Помощь студентам в учебе
Использование метода проектов при обучении программированию в курсе информатики
|
Введение 4
ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ПРОЕКТОВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 13
1.1. Метод проектов как педагогическая технология 13
1.2. Типология проектов, используемых образовательном процессе 30
1.3. Организация технологического процесса обучения программированию с использованием метода проектов 46
11 ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ПРОЕКТОВ ПРИ I ОБУЧЕНИИ ПРОГРАММИРОВАНИЮ В СТАРШИХ КЛАССАХ ОБГШЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ 54
й
2.1. Роль метода проектов в развитии познавательных потребностей школьников в процессе обучения программированию 54
! 2.2. Принципы построения спецификаций программных проектов в общеобразовательной школе 73
2.3. Методика обучения программированию в 10-11 классах обще- образовательной школы на основе использования метода проектов 84
2.4. Подготовка будущих учителей информатики к использованию метода проектов 102
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА . 116
3.1. Задачи и этапы обучающего эксперимента 116
3.2. Содержание и результаты педагогического эксперимента 123
Заключение 139
Библиографический список 141
Приложения 158
ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ПРОЕКТОВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 13
1.1. Метод проектов как педагогическая технология 13
1.2. Типология проектов, используемых образовательном процессе 30
1.3. Организация технологического процесса обучения программированию с использованием метода проектов 46
11 ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ПРОЕКТОВ ПРИ I ОБУЧЕНИИ ПРОГРАММИРОВАНИЮ В СТАРШИХ КЛАССАХ ОБГШЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ 54
й
2.1. Роль метода проектов в развитии познавательных потребностей школьников в процессе обучения программированию 54
! 2.2. Принципы построения спецификаций программных проектов в общеобразовательной школе 73
2.3. Методика обучения программированию в 10-11 классах обще- образовательной школы на основе использования метода проектов 84
2.4. Подготовка будущих учителей информатики к использованию метода проектов 102
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА . 116
3.1. Задачи и этапы обучающего эксперимента 116
3.2. Содержание и результаты педагогического эксперимента 123
Заключение 139
Библиографический список 141
Приложения 158
Актуальность исследования. Социальные и экономические изменения в России, быстрый технический прогресс, информатизация общества ставят новые цели перед образованием, одной из которых является формирование творческого мышления и продуктивной созидательной деятельности учащегося как условие его самореализации в жизни.
Новые информационные технологии изменили деятельность человека практически во всех областях, обеспечив получение эффективного дос¬тупа к неограниченным информационным ресурсам, возможность накопления и обмена данными. Доступность и объем специализированной информации выводит на первый план способность легко ориентироваться в современном технологическом обществе, самостоятельно анализировать проблемы, выявлять перспективные цели и планировать оптимальные пути их достижения, воплощать независимо принятые решения на практике и оценивать их последствия и результаты. Эти условия отразились и на образовательной деятельности как с точки зрения содержания задач обучения, так и в отношении использования открывшихся технологических возможностей для достижения учебных целей.
Решения проблем, связанных с развитием у школьников умений и навыков самообразования, самостоятельности, обучением творческому под¬ходу к поставленной задаче возлагаются на общую дидактику и частные методики в рамках любого из учебных предметов, одним из которых является информатика. Именно информатика изучает вопросы информатизации общества, поиск, переработку и преобразование информации во всех ее видах.
Программирование, как раздел информатики, предназначен для создания конкретных алгоритмов решения ее задач. Обучение программированию более всего нуждается в преобразовании в соответствии с условия-
4
ми, необходимыми для успешной реализации процесса информатизации на всех образовательных уровнях.
В то же время достижению данной цели препятствует целый ряд общих противоречий:
• между требованием к высокому научному уровню учебных знаний с обязательным выделением взаимосвязей между отдельными объектами и низким уровнем востребованности полученных знаний при практической их реализации;
• между необходимостью формирования у обучаемых умений осуществления проектной деятельности (в соответствии с требованиями ин-формационного общества) и отсутствием соответствующих методик, позволяющих развивать таких умения, сохраняя высокий уровень фундаментальности знаний;
• между необходимостью развития мотивационной сферы обучаемых и недостаточно разработанными теорией и методикой ее формирования.
Разработка методики обучения программированию, направленной на развитие самостоятельности, критического мышления, творческой активности - это сложный процесс соотнесения синтаксиса и семантики языков программирования, принципов разработки программ, специализированных алгоритмов с методами их усвоения. В настоящее время для актуализации и закрепления знаний, умений и навыков по программированию используются небольшие задачи (решение каждой из них не превышает одного занятия). Однако в формировании мотивационной сферы обучаемых при этом возникают существенные затруднения, не создаются условия для самостоятельного приобретения знаний учащимися, объем полученных знаний не находит своего применения в конкретных жизненных ситуациях.
Настоящее исследование посвящено проблемам теории и методики обучения программированию школьников старших классов, в частности,
разработке методики, позволяющей оптимально сочетать изучение фундаментальных знаний с формированием практических умений и навыков.
Основу данной методики составляет "метод проектов", классическое понимание которого представляет собой широкое внедрение учебных проектов (проблемных задач высокой сложности, рассчитанных на долговременность решения) в процесс обучения. Он ориентирован на гуманистичный, индивидуальный подход к личности ученика, основанный на идеях Ж.Ж. Руссо, Дж. Дьюи, У. Килпатрика, предлагающих индуктивный путь учебного познания (учение через открытие, через разрешение проблемных ситуаций). Применение метода проектов характеризуется высоким мотивационным потенциалом, возможностями развития творческих способностей и самостоятельности, что позволяет рассматривать его как эффективный способ познания. В обучении программированию применение этого метода приобретает особую важность. Решение глобальных задач информатизации предполагает создание столь же объемных программных проектов, обладающих высоким уровнем системности и разрабатываемых группами программистов.
Однако внедрение метода проектов в процесс обучения программированию учащихся старших классов сопровождается рядом частных противоречий, требующих своего разрешения. К ним относятся противоречия:
• между востребованностью метода проектов и слабой разработанностью его процессуально-результативной технологической базы, что затрудняет применимость данного метода как педагогической технологии, гарантирующей достижение запланированных результатов обучения и воспитания;
• между требованием к систематичности и фундаментальности знаний в старших классах общеобразовательной школы и усложнением организации получения учеником таких знаний при обучении на основе метода проектов по сравнению с традиционными методиками;
• между широкими возможностями метода проектов в развитии мотивационной сферы обучаемых и недостаточной разработанностью теоретических положений, обосновывающих направленность познавательной активности школьника на достижение целей учебного познания через реализацию программного проекта.
Каждое из противоречий является фактором, сдерживающим применение метода проектов. Во-первых, слабая разработанность технологической базы затрудняет обучение школьников проектной деятельности на основе системного подхода. Во-вторых, фундаментальность и системность научных знаний является обязательным условием научного подхода к проектированию больших систем, без чего невозможно создание объемных, сложных и высококачественных программных продуктов. В третьих, слабый контроль над направленностью познавательной активности школьника в старших классах снижает ее эффект с точки зрения получения обучаемым запланированных в программе курса знаний, умений и навыков.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена социальным заказом общества на формирование личности с высоким уровнем научности приобретенных в процессе обучения знаний, наличием умений и навыков применения системного подхода к решению актуальных проблем, творческой активностью и самостоятельностью в проведении анализа и синтеза накопленной информации.
Цель исследования - разработка и обоснование методики применения метода проектов в обучении школьников старших классов общеобразовательных школ программированию в курсе информатики.
Объект исследования - процесс обучения школьников старших классов информатике.
Предмет исследования - применение метода проектов обучении программированию учащихся старшего звена.
Новые информационные технологии изменили деятельность человека практически во всех областях, обеспечив получение эффективного дос¬тупа к неограниченным информационным ресурсам, возможность накопления и обмена данными. Доступность и объем специализированной информации выводит на первый план способность легко ориентироваться в современном технологическом обществе, самостоятельно анализировать проблемы, выявлять перспективные цели и планировать оптимальные пути их достижения, воплощать независимо принятые решения на практике и оценивать их последствия и результаты. Эти условия отразились и на образовательной деятельности как с точки зрения содержания задач обучения, так и в отношении использования открывшихся технологических возможностей для достижения учебных целей.
Решения проблем, связанных с развитием у школьников умений и навыков самообразования, самостоятельности, обучением творческому под¬ходу к поставленной задаче возлагаются на общую дидактику и частные методики в рамках любого из учебных предметов, одним из которых является информатика. Именно информатика изучает вопросы информатизации общества, поиск, переработку и преобразование информации во всех ее видах.
Программирование, как раздел информатики, предназначен для создания конкретных алгоритмов решения ее задач. Обучение программированию более всего нуждается в преобразовании в соответствии с условия-
4
ми, необходимыми для успешной реализации процесса информатизации на всех образовательных уровнях.
В то же время достижению данной цели препятствует целый ряд общих противоречий:
• между требованием к высокому научному уровню учебных знаний с обязательным выделением взаимосвязей между отдельными объектами и низким уровнем востребованности полученных знаний при практической их реализации;
• между необходимостью формирования у обучаемых умений осуществления проектной деятельности (в соответствии с требованиями ин-формационного общества) и отсутствием соответствующих методик, позволяющих развивать таких умения, сохраняя высокий уровень фундаментальности знаний;
• между необходимостью развития мотивационной сферы обучаемых и недостаточно разработанными теорией и методикой ее формирования.
Разработка методики обучения программированию, направленной на развитие самостоятельности, критического мышления, творческой активности - это сложный процесс соотнесения синтаксиса и семантики языков программирования, принципов разработки программ, специализированных алгоритмов с методами их усвоения. В настоящее время для актуализации и закрепления знаний, умений и навыков по программированию используются небольшие задачи (решение каждой из них не превышает одного занятия). Однако в формировании мотивационной сферы обучаемых при этом возникают существенные затруднения, не создаются условия для самостоятельного приобретения знаний учащимися, объем полученных знаний не находит своего применения в конкретных жизненных ситуациях.
Настоящее исследование посвящено проблемам теории и методики обучения программированию школьников старших классов, в частности,
разработке методики, позволяющей оптимально сочетать изучение фундаментальных знаний с формированием практических умений и навыков.
Основу данной методики составляет "метод проектов", классическое понимание которого представляет собой широкое внедрение учебных проектов (проблемных задач высокой сложности, рассчитанных на долговременность решения) в процесс обучения. Он ориентирован на гуманистичный, индивидуальный подход к личности ученика, основанный на идеях Ж.Ж. Руссо, Дж. Дьюи, У. Килпатрика, предлагающих индуктивный путь учебного познания (учение через открытие, через разрешение проблемных ситуаций). Применение метода проектов характеризуется высоким мотивационным потенциалом, возможностями развития творческих способностей и самостоятельности, что позволяет рассматривать его как эффективный способ познания. В обучении программированию применение этого метода приобретает особую важность. Решение глобальных задач информатизации предполагает создание столь же объемных программных проектов, обладающих высоким уровнем системности и разрабатываемых группами программистов.
Однако внедрение метода проектов в процесс обучения программированию учащихся старших классов сопровождается рядом частных противоречий, требующих своего разрешения. К ним относятся противоречия:
• между востребованностью метода проектов и слабой разработанностью его процессуально-результативной технологической базы, что затрудняет применимость данного метода как педагогической технологии, гарантирующей достижение запланированных результатов обучения и воспитания;
• между требованием к систематичности и фундаментальности знаний в старших классах общеобразовательной школы и усложнением организации получения учеником таких знаний при обучении на основе метода проектов по сравнению с традиционными методиками;
• между широкими возможностями метода проектов в развитии мотивационной сферы обучаемых и недостаточной разработанностью теоретических положений, обосновывающих направленность познавательной активности школьника на достижение целей учебного познания через реализацию программного проекта.
Каждое из противоречий является фактором, сдерживающим применение метода проектов. Во-первых, слабая разработанность технологической базы затрудняет обучение школьников проектной деятельности на основе системного подхода. Во-вторых, фундаментальность и системность научных знаний является обязательным условием научного подхода к проектированию больших систем, без чего невозможно создание объемных, сложных и высококачественных программных продуктов. В третьих, слабый контроль над направленностью познавательной активности школьника в старших классах снижает ее эффект с точки зрения получения обучаемым запланированных в программе курса знаний, умений и навыков.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена социальным заказом общества на формирование личности с высоким уровнем научности приобретенных в процессе обучения знаний, наличием умений и навыков применения системного подхода к решению актуальных проблем, творческой активностью и самостоятельностью в проведении анализа и синтеза накопленной информации.
Цель исследования - разработка и обоснование методики применения метода проектов в обучении школьников старших классов общеобразовательных школ программированию в курсе информатики.
Объект исследования - процесс обучения школьников старших классов информатике.
Предмет исследования - применение метода проектов обучении программированию учащихся старшего звена.
Результаты проведенного исследования позволяют сформулировать следующие выводы:
1. Предлагаемая методика обучения программированию в курсе информатики, основанная на применении метода проектов позволяет, разработать педагогическую технологию, обеспечивающую возрастание познавательных потребностей обучаемых и повышение эффективности процесса обучения.
2. Поскольку структура педагогической технологии базируется на использовании технологической карты и технологической схемы процесса обучения, то для разработки технологии обучения, соответствующей методике применения метода проектов, необходимо наполнение блоков технологической схемы и этапов технологической карты содержанием, отражающим специфику метода проектов в обучении программированию.
3. К типологическим признакам учебных проектов следует отнести: цели создания проекта, методы, доминирующие в процессе разработки проекта, характер творческой деятельности при разработке проекта, характер координации проекта, характер контактов и количество участников проекта, продолжительность разработки проекта.
4. Основными структурными элементами спецификаций проектов являются: проблема, актуальность, цели проекта, задачи проекта, тип проекта, структура проекта, методы создания программного комплекса (если это необходимо для данного типа проекта), время работы над проектом, формы представления результатов.
5. Выделение уровней готовности школьников к осуществлению проектной деятельности (начальный, средний и продвинутый) и определение соответствующих им критериев позволяет учителю дифференцировать подход к обучению старшеклассников программированию при изучении информатики.
6. Разработанные требования к подготовке учителей информатики для обучения школьников старших классов программированию на основе метода проектов позволяет определить содержание этой подготовки (сущность метода проектов, понятие программного проекта, типология проектов, разработка спецификаций проектов, принципы создания программных проектов, методика применения метода проектов в обучении старшеклассников программированию и реализация на ее основе педагогической технологии и др.).
1. Предлагаемая методика обучения программированию в курсе информатики, основанная на применении метода проектов позволяет, разработать педагогическую технологию, обеспечивающую возрастание познавательных потребностей обучаемых и повышение эффективности процесса обучения.
2. Поскольку структура педагогической технологии базируется на использовании технологической карты и технологической схемы процесса обучения, то для разработки технологии обучения, соответствующей методике применения метода проектов, необходимо наполнение блоков технологической схемы и этапов технологической карты содержанием, отражающим специфику метода проектов в обучении программированию.
3. К типологическим признакам учебных проектов следует отнести: цели создания проекта, методы, доминирующие в процессе разработки проекта, характер творческой деятельности при разработке проекта, характер координации проекта, характер контактов и количество участников проекта, продолжительность разработки проекта.
4. Основными структурными элементами спецификаций проектов являются: проблема, актуальность, цели проекта, задачи проекта, тип проекта, структура проекта, методы создания программного комплекса (если это необходимо для данного типа проекта), время работы над проектом, формы представления результатов.
5. Выделение уровней готовности школьников к осуществлению проектной деятельности (начальный, средний и продвинутый) и определение соответствующих им критериев позволяет учителю дифференцировать подход к обучению старшеклассников программированию при изучении информатики.
6. Разработанные требования к подготовке учителей информатики для обучения школьников старших классов программированию на основе метода проектов позволяет определить содержание этой подготовки (сущность метода проектов, понятие программного проекта, типология проектов, разработка спецификаций проектов, принципы создания программных проектов, методика применения метода проектов в обучении старшеклассников программированию и реализация на ее основе педагогической технологии и др.).