Сервис GitHub как инструмент для формирования компетенций в области программирования
Aннотация
Введение. Определение теоретической и практической значимости исследования обосновывается необходимостью разработки модели обучения программированию, направленной на формирование компетенций в области программирования с использованием актуальных дидактических и программных средств и возможностью внедрения разработанной модели в процесс подготовки специалистов в области программирования. Цель работы: обоснование целесообразности использования сервиса GitHub в изучении программирования и анализ эффективности сервиса в рамках формирования компетенций в области программирования. Материалы и методы. Материалами для исследования стали ФГОС СПО специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование», примерная Основная образовательная программа подготовки специалистов среднего звена, анализ педагогического опыта с целью выявления эффективных практик формирования у студентов компетенций в области программирования. Результаты. Учитывая, выявленные преимущества и недостатки сервиса GitHub, была спроектирована модель обучения программированию с использованием интернет-сервиса GitHub. Эффективность разработанной модели была исследована экспериментально. В результате эксперимента был произведён расчёт коэффициента корреляции рангов, согласно методу Спирмена. Полученный коэффициент корреляции превысил критическое значение для уровня значимости в 1%, что позволило отклонить нулевую гипотезу о сходстве и подтвердить, что исследуемые ранговые показатели связаны положительной корреляционной зависимостью. Следовательно, чем выше у студента результат выполнения практических и контрольных работ, тем выше его уровни формирования компетенций в области программирования. Заключение. Модель обучения программированию с использованием интернет-сервиса GitHub способствует развитию уровня компетенций в области программирования у будущих программистов и позволяет более плодотворно подготовить их к профессиональной деятельности.
Ключевые слова: компетенции, программирование, GitHub, модель обучения, компетенции в области программирования, методы обучения
Введение (Introduction). В современных условиях на фоне антироссийских санкций, когда на рынке труда зафиксирован резкий рост вакансий в IT-сфере, подготовка высококвалифицированных компетентных специалистов данного направления является приоритетной задачей профессиональных образовательных учреждений.
Согласно компетентностному подходу, реализующемуся в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом, модель образовательного процесса должна быть направлена на формирование профессиональных компетенций, взаимосвязанных с требованиями, предъявляемыми к выпускникам современным рынком труда (Захарова, Боганюк, Воробьева, Павлова, 2020; Круглик, Осадчий, 2019). Реализация такого подхода предусматривает увеличение практической части образовательного процесса с целью формирования профессиональных умений и опыта для дальнейшего применения их в профессиональной деятельности.
Однако, современная система подготовки будущих IT-специалистов в профессиональных образовательных организациях в большей части направлено на получение теоретических знаний, а практические же навыки отрабатываются на программных средствах, утерявших свою актуальность на современном рынке труда. Такие недостатки влияют негативно на уровень сформированности профессиональных компетенций у будущих IT-специалистов, что соответственно ярко сказывается на возможности их трудоустройства и успешности дальнейшей профессиональной деятельности (Гафуанов, Поднебесова, 2020).
Решением вышеобозначенной проблемы может послужить сервис GitHub, набирающий широкую популярность среди современных IT-разработчиков. Сервис представляет собой социальное облако для разработчиков, которое предоставляет возможность хранения кода, совместной разработки проекта, сетевой коммуникации с коллегами, анализа и отслеживания собственных ошибок и процесса деятельности других.
Определение теоретической и практической значимости исследования обосновывается необходимостью разработки модели обучения программированию, направленной на формирование компетенций в области программирования с использованием актуальных дидактических и программных средств и возможностью внедрения разработанной модели в процесс подготовки специалистов в области программирования.
В процессе исследования автором изучена научная и специальная литература, посвященная проблемам преподавания программирования, формирования компетенций в области программирования, подготовки IT-специалистов, компетентностного подхода. Изучение литературных источников показал, что в них рассматриваются теоретические и практические аспекты улучшения образовательного процесса по изучению программирования, описаны результаты экспериментальной работы по выявлению эффективности существующих и предложенных подходов. Однако, анализ методик показывает, что средства изучения программирования потеряли свою актуальность по отношению к требованиям, предъявляемым рынком труда. Что объясняет необходимость актуализации инструментов подготовки компетентных специалистов в области программирования.
В связи с этим в данной статье автор намечает целью обоснование целесообразности использования сервиса GitHub в изучении программирования и анализ эффективности сервиса в рамках формирования компетенций в области программирования. Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:
- определение сущности компетенций в области программирования;
- выявление составляющих компонентов компетенций в области программирования;
- изучение преимуществ и недостатков сервиса GitHub в процессе изучения программирования;
- разработка модели обучения программированию с использованием интернет-сервиса GitHub;
- анализ эффективности применения сервиса GitHub в процессе формирования компетенций в области программирования.
Теоретическая основа (The theoretical basis). Вопросы профессиональной подготовки будущих IT-специалистов, в частности компетентных программистов, являются предметом исследования многих современных научных деятелей. При проведении настоящего исследования были изучены вопросы формирования компетенций в области программирования в трудах В.Н. Лукина (Лукин, 2017), А.Р. Толстова, А.О. Копань, Л.И. Красноплахтовой (Толстов, Копань, Красноплахтова, 2019), Шефер О.П., Носовой Л.С., Лебедевой Т.Н. (Shefer, Nosova, Lebedeva, 2018), В. Либ (Либ, 2015), Д.С. Гладских, А.А. Штанюк (Гладских, Штанюк, 2015), Крючкова А.С., Кухарчук А.А., Фукс Д.Е. (Крючков, Кухарчук, Фукс, 2016), Торрес М., Флорес Н., Торрес Р. (Torres, Flores, Torres, 2020), А.И. Лапо (Лапо, 2020), Н.Н. Хабарова, С.В. Даниленко, Ю.М. Мартынюк, В.С. Ваньковой (Хабаров, Даниленко, Мартынюк, Ванькова, 2021), Каган Е.М. (Kagan, 2017), Каплан А., Павлова Д., Мурадова М. (Kaplan, Pavlov, Myradov, 2020) и др.
Проблемам обучения программированию и подготовке компетентных специалистов посвящена работа В.Н. Лукина. Автор в своей работе рассматривает варианты решения проблемы обучения программированию с учётом компетенций, профессиональных стандартов, стандартов качества программного обеспечения. При изучении программирования предлагается подход, направленный на формирование профессиональных навыков. Автор так же касается компетентностного подхода при изучении программирования и отмечает, что продиктованные в образовательных стандартах формулировки компетенций являются формальными единицами оценки эффективности обучения и при таком подходе следует уделять особое внимание содержанию этих единиц. А при отсутствии средств диагностики уровня сформированности компетенций их нельзя качественно проконтролировать. Как отмечает В. Н. Лукин, для подготовки компетентных специалистов необходимо акцентировать внимание на качестве программных продуктов. И следующий момент, играющий важную роль в подготовке компетентных программистов, – это необходимость обеспечить углубленную практическую деятельность обучающихся (Лукин, 2017).
Немного иной подход предлагается в труде А.Р. Толстова, А.О. Копань, Л.И. Красноплахтовой. Как считают авторы, важная задача преподавателя программирования заключается в том, чтобы сформировать у обучающихся потребность самостоятельно изучать дополнительный материал по программированию. Но при этом необходимо обязательно обеспечить обучающимся условия и возможности закреплять полученный самостоятельно материал на практике (Толстов, Копань, Красноплахтова, 2019).
Наиболее подробно раскрыты проблемы формирования компетенций по программированию В. Либ. На взгляд автора, проблема связана с тем, что изучение «Программирования» в профессиональных образовательных учреждениях, как правило, заключается в разборе того или иного языка программирования на примере несложных интуитивно понятных алгоритмов. И это, как следствие, влечет возникновение проблемы с востребованностью таких специалистов. Как отмечает автор, на современном рынке труда большей востребованностью пользуются специалисты, обладающие умением программирования сложных систем и навыками применения при этом современных технологий. Что, в свою очередь, лишает выпускников возможности рассматривать свои кандидатуры в качестве перспективных сотрудников на предложенных должностях (Либ, 2015).
При проведении настоящего исследования была изучена научная литература по методам решения возникающих проблем при формировании компетенций в области программирования (Balandina, Lebedeva, Milyutina, Moskvitina, Shefer, Shiganova, Yuzdova, 2020; Karimov, Rajapboeva, Ortikov, Babajanov, 2022). Так, например, в труде
А. Джаяль, С. Лория, А. Такер, С. Свифт представлены результаты экспериментального исследования, направленного на обоснование оптимального подхода к изучению программирования. Путем проведения анализа полученных данных и статистических расчетов, ученые доказали эффективность обучения программированию с опорой на язык Python с последующим переходом языку Java (Jayal, Lauria, Tucker, Swift, 2010).
А.С. Крючков, А.А. Кухарчук, Д.Е. Фукс в своей статье показывают возможности формирования и совершенствования профессиональных компетенций будущих программистов решение сложных задач путем алгоритмизации этапов решения. По мнению авторов, при комплексном поэтапном решении такого рода задач у студентов формируются профессиональные компетенции, способствующие реализации их дальнейшей профессиональной деятельности (Крючков, Кухарчук, Фукс, 2016).
Таким образом, в процессе исследования автором изучена научная и специальная литература, посвященная проблемам преподавания программирования, формирования компетенций в области программирования, подготовки IT-специалистов, компетентностного подхода. Изучение литературных источников показал, что в них рассматриваются теоретические и практические аспекты улучшения образовательного процесса по изучению программирования, описаны результаты экспериментальной работы по выявлению эффективности существующих и предложенных подходов. Однако, анализ методик показывает, что средства изучения программирования потеряли свою актуальность по отношению к требованиям, предъявляемым рынком труда. Что объясняет необходимость актуализации инструментов подготовки компетентных специалистов в области программирования.
Методология и методы (Methodology and methods). Подготовка специалистов в области программирования осуществляется в Межрегиональном центре компетенций – Чебоксарский электромеханический колледж Минобразования Чувашии в реализации специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование» по квалификации «Программист».
Материалами для исследования стали ФГОС СПО специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование», примерная Основная образовательная программа подготовки специалистов среднего звена, анализ педагогического опыта с целью выявления эффективных практик формирования у студентов компетенций в области программирования (Асейнова, 2022; Асейнова, Хрисанова 2020).
Сущность, перечень и составляющие компоненты компетенций в области программирования были определены в соответствии с ФГОС СПО специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование», формулировки которых представлены на рис. 1.
Изучив Примерный учебный план по программе подготовки специалистов среднего звена для квалификации «Программист», необходимо выделить, что на практическую часть образовательного процесса отводится всего 76 часов из общих предложенных 152, что составляет 50% от общего объема образовательной программы и является недостаточным для эффективного овладения всеми профессиональными навыками.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что система подготовки будущих программистов в большей части направлено на получение теоретических знаний. Кроме того, опыт преподавания программирования показывает, что практические навыки обучающихся отрабатываются на программных средствах, утерявших свою актуальность на современном рынке труда. Такие недостатки влияют негативно на уровень сформированности профессиональных компетенций у будущих программистов, что, соответственно, ярко сказывается на возможности их трудоустройства и успешности дальнейшей профессиональной деятельности.
Решением выше обозначенной проблемы может послужить сервис GitHub, набирающий широкую популярность среди современных IT-разработчиков.
GitHub – это многофункциональный сервис, представляющий собой социальное облако для разработчиков, которое предоставляет возможность хранения кода, совместной разработки проекта, сетевой коммуникации с коллегами, анализа и отслеживания собственных ошибок и процесса деятельности других.
Данный интернет-сервис позволяет позаимствовать коды других разработчиков для изучения их опыта или для самостоятельной тренировки в разработке проектов. Кроме того, с помощью сервиса можно создать собственный продукт, найти множество open-source проектов, поделиться собственным продуктом для оценки своей деятельности или для получения помощи коллег в проблемных ситуациях. GitHub является комплексным инструментом, содержащим передовые технологии, множество различных функций и дизайнов. Сервис поддерживает огромное количество передовых языков программирования, таких как Python, Java, C#, C++, TypeScript и др (Chacon, Straub, 2022). Еще одно преимущество сервиса в том, что он позволяет любому пользователю участвовать в других проектах и совместно работать над их разработками огромному количеству участников одновременно.
Изучив данный сервис, можно выделить ряд преимуществ и недостатков сервиса GitHub в процессе изучения программирования.
Преимущества сервиса GitHub, как инструмента формирования компетенций в области программирования, представлены в табл. 1.
Недостатков сервиса GitHub не так много:
- отсутствие русскоязычного интерфейса;
- необходимость дополнительного обучения навыкам пользования сервисом, т.к. интерфейс непростой для новичков;
- есть ограничения по предоставляемому пространству в бесплатной версии, т.к. размер одного файла не должен превышать 100 МБ, в то время как репозитории ограничены 1 ГБ (Guthals, 2019).
Как видно, недостатки сервиса нельзя назвать значительными, т.к. все пункты легко исправимы в образовательном процессе.
Научные результаты и дискуссия (ResearchResultsandDiscussion). Учитывая, выявленные преимущества и недостатки сервиса GitHub, была спроектирована модель обучения программированию с использованием интернет-сервиса GitHub, которая представлена на рис. 2.
За основу модели была взята «Модель обучения программированию на основе семиотического подхода», предложенная
Д.М. Гребневой (Гребнева, 2014). Согласно этому в разработанной модели выделены пять блоков: методологический, целевой, содержательный, диагностический и результативный.
Разработанная модель обучения программированию основана на следующих аспектах:
- Основная идея рассматриваемого подхода к обучению программированию – упор на возможности интернет-сервиса GitHub и прямая направленность на формирование каждой компетенции.
- Системное соблюдение дидактических принципов, связь принципов обучения с возможностями сервиса GitHub.
- Разбиение основной цели на несколько задач, заключающихся, непосредственно, в формировании компетенций в области программирования.
- Установление конкретных требований к организации учебного процесса, направленного в большей степени на практическое изучение программирования с использованием сервиса GitHub.
- Выделение критериев, методов и средств диагностики уровня сформированности компетенций в области программирования.
- Определение в качестве результатов освоения дисциплины уровни сформированности компетенций по соответствующей шкале.
Построенная модель обучения программированию позволила выявить и рассмотреть связи между дидактическими блоками образовательного процесса, определить задачи и средства достижения поставленной цели - повышение эффективности обучения программированию.
Эффективность разработанной модели обучения программированию с использованием сервиса GitHub была исследована экспериментально.
Экспериментальная работа проводилась при внедрении в курс «Основы алгоритмизации и программирования» на базе Межрегионального центра компетенций – Чебоксарский электромеханический колледж. Для подтверждения эффективности применения описанных принципов обучения программированию было необходимо произвести оценку результатов обучения для студентов специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование». Были взяты 2 группы второго курса данной специальности, которые были определены как контрольная и экспериментальная группы (Гимранова, 2018).
В результате эксперимента был произведён расчёт коэффициента корреляции рангов, согласно методу Спирмена (Бартов, Зотов, 2016), который позволил определить степень связи между оценками, полученными обучающимися экспериментальной группы за выполнение практических и контрольных работ (построенных в соответствии с описанными принципами обучения программированию) и за выполнение итогового проекта.
В табл. 2 представлены результаты ранжирования позиций, определения разности рангов, квадратов разностей между рангами и нахождения общей суммы.
Вычисление коэффициента корреляции рангов выполняется по формуле:
где n – количество участников эксперимента (Шишлянникова, 2009).
Выполнив подстановку данных значений в формулу, получено эмпирическое значение коэффициента корреляции рангов:
Критические значения коэффициентов корреляции для числа испытуемых n=22, взятые из таблицы, показывают:
Полученный коэффициент корреляции превышает критическое значение для уровня значимости в 1%. Это свидетельствует о необходимости отклонить нулевую гипотезу о сходстве и принять альтернативную гипотезу о наличии различий, которая говорит о том, что связь между исследуемыми показателями статистически значимо отличается от нуля. Поэтому можно утверждать, что исследуемые ранговые показатели связаны положительной корреляционной зависимостью, следовательно, чем выше у студента результат выполнения практических и контрольных работ, тем выше его уровни формирования компетенций в области программирования.
Заключение (Conclusions). Таким образом, в ходе настоящего исследования были решены следующие задачи:
- Определены составляющие компоненты компетенций в области программирования. Данные компетенции были рассмотрены согласно ФГОС СПО специальности 09.02.07 «Информационные системы и программирование».
- Изучены преимущества и недостатки сервиса GitHub в процессе изучения программирования. Среди основных преимуществ сервиса можно отметить: поддержку большого количества языков программирования, интеграцию с другими сторонними сервисами; возможность получения кода готового проекта или части проекта; возможность совместной работы над проектом и объединения репозиторий участников; возможность ретроспективного и компаративного редактирования текстов и др. Выделение положительных качеств сервиса позволило описать схему преимуществ сервиса GitHub, как инструмента формирования компетенций в области программирования.
- Разработана модель обучения программированию с использованием интернет-сервиса GitHub, которая позволила выявить и рассмотреть связи между дидактическими блоками образовательного процесса, определить задачи и средства достижения поставленной цели – повышение эффективности обучения программированию.
- Экспериментально исследована эффективность применения сервиса GitHub в процессе формирования компетенций в области программирования. Результаты экспериментальной деятельности показали, что модель обучения программированию с использованием интернет-сервиса GitHub действительно способствует развитию уровня компетенций в области программирования у будущих программистов, следовательно, позволяет более плодотворно подготовить их к последующей профессиональной деятельности.
Все эти задачи способствовали достижению цели исследования – обосновать целесообразность использования сервиса GitHub в изучении программирования и проанализировать эффективность сервиса в рамках формирования компетенций в области программирования.
Список литературы