Программалауды оқытудың замануи технологиялары

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

Программалау дегенді біз бүгінгі күннің, ғылым мен техникадағы прогресстің туындысы деп санаймыз. Бірақ ол дұрыс емес. ХIХ ғасырда алғашқы есептеу құрылғылары пайда болғаны белгілі, сол кезден бастап есептеу программалауды құрудың қажеттілігі туындады. Бірінші болып осы мәселені шешкен Ада Лавлейс болып саналады, ол Чарльз Бэббидждің есептеуіш машинасында жұмыс істейтін программаны құрған. Ал бірақ нағыз программалау тілдері әрине электрондық есептеуіш машиналар (ЭЕМ) ғасырында пайда болды.

Ақпараттық - коммуникациялық технологиялардың қарқынмен дамып, күнделікті тұрмысқа енуіне байланысты соңғы кездері программалауға деген қызығушылықтың арта түскені белгілі. Қазіргі уақытта компьютерсіз қандай да бір жұмыс орындауды көз алдымызға елестету қиын. Бұл компьютермен жұмыс істейтін адамға қандай да бір ұмтылысты тудыруы мүмкін.

Программалау іскерлігін үйрену үшін нақты есептер шығарып, программасын жаза білу қажет. Ол үшін программалау тілі мен оны құру ортасын меңгеру керек.

Тіл деп кез келген белгілер жүйесін айтамыз (белгі - бұл ақпаратты тасымалдау үшін арналған объект) . Тілдермен қатар трансляция мәселесі пайда болды, яғни бір тілден екіншісіне ауысу. ЭЕМ-дерді басқару қиынға соқты, өйткені ЭЕМ-нің машиналық тілі адам түсініктерінен алыс болды. Программисттер өз жұмысын жеңілдету мақсатында символдық аттарды машиналық кодтарға ауыстыратын программаларды жасады. Мұндай программаларды ассемблерлер деп атады. Содан соң арифметикалық өрнектерді трансляциялайтын программалар (автокодтар) жасалды. 1958 жылы жоғары деңгейлі тіл Фортран трансляторы пайда болады. Машиналық кодта программаны жазу қиын, өйткені программаның көлемі өскен сайын күрделі бола түседі. Сондықтан барлық программалар программалау тілдері арқылы жазылады. Теориялық жүзінде программаны кәдімгі тілдермен де жазуға болады - бұл метатілде программалау деп аталады.

Ғылыми әдебиеттерді талдау барысында білім беру саласында ақпараттық технологияларды қолдану мәселесі шетел және отандық ғалымдардың зерттеулері бойынша бірнеше бағытта қарастырылғанын анықтадық.

Зерттеудің нысаны. Жоғары оқу орындарының оқу үрдісі.

Зерттеудің пәні. Жоғары оқу орындарында программалау технологиясын қолдану.

Зерттеудің мақсаты . Дипломдық жұмыстың мақсаты- программалаудың заманауи технологияларын оқыту әдістемесін көрсету.

Зерттеудің ғылыми болжамы. Егер жоғары оқу орындарында білім берудегі ақпараттық технологияларды қолданудың педагогикалық шарттарын айқындап, оның моделі жасалса, онда оқытудың жаңа технологияларын қолдану арқылы студенттердің шығармашылық іс-әрекетінің қалыптасқандығын көре аламыз, өйткені білім берудегі жаңа ақпараттық технологияларды қолдану жағдайында білім беру жүйесінің сапалылығы қамтамасыз етіледі.

Зерттеудің міндеттері:

1. Жоғары оқу орындарында білім берудегі ақпараттық технологияны қолдануды теориялық негіздеу.
2. Жоғары оқу орындарында программалау негіздерін меңгеруде ақпараттық технологияны қолданудың педагогикалық шарттарын айқындау.

Зерттеудің жетекші идеясы. Жоғары оқу орындарында ақпараттық технологияны қолдану программалау негіздерін заманауи талабына сай жетік меңгерген, білімді тұлғаны қалыптастыруға мүмкіндік береді.

Зерттеудің ғылыми жаңалығы мен теориялық мәнділігі:

1. Жоғары оқу орындарында білім берудегі ақпараттық технологияны қолданудың теориялық негіздері анықталды.
2. Жоғары оқу орындарында программалау негіздерін меңгеруде ақпараттық технологияны қолданудың педагогикалық шарттары айқындалды.

3. «Программалаудың заманауи технологиялары» тақырыбын оқыту әдістемесі жасалды.

Дипломдық жұмыс құрылымы. Дипломдық жұмыс кіріспеден, үш тараудан, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Жұмыстың кіріспесінде диплом тақырыбының өзектілігі және мақсаты, қысқаша жұмыс мазмұны туралы мәлімет беріледі, яғни оның бірінші тарауында программалау негіздеріне және программалау технологиялары туралы деректер келтірілген. Бұл тарауда негізінен теориялық мәселелер қарастырылған. Жұмыстың екінші тарауында программалауды оқытудың замануи технологиялары, олардың оқу үрдісіндегі орны анықталған, үшінші тарауында оқытудың программалық жабдықталуы және оны дайындау технологиясы келтірілген.

Дипломдық жұмысты педагогикалық программалық құралдар, программалаудың заманауи технологиялары, оны оқыту әдістемесі туралы ақпараттар алғысы келетін жас мамандар, студенттер үшін әдістемелік нұсқау ретінде пайдалануға болады.

1. программалау ТІЛДЕРІ

1. 1 Программалау тілдерін сипаттау

Программалау тілдері - бұл жасанды тілдер(олар шектелген сөздермен ерекшеленеді) . Кәдімгі тілдерден айырмашылығы трансляторға түсінікті болатын шектелген сөздері мен командалары қатаң ережелермен жазылады. Мұндай талаптар жиынтығы программалау тілдерінің синтаксисін, ал әрбір командалар мен тілдің басқа конструкцияларының мағынасы - оның семантикасын құрайды. Егер программаның жазылу формасы өзгеретін болса, онда транслятор оператор қызметін түсінбей, синтаксистік қате деп хабар береді. Ал егер дұрыс жазылған, бірақ алгоритмге сәйкес емес командалар қолданылса, онда семантикалық қатеге келтіріледі. Программадағы қателерді іздеу процесі - тестілеу деп, ал қателерді жөндеу процесі - отладка деп аталады.

Әртүрлі типті процессорлардың әртүрлі командалар жиыны бар. Егер программалау тілдері белгілі бір процессорге бағытталған болып, оның ерекшеліктерін ескеретін болса, онда ол төмен деңгейдегі программалау тілдері деп аталады. Оған ассемблер тілі жатады. Жоғарғы деңгейдегі программалау тілдері адамға түсініктірек болады. Жоғарғы деңгейлі программалау тілдеріне Fortran (Фортран), Cobol (Кобол), Algol (Алгол), Pascal (Паскаль), Basic (Бейсик), C (Си), C++ (Си++) тілдері жатады.

Кез келген есепті шығарғанда алдымен оның математикалық үлгісі жасалады. Математикалық үлгі - объектінің, құбылыстың қасиеттерін, ерекшеліктерін және басқа сипаттамаларын жете зерттеп, оны теңдеулер жүйесі не теңсіздіктер мен функциялар арқылы өрнектеу. Программаны түрлі тәсілдер бойынша құруға болады, бірақ оған қойылатын негізгі талап оның сапалы және пайдаланушыға түсінікті болуында. Әдетте бұл үшін күрделі информация алдын-ала тұжырымды бірнеше бөліктерге (блоктарға) бөлініп алынады да, олардың әрқайсысына арналған жеке-жеке программа құрылады. Осыдан соң олар көмекші программалар ретінде қарастырылып, бір программаға біріктіріледі.

Кейде дайын программаға басқа программалаушының кеңейтуіне жаңа бөлімдер қосу сияқты өзгерістер енгізуі қажет болады. Сондықтан программаның қатесіз, түсінікті құрылуының үстіне оңай өзгертіле алатын болуы тиіс. Сапалы программа құру бағытында пайдаланылатын тәсілдер программалау технологиясы делінеді. Технология құрамына енетін программаны дұрыстау немесе сынақтау да оңай жұмыс емес. Әрбір программаны мұқият тексеру және сынақтау қажет. Сынақтауды түрлі-түрлі жолдармен жүргізу ықтимал. Мысалы:

• программаны орындалу нәтижесі белгілі болатын қарапайым бастапқы берілгендерді таңдап алып, программаны қайта іске қосу;
• бір программаны екі түрлі программалау тілінде дайындап, олардың орындалу нәтижелерін салыстыру;
• программаның орындалу барысын уақытша тоқтатып, есептелген аралық мәндерді экранға шығару және олардың дұрыстығына көз жеткізу.

Кейде нәтиженің ойлаған аралықтан алшақ болып шығуы мүмкін. Бұл да программаны мұқият сынақтауды қажет етеді. Түсінікті программаны шығару оңайға түседі.

Негізгі түсініктер

• Алгоритм берілген есепті шешуге қажетті анықталған іс - әрекеттер тізбегі.
• Программа - есепті шешуге қажетті реттелген командалар тізбегі.
• Программалау жүйесі - осы тілде құрылған, шынайы машинада программаны орындауды қамтамасыз ететін программалау тілі мен виртуальды машина жиынтығы.
• Виртуальды машина - анықталған тілі бар компьютердегі басқа, машинаның тілімен, басқаша айтқанда программалаудың кірме тілін жүзеге асыратын программалық кешен.
• Программалау тілден компютер үшін алгоритмдерді дәл сипаттау арқасында жүзеге асатын белгілеулер жүйесін айтады.
• Программалау тілінде жазылған алгоритм программа деп аталады, ал алгоритмді көрсетілген тілге ауыстыру процесі - программалау.
• Программалау қамсыздандыру - қажетті есептерді жүзеге асыратын программалар жиынтығы.
• Компилятор - дербес компьютер тіліне программаларды түрлендіру операциясын арналған программалар.
• Обьектілер - қосымша құрылатын кейбір элементтер.
• Қасиеттер - программалаушы жұмыс істейтін кейбір заттарды анықтайтын мінездеме (компонент түрі, қандай оның көрінбейтін бөлігі болады) .
• Оқиға - шынайы уақыттағы іс әрекеттер.
• Әдіс класс бөлігі ретінде анықталған процедура және өзінде инкапсулданған.
• Инкапсуляция мәліметтер мен осы мәліметтерді өңдеу алгоритмдерін біртұтас етіп біріктіру.
• Мұрагерлік өзінің ұрпақтары туғызатын объектілер қасиеті.
• Полиморфизм - туыстас объектілердің мағынасы бір мәселелерді әр түрлі тәсілдермен шешу қасиеті.

Программалау тілдерін сипаттау

2. Программалау технологиялары

Кез келген программалау тілінің негізіне сәйкесінше программалаудың стиліне маңызды әсері бар басқарушы идея қойылады.

Программалауда қолданылатын төмендегідей әдістер бар:

1. Модульдік программалау
2. Құрылымдық кодтау

Құрылымды программалау

Құрылымды программалау - программалық жасақтаманы талдауға, жобалауға және жүзеге асыруға жүйелік қатынасқа негізделген программалау методологиясы. Бұл методология 70 жылдардың басында пайда болады және өміршең болғандығы соншалық, қазіргі кезге дейін көптеген жобаларда негізгі болып келеді. Бұл технологиялар негізі келесі ережелерден тұрады:

• Күрделі есептер басқарылатын функционалды түрде майда есептерге бөлінеді. Әрбір есептің бір кірісі және бір шығысы бар. Бұл жағдайда программаның басқарылатын ағыны функционалды қызметі бар қарапайым ішкі есептер жиынтығынан тұрады.
• Есепте қолданылатын басқарушы құрылымдар қарапайымдылығы. Бұл ереже логикалық есептердің минималды, функционалды түрде жеткілікті басқарушы құрылымдар жиынтығынан тұратынын білдіреді. Мұндай жүйенің мысалы ретінде логика алгебрасын айтуға болады, мұнда әрбір функция функционалды толық жүйе: дизъюнкция, конъюнкция және терістеу арқылы көрсетіледі.
• Программаны өңдеу сатылы жүргізілуі тиіс. Әрбір сатыда нақты қойылған шектелген есептердің бүкіл есеп аймағында мәні мен ролі анықталып, шығарылуы тиіс.

Модульдік программалау концепциясы

Программалаудың құрылымды технологиясы сияқты, модульдік программалау концепциясын бірнеше ұғымдар мен ережелер түрінде көрсетуге болады:

• Есептің функционалды декомпозициясы - үлкен есепті кішігірім, функционалды жеке ішкі есептерге - модульдерге бөлу.
• Модуль - модульдік программалау концепциясының негізі. Функционалды декомпозицияда әрбір модуль бір кірісі және бір шығысы бар «қара жәшік» болып табылады. Модульдік қатынас программаны жүргізу процесінде жаңалауға мүмкіндік береді. Қосымша модульдік қатынас бір жобаның программа бөліктерін әртүрлі программалау тілдерінде өңдеуге мүмкіндік береді, одан кейін комповка құралдары көмегімен біртұтас жүктелетін модульге біріктіруге болады.
• Жүзеге асырылатын шешімдер қарапайым және анық болуы тиіс. Егер модуль қызметі анық болмаса, онда есептің бастапқы және аралық декомпозициясы сапасыз жүргізілді деп есептеледі. Бұл жағдайда есепті тағы да бір рет талдау және ішкі есептерді қосымша бөлу қажет болуы мүмкін. Жобадағы күрделі жағдайлар болса, ойластырылған түсініктемелер жүйесі көмегімен құжаттау қажет. Бұл процесс есептің барлық модульдері қызметінің толық түсінілгенше және олардың оптималды үйлесуі болғанша жүргізіледі.
• Модульдің барлық айнымалыларының қызметі анықтамасы бойынша түсініктемелер көмегімен сипатталуы тиіс.

Объектілі-бағдарланған программалау

Объектілі-бағдарланған программалау идеясы мәліметтерді осы мәліметтерді өңдейтін процедуралармен біртұтас - объектіге байланыстыру болып табылады. Объектілі-бағдарланған программалау объектілерге жаңа қасиеттер беретін үш маңызды принципке негізделген. Бұл принциптер инкапсуляция, мұрагерлік және полиморфизм.

1-сурет

• Инкапсуляция - бұл мәліметтер мен осы мәліметтерді өңдеу алгоритмдерін біртұтас етіп біріктіру.
• Мұрагерлік өзінің ұрпақтары туғызатын объектілер қасиеті.
• Полиморфизм - туыстас объектілердің мағынасы бір мәселелерді әр түрлі тәсілдермен шешу қасиеті.

1. 3 Серверлік Web қосымшалар

Бүгінгі таңда программалаудың заманауи технологияларына WWW және HTML, Java, клиенттік және серверлік скриптер мен мәліметтер базасының сұраныс тілдері, web-дизайн негіздері туралы концептуалды білімдері бар Интернет-технологиялар жатады. Өткен ғасырдың соңғы жылдары Web-қосымшалар деп аталатын жаңа класс қосымшалары өте кең тарады. Ақпараттық жүйелер мен мәліметтер базасына Интернет немесе интражелі арқылы қатынасты жүзеге асыратын Web-қосымшалар қазіргі заманғы бизнестің тиімді құралдарының біріне айналды.

Web-қосымшалар болып табылатын Web-серверлерді өңдеу үшін HTML (HyperText Markup Language) гипермәтіндік тілі кеңінен қолданылады. Web-серверлердегі көріп жүрген барлық беттер HTML тілінде жазылған және құрамында әртүрлі типті объектілері(суреттер, анимация, ақпаратты енгізу формалары және т. б. ) бар. Егер Web-сервер-де тек қана оқтын-оқтын өзгеретін статикалық ақпарат болса, онда оны HTML құжаттарының жиынтығы түрінде көрсетуге болады. Оларды жасау үшін кез келген мәтіндік редакторды пайдалануға болады, бірақ HTML беттерін визаулды жобалаудың арнайы құралы Microsoft FrontPage программасын пайдаланған жөн.

Бір жағынан HTML тілі оңай сияқты, бірақ бұл оңай емес. Бұл тілдің мүмкіншіліктерінің шектелуіне байланысты қажетті нәтижені алу үшін көп жұмыс істеу керек. Өйткені бір беттің өзі әртүрлі браузерлерде әртүрлі болып көрінеді, сондықтан Web-беттерді жобалағанда браузерлермен үйлесімділігіне назар аудару керек. Беттердің жүктелуін жылдамдату үшін оның ішіндегі көріністерді азайту қажет.

Web-тің пассивті және активті серверлері болады. Егер сервер беттерінде тек қана статикалық мәтіндік және мультимедиялық ақпарат, сонымен қатар басқа беттерге гипермәтіндік сілтемелер болса, онда серверді пассивті деп атаймыз. Сервер беттері кәдімгі интерактивті қосымшалар терезелеріне ұқсас болса және пайдаланушы мен сұхбаттасатын болса, онда пайдаланушы белсенді сервермен жұмыс істеп отырғаны. Шындығында, статикалық Web сервер Интернет желісінде мәліметтер базасымен интерактивті қосымшаларды жасауға негіз бола алмайды, өйткені ол сұраныстар мен енгізу құралдарын көздемейді.

CGI программалары. Web сервер пайдаланушымен сұхбат жүргізуі үшін стандартты шлюздік интерфейс( Common Gateway Interface , CGI ) қолдануға негізделген сервердің программалық кеңейтілім мехнизмі өңделген. CGI программалары - бұл интерфейсті пайдаланушыдан мәліметтерді алу үшін, оларды өңдеу үшін және жаңа HTML құжат түрінде қайтадан жіберу, қолда бар құжатқа немесе басқа объектіге сілтеме жасау үшін қолданады.

Сонымен қатар пайдаланушы HTML құжатқа ақпаратты енгізу үшін әртүрлі басқару органдары бар формалар кірістіріледі. Форманы толығымен толтырғаннан кейін пайдаланушы енгізу батырмасын басады, сол кезде форма өрістерінен мәліметтер CGI программасына беріледі(Сурет 1) . Мәліметтер өңдегеннен кейін CGI программасы өңдеу нәтижесі бар жаңа HTML құжатын динамикалық түрде қалыптастырып, оны қайтадан пайдаланушыға жібереді. Қажет жағдайда CGI программасы серверде жұмыс істеп жатқан мәліметтер қорын басқару жүйесі немесе басқа программалық жүйелерге қатынас жасайды.

CGI программаларын әртүрлі программалау тілдері - С, C++, Perl, Pascal, Java және т. б. құрастыруға болады. Perl программасы CGI программаларын жасауға ыңғайлы, өйткені оның құрамында сәйкесінше функциялар бар және Linux және Solaris сияқты операциялық жүйелерде қол жетімді болады.

CGI программасы - Web серверінің операциялық жүйесінің ортасында жұмыс істейтін және стандартты енгізу және шығару ағымдары арқылы мәліметтерді алмастыруды жүзеге асыратын консольды қосымшалар. Мұндай қосымшалар тек қана пайдаланушы сұранысы бойынша, HTML құжатынан шақыру командасы орындалғанда жүктеледі. Пайдаланушы сұранысы өңделіп біткеннен кейін, CGI программасы аяқталады.

ISAPI кеңейтулері . Web серверін кеңейтудің басқа технологиясы - Microsoft IIS - ISAPI (Internet information Server Application Program Interface) серверінің программалық интерфейсі. ISAPI модульдері өздерінің функционалды мүмкіндіктеріне қарай CGI программаларына ұқсас келеді, бірақ олар мәліметтер өңделгеннен кейін қосымша жабылмайды және процесс ретінде үздіксіз жұмыс істеп тұру есебінен, олар тез жұмыс істейді. CGI программалары үшін әрбір пайдаланушы үшін жеке процесті жүргізу қажет, ал бұл уақытты алады, ал ISAPI барлық пайдаланушы сұранысын өңдейді. Басқа жағынан, ISAPI Web серверінің адрестік кеңістігінде жұмыс істегендіктен ISAPI қосымшасындағы қателік Web серверінің жұмысын жылдам тоқтатуына қабілетті. CGI программасындағы қателіктер маңызды емес, өйткені қателік программа жұмыс істеп тұрған процесте болады.

ISAPI технологиясы басында тек қана Microsoft IIS серверіне арналған болса, қазір оны Linux платформасында да пайдалануға болады. ISAPI кеңейтілімін жасау үшін, С және C++ тілдері, сонымен қатар Windows программалық интерфейсінің функциялары қолданылады.

ASP қосымшалары . Active Server Pages (ASP) технологиясы Internet Information Server серверінде HTML тілінің операторлары құрамындағы asp кеңейтілімі бар мәтіндік файлдарды, және JScript немесе VB Script-тегі сценарииларды қолдануды болжайды. Пайдаланушы ASP бетіне қатынас жасағанда, Web сервер оның құрамындағы сценарийді интерпретациялайды. Бұл кезде осы бетке жіберілген параметрлер талданады. Содан кейін бет жаңартылады(немесе жаңадан жасалады), содан кейін қайтадан пайдаланушыға қайтады. Web сервері беттің өзін емес, оның интерпретациясының нәтижесін жібереді, ал беттің жұмыс логикасы пайдаланушыдан жасырылады.

РНР қосымшалары . Белсенді Web серверлерін жасаудың бір тәсілі - РНР(қысқартылған «Php: Hypertext Preprocessor ») гипермәтінін алдын-ала өңдеудің технологиясын пайдалану. РНР технологиясы объектілі модульдердің классикалық кітапханаларына негізделеді. Unix және оның клондары үшін жасалған РНР қазіргі кезде Microsoft Windows платформасында да қол жетімді.

Клиенттік қосымшалар

Төмен жылдамдықта Интернет каналдары жағдайында оптималды өнімділікке жету үшін клиент пен сервер арасындағы жұмысты мақсатты түрде бөлу керек. Серверге жіберілетін енгізілетін мәліметтерді алдын-ала өңдеуді клиент жағында орындау тиімді. Бұл дұрыс емес толтырылған формаларды қайтадан жіберуге тосқауыл қояды. Ал мәліметтер базасынан таңдауды сервер орындау керек.

Беттер мазмұнын бейнелейтін браузер «интеллектуалды» терминал ролін ойнайды. Мәтін мен графиктік бейнелерді көрсетуден бөлек, браузер Web беттеріне енгізілген белсенді объектілер жұмыс істейтін орта болып табылады.

2 Оқытудың заманауи технологиялары

2. 1 Ақпараттық технологиялар болашақ маманның кәсіби потенциалын қалыптастырушы құрал

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс