V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Одной из дидактических задач образовательного учреждения является интеллектуальное развитие учащегося, важной составляющей которого является алгоритмическое мышление.

Наибольшим потенциалом для формирования алгоритмического мышления школьников среди естественнонаучных дисциплин обладает информатика – одна из фундаментальных отраслей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации [3].

Во многом роль обучения информатике в развитии мышления обусловлена современными разработками в области методики моделирования и проектирования, особенно в объектно-ориентированном моделировании. Умение для любой предметной области выделить систему понятий, представить их в виде совокупности атрибутов и действий, описать алгоритмы действий и схемы логического вывода (т.е. то, что и происходит при информационно-логическом моделировании) улучшает ориентацию человека в этой предметной области и свидетельствует о его развитом мышлении [6].

Например, в процессе изучения темы «Алгоритмизация и программирование» учащиеся должны уметь разрабатывать план решения задачи, выдвигать и доказывать гипотезы, прогнозировать результаты решения, анализировать и находить рациональные способы и т.д. Эти мыслительные умения характеризуют уровень развития алгоритмического мышления. Алгоритмическое мышление – познавательный процесс, характеризующийся наличием чёткой, целесообразной последовательности совершаемых мыслительных процессов с присущей детализацией и оптимизацией укрупнённых блоков, осознанным закреплением процесса получения конечного результата, представленного в формализованном виде на языке исполнителя с принятыми семантическими и синтаксическими правилами [2]. Под способностью алгоритмически мыслить понимается умение решать задачи различного происхождения, требующие составления плана действий для достижения желаемого результата [6].

Поскольку алгоритмическое мышление в течение жизни развивается под воздействием внешних факторов, то в процессе дополнительного воздействия возможно повышение уровня его развития. Необходимость поиска новых эффективных средств развития алгоритмического мышления у школьников обусловлена его значимостью для дальнейшей самореализации личности в информационном обществе [5].

Алгоритмическое мышление имеет свои общие и специфические свойства по сравнению с другими стилями мышления. В число общих свойств алгоритмического мышления входят целостность и результативность, помогающие увидеть поставленную проблему в целом виде и предполагают создание предварительного образа результата решения поставленной проблемы. К специфическим свойствам относятся дискретность, абстрактность и осознанная закреплённость в языковых формах. Эти свойства представляют собой пошаговость исполнения алгоритма, дают возможность абстрагироваться от конкретных исходных данных, перейти к решению задачи в общем виде и представить алгоритм при помощи некоторого формализованного языка. Компонентами алгоритмического мышления являются умение формализовать задачу и разбивать её на отдельные составные логические блоки [1].

Алгоритмическое мышление определяется следующими компонентами [6]:

1. Анализ требуемого результата и выбор на этой основе исходных данных для решения проблемы.

2. Выделение операций, необходимых для решения.

3. Выбор исполнителя, способного осуществлять эти операции.

4. Упорядочение операций и построение модели процесса решения.

5. Реализация процесса решения и соотнесение результатов с тем, что следовало получить.

6. Коррекция исходных данных или системы операций в случае не совпадения полученного результата с предполагаемым.

Умение «расчленять» задачу на подзадачи считают структурным стилем мышления. Особенности указанного стиля: простота и ясность; использование только базовых (основополагающих) конструкций; отсутствие многоцелевых функциональных блоков и т. д. Отметим, что компьютер, система программирования не являются целью обучения, они – инструмент реализации целей, хотя при этом, разумеется, познается, в определенном объеме, и сам инструмент.

В методической литературе по информатике отмечены различные способы формирования алгоритмического мышления школьников: проведение систематического и целенаправленного применения идей структурного подхода (А.Г. Гейн, В.Н. Исаков, В.В. Исакова, В.Ф. Шолохович); повышение уровня мотивированности задач (В.Н. Исаков, В.В. Исакова); постоянная умственная работа (Я.Н. Зайдельман, Г.В. Лебедев, JI.E. Самовольнова).

В.В. Левитес [4] предложил систему приемов и заданий для индивидуальной работы с детьми по развитию логического и алгоритмического мышления. Целью данной системы является формирование и развитие простых логических действий (приемов мыслительной деятельности) на основе использования логического конструирования на образном математическом материале через непосредственную предметную деятельность с вещественным материалом: конструктивную деятельность с моделями фигур, конструктивно-графическую – с использованием специальной рамки-трафарета с геометрическими прорезями, логико-графическую, сопровождающую решение всех предлагаемых заданий.

А.И. Газейкина выделяет следующий методический прием для развития алгоритмического мышления [2]:

1. Создание нового алгоритма, его запись, проверка и исполнение самим обучаемым или выбранным исполнителем.

2. Усвоение алгоритмов решения основных типовых задач.

3. Поиск и исправление синтаксических и семантических ошибок в алгоритме.

4. Оптимизация готового алгоритма, т.е. его упрощение и улучшение.

Для каждого этапа с учетом психолого-физиологических возрастных способностей определяется минимально возможный уровень каждого из основных элементов алгоритмического мышления и максимальный уровень. В этих пределах для каждого этапа выделяются информационный и практический блоки. В информационный блок входят все знания, которыми должен овладеть школьник после прохождения этапа. Практический блок представляет собой систему заданий прикладного характера, выполняемых школьникам на данном этапе.

И.Н. Слинкина предлагает использовать программные комплексы на основе качественного изменения возможностей современных ЭВМ, а также следующие комплексы действий, посредством которых реализуется алгоритмическое мышление [7]:

1. Создание нового алгоритма, его проверка и исполнение.

2. Проведение синтаксического анализа текста.

3. Трассировка алгоритма.

4. Выполнение готового алгоритма.

5. Оптимизация готового алгоритма.

А.Г. Гейн считает в развитии мышления важным этапом освоение системы базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование научной картины мира, роль информационных процессов в социальных, биологических и технических системах.

В работах [6, 7] были определены три основных уровня развития алгоритмического мышления: операционный (владеет некоторыми разрозненными операциями, но не может сочетать их, не владеет структурой их вложенности), системный (знает некоторые способы сочетания операций конструкций создания этих сочетаний, умеет решать стандартные задачи на применение алгоритмического мышления), методологический (умеет использовать уже имеющиеся мыслительные схемы решения некоторых алгоритмических проблем, может преобразовать их в изменяющихся условиях или трансформировать имеющиеся). Соответственно данным уровням были выделены умения, характеризующие каждый этап развития алгоритмического мышления:

– решать задачи алгоритмического характера;

– производить анализ задачи;

– составлять алгоритм;

– записывать алгоритм;

– производить синтаксический анализ составленного или предложенного алгоритма;

– выполнять алгоритмы;

– проводить оптимизацию алгоритма;

– производить мыслительные операции.

На основе этих уровней выделяются требования к развитию алгоритмического мышления [6]:

Операционный уровень характеризуется тем, что ученик имеет представление об алгоритме.

Системный уровень характеризуется тем, что ученик имеет представления об алгоритме, его свойствах, составляет небольшие линейные алгоритмы или с простейшими ветвлениями и циклом; владеет конкретными операциями классификации, сериации; знает способы решения некоторого класса алгоритмических задач; имеет представление об исполнителе и системе команд исполнителя.

Методологический уровень характеризуется тем, что ученик имеет представления об алгоритме, знает его свойства, умеет составлять и записывать формальные и неформальные алгоритмы линейной структуры, с простейшими ветвлениями и циклами; владеет операциями классификации, сериации и взаимно однозначного соответствия; легко справляется с задачами алгоритмического характера; имеет представление об исполнителе, системе команд исполнителя.

Основные принципы построения обучения, направленного на развитие алгоритмического мышления сводятся к следующим: систематичность работы, направленной на развитие алгоритмического мышления; системность, полнота и всесторонность рассмотрения отдельных действий, входящих в структуру алгоритмического мышления; возможность соотнесения полученных результатов с эталоном. Для выполнения всех этих условий целесообразно и необходимо использование ПК.

Важно отметить, что технология такого обучения должна быть массовой и общедоступной.

Таким образом, развитие алгоритмического мышления представляет собой процесс, проходящий в несколько этапов, начиная с начальной школы и заканчивая процессом обучения в вузе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бочкин, А.И. Методика преподавания информатики [Текст]. – Минск: Высшая школа, 1998. – 431 с.

2. Газейкина, А.И. Стили мышления и обучение программированию студентов педагогического вуза [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ito.edu.ru/2006/Moscow/I/1/I-1-6371.html. – Загл. с экрана.

3. Лапчик, М.П. Методика преподавания информатики [Текст]. – М.: Академия, 2007. – 624 с.

4. Левитес, В.В. Развитие логического мышления детей дошкольного и младшего школьного возраста [Текст] // Известия Российской академии образования. – 2006. – №3.

5. Лебедева, Т.Н. Формирование алгоритмического мышления школьников в процессе обучения рекурсивным алгоритмам в профильных классах средней общеобразовательной школы [Текст] : автореф. дис. ... канд. пед. Наук. – Челябинск : Челябинский государственный педагогический университет, 2005. – 20 с.

6. Лучко, Л.Г. Решение задач школьного курса информатики [Текст] : учебно-методическое пособие. – Омск: ОмГПУ, 2001. – 80 с.

7. Слинкина, И.Н. Использование компьютерной техники в процессе развития алгоритмического мышления у младших школьников [Текст] : автореф. дис. ... канд. пед. наук. – Екатеринбург : УрГПУ, 2000. – 22 с.

Код для цитирования: Скопировать