Problematika výuky objektově orientovaného programování v kurzech programování v terciárním vzdělávání

Mgr. Radim REMEŠ

Doctoral thesis

Problems of teaching object-oriented programming in programming courses in tertiary education

Abstract:

Výuka programování se zaměřením na objektově orientované programování v různých informatických oborech na vysokých školách patří mezi základní, ale náročné disciplíny. Prezentovaný výzkum se zabýval problémem, jak studenti začátečníci rozumí základním konceptům objektově orientovaného přístupu v programování. Výzkum identifikoval prahové koncepty tohoto přístupu k programování, které jsou pro studenty obtížné, ale jejich překonání je pro dobré zvládnutí objektově orientovaného programování klíčové, a dále se zabýval otázkou, jaké strategie používají studenti ve výuce programování při překonávání těchto obtížných konceptů. Využili jsme fenomenografický rámec; pomocí deduktivní a induktivní obsahové analýzy s otevřeným kódováním jsme identifikovali koncepty objektově orientovaného programování a jejich vlastnosti podle teorie prahových konceptů. Uskutečnili jsme polostrukturované rozhovory, které nám pomohly získat pohled, jak studenti rozumí a používají jednotlivé koncepty objektově orientovaného programování v úlohách zadaných v rámci výzkumu. Použili jsme i metodu hodnocení porozumění konceptům pomocí konceptuálních map a hodnocení úloh a výsledků studentských řešení pomocí SOLO metriky kognitivních procesů. Na základě využití těchto metod jsme identifikovali v rámci výuky objektově orientovaného programování dva prahové koncepty: "Rozhraní" a "Událost (resp. Delegát)". Pro úspěšné osvojení objektového přístupu v programování je nutné zvládnutí obou prahových konceptů, nicméně zvládnutí každého z nich znamená výrazný posun ("otevření portálu") ve schopnostech řešit komplexnější programové úlohy pomocí objektově orientovaného paradigmatu. Oba tyto koncepty také patří do abstraktní úrovně SOLO metriky kognitivních procesů, tedy schopnost zpracovávat abstraktní koncepty a myšlenky. Ta je klíčová při navrhování a implementaci složitých informačních systémů.

Abstract:

Teaching programming with a focus on object-oriented programming in various computer science disciplines at universities is one of the basic but challenging disciplines. The presented research dealt with the problem of how beginner students understand the basic concepts of object-oriented approach in programming. The research identified the threshold concepts of this approach to programming that are difficult for students, but overcoming them is the key to good mastery of object-oriented programming, and addressed the question of what strategies students use in teaching programming to overcome these difficult concepts. We used a phenomenographical framework; using deductive and inductive content analysis with open coding, we identified the concepts of object-oriented programming and their properties according to the theory of threshold concepts. We conducted semi-structured interviews that helped us gain insight into how students understand and use the various concepts of object-oriented programming in the tasks assigned in the research. We also used the method of evaluating the understanding of concepts using conceptual maps and evaluating the tasks and results of student solutions using SOLO taxonomy of cognitive processes. Based on the use of these methods, we identified two threshold concepts in the teaching of object-oriented programming: "Interface" and "Event (or Delegate)". To successfully master the object-oriented approach in programming, it is necessary to master both threshold concepts, however, mastering each of them means a significant shift ("opening the portal") in the ability to solve more complex program tasks using an object-oriented paradigm. Both of these concepts also belong to the abstract level of SOLO metrics of cognitive processes, i.e. the ability to process abstract concepts and ideas. This is the key in the design and implementation of complex information systems.

Keywords

výuka programování, objektově orientované programování, objektově orientovaný návrh, prahové koncepty

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 7. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Ladislav Beránek, CSc.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Education

Doctoral programme / field:
Specialization in Pedagogy / Information and communication technology in education