Методика обучения бакалавров физико-математического образования математическим основаниям парадигм программирования

• Автор: Кудрявцева, Ирина Андреевна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 243 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. В условиях непрерывного развития техники современное
общество нуждается в формировании личности, способной жить в новых, неожиданных
для не обстоятельствах, ибо стремление к созданию искусственного интеллекта
предполагает изменение мира, существование в котором потребует от человека
способности к творческим, индивидуальным решениям. Поэтому, необходимо
заложить в студентов механизм развития, чтобы по окончании университета они
могли расширять и обновлять свои знания, а не быть заложниками той практической
подготовки в области информатики. которая была дана им в рамках программы их
обучения.
Образование Формирует у человека определнную культуру, понимаемую по Ю.М.
Лотману, как единое информационное пространство с функционирующими внутри него
различными знаковыми системами. Мы сталкиваемся с проблемой существования в
этом пространстве, где требуется гибкость в переходе от одной знаковой системы
к другой.
В связи с этим формирование культуры у студентов в области формальных языков,
составляющих фундамент теоретической информатики, видится нам в проведении и
демонстрации связей между этими формальными системами которые, естественно,
являются знаковыми.
В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального
образования по направлению Физикоматематическое образование дисциплины
профильной подготовки Информатика одним из базовых разделов изучения
дисциплины Языки и методы программирования являются парадигмы
программирования.
Учитывая тот факт, что гносеологические корни информатики уходят в математику,
нам представляется важным раскрытие парадигм программирования через
рассмотрение источников их возникновения математические основания.
Формирование представления о математи
ческих основаниях парадигм программирования позволит студентам не только
увидеть связи между изучаемыми им дисциплинами в области информатики, но и
получить инструмент для рассмотрения, изучения и построения языков
программирования разных парадигм.
С другой стороны, актуальность исследования подтверждают следующие
противоречия
несоответствие формирования у бакалавров физикоматематического образования
представлений о парадигмах программирования должному уровню, позволяющему
свободно воспринимать любые алгоритмические конструкции разных языков
программирования
отсутствие методики обучения бакалавров физикоматематического образования
математическим основаниям парадигм программирования
3 недостаточное количество учебных и методических пособий, в
которых проводятся связи между языками программирования и формальными языками
дискретной математики математическими основаниями парадигм
программирования.
Отметим ряд изданий, в которых затрагиваются вопросы математических оснований
парадигм программирования Языки программирования. Практический сравнительный
анализ М. БенЛри, , Универсальные языки
программирования. Семантический подход
А.Г. Калинин, И. В. Мацкевич, , Языки программирования.
Концепции и принципы В. 1. Кауфман, , Лекции по теории
программирования С. С. Лавров, , Стили и методы программи
рования Непейвода, , Основания программирования Непейвода,
Скопин. , Языки программирования
разработка и реализация Т. Праш. М. Зелковиц, , Основные концепции
языков программирования Р.У. Себеста, . Существуют также исследования,
посвящнные методике обучения языкам
программирования, в которых поверхностно указываются связи языков
программирования с соответствующими языками дискретной математики. например,
И. С. Косовой функциональное программирование, И.П. Самойловой 2
логическое программирование.
Сказанное выше определяет актуальность исследования и позволяет сформулировать
научную проблему исследования отбор содержания и построение методики обучения
бакалавров физикоматематического образования математическим основаниям
парадигм программирования.
Охарактеризованная проблема с учтом актуальности е рассмотрения обусловила
выбор следующей тет исследования Методика
обучения бакалавров Физикоматематического образования математическим
основаниям парадигм программирования. Решение научной проблемы исследования
отражено в содержании данной работы.
Цель исследования состоит в разработке методической системы обучения бакалавров
физикоматематического образования математическим основаниям парадигм
программирования в рамках дисциплины специализации Информатика.
Объектом исследования явился учебный процесс обучения бакалавров
физикоматематического образования языкам и методам программирования, а также
элементам дискретной математики Формальные
языки, грамматики, автоматы, Математическая логика, Теория алгоритмов.
Предметом исследования явилась методическая система обучения бакалавров
физикоматематического образования математическим основаниям парадигм
программирования.
Гипотеза исследования заключается в том, что методическая система обучения
бакалавров физикоматематического образования математическим основаниям
парадигм программирования может быть построена, если
принять в качестве базовых понятий алгоритм и исчисление, трактуемых как
способы задания конструктивных процессов
воспользоваться методом межпарадигмальной рефлексии как принципом отбора
содержания по И. А. Колесниковой
опираться на предложенную классификацию парадигм программирования. построенную
с учтом определнной структуры парадигмы программирования
воспользоваться логикосемиотическим анализом предполагаемого содержания как
принципом его корректирования и структурирования.
Таким образом, для достижения поставленной цели и проверки достоверности
гипотезы исследования были поставлены такие задачи.
Задачи методологического хауашеуа определение исходных методологических
принципов построения методической системы обучения бакалавров
физикоматематического образования математическим основаниям парадигм
программирования
выбрать методологию исследования в области методики обучения математическим
основаниям парадигм программирования
выделить принципы построения методической системы обучения математическим
основаниям парадигм программирования
провести анализ классификации формальных языков теоретической информатирси,
описывающих способы задания конструктивного процесса
провести классификационное исследование парадигм программирования
сформировать линию математических оснований парадигм прог раммирования на
основе существующих концептуальных линий в обучении математическим основаниям
информатики построенных проф.
Н. И. Рыжовой и проф. М.В. Швецким
Задачи теоретического характера построение методической системы обучения
бакалавров физикоматематического образования
математическим основаниям парадигм программирования
уточнить содержание понятия парадигма программированияи
раскрыть содержание понятия математические основания парадигм
программирования
осуществить отбор содержания обучения математическим основаниям парадигм
программирования
определить цели обучения разделам содержания, посвященного обзору
математических оснований парадигм программирования
произвести отбор целесообразных методов. Форм и средств обучения студентов
математическим основаниям парадигм программирования с учетом поставленных
целей.
III. Задачи практического характера частичная практическая
реализация теоретических положений исследования
проверить и уточнить разработанные теоретические положения в условиях
констатирующего и формирующего экспериментов
разработать систему учебных пособий по языкам программирования различных
парадигм, в которых описание языка программирования будет начинаться с
представления математических оснований той парадигмы, к которой он принадлежит.
В дополнение к этому, разработать методические рекомендации для преподавателей
вузов по планированию и проведению учебных занятий по языкам
программирования, направленных на обучение студентов парадигмам
программирования.
Лля решения задач исследования применялись следующие методы
анализ философской, научнометодической, психологопедагогической
литературы по проблемам информатизации системы образования ана
лиз научной литературы по математике, информатике, методике пре
подавания математики и информатики анализ вузовских стандартов. зарубежных и
отечественных программ подготовки бакалавров физи
коматематического образования, учебных пособий по языкам программирования,
учебников по информатике и вычислительной технике метод межпарадигмальной
рефлексии, логикосемиотический анализ отобранного содержания обучения
констатирующие и формирующие эксперименты по проверке отдельных теоретических
положений работы метод экспертных оценок и обработка результатов методами
факторного и кластерного анализа, анализ контрольных работ и метод
статистической обработки результатов формирующего эксперимента моделирование
содержания обучения математическим основаниям парадигм программирования с
помощью графов.
Положения, выносимые на защиту
1 структура парадигмы программирования, элементами которой
являются математические основания, составляющие неизменное ядро
парадигмы программирования языки программирования, являющиеся представителями
данной парадигмы и отражающие характер операционной семантики технологии
программирования, определяющие процесс сборки программы посредством
определенной инструментальной единицы декомпозиции программы. которая выражает
логически завершенную элементарную часть действия алгоритма на языке
программирования.
классификационное исследование парадигм программирования, проведенное на трех
уровнях в соответствии с предложенной структурой парадигмы программирования
математические основания, языки программирования, технологии программирования
структура содержания обучения бакалавров физикоматемати ческого образования
математическим основаниям парадигм программирования. полученная в результате
анализа, отбора содержания разделов Элементы теории формальных языков,
Введение


Глава 1. Глава 2. Глава 3. Актуальность исследования. Образование Формирует у человека определнную культуру, понимаемую по Ю. Языки программирования. А.Г. Калинин, И. В. Мацкевич, , Языки программирования. Концепции и принципы В. С. С. Скопин. Т. Праш. Р.У. Себеста, . И. С. Косовой функциональное программирование, И. Информатика. Математическая логика, Теория алгоритмов. И. А. Н. И. Рыжовой и проф. М.В. III. Введение в теорию формальных грамматик. Функций. Представительные вычислительные
модели. Представительные порождающие модели. Логические языки нулевого и первого порядка. Элементы языка программирования ассемблер, . I, Рефал. Научная новизна исследования состоит в том. РГПУ им. А.И. Герцена . Структура диссертации. Н.И. Рыжовой . Выбранная нами модель методической системы обучения принадлежащая Т. Вороненко и И. Теория алгоритмов. А.И. Информатика бакалаврами информатики. Табл. Рис. См. Глава 1. ПРОГРАММИРОВАНИЯ 1. Пуогуалшиуование . Дисциплина, изучающая методы и примы составления программ. ЭВМ, т. ЭВМ во всм их разнообразии. Опираясь на определения термина програта , с. Термин парадигма впервые был введн в философии науки позитивистом Г. Бергманом для характеристики нормативности методоло гии. Томаса Куна. Парадигма по Т. Куну ,с. Авторы монографии ,с. Придерживаясь концепции Т. И. Лакатосу. Приведем кратко характеристику каждой из них. Формализм 4,с. Д. Гильберт. Программу формализма характеризуют следующие положения .