автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Диалоговая система Фортран для обучения, контроля знаний и проведения консультаций по алгоритмическому языку FORTRAN

Автореферат диссертации по теме "Диалоговая система Фортран для обучения, контроля знаний и проведения консультаций по алгоритмическому языку FORTRAN"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТИТУТ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

На правах рукописи

КОКОРИН Альберт Александрович

ДИАЛОГОВАЯ СИСТЕМА «ФОРТРАН» ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ, КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ И ПРОВЕДЕНИЯ КОНСУЛЬТАЦИЙ ПО АЛГОРИТМИЧЕСКОМУ ЯЗЫКУ FORTRAN

13.00.02 — Методика преподавания (создание и использование средств обучения)

А в т о рё~ф е р а т~

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского.

Научный руководитель:

доктор педагогических наук Ю. А. Первин.

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук А. А. Кузнецов, кандидат педагогических наук С. А. Жданов.

Ведущая организация — Российский педагогический государственный университет им. А. И. Герцена, г. Санкт-Петербург.

Защита состоится «.

_1993 года

в I "Э часов на заседании специализированного совета Д 018.16.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук в Институте средств обучения Российской академии образования по адресу: 119908, Москва, ул. Погодинская, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «.

^ > М^Г^^Л-_19эЗг.

Ученый секретарь у

специализированного совета, кандидат педагогических наук ¡/Сп/^-^^

К. М. Тихомирова.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАИТУ

АКТУАЛЬНОСТЬ темы исследования. Проблема повышения эффективности учебного процесса всегда актуальна для высшей школы, поэтому с появлением ЭВМ были предприняты настойчивые попытки по использованию ЭВМ в учебном процессе, актуальной стала и задача создания автоматизированных обучающих систем С й О С У на базе ЭВМ. Ввиду важности этой проблемы в 1979 г. была принята на правительственном уровне комплексная программа по внедрению ЭВМ в учебный процесс, на важность интенсивной компьютеризации учебного процесса указывалось и в правительственном постановлении по высшей школе 1987 г. Система образования и педагогическая наука не могут не реагировать адекватно на эти тенденции, так что компьютеризация в сфере образования становится настоятельным велением времени. Интенсивная компьютеризация сферы образования и педагогической науки обусловлена необходимостью значительного повышения качества учебного процесса, совершенствования методов научных исследований.

Анализ литературы показывает, что разработкой АОС занимались ряд серьезных организаций и вузов, что несомненно свидетельствует в пользу важности и актуальности темы исследования. Более того, несмотря на кажущееся обилие разработчиков и систем, использование АОС в вузах страны явно недостаточно. Надо отметить, что, в основном, все описанные системы ориентированы на ЭВМ серии ЕС и других более ранних моделей ЭВМ.

В настоящей работе представлена система "ФОРТРАН", функционирующая на ЭВМ СМ-4 и персональном компьютере, предназначенная для обучения программированию на алгоритмическом языке Р0!?Т1Ш. Этот язык программирования находит широкое применение в отечественной практике, его изучают студенты механико-математического факультета Нижегородского государственного университета (и используют для курсового и дипломного проектирования). ЭВМ СМ-4 используется на факультете для проведения вычислительной практики студентов первого и третьего курсов. Таким образом, тема исследования возникла из потребностей практики (учебной деятельности Нижегородского университета).

ПРОБЛЕМА при обучении с помощью ЭВМ в отсутствии .прямого контакта меаду преподавателем (автором обучающей программы) и обучаемым . Если в прямом контакте преподаватель моает оценить, как по-йят вопрос студентом и видоизменить вопрос при необходимости, что-то пояснить, то ЭВМ пока еще этого не моает сделать.

ОБЪЕКТ исследования - учебная деятельность студентов вуза по освоению курса программирования на алгоритмическом языке FORTRAN.

ПРЕДМЕТОМ исследования в данной работе явился процесс передачи и контроля с поыацью ЭВМ знаний студентов, изучающих программирование на алгоритмическом языке FORTRAN. Анализ изученной литературы показал, что, в частности, в системах, обучающих программировании на алгоритмическом языке FORTRAN, недостаточно исследованы некоторые вопросы построения обучения и контроля знаний по этому языку, отсутствуют такие вааные аспекты автоматизированного обучения программированию, как проведение консультаций по алгоритмическому языку с помощью самой ЭВМ (программы - консультанта), обучение приемам написания и отладки программы. Эти и другие неисследованные аспекты автоматизированного обучения программированию на алгоритмическом языке FORTRAN, а такие контроля знаний и явились предметом исследования в данной работе.

ЦЕЛЬ исследования состоит в формулировании подходов к организации учебного процесса с помощью ЭВМ и определения содервания автоматизированного обучения (в сущности, речь должно вести о моделировании функциональной деятельности преподавателя), а конкретно - это создание методик, алгоритмов и программных средств, с помощью которых в автоматизированном реаиме было бы возмокно передать студентам знания по курсу программирования на языке FORTRAN, привить навыки самостоятельного написания программ, выработать умения находить ошибки в программах, научить производить отладку Программ, написанных на языке FORTRAN.

ЗАДАЧИ исследования:

1. определить уровни обучения и контроля, знаний по алгоритмическому языку;

2. систематизировать ошибки, возникающие в практике программирования и подобрать примеры, иллюстрирующие эти ошибки;

3. сформулировать модели контроля знаний по алгоритмическому языку и построить шкалу оценок для автоматизированного контроля;

4. сформировать банк учебных примеров и задач, на базе которого мовно было бы проводить обучение и контроль знаний;

5. определить содераание обучающей программы, контролирующей программы, программы-консультанта по языку FORTRAN;

6. предложить способ обучения и контроля знаний по другим--дисциплинам ь рамках данной системы.

ГИПОТЕЗА. Обучающая система на базе ЭВМ как средство обучения обладает определенными дидактическими функциями, с ее помощью можно решать такие задачи учебного процесса как сообщение обучаемым-знаний, развитие культуры самостоятельного умственного труда, привитие навыков анализа и синтеза. Предполагается также, что эффективность обучения с помощью ЭВМ значительно выше, если: 1. методика использования ЭВМ отвечает целям и задачам обучения; 2. учитывается интерес студентов к результатам обучения; 3. акцент переносится на самостоятельную работу студентов; 4. ЭВМ используется в учебном процессе в сочетании с другими средствами обучения.

МЕТОДЫ исследования: анализ педагогической и специальной литературы, педагогический эксперимент, наблюдение, беседы со . студентами. анкетирование, метод экспертных оценок, анализ отчетной документации, методы математической статистики.

На ПЕРВОМ этапе исследования изучалась литература, проблема, объект исследования; определялось содержание программ обучения и контроля знаний, консультаций по программированию.

На ВТОРОМ этапе разрабатывались методики, алгоритмы, программы для проведения обучения, контроля знаний, консультаций.

ТРЕТИЙ этап исследования явился заключительным. На этом этапе программы проходили опытную эксплуатацию, корректировались методики, оформлялись результаты исследования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Создана автомятизированная система широкого применения: для обучения, повторения, закрепления знаний, контроля знаний и проведения консультаций по языку FORTRAN. Использование базы знаний на основе файловой системы не ограничивает области ее применения одним предметом. Предложена модель автоматизированного контроля знаний с повторными ответами. .

Предложены уровни обучения по курсу программирования на алгоритмическом языке, построены обучающие и контролирующие программы по различным темам в соответствии с этими уровнями; разработаны консультирующие программы по операторам ввода-вывода, цикла, условного перехода, полные наборы примеров синтаксических конструкций операторов цикла и условного перехода, учебных задач.

Предложена оригинальная методика активного обучения программированию - имитационная игра. Эта методика реализована в четырех играх: "ОБУЧЕНИЕ" - построение операторов цикла и условного перехода; "ОШИБКА" - поиск ошибок в учебных программах; "ОТЛАДКА ПРОГРАММ«", "СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ".

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ значимость работы. Предложена форма организации обучающих текстов и контролирующего материала в виде файлов. Пред-ловены уровни обучения по курсу программирования на алгоритмическом языке. Разработаны способы построения количественных шкал для оценивания знаний з различных моделях автоматизированного контроля знаний. Предлонена классификация ошибок, возникавших в практике программирования. Предложена методика имитационной игры.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ценность,работы в том, что создано эффективное средство обучения на базе ЭВМ. Как средство обучения система "ФОРТРАН" позволяет сообщить студенту определенный объем знаний, привить умения, выработать навыки программирования, закрепить знания, способствует -развитию культуры самостоятельного умственного труда и навыков анализа в решении учебных задач, повышает производительность труда студентов и преподавателей. Данную систему мов-но использовать при проведении занятий в терминал-классе, самостоятельных занятий студентов, тематических контрольных и зачетных работ, семестровых зачетов и экзаменов, для обучения лиц, изучающих программирование на языке ЕОЙТШШ, для помощи молодым преподавателям. Практическую ценность представляет и банк учебных примеров и задач как база для упражнений в программировании.

Опыт.эксплуатации системы "ФОРТРАН" показывет, что она имеет обучающий эффект как при работе студентов с отдельными программами системы при изучении операторов языка, так и при работе с системой в целом.

На ЗАЩИТУ выносятся:

1. методика и ее программная реализация автоматизированного контроля знаний по программированию, модели контроля знаний;

2. методика, алгоритмы и программная реализация стратегии имитационной игры. Эта стратегия реализована в имитационных играх "ОБУЧЕНИЕ" (игра вырабатывает навыки построения операторов цикла И условного перехода), "ОШИБКА" (поиск синтаксических ошибок в учебной программе), "СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ",."ОТЛАДКА ПРОГРАММЫ";

3. база знаний в файлах, содержащих полный-набор типовых примеров и задач по всему курсу;

4. набор типовых учебных программ, на базе которых происходит обучение приемам составления и отладки программы.

АПРОБАЦИЮ работа проходила на научно-практической конференции "Пути совершенствования учебно-воспитательной работы 6 высшей школе" (Горький, 1984 г.), на научно-методической конференции механико-математического факультета ГГУ (Горький, 1984 г.), на конференции ГИСИ им.В.П. Чкалова "Применение автоматизированных обучающих

-

систем в уче'бном процессе" (Горький, 1990г.), на семинаре кафедры ТУиП ГГУ (зав. кафедрой проф. Малков В.П., 1990 г.).

По теме диссертации опубликовано десять работ, из них четыре -в соавторстве.■Участие автора в совместных работах заключается в следующем: Ш: тезисы доклада - результат совместного обсукдения всех авторов*, [81: построение вычислительного эксперимента - проверка модели на ЭВМ и как результат - построение гистограммы; [91: раздел 2; построение модели и переход от интервальной шкалы к оценкам в баллах; [101: первая часть "Указания" (стр.4-1й) и учебные примеры во второй части "Указания".

СТРУКТУРА и объем диссертации. Главы 1 - 2 содержат общее описание АОС ШС как средство обучения и контроля знаний, АОС как средство обучения программированию для ЭВМ). Третья глава- состав системы "ФОРТРАН", ее программное и файловое наполнение (опис-ание алгоритмов, программ, структуры и содержания файлов). Далее - выводы, приложения, список литературы. В прилояениях приводятся типичные примеры построения диалога программы и обучаемого, приведены стратегии имитационных игр, Работа занимает сто сорок четыре страницу текста и включает в себя содеряание самой работы, выводы, приложения и список литературы. Тексты программ прилагаются.

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ« ПО ГЛАВАМ'

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ. Рассматриваются предпосылки, из которых вытекает необходимость всесторонней компьютеризации учебного процесса, актуальность темы исследования, определены проблема, объект и предмет исследования, указаны цели и задачи, .научная новизна и практическая значимость работы.

ГЛАВА 2. ДОС КАК ОБЗЧАЩйЯ СИСТЕМА. Поскольку ДОС выступает как средство обучения, то она должна решать определенные задачи в учебном процессе, исходя из целей обучения. К таким задачам можно отнести сообщение обучаемым определенных знаний и проведение контроля знаний, полученных обучаемыми,и развитие культуры самостоятельного умственного труда и навыков анализа и синтеза. Сообщение знаний осуществляется в обучающей программе. Предложена тетрадная структура для обучающей программы: информация (теория) - иллюстрация - обратная связь - закрепление (контроль знаний). Информация - определенный объем теоретического материала. Иллюстрация -примеры, иллюстрирующие полоаения теории. Обратная связь - некоторое задание на применение полученных знаний в стандартных ситуациях. при этом ответы обучаемого оцениваются. Эта оценка позволяет

определить степень усвоения теоретического материала и принять решение либо о переходе к следующему шагу обучения, либо к повторному изучению материала, Контроль полученных знаний предполагает распространение их на ситуации, отличные от стандартных, применение знаний самостоятельно. Решения обучаемого оцениваются, оценка выводится на экран, что дает возможность обучаемому критически подходить к своим знаниям.

При автоматизированном контроле знаний наиболее естественным кажется применение статистических методов, так как контрольное задание состоит, как правило, из вопроса и нескольких вариантов ответа на него. В этом случае используется выборочный (числовой) ответ. й так как числовой ответ наиболее прост для автоматизированного анализа его правильности, то такая форма ответа чаще других форм используется для контроля знаний. В случае числового ответа удается сравнительно просто построить вопрос и подобрать варианты ответа к нему, реализовать статистические методы для автоматизированного анализа ответа. Кроме того, такая форма ответа ввиду избыточности информации, которую приходится анализировать обучаемому при выборе ответа, активизирует познавательную деятельность обучаемого, так как избыточность информации - один из способов создания проблемной ситуации.

Предложены три модели оценивания знаний при автоматизированном контроле. Первая модель используется при выборочной форме ответа с повторными попытками при неудачных ответах в предыдущих попытках. В этой модели общая оценка за все задание определяется как среднестатистическая по всем вопросам контрольного задания.

Во второй модели предлагается N вариантов ответа на вопрос контрольного задания и ответ конструируется как число из N позиций, т.е. по каждому варианту ответа отвечающий должен высказаться определенно: правильный-ответ или нет? Повторные попытки ответа не предусмотрены, хотя и возможны.

Третья модель оценивания знаний предполагает равную вероятность выбора как правильного варианта ответа на вопрос контрольного задания, так и ошибочного. В этой модели оценка Ь за ответ на один вопрос контрольного задания вычисляется по формуле Ь = 1-ш/Н, где ш - число ошибок в ответе обучаемого, N - число предложенных вариантов ответа. Ответ строится как конструируемое число.Во всех моделях оценка будет иметь некоторое распределение на отрезке [О, II и будет обладать всеми свойствами вещественных'чисел.

Знания, умения, навыки могут стать достоянием обучаемого только в результате упражнений, применения их в практике. Умение прог-

раммировать включает в себя понимание задачи, знание методов решения задачи, умение написать программу 'для ЭВМ. Последнее умение предполагает знание языка программирования, умение составить алгоритм решения задачи, умение записать алгоритм на языке программирования, умение отладить программу на ЭВМ, умение правильно интерпретировать результаты, полученные с ЭВМ. Эти умения можно выработать у обучаемого с помощью ЭВМ,

Можно выделить следующие функции преподавателя, которые сравнительно легко можно реализовать-на ЭВМ: обучение, контроль 'знаний, консультации по учебному предмету .Кроме того, надо иметь ввиду, что при обучении (как и при контроле знаний) могут быть сформированы (проверены) знания определенного вида- на определенном уровне усвоения учебного материала и определенные качества знаний. В применении к алгоритмическому языку мояно рассматривать следующие уровни усвоения учебного материала: 1- уровень синтаксических конструкций языка, 2 - семантический уровень, 3 - творческий.

Программы АОС по алгоритмическому языку должны строиться с учетом этих уровней усвоения языка. В соответствии с этими уровнями обучающую и контролирующую программы АОС будем называть программой первого, второго или третьего уровня.

Обучающая программа первого уровня знакомит обучаемого с синтаксисом определенной конструкции алгоритмического языка и состоит из четырех шагов: 1) сообщение правил записи конструкции, 2) пояснения, на примерах синтаксически правильных и ошибочных форм, 3) проверка усвоения материала на контрольном примере, 4) формирование умения построения данной синтаксической конструкции (этот aar программы строится как имитационная игра).

Обучающая программа второго уровня состоит из тех не четырех шагов, что и программа первого уровня, но на первом ваге программа сообщает правила семантики таго или иного оператора языка, а вопросы' программы третьего вага доляни выявить понимание обучаемым семантики оператора. Вопросы могут быть,'Например, такими:"На какую метку осуществляется переход при выполнении определенного условия?" или "Какой оператор (из приведенных) осуществляет переход на метку 2 при выполнении некоторого условия?" Для операторов ввода-вывода мояно задать строку данных и несколько операторов ввода-вывода с тем, чтобы обучаемый установил соответствие меядд строкой данных и оператором.Аналогично мояно задать один оператор

ввода (вывода) и несколько строк данных, обучаемый должен указать строку данных, которая соответствует этому оператору ввода (вывода), Программа четвертого шага строится как имитационная игра.

Обучающая программа третьего уровня строится как имитационная игра и варианты этой игры достаточно разнообразны как по тематике так и по сложности: здесь и' поиск ошибок в некоторой учебной программе и составление и отладка программы. Так для приобретения начального опыта программирования обучаемому может быть предъявлена на экране некоторая учебная программа, содержащая ошибки. Обучающая программа (ОП) с помощью серии вопросов помогает обучаемому найти все ошибки в учебной программе. Далее ОП может. предъявить обучаемому текст учебной программы и вопрос: "Что напечатает данная программа?" Ответ выборочный. Неудачные ответы обучаемого порождают серию вопросов со стороны ОП, которые подводят обучаемого к правильному ответу. ОП третьего уровня может предъявить обучаемому некоторую постановку задачи и несколько вариантов учебной программы, реализующей эту задачу.Обучаемый доляен определить правильный вариант программы. ОП помогает выбрать этот вариант и разобраться в существе оиибок в других вариантах учебной программы.

В имитационной игре (ИИ) "ОТЛАДКА'ПРОГРАММЫ," обучаемому предъявляется постановка задачи, программа, результаты, которые эта программа выводит на печать. ОП с помощью серии вопросов помогает обучаемому обнаружить ошибку в результатах, исправить результат, отыскать ошибку в программе и исправить ее. В ИИ "СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ" ОП помогает обучаемому составить учебную программу по заданному алгоритму.

В соответствии с тремя уровнями обучения и контролирующая программа! (КП) тоже может.-быть программой первого, второго или третьего уровня. КП первого уровня выявляет знание синтаксиса операторов алгоритмического языка, при этом используется выборочный ответ. Р второго уровня проверяет знание обучаемым семантики операторов языка, В этом случае вопрос программы может быть сформулирован следующим образом: ' "Какой оператор правильно проверяет (заданное) условие?" или: "Какой результат получится при выполнении оператора (присваивания)?" или: "Какую строку можно вывести (получить на печати) после выполнения (заданного) оператора вывода (аналогично, ввода)?" Форма ответа выборочная.

КП третьего уровня выявляет умение обучаемого анализировать некоторую учебную программу, По ходу анализа КП задает вопросы: "Какой процесс реализует программа?"; "Что напечатает данная программа?"; "Есть ли ошибки в описаниях, в некоторой конкретной стро-

ке программы, в организации цикла, ввода, вывода?" Ответы выборочные. Кроме того, КП моает проверить умение построить оператор, задав некоторые параметры (для оператора цикла), условие (для оператора условного перехода), строку данных (для оператора вывода).

Для контроля знаний обучаемого КП задает двадцать вопросов, пшорые выбираются случайным образом из файла вопросов, содержащего вопросы по нескольким темам изучаемого курса. По завершении контроля на экране появляется оценка в четырехбалльной системе.

Кроме функции обучения и контроля знаний, в АОС можно реализовать и функцию консультанта. Программа-консультант по конкретному оператору содержит описание синтаксиса и семантики оператора, типичные ошибки из практики программирования, пояснения по существу этих ошибок, образцы записей строк оператора. Обучаемый мокет по неланшо получить пояснения по существу той или иной ошибки, консультация по которой предусмотрена в программе-консультанте.

ГЛАВА 3. СОДЕРЖАНИЕ СИСТЕМЫ "ФОРТРАН"

Программные модули и файлы системы "ФОРТРАН" можно условна разделить на три группы - три раздела; обучение, контроль знаний, проведение консультаций.

ОБУЧЕНИЕ, В этот раздел входят следующие модули и файлы.

1. D00B. Программный модуль проводит обучение и контроль степени

обученности по оператору цикла.

2. DOT. Программный модуль проводит обучение (без итогового кон-

троля) по оператору цикла.

3. ЮР, Программный модуль проводит обучение и контроль степени

обученности по оператору условного перехода.

4. 10В, Программный модуль проводит обучение (без итогового кон-

троля) по оператору условного перехода.

5. Имитационная игра "ОБУЧЕНИЕ" включает программные модули IPK, QGK. Модуль IPK вырабатывает у обучаемого умение составлять оператор условного перехода. Модуль выбирает случайным образом из некоторого ограниченного набора переменные (А, В), знаки отношений (/, О и три числа (метки: 3, 3, 8), формирует строку вида: А /= В 3 3 8 и предлагает обучаемому -записать оператор условного перехода (арифметический и' логический). Правильность ответа контролируется, при этом проверяется соответствие меток в арифмети-часком и логическом операторах.

Программный модуль ПОК аналогичным образом вырабатывает умение в составлении оператора цикла. Модуль также случайным образом

-д-

выбирает параметры, например. А, I, К, 2, 7 и предлагает обучаемому записать оператор цикла, например, вида 00 7 1=2,К. Модуль -00К читает строку и проверяет ее синтаксическую правильность.

6. Имитационная игра "ОШИБКА" представлена программным модулям ВВВ и файлами РСМ1, РСМ, РСМД, РСМВ, РСМС, РШ, РСМЕ, РСШ\ Каждый из файлов представляет учебную программу, которая содержит ошибки. Вопросы сопровождения помогают обучаемому отыскать все ошибки в программе. Модуль ВВВ читает указанный файл и вопросы сопрововдения, принимает ответы и проверяет их правильность. Модуль может работать с файлом независимо от предметной области. Такой файл должен содержать признаки конца строки, кадра, файла и правильного варианта ответа. Если целями обучения контроль правильности ответов не предусматривается', то и соответствующего признака в файл можно не записывать.

,7. Имитационная игра "ОТЛАДКА ПРОГРАММЫ" представлена программными модулями РШ, Р1Т1, РМТ, Р1ТРА, РАСВЕТ. Зти модули реализуют следующие алгоритмы.

Р1М1 - вычисление суммы вида

РМТ, Р1ТРА - нахождение корня уравнения методом простой итерации. РАСВЕТ - разветвляющийся процесс, В модуле РМТ имитируется зацикливание программы, в остальных - вывод на печать оиибочногр результата.

Рассмотрим стратегию игры "ОТЛАДКА ПРОГРАММЫ". На экран выводится постановка задачи, текст программы, реализующей эту задачу, начальные данные, при которых был получен результат и сам результат. Обучаемому предлагается указать это число в списке вывода убедиться, используя начальные данные, что результат получен с ошибкой, ввести в ЭВМ правильный результат. Далее на экран выво-

N

5 = А 1(1-1) и Р = К! (А, И заданы).

Р1Т1 - вычисление суммы вида К

(К задано).

дится список возможных ошибок, из-за которых был получен ошибочный результат. Обучаемому предлагается указать истинную причину ошибки, а затем и строку в программе, которая привела к ошибке в вычислениях. Поиск этой строки ведется в диалоге.Как только такая строка указана, обучаемому предлагаются варианты возможной замены этой строки. Поиск правильного варианта замени проводится в диалоге. Затем обучаемому предлагается произвести исправление отлааи-ваемой программы с помощью двух команд: удалить и заменит!? строку. Игра заканчивается выводом на экран исправленного текста программы и текста-эталона для визуального их сравнения.

8. Имитационная игра "СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ" представлена модулями СУММА, СОРТ, СОРТВ. Модуль СУММА помогает обучаемому составить программу для вычисления суммы элементов массива,модули СОРТ и СОРВ помогают составить программу упорядочения элементов вектора двумя способами.

Описание стратегии игры "СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ". В начале формулируется постановка задачи и даются пояснения, что требуется от обучаемого. Далее обучаемому предлагается выбрать оператор для первой строки составляемой программы, при этом на экране появляются несколько операторов, из которых и следует сделать выбор. Если этот выбор ошибочен, то даются пояснения по существу ошибки и указывается оператор, который следует выбрать.После выбора оператора обучаемому предлагается записать его в том виде,в каком он должен стать строкой программы, а рядом записывается эталон формируемой строки программы. По шеланию обучаемого модуль дает комментарий по поводу эталонной строки. Так составляется вся программа.

КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ. В этот раздел входят следующие модули и файлы.

1. D0ITER. Программный модуль состоит из двух заданий. Первое за-

дание проверяет знание синтаксиса операторов цикла на примерах строки оператора цикла и фрагментов влоненных циклов. Второе - знание синтаксиса языка на примере учебной программы. Обучаемый может работать с любым заданием по аеланию.

2. HRIF. Программный модуль состоит из двух заданий. Первое зада-

ние на конкретных примерах проверяет знание правил формирования строки данных для ввода. Второе - знание синтаксиса оператора условного перехода. Работа с каадым заданием проводится независимо.

3. НН. Программный модуль состоит из двух заданий. Первое зада-

ние на конкретных примерах проверяет знание синтаксиса

- il

операторов ввода, вывода, FORMAT. Второе - .способность анализировать программу на примере учебной программы. 4. DDD. Программный модуль Фронтального опроса по любому предмету со случайным выбором вопроса (не более двадцати вопросов) из файла вопросов.

Модуль DDD использует файлы HR, RD, DOV, IFO, D1F, WRO, PGM0. Кроме того, файлы, перечисленные в предыдущем разделе, тоже можно использовать для контроля знаний по синтаксису языка.

В системе "ФОРТРАН" файл строится как произвольный текст, разделенный на строки и кадры специальными символами (разделителями). Для модуля DQQ используются контролирующие кадры. Такой кадр содержит вопрос, ответ на который оценивается, может содержать пример. к которому относится вопрос, и варианты ответа на этот вопрос. Предполагается числовой конструируемый ответ. Контролирующий кадр имеет особый признак и признак правильных вариантов ответа.

КОНСУЛЬТАЦИЯ. В этот раздел входят модули DOT, ЮВ, HRIF, НН. Выполняясь в режиме консультации они дают пояснения по существу рассматриваемых в них примерах по операторам цикла, условного перехода, ввода вывода данных. Режим консультации включается по желанию обучаемого.

Система "ФОРТРАН" используется в учебном процессе Нижегородского госунисерситета им. Н.И. Лобачевского, где имеется терминал-класс, в составе которого ЭВМ СМ-4 и двенадцать терминалов. Занятия проводятся для студентов первого курса (две подгруппы по ^двенадцать человек) в течение.первого и второго семестров один раз в неделю для.каждой подгруппы. Продолжительность каждого занятия девяносто минут. Эксплуатация системы показала ее надежную эффективность. Заметим, что для оценки эффективности таких систем обычно используются косвенные показатели. Такими показателями могут быть активность студентов на занятиях, производительность труда, его интенсивность, понимание вопросов и осмйсленность ответов, оценки работы студентов, выставляемые по определенной методике,сравнение по одной и той же методике.результатов (до начала обучения и после определенного этапа обучения), прочность знаний, полученных в результате обучения.

При работе с системой активность студентов значительно повышается. что, в конечном итоге, способствует более продуктивному проведению занятий. Это происходит из-за того, что студент остается один на один с ЭВМ.и при работе с программой вынужден давать ка-

кие-то ответы на вопросы программы, т, е. активизировать свою деятельность, но при этом он не моает давать произвольные ответы,т.к. программа контролирует и оценивает его ответы. Да и сами студенты, как замечено, не стремятся давать случайные ответы -кавдый из них привел учиться. Замечено при работе с данной системой, что студенты, получившие при работе с программой низкую оценку, обращаются к этой программе снова (она предъявляет студенту уве другие примеры) и получают уае более высокие оценки.

Оценка эффективности системы "ФОРТРАН" проводилась с помощью двух видов контроля - текущего и тематического. Текучий контроль определял наличие обучающего эффекта при работе студентов с отдельными программами пакета "ФОРТРАН". Он проводился следующим образом. Студенту предлагалось проверить свои знания по какому-либо оператору с помощью контролирующей программы пакета. За редким исключением оценка, выставляемая программой, была низкой и студента не удовлетворяла. После этого он проводил сеанс с обучающей программой. Повторный контроль приносил удовлетворение студенту.

Тематический контроль выявлял наличие обучающего эффекта при работе студентов с серией программ пакета, объединенных одной темой. Тематический контроль проводился следующим образом.Всей группе давалась контрольная работа - не написал никто. Через месяц работы с системой аналогичную работу написали почти все студенты.

Таким образом, опыт эксплуатации системы "ФОРТРАН" показал, что она имеет практическую ценность и ей нашлось место в учебном процессе, результата работы студентов с системой обнадевивают,Студенты оценивают свой опыт работы с ней как полоаительный.

ВЫВОДЫ. Все излояенное позволяет сделать вывод, что задачи, поставленные в начале исследования, решены полностью.

1. Определены три уровня обучения и контроля знаний по алгоритмическому языку: уровень знания синтаксических конструкций языка, семантический и творческий'уровни освоения языка программирования.

2. Проведена классификация ошибок, встречающихся в практике программирования, подобраны примеры, иллюстрирующие и. ошибки, по ним составлены вопросы контрольных заданий.

3. Сформулированы три модели автоматизированного контроля знаний и предловен способ построения интервальной шкалы для оценивания знаний.

4. Сформирован банк учебных примеров и задач, который мояно использовать в качестве базы для. .обучения и контроля знаний по языку программирования. Примеры и учебные задачи организованы в виде файлов.

5. Определено содержание обучающей, контролирующей программ и программы-консультанта. Определено чему учить и как учить с помощью ЭВМ. Реализованная методика имитационной игры предоставляет преподавателю широкие возможности для организации диалога со студентом с помощью ЭВМ по различным темам изучаемого курса.

6. С помощью программ ВВВ и DDD и организованных в виде . файлов знаний можно проводить обучение и контроль знаний по любым другим дисциплинам, а не только по программированию, необходимо лишь изменить содержимое файлов.

Внимательное прочтение работы приводит к выводу о перспективности исследований в данном направлении.Этот вывод основан на том, что, во-первых, всегда есть студенты, которые по каким-то причинам отстали от программы и компьютер дает им прекрасную возможность позаниматься индивидуально и подогнать свои знания до уровня знаний остальных студентов группы. Далее, в условиях перегруженности студентов, они могли бы индивидуально находить время для занятий'на компьютере по какой-то теме, такой студент занимался бы более продуктивно и с меньшими потерями времени.

Во-вторых, исследования в этом направлении приведут к созданию банка обучающих программ, совершенствованию методик обучения с помощью компьютера. Например, не составляет труда заложить в компьютер диалог со студентом на заданную тему, при этом не только компьютер мог бы задавать вопросы, но и студент также мог бы задавать вопросы компьютеру. В-третьих, развитие компьютерной техники продолжается, происходит интеллектуализация компьютера, <увеличиваются его возможности. В-четвертых, компьитеризация приобретает всеохватывающий характер и сфера образования не может не реагировать на это соответствующим образом; выпускник школы или вуза, сталкиваясь в дальнейшей своей работе с компьютером, должен не только уметь его включать,, но.и активно использовать. Все это говорит в пользу перспективности подобных исследований.

Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в следующих публикациях.

1. Йгеев В.В., Кокорин fl.fi., Королев П.М. Качества знаний обучаемых как об"екты изучения и измеренйя//Тез. научн.-практ. конф. Горький 1984, с. 36-88.

Кокорин fl.fi.

2. О построении интервальной шкалы при оценивании качеств зна-ния//Тр. научн.-метод, конф. механико-матем. Ф-та. Горький, 23-24

января Горьк. ун-т, Горький, 1984, с. 69-74. (Деп. ВИНИТИ, » 765984 Деп.)

3. Фрагмент ДОС для выявления знаний синтаксиса языка Р01*Т1Ш-Горький, 198?, 25 с. (Деп. ВИНИТИ, в 1750 - 387 Деп.)

4. Фортран. Обучение и контроль знаний с помощью ЗВМ.//Прог-рам. обуч., Киев, 1989, вып. 26, с. 19-21.

5. Имитационная игра в ДОС "ФОРТРАН". //Применение автоматизи-рованных'обучающих систем в учебном процессе/Тез. докл. конф.Горький:, Горьк. инжен.-строит, ин-т им, В.П. Чкалова, 1990, с. 26-28.

6. ФОРТРАН. Обучение на ЭВМ с помощью имитационной игры//Прог. обучен. Респ. межвед. научн. сб.-Киев:, 1990, вып. 27, с. 70-72,

7. Фортран, Имитационная игра "Отладка программы".//Програм. обуч. Респ. межвед. научн. сб.- Киев:, 1991, вып. 28, с. 50 - 52.

8. 0 возможностях построения и оценки свойств шкалы измерения психолого-педагогических характеристик//В.И. Михеев, В.А. Кокогуш-кин, И.С Доброхотов, А.А. Кокорин, В.В. Агеев,-сб. научн.. тр. УДН. М.: 1981с. 62-78.

9. Михеев В.И.,Кокорин А.А. Об одном подходе к оцениванию контрольных- работ,//Психолого-педагогич. проблемы уч.-воспит. процесса в высшей школе на соврем. зтапе;/Сб. научн. тр. М.: Изд-во УДН, 1986, с. 77-85.

10. Указание по использованию ЙОС "ФОРТРАН" в учебном процессе. Методическая разработка. В,Г. Боярка, В.Г. Киселев, А.А. Кокорин, Горький, 1990, 48 с.

/

Подписано в печать 17.12.92. Формат 60 х 84 1/16 Бумага писчая. Печать офсетная, усл. печ. л. 1,0 Тира» 100 акз. Заказ 1673. Бесплатно.

Типография ННГ9 Н. Новгород, ул. Б.Покровская, 3?