Интерактивная поддержка лекционных занятий и дистанционного обучения

Содержание 3
Введение 5
1 Анализ и особенности процесса обучения программированию 8
1.1 Специфика преподавания программирования 8
1.2 Лекция - часть учебного процесса 9
1.3 Традиционное лекционное занятие (описание процесса) 12
1.3.1 Преподаватель 13
1.3.2 Студент 15
1.3.3 Самостоятельная работа студента 15
1.4 Интерактивный подход к лекциям 16
1.5 Методы закрепления теоретических знаний 22
1.5.1 Лабораторные работы 22
1.5.2 Лекции 23
1.6 Обзор существующих систем обучения 24
1.6.1 CS50 IDE 24
1.6.2 Moodle 24
1.7 Обзор open source облачных IDE, на основе которой можно реализовывать
свою систему 25
1.7.1 Cloud 9 24
1.7.2 Codeboard 26
1.7.3 Codebox 27
1.7.4 Итоги выбора 28
2 Разработка требований к разрабатываемой системе 29
2.1 Пользовательские истории предполагаемого процесса обучения 29
2.1.1 Студент. Работа на занятиях 29
2.1.2 Запуск написанных программ 30
2.1.3 Предварительная настройка системы перед началом работы 30
2.1.4 Преподаватель 30
2.2 Обзор диаграмм прецедентов 32
2.3 Поток событий для прецедентов диаграммы 34
3 Разработка архитектуры и основных технических решений 38
3.1 Структура системы 38
3.2 Архитектура базы данных 41
3.2.1 Построение концептуальной модели данных 41
3.2.2 Модель данных СУБД 43
3.3 Построение диаграммы классов 45
3.4 Программная реализация системы 48
3.4.1 Клиентская часть 48
3.4.2 Серверная часть 50
4 Функциональность системы 52
4.1 Список занятий 52
4.2 Добавление / редактирование занятий 52
4.3 Добавление / редактирование задачи 53
4.4 Проведение занятия 54
4.5 Просмотр статистика 58
4.6 IDE 60
Заключение 61
Список используемых источников 62
Приложение А Диаграммы системы 64

Купить

Применение технических средств в ходе обучения стало неотъемлемым атрибутом образовательной деятельности. Основными составляющими учебного процесса являются получение знаний, навыков и компетенций, которые приобретаются путем применения различных форм обучения. Закрепление материала в таких дисциплинах как программирование обычно сопровождается решением задач после прочтения или прослушивания достаточно большого по объему теоретического материала. Этот теоретический материал обычно предоставляется в ходе лекционных занятий или во время самостоятельного прочтения соответствующих источников и зачастую не сопровождается достаточным числом примеров, необходимых для понимания. Во многом это происходит из-за нехватки времени на изложение всех возможных примеров, а также из-за того, что демонстрации подобных примеров без практической их реализации бывает недостаточным для получения нужных сведений.
Одним из возможных вариантов закрепления материала и понимания работы тех или иных конструкций языков программирования является непосредственное их использования в небольших демонстрационных программах, выдаваемых в качестве маленьких задач. Однако в большинстве случаев для оперативного решения подобных задач отсутствует техническая поддержка. Выполнение подобных задач на бумаге полностью убивает оперативность исполнения и контроля в виде обратной связи.
Зачастую процесс приобретения знаний является оторванным от их применения и освоения, что ведет к разрыву между получением информации и ее использованием. В результате чего к тому моменту, когда полученные знания нужно применить, информация о них уже забывается и ее приходится заново восстанавливать, пользуясь дополнительными источниками. Желательно, чтобы в процессе получения знаний можно было не только увидеть соответствующие примеры, но и непосредственно использовать их на практике. Однако ряд существующих методов обучения в настоящее время не позволяют это сделать.
Необходимо ускорить процесс практического закрепления полученных знаний, увязав выполнение задач с непосредственным закреплением только что полученных теоретических знаний. Для этого необходимо иметь соответствующую инструментальную поддержку, позволяющую выполнять простые задания по программированию не только при выполнении практических заданий, но и на лекции.
Целью данной работы является разработка интерактивной системы обучения программированию, обеспечивающая написание программ студентами, и оперативным отображением текущих результатов выполнения в виде соответствующих статистических данных для преподавателя при непосредственном выполнении заданий во время изучения теоретического материала, которая могла бы применяться в ВУЗах для предоставления студентам легкого механизма закрепления теоретических знаний по программированию.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Сделать анализ особенностей процесса обучения для определения основных подходов к повышению уровню интерактивного взаимодействия между преподавателем и студентами во время проведения лекционных занятий, сформировать рекомендации по повышению интерактивности.
2. Разработать процессы, обеспечивающих интерактивное выполнение заданий и их обработку при проведении лекционных занятий.
3. Разработать архитектуру системы, поддерживающую интерактивное взаимодействие между преподавателем и студентами.
4. Реализовать систему интерактивного взаимодействия с применением современных информационных технологий.
В первой главе проводится анализ существующего лекционного процесса. Делается обзор функций существующих систем для обучения студентов
Во второй главе представлены требования к разрабатываемому проекту и описаны пользовательские истории предполагаемого процесса обучения, который будет после внедрения разрабатываемой системы. На основе описанных пользовательских историй производится построение диаграмм прецедентов, которые отображают взаимодействие пользователей с возможностями системы и самой системы с пользователями.
Третья глава посвящена разработке внутренней структуре разрабатываемого проекта и интерфейса. На основе требований, описанных во второй главе была описана модель базы данных которая будет использоваться в системе, а также построены классы которые будут использоваться в системе. Описана программная реализация серверной и клиентской части.
В четвертой главе описано функционирование разработанной системы. Рассмотрено взаимодействие пользователей, выполняющих различные роли, с компонентами системы и между собой.

Купить