Инструменты визуального моделирования для реализации проблемно-ориентированного подхода для обучения программированию старших школьников
Authors: Костоусов С.А. , Симонова И.В. 
Published: December 2024

Целью работы является разработка методики обучения школьников старших классов информатике, а именно алгоритмизации и программированию, с применением проблемно-ориентированного подхода и внедрением инструментов визуального моделирования. Проблемно-ориентированный подход способствует преодолению роли ученика как пассивного слушателя, способствует вовлечению ученика в активных процесс продуцирования знаний. В статье рассмотрены преимущества этого подхода, выделен класс проблемных задач и представлена их типизация с разделением уровней трудности и проблемности заданий. Также выявлены методические трудности при внедрении проблемных задач в процесс обучения. Для их преодоления предлагаются инструменты визуального моделирования и методика обучения алгоритмизации и программированию с их применением. Инструменты визуального моделирования - это тип программного обеспечения, которое позволяет создавать визуальные абстракции, которые воспроизводят концепции и объекты реального мира с их взаимосвязями, что может помочь в решении проблемы. Сформированные умения работы с такими инструментами позволят студентам самостоятельно представлять, представлять и выражать свои знания. Кроме того, эти инструменты позволяют структурировать процесс решения проблемы, оптимизируя время решения каждого этапа решения проблемной задачи. Рассмотрены различные инструменты визуального моделирования: интеллектуальные карты, концептуальные карты, карты аргументаций, деревья решений, причинные модели, план-график выполнения, диаграммы процессов, а также использование более простых для школьников преформальных моделей, основанных на интеллектуальных и концептуальных картах. Приводятся возможности их применения на различных этапах решения проблемных заданий. В качестве примера рассматриваются MS Visio и Coggle. В статье представлены результаты сравнения результатов обучения контрольной и экспериментальной групп, которые показывают, что предлагаемые инструменты визуального моделирования для решения проблемных задач в области алгоритмизации и программирования повышают эффективность обучения школьников.

This article is dedicated to the developing of methodology for teaching high school students computer science disciplines like algorithms and programming, using a problem-based learning with visual modeling tools. Problem-based learning should help to overcome the passivity of a student as a listener to active knowledge producing by him/herself. The article highlights the advantages of this approach, describes a class of problem tasks and their types separating levels of difficulty and problematic. Methodological difficulties were also identified. To overcome them we propose visual modeling tools and a methodology for teaching IT with their application. Visual modeling tool is a type of software that allows to create visual abstractions and reproduce concepts and objects of the real world with their relationships that supports solving process. Formed skills of working with these tools allows students to independently present, represent and express their knowledge. Furthermore, visual modeling tools can be used for structuring the solving process, optimizing the time on every solving stage. Following visual modeling tools are considered: mind maps, concept maps, argument maps, decision trees, causal models, execution schedules, process diagrams, as well as the use of preformal models based on i- and c-maps that are simpler for implementation for school students. The possibilities of their application at various stages of solving problem process are given. The article presents the results of comparing the learning outcomes of the control and experimental groups, which show that the proposed visual modeling tools for problem tasks solving in the field of algorithms and programming increase the effectiveness of the educationalprocess.