Введение в кооперативное программирование: персональная ответственность – коллективный результат

SECR 2018
Никита Бесшапошников
младший научный сотрудник, ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

В современном мире широко распространены сетевые технологии в образовательных учреждениях. Данный факт позволяет перейти от единоличного выполнения заданий по программированию к коллективному. В данном докладе рассмотрены некоторые методические и технические подробности составления и выполнения кооперативных заданий и задач для олимпиад.

В докладе будет изложен новый, оригинальный, уже опробованный на практике подход к проведению практикумов по программированию, особенно эффективный во вводных курсах для начинающих.

Доклад рассчитан на слушателей, разрабатывающих программное обеспечение для курсов программирования, или ведущих такие курсы.

В докладе будет рассказано,

как авторы используют методику кооперативного программирования в курсах Алгоритмика и Азы программирования для дошкольников, школьников и студентов педуниверситетов,
какие программные модули необходимы для поддержки кооперативного программирования и
как авторы реализовали эти модули в учебной бестекстовой системе программирования ПиктоМир.

Transcript

1. Введение в кооперативное программирование: персональная ответственность - коллективный результат. Бесшапошников Никита Олегович Кушниренко Анатолий Георгиевич Леонов Александр Георгиевич Отдел учебной информатики ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН Software Engineering Conference Russia 2018 October 12-13 Moscow
2. Коллективное программирование – необходимая компонента учебного процесса (I) • Современное программирование немыслимо без коллективной работы. • Сложившиеся методики обучения программированию ориентированы на индивидуальную, а не коллективную работу. • Известно, как учить студентов программировать типовые задачи в одиночку. Но в практике обучения программированию отсутствуют методики, позволяющие организовать кооперативную работу при выполнении большого числа рутинных упражнений.
3. Коллективное программирование – необходимая компонента учебного процесса (II) • Нужна методика, которая будет одновременно учить и изобретению алгоритма и разделению его на компоненты, допускающая кооперативную разработку командой • Развивать тренингами подобные навыки кооперативной работы можно у обучаемых разного возраста: дошкольников и школьников.
4. Кооперативно-параллельное задание Выдается команде из двух учеников, каждый со своим компьютером
5. Кооперативно-параллельное задание Члены команды сидят рядом и обмениваются информацией без помощи компьютеров
6. Кооперативно-параллельное задание Члены команды должны придумать, как согласовать действия своих роботов
7. ПиктоМир - свободно распространяемая бестекстовая учебная система программирования • Содержит модули для проведения и организации индивидуальных, и кооперативных занятий или олимпиад • Доступ через web-интерфейс: https://piktomir.ru/online • Загрузка для выполнения под iOs, Android, macOs, Windows 7, 8, 10 • Методическое обеспечение годового курса «Алгоритмика для дошкольников» и для занятий в кругу семьи распространяется свободно: https://piktomir.ru/method
8. Простейшее задание – два робота должны закрасить огнеупорной мастикой потрескавшиеся плиты космодрома. Справа шаблоны программ первого и второго роботов Задание определяет общую обстановку, в которой действуют два робота.
9. Простейшее коллективное задание (решение)
10. Задание посложнее – красный робот должен подождать (алгоритм В), пока синий не сделает часть работы
11. Задание посложнее (решение и результат запуска программы)
12. Сложное задание – требуется синхронизировать действия роботов
13. Сложное задание (решение)
14. Хоровод роботов. Показана программа управления клоном синих роботов.
15. И даже три робота!
16. Первая олимпиада по кооперативному программированию • В 2018 года в городе Сургут была проведена первая (в мире ) олимпиада для школьников (7-9 класс) по кооперативному программированию • Примеры задач были показаны выше • Эксперимент показал, что такой формат привлекателен и для новичков и для продвинутых участников.
17. Под капотом • Основной язык программирования: JavaScript, около 20 тыс. строк кода • Базовые возможности для реализации сетевого взаимодействия реализованы на С++ с помощью библиотеки eNet • Организационно, выполнение коллективных заданий проводится под контролем и наблюдением учителя • Технологически, коллективная работа проводятся в автономной локальной сети по принципу «клиент-сервер» • Предприняты специальные меры для обеспечения сохранности созданных учениками программ при сбоях локальной сети.
18. Сетевое взаимодействие (Учитель) Обнаружение и отображение устройств с ПО «ПиктоМир» с помощью broadcast Разделение на команды (пары, тройки,..) и выбор задания каждой команде Создание сервера для управления устройствами: передача заданий по сети, старт заданий, восстановления состояний
19. Сетевое взаимодействие (Ученик) Передача состояния на момент обнаружения ученического устройства с помощью broadcast Создание экземпляра клиента и подключение к серверу учителя (по команде, получаемой по broadcast от учителя) Получение задания по сети, старт задания, восстановления состояний (переподключение, получение прогресса выполнения)
20. Плюсы кооперативного программирования • Поощряется интеллектуальная взаимопомощь внутри команды • Резко уменьшается вероятность тупика в процессе решения задачи: «ум хорошо, а два лучше» • Члены команды в процессе совместной работы учатся оказывать и принимать помощь, выдвигать собственные идеи, обсуждать, отклонять и принимать чужие
21. Краткие Выводы • Включение в практикум по программированию кооперативных заданий, повышает графическую привлекательность заданий, повышает мотивацию учеников, дает ученикам навыки коллективной работы. • Выделение каждому члену команды некоторого ресурса в монопольное пользование гарантирует активное участие каждого члена команды в совместной работе. • Кооперативные задания могут быть разработаны для широкого круга тем
22. Это больше чем программирование • Тренинги на кооперативное программирование направлены не только на кооперативные игры и глубинное обучение. • Существуют тренинги, которые или учат программировать, или служат способом подбора и формирования команды. • Если хотите научить детей или взрослых программировать, одновременно развивая навыки межличностного общения - наши тренинги для вас.
23. Спасибо за внимание Никита Бесшапошников, Анатолий Кушниренко, Александр Леонов Email: infomir@infomir.ru Телефон: +7 499 391-4434 https://piktomir.ru https://infomir.ru https://www.niisi.ru