Формирование алгоритмического стиля мышления обучающихся
методическая разработка по информатике и икт

«Формирование алгоритмического стиля мышления учащихся на уроках информатики»

В современном мире информатика рассматривается как важнейший компонент общего образования, играющий значимую роль в формировании целостного мировоззрения, системно-информационной картины мира, учебных и коммуникативных навыков, основных психических качеств личности учащихся.

Быстрое развитие информационных технологий в последнее время постоянно заставляет пересматривать цели школьного курса информатики и вносить коррективы в его содержание. Информатика в школьном курсе дает несколько особых знаний и умений, без которых невозможно ни быть успешным на рынке труда сегодня, ни получить образование, которое позволит остаться успешным завтра. Одно из самых важных человеческих умений – это умение составить, а затем и претворить в жизнь план некой будущей деятельности. Заглянув в Энциклопедический словарь, можно обнаружить: такой план называется программой, алгоритмом. Привычка тратить время и силы на обдумывание, запись и отработку планов будущей деятельности себя самого, других людей или больших коллективов называется алгоритмическим стилем мышления. Овладеть алгоритмическим стилем мышления непросто. Для этого нужно научиться заранее, предсказывать ситуации, которые могут случиться в будущем, и предусматривать в планах правильное поведение в этих ситуациях. С другой стороны, как и другие человеческие навыки, алгоритмический стиль мышления можно развивать и тренировать путем целенаправленно подобранной системы упражнений.

Алгоритмический стиль мышления позволяет связать воедино функционирование информации в конкретной среде с требованиями её машинной обработки.

Алгоритмическое мышление помогает формировать навыки:

∙ умения планировать структуру действий, необходимых для достижения заданной цели при помощи фиксированного набора средств;

∙ строить информационные структуры для описания объектов и средств;

∙ организовывать поиск информации, необходимой для решения поставленной задачи;

∙ правильно, четко и однозначно формулировать мысль в понятной собеседнику форме и правильно принимать текстовое сообщение;

∙ своевременно обращаться к ЭВМ при решении задач из любой области;

∙  формировать навыки анализа информации, умение структурировать ее.

Развитие системного, логического мышления школьников, привитие навыков оперирования формальными понятиями и объектами, характерными для углублённого взаимодействия с компьютером - развитие алгоритмического стиля мышления - должно быть обеспечено школьным образованием.

В преподавании информатики определены следующие задачи, а именно:

• формирование основ научного мировоззрения;
• развитие мышления;
• подготовка учеников к практической деятельности, труду, продолжению образования.

В связи с этим содержание базового курса информатики, предусмотренное государственными стандартами образования, сочетает в себе три основных направления, которые отражают важнейшие аспекты ее общеобразовательной значимости:

• мировоззренческий;
• алгоритмический;
• пользовательский.

Следует взглянуть на раздел "Основы алгоритмизации" этого курса с точки зрения использования новых возможностей, которые стали доступными с развитием современных ИТ. Педагогические функции информатики, как образовательной области, определяются в первую очередь спецификой ее вклада в разрешение основных задач общего образования человека.

При этом алгоритмический аспект рассматривается в контексте развития специфических видов мышления, которые недостаточно развиваются (или вообще не развиваются) при изучении других школьных предметов. Заметим, что когда в человеческом мышлении выделяется определенный вид, то его развитие имеет самостоятельную, независимую от других ценность. И если целью образования на данном этапе есть воспитание культурного человека, который живет в условиях информационного общества, то развитие любого из типов мышления является необходимым условием при достижении этой цели.

Кроме того, при подготовке молодого поколения к жизни в условиях информационного общества особенное внимание следует уделять именно развитию мышления, а не репродуктивной способности по воссозданию ограниченного набора определенных знаний.

В связи с этим, считаю, что главной целью изучения основ алгоритмизации в школе является развитие алгоритмического, конструктивного, логического мышления учеников, а также формирование операционного типа мышления, которое направлено на выбор оптимального решения определенной поставленной задачи из нескольких возможных. Развитие этих специфических видов мышления делает весомый вклад в развитие общего научного мировоззрения и умственных способностей личности.

Считаю, что при изучении основ алгоритмизации в средней школе основное внимание в первую очередь должно уделяться:

• выявлению общих закономерностей и принципов алгоритмизации;
• основным этапам решения задач при помощи современных информационных технологий;
• анализу поставленной задачи, методам формализации и моделирования реальных процессов и явлений;
• выбору исполнителя поставленной задачи, исходя из тех рассуждений, что он является определенным объектом с присущими ему свойствами и набором действий, которые нуждаются в анализе для правильного и эффективного их использования;
• методам и средствам формализованного описания действий исполнителя, современным средствам их конструирования и реализации при помощи компьютера.

Одной из проблем, которые встают перед учителями, методистами, разработчиками педагогического программного обеспечения школьного курса информатики является проблема сочетания довольно консервативной алгоритмической линии курса с более динамичными и прогрессивными линиями исполнителя, формализации и моделирования, информационных технологий. Вполне возможно, что в основании этой проблемы, невзирая на то, что раздел был введен в курс школьной информатики с самого начала его внедрения, лежат споры о содержании этого раздела и вообще о целесообразности его изучения в курсе школьной информатики.

Алгоритмизация, как раздел информатики, который изучает процессы создания алгоритмов, традиционно относится к теоретической информатике вследствие своего фундаментального характера. При этом сторонники "пользовательского" подхода при изучении школьной информатики отмечают отсутствие практической значимости этого раздела для развития навыков пользователя современного программного обеспечения, что и становится предметом критики с их стороны.

Развитие алгоритмического мышления, как свидетельствует исторический опыт человечества, не зависит от наличия компьютеров. Компьютеры, как мел и доска, являются средствами обучения. Но было бы довольно странно, агитируя за использование компьютера как средства обучения при изучении различных школьных предметов, зная, что компьютер обладает широкими дидактическими возможностями и тому значительно повышает эффективность процесса обучения, не использовать его при изучении самой информатики. Поэтому процесс изучения основ алгоритмизации должен быть ориентирован на использование компьютера как дидактического средства обучения.

Поэтому, можно считать, что конечная цель развития алгоритмического мышления заключается в том, чтобы научить учеников выделять конкретное содержание в уже существующих алгоритмах и выделять содержание реальной задачи для построения алгоритма ее решения.

Следует еще раз отметить, что изучение основ алгоритмизации должно быть ориентированным именно на развитие алгоритмического мышления, а не на изучение определенного языка программирования. "... хотя роль программиста меняется, как и все в этом мире, современные программистские знания потребуются еще довольно долго. Некоторые виды работ по программированию изменятся явно, но много других по своему существу останутся без изменений. Программный инструментарий значительно улучшится, но основное искусство понимания логики и принципов конструирования программ и систем всегда будет иметь большую ценность".

Программирование есть и всегда останется искусством, овладеть которым в полной мере сможет не каждый. Это, кстати, и не требуется. Но овладеть основами программирования в пределах визуального конструирования программ, которые решают задачи, относящиеся к профессиональной деятельности человека - это под силу каждому.

Я преподаю информатику в школе почти с первого дня введения ее в школьное расписание. За 25 лет много воды утекло, а дискуссия о том, нужна ли всем нашим выпускникам тема «Алгоритмизация и программирование» и, если нужна, то в какой степени, как костер на ветру, то разгорается ярче, то тлеет, но не гаснет. Понятие алгоритма глобально, оно должно проходить через всю школьную программу и практически через все предметы — другое дело, как и в какой форме это давать. Недаром на заре школьной информатики возникло понятие «алгоритмическое мышление» - это качественно более высокий уровень мышления.

Убеждена, что алгоритмическое мышление нужно формировать при любых направлениях обучения — будь это будущие биологи, филологи или обычные базовые классы.

У человека, владеющего в достаточной степени алгоритмическим мышлением, качественно меняются, на мой взгляд, жизненные приоритеты, он находит смысл и удовольствие в умственной деятельности. В конечном итоге это означает, если мы сможем сделать эти вещи в нашем образовании глобально, изменение качества жизни и общества вообще неизбежно.

А как компьютер может помочь ребятам стать лучше, умнее и приспособленнее? Я считаю, что компьютер и программирование самой своей природой предназначены для воспитания  тех качеств, которых ему так не хватает в профессиональной деятельности и которые невыгодно отличают его от среднего европейца или, скажем, американца.

Вот эти качества:

1.  четкость и строгость мышления и делового общения;
2.  умение раскладывать поставленную задачу на подзадачи;
3.  осознание неизбежности расплаты за малейшую допущенную ошибку, неточность или обман;
4.  самое главное — умение четко планировать свои действия и последовательно достигать результата по разработанному плану.

Эти четыре качества можно назвать качествами общего развития учащихся на уроке информатики. Кроме того, каждый школьный предмет должен обеспечивать и специальное развитие. Следующие три качества специального развития ребенка на уроке информатики:

5. понимание принципов обработки информации в компьютере и принципов управления работой компьютера;
6. умение пользоваться компьютером и периферией в будущей профессиональной деятельности и в быту;
7. освоение остальных тем предмета информатики, прямо не связанных с компьютером.

Думаю, что перечисленные семь качеств развития школьника вполне можно считать семью целями преподавания информатики в школе, причем собственно обучение направлено на достижение последних трех целей, первые же четыре достигаются опосредованно, в качестве «побочного эффекта».

Проблемно-ориентированное обучение и компьютер позволяют перед началом изучения очередной темы продемонстрировать в привлекательном виде результаты решения типичных задач, относящихся к ней, и этим заинтересовать учеников.

Таким образом, сама проблема побуждает ребят к получению новых знаний. Стоит ли говорить, что знания, полученные таким способом, усваиваются «намертво»? Ни в какое сравнение с этим не может идти обычный способ преподавания, когда учитель заранее, не поставив практической задачи, теоретически дает школьникам идею вложенных циклов. Не будучи привязанными к конкретной задаче, абстрактные знания дают всходы в голове только одного из тысячи учеников, через остальные же детские головы они пролетают, не оставив никакого следа, кроме скуки.

Я бы сказала, что дать учащимся интересную задачу-проблему — это самое главное в освоении большинства тем. В результате поставленная проблема порождает вопросы школьников и создается вдохновляющая ситуация, когда не учитель «вдалбливает» знания в ребят, а они сами «вытягивают» знания из учителя.

Отсюда — поиск, сбор, придумывание интересных задач на программирование. Задачи, которые мы видим в современных задачниках по программированию, посвящены в основном обработке числовой и символьной информации, работе с массивами, сортировкам и т.д. Столь абстрактные задачи способны заинтересовать лишь учеников с математическим складом ума.

Многоуровневое и индивидуальное обучение. Всегда найдутся ученики, быстрее других, решившие проблемную задачу. Чтобы они не «бездельничали», учитель может, подсказать им самим, усложнить задачу в привлекательном для них направлении. Для решения этой усложненной задачи ребята вынуждены будут более глубоко изучить материал темы. Это один из путей индивидуализации. Там же, где материал ей препятствует, ученикам предлагается многоуровневая задача.

Наиболее одаренные школьники или энтузиасты, освоившие весь материал заранее вне урока, получают по желанию после собеседования с учителем задание на выполнение большого проекта по материалу данной темы или возможность изучать материал, не входящий в школьную программу.

Коллективное творчество. Очевидно, что чрезмерная индивидуализация обучения отрицательно сказывается на нравственных качествах ученика. Эффективным противовесом здесь служит коллективное творчество. Умение работать в группе, этика и организация коллективного труда воспитываются работой над совместными проектами, которыми может завершаться изучение очередной большой темы. Под контролем учителя ребята разбивают общий проект на подзадачи, и каждый из них отвечает за какую-нибудь подзадачу. Учитель назначает руководителя проекта, который координирует работу других ребят и отвечает за весь проект. Если подзадачи распределены между школьниками правильно, то даже самые слабые ребята получают достаточный стимул для работы и моральное удовлетворение.

Интернет создает уникальную возможность использования различной информации. Использую информационные ресурсы сети Интернет, интегрируя их в учебный процесс, при работе над проектом для самостоятельного поиска информации, для обогащения знаний. Учащиеся получают домашнее задание найти дополнительную информацию по той или иной изучаемой теме в библиотеке или в сети Интернет. Материалы, найденные учащимися, становятся основой проблемных обсуждений для получения новых знаний.

Таким образом, проблемное обучение учит детей получать знания самостоятельно. Мы живем в информационном обществе и главный капитал - умение добывать информацию, которая является самым ценным и важным продуктом будущей рыночной экономики. Иными словами, проблемное обучение ярко отображает изменение сути образования «От образования на всю жизнь - к образованию через всю жизнь»

Проблемное обучение вносит в образовательный процесс новые приемы, оживляет и активизирует их, избавляет от наиболее цепких и живучих сорняков формализма в обучении, исключает бездумное заучивание и пересказ "книжных" знаний, внедряет активное мышление, творческую самостоятельность в процесс познания мира.

Методика проблемного обучения отличается от традиционной тем, что ставит ученика в такое положение, когда он вынужден активно и интенсивно мыслить, мобилизуя свой интеллектуальный потенциал для решения проблемы и формирования теоретического вывода. Полученный в самостоятельном поиске теоретический вывод усваивается учеником как плод его собственного труда. А я, как учитель, помогаю своим ученикам в поиске как умелой формулировкой и постановкой проблем, так и показом логики их решения, но не в форме подсказки выводов - ответов.

Таким образом, проблемное обучение на уроках информатики дополняет традиционное иллюстративно-объяснительное обучение школьников. Вместе с тем оно способствует разрушению старых стереотипов пассивного обучения, заставляют учеников мыслить, искать совместно с учителем ответы на сложные жизненные вопросы.