جستجو
برای جستجو متن مورد نظر وارد کنید و Enter بزنید برای بستن Esc بزنید.
چکیده: این پژوهش به منظور مشاهده، سنجش و تحلیل اثرات استفاده از نرم افزار تجسم در آموزش برنامه نویسی با شرکت کنندگان انجام شد. از دو موسسه آموزش عالی در صربستان. یادگیری برنامه نویسی پایه برای بسیاری از دانشجویان مبتدی در سطح دانشگاه بدنام است. را تجسم نمونه هایی از کد برنامه یا وظایف برنامه نویسی می تواند کمک کند دانش آموزان به راحتی ساختارهای برنامه نویسی را درک کنند. این مقاله یک بررسی در مورد امکانات افزایش یادگیری جاوا با استفاده از نرم افزار تجسم Jeliot. تجزیه و تحلیل نتایج آزمون 400 دانش آموز نشان می دهد درصد قابل‌توجهی از دانش‌آموزان به نتایج بهتری دست یافته‌اند از ابزار تجسم نرم افزاری استفاده می کردند. به تجربه نویسندگان Jeliot اگر با دانش آموزانی که تازه کار هستند اجرا شود، ممکن است بهترین نتایج را به همراه داشته باشد هنر برنامه نویسی کلمات کلیدی: تجسم نرم افزار، یادگیری به کمک کامپیوتر، برنامه نویسی یادگیری، Jeliot 3.
برنامه نویسی یک مهارت شناختی دشوار برای یادگیری است. تسلط بر اساس یک برنامه نویسی زبان یک مشکل بزرگ برای بسیاری از دانش آموزان است. به منظور نوشتن یک برنامه ساده آنها نیاز به دانش اولیه از متغیرها، ورودی/خروجی داده ها، ساختارهای کنترل و سایر زمینه ها را داشته باشد. یک مشکل بزرگتر تسلط بر مفاهیم پیچیده تر مانند اشاره گر، انتزاع یا رسیدگی به استثنا و حتی زمانی که دانش نظری لازم را داشته باشند، مشکل زمانی بوجود می آید که آنها باید دانش خود را به عنوان یک کل به کار ببرند و در واقع یک برنامه نویسی بنویسند کد جنکینز [1] دلایلی را برای این مشکلات شناسایی کرد، مانند: • نیاز به شایستگی خوب در حل مسئله. • دانش آموزان به دروسی عادت دارند که بیشتر به دانش نظری و حفظ کردن بستگی دارد، اما یادگیری اصول برنامه نویسی نیازمند رویکرد عملی تری است که عمدتاً مبتنی بر آن است. در مورد فعالیت های حل مسئله؛
تدریس سنتی، عموماً مبتنی بر سخنرانی‌ها و نحو زبان‌های برنامه‌نویسی خاص، اغلب در ایجاد انگیزه در دانش‌آموزان برای درگیر شدن در فعالیت‌های برنامه‌نویسی معنادار ناکام است. • برنامه ها ماهیتی پویا دارند، اما بیشتر مواد آموزشی دارای قالب ایستا هستند که تجزیه و تحلیل رفتار پویا برنامه را دشوار می کند. • نیازهای یادگیری دانش آموزان اغلب در یک گروه بسیار متفاوت است. ناهمسان سبک های یادگیری و تجربه قبلی یک رویکرد مشترک برای کل گروه ایجاد می کند نسبتا سخت و دشوار. اندازه های گروهی اغلب حمایت فردی از دانش آموزان را دشوار می کند.
ابزارهای تجسم نرم افزار آموزشی برای ارائه تصاویر گرافیکی به دانش آموزان استفاده می شود جنبه‌هایی از سیستم‌های نرم‌افزاری که ذاتاً نامشهود هستند و از آنها آشکار نیست، مانند به عنوان جریان کنترل دقیق، عوارض جانبی در ارزیابی بیان، و وابستگی داده ها. چه زمانی به دانش آموزان این توانایی داده می شود که به صورت بصری برنامه ها و الگوریتم ها را بررسی کنند، معلمان از آنها انتظار دارند تا بتواند درک بهتری از اجرای برنامه ها و مفاهیم برنامه نویسی داشته باشد
بویل، بردلی، چالک، جونز و پیکارد [2] برنامه درسی جدید را برای لندن تعریف کردند. دوره برنامه نویسی مقدماتی دانشگاه متروپولیتن. آنها به طور خاص روی آن تمرکز کردند رویکرد بصری بیش از 600 دانش آموز در این دوره شرکت کردند. افزایش نرخ پاس بود نسبت به سال قبل از 12 درصد به 23 درصد رسیده است. بویل و همکاران مشکل مهمی را گزارش کرد در مورد مدیریت انتقال دوره، اما به طور متوسط رویکرد گرافیکی را توصیف کردند به عنوان “بسیار موفق با دانش آموزان”. Kannusmäki، Moreno، Myller و Sutinen [3] ارزیابی شدند استفاده از سیستم تجسم برنامه Jeliot 3 در دوره دوم برنامه نویسی در برنامه آموزش از راه دور مطالعات مجازی علوم کامپیوتر در دانشگاه Joensuu، فنلاند داده‌های جمع‌آوری‌شده نشان داد که افرادی که در این دوره موفق‌ترین بودند از Jeliot استفاده کردند بیش از سایر گروه های درگیر در تحقیق. با این حال، اکثر دانش آموزان (به طور کلی) به طور کلی هنوز از ابزارهای دیگری برای کدنویسی و آزمایش برنامه های خود استفاده می کنند. مشکلات استفاده گزارش شده است بیشتر ماهیت فنی داشتند یا مربوط به قابلیت استفاده ویرایشگر بودند. انیمیشن بود به دلیل کندی بیش از حد مورد انتقاد قرار گرفت و حتی برخی از دانش آموزان کل سیستم را غیر ضروری دانستند و نامناسب برای دوره های پیشرفته جنبه های مثبت شناسایی شده در بازخورد شامل توانایی درک بیشتر عبارات شرطی، حلقه ها و اشیاء
هاندهاوزن، داگلاس و استاسکو [4] یک مطالعه متا انجام دادند که 24 آزمایش تجربی را تجزیه و تحلیل کرد. مطالعات در مورد اثربخشی تجسم الگوریتم آنها یکی از دلایل اصلی را بیان می کنند چرا از تجسم ها به طور گسترده استفاده نمی شود به این دلیل است که معلمان مسئول دوره ها هستند از استفاده از روش های جدید در تدریس خودداری می کنند. آنها همچنین متوجه شدند که تمرکز اصلی در مقالات است در مورد تجسم ها معمولاً به جای یادگیری آنها بر روی ابزار بیان گرافیکی آنها است فواید. از 24 مطالعه مورد بررسی، 11 مطالعه نتایج آماری معنی داری از تجسم ها را نشان دادند تأثیرات مثبت بر یادگیری، به این معنی که گروهی که از سیستم تجسم استفاده می‌کردند، نتایج بهتری کسب کردند نتایج یادگیری نسبت به گروه کنترل هاندهاوزن و همکاران [4] همچنین کشف کرد که تنها استفاده از سیستم های تجسم لزوماً نتایج یادگیری را بهبود نمی بخشد. مهم تر است با استفاده از سیستم تجسم به عنوان کمک، فراگیران را با موضوع درگیر کنید. مایلر و بدناریک [5] تجربیات خود را با سه روش تجربی برای مطالعه رفتار انسان، تعامل و یادگیری با تجسم برنامه ارائه کردند. هر یک از رویکردها تحقیق را فراهم می کند دستور کار با منبع داده مهم مطالعات کلاس درس در مورد شیوه های انجام شده اطلاع می دهد در این زمینه و می تواند فرضیه های قابل آزمایش ایجاد کند. آزمایش های کنترل شده، زمانی که طراحی می شوند خوب، می تواند به فرضیه های قبلی پاسخ دهد و می تواند بینش دقیقی از تعامل و فرآیندهای شناختی درگیر در برنامه نویسی بدهد. داده های نظرسنجی ها و از مطالعات پرسشنامه ای می توان برای جمع آوری داده های مربوط به نگرش ها و شیوه های جاری استفاده کرد
و فرضیه های قابل آزمایش را ایجاد کنید. علاوه بر این، همه این روش ها می توانند مسائل را برای ادامه مطلب نشان دهند توسعه در قالب مشکلات قابلیت استفاده یا رفتار غیرمنتظره کاربران. برنامه نویسی یکی از زمینه های ضروری است که در مطالعات دانشگاهی علوم کامپیوتر تدریس می شود و سایر مدارک مهندسی و برخی تجربیات در آموزش برنامه نویسی با آموزش الکترونیکی برنامه را می توان در [6] و [7] یافت.
تجسم نرم افزار «تجسم مصنوعات مرتبط با نرم افزار و توسعه آن است فرآیند” [8] و در ارائه، ناوبری و تجزیه و تحلیل سیستم های نرم افزاری استفاده می شود. باکر و اسمال [9] تعریف کلی زیر را از تجسم نرم افزار ارائه می دهند: «نرم افزار تجسم استفاده از صنایع دستی تایپوگرافی، طراحی گرافیک، انیمیشن و فیلمبرداری است با تعامل انسان و کامپیوتر مدرن و فناوری گرافیک کامپیوتری برای تسهیل هر دو درک انسان و استفاده مؤثر از نرم افزارهای رایانه ای.» با توجه به اینکه زمینه هدف از تجسم الگوریتم این است که از نظر آموزشی موثر باشد، ارزش آن به اندازه هشت نیست بررسی‌های تاکسونومیک موجود از تجسم الگوریتم و فناوری تجسم نرم‌افزار انجام شده است همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است تا حد زیادی بر بیان سیستم متمرکز شده است.
طبقه بندی SV ابعاد توصیفی جنبه مایرز (کد، داده، الگوریتم) × فرم (ایستا، متحرک) شو آنچه به تصویر کشیده می شود (داده ها یا اطلاعات مربوط به داده ها، برنامه و/یا اجرا، طراحی نرم افزار) محتوای قهوه ای (مستقیم، مصنوعی) × ماندگاری (جاری، تاریخچه) × تغییر شکل (افزاینده، گسسته) جنبه Stasko و Patterson × Abstractness × Animation × Automation کار تجسم کرایمر و استاسکو (جمع آوری داده ها، تجزیه و تحلیل داده ها، ذخیره سازی، نمایش) × هدف تجسم (اشکال زدایی، ارزیابی عملکرد یا بهینه سازی، برنامه) تجسم) محدوده رومن و کاکس × انتزاع × روش مشخصات × رابط × ارائه پرایس و همکاران محتوای Scopex × فرم × روش × تعامل × اثربخشی
جدول 1: ابعاد توصیفی هشت طبقه بندی موجود SV [4] به طور خاص، این طبقه بندی ها بر سه سوال اصلی تمرکز کرده اند [9]: 1. چه نوع برنامه هایی را می توان با یک سیستم تجسم معین تجسم کرد؟ 2. یک سیستم تجسم مشخص می تواند چه نوع تجسمی ایجاد کند؟ 3. از چه روش هایی می توان برای تولید و تعامل با تجسم ها استفاده کرد؟ هدف اصلی تجسم، انتقال اطلاعات است. باید این اطلاعات را منتقل کند به روشی قابل درک، مؤثر و آسان برای به خاطر سپردن [4]. علیرغم جذابیت بصری آن به عنوان یک کمک آموزشی، فناوری تجسم الگوریتم نتوانسته است در رایانه های اصلی استفاده کند. آموزش علوم [9]. در حالی که آن معدود مربیانی که توسعه دهندگان فناوری تجسم الگوریتم نیز هستند، تمایل دارند از فناوری تجسم الگوریتم خود استفاده کنند، اکثریت مربیان علوم کامپیوتر تمایل دارند به فن آوری های آموزشی سنتی تر، مانند تخته سیاه، تخته وایت برد و پروژکتورهای سقفی. چرا مربیان علوم کامپیوتر تمایلی ندارند؟ برای استفاده از فناوری تجسم الگوریتم؟ مربیان معمولاً دلایل مختلفی را ذکر می کنند، از جمله به شرح زیر: • آنها احساس می کنند که زمان لازم برای یادگیری در مورد آن را ندارند
• آنها احساس می کنند که استفاده از آن زمان مورد نیاز برای سایر فعالیت های کلاس را از بین می برد. • آنها احساس می کنند که ایجاد تجسم برای استفاده در کلاس نیاز به زمان و تلاش زیادی دارد. توجه داشته باشید که در ادبیات فناوری تجسم الگوریتم، این دلیل اغلب وجود دارد برای ایجاد انگیزه در فناوری جدید استفاده می شود که استفاده از آن آسان تر است و از سریعتر پشتیبانی 
می کند ایجاد تجسم
• آنها احساس می کنند که از نظر آموزشی مؤثر نیست. دلیل اینکه «به سادگی از نظر آموزشی مؤثر نیست» بسیار مهم است زیرا هیچ دلیلی برای پذیرش فناوری جدید وجود ندارد اگر پیشرفت هایی در آن ایجاد نکند فرآیند آموزشی بنابراین، هدف این مقاله بررسی امکان ارتقاء بود در یادگیری زبان برنامه نویسی جاوا با استفاده از نرم افزار تجسم Jeliot 3. نویسندگان روی اثربخشی تجسم‌ها (الگوریتم) تمرکز کنید، یعنی اینکه فرد چقدر با آن عمل می‌کند ابزار تجسم در مقایسه با دیگرانی که از این ابزار استفاده نمی کنند. نتایج راه حل موفق برخی از مسائل برنامه نویسی با هم مقایسه می شوند، راه حل های ارائه شده توسط دانش آموزانی که از آن استفاده کرده اند ابزار، و کسانی که ندارند. این منجر به پاسخ هایی در مورد کاربرد کارآمد می شود نرم افزار تجسم در آموزش تعدادی از مطالعات کلاسی به منظور ارزیابی و تجزیه و تحلیل انجام شده است استفاده از ابزار در خانواده جلیوت با استفاده از دو روش کیفی و کمی [8].
یک برنامه تجسم برنامه است. نحوه تفسیر یک برنامه جاوا را به تصویر می کشد. فراخوانی روش، متغیرها، عملیات بر روی صفحه نمایش نمایش داده می شود به عنوان انیمیشن ادامه می دهد، اجازه می دهد دانش آموز اجرای یک برنامه را گام به گام همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است دنبال کند. برنامه ها می توانند از ابتدا ایجاد شوند یا می توان آنها را از نمونه کدهای ذخیره شده قبلی اصلاح کرد. همه تجسم به طور خودکار تولید می شود [10]. Jeliot 3 بیشتر ساختارهای جاوا را درک می کند و قادر است آنها را متحرک کند.
از Jeliot 3 می توان به روش های مختلفی برای آموزش و یادگیری برنامه نویسی استفاده کرد. در اینجا برخی از نمونه هایی از [3]:
• اساتید می توانند از Jeliot 3 به عنوان بخشی از مطالب سخنرانی استفاده کنند. آنها می توانند تفاوت را توضیح دهند مفاهیم برنامه نویسی از طریق انیمیشن های Jeliot. این امر ساخت و ساز را تسهیل می کند توسط دانش آموزان رابطه صحیح بین انیمیشن و مفهوم و آنها را قادر می سازد تا بعداً آن را با کاهش احتمال خطا اعمال کنند [11]. • دانش آموزان می توانند پس از سخنرانی به تنهایی از Jeliot 3 برای انجام تکالیف استفاده کنند. • Jeliot 3 را می توان در یک جلسه آزمایشگاهی تعاملی استفاده کرد، جایی که دانش آموزان می توانند از آنها استفاده کنند اخیراً دانشی را با نوشتن برنامه ها و اشکال زدایی آنها از طریق Jeliot 3 به دست آورده است. • در نهایت، Jeliot 3 ابزاری را فراهم می کند که می تواند در دوره هایی که کمک خارجی در دسترس نیست، کمک کند (مثلاً در آموزش از راه دور). پارادایم تجسم آن یک مدل مرجع ایجاد می کند که می تواند برای توضیح مشکلات با ایجاد واژگان مشترک بین دانش آموزان و دانش آموزان استفاده شود معلم [11].
یکی از امکاناتی که نرم افزار Jeliot 3 در اختیار شما قرار می دهد، امکان انتخاب Ask است گزینه Questions When Animation از منوی اصلی. هر زمان که قرار است بیانی باشد ارزیابی شده، یک پنجره بازشو نتیجه را می خواهد. با این حال، در حال حاضر سوالات ایجاد می شود فقط برای بیانیه های انتساب (شکل 2). ادامه انیمیشن امکان پذیر نیست تا زمانی که یک دانش آموز به سوال پاسخ دهد. به این ترتیب دانش آموزان این فرصت را دارند که دانش خود را ارزیابی کنند
ویژگی اصلی خانواده Jeliot تجسم کامل یا نیمه خودکار داده ها بوده است و جریان ها را کنترل کنید. توسعه خانواده Jeliot بیش از ده سال طول کشیده است انواع مختلف مراحل چندین نسخه از مفهوم توسعه یافته است، به نام Eliot (توسعه یافته در دانشگاه هلسینکی، فنلاند)، Jeliot I (توسعه یافته در دانشگاه هلسینکی، فنلاند)، Jeliot 2000 (توسعه یافته در موسسه Weizmann، اسرائیل). این به مرحله ای منتهی شده است که به عنوان یک محصول، نرم افزار هم قابل استفاده و هم پایدار شده است. نسخه جدید Jeliot 3 رایگان است بخشی از نرم افزار منتشر شده تحت مجوز عمومی عمومی (GPL). این بدان معنی است که آینده پلتفرم ها را می توان توسط تیم های شبکه ای که ایده جوامع یادگیری را ارائه می دهند، توسعه داد. که در در این جوامع، تمایز بین معلم، یادگیرنده و توسعه‌دهنده از بین می‌رود یادگیرنده می تواند ابزارهای مورد نیاز خود را با سایر اعضای جامعه توسعه دهد.
ولفگرام [12] چنین بیان می کند: «مردم فقط 15 درصد از آنچه را که می شنوند به خاطر می آورند و 25 درصد از آنچه را که می بینند، اما 60 درصد از آنچه را که با آنها تعامل می کنند به یاد می آورند هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نرم افزار تجسم Jeloit 3 در یادگیری بود زبان برنامه نویسی جاوا بر بررسی وجود تفاوت‌ها تأکید می‌شود در دستاوردهای دانش آموزانی که جاوا را با کمک جلیوت و کسانی که نبود. جاوا به این دلیل انتخاب شد که به عنوان رایج ترین و محبوب ترین عمومی تکامل یافته است زبان برنامه نویسی هدف عصر حاضر پژوهش حاصل همکاری بوده است بین دو موسسه آموزش پس از متوسطه در صربستان: دانشکده فنی “Mihajlo Pupin” در Zrenjanin و Subotica Tech-College of Applied Science در Subotica. برای بررسی در سال 2006، یک سال قبل از شروع بخش آزمایشی تحقیق آغاز شد. زیرا دانشجویان هر دو موسسه دارای مشخصات تحصیلی مشابه و دانشجویان زیادی هستند از Subotica Tech تحصیلات خود را در دانشکده فنی Zrenjanin ادامه می دهند، یک تیم مبتنی بر رویکردی برای تنظیم مواد آموزشی در نظر گرفته شد. به این ترتیب یکی از مدیران از روند بولونیا تحرک دانشجویان راضی بود. ترم 15 هفته طول می کشد و دانش آموزان یک سخنرانی هفتگی دارند. دوره جاوا شامل 30 ساعت سخنرانی و 30 ساعت می باشد از کارهای آزمایشگاهی مدت زمان درس 2 در 45 دقیقه می باشد. در طو
ل سخنرانی تکالیف برای آزمایشگاه آثار به دانش آموزان داده شد. آنها وظیفه داشتند مشکل را در خانه تجزیه و تحلیل کنند و یک نقاشی بکشند نمودار جریان الگوریتمی که بر اساس آن می توانستند کد برنامه را در مدرسه و در آزمایشگاه بنویسند. در این تمرین ها دانش آموزان به صورت جفت، دو دانش آموز در هر کامپیوتر کار می کردند.
با توجه به اینکه شرکت کنندگان در نظرسنجی از دو دانش آموز متفاوت بودند موسسات آموزش عالی با تجربه های متفاوت در برنامه نویسی شی گرا و این واقعیت که آنها عمدتاً در برنامه نویسی مبتدی بودند، فرآیند تدریس شامل رویه ای بود برنامه نویسی و مقدمه ای بر پارادایم شی گرا مانند مواد [13]. در حین در دوره برنامه نویسی موضوعات زیر تدریس شد: متغیرها، عملگرها، تصمیم گیری دستورات (if-then، if-then-else، switch)، دستورات حلقه (for، while، do-while)، عبارات انشعاب (شکستن، ادامه دادن، بازگشت)، آرایه ها (یک بعدی و دو بعدی)، روش ها، سازنده ها و وراثت این تحقیق به مدت دو سال تحصیلی (1388-1386) و 400 دانش آموز شامل شدند. نمونه مورد مطالعه در سال اول 200 دانشجو بود. از جانب تعداد کل پاسخ دهندگان 47 نفر زن (23.5%) و 153 دانشجوی پسر (76.5%) بودند. که در در سال دوم مطالعه، نمونه مجدداً 200 دانشجو بود که از بین آنها 34 نفر دختر بودند (17%) و 166 مرد (83%) بودند. بخش معینی از نتایج این تحقیق تنها به 45 مورد مربوط می شود دانش آموزان Subotica Tech جمع آوری شده در بهار 2009 را می توان در [14] یافت. کاغذ شامل نتایج یک پرسشنامه است که برای جمع آوری بازتاب در برنامه نویسی و استفاده از برنامه Jeliot از دانش آموزان. هدف این پرسشنامه پی بردن به چگونه دانش آموزان جلیوت را در فرآیندهای یادگیری خود گنجانده بودند. در پژوهش از مدل آزمایش آموزشی با گروه های موازی استفاده شد. دانش آموزان به سه گروه تقسیم شدند. گروه كنترل به روش سنتي ياد گرفتند و كار كردند