CC BY
0
ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 378
Д. В. Лучанинов, Д. В. Фатеенков
ОБУЧЕНИЕ ПРОГРАММИРОВАНИЮ СТУДЕНТОВ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ IT-EDU
Целью статьи является изучение эффективности методики обучения программированию студентов первого курса в разработанной системе It-Edu. Система обучения It-Edu используется для обучения программированию в формате поддержки лекционных занятий, практического освоения языков программирования C++, Python, а также профессиональной дисциплины «Алгоритмы и структуры данных». Обучение основано на принципах постепенного усложнения заданий, в результате студенты должны уметь решать задачи олимпиадного уровня по спортивному программированию. Исследование проводилось в Приамурском государственном университете имени Шолом-Алейхема в 2023—2024 учебном году. Для исследования были отобраны две группы, контрольная группа изучала программирование с помощью системы Stepik, экспериментальная группа использовала систему обучения It-Edu. Результаты исследования показали эффективность методики: прирост в контрольной группе составил всего 14 %, в то время как в экспериментальной группе наблюдался прирост на 35 %. В ходе исследования было отмечено повышение интереса студентов к выполнению работ. В результате исследования по работе с собственной системой обучения программированию делается вывод, что подобные разработки повышают эффективность всего образовательного процесса, так как делают возможной тонкую настройку практических работ и представления результатов студентов. Дальнейшее совершенствование методологии может быть связано с реализацией большего количества языков программирования на платформе, а также расширению спектра задач и построения индивидуальной образовательной траектории.
Ключевые слова: программирование, методика обучения, система онлайн-обучения, практическая работа студентов, С++, Python, web-платформа обучения.
DOI: 10.24412/2227-1384-2024-154-106-113
Современное образование достаточно плотно связано с использованием различных обучающих систем. В частности, существуют системы поддержки образования, такие как dnevnik.ru [1], предназначенный для организационных процессов образования, LMS (системы управления
Лучанинов Дмитрий Васильевич — старший преподаватель кафедры информационных систем, математики и правовой информатики (Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема, Биробиджан, Россия); e-mail: dvluchano@mail.ru.
Фатеенков Данила Витальевич — преподаватель предметно-цикловой комиссии информационных технологий (Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема, Биробиджан, Россия); e-mail: wiosna97@yandex.ru.
© Лучанинов Д. В., Фатеенков Д. В., 2024
106
обучением), используемые в основном для размещения заданий, которые нужно выполнить обучающимся (например, МооШе [5]). В этой логике отдельно существуют системы, направленные на обучение различным языкам программирования. Они, в основном, представляют собой системы типа МООК [3] (массовые открытые онлайн-курсы) и располагаются на крупных образовательных площадках. Логика применения и удобство таких систем, как БЬер^к [6], не подвергаются в этом случае никаким сомнениям, однако некоторое количество шероховатостей при использовании этих платформ заставляет преподавателя искать альтернативные решения. Одним из логичных выходов из данной проблемы является использование комплекса платформ с наличием узлового звена, «хаба» обучения, например, сообщества социальной сети [2]. Другим вариантом может стать разработка собственной платформы для обучения программированию.
Целью данного исследования является изучение эффективности методики обучения программированию студентов первого курса в разработанной системе It-Edu.
Опыт использования комплекса различных образовательных платформ и их элементов для построения процесса обучения обычно обусловлен несколькими причинами:
1. Невозможность обеспечить контроль над выполнением работ студентами (отсутствие или дороговизна прозрачности);
2. Отсутствие нужного функционала в конкретном образовательном решении;
3. Наличие платных функций, существенно снижающих функционал использования платформ для рядового преподавателя;
4. Особенности инструментов платформ, заставляющие преподавателя перерабатывать методику под конкретную среду;
5. Ограниченный доступ для консультирования конкретного студента, реакции на его работу;
6. Ограничения образовательных платформ на загрузку и размещения образовательных материалов, их вида или представления;
7. Ограниченность управления текущим прогрессом обучающегося, в том числе по конкретным модулям дисциплины.
В этих условиях разработка и применение собственной платформы для обучения с возможностью наращивания функционала и более точной настройки может быть самой разумной альтернативой. Кроме того, одной из главных особенностей обучения программированию является существование большого количества практической деятельности для закрепления компетенций и оттачивания навыков студента. Однако существует множество проблем, ограничивающих успешность студентов в данном процессе. Одна из них — появление различного рода автоматизированного решения задач с помощью применения технологий искусственного интеллекта. В этом смысле логично было бы использовать
107
средства выявления оригинальности работ студентов, однако ни в одной из существующих платформ этого функционала не существует.
Другой особенностью обучения программированию является создание системы тестов, проверяющих выполнение работы программы студента. Данный функционал часто отсутствует или сделан недостаточно удобно, например, для выполнения работы с файлами или базами данных. В подавляющем большинстве образовательных платформ также невозможно реализовать интерактивные задачи программирования ввиду отсутствия поддержки установки внешних модулей и библиотек соответствующих языков. Эти платформы ограничиваются работой с потоками данных.
Наконец, многие платформы недостаточно оперативно обновляют версии языков программирования, что ведёт к отсутствию функционала и делает невозможной использование некоторых модулей в обучении.
Для устранения данных недочётов прошлого опыта была разработана собственная система обучения программированию It-Edu [4]. При её создании был реализован опыт использования различных образовательных платформ в контексте обучения программированию. При этом система обеспечивает поддержку очного обучения, то есть не является онлайн образовательной средой в прямом смысле, хотя может быть использована для самостоятельного изучения материала дисциплин. Кроме того, нужно отметить, что система спроектирована под мобильные устройства, что добавляет ей возможность использования при мобильном обучении.
Организация работы с системой проходит путём выдачи преподавателем логинов и паролей, которые предварительно генерируются. Система является закрытой на период апробации, но в дальнейшем планируется её использование в открытом виде в формате МООК.
Лекционная часть дисциплины реализована в виде конспекта, представляющего собой текст по конкретной теме дисциплины (рис. 1).
Инструмент добавления материала позволяет использовать мультимедиа в тексте, то есть существует возможность создания полноценного курса.
Функционал добавления задач для решения студентами адекватен большинству существующих реализаций (рис. 2).
Преподавателю в ходе работы студентов доступен монитор посылки задач, в котором он может посмотреть попытки решений, проверить их самостоятельно и проконсультировать студентов о недочётах в их программах. Монитор реализован в соответствии со стандартами спортивного программирования, включая ключевые слова, обозначающие результаты проверки решений. Все правила использования системы описаны в соответствующем пункте «Работа в системе». Также в мониторе предусмотрена возможность группировки дисциплин и их фильтрация, что очень удобно для проверки различных курсов на одном экране.
108
Админжггрирэвзние'
Преподаватель: Лучанииое Дмчгрий Васил!
DESCRIPTION
This module Is always available. It p«amdes access to the mathematical (unctions defined by the С standard.
Рис. 1. Лекционный материал в системе It-Edu
Рис. 2. Форма добавления задачи в системе
Кроме того, при возникновении ошибки преподаватель может вручную изменить вердикт решения (рис. 3).
Само решение предоставляет код для анализа (рис. 4).
При использовании системы проверки оригинальности преподаватель может оценить локальные (существующие в системе) посылки и отклонить похожие. Система автоматически отклоняет полностью схожие решения. Используя возможность просмотреть код, преподаватель также имеет возможность оценить грамотность кода и самостоятельность его написания, при необходимости задать вопросы сдавшему его студенту (рис. 5).
Эксперимент, доказывающий эффективность использования системы для обучения программированию, был проведён в течение 2023 — 2024 учебного года, обучение было организовано в рамках дисциплин «Технологии программирования» и «Алгоритмы и структуры данных».
109
Рис. 3. Отправленные решения в системе It-Edu
Рис. 4. Пример решения в системе It-Edu
Рис. 5. Проверка решений студентов на плагиат
110
Экспериментальной базой исследования стал Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема. В качестве эксперимента была выбрана группа первокурсников направления «Информационные системы и технологии». В эксперименте приняли участие 16 студентов экспериментальной группы и 18 студентов контрольной группы. Контрольная группа изучала программирование с помощью системы Stepik. Экспериментальная группа использовала систему обучения К-Еди.
Обучение с использованием интерактивных инструментов с целью проверки их эффективности проходило в три этапа: подготовительный, процедурный и контрольный.
На подготовительном этапе для каждой группы студентов было проведено вступительное тестирование, тесты были составлены на основе последующего материала для оценки уже имеющегося багажа компетенций. После этого была проведена работа по обучению студентов работе в соответствующих системах. На процедурном этапе осуществлялся процесс обучения, особенности которого указаны выше. На контрольном этапе была проведена итоговая оценка, которая позволила определить количественные изменения в процессе обучения. Технически как вводное, так и итоговое тестирование проводились с использованием системы управления обучением МооШе, вопросы для обеих групп были идентичными.
В ходе эксперимента при оценке знаний и умений использовалась стобалльная шкала. Изобретательские достижения студентов оценивались в начале и в конце курса. По результатам тестирования все студенты были разделены на три группы в соответствии с их уровнем квалификации: низкий (менее 33 баллов), средний (34 — 66 баллов) и высокий (более 67 баллов). Результаты исследования показали эффективность используемой системы обучения программированию: прирост в контрольной группе составил всего 14 %, в то время как в экспериментальной группе наблюдался прирост на 35 %. В ходе исследования было отмечено повышение интереса студентов экспериментальной группы к выполнению работ. Консультации со студентами показывают, с одной стороны, значительный рост интереса, с другой стороны, возникают трудности в выполнении заданий с обеспечением оригинальности, особенно в типовых примерах. В связи с этим в ходе эксперимента была увеличена ручная проверка решений. Результаты исследования показаны на рисунке 6.
Использование разработанной системы обучения программированию для организации процесса обучения программированию первокурсников направления подготовки «Информационные системы и технологии» показало свою эффективность. Главная особенность заключается в том, что для его использования не требуется никакого дополнительного программного обеспечения, задания можно решать в самой си-
111
стеме, то есть система It-Edu довольно легко интегрируется в концепцию всепроникающего обучения.
Рис. 6. Результаты исследования в экспериментальной группе
Дальнейшее совершенствование методологии может быть связано с реализацией большего количества языков программирования на платформе, а также с расширением спектра задач и построением индивидуальной образовательной траектории.
Список литературы
1. Дневник — цифровая образовательная платформа [Электронный ресурс]. URL: dnevnik.ru (дата обращения 30.04.2024).
2. Лучанинов Д. В. Использование интерактивных средств для организации дистанционного обучения / / Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2020. № 4 (41). С. 84 — 92.
3. Baturay M. H. An overview of the world of MOOCs // Procedia-Social and Behavioral Sciences. 2015. Т. 174. С. 427—433.
4. It-Edu — онлайн система обучения программированию [Электронный ресурс]. URL: itprogedu.ru (дата обращения 30.04.2024).
5. Moodle — система управления образовательными электронными курсами [Электронный ресурс]. URL: moodle.org (дата обращения 30.04.2024).
6. Stepik — образовательная платформа и конструктор бесплатных и платных открытых онлайн-курсов [Электронный ресурс]. URL: stepik.org (дата обращения 30.04.2024).
*
Luchaninov Dmitry V., Fateenkov Danila V.
STUDENTS' PROGRAMMING TRAINING USING THE DEVELOPED SYSTEM IT-EDU
(Sholom-Aleichem Priamursky State University, Birobidzhan, Russia)
The purpose of the article is to study the effectiveness of the teaching programming methodology to first-year students in the developed training system It-Edu. The It-Edu training system is used to teach programming in the format of supporting lectures, practical development of the C++, Python programming languages, as well as the professional discipline "Algorithms and Data
112
Structures". The training is based on the principles of gradual complication of problems, as a result, students should be able to solve Olympiad-level problems in sports programming. The study was conducted at the Sholom-Aleichem Priamursky State University in the 2023-2024 academic year. Two groups were selected for the study, the control group studied programming using the Stepik system and the experimental group used the It-Edu training system. The results of the study showed the effectiveness of the technique: the increase in the control group was only 14 percent, while in the experimental group there was an increase of 35 percent. In the course of the study, an increase in students' interest in performing work. As a result of research on working with our own programming training system, it is concluded that such developments increase the effectiveness of the entire educational process, as they make it possible to fine-tune practical work and present students' results. Further improvement of the methodology may be associated with the implementation of more programming languages on the platform, as well as the expansion of the range of tasks and the construction of an individual educational trajectory.
Keywords: programming, teaching methods, online learning system, practical work of students, C++, Python, web-based learning platform
DOI: 10.24412/2227-1384-2024-154-106-113
References
1. Dnevnik — tsifrovaya obrazovatel'naya platforma (Dnevnik — a digital educational platform). Available at: dnevnik.ru (accessed 04/30/2024).
2. Luchaninov D. V. The use of interactive tools for the organization of distance learning [Ispol'zovaniye interaktivnykh sredstv dlya organizatsii dis-tantsionnogo obucheniya], Vestnik Priamurskogo Gosudarstvennogo Universiteta imeni Sholom Alei-chema, 2020, no. 4 (41), pp. 84 — 92.
3. Baturay M. H. An overview of the world of MOOCs, Proceedings-Social and Behavioral Sciences, 2015, vol. 174, pp. 427—433.
4. It-Edu — onlayn sistema obucheniya programmirovaniyu (It-Edu — online programming training system). Available at: itprogedu.ru (accessed 04/30/2024).
5. Moodle — sistema upravleniya obrazovatel'nymi elektronnymi kursami (Moodle — educational electronic course management system). Available at: moodle.org (accessed 04/30/2024).
6. Stepik — obrazovatel'naya platforma i konstruktor besplatnykh i platnykh otkrytykh onlayn-kursov (Stepik — educational platform and designer of free and paid open
online courses). Available at: stepik.org (accessed 04/30/2024).
* * *
113
