Преподавание языка программирования python в высшых учебных заведениях отаханов Н. А

Keywords: Python programming language, educational area, classification, class, specification teaching, module.
For citation: Otahanov N. A. Teaching the Python programming language in higher educational institutions // Informatics and education. Vol.3. -Moscow, 2023 -p. xxx-xxx.


ВВЕДЕНИЕ
Во всех современных ВУЗах студенты практически всех специальностей изучают предмет Информатики и ИКТ в различных формах и содержаниях, в зависимости от специфики специальностей. Это означает, что все выпускники как сотрудники предприятий или члены цифрового общества должны уметь работать с информацией. Дело в том, в общих требованиях ГОСТа ВУЗов ряда стран (в том числе, и Узбекистана) указано, что они обязуются “формировать навыки и умения работы с научной и научно-технической информацией, подготавливать систематический самостоятельный анализ и заключение по исследуемым темам” у своих выпускников. Поскольку объемы информации постоянно растут, проблемы создания, хранения, сортировка, обработка и передача информации невозможно решить быстрыми, экономичными и качественными методами без средств информатики.
Информатику, в зависимости от области применения можно рассматривать как науку, как технологию и как индустрию. Информатика как наука объединяет собой группу дисциплин, занимающихся изучением различных аспектов свойств информации в информационных процессах. Информатика как технология используется как система процедур компьютерного преобразования информации с целью ее формирования, хранения, обработки, передачи и применения в практической деятельности. Информатика как индустрия обеспечивает все другие отрасли необходимыми информационно-программными ресурсами и сервисными услугами.
Из всех этих сфер можно отметить индустриальную отрасль, в которой чувствуется острая нехватка программных средств и сервисных услуг в различных формах и содержаниях. Предметно-ориентированные языки программирования считаются одним из ключевых средств решения этих проблем.
Предметно-ориентированные языки программирования (ПОЯП) - это языки программирования с высокой степенью модульности, которые являются удобными инструментами для разработки новых программ и упрощают процесс создания программных средств для задач в различных предметных областях. Такие языки программирования используют специфические термины и правила соответствующей отрасли для сбора, хранения, обработки и передачи данных. Это упрощает процесс разработки программных средств и работу программистов по многим смежным проблемам.
ПОЯП разрабатываются в сотрудничестве с ведущими экспертами в области прикладных программ и предполагают использование модулей. Такая ситуация позволяет разработать программные средства для специалистов, не обладающих высокими навыками программирования, но глубоко понимающих специфические особенности предметно- профессиональных проблем конкретной области. Поэтому такие языки программирования становятся все более популярными в мировой современной практике программирования.
Python является наиболее популярным из ПОЯП и представляет собой надежную систему большого числа инструментов и возможностей. В целом, Python не так сложен, как языки программирования общего назначения, такие как Java, Pascal или C++. Он может предлагать программистам удобный интерфейс, широкий диапазон данных и огромное количество готовых шаблонов для типичных задач. В новых версиях языка наряду с такими возможностями расширяются и области применения для разработки программных средств. Потому начиняя с 20-годов XXI века Python стал самым востребованным языком программирования среди профессиональных и непрофессиональных программистов.
В ПОЯП термин "модуль" интерпретируется как "библиотека методов и функций, каждая из которых независима и предназначена для полного решения небольшой конкретной задачи". Каждый модуль может содержать большого набора типичных методов и функций конкретной области, предназначенные для использования в процессе разработки программных средств. Теоретически, количество методов и функций в модуле не ограничены.
За счёт реализации модульности на высоком уровне, разработка новых приложений на языке программирования Python не требует высоких навыков, другими словами, достаточно обладать необходимыми знаниями по предметной области задачи, для которой создаётся программное обеспечение и иметь базовые навыки программирования.
Python, как и другие ПОЯП, в процессе разработки новых программных средств может предоставить программистам следующие возможности:

• 
  оптимизирует работу за счет использования готовых шаблонов и методов;
  
• 
  избавляет от необходимости создания менее эффективных кодов, таких как повторное написания одних и тех операций;
  
• 
  делает наглядным процесс разработки ПО за счёт возможности построения алгоритма решения задачи в виде логического проекта;
  
• 
  обеспечивает эффективную и качественную организацию этапов разработки;
  
• 
  освобождает от создания программных кодов для чрезмерно сложных задач;
  
• 
  улучшает качество программного продукта;
  
• 
  разрешает использование общепринятых условий и правил в задачах конкретной предметной области;
  
• 
  интегрирует программирование в конкретные предметные отрасли;
  
• 
  упрощает процесс редактирования, отладки, чтения, понимания и анализа программного кода;
  
• 
  уменьшает всевозможные затраты, связанные с процессом разработки приложений.
  

Языки программирования, такие как Python, разработанные для конкретной области и обогащенные парадигмами программирования, являются эффективными инструментами для разработки программного обеспечения и используются сегодня для широкого класса задач.
Сегодня язык программирования Python за счёт вышеуказанных возможностей становится все более популярным. Следует отметить, что в 2021-2022 годах Python стал языком программирования номер один в мире по уровню востребованности. Это, конечно, не случайно. Знание методов и модулей конкретной предметной области значительно упрощает и облегчает процесс разработки программных продуктов и позволяет создавать программы даже специалистам, не обладающим высокой квалификации программистов, но глубоко понимающими типичные проблемы конкретной предметной области.
Язык программирования Python включает в себя примерно 400 (250 стандартных и 150 внешних) модулей. Общее количество классов, методов, функций и констант Python составляет примерно 8000, и они позволяют программистам разрабатывать новые приложения простыми, быстрыми, высококачественными и экономичными способами. Поскольку каждый модуль Python предназначен для решения некоторых типичных задач в определенной области и использует термины, концепции и законы, относящиеся к этой области, было бы логично рассматривать его как язык программирования, специфическим для конкретной предметной области. Существует много информаций о работе с модулями на языке программирования Python. Анализ информации с открытых источников показало то, что существуют большое количество научных исследований по языку программирования Python [1]-[13], но ни в одном из них внешние и внутренние модули Python не классифицированы полностью. Основная часть этих исследований посвящены
Классификация модулей, начатая Д. Хеллманном в [8] (около 120 модули описаны и перегруппированы в 17 классах) продолжена автором. Чтобы уточнить и дополнить классификацию, автором был проанализирован большой объем материалов из существующей литературы, веб-сайтов pypi.org, kite.com, и системы поддержки интерпретатора Python. Обнаружены ещё 130 внутренних модулей языка, а диапазон классов расширен ещё шестью классами и полученная классификация была объявлена в [14]. Классификация модулей показывает, что известные на сегодняшний день внутренние модули языка Python охватывают типичные задачи по 23 областям профессиональной деятельности. На сегодняшний день эта классификация может быть не самой совершенной, но является наиболее полной. Учитывая важность классификации в организации учебного процесса с учётом специфики образовательных направлений, повторно представим эту таблицу (табл. 1).

Таблица-1. Классификация внутренних модулей языка Python.

Table-1. Classification of Python internal modules