На правах рукописи

ПЕТРОВА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЙ ПОДХОД ПРИ ОБУЧЕНИИ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОМУ ПРОГРАММИРОВАНИЮ В СТАРШЕЙ ШКОЛЕ

Специальность: 13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания

(информатика, уровень общего образования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт-Петербург 2002 3

Работа выполнена на кафедре информатики Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена

Научный руководитель доктор педагогических наук, доцент Евгения Васильевна Баранова

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, доцент Роман Романович Фокин кандидат педагогических наук Ирина Борисовна Мылова

Ведущая организация Волгоградский государственный педагогический университет

Защита состоится 21 ноября 2002 года в 14.30 на заседании диссертационного совета Д-212.199.03 по присуждению ученой степени доктора наук в Российском государственном педагогическом университете им. А.

И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, д.48, корпус 1, ауд. 237.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена.

Автореферат разослан “21” октября 2002 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета И.В. Симонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Сегодня уже не вызывает сомнения, что компьютеры будут играть важную роль в будущем всего человечества.

Уже сейчас их внедрение приводит к коренному изменению технологии во многих отраслях современного производства. И от того, в какой степени и как будут решены проблемы информатизации обучения детей и молодежи теперь, существенно зависит подготовленность подрастающего поколения к жизни в будущем обществе. Проблемы, с которыми завтра столкнутся дети, учителя, воспитатели в связи с информатизацией всех сторон жизни общества и всех сфер производственной деятельности, уже сегодня волнуют ученых, педагогов, социологов.

Информатика является быстро развивающейся наукой, с постоянно расширяющейся областью применения в различных областях жизни человека. В современных условиях, когда компьютер стал непременным атрибутом многих профессий, обучение информатике приобретает большое значение. Выпускники школ должны обладать достаточными знаниями и навыками для использования современных информационных технологий (СИТ) в своей дальнейшей деятельности. Формирование у всех учащихся навыков использования компьютерной техники является одной из первостепенных задач информатизации образования.

Вместе с этим в последнее время в России идет становление новой системы образования, ориентированной на вхождение в мировое образовательное пространство. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса. Важнейшей составляющей педагогического процесса становится личностно-ориентированное взаимодействие учителя с учениками. Происходит переход от ориентации на усредненного ученика к дифференцированным и индивидуализированным программам обучения.

Вопросам отбора содержания и разработке общей концепции преподавания информатики посвящены работы Барановой Е. В., Бордовского Г.А., Бороненко Т.А., Власовой Е.З., Готской И.Б., Ершова А.П., Извозчикова В.А., Кузнецова А.А., Кузнецова Э.И., Лаптева В.В., Лапчика М.П., Макаровой Н.В., Монахова В.М., Петрова А.В., Симоновой И.В., Фокина Р.Р., Швецкого М.В. и др.

Вопросам использования дифференцированного подхода в процессе обучения посвящены работы И. Э. Унт, А.А. Кирсанова, Г.Ф. Суворовой, С.Д. Шевченко и др.

Значимость программирования, как составляющей предметной области «Информатика», и широкомасштабность его использования с одной стороны и недостаточная теоретическая и практическая проработанность вопросов, связанных с дифференцированным подходом при обучении объектно-ориентированному программированию (ООП) в старших классах общеобразовательной школы, отсутствие необходимых теоретически обоснованных учебно-методических материалов по этому вопросу определяет актуальность диссертационного исследования.

Сказанное выше позволяет определить цель исследования: разработка методической системы обучения (МСО) объектноориентированному программированию учащихся старших классов на основе принципов дифференцированного обучения.

Объектом исследования является процесс обучения ООП в старшей школе.

Предмет исследования - теоретические основы и практика обучения учащихся старших классов ООП на основе дифференцированного подхода.

Гипотеза исследования: успешность обучения учащихся старших классов общеобразовательной школы программированию можно повысить, если в основу методической системы обучения объектноориентированному программированию будут положены принципы дифференцированного обучения, адаптированные к обучению предметной области, а реализация индивидуальных маршрутов обучения будет обеспечиваться системой лабораторных работ, состоящих из заданий различного уровня сложности.

При этом успешность обучения рассматривается с позиций личностно – ориентированного подхода как повышение уровня знаний, умений и навыков в области современного программирования и сферах его использования с учетом личности учащегося (начальных знаний и умений, способностей к программированию, будущей профессии и т.д.).

Задачи исследования заключаются в следующем:

• проанализировать психолого-педагогическую, методическую и научнотехническую литературу, связанную с программированием, как с предметной областью, так и с методикой обучения программированию;

• проанализировать психолого-педагогическую и методическую литературу, посвященную применению дифференцированного подхода при обучении;

• провести анализ сред ООП с целью определения целесообразности их использования при обучении программированию;

• адаптировать принципы дифференцированного подхода к обучению • на основе адаптированных принципов разработать МСО объектноориентированному программированию;

• разработать и апробировать в процессе обучения курс "Введение в объектно-ориентированное программирование (на примере среды Delphi)" и систему лабораторных работ для поддержки вышеуказанного курса, обеспечивающую возможность выбора индивидуального маршрута обучения;

• педагогическим экспериментом проверить эффективность разработанной МСО.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:

анализ методической, психолого-педагогической, научнотехнической литературы; анализ современного программного обеспечения и тенденций его развития; анализ учебников и учебных пособий по информатике для старшей школы; изучение и анализ педагогического опыта;

практическое и экспериментальное преподавание; наблюдение; анализ и обработка письменных работ учащихся; тестирование; количественная и качественная обработка данных, полученных при проведении педагогического эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Обучение объектно-ориентированному программированию учащихся старших классов целесообразно в условиях широкого использования объектно-ориентированных средств СИТ на современном этапе и с учетом тенденций к расширению их роли в различных областях (Web – технологии, объектно-ориентированные профессиональные среды и т.д.).

2. В условиях объективно существующих различий в начальных знаниях, способностях учащихся и их будущей профессиональной деятельности и с учетом специфики ООП успешным может быть только обучение, основанное на принципах дифференцированного подхода.

3. Методическая система обучения объектно-ориентированному программированию учащихся старших классов должна основываться на:

• принципах уровневой дифференциации адаптированных к обучению ООП;

• учете специфики объектно-ориентированных сред как предметной области, выражающейся в ее сложности и многоаспектности, быстрых темпах развития, широте использования в различных областях человеческой деятельности, которая определяет совместно с общедидактическими требованиями критерии к отбору содержания обучения объектно-ориентированному программированию;

• выделении гомогенных групп с учетом принципов дифференцированного обучения и специфики ООП;

• системе лабораторных работ различного уровня сложности, предоставляющим учащимся выделенных гомогенных групп возможность выбора (с помощью учителя) индивидуального маршрута обучения для обеспечения успешности процесса обучения в рамках определенных для каждой группы целей обучения.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в:

теоретическом обосновании целесообразности обучения объектноориентированному программированию учащихся старших классов общеобразовательной школы и необходимости применения при обучении дифференцированного подхода;

адаптации принципов дифференцированного подхода к обучению программированию учащихся старших классов, что обеспечивает возможность использования дифференцированного подхода при обучении программированию;

выделении гомогенных групп и определении маршрутов изучения материала для каждой из выделенных групп;

разработке МСО объектно-ориентированному программированию, основанной на современных подходах к обучению, определяющих приоритетной целью успешность обучения учащихся, а необходимым условием ее достижения учет личности учащегося (уровня начальных знаний и умений, способностей к программированию, будущей профессии и т.д.);

Практическая значимость исследования состоит в разработке курса «Введение в объектно-ориентированное программирование (на примере среды Delphi)» и системы лабораторных работ, готовых к использованию в процессе обучения ООП в старшей школе.

Достоверность результатов обеспечивают использование адекватных поставленным целям аппаратов педагогики, информатики, методики обучения информатике в старшей школе; методология исследования; положительные результаты проведенного педагогического эксперимента.

Внедрение результатов производилось в 2002 г. в школах № 572, №16 Санкт - Петербурга среди учащихся 10 – 11 классов.

Структура и объем диссертации. Работа содержит введение, 3 главы и заключение; общий объем работы - 142 страницы, из них 133 - основной текст, 9 - список литературы из 106 наименований; в работе содержатся 5 рисунков и 24 таблицы, имеются шесть приложений на 26 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан краткий анализ состояния проблемы исследования;

сформулированы цель, объект, предмет, гипотеза, задачи исследования и положения, выносимые на защиту; указываются теоретическая значимость и практическая ценность исследования, а также методы, используемые для решения поставленных задач.

В первой главе “Теоретические основы обучения объектноориентированному программированию при дифференцированном подходе” анализируется современное состояние проблем, связанных с процессом информатизации обучения, роль учителя в процессе внедрения современных информационных технологий в учебный процесс, изменения в системе образования при переходе к личностно-ориентированному обучению, применение дифференцированного подхода при обучении программированию. Содержание главы составляет основу для разработки МСО объектно-ориентированному программированию при применении дифференцированного подхода.

Анализ литературы (§ 1. 1), посвященной использованию средств СИТ в учебном процессе, существующим подходам к преподаванию информатики и документов, связанных с информатизацией образования позволяет выявить основные проблемы преподавания информатики: несоответствие между уровнем развития технологий и уровнем преподавания информатики; недостаточное количество взвешенных, реалистичных учебников; разный начальный уровень знаний и умений учащихся; различная предпрофессиональная ориентация учащихся и др. В Федеральной целевой программе "Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 гг.)" сформулированы основные положения стратегии информатизации общеобразовательной школы. Выявлены проблемы и намечены пути их решения. В программе определяется необходимость разработки подходов для обеспечения возможности персонализации образования и в качестве одного из путей решения указанных проблем предлагается путь создания и реализации индивидуальных образовательных траекторий.

Необходимость разработки индивидуальных подходов к обучению обусловлена переходом к новой образовательной парадигме, предполагающей реализацию на практике личностно-ориентированных моделей образования, поворот к личности ребенка, создание наилучших условий для его развития и максимальной реализации его способностей. Характерные черты, принципы и сущность дифференцированного обучения (§ 1. 2) определяют значимость на современном этапе дифференцированного подхода в процессе обучения. Вышесказанное позволяет сделать вывод об актуальности использования дифференцированного подхода при обучении такой важной и динамично развивающейся составляющей информатики, как программирование.

Анализ западного опыта (§ 1. 3) позволит избежать уже допущенных ошибок, и эффективней использовать продуктивные находки, к которым можно отнести гибкую структуру построения процесса обучения, учет индивидуальных умственных способностей учащихся и их возможность заниматься на определенном уровне, построение коллективной работы с учетом индивидуальных способностей учащихся.

В рамках исследования вопроса о применении дифференцированного подхода при обучении ООП (§ 1.4) особенности и принципы дифференцированного подхода при обучении программированию позволяют адаптировать принципы уровневой дифференциации (принцип предъявления всем участникам учебного процесса уровня обязательных требований;

принцип "ножниц " между уровнем требований и уровнем обучения; принцип формирования опоры; принцип последовательности в продвижении по уровням; принцип индивидуализации; принцип соответствия содержания, контроля и оценки принятому уровневому подходу; принцип добровольности в выборе уровня освоения и отчетности) к обучению программированию в старшей школе. В параграфе определены основные проблемы обучения программированию, которые возможно решить с помощью дифференциации обучения.

Проведенный в главе анализ позволяет сделать следующие выводы:

- в настоящее время существует большое количество проблем, связанных с информатизацией образования и переходом к качественно новому преподаванию информатики и СИТ в общеобразовательной школе;

- наблюдается тенденция перехода к личностно-ориентированному обучению, при котором необходимо учитывать индивидуальные особенности учащихся;

- в условиях объективно существующих различий в начальных знаниях, способностях учащихся к программированию и их будущей профессиональной деятельности и с учетом специфики ООП успешным может быть только обучение, основанное на уровневой дифференциации и принципах дифференцированного подхода.

- необходимо адаптировать принципы дифференцированного подхода к обучению ООП, составляющие основу для разработки МСО объектноориентированному программированию учащихся старших классов.

Во второй главе “Методика обучения объектно-ориентированному программированию при дифференцированном подходе” анализируется литература по ООП для определения целесообразности обучения ООП учащихся старших классов в условиях широкого использования объектноориентированных СИТ; формулируются основные положения разработанной в исследовании МСО; описывается структура и содержание курса “Введение в объектно-ориентированное программирование (на примере среды Delphi)”, а также система лабораторных работ, поддерживающая данный курс.

В § 2. 1 проведен анализ основных понятий, связанных с ООП и проектированием для определения целесообразности изучения ООП в школе, которая основывается на следующих основных положениях:

• ООПроектирование – это первый этап решения задачи, результатом которого является модель задачи. Данный этап основывается на анализе задачи, выборе методов ее решения. Подходы, применяемые в ООПроектировании, полезно использовать при обучении решению задач из различных предметных областей. Процесс ООПрограммирования состоит в реализации этой модели на конкретном языке программирования. Умение реализовать полученную в результате мыслительной деятельности модель на практике является важным умением в процессе обучения;

• ООП является современным средством информационных технологий.

Большинство современных пользовательских сред реализуется на ОО языках, поэтому изучение ООП необходимо для понимания принципов работы средств современных информационных технологий;

• применение визуальных компонентов позволяет создавать программы с разнообразными средствами наглядного представления результатов работы, что важно при изучении программирования;

• объектный подход дает возможность работать с базами данных, на концепции которых основывается построение современных информационных систем;

• ООП позволяет создавать как простые приложения, так и сложные программные продукты. Данный фактор при использовании дифференцированного подхода позволяет подобрать для учащихся различных групп практические задания разного уровня сложности;

• возрастает успешность обучения программированию за счет повышения мотивации и уровня знаний.

Вышесказанное определяет необходимость разработки МСО объектно-ориентированному программированию учащихся старших классов, на основе принципов дифференцированного подхода.

В § 2. 2 описана разработанная МСО объектно-ориентированному программированию, ее цели, содержание, формы, методы и средства.

Основные цели:

программировании, основных операторах и алгоритмах.

2. Закрепление навыков решения задач по программированию.

3. Формирование знаний об основных принципах и понятиях ООП.

4. Формирование навыков программирования на объектноориентированном языке программирования.

Для разработки методической системы необходимо было решить следующие задачи:

1. Отобрать необходимое содержание, включающее основные составляющие объектно-ориентированной среды программирования и отражающие основные принципы работы в ней. Содержание должно быть доступно для усвоения учащимися различного начального уровня знаний и умений.

2. Определить формы, методы и средства.

3. Разработать систему лабораторных работ для формирования у обучаемых навыков программирования на объектноориентированном языке программирования, поддерживающую теоретический материал. Система лабораторных работ должна содержать задания разного уровня сложности для учащихся с различным начальным уровнем знаний и умений.

При обучении необходимо опираться на образовательнопрофессиональные потребности учащихся, которые будут ими реализованы в дальнейшей жизни, и исходить из имеющегося уровня знаний по программированию Использование дифференцированного подхода при обучении позволит адаптировать процесс изучения к образовательнопрофессиональным потребностям учащихся старших классов. Уровневая дифференциация основывается на выделении нескольких гомогенных групп, в которых обучение будет проходить на различном уровне.

При дифференцированном обучении ООП в работе предлагается выделить четыре гомогенные группы. В качестве критерия выделения групп предлагаются уровни владения структурным программированием и объектно-ориентированным программированием.

1. Учащиеся не владеют основами структурного программирования на достаточном уровне.

2. Учащиеся владеют методами структурного программирования, но с объектно-ориентированным программированием ранее знакомы не были.

3. Учащиеся владеют методами структурного программирования, знакомы с основными положениями объектно-ориентированного программирования.

4. Учащиеся владеют принципами ООП и имеют практические навыки разработки программ в среде.

Предложенное деление на группы позволяет реализовать выбор маршрута изучения ООП в зависимости от целей обучения и уровня и начальных знаний и умений.

Для каждой из четырех выделенных гомогенных групп в работе предлагаются свои маршруты изучения материала:

1. Подробное знакомство с визуальными компонентами среды; последовательное обучение созданию различных объектов и обработке событий, связанных с ними; пошаговое выполнение практических заданий.

2. Последовательное знакомство с теоретическим материалом, пошаговое выполнение практических заданий, выполнение заданий для самостоятельной работы.

3. Выполнение заданий повышенной сложности, использующих ранее известный учащимися материал; выборочное знакомство с теоретическим материалом (исключая известный); выполнение практических заданий и заданий для самостоятельной работы; на основе примера попытка создания простейшей программы, показывающей возможности объектноориентированного программирования.

4. На основе демонстрационного примера создание собственной программы; создание тестовых программ по различным предметам или простейших компьютерных игр, с использованием средств объектноориентированного программирования.

Для каждой группы поставленные цели остаются одними и теми же.

Конкретизация целей для гомогенных групп осуществляется через ожидаемые результаты: 1) для первой и второй групп – владение основными методами работы и готовность к их применению на практике; 2) для третьей и четвертой групп – готовность к самостоятельной разработке приложений в ОО среде программирования.

Отбор содержания опирается на применение уровневой дифференциации: включена та часть материала по ООП, которая позволит учащимся освоить основные методы работы в ОО среде программирования, и позволит при необходимости продолжить изучение самостоятельно. Содержание отобрано для обеспечения уровня доступного для понимания учащимися различных групп. Структура теоретического материала одинакова для учащихся всех групп, отличия заключаются в степени подробности предъявления материала.

Формы. Формирование знаний об основных принципах и понятиях ООП и навыков его применения предполагается реализовать, как в процессе теоретических занятий, так и в процессе выполнения лабораторных работ. В качестве возможных форм проведения урока предлагаются лекционные занятия, лабораторные работы и самостоятельная работа.

Методы. Основываясь на классификации методов обучения [М. Н.

Скаткин, И. Я. Лернер], выделены несколько методов, ориентированных на применение при обучении различных групп: репродуктивный, продуктивный и проблемное изложение.

Для учащихся 1-2 группы предлагается использовать репродуктивный метод, для учащихся 3 группы – проблемное изложение, а для учащихся 4 – продуктивный метод.

Средства. Предполагается использование следующих средств:

- учебно-методические материалы (теоретическая составляющая курса “Введение в объектно-ориентированное программирование (на примере среды Delphi)”, система лабораторных работ, совокупность демонстрационных приложений);

- программное обеспечение (ОО среда программирования Delphi, текстовый редактор Word);

- технические средства (компьютер, мультимедийный проектор (при наличии в кабинете)).

Применение дифференцированного подхода при обучении ООП, с нашей точки зрения, позволит повысить уровень знаний учащихся по программированию, а также приблизить содержание обучения информатике в школе к уровню СИТ, что поможет учащимся лучше ориентироваться в современном «компьютерном мире».

На основе построенной МСО разработан курс “Введение в объектноориентированное программирование (на примере среды Delphi)” для обучения ООП учащихся старших классов.

Курс “Введение в объектно-ориентированное программирование” рассчитан на учащихся, имеющих различный начальный уровень знаний и умений по программированию, и включает задания различного уровня сложности.

Разработанный курс “ Введение в объектно-ориентированное программирование ” рассчитан на 18 часов теоретических и практических занятий в 11-ых классах средней школы.

Количество часов, которые отводятся на изучение объектноориентированного программирования недостаточно для подробного изучения возможностей среды, однако дифференцированный подход позволяет обеспечить успешность обучения для каждого учащегося за счет выбора индивидуального маршрута, который предоставляет ему возможность после достижения обязательного уровня знаний, умений и навыков осваивать дополнительные возможности среды, в том числе и за счет увеличения часов самостоятельной работы.

Основные цели курса:

- систематизация знаний о структурном программировании, основных операторах и алгоритмах;

- закрепление навыков решения задач по программированию;

- закрепление навыков пользовательской работы с ОО средой;

- формирование у учащихся умения работать с объектами в объектно-ориентированной среде Delphi;

- формирование у учащихся умения создавать собственные проекты, используя возможности объектно-ориентированной среды.

Курс состоит из совокупности элементов следующей структуры:

- теоретический материал;

- практические задания;

- тестовая работа.

Учащиеся 10 - 11-ых классов общеобразовательной школы, приступающие к изучению объектно-ориентированного программирования должны:

- возможности современных средств обработки графической и текстовой информации;

- основные принципы структурного программирования.

- использовать возможности оболочки Windows для осуществления операций с файлами и запуска программ;

- пользоваться графическими и тестовыми редакторами;

- разрабатывать простые программы на языке структурного программирования.

Содержание курса 1. Основные компоненты среды Delphi Назначение среды. Классы. Свойства и методы классов. Основные окна среды. Основные классы среды. Визуальные компоненты.

2. События в среде Delphi События. Назначение событий. Способы обработки. Связанные с событиями классы.

3. Визуализация работы алгоритмов Функции преобразования из одного типа данных в другой. Стандартные процедуры и функции ввода-вывода. Иллюстрация работы алгоритма поиска максимального/минимального элемента в векторе.

4. Базы данных в среде Delphi Базы данных. СУБД. Таблицы. Отношения между таблицами. Создание псевдонима БД. Создание таблиц БД. Объявление полей. Изменение языкового драйвера. Определение индексов. Определение ссылочной целостности между таблицами. Изменение структуры таблицы. Открытие и сохранение таблицы.

5. Классы, обеспечивающие доступ к таблицам базы данных Взаимодействие классов, обеспечивающих доступ к таблицам. Классы TField и TTable. Основные свойства и методы классов.

6. Индексирование таблиц. Поиск. Вычисляемые и связанные поля Индексирование таблиц. Поиск записей. Поля компонента Table.

Вычисляемые и связанные поля. Мультиформы.

7. Запросы и отчеты в среде Delphi Запросы. Операторы для создания запросов. Примеры использования аппарата запросов. Запросы с параметрами. Отчеты. Основные компоненты для создания отчетов.

Анализ предметной области «Информатика», целей и содержания школьного курса информатики, трудностей, испытываемых учащимися при обучении информатики в общем и программированию в частности, дидактических возможностей среды позволил выделить типы задач для обучения ООП, которые предполагают:

1) ознакомление с возможностями среды, работой с объектами и их 2) простейшую обработку событий объектов по предложенному пошаговому заданию;

3) самостоятельный выбор необходимых объектов и разработка их методов для выполнения задания;

4) создание собственного приложения.

Одна из трудностей организации обучения ООП в том, что в большинстве учебных заведений учителя информатики не имеют необходимой литературы для проведения подобных уроков (специальной методической литературы, упражнений и заданий). Так, учителя информатики знакомы с СИТ, однако испытывают затруднения при использовании их в реальном процессе обучения. Многих проблем организации и проведения уроков по информатике в школе можно избежать при наличии соответствующей литературы.

В настоящее время в большинстве учебных заведений программирование начинают изучать со структурного подхода. Это обусловлено не только уровнем техники, но и методическими материалами по программированию, которые в большинстве подготовлены именно для изучения структурных языков. В программы школ стали вводить изучение объектноориентированных сред, но учебных материалов по ним недостаточно.

Тем не менее, опыт обучения среде Delphi в старших классах школы показал, что учащиеся, не владевшие структурным программированием, успешно овладевают навыками разработки приложений в объектной среде.

С учетом изложенного в параграфе, можно сделать вывод о том, что разработанная МСО может быть использована в качестве пособия для учителей информатики. Важное место в МСО занимает система лабораторных работ, рассмотренная в § 2.3.

В § 2. 3 приведена структура системы лабораторных работ, поддерживающая курс и содержащая задания различного уровня сложности для обеспечения учащимся возможности выбора (с помощью учителя) индивидуального маршрута обучения.

Темы лабораторных работ • Визуальные компоненты среды Delphi и их свойства • Объекты и события • Работа со строковыми данными, массивами, возможности визуального вывода информации в среде • Работа с таблицей • Работа с полями таблицы • Связанные таблицы, мультиформы.

Предлагаемые лабораторные работы предназначены для учащихся старших классов, изучавших основы структурного программирования, а также имеющих базовые пользовательские навыки работы с приложениями Windows.

Общая характеристика содержания системы лабораторных работ 1. Набор упражнений различной сложности, предназначенных для формирования навыков работы и достижения поставленных целей обучения.

2. Набор заданий для самостоятельной работы учащихся.

Данная система лабораторных работ позволяет последовательно, от простого к сложному, формировать у обучаемых знания о принципах и понятиях ООП и навыки разработки проектов.

Система лабораторных работ, предлагаемых учащимся, предусматривает усвоение ими следующих способов работы с проектами:

изучение готовых проектов и внесение в них изменений;

пошаговая разработка проектов в соответствии с заданиями;

самостоятельная разработка проектов.

Данная система лабораторных работ построена таким образом, что в каждой лабораторной работе учащиеся используют знания, полученные в предыдущих. В каждой лабораторной работе задания снабжены пошаговыми комментариями по выполнению задания. Степень подробности этих комментариев для каждой группы регулируется учителем в зависимости от конкретной ситуации. В данной системе лабораторных работ предусмотрены как задания, которые требуют пошагового выполнения, так и творческие задания для учащихся.

Структура и содержание лабораторных работ позволяют учителю эффективно использовать их для работы с учащимися различного уровня начальных знаний и умений и, тем самым, реализовать дифференцированный подход к обучению.

Выводы по главе 1. Анализ литературы по ООП показывает, что на современном этапе целесообразно обучение объектно-ориентированному программированию учащихся старших классов в условиях широкого использования объектно-ориентированных средств СИТ.

2. Различия в уровне знаний, способностях, профессиональной ориентации учащихся с одной стороны и сложность и многоаспектность ООП с другой определяют необходимость применения дифференцированного подхода при обучении ООП в старших классах общеобразовательной школы.

3. Для реализации дифференцированного подхода автором выделены гомогенные группы и определены маршруты изучения материала для каждой группы.

4. Для реализации дифференцированного подхода автором разработана МСО объектно-ориентированному программированию, основывающаяся на принципах дифференцированного подхода.

5. В главе приведена структура и содержание курса «Введение в объектно-ориентированное программирование» и рассмотрена система лабораторных работ, поддерживающая курс и содержащая задания различного уровня сложности, обеспечивающая учащимся возможность выбора (с помощью учителя) индивидуального маршрута обучения.

В третьей главе «Педагогический эксперимент» рассматриваются цели, содержание и результаты педагогического эксперимента, приведены критерии оценки результатов экспериментального исследования, метод их получения и методическая интерпретация.

В § 3. 1 указывается, что перед началом эксперимента, были поставлены следующие цели:

1) Изучить накопленный опыт по проблеме обучения программированию.

2) Изучить накопленный опыт по проблеме применения дифференцированного подхода при обучении.

3) Апробировать разработанную методику обучения объектноориентированному программированию в курсе информатики в старших классах (11 класс).

4) Проверить выдвинутую гипотезу.

В соответствии с поставленными целями в ходе эксперимента требовалось решить следующие задачи:

1) Выбрать методику проведения эксперимента.

2) Определить сроки проведения эксперимента.

3) Провести эксперимент в соответствии с выбранной методикой.

4) Выполнить количественную обработку результатов эксперимента.

5) Выполнить качественную интерпретацию результатов эксперимента.

В соответствии с поставленными задачами определяются цели, сроки, места проведения и результаты отдельных этапов педагогического экспериментального исследования:

- констатирующего эксперимента;

- обучающего эксперимента.

Экспериментальное исследование проводилось в 10-11-ых классах средних школ № 16, 572 Санкт - Петербурга в 2002 г.

Констатирующий эксперимент проводился в школе № 572 Невского района и в школе № 16 Василеостровского района Санкт-Петербурга.

Целями данного эксперимента являлось:

1) определение уровня знаний учащихся в области программирования;

2) определение интересов учащихся в области информатики;

3) определение уровня компьютерной грамотности учащихся.

Использовались следующие методы: тестирование и анализ собственных наблюдений и знаний об учащихся.

На данном этапе были получены результаты, позволяющие сделать следующие выводы:

1. Многие школьники не имеют дома компьютера. Этот фактор не позволяет давать упражнения для выполнения дома, что осложняет обучение в рамках ограниченного учебного времени.

2. Все учащиеся экспериментальных групп имеют пользовательские навыки работы с компьютером.

3. Все учащиеся экспериментальных групп имеют представление о программировании вообще и о структурном программировании в частности, некоторые имеют не очень четкие представления об ООП, но навыков работы в объектно-ориентированных средах не имеет практически никто, за исключением нескольких человек.

4. Многие интересуются работой в пользовательских средах, но лишь некоторые программированием, что облегчает преподавателю задачу обеспечения мотивации изучения именно объектноориентированной среды, поскольку большинство современных пользовательских сред созданы на объектно-ориентированном языке программирования.

По полученным результатам были выделены гомогенные группы, которые участвовали в эксперименте.

Обучающий эксперимент проводился в школе № 572 Невского района Санкт-Петербурга со школьниками 11 классов.

Цель обучающего эксперимента: проверка эффективности разработанной МСО объектно-ориентированному программированию.

Для количественной проверки выдвинутой гипотезы на данном этапе эксперимента были определены основные критерии эффективности разработанной МСО, выявляющие успешность обучения учащихся объектноориентированному программированию, на основе которых в дальнейшем проводилось сравнение уровня знаний учащихся до и после обучения. Повышение уровня знаний является оценочным критерием успешности обучения. Успешность обучения, которая рассматривается как степень продвижения обучаемого по своему индивидуальному маршруту (относительно самого себя).

В § 3. 2 производится обработка результатов педагогического эксперимента по методу построения сводных показателей Хованова, который является эффективным при принятии решения о выборе наиболее предпочтительного многопараметрического объекта в условиях дефицита информации. Обращение к методу сводных показателей связано с тем, что при проведении педагогического эксперимента мы оказываемся в условиях недостаточности данных (малая выборка учащихся, участвующих в эксперименте). Метод позволяет устанавливать важность параметров, на основании которых будет происходить оценка уровня знаний и результатов учебной деятельности.

Для промежуточного контроля уровня полученных знаний проводились проверочные работы. В эксперименте сравнивались результаты решения контрольного набора задач до начала обучения и после проведения эксперимента. Помимо вопросов, оценивающих знания учащихся, в тестах присутствовали вопросы, направленные на выявление интересов в области информатики. Данные вопросы также задавались до и после обучения. Результаты показали, что данная МСО объектно-ориентированному программированию способствует: 1) повышению уровня знаний в области программирования как учащихся, находившихся на сравнительно высоком уровне (третья и четвертая группы), так и остальных учащихся (первая и вторая группы); 2) увеличению интереса учащихся к программированию.

Приведенные результаты свидетельствуют об успешности обучения при использовании разработанной МСО объектно-ориентированному программированию для различных гомогенных групп.

Таким образом, в ходе исследования были решены поставленные задачи и подтверждена выдвинутая гипотеза.

В заключении обобщается материал исследования и подводятся итоги проделанной работы.

В процессе работы:

- выявлена и теоретически обоснована целесообразность изучения в старших классах общеобразовательной школы ООП и необходимость использования при обучении дифференцированного подхода;

- принципы уровневой дифференциации адаптированы к обучению - выделены гомогенные группы с учетом личности учащегося (уровня начальных знаний и умений, способности к программированию);

- выработаны маршруты изучения материала учащимися каждой - предложены четыре типа задач, которые могут использоваться при обучении учащихся каждой группы, в соответствии с индивидуальным маршрутом изучения материала;

- разработан курс по ООП и система лабораторных работ, поддерживающая курс, основывающиеся на принципах дифференцированного обучения.

Основное содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях:

1. Использование дифференцированного подхода при обучении объектноориентированному программированию. Межвузовский сборник научных трудов. – СПб: РГПУ имени А.И. Герцена, ЛГОУ, 2001.

2. Среда Delphi как средство обучения объектно-ориентированному программированию. Межвузовский сборник научных трудов. – СПб: РГПУ имени А.И. Герцена, ЛГОУ, 2002.

3. Введение в объектно-ориентированное программирование (на примере среды Delphi). Учебное пособие. СПб: «Союз», 2001 (в соавт.).

4. Разработка информационной модели управления подготовкой кандидатов наук в аспирантуре педвуза: научный отчет / научный руководитель – Е.В. Баранова, исп. И.С. Батракова, Т.С. Бендюкова, В.И. Богословский и др. /- СПб. РГПУ им. А.И. Герцена, 2001 (в соавт.).