Методика проведения курса по выбору "Программирование на языке Java" для учащихся технологического профиля в условиях применения электронного обучения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика проведения курса по выбору «Программирование на языке Java» для учащихся технологического профиля в условиях применения электронного обучения

Введение

Актуальность исследования. Современное общество предписывает выпускникам школ свои запросы: они сознательно должны подходить к выбору своей будущей профессии, строить далее удачную карьеру, стать мобильными во всех отношениях, с новыми ценностными ориентирами согласно их личностным особенностям.

Главной целью профильного обучения является гарантия доступности для всех учащихся, получения полноценного образования соразмерного с их потребностями и индивидуальными склонностями, обеспечение профессиональной направленности и самоопределения обучающихся, формирование связи общего образования с профессиональным [9]. Профориентационная работа реализуется за счет введения курсов по выбору, которые и обеспечивают удовлетворение индивидуальных образовательных потребностей учащихся.

Отметим, что в современном обществе стремительно растет потребность в специалистах в сфере информационных технологий. Ведущим направлением работы государства по развитию образования в этой отрасли становится, в частности, рост объема преподавания ИТ в общеобразовательных организациях и увеличение количества общеобразовательных организаций, предусматривающих углубленное изучение информационных технологий [23].

Фактически львиная доля компаний в настоящее момент нуждается в автоматизации собственного бизнеса, и спрос на IT-специалистов в сфере программирования превышает предложение, следственно, даже у выпускника имеются все шансы найти хорошую работу, если он способен к дальнейшему самообразованию. Углубленный курс информатики способен привить начальные навыки программирования, в нем традиционно изучают такие языки как Паскаль (Делфи) или Бейсик. Будущих программистов (тех, кто окончательно определился с дальнейшей профессиональной деятельностью) нужно познакомить с современными языками программирования, что можно сделать в рамках курсов по выбору.

С появлением школ и классов различной профильной направленности, в том числе и технологического, по-новому размышляют о роли школьного курса информатики. Встает вопрос о том, что следует изучать в профильных курсах. На данных момент создано уже несколько программ, посвященных углубленному курсу информатики, таких авторов, как Семакин И.Г., Самылкина Н.Н., Поляков К.Ю и др.

Говоря о месте программирования в профильном курсе информатики, следует отметить, что оно играет важнейшую роль в выборе будущей профессии учащихся классов технологического профиля. Однако программирование стремительно развивается. Например, некогда популярные языки Паскаль и Бейсик уже перестают быть таковыми, но именно их преподают в школах последние 25 лет, в этом есть определенный смысл. Однако, на лицо тот факт, что для успешного продолжения обучения уже по своей дальнейшей специальности следует познакомиться с хотя бы одним сравнительно новым языком программирования. Для этого можно выбрать современные Java, C++ или Phyton.

Необходимо разрешить противоречия между пониманием важности обновления содержания раздела программирования профильного курса информатики и соответствующих курсов по выбору для учащихся технологического профиля для достижения новых образовательных результатов, предусмотренных требованиями ФГОС СОО, и недостаточностью соответствующих методических разработок.

Таким образом, проблема исследования определяется этим противоречием и состоит в разработке методических положений и рекомендаций по обучению современным языкам программирования в рамках курсов по выбору для технологического профиля.

Объектом исследования является процесс обучения информатике в классах технологического профиля.

Предметом исследования является методика обучения алгоритмизации и программированию учащихся технологического профиля.

Целью исследования является разработка методики обучения алгоритмизации и программированию в классах технологического профиля общеобразовательной школы в рамках курса по выбору.

Гипотеза исследования заключается в том, что для достижения более высоких и качественных результатов обучения программированию и алгоритмизации в классах технологического профиля необходимо:

содержание курсов по выбору по программированию выстраивать, ориентируясь на современные языки программирования;

уделять внимание обучению основам объектно-ориентированного анализа и объектно-ориентированному подходу в программировании;

наряду с традиционными методами обучения использовать элементы электронного обучения и дистанционные образовательные технологии (смешанное обучение).

Задачи:

Провести анализ популярных современных языков программирования и выбрать наиболее подходящий для изучения в старшей школе.

Провести анализ научной и методической литературы, связанной с процессом обучения информатике в школе, а также основополагающих нормативных документов и выделить изменения, которые необходимо учесть в содержании курса информатики основной школы.

Выделить проблемы, встречающиеся при изучении основ программирования.

Разработать методику обучения программированию в классах технологического профиля в рамках курса по выбору, дополняющего и углубляющего содержание данного раздела курса информатики.

Провести опытную проверку разработанных учебных материалов с целью проверки эффективности предложенной методики.

Решение поставленных задач потребовало вовлечение следующих методов исследования: анализ психолого-педагогической, методической и научно-популярной литературы, УМК и учебных пособий, школьных программ; обобщение собственного опыта практики работы учителем в школе; проведение опытной проверки и последующий анализ полученных результатов.

Практическая значимость:

Разработана программа курса по выбору «Программирование на языке Java» для технологического профиля.

Разработаны электронные учебно-методические материалы по каждому занятию, которые размещены в онлайн курсе

«Программирование на языке Java» в среде MoodleCloud (https://mesheriakova15.moodlecloud.com).

Разработаны методические рекомендации проведения занятий по технологии смешанного обучения с применением электронного обучения и дистанционных образовательных технологий.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

Во введении приведены основные характеристики.

В главе I «Дидактические и методические основы обучения алгоритмизации и программированию в рамках углубленного курса информатики для технологического профиля» рассмотренные цели обучения углубленного курса информатики, роль программирования в нем, выбор языка программирования и среды для начала исследования.

В главе II «Методика проведения курса по выбору «Программирование на языке Java» для технологического профиля с применением элементов электронного обучения» разработана методика обучения программированию, предложен набор задач, направленных на усвоение основных алгоритмов и проектная работа, помогающая учащимся понять для чего они изучают данный язык программирования и где он может применяться. В этой главе также описаны результаты проведения опытной проверки.

В заключении приведены основные выводы и результаты проведенного исследования.

Глава I. Дидактические и методические основы обучения алгоритмизации и программированию в рамках углубленного курса информатики для технологического профиля

Роль программирования в развитии сферы ИТ ведущих стран мира в настоящем и будущем

Психологическая готовность к жизни в информационном обществе, начальная компьютерная грамотность, культура использования персонального компьютера как средства решения различных задач становятся сейчас необходимыми каждому человеку. Тем более будущему специалисту в сфере ИТ.

Согласно данным агентства Bloomberg, в тройку самых инновационных стран мира входят Южная Корея (1-я), Япония (2-я) и Германия. Россия заняла в этом рейтинге 14-е место.

Изучая системы образования данных стран, можно отметить, что таких результатов они добиваются, опираясь, в том числе, и на школьную информатику и, в частности, на осознание важности обучения школьников программированию [2].

Уже в средней школе Южной Кореи учащиеся должны выбрать будущую специальность и, получив необходимые знания, после ее окончания пойти работать. Множество школьников этой страны мечтают попасть далее в один из крупнейших деловых конгломератов, таких как Samsung или LG Electronics. А значит и программирование большинству из них просто необходимо.

Министерство образования Южной Кореи ввело основы программирования в национальную программу образования. В 2017 году рассчитывается включить программу в начальную школу, а в 2018 году представить учащимся старшей ступени школы курсы по выбору. В добавление, программирование может оказаться одним из экзаменов для поступления в корейские ВУЗы. На государственном уровне в этой стране понимают, что без развития в этой сфере сложно двигаться дальше, учитывая конкуренцию между передовыми странами [32].

В Японии вся государственная программа нацелена на подготовку именно собственных кадров в программировании и IT-сфере в целом. Иностранные специалисты там не котируются. Также вся средняя школа подразумевает подготовку к будущей профессии и поступлению в ВУЗ. Большинство японцев стремится попасть в фирму "Mitsubishi Electric". Это объясняет востребованность профессии программиста, и учащиеся выбирают именно изучение программирования. У японцев пользовался популярностью язык Пролог, на нем они знакомились с методами и идеями функционального программирования.

В Германии тоже есть компания, которая очень популярна в стране и подталкивает учащихся не только к изучению такого направления как программирование, но и дает возможность поработать с установками, для которых они программируют. Этой компанией является Siemens.

Что касается России, то наша страна понимает необходимость развития в этой сфере, в школах проводят акцию «Час Кода», в которой приняло участие более 10 миллионов учеников. Детей учат кодированию, знакомят с основами IT и всячески убеждают их выбрать программирование делом жизни.

Это мероприятие, организовали и поддержали Министерства образования и связи, а также некоторые заметные IT-компании и медийные партнеры, в числе которых Moscow Coding School, на нем школьников учат разбираться в кодах и осознавать смысл развития алгоритмического мышления.

Можно сделать вывод, что правительства передовых стран понимают, что в недалеком будущем, когда информационное общество вступит в следующую стадию развития, выиграют в мировом рейтинге те страны, которые уже сейчас займутся подготовкой «продвинутых» специалистов в сфере ИТ. Они всячески поддерживают школы и вносят программирование в национальную программу образования. В России правительство тоже этим занимается, но уже подключаются и некоторые корпорации, нуждающиеся в ценных сотрудниках.

Все они осознают, что за этой отраслью большое будущее. Поэтому надо уделять ей должное внимание.

В ближайшие годы перспективными будут считаться специалисты таких сфер, как: корпоративный сектор: предприятия среднего и большого бизнеса, а также госкорпорации;

В основном это приложения для электронного документооборота, автоматизации, контроля, финансовых отчетностей и т.д. Для этого необходимо изучать,прежде всего Java, обязательно базы данных (язык SQL) - Oracle, MSSQL; также хороши и Microsoft решения в этой сфере, т.е. платформа.Net (язык C#, иногда С++). веб-разработка: создание веб-сайтов, функциональные веб- приложения;

Необходимые для этого языки: PHP и базы данных MySQL. Определенная доля разработок приходится на Ruby и порой даже на MS решения (ASP.Net) мобильная разработка - набирающая все большую популярность сфера разработок;

Разработка самых разнообразных программ, от простых игр до функциональных приложений корпорациям.

Они разделены на 3 категории: Android, Apple, Windows. Для Apple необходимо знание Objective C и Swift; для Андроида - языка Java; для Windows -.Net системное программирование: системы ПО и системы управления;

Разработка драйверов, утилит, firmware, встроенного ПО. Необходимо знать языки С, С++, Assembler, устройство «железа», операционных систем, сетей.работа с Big Data.

Новая важная тенденция - спрос на специалистов по работе с большими массивами данных (Big Data analysts, Data scientist). Опытных специалистов катастрофически не хватает, при этом среднегодовой рост рынка до 2017 года оценивается в 58%.

Уже сейчас специалисты в этих сферах очень востребованы, что подтверждают рейтинги.

Сейчас требуются специалисты в таких областях, как прикладная информатика, администрирование информационных систем и математическое обеспечение.

По мнению Сергея Дмитриченко, генерального директора рекрутингового агентства GMS SERVICES, продолжится падение спроса на исчезающие языки программирования, такие как Delphi. Что еще раз подтверждает необходимость модернизации школьного программирования.

Согласно рейтингу популярности языков программирования TIOBE Programming Community Index, также снижается популярность Perl, Ruby и Lisp.

Кроме того, молниеностное развитие мобильной среды предопределяет новые требования к нынешним специалистам. В особенности, востребованы специалисты, умеющие приспосабливать интерфейсы традиционных онлайн- сервисов в сенсорные устройства. С ростом внедрения смартфонов и планшетов эта задача будет становиться только актуальнее.

Профильное обучение в старшей школе. Особенности технологического профиля. Роль курсов по выбору

Подробно изучить предмет, который не является обязательным для всех, но необходимый для поступления учащегося в ВУЗ и в будущей профессии, за отведенные на него часы в обычном курсе информатики практически невозможно, поэтому ввели профильное образование.

Из концепции профильного обучения следует, что перед ним стоит задача создания «системы специализированной подготовки в старших классах общеобразовательной школы, ориентированной на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся, в том числе с учетом реальных потребностей рынка труда,... отработки гибкой системы профилей и кооперации старшей ступени школы с учреждениями начального, среднего и высшего профессионального образования» [9].

Профильное обучение нацелено на воплощение личностно- ориентированного учебного процесса. Вместе с тем значительно расширяются возможности построения учеником своей индивидуальной образовательной траектории. «Обращение к профильному обучению стремится добиться следующих основных целей:

обеспечить углубленное изучение отдельных дисциплин программы полного общего образования;

создать условия для значительной дифференциации содержания обучения старшеклассников, с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательных программ;

способствовать установлению равного доступа к полноценному образованию разным категориям обучающихся в соответствии с их индивидуальными склонностями и потребностями;

расширить возможности социализации учащихся, обеспечить преемственность между общим и профессиональным образованием, в том числе более эффективно подготовить выпускников школы к освоению программ высшего профессионального образования» [9].

Модель общеобразовательной школы с профильным обучением на старшей ступени предусматривает возможность различных комбинаций учебных курсов, обеспечивающих гибкую систему профильного обучения.

«Эта система должна включать в себя следующие типы учебных курсов, которые условно можно назвать базовыми общеобразовательными (обязательные для всех учащихся во всех профилях обучения: математика, русский язык, иностранный язык), профильными (курсы повышенного уровня, определяющие направленность каждого конкретного профиля обучения) и курсами по выбору» [9].

Технологический профиль

Технологические профили представлены в 2,6 раза меньше, чем академические [19].

Целью обучения в классе информационно-технологического профиля является формирование высокого уровня информационной компетентности. Информационная компетенция обеспечивает навыки и опыт деятельности ученика по отношению к информации, содержащейся в учебных предметах и образовательных областях, а также в окружающем мире [4].

Профильные предметы: математика (7ч в неделю), информатика и ИКТ(4ч в неделю), физика(4ч в неделю).

Современные условия, требования концепции модернизации российского образования предполагают "ориентацию образования не только на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей. Общеобразовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений и навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, т.е. ключевые компетентности, определяющие современное качество образования" [19].

В преподавании информатики за счет школьного компонента усиливается раздел: "Алгоритмизация и программирование"

«Его целесообразно подробнее рассматривать в школе. "Алгоритмизация и программирование" развивает алгоритмическое, операциональное мышление человека. Умение разбить задачу на подзадачи, умение воспользоваться готовым алгоритмом более простой задачи при решении сложной - это общеучебные умения и навыки, которые формируются у каждого выпускника на уроках информатики» [27].

«При планировании уроков в профильной школе основной упор делается на практическую составляющую» [4].

«Одна из задач профильного обучения - ориентирование учащихся на приобретение образовательных результатов для успешного продвижения на рынке труда.

Если в период обучения в профильном классе обучающиеся успешны в области информатики ИКТ, математики и физики, обладают такими качествами как организованность, любознательность, ответственность, тогда следует задуматься о выборе направления профессионального образования по информационно-технологическому профилю.

Выбор направлений профессионального образования выпускников этого профиля очень велик. Практически во всех сферах экономической деятельности нашей страны нужны специалисты этого профиля: в экономике, промышленности, сельском хозяйстве, социально-культурной деятельности, политологии, психологии, экологии, социологии и др.» [19].

Роль курсов по выбору

«Курсы по выбору входят в состав профиля обучения на старшей ступени школы. В первую очередь - это занятия, позволяющие школьникам развить интерес к тому или иному предмету и определить свои профессиональные пристрастия»[19].

«Курсы по выбору - новый элемент учебного плана, дополняющие содержание профиля, что позволяет удовлетворять разнообразные познавательные интересы школьников. Они могут касаться любой тематики, как лежащей в пределах общеобразовательной программы, так и вне нее» [19].

«Курсы по выбору это новейший механизм актуализации и индивидуализации процесса обучения. С хорошо разработанной системой элективных курсов каждый ученик может получить образование с определенным желаемым уклоном в ту или иную область знаний. Выделяют три типа курсов по выбору:

Одни из них могут дополнять содержание профильного курса. В этом случае такой дополненный профильный курс становится в полной мере углубленным, а школа (класс), в котором он изучается, превращается в школу с углубленным изучением отдельных учебных предметов.

Другой тип курсов по выбору может развивать содержание одного из базисных курсов, изучение которого в данной школе (классе) осуществляется на минимальном общеобразовательном уровне. Это позволяет интересующимся школьникам удовлетворить свои познавательные потребности и получить дополнительную подготовку, например, для сдачи ЕГЭ по этому предмету на профильном уровне.

Третий тип курсов по выбору направлен на удовлетворение познавательных интересов отдельных школьников, выходящих за рамки выбранного им профиля» [19].

«Учитель глубже, чем на обычных уроках, раскрывает отдельные темы, подбирает интересные материалы, учит и организует исследовательскую деятельность обучающихся. По окончании обучения ребята выполняют задание группой или индивидуально

Цель курсов по выбору - раскрыть потенциал каждого ребенка, помочь ему определиться с выбором будущей профессии. Ученики углубленно изучают интересующий их предмет или область деятельности. Длительность курсов может быть разной» [19].

Понятие курса по выбору для Российской школы достаточно новое, поэтому не разработаны комплексы средств обучения, необходимые для их эффективного преподавания. Поэтому перед школами стоит задача разработать содержание программ курсов и всю методическую систему обучения этим курсам.

Содержание углубленного курса информатики для технологического профиля. Анализ содержания раздела

«Алгоритмизация и программирование» в учебниках информатики для 10-11 класса (углубленный уровень)

Перед тем, как создавать курс по выбору, обратимся к содержанию линии «Алгоритмизация и программирование» в углубленном курсе информатики и месту объектно-ориентированного программирования в ней.

Существует не так много подходов к изучению углубленного курса информатики. Разберем два из них. Они изложены в учебниках Полякова К.Ю. и Семакина И.Г. УМК «Информатика» для 10-11 классов общеобразовательных учреждений (углубленный уровень) Полякова К. Ю. и Еремина Е.А. [17], рекомендован для изучения в классах технологического и естественно- научного профилей. Он соответствует требованиям ФГОС.

«Авторы подразумевают, что этот курс ориентирован на углубленную подготовку выпускников школы, имеющих мотивацию на дальнейшее обучение в системе высшего профессионального образования на ИТ- ориентированных специальностях (и направлениях). Линия профессиональной ориентации является сквозной по всему учебнику» [18].

Глава учебника	Профессия
10 класс. Глава 8. Алгоритмизация и	Математик-программист;
программирование.	Математик;
11 класс. Глава 5. Элементы теории	Системный программист
алгоритмов
11 класс. Глава 6. Алгоритмизация и
программирование.
11 класс. Глава 7. Объектно-
ориентированное программирование.

«Курс включает в себя три крупные содержательные линии:

основы информатики;

алгоритмы и программирование;

информационно-коммуникационные технологии» [18].

Важной задачей изучения этих содержательных линий в углубленном курсе является переход на новый уровень понимания и получение систематических знаний, которые необходимы для самостоятельного решения задач, даже не рассматриваемых в самом курсе.

Существенное внимание уделяется линии «Алгоритмы и программирование», входящей в перечень предметных результатов ФГОС. Для изучения программирования используются школьный алгоритмический язык (среда КуМир) и язык Паскаль.

В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом курс нацелен на реализацию трех групп образовательных результатов: личностных, метапредметных и предметных.

Результаты учебной деятельности, получаемые при изучении линии «Алгоритмизация и программирование»

«Личностные результаты:

сформированность мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и техники;

готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности;

навыки сотрудничества со сверстниками, детьми младшего возраста, взрослыми в разных видах деятельности;

осознанный выбор будущей профессии и возможностей реализации собственных жизненных планов; отношение к профессиональной деятельности как возможности участия в решении личных, общественных, государственных, общенациональных проблем» [18].

«Метапредметные результаты:

умение самостоятельно определять цели деятельности и составлять планы деятельности; самостоятельно осуществлять, контролировать и корректировать деятельность; использовать все возможные ресурсы для достижения поставленных целей и реализации планов деятельности; выбирать успешные стратегии в различных ситуациях;

умение продуктивно общаться и взаимодействовать в процессе совместной деятельности, учитывать позиции других участников деятельности, эффективно разрешать конфликты;

владение навыками познавательной, учебно- исследовательской и проектной деятельности, навыками разрешения проблем; способность и готовность к самостоятельному поиску методов решения практических задач, применению различных методов познания» [18];

«Предметные результаты:

владение навыками алгоритмического мышления и понимание необходимости формального описания алгоритмов;

овладение понятием сложности алгоритма, знание основных алгоритмов обработки числовой и текстовой информации, алгоритмов поиска и сортировки;

владение стандартными приемами написания на алгоритмическом языке программы для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций программирования и отладки таких программ; использование готовых прикладных компьютерных программ по выбранной специализации;

владение универсальным языком программирования высокого уровня (по выбору), представлениями о базовых типах данных и структурах данных; умением использовать основные управляющие конструкции;

владение умением понимать программы, написанные на выбранном для изучения универсальном алгоритмическом языке высокого уровня; знанием основных конструкций программирования; умением анализировать алгоритмы с использованием таблиц;

владение навыками и опытом разработки программ в выбранной среде программирования, включая тестирование и отладку программ; владение элементарными навыками формализации прикладной задачи и документирования программ» [18].

«Содержание учебного предмета

В содержании предмета «Информатика» в учебниках для 10-11 классов может быть выделено три крупных раздела:

Основы информатики

Алгоритмы и программирование

Алгоритмизация и программирование

Решение вычислительных задач

Элементы теории алгоритмов

Объектно-ориентированное программирование

Информационно-коммуникационные технологии

Моделирование» [18]

В планировании учли, что в начале учебного года учащиеся еще не вошли в рабочий ритм, а в конце года накапливается усталость и снижается восприимчивость к новому материалу. В связи с этим более сложные темы, связанные с программированием, авторы предлагают изучать в середине учебного года в обоих классах.

Для полного освоения программы углубленного уровня рекомендуется изучение предмета «Информатика» по 4 часа в неделю в 10 и 11 классах (всего 140 часов в 10 классе и 136 часов в 11 классе).

Количество учебных часов в учебном плане может меняться исходя от специфики и образовательной программы образовательного учреждения. Тематическое планирование по алгоритмизации и программированию курса представлено в двух вариантах:

вариант 1: полный углубленный курс в объеме 64 учебных часов (по 4 часа в неделю в 10 и 11 классах);

вариант 2: сокращенный курс в объеме 37 учебных часов (по 2 часа в неделю в 10 и 11 классах).

В сокращенном варианте некоторые разделы полного курса предлагается изучать в рамках курсов по выбору или факультативных занятий. Для организации исследовательской и проектной деятельности учащихся можно использовать часы, отведенные на внеурочную деятельность.

В планировании сокращенного курса изъят раздел «Объектно- ориентированное программирование, который также предлагается изучать в рамках курсов по выбору и факультативных занятий;

При наличии учебника учащиеся имеют возможность изучать дополнительные разделы полного курса самостоятельно под руководством учителя. В зависимости от фактического уровня подготовки учащихся учитель может корректировать планирование, сокращая количество часов, отведенных на хорошо усвоенные темы в курсе основной школы, и меняя их на темы, входящие в полный курс.

В содержании линии «Алгоритмизации и программирования» в этом курсе на объектно-ориентированное программирование отводится всего 15 часов в 11 классе.

Из поурочного планирования полного углубленного уровня, следует отметить, что часть занятий на ООП, вовсе является теоретической, т.е. практических часов еще меньше часов, в сокращенном же курсе его вообще не предусмотрено.

«Алгоритмизация и программирования - 46 ч.

Переменные и арифметические выражения. Ветвления. Циклы. Процедуры и функции. Рекурсия. Массивы. Перебор элементов. Поиск элемента в массиве. Сортировка. Символьные строки. Преобразования «строка-число». Матрицы. Использование файлов для ввода и вывода данных» [22].

Элементы теории алгоритмов - 6 ч.

«Уточнение понятие алгоритма. Универсальные исполнители. Алгоритмически неразрешимые задачи. Сложность вычислений. Доказательство правильности программ» [22].

Алгоритмизация и программирование - 24 ч.

«Решето Эратосфена. Длинные числа. Структуры (записи). Динамические массивы. Списки. Использование модулей. Стек. Очередь. Дек. Деревья. Вычисление арифметических выражений. Графы. Жадные алгоритмы (задача Прима-Крускала). Поиск кратчайших путей в графе. Динамическое программирование» [22].

Объектно-ориентированное программирование - 13 ч.

«Что такое ООП? Объекты и классы. Скрытие внутреннего устройства. Иерархия классов. Программы с графическим интерфейсом. Работа в среде быстрой разработки программ. Модель и представление.

Учащиеся должны знать:

принципы ООП;

понятия «объект», «класс», «абстракция», «инкапсуляция»,

«наследование», «полиморфизм», «виртуальный метод»;

как строится иерархия классов.

Учащиеся должны уметь:

выполнять объектно-ориентированный анализ несложных задач;

строить иерархию объектов;

программировать простые задачи с использованием ООП;

строить программы с графическим интерфейсом в одной из RAD-сред» [22].

В этом курсе достойны внимания практические работы и проекты по использованию объектно-ориентированного программирования, но все они выполняются на уже «устарелом» языке Delphi, а если верить все тому же списку TIOBE, он значительно сдал свои позиции за последние годы.

Так как технологический профиль ориентирован на подготовку учащихся к будущей специальности, то лучше сразу начать изучать тот язык, который будет популярен и пригодится им, например Java. На нем также можно отработать основы программирования, которые дают в 10 классе, и плавно перейти к ООП.

Учебник «Информатика и ИКТ» (профильный уровень) для 10 класса общеобразовательной школы. Авторы: Семакин И.Г., Шеина Т.Ю., Шестакова Л.В. [21]

Учебный курс старшей школы осваивается учащимися после изучения обязательного курса информатики для основной школы в 8-9 классах. Владение основным курсом достаточно в объёме требований действующего ФГОС по информатике и ИКТ для основной школы. Использования УМК по информатике И.Г. Семакина, учащиеся вправе выбрать индивидуальную траекторию обучения: на базовом или профильном уровне, в зависимости от выбранного профиля.

Профильный курс Информатики и ИКТ рекомендуется для изучения в классах информационно-технологического и физико-математического профилей.

Содержание профильного курса информатики реализует пропедевтику инвариантной составляющей содержания подготовки ИТ-специалистов в системе ВПО.

Тема профессиональной ориентации начинается с введения к учебнику 10 класса.

Глава учебника	Профессия
11класс, глава 2. Технологии программирования	Математик-программист; Математик; системный программист.

В данном УМК реализуется деятельностный подход к обучению. Каждая тема курса поддерживается практическими заданиями для учащихся, которые следует выполнить на компьютере.

«Сквозная линия программирования. На профильном уровне обучения информатике линия программирования является одной из ведущих. Приоритет этой линии объясняется квалификационными требованиями к подготовке ИТ- специалистов. Владение программированием на определенных языках в определенных средах является обязательным профессиональным качеством большинства специалистов. В учебниках используется «паскалевская» линия языков программирования: Паскаль - Турбо-Паскаль - Object Pascal - Delphi» [22].

Обучение программированию опирается на изученный в 9 классе вводный материал по программированию на Паскале (Глава 6 «Программное управление работой компьютера»). Программирование присутствует, начиная с главы 1, при изучении теоретических основ информатики, в качестве примеров программ решения задач по изучаемым темам. При этом подробно объясняются новые для учеников средства языка и приемы построения алгоритмов. В учебнике для 11 класса присутствует отдельная глава, посвященная программированию (глава 2 «Методы программирования»). Здесь систематизируются и расширяются сведения о языке программирования, описываются методы программирования: структурное программирование, рекурсивные приемы программирования, объектно-ориентированное программирование, визуальная технология программирования.

Содержание учебного предмета

В содержании предмета «Информатика» в учебниках для 10-11 классов выделено две главы:

Теоретические основы программирования.

Алгоритмы обработки информации (всего 16 часов)

Определение, свойства и описание алгоритма. Алгоритмическая машина Тьюринга. Алгоритмическая машина Поста. Этапы алгоритмического решения задачи. Алгоритмы поиска данных. Программирование поиска. Алгоритмы сортировки данных.

Методы программирования (всего 50 часов).

Эволюция программирования (2 часа)

О профессиях: профессии, связанные с программированием Структурное программирование (30 часов)

Элементы языка и типы данных. Операции, функции, выражения. Оператор присваивания, ввод и вывод данных. Структуры алгоритмов и программ. Программирование ветвлений. Программирование циклов. Вспомогательные алгоритмы и подпрограммы. Массивы. Типовые задачи обработки массивов. Метод последовательной детализации. Символьный тип данных. Строки символов. Комбинированный тип данных.

Рекурсивные методы программирования (8 часов)

Рекурсивные подпрограммы. Задача о Ханойской башне.

Алгоритм быстрой сортировки.

Объектно-ориентированное программирование (10 часов)

Базовые понятия объектно-ориентированного программирования

Система программирования Delphi

Этапы программирования на Delphi

Программирование метода статистических испытаний

Построение графика функции

Выводы: Подводя итоги рассмотрения двух УМК, можно сказать, что они достаточно серьезно различаются в количестве часов, отведенных на раздел «Алгоритмизация и программирование». Данные учебники углубленного уровня информатики составлены примерно по одному принципу:

Исходя из этого, следует заключить, что в дополнение к курсу информатики для технологического профиля необходима разработка курсов по выбору, ориентированных на более современные языки программирования, чем Delphi, и большее внимание уделяющих обучению объектно-ориентированному программированию.

Реализация различных подходов к применению элементов электронного обучения в школьном образовании

«При реализации образовательных программ используются различные образовательные технологии, в том числе дистанционные образовательные технологии, электронное обучение (п. 2 ст. 13 Закона об образовании)» [26].

«Согласно определению, приведенному в ст. 16 Закона об образовании, под электронным обучением понимается организация образовательной деятельности с применением содержащейся в базах данных и используемой при реализации образовательных программ информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий, технических средств, а также информационно-телекоммуникационных сетей, обеспечивающих передачу по линиям связи указанной информации, взаимодействие обучающихся и педагогических работников» [11].

«Электронное обучение (e-learning) - это передача знаний и управление процессом обучения с помощью новых информационных и телекоммуникационных технологий. В процессе электронного обучения используются интерактивные электронные средства доставки информации, преимущественно Интернет, но не исключены и другие способы, как, например, компакт-диски.

Система электронного обучения включает в себя программное и аппаратное решения. Она предполагает наличие специальной базы данных, где содержится учебный контент и системы мониторинга обучения.

Полномасштабная система электронного обучения состоит трех стандартных модулей:

Системы управления обучением (LMS - learning management system)

Учебного контента (электронных курсов)

Авторских средств (authoring tools)» [30].

В настоящее время в систему образования активно внедряются дистанционные образовательные технологии (ДОТ).

Под ними понимаются образовательные технологии, реализуемые в основном с применением средств информатизации и телекоммуникации, при опосредованном или не полностью опосредованном взаимодействии обучающегося и педагогического работника [6].

Таким образом, ДОТ могут быть реализованы на основе электронного обучения.

В школьном образовании как в нашей стране, так и за рубежом, традиционные методы обучения смешиваются с элементами ЭО и ДОТ.

Blended Learning, или cмешанное обучение - образовательная концепция, в рамках которой учащийся получает знания, как самостоятельно (онлайн), так и очно с преподавателем. Такой подход дает возможность контролировать время, место, темп и путь изучения материала. Смешанное образование позволяет совмещать традиционные методики и актуальные технологии.

Модель не предполагает радикального отказа от традиционного образования, поскольку очное образование дает важные речевые и социокультурные навыки. Таким образом, смешанное образование становится подходом, который учебные заведения могут применять «здесь и сейчас», в реалиях обычной школы или института, актуализируя образовательный процесс.

Учащийся посещает «живые» занятия в классах, но при этом ведет так называемую «компьютерную деятельность», то есть медиатором образовательной активности выступают компьютер, онлайн-режим, мобильные устройства и специальные обучающие программы/платформы/ресурсы.

Образовательная парадигма Blended Learning применима к разным аудиториям: это может быть обучение школьников и студентов, а могут быть тренинги и корпоративное обучение сотрудников.

Реализация Blended Learning

«Blended Learning стоит на трех китах:

дистанционное обучение (Distance Learning);

обучение в классе (Face-To-Face Learning);

обучение через Интернет (Online Learning).

Ученики периодически посещают занятия в классе, получают домашние задания для работы в особой программе или на онлайн платформе, в медиатеке и тест-модулях. Дистанционная работа над темой может проводиться индивидуально и с группами учеников. При этом учитель частично контролирует и при необходимости консультирует их.

Основная задача преподавателя - грамотно составить курс и распределить учебный материал. Необходимо решить, что нужно проходить в классе, что можно освоить, изучить и решить дома, какие задания подходят для индивидуальных занятий, а какие - для групповой работы над проектом. Предполагается, что базовый курс преподается на очных занятиях, а расширенный и углубленный осваивают в процессе дистанционного и онлайн обучения. Важно, чтобы занятия Face-To-Face проходили в форматах защиты проектов, презентации или дискуссии между учениками/студентами или с преподавателем. Дистанционный блок должен содержать проекты для работы в группе, творческие, лабораторные и практические задания, справочные материалы и ссылки на дополнительные материалы в Сети, промежуточные и проверочные тесты, а также задания повышенной сложности для одаренных учеников. Проверка знаний должна проводиться не только онлайн и на специальной обучающей платформе, но и в классе» [16].

Преимущества и недостатки подхода Достоинства Blended Learning

Сторонники подчеркивают два главных образовательных преимущества этого подхода: возможность сбора данных и кастомизацию знаний и оценок.

Третье преимущество Blended Learning состоит в том, что один преподаватель может обучать много людей одновременно. Смешанное обучение позволяет преподавателям перераспределить ресурсы и повысить успеваемость. Это предположение было успешно проверено в школьной сети Rocketship Education в американском городе Сан Хосе (известно также, что Blended Learning практикуют Nexus Academy и Clayton Christensen Institute).

Среди преимуществ Blended Learning особо подчеркивается встраивание технологии асинхронной интернет-коммуникации в «живые» образовательные курсы, способствует получению одновременно независимого и совместного учебного опыта.

Замечено, что использование информационных и коммуникационных технологий улучшает отношение к получению знаний, а также качество коммуникации между учениками/студентами и преподавателями. Кроме того, исследование Александра МакКензи, проведенное в 1998 году, показало, что учащимся легче оценивать свое понимание материала с помощью компьютерных модулей оценки.

Blended Learning учит организовывать и планировать работу самостоятельно, независимо получать и анализировать знания, искать и отбирать информацию, принимать решения, формировать навык презентации проектов, заниматься самообразованием.

Недостатки Blended Learning - другая сторона достоинств этого подхода.

Это неравномерная ИТ-грамотность, зависимость от техники, широкополосного Интернета, устойчивости онлайн режима и безлимитных тарифов. Зачастую препятствием для внедрения этого подхода становится низкий уровень владения технологиями, поэтому для преподавателей и учеников необходим технологический ликбез, а также обучение работе со школьной BlendingLearning-платформой. Еще один «тормозящий» фактор - смешанное обучение требует технической поддержки и определенных затрат на создание видеоматериалов, обучающих программ и тестирующих модулей.

Этапы создания Blended Learning-программы:

Определение цели

Смешанное обучение должно применяться для решения конкретной задачи. Такой задачей может быть: повышение общей успеваемости, уровня образования или технологической грамотности; автоматизация оценки; формирование особого мировоззрения, предполагающего самостоятельность и умение учиться.

Поиск ресурсов для электронно-методического пособия, материалов, разработка программы обучения

Учащиеся имеют возможность использовать виртуальные лаборатории, перенося знания в реальную среду. Это помогает создать связи между знаниями и действиями в реальности.

Blended Learning также предполагает работу в режиме конференц-связи и проведение вебинаров / просмотр готовых вебинаров.

Выбор модели Blended Learning

Существует 6 моделей Blended Learning с разными акцентами, потребностями и объемами затрат.

Face-to-Face Driver («Очное образование»).

«Учитель лично дает основной объем образовательного плана, по мере необходимости вкрапляя онлайн обучение как вспомогательное.

Модель зачастую включает в себя классную и лабораторную работу на компьютерах» [16].

Rotation Model («Ротационная модель»).

«Происходит замена расписания традиционного очного образования в классе на самостоятельное онлайн обучения в личном режиме (например, через Интернет по плану ссылок, составленному преподавателем; в школьной blended-программе; на специальном сайте) » [16].

Flex Model («Гибкая модель»).

«По большей части используется онлайн платформа, учитель поддерживает учеников по мере надобности, время от времени работает с небольшими группами или с одним учеником» [16].

Online Lab («Онлайн лаборатория»).

«Онлайн платформа используется для передачи всего курса на занятиях в классе. Происходит такое обучение под присмотром преподавателя. Такая программа сочетается с классической в рамках обычного школьного расписания» [16].

Self-Blend Model («Модель "Смешай сам"»).

«Учащийся сам решает, какие из курсов ему необходимо дополнить удаленными онлайн занятиями» [16].

Online Driver Model («Драйвер - онлайн обучение»).

«Модель предполагает обучение онлайн - через платформу и удаленный контакт с преподавателем. Однако опционально или по требованию могут быть добавлены проверочные очные занятия и встречи с преподавателем» [16].

Составление программы

Необходимо проанализировать и тщательно подготовить программу:

Распределить материал курса для очной,

дистанционной/онлайн частей;

Понять, что можно усовершенствовать с помощью современных технологий и программ;

Установить временные рамки для каждой темы и определить ритм работы; понять, в какой последовательности и как часто дистанционное самостоятельное обучение сменяется очными занятиями;

Разработать или перевести в цифровой формат материал;

Выбрать онлайн ресурсы и вспомогательные программы, которые будут задействованы в обучении (например, виртуальные музеи);

Создать программу для обучения, если позволяет бюджет. Если не позволяет - адаптировать под свой учебный план онлайн сервисы для командной работы и управления проектами.

Обучить онлайн образованию. Установить правила

«Потребуется четкий регламент, чтобы обучение оставалось сбалансированным. Необходимо сочетание самостоятельности и работы в своем темпе с пониманием, что отставание по предмету автоматически обязывает чаще посещать очные занятия» [16].

Технологии смешанного обучения очень удобны. Во-первых, с помощью них гораздо проще организовать работу так, чтобы учащиеся восполняли пробелы в случае пропуска занятий. Во-вторых, они позволяют контролировать темп работы учащихся (например, по присланным ими домашним заданиям). В- третьих, учащиеся в любое время могут задать интересующие их вопросы в режиме онлайн, на что не всегда хватает времени на очных занятиях.

А в целом, эта модель обучения является оптимальной на настоящее время, так как она позволяет полностью не отказываться от традиционного обучения, к тому же «устраняет» многие его недостатки, некоторые из которых указаны выше.

программирование java электронное обучение

Глава II. Методика проведения курса по выбору "Программирование на языке java" для технологического профиля с применением элементов электронного обучения

Программа и методические рекомендации проведения курса по выбору «Программирование на языке Java»

Общая характеристика курса. Его цели и задачи обучения

Курс по выбору «Программирование на языке Java» предназначен для учащихся 10-11 классов технологического профиля. Программа предполагает ее реализацию в смешанной форме обучения (с применением электронного обучения и дистанционных образовательных технологий), а также с применением творческого проекта. Основное требование к предварительному уровню подготовки - освоение базового курса информатики, в частности знание основ алгоритмизации и программирования.

Курс построен на принципах компетентностного подхода и нацелен на применение межпредметных связей, а именно математики и информатики. Он способствует развитию исследовательской компетенции и профориентационной направленности образования.

В программе курса поставлены следующие цели:

дать понимание принципов объектно-ориентированного программирования на примере Java;

научить старшеклассников создавать GUI-приложения;

научить применять полученные навыки работы в Java в других учебных дисциплинах и в повседневной жизни.

Курс реализуется в смешанной технологии обучения (Blended Learning). Рассчитан на 18 учебных часов.

Курс имеет свою специфику:

Реализация в системе управления обучением MoodleCloud;

Углубленное изучение объектно-ориентированного языка программирования Java;

Формирование ключевых компетенций выпускника современной школы, приобретение образовательных достижений, которые востребованы на рынке труда;

Интегрирующая роль информатики и математики в содержании общего образования человека.

Личностные и метапредметные результаты усвоения курса

Курс «Программирование на языке Java», исходя из поставленных перед ним задач, оказывает существенное влияние на:

умения ставить и формулировать для себя новые задачи; развитие мотивов и интересов своей познавательной деятельности;

умения самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные; осознанный выбор наиболее эффективных способов решения задач;

умения соотносить свои действия с планируемыми результатами; осуществление контроля своей деятельности в процессе достижения результата; определение способов действий в рамках предложенных условий и требований; корректировку своих действий в соответствии с изменяющейся ситуацией;

умения оценивать правильность выполнения учебной задачи и собственные возможности ее решения;

владения основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в соответствии с поставленными целями.

умения организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками;

работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов;

формулирование, аргументирование и отстаивание своего мнения.

Содержание курса

Предполагаемый курс состоит из 11 тематических блоков, которые рекомендуется проходить последовательно, так как с каждым блоком сложность материала возрастает. Право подбора оптимальной организации формы обучения остается за учителем. Автором предлагаются варианты реализации, который он считает более подходящими для каждой темы. В основе большинства занятий лежит методика Софьи Николаевны Лысенковой «опережающее обучение», которая близка современной модели обучения «перевернутый класс», в рамках которой теория по программированию в виде лекций дается учащимся на дом, а на очных занятиях осуществляется контроль их прохождения и работа над практическими заданиями, которые можно составить совершенно по-разному.

Рекомендуется, где это уместно, использование принципа BYOD, когда учащиеся при желании могут работать в среде со своего гаджета, что Moodle позволяет. Такой подход как минимум внесет в обучение эффект новизны и привлечет внимание учащихся. Но чтобы удержать это внимание, нужно чётко продумать, какие приложения лучше выбрать для совместной работы в классе.

К примеру, проект в Prezi.com из девятого занятия данного курса удобнее и интереснее выполнять на планшетах.

Описание места в учебном плане

Курс «Программирование на языке Java» является обязательным для учащихся профильных классов, выбравших его, и реализуется за счет школьного компонента.

По решению общеобразовательного учреждения отдельные модули можно использовать для разных возрастных категорий, изучая их использованием различных форм организации внеурочной деятельности: факультатив, кружок, проектно-исследовательская деятельность.

Автором рекомендуется изучать его в первом полугодии 11 класса. В этот период учащимся будет легче вспомнить знания основ программирования за 9 и 10 классы, повторение которых предусматривается курсом и еще не снизится восприимчивость к новому материалу, что может произойти в связи с усталостью под конец года. Изучаемый в курсе материал может также являться помощником в подготовке к сдаче ЕГЭ.

Тематическое планирование курса программирования на языке Java для 10, 11 классов Технологический профиль