К.т.н., доцент Койшиева Т., Жантелі Х., Шермантаева Ж., Аманов А.

МКТУ им.А.Ясави, Казахстан

Ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі-бағдарлы жобалауда қолданылатын ұғымдар жүйесі

Жоғары оқу орындарының негізгі міндеті маманды тек қана біліммен қарулардырып қоймай, сонымен қатар олардың жеке басының жан-жақты қалыптасуына, дамуына, шығармашылық қабілетінің жетілуіне, кәсіби мәдениеттің қалыптасуына өз дәрежесінде көңіл бөлу, мүмкіндік жасау болып табылады. Студентті тек болашақ маман ретінде ғана қарамай, оны өз қоғамының азаматы, шығармашылық тұлға келешектің иесі, тірегі ретінде тану, соған мүмкіндік жасау қажет.

Жоғары оқу орнында болашақ мұғалімдерді кәсіби даярлауды бір бағыты ретінде қарастырылатын объектілі – бағдарлы жобалау әдіснамасын қолдана отырып біздің зерттеуіміз үшін неғұрлым маңызды ұғымдарды зерттеудің ұғымдық аппаратын анықтай аламыз.

Ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі-бағдарлы жобалау – қарастырылатын пәндік саланың ерекшіліктерін ескеретін және пәндік саласы ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұны болып табылатын, объектілі-бағдарлы жобалау қағидаларына сәйкес келетін әдіснама.

Ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі моделі деп, келесі қасиеттергі ие болатын модельді айтамыз:

- ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі бағдарлы жобалау әдіснамасының негізінде құрылған модель объектілі модельдерге қойылатын негізгі талаптарға (абстракциялау, инкапсуляция. модульдік, иерархия) жауап береді және ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнының логикалық құрылымын ұсыну үшін арналған;

- модель әрқайсысы ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнының элементіне сәйкес келетін өзара байланысқан және өзара әрекеттесетін кластардың жиынтығын ұсынады;

- модельдің әрбір класы, не қасиеттері мен қалпы білімгерге белгілі (модельден тыс) ұғымдар арқылы анықталатын элементар (қарапайым), не қасиеттері мен қалпы ең болмағанда модельдің бір элементар класы арқылы анықталатын элементар емес (қарапайым емес) болып табылады;

- әрбір кластың оқып үйренетін бағдараламалық құралдың бір немесе бірнеше кластың жиынтығы түріндегі ұсқын-бейнесі болады;

- әрбір класта, сол кластың қалып-күйін сипаттайтын әдістердің соңғы жиынтығы және кластың қасиеттерін сипаттайтын атрибуттардың (ерекше белгілердің) соңғы жиынтығы болады;

- әрбір класс бір немесе бірнеше кластармен қатынаста бола алады; қатынас төрт типте болуы мүмкін; ассоцияция, мұрагерлік, агрегация және қолдану;

- модель әртүрлі саладан оқыту мазмұнының логикалық құрылымын белгілейтін диаграммалар мен кестелердің жиынтығы түрінде ұсынылады. Модельді графикалық тұрғыда ұсыну арнайы белгілер жүйесіне негізделеді;

Ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі-бағдарлы жобалау үдерісі келесі кезеңдерден тұрады [1, 2]:

1) оқып – үйренетін құралдың мәнді функцияларын анықтау және оқып-үйренуге ұсынылатын мәнді функциялар жиынынан функциялар жиынтығын ерекшелеу;

2) кластар негізінде оқып-үйренуге ұсынылатын мәнді кластардың құралдарын ажырату;

3) ерекшеленген кластардың құзіреттілік аймағын анықтау; атирибуттарын, әдістерін, қатынастарды;

4) объектілер кластарының өзара әрекеттесу сценарийлерін жасау.

Осы аталған кезеңдер объектілі-бағдарлы жобалау кезеңдеріне сәйкес келеді және қарастырылып отырған пән саласының, яғни ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнының спецификасын ескереді.

Объектілі модельдерді жобалау үдерісінің мақсаты мен мазмұнының арасындағы негізгі айырмашылықты атап көрсетейік, себебі, оның негізінде бағдарламалық құралдарды жасау және ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнының объектілі моделін жобалау жүзеге асырылады. Бірінші жағдайда жасалынатын құралдың логикалық және физикалық құрылымын бағдарламалық тұрғыда іске асыру үшін жақсы негіз болатындай жоғары деңгейде ұсыну қажет.

Объектілі модель арқылы ұсынылатын кластар мен олардың қатынастарын сипаттау кластарды іске асыру үшін бағдарламалық кодтың құрылымын алдын ала анықтайды, ал ол кластардың өзара әрекеттесуі берілген мәнді функциялардың құралдармен орындауды қамтамасыз етеді. Екінші жағдайда, оқыту мазмұнының объектілі моделінің бейнесі-құралдың мәнді функциялары, кластар мен олардың өзара әрекеттесуі – белгілі, мәнді функциялар жиынынан оқытудың берілген шарттарынан ескеру арқылы оқып-үйренуге ұсынылатындарын таңдап алу талап етіледі. Мәнді кластарды ерекшелеудің және олардың арасындағы қатынастарды орнату ерекшеленген функцияларға, құралдың нақты кластарына және стратегияларға негізделеді.

Оқыту мазмұнын объектілі-бағдарлы жобалау нәтижелері болып мыналар табылады:

- кластардың диаграммалары және кластар мен олардың арасындағы қатынастарды бейнелейтін қатынастырдың кестелері мен құзіреттілік аймақтары;

- объектілердің өзара әрекеттесетін кластары және хабарды тасымалдау бағыты көрсетілген объектілердің диаграммалары;

- объектілер диаграммасында ұсынылған объектілердің (объектілердің әдістерін шақыру арқылы іске асырылатын) қандайда бір өзара әрекеттерін нақтылау үшін өзара әрекеттесу сценарийлері. Сценарий берілген функцияны орындау мақсатында модельдің объектілерінің арасындағы уақыт бойынша реттелген өзара әрекеттерін бейнелейді;

- спецификациялар – оқыту мазмұны модельдерін құраушыларын түсіндіретін текстік ақпарат үзінділері, оның құрамына: қандайда бір кластарды таңдау себебін анықтау, мазмұнды және амалдарды орындау тәсілдерін анықтау:

- модельді кеңейту және нақтылаудың мүмкін тәсілдерін сипаттау; модельдің кластарына сәйкес ұғымдарды және т.б. оқып-үйренуге әдістемелік нұсқаулар.

Объектілер мен кластардың диаграммаларын ұсыну үшін абстрактылы класс және объектілер класын қолданамыз.

Модельдің кластары мен олардың қатынастарын ұсыну үшін диаграммалармен қатар арнайы кестелер де қолданылады.

Құзіреттілік аймағының кестесі мынадай үш бағаннан тұрады: кластың аты, кластың атрибуты, кластың әдістері, онымен байланысты кластар.

Кластар арасындағы қатынастарды бейнелеу үшін арнайы қатынастар кестесін қолдануға болады. Кесте үш бағаннан тұрады: бірінші және үшіншіде қатынаста қатысатын кластардың аттары, ал екіншіде қатынастың типі беріледі қатынастың типін беру үшін келесі белгілеулер қолданылады:

1. Ассоциация: А – В (А және В кластарының арасында байланыс бар)

2. Агрегация: АВ (В класы А класының құраушысы болып табылады)

3. Мұрагерлік : А(В,С,Д...) (В,С,Д кластары – А-ның мұрагерлері).

4. Байланыстардың қуаттылығы байланыс белгісінің жанына квадрат жақшаларда беріледі.

Қуаттылық мәнінің болмауы, байланыстар саны белгісіз, анықтауға болмайтындығын немесе мәні жоқ екендігін білдіреді.

Құзіреттілік пен қатынастың аймақтарының кестелеріне кластардың диаграммалары бірмәнді сәйкес келеді, кейбір жағдайларда кестелер пайдалы болуы мүмкін, себебі атрибуттарды, класс әдістерін және ол қатысатын барлық қатынастарды көрнекі және ықшам түрде ұсыну мүмкіндігін береді.

Сценарийді сипаттау тәсілдері туралы қабылданған келісімдерді келтіреміз:

1. Сценарий бағандар жиынтығы түрінде ұсынылады, олардың әрқайсысы модельдің белгілі бір класының әдістерін сипаттайды. Әрбір баған екі бөлікке бөлінеді: жоғарғы жанына кластың аты және орындалатын әдістердің аты беріледі , ал төменгі жағында әдістің құрылымы сипатталады.

2. Алғашқы класс, яғни ол басқа кластардың әдістерін шақырады. Ол ең сол жақтағы бағанда сипатталады.

3. Әдісті сипаттау алдында оның аты көрсетіледі егер одан ары қарай денесі сипатталатын әдісті нақтылау қажет болса бұл кезде әдістің денесінде квадрат жақшаға алынған оның аты қайталануы мүмкін.

4. Егер кластың әдісі сол кластың басқа әдісін шақырса, онда шақырылатын әдістің атының алдына «» стрелка қойылады.

5. Егер бір класс оң жақта орналасқан басқа кластың әдісін шақырса , онда щақырылатын әдістің алдына «» қойылады, кері жағдайда – «» стрелка қойылады. Бұл кезде стрелка бағандар арасына орналасады және шақырылатын кластан бастап барлық бағандарды бойлай жүргізіледі.

6. Егер шақырылатын әдіс кластың бірнеше объектілеріне арналған болса, онда стрелкамен (нұсқамамен) бірге шақыруды анықтайтын параметр беріледі. Мысалы «n».

7. Әдісті сипаттау барысында сценарийге стандартты басқарушы құрылымдар берілуі мүмкін: IF,[ELSE[IF]] ENDIF, CASE ENDCASE, DO ENDDO, WHILE ENDWHILE. Сонымен қатар меншіктеу операторы, псевдокод элементтері берілуі мүмкін.

8. Ең оң жақтағы бағанда әдістерді сипаттауға түсініктеме беріледі: толығымен әдістің аты және «;» символы арқылы ендірілетін және шығарылатын парамертлер көрсетіледі. Басқарылатын құрылымдар арқылы берілетін шарттарды нақтылау үшін псевдокод элементтері қолданылады, оның алдына «//» символы қойылады.

9. Объектілердің атрибуттары мен параметрлері үшін бірдей ұқсас аттары қолдану олардың мағынасын дәл анықтау үшін кейде қажет болады. Параметрлердің аттары мен локальды айнымалылардың аттары бірмәнділікті сақтау үшін курсивпен беріледі.

Ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнының объектілі модельдерінің жиынтығының әрқайсысы құралдың логикалық құрылымын ұсынады, ол қандайда бір деңгейде құралдың нақты құрылымын бөліктерге бөлуді көздейді. Бөліктерге бөлу деңгейі , яғни нақты құрылымға жақындау дәрежесі оқытудың мақсаттары мен шарттарымен (білімгерлердің бастапқы деңгейі, оқыту мерзімі) анықталады.

Ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнының объектілі-бағдарлы жобалау әдіснамасының негізі жасалынған ұғымдық аппарат және теориялық тұрғыда негізделген объектілі-бағдарлы жобалаудың жылдық аппаратының кезеңдерін сипаттайтын жобалау үдерісі және ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнына құрылымдау аспабы ретінде объектілі ыңғайды тиімді қолдану үшін объективті алғы шарттарды қамтамасыз ететін зерттеуде анықталған қағидалар қызмет етеді [3].

Оқыту мазмұнын объектілі – бағдарлы жобалау технологиясы жоғарыда аталған әдіснамаға негізделеді және жасалынған стратегиялар жүйесін қолданады, ол пәндік саланың спецификасын ескеріп жобалау кезеңдерінің орындалуын (ақпараттық технология құралдарын оқыту) және оқыту мазмұнының логикалық құрылымын ұсынатын объектілі модельді бірмәнді ұсыну үшін белгілер жүйесін қамтамасыз етеді. Жобалау үдерісінің кезеңдерін құрайтын объектілі модельге қойылатын талаптар, белгілеулер жүйесі осы тармақта қарастырылады. Сонымен қатар келесі тармақта ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі-бағдарлы жобалау кезеңдерін құрайтын – стратегиялар жүйесі қарастырылады.

Бағдарламалық жүйелердің объектілі моделін салуға бағдарланған стратегиялар мен шаблондар жүйесі жасалынған [4, 5, 6], осы жерде «жаңа стратегияларды жасау» бойынша стратегия ұсынылады.

Объектілі – бағдарлы жобалау идеологиясы мен технологиясын оқу үдерісін жобалау аймағына тасымалдау, модельденетін үдерістің табиғатына, оның мәнді функцияларына баламалы болатын, формальды сипаттау құралдарын, ыңғайларын, стратегиялар жүйесін жасауды талап етеді. Мұндай жүйені жасау үдерісі қолда бар белгілі стратегиялар мен шаблондарды таңдау және модификациялаудан және жаңаларын жасаудан тұрады.

Модельденетін объектінің спецификасы (ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұны) және модельді құру мақсаттары ыңғайдың ерекшеліктерін анықтайды.

Бағдарламалық ортаның объектілі моделін құру барысында жасаушылар құрылатын ортаның бар болу мақсаттарын, оны қолдану саласының спецификасын, қолданатын құралдардың мүмкіндіктерін және т.б. талдаудан бастайды. Біздің жағдайда стратегияларды, шаблондарды, формальды сипаттау құралдарын кері үдерісті іске асыру үшін анықтау қажет: дайын жүйе бойынша(жүйенің табиғатына баламалы құралдарымен) «қайта құру» мақсаттарының спецификасын ескере отырып оның объектілі моделін «қалпына келтіру» - модельді оқу үдерісінің мазмұнын жобалау үшін қолдану талап етіледі.

Болашақ мұғалімдерді оқыту мазмұнының объектілі моделін құрудың негізгі мақсаты, мына мүмкіндіктерді беретін инфариантты құрылымды (берілген ортаның немесе кластар ортасының жаңа нұсқасына қатысты) анықтау болып табылады:

- оқып-үйрететін құралдардың спецификасын және оның басқа құралдармен байланысын анықтау;

- қалыптастыру қажет болатын ұғымдарды, объектілерді, олардың құрылымын ажырату; объектілердің негізгі кластарындағы жалпы мен ерекшелікті айқындау, олардың жүйенің мәнді функцияларымен және басқа объектілермен байланысын ескере отырып оларды оқып-үйрену ретін (көпдеңгейлі) анықтау;

- оқып – үйрену қажет болатын операциялардың негізгі түрлерін, оларды оқып- үйренудің көпдеңгейлі ретін анықтау;

- модель объектілерінің арасындағы өзара байланысты және олардың өзара әрекеттесу схемасын айқындау,

- күрделілігі әртүрлі болатын көпдеңгейлі жаттығулар жүйесін құру, оны шешу үшін әртүрлі әдістерді қолдану талап етіледі: қарапайым репродуктивтіден –«берілген объектіге берілген амалды орындаңдар»- зерттеушілік, шығармашылыққа дейін – «берілген функцияны орындауды қамтамасыз ететін, өзара әрекеттесетін объектілердің жүйесін құрыңдар».

Сонымен объектілі жобалау үдерісінің кілтті құраушысы болып табылатын – ұғымдар жүйесін қарастырдық, оның негізінде жобалау қадамдары орындалады. Бұл ұғымдар жүйесі жобалау үдерісінде қолданылатын жалпы ыңғайлардың негізінде пәндік саланың спецификасын ескеретін ақпараттық технология құралдарына оқыту мазмұнын объектілі-бағдарлы жобалау үшін қажет болады.

Әдебиеттер

1. И.Г.Захарова. Информационные технологии в образовании. Учеб. пособие для студ.высш.учеб.заведений. М.:ИЦ «Академия», 2005. 192с.

2. Е.В.Михеева. Информационные технологий в профессиональной деятельности. М.:Академия, 2006. -384с.

3. Полат Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. Учеб.пособие для студ.пед.вузов и системы повыш. пед. кадров.- М.: Издательский центр “Академия”, 2001-272б.

4. Брукс Ф. Как проектируются и создаются программные комплексы. –М.: Наука, 1999. -152 с.

5. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С ++. –М.:Бином: СПб.: Невский диалект, 1998. -560 с.