Введение. Изучение программирования на языках высокого уровня составляет неотъемлемую часть подготовки по направлениям высшего профессионального образования, связанным с информационными технологиями [3-7]. Несмотря на эволюцию ИТ отрасли и уменьшение доли присутствия в ней собственно разработки программных средств, соответствующие компетенции остаются востребованными рынком труда [2], а дисциплины, включающие изучение программирование на языках высокого уровня, являются обязательной составляющей учебных планов вузов.
Учебно-методический комплекс таких дисциплин, как правило, включает в себя: лекционный материал, задания для лабораторных работ, задания для самостоятельной работы, вопросы для самоконтроля, вопросы к экзамену (устному или в форме компьютерного тестирования). Традиционная технология обучения программированию включает в себя проведение лекционных занятий с обзором конструкций языка и базовых алгоритмических задач, проведение лабораторных работ, во время которых студенты, консультируясь с преподавателем, пишут простейшие программы, а также выполнение заданий для самостоятельной работы (которая тоже заключается в написании той или иной программы) и контроль их выполнения.
Эволюция информационных технологий привела к тому, что потребность в специалистах, разрабатывающих программное обеспечение самостоятельно или в составе небольших творческих коллективов, основательно снизилась. В настоящее время сфера информационных технологий характеризуется в основном промышленной разработкой сложных программных комплексов и систем, причем большими территориально распределенными коллективами. Обучение программированию в рамках традиционной образовательной технологии формирует компетенции выпускников, ориентированные скорее на хакинг и фриланс и не способствует формированию у студентов компетенций, необходимых для работы на крупных проектах, где наряду с навыками самостоятельной разработки программ необходимо умение работать в команде, владение средствами поддержки такой работы и наличие «культуры» программирования. Подготовка профессионалов для работы в крупных ИТ компаниях нуждается в принципиально иных методах, по сравнению с традиционными, необходимость их разработки становиться все более острой.
Для решения обозначенной проблемы авторы предлагают использовать при обучении программированию методики, применяемые в промышленной разработке программного обеспечения и ассоциированные в настоящее время с понятием «программная инженерия». В предлагаемом подходе применяются активные формы обучения: имитируется процесс разработки программного обеспечения, принятый в ИТ отрасли; тем самым процесс обучения приближается к условиям реального рынка труда.
Предлагаемая модель процесса обучения. Для описания модели процесса обучения введём следующие понятия.
Участник процесса обучения. Участниками процесса обучения являются студент и преподаватель.
Роль. Под ролью понимается совокупность действий и функций, выполняемых участниками процесса. Студент и преподаватель в процессе обучения с использованием методов программной инженерии могут пребывать в различных ролях, причем одна и та же роль может выполняться как студентом, так и преподавателем.
Рабочий продукт. Результат работы участника процесса в той или иной роли.
Примем, что основным объектом в описываемой модели является задача по программированию, над которой идет коллективная работа. Введем следующие роли участников этого коллективного образовательного процесса.
Автор. В задачу автора входит формулировка задачи для разработки студентом.
Модератор. В задачу модератора входит назначение задачи на исполнителей, контроль процесса работы над задачей и вынесение окончательного решения о результате её решения.
Кодировщик. Задача кодировщика - написание программы для решения назначенной ему задачи.
Инспектор. Инспектор занимается анализом кода разработанной программы на предмет её корректности и качества кодирования, адекватности применяемых программных решений. Инспектор выносит один из трёх возможных вердиктов:
- Принять задачу без замечаний. Это означает, что инспектору совершенно понятны все программные решения, код написан грамотно и правильно, текст программы снабжен всеми необходимыми комментариями.
- Принять задачу при условии устранения замечаний. Это означает, что программа в целом написана правильно, однако некоторые моменты представляются непонятными или некорректными. Инспектор формулирует свои замечания и проверяет задачу вновь после их устранения кодировщиком. Процесс устранения замечаний продолжается итерационно до тех пор, пока инспектор не вынесет решение «Принять без замечаний».
- Отклонить задачу. Это означает, что программа не выполняет требуемых функций или количество замечаний столь велико, что она не может быть принята без существенной доработки.
Тестер. В задачу тестера входит разработка теста, который позволит проверить качество написания программы путем поиска в ней ошибок и собственно проверка. Работа тестера начинается после того, как инспектор вынес вердикт «Принять без замечаний». При этом тестер не должен анализировать код программы, он лишь должен запускать её и прогонять на сценариях, адекватных условию задачи.
Рабочими продуктами рассматриваемой модели процесса обучения являются: у автора - формулировка задачи; у модератора - оценка работы исполнителей; у кодировщика - код программы (текст); у инспектора - замечания и набор рекомендаций по доработке кода; у тестера - сценарий тестов.
Последовательность выполнения ролей в процессе работы над программой:
- Автор формулирует задачу, для решения которой необходимо написать программу и передает ее кодировщику.
- Модератор назначает роли.
- Кодировщик пишет программу и передает ее инспектору.
- Инспектор анализирует программный код и выносит свое решение. Если код принимается без замечаний, то программа передается тестеру. Если у инспектора есть замечания, он сообщает их кодировщику. Далее происходит взаимодействие кодировщика с инспектором по устранению замечаний до вынесения решения «Принять без замечаний».
- Тестер разрабатывает сценарий и проверяет качество программы.
- Модератор выносит окончательное решение о качестве программы и оценивает результаты работы.
Возможно несколько вариантов распределения ролей между участниками процесса. В таблице 1 показано распределение в рамках традиционных форм процесса обучения.
Таблица 1. Распределение ролей между участниками процесса - традиционная форма обучения
|
Роль |
Участник |
Функция |
|
Автор |
Преподаватель |
Формулировка задачи |
|
Модератор |
Преподаватель |
Распределение задач между студентами (выдача заданий) |
|
Кодировщик |
Студент |
Написание программного кода |
|
Инспектор |
Преподаватель |
Проверка кода программы, оценка работы студента |
|
Тестер |
Преподаватель |
Запуск программы и её тестирование, оценка работы студента |
В традиционном варианте роли автора, модератора, инспектора и тестера выполняет преподаватель, а студент выполняет лишь роль кодировщика. Применение такого подхода в настоящее время оправдано лишь для обучения студентов непрофильных (не связанных непосредственно с ИТ) направлений подготовки (относящихся, например, к группе «Экономика», «Менеджмент» и т.п.).
В таблице 2 показано распределение ролей для первого варианта предлагаемой технологии обучения.
Таблица 2. Распределение ролей между участниками образовательного процесса - предлагаемая технология обучения с использованием методов программной инженерии (вариант 1)
|
Роль |
Участник |
Функция |
|
Автор |
Преподаватель |
Формулировка задачи |
|
Модератор |
Преподаватель |
Распределение задач между студентами, определение роли каждого из студентов, оценка работы студента |
|
Кодировщик |
Студент 1 |
Написание программного кода |
|
Инспектор |
Студент 2 |
Проверка кода программы, формулировка замечаний по улучшению и доработке |
|
Тестер |
Студент 3 |
Разработка сценариев тестирования, запуск программы и её тестирование |
В данном варианте преподаватель выполняет роли автора и модератора, а роли кодировщика, инспектора и тестера выполняют студенты. Преподаватель формулирует задачи на ту или иную тему, распределяет роли между студентами, контролирует процесс их работы и оценивает результат. Студент-кодировщик пишет программный код и передает его студенту-инспектору. Инспектор анализирует представленный код, формулирует свои замечания и (при необходимости) возвращает его кодировщику на доработку. При отсутствии замечаний программа передается студенту-тестеру. Тестер разрабатывает сценарий теста и «прогоняет» через него программу с формулировкой вывода типа «пройдено / не пройдено» по каждому пункту сценария. По окончании работы тестера преподаватель выносит оценку каждому участнику.
В том случае, если для группы студентов реализуется углубленное изучение программирования, возможен второй вариант распределения ролей участников (таблица 3). В данном варианте роль автора выполняют студенты.
Таблица 3. Распределение ролей между участниками образовательного процесса - предлагаемая технология обучения с использованием методов программной инженерии (вариант 2)
|
Роль |
Участник |
Функция |
|
Автор |
Студент 1 |
Формулировка задачи |
|
Модератор |
Преподаватель |
Определение роли каждого из студентов, распределение задач между студентами, оценка работы студента |
|
Кодировщик |
Студент 2 |
Написание программного кода |
|
Инспектор |
Студент 3 |
Проверка кода программы, формулировка замечаний по улучшению и доработке |
|
Тестер |
Студент 4 |
Разработка сценариев тестирования, запуск программы и её тестирование |
Оба варианта (таблицы 2 и 3) распределения ролей в предлагаемой модели процесса обучения повторяют, по сути, известную технологию разработки программного обеспечения, реализуемую, например, в системах баг-трекинга [8]. Как показывает опыт авторов, они могут быть использованы в процессе обучения студентов всех направлений подготовки, связанных с информационными технологиями.
Предлагаемая модель процесса обучения программированию наиболее эффективна при его информатизации, в частности, её можно реализовать с применением специализированных систем поддержки процесса разработки программного обеспечения [8]. Вместе с тем, развертывание такой системы и её использование в учебном процессе университета может быть сопряжено с рядом организационных и технических трудностей. Поэтому в учебном процессе авторам представляется целесообразным использовать не специализированные системы, а интерактивные обучающие среды, использующие чат и форум. Для реализации предлагаемой модели процесса обучения программированию автором был создан образовательный ресурс в рамках грантовой программы «Преподаватель Онлайн» при поддержке Благотворительного фонда В. Потанина [1]. Использование созданного образовательного ресурса позволило перенести основную часть работы студентов в интернет-среду, что дало возможность не только смоделировать реальный производственный процесс разработки программного обеспечения, но и повысить качество разрабатываемых программ за счет знакомства студентов с работой других участников процесса.
По результатам применения описанной технологии в процессе обучения дисциплине «Программирование на языке высокого уровня» [1] можно сделать вывод об эффективности технологии с точки зрения приобретения студентами компетенций в области разработки программного обеспечения. Помимо этого, её использование позволяет повысить мотивацию студентов к изучению программирования, познакомить их с приёмами коллективной работы, применяемыми в профессиональной среде и обеспечить прозрачность выставления оценок по дисциплине.
Рецензенты:
Чернявская Валентина Станиславовна, доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры Философии и психологии, директор НИИ Профессиональной педагогики и психологии Владивостокского государственного университета экономики и сервиса Минобразования РФ, г. Владивосток.
Кривошеев Владимир Петрович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры Информационных систем и прикладной информатики Владивостокского государственного университета экономики и сервиса Минобразования РФ, г. Владивосток.
Библиографическая ссылка
Гриняк В.М., Слугина Н.Л. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОГРАММНОЙ ИНЖЕНЕРИИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНАМ ТИПА «ПРОГРАММИРОВАНИЕ» // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=8948 (дата обращения: 10.05.2025).