Методика телесно-полиязыкового обучения будущих учителей информатики программированию
|
Реферат
Введение 3
Глава 1. Теоретические основы телесно-полиязыкового подхода к обучению программированию будущих учителей информатики 15
1.1 Уточнение содержания понятия «программистский стиль мышления» 15
1.2. Телесный подход к обучению программированию 41
1.3. Полиязыковой подход обучения программированию 51
Выводы по первой главе 60
Глава 2. Методика обучения программированию будущих учителей информатики на основе телесно-полиязыкового подхода 61
2.1. Структурно-логическая модель обучения студентов курсу «Языки и методы
программирования» 61
2.2. Комплекс натурных, кинестетических и полиязыковых средств обучения как
средства реализации телесно-полиязыкового подхода 71
2.3. Проверка результативности разработанной методики телесно-полиязыкового
обучения студентов в курсе «Языки и методы программирования» 89
Выводы по второй главе 93
Заключение 94
Библиографический список 97
Приложения 112
Введение 3
Глава 1. Теоретические основы телесно-полиязыкового подхода к обучению программированию будущих учителей информатики 15
1.1 Уточнение содержания понятия «программистский стиль мышления» 15
1.2. Телесный подход к обучению программированию 41
1.3. Полиязыковой подход обучения программированию 51
Выводы по первой главе 60
Глава 2. Методика обучения программированию будущих учителей информатики на основе телесно-полиязыкового подхода 61
2.1. Структурно-логическая модель обучения студентов курсу «Языки и методы
программирования» 61
2.2. Комплекс натурных, кинестетических и полиязыковых средств обучения как
средства реализации телесно-полиязыкового подхода 71
2.3. Проверка результативности разработанной методики телесно-полиязыкового
обучения студентов в курсе «Языки и методы программирования» 89
Выводы по второй главе 93
Заключение 94
Библиографический список 97
Приложения 112
Современное информационное, наукоёмкое общество нуждается в людях с высоким уровнем развития абстрактного мышления вообще и алгоритмического мышления в частности, поскольку осуществление абсолютно любой деятельности - не только профессиональной, где это является необходимым условием в настоящее время практически во всех профессиях, но и бытовой, повседневной, предполагает предварительное моделирование и планирование этой деятельности, накопление и анализ информации, необходимой для её осуществления, т.е. составление алгоритма действий.
Способность человека к составлению таких алгоритмов составляет основу алгоритмического способа мышления.
Алгоритмический способ мышления позволяет принимать оптимальные решения в любой сфере человеческой деятельности и сам по себе никак не связан с программированием и вычислительной техникой. В таком неявном виде он существовал всегда, то есть изначально присущ человеческому мышлению. Появление вычислительной техники и профессии программиста привело лишь к тому, что необходимость алгоритмического способа мышления стала явной, по крайней мере, для определенного круга специалистов. Для решения программистских задач алгоритмический способ является единственно возможным. В программистской практике общий алгоритмический подход углубляется и детализируется: структура
предметной области становится формализованной информационной структурой, в ней вычленяются количественные взаимосвязи, образующие математическую модель предметной области, алгоритм превращается в компьютерную программу [17; 25; 29]. Т.е. у людей, профессионально занимающихся программированием, алгоритмическое мышление должно быть развито уже не на житейском, повседневном уровне, а на более высоком, профессиональном. А.П. Ершов в своей статье «О человеческом и эстетическом факторах программирования» писал: «Программист обязан обладать способностью первоклассного математика к абстракции и логическому мышлению в сочетании с эдисоновским талантом сооружать все, что угодно из нуля и единицы, он должен соединять в себе аккуратность бухгалтера с проницательностью разведчика, фантазию автора детективных романов с трезвой практичностью бизнесмена, а кроме того, иметь вкус к коллективному труду, быть лояльным к организатору работ и так далее.
Программист - солдат второй промышленной революции и как таковой должен обладать революционным мышлением и мужеством».
Образ мышления этих специалистов, который стал актуальным именно в процессе становления информационного общества, напервых порах был назван программистским. Термин «программистский стиль мышления» (а этот стиль эмпирически наблюдался психологами, которые исследовали поведение людей, связанных с вычислительными машинами) отражает значительную роль программистов в формулировке и решении важнейшей социальной задачи - формировании нового поколения людей, способных активно жить в условиях нового информационного общества.
Существует явное заблуждение, связанное с мыслью о том, что высокие математическая подготовка и логическое мышление человека являются необходимыми и достаточными условиями для легкого приобретения им компетенций программиста. Математические способы решения задач в виде математических алгоритмов не соответствуют подобным алгоритмам для решения задач на компьютере.
В этой связи возникает проблема обучения студентов с разными уровнями математического мышления. Особую актуальность приобретает эта проблема для подготовки будущих учителей информатики, поскольку им предстоит владеть методами формирования программистского стиля мышления у школьников.
В ФГОС ВО по направлению подготовки «Педагогическое образование» говорится, что бакалавр должен владеть современными средствами обработки информации, ориентироваться в программном обеспечении, уметь использовать современные технологии в профессиональной деятельности. Программирование является существенной составляющей предметной подготовки бакалавров «Педагогического образования». В своей профессиональной деятельности бакалавр как будущий учитель информатики должен уметь использовать современные технологии программирования для разработки приложений образовательного назначения и внедрять их в практику работы учебного заведения для обеспечения качества учебного процесса. А это значит, что у бакалавра, будущего учителя информатики должен быть сформирован программистский стиль мышления, как один из аспектов алгоритмического мышления.
Проблемам обучения курсу программирования школьников и студентов посвящено много исследований. Например, Баженовой И.В., Бобковой В.В., Газейкиной А.И., Ершовым А.П., Жужжаловым В.Е., Звенигородским Г.А., Калитиной В.В., Кузнецовым А.А., Могилевым А.В., Паком Н.И., Хеннером Е.К. и другие.
Однако в них не уделено должного внимания особенностям программистского стиля мышления. При этом отсутствуют подходы, определяющие методические аспекты подготовки будущего учителя информатики, учитывающие особенности перехода от житейского, повседневного алгоритмического мышления имеющегося у каждого человека к абстракциям, которые в основном нацелены на учащихся с визуальным, аудиальным и дигитальным восприятием, поскольку обращаются именно к этим каналам восприятия. При этом органы чувств, связанные с кинестетическими каналами восприятия, остаются незадействованы. Кинестетику, чтобы понять окончательно, необходима деятельность, поделать что-нибудь самому, руками, ощутить на ощупь.
Анализ литературных источников, опытов работ педагогов, исследователей по проблемам обучения программирования показал, что в качестве средств и приемов, позволяющих повысить эффективность обучения программированию, облегчить восприятие достаточно абстрактной учебной информации по этому предмету преподаватели используют практико-ориентированные задачи, постановка которых была бы понятна учащимся, написание программного кода сопровождается подробными комментариями, а также используются компьютерные презентации, обеспечивающие различную степень визуализации учебного материала. Существуют обучающие видеоролики, иллюстрирующие выполнения различных алгоритмов, алгоритмов сортировки, например. Все более широко начинают использоваться ментальные карты и схемы [6; 30].
Но все эти средства обучения нацелены на учащихся с визуальным и аудиальным восприятием, поскольку обращаются именно к этим каналам восприятия. Поэтому необходимы принципиально новые средства обучения программированию, которые были бы нацелены на кинестетические каналы восприятия и активизацию моторной области памяти. И это будет актуально не только для кинестетиков, поскольку активизация всех каналов восприятия приизложении учебного материала позволит существенно повысить его уровень понимания.
Согласно положениям, такого относительно нового течения в психологии как телесный подход, эти наши ощущения играют немаловажную роль в формировании мышления вообще, и, если мы говорим о возможности «подержать в руках», «осязать» процесс алгоритмической деятельности, программистского мышления в частности.
В современных стандартах предъявляются повышенные требования к уровню предметной подготовки учителей, поэтому в курс «Языки и методы программирования» включено изучение всех современных парадигм и технологий программирования - императивной, декларативных (логическое
функциональное программирование), объектно-ориентированное, параллельное, сценарное программирование.
Изучение языка программирования относящейся к другой парадигме, вызывает определенный ряд сложностей. Так как при переходе к программированию методами, которые относятся к другой парадигме, необходимо изменить не только подход к решению поставленной задачи, но и перестроить мыслительную деятельность относительно новой парадигмы. Каждая парадигма программирования предполагает формирование определенного стиля мышления.
Остается открытым вопрос о методических условиях формирования необходимых стилей мышления. Практически во всех исследованиях [11; 25] предлагается изучать различные парадигмы последовательно, и исследователи спорят лишь об оптимальной последовательности их изучения. На наш взгляд, при проектировании методической системы обучения курсу «Языки и методы программирования» целесообразно предусмотреть параллельное изучение парадигм программирования. Подавляющее большинство исследователей осознают, что сформированное на достаточном уровне алгоритмическое мышление создает сложности при переходе на логическое программирование, объектно-ориентированное и функциональное и наоборот. При изучении парадигм программирования параллельно это проблема значительно ослабляется.
Таким образом, возникают противоречия:
• между необходимостью выделить в качестве отдельной компоненты в структуре алгоритмического мышления программистский стиль мышления студента и отсутствием адекватных моделей, позволяющих критериально оценивать уровень сформированности этого стиля мышления;
• между возможностями натурных и телесных алгоритмических средств обучения и не разработанностью методической базы их целесообразного и эффективного использования в процессе обучения студентов программированию с учетом их когнитивных особенностей;
- между необходимостью будущему учителю информатики в ограниченное время освоить множество парадигм программирования на основе своих личностных предпочтений и отсутствием подходящих методик полиязыкового обучения студентов на занятиях по программированию.
Противоречия определяют проблему исследования: На какой методологической платформе и какими методами и средствами обучения на занятиях по программированию можно обеспечить повышение уровня программистского стиля мышления студентов с учетом их когнитивных особенностей
Объект исследования: процесс обучения студентов педагогического вуза курсу «Языки и методы программирования».
Предмет исследования: методика формирования программистского стиля мышления будущих учителей информатики в процессе обучения курсу «Языки и методы программирования» на основе телесно-полиязыкового подхода.
Цель исследования: теоретическое обоснование и разработка методики обучения студентов курсу «Языки и методы программирования» на основе телесно-полиязыкового подхода.
Гипотеза исследования представляет собой предположение о том, что повышение программистского стиля мышления студента в процессе обучения курсу «Языки и методы программирования» может быть обеспечено, если:
1) для оценки уровня программистского стиля мышления студента использовать структурную модель алгоритмического стиля мышления;
2) для формирования у студентов с низким уровнем алгоритмического мышления представлений о базовых алгоритмических конструкциях применять средства и методы телесного подхода;
3) для переориентации студентов с высоким уровнем алгоритмического мышления на машинно-зависимый программистский стиль мышления использовать натурные средства алгоритмических конструкций;
4) для повышения эффективности формирования программистского стиля мышления студентов использовать полиязыковой подход к обучению различным парадигмам программирования.
Цель, предмет и гипотеза исследования определили задачи исследования:
1. Проанализировать состояние разработанности проблемы исследования в психолого-педагогической, научно-методической науке и практике.
2. Уточнить содержание понятия «программистский стиль мышления», построить структурную модель программистского стиля мышления и определить этапы его формирования, выделить уровни его сформированности и критерии их измерения.
3. Выявить возможности использования телесного подхода и разработать концепцию полиязыкового подхода к обучению студентов программированию.
4. Разработать структурно-логическую модель обучения студентов курсу «Языки и методы программирования» с применением средств (кинестетические тренажеры) и методов (параллельное изучение языков программирования) телесного и полиязыкового подходов.
5. Разработать комплекс натурных, кинестетических и полиязыковых средств обучения.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретические (изучение и анализ педагогической, психологической, методической и предметной литературы по теме исследования, анализ теоретических и эмпирических данных, изучение и обобщение педагогического опыта, сравнительный анализ, классификация);
эмпирические (наблюдение, анкетирование, беседа, тестирование, педагогический эксперимент).
Научная новизна исследования заключается в том, что:
1. Определена категорийно-понятийная компонента «программистский стиль мышления» в структуре алгоритмического мышления, позволяющая оценивать его уровень сформированности в процессе обучения курсу «Языки и методы программирования».
2. Обоснована необходимость и возможность использования телесного и полиязыкового подходов к обучению студентов в процессе предметной подготовки, обеспечивающие формирование их программистского стиля мышления.
3. Разработана методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию, способствующая формированию у них высокого уровня программистского стиля мышления и обеспечивающая их методическую готовность осуществлять подготовку школьников в области программирования за счет натурных, кинестетических и полиязыковых средств и методов обучения программированию.
Теоретическая значимость исследования заключается:
1) в уточнении понятия «программистский стиль мышления», определении этапов, уровней его сформированности и разработки критериев их оценки;
2) в построении структурно-логической модели обучения студентов курсу «Языки и методы программирования» на основе телесного и полиязыкового подходов.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
• разработан комплекс алгоритмических натурных, кинестетических и полиязыковых средств обучения студентов программированию;
• опубликован в соавторстве с группой авторов (Нигматулина Э.А., Пак Н.И., Сокольская М.А., Степанова Т.А.) учебник «Программирование» в 2-х томах для бакалавров педагогического образования профиль «информатика» (М.: Академия, гриф УМО по направлению «Педагогическое образования»), отражающий концепцию полиязыкового обучения программированию.
• разработанная методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию может быть использована в учебном процессе в педагогических вузах, на курсах повышения квалификации.
Экспериментальная база и этапы исследования. Опытноэкспериментальная работа по теме исследования осуществлялась на базе отделения информатики Института математики, физики, информатики Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, на базе физико-математического факультета Лесосибирского педагогического института - филиала СФУ. В педагогическом эксперименте в разное время в общей сложности принимали участие 300 студентов третьего курса, изучавших дисциплину «Языки и методы программирования».
Исследование проводилось с 2009 по настоящее время и состоит из трех этапов.
Первый этап (2009 - 2011 гг.) - изучение предметной области исследования, анализ проблематики исследования, уточнение его методологического аппарата, выделение целей, содержания, методов и средств обучения программированию, теоретическое построение методики, констатирующий эксперимент.
Второй этап (2012 - 2015 гг.) - уточнение и корректировка
содержания дисциплины «Языки и методы программирования», построение модели методической системы, построение информационно-деятельностной модели программистского стиля мышления и выделение этапов его формирования, внедрение методики телесно-полиязыкового обучения программированию в учебный процесс, проведение формирующего эксперимента.
Третий этап (с 2016 г.) - завершение формирующего эксперимента, количественный и качественный анализ его результатов, систематизация и обобщение итогов исследования, окончательная доработка методических пособий для заявленного курса.
Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обеспечиваются научной обоснованностью исходных теоретических положений, соответствием применяемых в исследовании методов цели и задачам исследования.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Структурная модель алгоритмического мышления студента с уточнением программистского стиля мышления позволяет оценивать уровень его сформированности.
2. Использование натурных и кинестетических полиязыковых средств и
методов обучения студентов способствуют формированию их
программистского стиля мышления в процессе предметной подготовки с учетом их когнитивных особенностей.
3. Методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию обеспечивает у будущих учителей информатики их методическую готовность осуществлять подготовку школьников в области программирования.
Апробация и внедрение результатов. Материалы исследования обсуждались на заседаниях кафедры информатики и вычислительной техники КГПУ им. В.П. Астафьева, на научно-исследовательских семинарах- вебинарах «Информационные технологии и открытое образование», были
представлены на V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы». (Красноярск, 2009 г); на семинаре «Информатика
образования» в рамках Ершовской конференции по информатике (PSI’11, Новосибирск, 2011 г.), на VIII Международной научно-практической
конференции «Педагогический профессионализм в образовании» (Новосибирск, 2012 г.), на Всероссийской научно-методической
конференции «Интегрированная система профессионального образования: проблемы и пути развития» (Красноярск, 2012 г.), на I Всероссийской научно-практической конференции «Всероссийский форум педагогического мастерства» (Москва, 2013 г.), на IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы и вызовы информационного общества» (Красноярск, 2015 г.), на XII International
Scientific And Practical Conference «MODERN SCIENTIFIC POTENTIAL - 2016» (г. Шеффилд, 2016 г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований» (North Charleston, USA, 2016 г.), на I Международной научной конференции в рамках IV Международного научно-образовательного форума «Человек, семья и общество: история и перспективы развития» «Информатизация образования и методика электронного обучения» (Красноярск, 2016 г.), на XII Международна научна практична конференция «Бъдещите изследвания - 2016» (София, 2016 г.), на X Международной студенческой научно-практической конференции «Студенческая наука XXI века» (Чебоксары, 2016), на IX Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в науке и образовании» (Чебоксары, 2017 г.), на XII Международной студенческой научно
практической конференции «Студенческая наука XXI века» (Чебоксары, 2017 г.)
По теме исследования опубликовано 25 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, учебник по программированию в двух томах (2013 г.), 1 учебное пособие по основам программирования на языке Турбо Паскаль (2006 г.), 1 учебное пособие по программированию на
Паскале (2015 г.).
Результаты исследования используются при организации обучения студентов отделения информатики Института математики, физики, информатики Красноярского государственного педагогического
университета им. В.П. Астафьева курсам «Профильное исследование», «Языки и методы программирования», на базе физико-математического факультета Лесосибирского педагогического института - филиала СФУ и частично - в бюджетном общеобразовательном учреждении «Кириковская средняя школа».
Способность человека к составлению таких алгоритмов составляет основу алгоритмического способа мышления.
Алгоритмический способ мышления позволяет принимать оптимальные решения в любой сфере человеческой деятельности и сам по себе никак не связан с программированием и вычислительной техникой. В таком неявном виде он существовал всегда, то есть изначально присущ человеческому мышлению. Появление вычислительной техники и профессии программиста привело лишь к тому, что необходимость алгоритмического способа мышления стала явной, по крайней мере, для определенного круга специалистов. Для решения программистских задач алгоритмический способ является единственно возможным. В программистской практике общий алгоритмический подход углубляется и детализируется: структура
предметной области становится формализованной информационной структурой, в ней вычленяются количественные взаимосвязи, образующие математическую модель предметной области, алгоритм превращается в компьютерную программу [17; 25; 29]. Т.е. у людей, профессионально занимающихся программированием, алгоритмическое мышление должно быть развито уже не на житейском, повседневном уровне, а на более высоком, профессиональном. А.П. Ершов в своей статье «О человеческом и эстетическом факторах программирования» писал: «Программист обязан обладать способностью первоклассного математика к абстракции и логическому мышлению в сочетании с эдисоновским талантом сооружать все, что угодно из нуля и единицы, он должен соединять в себе аккуратность бухгалтера с проницательностью разведчика, фантазию автора детективных романов с трезвой практичностью бизнесмена, а кроме того, иметь вкус к коллективному труду, быть лояльным к организатору работ и так далее.
Программист - солдат второй промышленной революции и как таковой должен обладать революционным мышлением и мужеством».
Образ мышления этих специалистов, который стал актуальным именно в процессе становления информационного общества, напервых порах был назван программистским. Термин «программистский стиль мышления» (а этот стиль эмпирически наблюдался психологами, которые исследовали поведение людей, связанных с вычислительными машинами) отражает значительную роль программистов в формулировке и решении важнейшей социальной задачи - формировании нового поколения людей, способных активно жить в условиях нового информационного общества.
Существует явное заблуждение, связанное с мыслью о том, что высокие математическая подготовка и логическое мышление человека являются необходимыми и достаточными условиями для легкого приобретения им компетенций программиста. Математические способы решения задач в виде математических алгоритмов не соответствуют подобным алгоритмам для решения задач на компьютере.
В этой связи возникает проблема обучения студентов с разными уровнями математического мышления. Особую актуальность приобретает эта проблема для подготовки будущих учителей информатики, поскольку им предстоит владеть методами формирования программистского стиля мышления у школьников.
В ФГОС ВО по направлению подготовки «Педагогическое образование» говорится, что бакалавр должен владеть современными средствами обработки информации, ориентироваться в программном обеспечении, уметь использовать современные технологии в профессиональной деятельности. Программирование является существенной составляющей предметной подготовки бакалавров «Педагогического образования». В своей профессиональной деятельности бакалавр как будущий учитель информатики должен уметь использовать современные технологии программирования для разработки приложений образовательного назначения и внедрять их в практику работы учебного заведения для обеспечения качества учебного процесса. А это значит, что у бакалавра, будущего учителя информатики должен быть сформирован программистский стиль мышления, как один из аспектов алгоритмического мышления.
Проблемам обучения курсу программирования школьников и студентов посвящено много исследований. Например, Баженовой И.В., Бобковой В.В., Газейкиной А.И., Ершовым А.П., Жужжаловым В.Е., Звенигородским Г.А., Калитиной В.В., Кузнецовым А.А., Могилевым А.В., Паком Н.И., Хеннером Е.К. и другие.
Однако в них не уделено должного внимания особенностям программистского стиля мышления. При этом отсутствуют подходы, определяющие методические аспекты подготовки будущего учителя информатики, учитывающие особенности перехода от житейского, повседневного алгоритмического мышления имеющегося у каждого человека к абстракциям, которые в основном нацелены на учащихся с визуальным, аудиальным и дигитальным восприятием, поскольку обращаются именно к этим каналам восприятия. При этом органы чувств, связанные с кинестетическими каналами восприятия, остаются незадействованы. Кинестетику, чтобы понять окончательно, необходима деятельность, поделать что-нибудь самому, руками, ощутить на ощупь.
Анализ литературных источников, опытов работ педагогов, исследователей по проблемам обучения программирования показал, что в качестве средств и приемов, позволяющих повысить эффективность обучения программированию, облегчить восприятие достаточно абстрактной учебной информации по этому предмету преподаватели используют практико-ориентированные задачи, постановка которых была бы понятна учащимся, написание программного кода сопровождается подробными комментариями, а также используются компьютерные презентации, обеспечивающие различную степень визуализации учебного материала. Существуют обучающие видеоролики, иллюстрирующие выполнения различных алгоритмов, алгоритмов сортировки, например. Все более широко начинают использоваться ментальные карты и схемы [6; 30].
Но все эти средства обучения нацелены на учащихся с визуальным и аудиальным восприятием, поскольку обращаются именно к этим каналам восприятия. Поэтому необходимы принципиально новые средства обучения программированию, которые были бы нацелены на кинестетические каналы восприятия и активизацию моторной области памяти. И это будет актуально не только для кинестетиков, поскольку активизация всех каналов восприятия приизложении учебного материала позволит существенно повысить его уровень понимания.
Согласно положениям, такого относительно нового течения в психологии как телесный подход, эти наши ощущения играют немаловажную роль в формировании мышления вообще, и, если мы говорим о возможности «подержать в руках», «осязать» процесс алгоритмической деятельности, программистского мышления в частности.
В современных стандартах предъявляются повышенные требования к уровню предметной подготовки учителей, поэтому в курс «Языки и методы программирования» включено изучение всех современных парадигм и технологий программирования - императивной, декларативных (логическое
функциональное программирование), объектно-ориентированное, параллельное, сценарное программирование.
Изучение языка программирования относящейся к другой парадигме, вызывает определенный ряд сложностей. Так как при переходе к программированию методами, которые относятся к другой парадигме, необходимо изменить не только подход к решению поставленной задачи, но и перестроить мыслительную деятельность относительно новой парадигмы. Каждая парадигма программирования предполагает формирование определенного стиля мышления.
Остается открытым вопрос о методических условиях формирования необходимых стилей мышления. Практически во всех исследованиях [11; 25] предлагается изучать различные парадигмы последовательно, и исследователи спорят лишь об оптимальной последовательности их изучения. На наш взгляд, при проектировании методической системы обучения курсу «Языки и методы программирования» целесообразно предусмотреть параллельное изучение парадигм программирования. Подавляющее большинство исследователей осознают, что сформированное на достаточном уровне алгоритмическое мышление создает сложности при переходе на логическое программирование, объектно-ориентированное и функциональное и наоборот. При изучении парадигм программирования параллельно это проблема значительно ослабляется.
Таким образом, возникают противоречия:
• между необходимостью выделить в качестве отдельной компоненты в структуре алгоритмического мышления программистский стиль мышления студента и отсутствием адекватных моделей, позволяющих критериально оценивать уровень сформированности этого стиля мышления;
• между возможностями натурных и телесных алгоритмических средств обучения и не разработанностью методической базы их целесообразного и эффективного использования в процессе обучения студентов программированию с учетом их когнитивных особенностей;
- между необходимостью будущему учителю информатики в ограниченное время освоить множество парадигм программирования на основе своих личностных предпочтений и отсутствием подходящих методик полиязыкового обучения студентов на занятиях по программированию.
Противоречия определяют проблему исследования: На какой методологической платформе и какими методами и средствами обучения на занятиях по программированию можно обеспечить повышение уровня программистского стиля мышления студентов с учетом их когнитивных особенностей
Объект исследования: процесс обучения студентов педагогического вуза курсу «Языки и методы программирования».
Предмет исследования: методика формирования программистского стиля мышления будущих учителей информатики в процессе обучения курсу «Языки и методы программирования» на основе телесно-полиязыкового подхода.
Цель исследования: теоретическое обоснование и разработка методики обучения студентов курсу «Языки и методы программирования» на основе телесно-полиязыкового подхода.
Гипотеза исследования представляет собой предположение о том, что повышение программистского стиля мышления студента в процессе обучения курсу «Языки и методы программирования» может быть обеспечено, если:
1) для оценки уровня программистского стиля мышления студента использовать структурную модель алгоритмического стиля мышления;
2) для формирования у студентов с низким уровнем алгоритмического мышления представлений о базовых алгоритмических конструкциях применять средства и методы телесного подхода;
3) для переориентации студентов с высоким уровнем алгоритмического мышления на машинно-зависимый программистский стиль мышления использовать натурные средства алгоритмических конструкций;
4) для повышения эффективности формирования программистского стиля мышления студентов использовать полиязыковой подход к обучению различным парадигмам программирования.
Цель, предмет и гипотеза исследования определили задачи исследования:
1. Проанализировать состояние разработанности проблемы исследования в психолого-педагогической, научно-методической науке и практике.
2. Уточнить содержание понятия «программистский стиль мышления», построить структурную модель программистского стиля мышления и определить этапы его формирования, выделить уровни его сформированности и критерии их измерения.
3. Выявить возможности использования телесного подхода и разработать концепцию полиязыкового подхода к обучению студентов программированию.
4. Разработать структурно-логическую модель обучения студентов курсу «Языки и методы программирования» с применением средств (кинестетические тренажеры) и методов (параллельное изучение языков программирования) телесного и полиязыкового подходов.
5. Разработать комплекс натурных, кинестетических и полиязыковых средств обучения.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретические (изучение и анализ педагогической, психологической, методической и предметной литературы по теме исследования, анализ теоретических и эмпирических данных, изучение и обобщение педагогического опыта, сравнительный анализ, классификация);
эмпирические (наблюдение, анкетирование, беседа, тестирование, педагогический эксперимент).
Научная новизна исследования заключается в том, что:
1. Определена категорийно-понятийная компонента «программистский стиль мышления» в структуре алгоритмического мышления, позволяющая оценивать его уровень сформированности в процессе обучения курсу «Языки и методы программирования».
2. Обоснована необходимость и возможность использования телесного и полиязыкового подходов к обучению студентов в процессе предметной подготовки, обеспечивающие формирование их программистского стиля мышления.
3. Разработана методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию, способствующая формированию у них высокого уровня программистского стиля мышления и обеспечивающая их методическую готовность осуществлять подготовку школьников в области программирования за счет натурных, кинестетических и полиязыковых средств и методов обучения программированию.
Теоретическая значимость исследования заключается:
1) в уточнении понятия «программистский стиль мышления», определении этапов, уровней его сформированности и разработки критериев их оценки;
2) в построении структурно-логической модели обучения студентов курсу «Языки и методы программирования» на основе телесного и полиязыкового подходов.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
• разработан комплекс алгоритмических натурных, кинестетических и полиязыковых средств обучения студентов программированию;
• опубликован в соавторстве с группой авторов (Нигматулина Э.А., Пак Н.И., Сокольская М.А., Степанова Т.А.) учебник «Программирование» в 2-х томах для бакалавров педагогического образования профиль «информатика» (М.: Академия, гриф УМО по направлению «Педагогическое образования»), отражающий концепцию полиязыкового обучения программированию.
• разработанная методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию может быть использована в учебном процессе в педагогических вузах, на курсах повышения квалификации.
Экспериментальная база и этапы исследования. Опытноэкспериментальная работа по теме исследования осуществлялась на базе отделения информатики Института математики, физики, информатики Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, на базе физико-математического факультета Лесосибирского педагогического института - филиала СФУ. В педагогическом эксперименте в разное время в общей сложности принимали участие 300 студентов третьего курса, изучавших дисциплину «Языки и методы программирования».
Исследование проводилось с 2009 по настоящее время и состоит из трех этапов.
Первый этап (2009 - 2011 гг.) - изучение предметной области исследования, анализ проблематики исследования, уточнение его методологического аппарата, выделение целей, содержания, методов и средств обучения программированию, теоретическое построение методики, констатирующий эксперимент.
Второй этап (2012 - 2015 гг.) - уточнение и корректировка
содержания дисциплины «Языки и методы программирования», построение модели методической системы, построение информационно-деятельностной модели программистского стиля мышления и выделение этапов его формирования, внедрение методики телесно-полиязыкового обучения программированию в учебный процесс, проведение формирующего эксперимента.
Третий этап (с 2016 г.) - завершение формирующего эксперимента, количественный и качественный анализ его результатов, систематизация и обобщение итогов исследования, окончательная доработка методических пособий для заявленного курса.
Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обеспечиваются научной обоснованностью исходных теоретических положений, соответствием применяемых в исследовании методов цели и задачам исследования.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Структурная модель алгоритмического мышления студента с уточнением программистского стиля мышления позволяет оценивать уровень его сформированности.
2. Использование натурных и кинестетических полиязыковых средств и
методов обучения студентов способствуют формированию их
программистского стиля мышления в процессе предметной подготовки с учетом их когнитивных особенностей.
3. Методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию обеспечивает у будущих учителей информатики их методическую готовность осуществлять подготовку школьников в области программирования.
Апробация и внедрение результатов. Материалы исследования обсуждались на заседаниях кафедры информатики и вычислительной техники КГПУ им. В.П. Астафьева, на научно-исследовательских семинарах- вебинарах «Информационные технологии и открытое образование», были
представлены на V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы». (Красноярск, 2009 г); на семинаре «Информатика
образования» в рамках Ершовской конференции по информатике (PSI’11, Новосибирск, 2011 г.), на VIII Международной научно-практической
конференции «Педагогический профессионализм в образовании» (Новосибирск, 2012 г.), на Всероссийской научно-методической
конференции «Интегрированная система профессионального образования: проблемы и пути развития» (Красноярск, 2012 г.), на I Всероссийской научно-практической конференции «Всероссийский форум педагогического мастерства» (Москва, 2013 г.), на IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Перспективы и вызовы информационного общества» (Красноярск, 2015 г.), на XII International
Scientific And Practical Conference «MODERN SCIENTIFIC POTENTIAL - 2016» (г. Шеффилд, 2016 г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований» (North Charleston, USA, 2016 г.), на I Международной научной конференции в рамках IV Международного научно-образовательного форума «Человек, семья и общество: история и перспективы развития» «Информатизация образования и методика электронного обучения» (Красноярск, 2016 г.), на XII Международна научна практична конференция «Бъдещите изследвания - 2016» (София, 2016 г.), на X Международной студенческой научно-практической конференции «Студенческая наука XXI века» (Чебоксары, 2016), на IX Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в науке и образовании» (Чебоксары, 2017 г.), на XII Международной студенческой научно
практической конференции «Студенческая наука XXI века» (Чебоксары, 2017 г.)
По теме исследования опубликовано 25 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, учебник по программированию в двух томах (2013 г.), 1 учебное пособие по основам программирования на языке Турбо Паскаль (2006 г.), 1 учебное пособие по программированию на
Паскале (2015 г.).
Результаты исследования используются при организации обучения студентов отделения информатики Института математики, физики, информатики Красноярского государственного педагогического
университета им. В.П. Астафьева курсам «Профильное исследование», «Языки и методы программирования», на базе физико-математического факультета Лесосибирского педагогического института - филиала СФУ и частично - в бюджетном общеобразовательном учреждении «Кириковская средняя школа».
В заключение магистерской диссертации приведены основные результаты проведенного исследования.
1. Анализ современного состояния, информационного, наукоёмкого общество и системы высшего профессионального образования показал, что общество нуждается в людях с высоким уровнем развития абстрактного мышления вообще и алгоритмического мышления в частности, поскольку осуществление абсолютно любой деятельности - не только профессиональной, где это является необходимым условием в настоящее время практически во всех профессиях, но и бытовой, повседневной, предполагает предварительное моделирование и планирование этой деятельности, накопление и анализ информации, необходимой для её осуществления, т.е. составление алгоритма действий.
2. На основе пространственно-временной модели памяти и положений психологии построена модель алгоритмического мышления, уточнена и выявлена сущность понятия «программистский стиль мышления».
3. На основании дополнительных этапов и способов мыслительной деятельности выделены критерии, которые в совокупности могут охарактеризовать уровень сформированности программистского стиля мышления.
4. На основе телесного полиязыкового подходов к обучению построена модель методики обучения студентов программированию, включающая систему целей, содержание, систему методов и приемов обучения с применением средств (кинестетические тренажеры) и методов (параллельное изучение языков программирования) телесного и полиязыкового подходов, комплекс натурных, кинестетических и полиязыковых средств алгоритмических конструкций, контрольноизмерительных материалов.
5. На основе структурно-логической модели разработана методика обучения будущих учителей информатики курсу «Языки иметоды программирования»
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
• разработан комплекс алгоритмических натурных, кинестетических иполиязыковых средств обучения студентов программированию;
• опубликован в соавторстве с группой авторов (Нигматулина Э.А.,
ПакН.И., Сокольская М.А., Степанова Т.А.) учебник «Программирование» в2-х томах для бакалавров педагогического образования профиль «информатика» (М.: Академия, гриф УМО по направлению«Педагогическое образования»), отражающий концепцию полиязыковогоизучения
программирования.
• разработанная методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию может быть использована в учебном процессе впедагогических вузах, на курсах ПК.
Таким образом, цель исследования достигнута, поставленные задачи решены.
Результаты магистерского исследования используются в учебном процессе:
1) бюджетного общеобразовательного учреждения «Кириковская средняя школа». В частности: в образовательный процесс при изучении отдельных тем по программированию внедрены натурные и кинестетические тренажеры, частично использована методика полиязыкового обучения с использованием системы практико-ориентированных заданий.
2) Лесосибирского педагогического института - филиала СФУ. В
частности: частично апробирован полиязыковой подход в обучении дисциплине «Программирование» по направлению подготовки 44.03.01 «Педагогическое образование» профиль 44.03.01.33 «Информатика».
Направления дальнейших исследований по теме диссертации видятся в
1. Оформлении разработанных кинестетических тренажеров в виде полностью завершенного комплекта натурных средств обучения, охватывающих все темы курса «Языки и методы программирования», а также школьного курса информатики.
2. Дальнейшей детализации методики полиязыкового подхода к обучению программированию.
3. Совершенствовании системы диагностики уровня
сформированности программистского стиля мышления.
1. Анализ современного состояния, информационного, наукоёмкого общество и системы высшего профессионального образования показал, что общество нуждается в людях с высоким уровнем развития абстрактного мышления вообще и алгоритмического мышления в частности, поскольку осуществление абсолютно любой деятельности - не только профессиональной, где это является необходимым условием в настоящее время практически во всех профессиях, но и бытовой, повседневной, предполагает предварительное моделирование и планирование этой деятельности, накопление и анализ информации, необходимой для её осуществления, т.е. составление алгоритма действий.
2. На основе пространственно-временной модели памяти и положений психологии построена модель алгоритмического мышления, уточнена и выявлена сущность понятия «программистский стиль мышления».
3. На основании дополнительных этапов и способов мыслительной деятельности выделены критерии, которые в совокупности могут охарактеризовать уровень сформированности программистского стиля мышления.
4. На основе телесного полиязыкового подходов к обучению построена модель методики обучения студентов программированию, включающая систему целей, содержание, систему методов и приемов обучения с применением средств (кинестетические тренажеры) и методов (параллельное изучение языков программирования) телесного и полиязыкового подходов, комплекс натурных, кинестетических и полиязыковых средств алгоритмических конструкций, контрольноизмерительных материалов.
5. На основе структурно-логической модели разработана методика обучения будущих учителей информатики курсу «Языки иметоды программирования»
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
• разработан комплекс алгоритмических натурных, кинестетических иполиязыковых средств обучения студентов программированию;
• опубликован в соавторстве с группой авторов (Нигматулина Э.А.,
ПакН.И., Сокольская М.А., Степанова Т.А.) учебник «Программирование» в2-х томах для бакалавров педагогического образования профиль «информатика» (М.: Академия, гриф УМО по направлению«Педагогическое образования»), отражающий концепцию полиязыковогоизучения
программирования.
• разработанная методика телесно-полиязыкового обучения студентов программированию может быть использована в учебном процессе впедагогических вузах, на курсах ПК.
Таким образом, цель исследования достигнута, поставленные задачи решены.
Результаты магистерского исследования используются в учебном процессе:
1) бюджетного общеобразовательного учреждения «Кириковская средняя школа». В частности: в образовательный процесс при изучении отдельных тем по программированию внедрены натурные и кинестетические тренажеры, частично использована методика полиязыкового обучения с использованием системы практико-ориентированных заданий.
2) Лесосибирского педагогического института - филиала СФУ. В
частности: частично апробирован полиязыковой подход в обучении дисциплине «Программирование» по направлению подготовки 44.03.01 «Педагогическое образование» профиль 44.03.01.33 «Информатика».
Направления дальнейших исследований по теме диссертации видятся в
1. Оформлении разработанных кинестетических тренажеров в виде полностью завершенного комплекта натурных средств обучения, охватывающих все темы курса «Языки и методы программирования», а также школьного курса информатики.
2. Дальнейшей детализации методики полиязыкового подхода к обучению программированию.
3. Совершенствовании системы диагностики уровня
сформированности программистского стиля мышления.
