Краевая научно-практическая конференция школьников «Эврика»

Создание программы-тренажёра навыков перевода чисел между различными системами счисления средствами бесплатной среды программирования Lazarus и её использование для повышения эффективности обучения

Выполнил ученик 10а класса

МОУ СОШ №2

Ст. Каневской

Шпаковский Валерий Павлович

Руководитель

учитель англ. языка МОУ СОШ №2

Попович Дмитрий Давидович

Краснодар, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования предопределена ориентацией современной школы на сдачу учащимися Единого Государственного экзамена. В частности, ЕГЭ по информатике содержит в разделах А и В различные задания, требующие от выпускника навыков перевода чисел из одной системы счисления в другую.  В современной методической литературе имеются сведения о том, что одним из эффективных методов выработки навыков является использование компьютерных программ-тренажёров.    
Тем не менее, анализ современного рынка педагогических программных средств обнаруживает недостаточное количество   эффективных и гибких программ данного типа. Выбор темы данной работы обусловлен именно вышеизложенными причинами.

Целью нашей работы является разработка и введение в эксплуатацию авторской компьютерной программы «Системы счисления» для отработки навыка перевода чисел из одной системы в другую, а также исследование её влияния на учебный процесс.

Объект исследования – процесс использования программы «Системы счисления» для выработки определённых навыков учащихся.

Гипотеза исследования. Мы предполагали, что использование компьютерной программы «Системы счисления» является одним из эффективных средств повышения успеваемости учащихся по информатике.

 Предмет исследования – авторская компьютерная программа «Системы счисления».

Задача исследования - разработать и проверить авторскую компьютерную программу      «Системы счисления».

В процессе выполнения и написания дипломной работы были использованы следующие методы исследования:

             -  анализ специальной литературы,

             -  анализ мультимедийных программ,

1. наблюдение за учебным процессом,
2. программирование
3. педагогический эксперимент,

Научная новизна работы заключается в том, что в ней предложена авторская компьютерная программа, ранее не отраженная в методической литературе и рассмотрены инструменты ее создания.

Работа  имеет практическую значимость. Предложенная в ней компьютерная программа может быть использована в средних школах с целью отработки навыка перевода чисел из системы в систему.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРОГРАММ-ТРЕНАЖЕРОВ

В настоящее время контрольно-тренировочные программы знаний учащихся представлены, в основном, в виде приложений к соответствующим обучающим программам, например, «Репетитор ЕГЭ по информатике» фирмы «КМ», пользующейся наибольшей популярностью на российском рынке педагогических программных средств. Однако, в вышеупомянутой программе, отработка навыка исчерпывается простым выполнением теста аналогичного тесту ЕГЭ.

Гораздо лучшей, на наш взгляд является программа Calculus, созданная на основе Microsoft Excel. Рассмотрим работу данной программы

В начале работы с программой учащемуся в мкню предлагается выбрать раздел, по которому будет проходить тренировка, затем появляется рабочее окно, в  котором, после нажатия книпки «Получить задание», появляется набор чисел с указаниями, в какую систему их следует перевести (рис. 1)

Рисунок 1

Учащийся вычисляет требуемые значения и вводит их в соответствующие поля таблицы, затем нажимает кнопку «Проверка», после чего появляется оценки правильности выполнения каждого задания и всей работы в целом (рис. 2).

Рисунок 2

К достоинствам данной программы можно отнести наличие справочной системы и большое разнообразие заданий.

К основному недостатку рассматриваемой программы относится отсутствие отображаемой оценки правильности после каждого выполненного задания, в случае неправильного ответа не выдаётся правильный что отрицательно сказывается на обучающих возможностях программы, так как учащиеся не могут анализировать свои ошибки, сравнивая свой ответ с эталонным [30]. Данный недостаток мы постарались исправить в предлагаемой программе.

2. АВТОРСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА «СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ»

2.1. Описание прилагаемой к проекту программы «Системы счисления»

Созданная нами компьютерная программа «Системы счисления» предназначена для отработки умения перевода целых чисел между двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления.

В начале рассмотрим интерфейс пользователя программы. В начале работы учащийся видит следующее окно .

Рисунок 3

Учащийся выбирает, с какими системами счисления будет работать и  щёлкает по кнопке «Получить задание». При этом на экране появляется задание и активизируется кнопка «Проверить». Учащийся вычисляет требуемое значение и вводит его в поле ввода ответа, после чего нажимает кнопку «Проверить». Компьютер оценивает правильность введённого ответа, и в случае, если ответ неправильный, выдаёт эталонный ответ (рис. 4).

Рисунок 4

Затем вышеперечисленные шаги повторяются. Направление перевода чисел чередуется.

2.2. Обзор среды Lazarus и её пользовательского интерфейса

Рассмотрим основные принципы и возможности среды Lazarus, использовавшиеся в создании прилагаемой к данной работе программы.

Программирование в среде Lazarus строится на следующих понятиях.

Объект – базовый элемент программы, содержащий свойства и методы для определения выполняемых функций и распознавания событий, на которые этот объект может реагировать.

Событие – действие, инициирования пользователем или операционной системой, например, нажатие клавиши, щелчок мыши, получение данных из порта.

Методы – программный код, включенный в описание объекта и определяющий то, как этот объект работает с информацией и реагирует на заданные события.

Процедуры – фрагменты программы, служащие для выполнения некоторой задачи. Обычно процедуры пишутся для обработки определенного события.

Свойства – характеристики объекта, например, размер, расположение, цвет или вид шрифта. Свойства определяют отображение и поведение объекта. Они также используются для хранения данных в объекте и для получения информации от объекта.

Ключевым понятием, с которым приходится работать при создании программ в Lazarus, являются повторно используемые компоненты, называемые элементами управления. Эти элементы, применяемые для создания программ, представляют собой объекты, имеющие свойства и методы и реагирующие на события. Отображение и поведение элементов управления можно контролировать посредством их свойств. Свойство, присущее всем без исключения элементам управления –Name. Оно должно быть уникальным для каждого объекта.

Первое, что видит разработчик при запуске среды Lazarus, это окно New, позволяющее выбрать тип создаваемого приложения (рис. 5).

Рисунок 5

В нашей программе использовался тип проекта «Приложение» –  стандартное приложение Windows.

После выбора типа проекта, программист оказывается в среде разработчика, где и ведется работа по созданию приложения (рис.6).

Рисунок 6

2.3. Элементы управления Lazarus, использованные для написания авторской программы

Элементы управления являются основой создаваемой программы. Они позволяют быстро и легко расширять функциональные возможности прикладных программ.

Панель элементов управления содержит все элементы управления, которые можно использовать в программе, для удобства распределённые про вкладкам в зависимости от их функционального назначения.

Выбор элемента управления осуществляется фиксацией указателя мыши на нем в панели.

Ниже кратко опишем элементы управления, применявшиеся в прилагаемой программе.

Для вывода информации и для диалога с пользователем применялся следующий набор элементов (рис. 11).

Рисунок 11

TLabel – метка. Применяется для вывода надписи. Содержание надписи задаётся свойством Caption.

TEdit – окно ввода. Служит для ввода пользователем текстовой строки, которая считывается в свойство Text.

TButton – управляющая кнопка. Реагирует на щелчок мыши (событие OnClick). Надпись на кнопке – свойство Caption.

TRadioGroup – группа радиокнопок, предназначенная для выбора пользователем одного варианта из нескольких. Номер выбранного варианта хранится в свойстве ItemIndex.

[31], [32]

2.4. Практическая реализация программы «Системы счисления»

Реализация данной программы видна из листинга в Приложении 1, снабжённого достаточным количеством  комментариев. Вкратце отметим, что смена заданий происходит по изменению глобальной целочисленной переменной ct.  Число для задания генерируется с помощью функции random( ). Правильный ответ получается с помощью последовательного деления с остатком заданного числа на основание системы счисления и конкатенацией строковых переменных, причём в случае шестнадцатеричной системы счисления получаемые числа 10 -11 заменяются соответствующими шестнадцатеричными цифрами A-F:

repeat  // переводим в другую систему делением с остатком

     p:=k div osn;//делим нацело на основание системы

     t:=k-p*osn; // находим остаток от деления

     k:=p;

     ts:=inttostr(t);//переводим в строковую величину

     case strtoint(ts) of

      10: ts:='A'; //если в шестнадцатеричную - заменяем цифры

      11: ts:='B';

      12: ts:='C';

      13: ts:='D';

      14: ts:='E';

      15: ts:='F';

     end;

     otp:=concat(otp,ts);

   until p<osn ;  

2.5. Внедрение программы «Системы счисления» в учебный процесс. (экспериментальное исследование)

Программа внедрялась в учебный процесс во II четверти 2011/2012 учебного года в 9а и 9б классах на уроках информатики. При этом, 9а класс был контрольным, а 9б класс – экспериментальным. В начале эксперимента обоим классам была предложена контрольная работа по теме «Системы счисления». По результатам контрольной работы были получены следующие данные:

Таблица 1

Затем, были проведены занятия по ликвидации пробелов в знаниях учащихся. Причём в 9а классе занятия проводились в традиционной форме, в 9б классе – с использованием программы-тренажёра «Системы счисления». После этого снова была дана аналогичная контрольная работа. Результаты работы приведены в таблице 2.

Таблица 2

Диаграмма 1

Как видно из таблицы 2 и диаграммы 1 применение программы-тренажёра даёт весьма заметный рост качества обучения по сравнению с традиционными методами, то есть гипотеза, выдвинутая во введении к данной работе, подтвердилась.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы.

1. Анализ рынка педагогических программных средств показывает, что имеющиеся в продаже компьютерные программы в большинстве своём не удовлетворяют запросам современных учителей. Они недостаточно гибки, не позволяют учащимся анализировать допущенные ошибки

2. Рассматриваемая в работе среда разработки Lazarus является довольно эффективной бесплатной заменой существующих коммерческих средств разработки приложений для Windows.

3. Предлагаемая в проекте авторская компьютерная программа является достаточно эффективным средством тренировки навыков учащихся переводить числа из одной системы счисления в другую.

Таким образом, гипотеза исследования, выдвинутая во введении, подтвердилась.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения : М., Просвещение, 2006. – 215 с.
2. Баранова А.С. Новые информационные технологии в преподавании математики: М., Просвещение, 2007. – 158 с.
3. Богданова Д.А. Телекоммуникации в школе // Информатика и образование. – 2007. - №2. С. 25-29.
4. Борк A. "История" новых технологий в образовании: М., Российский открытый университет, 2006.
5. Богданова С.В. Методика вариативности повышения квалификации учителей в области новых информационных технологий, дистанционого образования и информатики. Аспекты исследовательской деятельности учителей: Сборник научных трудов: М., АПК и ПРО РФ, 2007. - Вып. 1.
6. Брановский Ю.С. Введение в педагогическую информатику: Ставрополь, СГПУ, 2008. – 254 с.
7. Вильямс Р. Компьютеры в школе : М., Просвещение, 2007.- 205 с.
8. Глазов Б.И. Компьютеризированный учебник – основа новой информационно-педагогической технологии // Педагогика.- 2007. - №6. – С.35-40.
9. Гордон В.П. Компьютеры на уроке математики.//Математика в школе .- 2007. - №1. – С. 14-18.
10. Гончаров М. Д. Интернет в вопросах и ответах: М.: Наука, 2007. – 180 с.
11. Журавлев В.И. и др. Педагогика. Учебное пособие  : М., Педагогическое общество России, 2004. – 638 с.
12. Захарова И.Г. Информационные технологии для качественного и доступного образования // Педагогика. – 2008, № 1, с. 32-38.  
13. Иванов Б.Г. Проектирование компьютерных тестов // Информатика и образование. – 2007. - №5. – С. 15-20.
14. Каймин В.А., Евреинов Э.В. Информатика и дистанционное обучение: М., Научная Книга, 2005. – 230 с.
15. Клейнман Г.Б. Школы будущего : компьютеры в процессе обучения: М., Радиосвязь, 2006. – 150 с.
16. Кузин E.C. Интеллектуализация ЭВМ:   М., Высшая школа, 2007.
17. Коджешау М.А. Работа с Microsoft Access. Методическое пособие.: Майкоп, АГУ, 2009. – 126с.
18. Кузнецов А.А. Компьютерная программа и дидактика // Информатика и образование. - 2007. - N 2, с. 15-19.
19. Куприенко В.Д. Педагогические программные средства: Методические рекомендации для разработчиков ППС: М., Высшая школа, 2006. – 204 с.
20. Лиферов А.П. Образование Будущего : Глобальные проблемы: М.: Педагогический поиск, 2006. – 120 с.
21. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютерного обучения: М.: Педагогика, 2007. – 192 с.
22. Макарычев Ю.В. Школьная лекция с применением компьютера.// Информатика и образование.- 2006. - №3. – С. 25-30.
23. Минеева Т. Ф. Информатика в начальной школе. //Начальная школа. - 2008г. - №11. -с. 87.
24. Моисеева М.В. Интернет-обучение: технологии педагогического дизайна: М., ООО Издательский дом «Камерон», 2007.
25. Мухина В.С. Возрастная психология: М.: Высшая школа, 2004.  256 с.
26.  Павлова С. А. , Трофимова Р. Я. Информационно-технические средства обучения в начальной школе. //Начальная школа. 2008 -№4. -с. 110-112.
27. Попова Н. Г. Информатизация учебного процесса. // Начальная школа. -2008г. №11. -с. 71-74.
28. Протасения Е.П. Компьютерное обучение. За и против // Иностр. яз. в шк..- 2008. -№1. – С. 25-30.
29. Свириденко С.С. Современные информационные технологии: М., Радио и связь, 2005. – 156 с.
30. Уроки информатики Кирилла и Мефодия. Способ доступа: CD-ROM ООО «Кирилл и Мефодий»,  2010.- Загл. с экрана.
31. Фленов М.  Библия Lazarus : Спб, BHV-Петербург, 2008.- 450 с.
32. Фленов М.  Программирование в Lazarus глазами хакера : Спб, BHV-Петербург, 2008.- 350 с.
33. Хантер Б. Мои ученики работают на компьютерах: М., Просвещение, 2007. – 132 с.
34. Хромова С.М. Использование современных информационных технологий в учебном процессе: М., Просвещение, 2007.– 158 с.
35. Цивенков Ю.М. Компьютеризация в образовании развитых стран: М., Высшая школа, 2008. – 158 с.
36. Шпак, О.В. Информационные технологии как средство управления познавательной деятельностью учащихся. / О.В. Шпак, О.А. Медведева // Искусственный интеллект в XXI веке: Материалы III Всероссийской научно-технической конференции. – Пенза: Изд-во «Приволжский дом знаний»,2007. – С. 31-33.
37. Шпак, О.В. Использование информационных технологий в организации самостоятельной работы учащихся. / О.В. Шпак // Рациональные пути решения социально-экономических и научно-практических проблем региона: Материалы региональной научно-практической конференции Часть II. - Черкесск: Изд-во КЧГТА, 2007.- С. 97-99.
38. Штеменко В.П. Мультимедиа в современной школе: М., Просвещеиие, 2010. – 178 с.