Методика обучения визуальному программированию в педагогических вузах

Информатизация как решающий фактор развития современного общества требует подготовки квалифицированных кадров, способных использовать в своей профессиональной деятельности все достижения современной информатики, информационных технологий.

Среди современных информационных технологий программирование занимает особую роль. В технологиях программирования в определенной степени синтезируются все достижения информатики на каждом этапе ее развития. Визуальное программирование — одна из современных технологий программирования. В ее основе лежит объектно-ориентированный подход к описанию процессов (явлений), который, по утверждению ряда исследователей, является одним из наиболее эффективных и удобных средств, используемых сегодня программистами для создания больших программных систем. Кроме того, при визуальном программировании учитывается вероятностная природа решаемых задач, что, естественно, более соответствует реальной действительности.

Навыки программирования в среде визуального программирования в настоящее время становятся перспективным компонентом профессиональной деятельности преподавателя информатики. Это обусловлено следующими обстоятельствами.

1. В школьном образовании осуществляется переход к многоэтапной структуре обучения информатике, состоящей из трех этапов: пропедевтического, базового и профильного. При это подготовка по информатике учащихся старших классов, чья дальнейшая профессиональная деятельность будет связана с программированием ведется в рамках соответствующего профильного курса. Его содержание включает и знакомство с принципами и технологиями программирования, среди которых визуальное программирование занимает ведущее место. Это определяет необходимость подготовки в данной области учителей информатике в педвузе.

2. Навыки программирования в среде визуального программирования дают возможность учителю информатики разрабатывать на профессиональном уровне обучающие, демонстрационные, контролирующие программы и другие программные педагогические средства (ППС). Помимо этого, овладение технологией разработки программ в современных системах программирования обеспечивает учителю возможность модификации имеющихся программных средств учебного назначения.

3. Одна из тенденций развития современной системы образованияпереход к системе непрерывного образования. Среди наиболее перспективных средств реализации непрерывного образования следует назвать дистанционное обучение. Знания, умения и навыки, полученные при изучении технологии визуального программирования, обеспечивают учителя информатики возможностью разработки собственных курсов дистанционного обучения, и, таким образом, способствуют реализации функции учителя как организатора применения НИТ в обучении.

4. Навыки программирования в среде визуального программирования повышают профессиональный уровень использования современных прикладных программ, позволяя конструировать для них надстройки, применимые в реальной практике преподавания. Например, разработать макрос в Табличном процессоре Excel, автоматизирующих деятельность по обработке экспериментальных данных.

Таким образом, актуальность исследования определяется потребностью в совершенствовании подготовки учителя информатики, связанного с необходимостью обучения их визуальному программированию как компонента современной профессиональной подготовки.

В исследованиях, посвященных структуре и содержанию профессиональной подготовки будущих учителей информатики в педагогических вузах (С.А. Жданов, Э. И. Кузнецов, Н. И. Рыжова, В. И. Пугач, Т. А. Лавина, М. В. Швецкий и др.) раздел программирования выделен как самостоятельный и подлежащий изучению.

В частности, в диссертации М. В. Швецкого рассматривается содержание учебных дисциплин, связанных с программированием, выделяется курс под названием «Визуальное программирование», рассматриваются его взаимосвязи с другими предметами.

Однако существующие исследования, посвященные изучению визуального программирования, затрагивают только некоторые аспекты методики преподавания визуального программирования. Так, в работе В. А. Касторновой среда визуального программирования рассматривается как средство создания мультимедийных обучающих программ, В. А. Толкачев строит систему упражнений по императивному программированию, касаясь * вопросов программирования в среде Delphi, Е. В. Баранова проектирует объектную модель содержания обучения созданию приложений баз данных в среде Delphi и т. д.

Анализ исследований в области методики преподавания программирования показал, что вопросы преподавания курса «Визуальное программирование» в высшем педагогическом учебном заведении не рассматривалась.

Проблема исследования определяется противоречием между объективной потребностью в совершенствовании содержания подготовки по информатике, определяемой возрастающей ролью изучения визуального программирования для формирования ряда компонентов профессиональной деятельности современного учителя информатики, и содержанием существующей системы профессионального образования учителя информатики.

Объектом исследования система профессиональной подготовки будущих учителей информатики в условиях применения современных ¦9 информационных технологий.

Предметом исследования является методика обучения визуальному программированию. Ш.

Целью данного исследования является проектирование курса «Визуальное программирование» для студентов факультетов информатики педвузов, а также отбор методов и форм обучения данному курсу.

В основу диссертационного исследования была положена следующая гипотеза: эффективная методика обучения визуальному программированию может быть построена, если содержание обучения курсу «Визуальное программирование» будет определяться с позиций развития технологий программирования, основано на системе учебных задач, ориентированных на профессиональную деятельность учителя информатики.

Цель диссертационного исследования потребовала решения следующих задач:

• обосновать место и роль курса «Визуальное программирование» в профессиональной подготовке будущих учителей информатики;

• определить принципы отбора содержания курса;

• разработать содержание и структуру курса «Визуальное программирование в среде программирования Delphi» для студентов педагогического вуза, будущих учителей информатики;

• обосновать методы обучения данному курсу;

• провести эксперимент по внедрению курса в систему подготовки учителей информатики.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: изучение и анализ философской, методической, психолого-педагогической и профессиональной литературы по проблеме исследованияанализ учебной документации педагогических вузов и общеобразовательных учрежденийдиагностические методы (анкетирование, интервьюирование) — наблюдение за деятельностью и изучение результатов деятельности студентов на занятияхпроведение педагогического эксперимента.

В основу исследования положены следующие теоретико-методологические основания и источники:

• работы педагогов в области формирования содержания образования (С.И. Архангельский, Н. В. Кузьмина, А. И. Пискунов, В. А. Сластенин и др.);

• работы в области методологии и методики обучения информатике (Т.А. Бороненко, И. Б. Готская, Т. В. Добудько, М. М. Жалдак, А. А. Кузнецов, Э. И. Кузнецов, М. П. Лапчик, И. В. Марусева, Ю. А. Первин, В. И. Пугач, A.M. Пышкало, Н. И. Рыжова, М. В. Швецкий и др.);

• работы в области технологий программирования (Г. Буч, Ф. Брукс, Э. Иодан, Б. Страуструп, Э. Дейкстра и др.).

Организация исследования. Исследование проводилось в несколько этапов. На первом этапе (1998;1999 гг.) исследования, связанного с констатирующим и частично с поисковым экспериментом, проводился теоретический анализ психолого-педагогической и методической литературы с целью определения степени разработанности проблемы, наблюдение за процессом обучения визуальному программированию в педагогическом вузе. В результате этого изучения выявлена актуальность исследования, сформулирована гипотеза исследования, уточнены цели и задачи изучения курса «Визуальное программирование» в педагогическом вузе.

На втором этапе (1999;2000 гг.) производился отбор материала для построения системы обучения визуальному программированию: подбор материала и создание на его основе текстов лабораторных работ и учебных файлов. Основной целью было проведение отбора содержания обучения по курсу «Визуальное программирование», а также разработка системы лабораторных работ по этому курсу.

На третьем этапе (2000;2001 гг.) исследования выполнялась корректировка и усовершенствование методики преподавания информатики. Проведен контрольно-оценочный педагогический эксперимент с целью проверки справедливости гипотезы, выполнена обработка результатов.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в построении содержания курса «Визуальное программирование», исходя из анализа тенденций развития компонентов деятельности учителя информатики.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработана и внедрена в учебный процесс методика обучения курсу «Визуальное программирование», элементы которой могут быть применены при изучении визуального программирования в старших классах учебных заведений математического и естественнонаучного профилей.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Одно из направлений дальнейшего повышения эффективности профессионально-педагогической подготовки будущих учителей информатики связано с внедрением курса «Визуальное программирование» в цикл предметов по программированию.

2. В системе подготовки будущих учителей информатики изучение языков программирования целесообразно осуществлять с позиций развития технологий программирования.

3. Разработанная методика обучения курсу «Визуальное программирование» ведет к повышению качества теоретической и практической подготовки студентов по информатике и создает предпосылки для овладения ими методикой преподавания данного курса в школе.

Формирование состава и структуры методической системы обучения визуальному программированию базировалось на анализе опыта экспериментальной работы, которая проводилась на базе Вятского государственного педагогического университета (ВГПУ) в 1998;2001 гг.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов проведенного исследования обеспечиваются использованием предшествующих научно-обоснованных результатов психолого-педагогических и методических исследованийвыбором взаимодополняющих методов педагогического исследования, соответствующих поставленным задачамприменением статистических методов обработки данных педагогического эксперимента, а также положительными результатами эксперимента, нашедшими применение в конкретном образовательном процессе.

Апробация результатов работы. За период с 1998 по 2001 год основные положения диссертации внедрялись в практику в форме педагогической экспериментальной работы на факультете информатики Вятского государственного педагогического университета, через опубликованные автором работы, выступления с докладами на I областной конференции учителей и преподавателей информатики Кировской области «Преподавание информатики в школе» (1999 г.), на 51-й научной сессии по итогам научно-исследовательской работы за 1998 год в ВГПУ (секция теории и методики обучения в высшей и средней школе, 1999 г.), межвузовской научно-практической конференции «Активизация познавательной деятельности студентов» (2000 г.) и на 53-й научной сессии по итогам научно-исследовательской работы за 2000 год в ВГПУ (секция теории и методики обучения информатике в высшей и средней школе, 2001 г.).

Основные результаты исследования:

• показана необходимость обучения технологии визуального программирования на основе анализа деятельностной модели учителя информатики;

• определено место обучения курсу «Визуальное программирование» в системе подготовки будущих учителей информатики;

• на основе анализа сред визуального программирования обоснован выбор Delphi для обучения курсу «Визуальное программирование»;

• произведен отбор содержания курса «Визуальное программирование», определены этапы усвоения материала курса;

• разработан технологический комплекс, который включает специальным образом сконструированные учебные тексты лабораторных работ, содержащие необходимую теорию, дидактические материалы, а также текущий и итоговый контроль;

• на основе разработанной методики была проведена опытно-экспериментальная работа, которая подтвердила выдвинутую нами гипотезу.

Заключение

.