Измерение уровня обученности студентов программированию по результатам экспериментальной работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 373.5.016.02

Измерение уровня обученности студентов программированию по результатам экспериментальной работы

А.С. Кадырова, А.С. Абдыгалимова

Аннотации

обученность программирование электронный пособие

Ма?алада ба?дарламалау курсында студенттерді о?ытуды? н?тижелілігін ?лшеу ж?йесін жасау ?шін статистикалы? ?дістер мен электронды о?у ??ралдарын жатты?улар мен тапсырмаларда ?олданылуы ?арастырыл?ан.

В статье рассмотрено применение статистических методов для измерения уровня обученности студентов программированию по результатам проведенной экспериментальной проверки методики обучения программированию с применением упражнений и заданий и с использованием электронного учебного пособия.

In article is considered using the statistical methods for measurement level education student to programming on result called on experimental check methods of teaching to programming with using the exercises and tasks and with use the electronic scholastic allowance.

Статистические методы исследовательской работы применяются на этапах планирования, сбора, сводки и обработки материалов исследования и при представлении его результатов. Однако применение статистических методов не раскрывает педагогической сущности явлений. Этими средствами можно лишь констатировать статистически достоверные различия между двумя исследуемыми явлениями, но объяснение сущности причинно-следственных отношений этих различий должно осуществляться методами теоретического анализа.

Для количественной характеристики совокупностей используют главным образом средние арифметические показатели. Средние показатели вычисляют с учетом задач исследования и конкретных особенностей исследуемых явлений. Средние показатели не всегда подводят к верным выводам, источником достоверной научной информации они становятся лишь только тогда, когда при их вычислении учитывается закон больших чисел. Результаты вычисления средних значений можно использовать лишь при нормальном распределении и шкале отношений или хотя бы на равномерной интервальной шкале.

Рассмотрим применение статистических методов при анализе измерений результатов обученности студентов специальности «Информатика» при изучении ими основ программирования.

Элементы методики обучения были осмыслены в ходе теоретических поисков и в результате проведения констатирующего и поискового эксперимента.

Экспериментальная работа была направлена на проверку эффективности разработанной нами методики изучения тем «Система программирования Turbo Pascal», «Пользовательские типы данных в Turbo Pascal» посредством анализа результатов учебной, научно-исследовательской деятельности студентов. Определение уровня приобретенных знаний, применения знаний при решении практических задач осуществлялось по результатам рубежных контролей и экзаменов.

Уровень научно-исследовательских способностей определялся по результатам выполнения индивидуальных заданий научно-исследовательского характера.

В ходе формирующего этапа экспериментальной работы были определены экспериментальные (22 студента) и контрольные группы (17 студентов). В экспериментальных группах обучение велось на основе разработанной нами методической системы, а в контрольном потоке - традиционными методами. Причем в качестве контрольных и экспериментальных групп выбирались одинаковые по уровню знаний группы.

В первой половине семестра экспериментальная работа велась в направлении формирования представлений о парадигмах программирования, совершенствование разработки и создания собственных программных приложений, составление алгоритмов решения отдельных классов задач. Использовались межпредметная связь программирования с другими дисциплинами: объектно-ориентированный язык Delphi, математика, информатика. На основе прикладной значимости и широкой междисциплинарной связи программирования раскрывалась задача мотивации изучения дисциплин, что заинтересовало студентов к предмету и побуждало работать систематически. Каждая тема была обеспечена методическими разработками, включающее электронное учебное пособие «Turbo Pascal 7.0», дающими возможность глубоко и полно освоить материал, применить знания, полученные на лекционных и практических занятиях, при решении на прикладных задач. На данном этапе организовывалась самостоятельная проектная работа по созданию приложений на языке программирования Turbo Pascal 7.0.

Во второй половине семестра для решения задачи на составление и разработку программного приложения были применены разработанные нами методы. Они привлекли внимание студентов разнообразием примеров, наглядностью. Более ярко раскрывалась прикладная возможность программирования в таких задачах как упорядочивание, обработка пользовательских типов данных, принципы программирования графики, подпрограммы.

На теоретических занятиях электронное учебное пособие применялось как репетитор, выполняющий определенные функции за преподавателя. Обратная связь осуществ-ляется при контроле знаний и в процессе усвоения знаний при выполнении письменных упражнений. Использование моделей тех или иных ситуаций в предложенных задачах раскрывает недоступные ранее свойства этих ситуаций, расширяет зону поиска вариантов реше-ний и их уровень при проектировании приложения в виде научно-исследовательского проекта.

Студенты экспериментальных групп выполняли следующие задания: 1) подберите тип оператора к предложенным вариантам, 2) подберите эквивалент к типу оператора; 3) заполните пропуски в предложениях нужными словами; 4) запишите все глаголы, которые употреблялись с заданным оператором; 5) запишите глаголы из приведенного ниже списка в той грамматической форме, в которой они употребляются в тексте программы; 6) из приведенного ниже списка английских слов отметьте те, которые не употребляются в тексте программы. Также использовались традиционные упражнения, направленные на: 1) поиск правильных ответов на вопросы; 2) определение верных/ неверных утверждений; 3) соотнесение разрозненных предложений со смысловыми частями программы (план программы и заголовки каждой части программы предлагаются); 4) выстраивание частей текста программы в логической последовательности.

Студентам предлагаются упражнения (5-10 минут) «Способ решения»: преподаватель подготавливает список задач, которые могут быть решены путем применения определенных операторов. Студенты работают в группах и подбирают каждой задаче хотя бы один оператор.

Упражнение «Анализ проекта» (10 минут): преподаватель подготавливает приложение. Студенты должны заполнить карточку, в которой запрашивается тип приложения, сколько использовано модулей, какие типы данных применены, если ли ограничения при вводе данных и т.п. Студенты заполняют карточку сведениями, полученные ими из приложения, которое можно просмотреть при необходимости несколько раз.

Упражнение «Вопросы» (15-20 минут): преподаватель составляет отрывок из учебного материала по теме, затем предлагает ответить студентам на несколько (2-5) вопросов, группа студентов составляют ответы. На оставшиеся вопросы преподаватель предлагает найти ответы в виде домашнего задания.

Упражнение «Собрать программу» (10 минут): преподаватель составляет программу решения примера, распечатывает ее и разделяет на карточки, предлагает студентам в качестве вариантов следующее: 1) студенты раскладывают карточки в том порядке, который они считают правильным, затем проверяют верность своей догадки; 2) фрагменты программы даются на одном листе, студентам надо пронумеровать их в правильном порядке.

Упражнение «Данные» (10 минут): преподаватель выбирает пример программы, в котором вводится от трех до пяти данных разного типа. Студенты должны знать условие задачи. Преподаватель подготавливает два списка: имена переменных и их описание в произвольном порядке. Списки записываются на доске. Преподаватель объясняет студентам, что вводится в программу, их задачей будет расположить описания по порядку, а также разобраться, что надо вводить.

Упражнение «Предсказания» (10 минут): преподаватель подготавливает отрывок из программы, из которого довольно быстро можно понять, что будет дальше. Далее готовит табличку или карточку, в которой содержаться вопросы: как будет осуществлен ввод данных с сообщением или без сообщений, как будут выводиться на печать вспомогательные переменные, какой результат выполнения программы, в каком режиме будет выводиться результат. Преподаватель рисует таблицу или карточку на доске, при этом показывает работу программы, студентам надо запомнить, как будут развиваться события, а затем заполнить карточку.

Рубежный контроль осуществлялся в форме выполненных семестровых заданий по ключевым разделам изученных тем. Семестровые задания носят систематический и индивидуальный характер, то есть они посвящены одним и тем же темам, но содержания задач на эти темы являются индивидуальными для каждого студента. Задачи в заданиях расположены в единой содержательной последовательности: во всех билетах задачи под одинаковым порядковым номером имеет одинаковое тематическое содержание.

В результате этой методики в экспериментальных группах постепенно повышался уровень успеваемости по сравнению с контрольными группами, хотя начальный показатель был одинаковым.

Приводим результаты сдачи семестрового задания студентами экспериментальных и контрольных групп во втором полугодии на темы «Система программирования Turbo Pascal», «Пользовательские типы данных в Turbo Pascal», по которым разработаны нами новые методы изучения.

Задания содержали по 10 задач: 5 задач - по теме «Система программирования Turbo Pascal», 5 задач - по теме «Пользовательские типы данных в Turbo Pascal». Выполнение семестрового задания максимально оценивалось в 100 баллов. Исходя из сложности и занимаемого места в учебной программе максимальные баллы распределены между заданиями следующим образом: задачи с порядковыми номерами 1-5 - по 4 балла, под номерами 6-8 - по 10 баллов, под номерами 9-10 - по 25 баллов.

Эти результаты в баллах выглядят следующим образом.

1) В экспериментальных группах: 17 студента набрали по 100 баллов, 1 студент набрал 92 балла, 1 студент - 86 баллов, 2 студента - 65 баллов, 1 студент - 61 балл. Всего набранных студентами экспериментальных групп 404 баллов, средний балл в группе равен 95,04 балла.

2) В контрольных группах: 5 студентов набрали по 90 баллов, 2 студента набрали по 80 баллов, 1 студент набрал 77 баллов, 1 студент - 71 балл, 1 студент - 70 баллов, 1 студент - 65 баллов, 1 студент - 57 баллов, 2 студента - 55 баллов, 3 студента - 50 баллов. Всего набранных студентами контрольных групп 615 баллов, средний балл в группе равен 70,76 баллов (таблица 1).

Таблица 1 - Результаты выполнения семестрового задания студентами экспериментальных и контрольных групп по темам «Система программирования Turbo Pascal», «Пользовательские типы данных в Turbo Pascal».

Вычислим исправленные выборочные дисперсии:

S²₁ = 157,9 и S²₂ = 239,6.

В силу того, что дисперсии в определенной мере характеризуют точность соответствия признака их реальному состоянию, то адекватность ситуаций в экспериментальном и контрольном потоках (т.е. равноценность результатов обучения) означала бы совпадение генеральных дисперсий. Если оказалось бы, что нулевая гипотеза о том, что эффект обучения в двух потоках одинаков, то различие вычислительных дисперсий было бы незначимо и его можно считать результатом влияния случайных причин, независящих от изучаемых факторов. Если нулевая гипотеза отвергнута, т.е. генеральные дисперсии окажутся неодинаковыми, то различие вычислительных дисперсий значимо. Тогда это различие не может быть объяснено случайными величинами, а является следствием разного уровня полготовки в двух потоках.

По результатам выполнения семестрового задания можно сделать вывод: уровень знаний по проверяемым разделам «Система программирования Turbo Pascal», «Пользовательские типы данных в Turbo Pascal» в экспериментальных и контрольных группах не одинаков. В силу того, что

S²₁< S²₂

можно принять, что подготовка в экспериментальном потоке, где реализованы разработанные оптимальные методы, дали более высокий положительный результат, чем в контрольных потоках.

Экспериментальная работа проведена по теме «Система программирования Turbo Pascal» на факультете математики, физики и технологий ВКГУ им.С Аманжолова. В качестве экспериментальной группы была выбрана группы специальностей «Информатика», а в качестве контрольной группы - параллельные группа этих же специальностей, где уровень знаний не ниже, чем уровень студентов экспериментальной группы. Показатели успехов студентов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты экзаменов по теме «Система программирования Turbo Pascal» в экспериментальных и контрольных группах студентов первого курса специальности «Информатика» в 2011-2012 учебный год.

На лабораторных занятиях в контрольной группе задачи решали традиционными методами. В экспериментальных группах наряду с этими методами задачи по этим темам решались разработанными нами методами. Затем проводилась контрольная работа. Каждый билет контрольной работы состоял из четырех задач: одна - по теме «Выполняемые операторы»; одна - по теме «Типы переменных»; две - по теме «Пользовательские типы данных».

С учетом требований квалификационной характеристики специальности «5В011100-Информатика» и значимости материала определены их уровни успешности и ступени фундаментальности. Поскольку заданий 4, N = 4 и 4*N = 16, то общую сумму уровней усвоения всех вопросов считаем равной 16. Сумма уровней фундаментальности всех вопросов считаем 24. Максимальные уровни успешности б1, б2, б3, б4 и параметры фундаментальности в1, в2, в3, в4 каждого вопроса под соответствующим номером принимаем в следующих значениях б1 = 3, б2 = 4, б3 = 4, б4 = 5, в1 = 4, в2 = 3, в3 = 4, в4 = 5. Контрольную работу выполняли по 10 студентов из контрольной и экспериментальной групп.

Результаты контрольной работы по теме «Пользовательские типы данных» студентов первого курса на 2011-2012 учебный год представлены в таблице 3, 4, где Кб, Кв - это коэффициенты успешности усвоения и фундаментальности, б и в - соответственно параметры уровней усвоения и фундаментальности материала, t - это запланированное время на выполнение работы (t = 50 мин).

;

.

Коэффициенты абсолютной успеваемости Ку и автоматичности усвоения Кa материала, комплексная оценка качества К вычислены нами по соответствующим формулам:

= ;

= ;

= ;

= ;

К = .

М₁ - это общее количество студентов в экспериментальной группе, М₂ - общее количество студентов в контрольной группе; Р₁, Р₂ - число студентов, выполнивших работу соответственно в экспериментальных и контрольных группах, t_1i, t_2i - время выполнения работы i-студентом в каждой группе (таблица 3).

Таблица 3 - Результаты измерения параметров уровней усвоения и фундаментальности материала по теме «Пользовательские типы данных» в экспериментальных и контрольных группах студентов первого курса специальности «Информатика» в 2011-2012 учебный год.

Представим комплексную оценку качества К студентов первого курса за 2011-2012 учебный год (таблица 4)

Таблица 4 - Результаты измерения комплексной оценки качества обучения студентов первого курса специальности «Информатика» в экспериментальных и контрольных группах

Результаты обучения в обеих группах удовлетворительные, т.к. 100% обучаемых (10 студентов) имеют К > 0.45. В экспериментальной группе 100% обучаемых имеет К > 0,63, следовательно, результат обучения в ней хороший. В контрольной группе 7 студентов из 10 имеют К > 0,63, что не составляет 90% от общего числа обучаемых, поэтому уровень обучения не может считаться хорошим.

Список литературы

1. Психолого-педагогическая диагностика : учебное пособие / [под ред. И.Ю. Левченко, С.Д. Забрамной]. - М. : Академия, 2003. - 318 с.

2. Сидоренко Е.В. Методы математической обработки в психологии / Е.В. Сидоренко. - СПб. : Речь, 2003. - 350 с.

3. Сулейменов Ж. Методика преподавания дифференциальных уравнений: учеб. пособие / Ж. Сулейменов. - Алматы: ?аза? ун-ті, 2009.- 198 с.

4. Абылкасымова А.Е. Теория и практика обучения математике. -Алматы: Білім.-2004.-284 с.

5. Никандров В.В. Экспериментальная психология / В.В. Никандров. - 2-е изд-е, доп. - СПб. : Речь, 2007. - 512 с.

6. Суходольский Г.В. Математические методы в психологии / Г.В. Cуходольский. - Харьков : Гуманитарный Центр, 2006. - 282 с.

7. Гусева А. И. Учимся программировать: PASCAL 7. 0. Задачи и методы их решения: Учеб. пособ. / А. И. Гусева.- 2-е изд.- М.: Диалог-МИФИ, 2000.

Размещено на Allbest.ru