Статья на тему "Развитие алгоритмического мышления"

Статья на тему

«Развитие алгоритмического мышления у младших школьников средствами Scretch-программирования»

Федеральный государственный образовательный стандарт предполагает в начальной школе, что детям необходимо овладеть элементами логических действий (сравнения, классификации, обобщения, анализа и др.). Поэтому одной из важнейших задач, стоящих перед учителем начальных классов, является развитие самостоятельной логики мышления

В декабре в 2013 году была утверждена Концепция развития математического образования в Российской Федерации, которая представляет собой систему взглядов на базовые принципы, цели, задачи и основные направления развития математического образования в Российской Федерации.

В концепции школьного математического образования выделены основные цели обучения - обучение учащихся приемам мышления и методам познания, формирование у них качеств математического мышления, математических мыслительных способностей и умений. Важность исследований отмеченных проблем усиливается возрастающим значением применения математики в различных областях науки, экономики и производства.

Проблемой развития алгоритмического мышления в начальной школе занимались такие известные педагоги и психологи, как: С.П. Баранов, А.Е. Дмитриев, Ш.А. Амонашвили, А.М. Матюшкин, И.Я.Лернер,

В педагогических исследованиях этих и других авторов рассмотрены проблемы взаимосвязи логического мышления и творческого саморазвития школьников, методы и технологии развития логического мышления, освоение логических операций школьниками, их связь с умственным развитием ребенка, диагностика логического мышления.

Мышление ребенка младшего школьного возраста находится на переломном этапе развития. В этот период совершается переход от наглядно-образного к словесно-логическому, понятийному мышлению, что придает мыслительной деятельности ребенка двойственный характер: конкретное мышление, связанное с реальной действительностью и непосредственным наблюдением, уже подчиняется логическим принципам, однако отвлеченные, формально-логические рассуждения детям еще не доступны. Ребенок, особенно 7-8 летнего возраста, обычно мыслит конкретными категориями, опираясь при этом на наглядные свойства и качества конкретных предметов и явлений, поэтому в младшем школьном возрасте продолжает развиваться наглядно-действенное и наглядно-образное мышление, что предполагает активное включение в обучение моделей разного типа (предметные модели, схемы, таблицы, графики и т.п.)

Особенности логического мышления

1) преобладание чувственного, деятельного анализа над абстрактным;

2) осуществление синтеза преимущественно в наглядной ситуации без отрыва от действий с предметами;

3) подмена операции сравнения рядоположением предметов, которые легче определяются в свойствах, чем в связях и отношениях между предметами;

4) несформированность базовых умений для проведения обобщения;

5) неумение выделять существенные признаки, чаще всего, заменяя их внешними яркими признаками предметов.

Современный уровень развития общества и соответственно сведения, почерпнутые из различных источников информации, вызывают потребность уже у младших школьников вскрыть причины и сущность явлений, объяснить их, т.е. отвлеченно мыслить

Алгоритм - общепринятое и однозначное предписание, определяющее процесс последовательного преобразования исходных данных в искомый результат.

Алгоритмическое мышление - познавательный процесс, характеризующийся наличием четкой, рациональной последовательности совершаемых мыслительных процессов с присущей детализацией и оптимизацией укрупненных блоков, осознанным закреплением процесса получения конечного результата

Математике и информатике принадлежит ведущая роль в формировании алгоритмического мышления, воспитании умений действовать по заданному алгоритму и конструировать новые алгоритмы.

Постоянное использование в работе алгоритмов и предписаний должно ориентировать учащихся не на простое запоминание определенного плана или последовательности действий, а на понимание и осознание этой последовательности, необходимости каждого ее шага.

Проблема развития алгоритмического мышления в начальной школе – одна из важнейших в психолого-педагогической практике. Поэтапное формирование логических приемов мышления с постепенным переходом непосредственно к элементам алгоритмизации, является основным способом решения этой проблемы. Ведущая роль в этом принадлежит учителю, который может организовать работу с алгоритмическими обучающими средствами на внеурочных занятиях по робототехнике, способствуя тем самым развитию алгоритмического мышления.

Компоненты алгоритмического мышления:

- проведение спецификации алгоритмов

- составление словесного описания алгоритма деления многозначных чисел в соответствии с его видами;

- составление математической модели алгоритмов

- проверка корректности, созданной математической модели;

- анализ полученных результатов и оптимизации алгоритма;

- наглядная интерпретация структуры алгоритма в модельном обобщении через сформированные операции, входящие в алгоритм (все виды алгоритмов).

Критерии сформированности алгоритмического мышления:

- знание операций, входящих в структуру действия, на основе которых формируется алгоритм;

- умение выполнять отдельные операции и умение применять их в отдельности, входящие в состав алгоритма;

- овладение структурой действия – совокупностью всех операций алгоритма;

- умение применять основные операции в структуре действия;

- умение представлять алгоритм в модельном обобщении и предлагать пути по оптимизации созданного алгоритма;

- умение применять алгоритм в нестандартных условиях и осуществлять его перенос на широкий класс задач, т.е. получать бесконечного множества объектов с помощью обобщенной модели алгоритма.

Развитие алгоритмического мышления, обеспечивается принципами обучения: принцип стимулирования мышления; принцип благоприятного климата; принцип активности обучения; принцип оптимизации, принцип поэтапного формирования умственных действий, принцип обучения на повышенном уровне трудности.

Большинство действий, совершаемых человеком, выполняется по определённым правилам. Их эффективность во многом зависит от того, насколько он представляет, что делать в каждый момент времени, в какой последовательности, каким должен быть итог его действий, то есть насколько он представляет алгоритмическую сущность своих действий. Без предварительного составления алгоритмов человеку будет сложно пользоваться в производстве и в быту различными автоматами, компьютерами.

Таким образом, составление человеком алгоритмов выполняемых действий становится частью его культуры мышления и поведения.

Изучение программирования на раннем этапе обучения эффективно способствует развитию мышления ребенка.

Изучение алгоритмизации имеет два аспекта: развивающий и программистский. Развивающий аспект связан с необходимостью развития алгоритмического мышления учащихся как необходимого качества личности современного человека. Программистский аспект носит преимущественно профориентационный характер и связан с необходимостью показа учащимся содержания деятельности программистов. Учащиеся знакомятся с понятиями алгоритма и исполнителя алгоритмов.

Сегодня многие школы, организующие обучение робототехнике используют для создания алгоритмов программу Скретч. Создатели Scratch разрабатывали его специально для детей 8–16 лет. Однако 6–7-летние дети, которые умеют читать, считать, а также пользоваться мышью, тоже могут создать простые проекты.

Скретч – это бесплатная визуальная объектно-ориентированная среда программирования на русском языке для обучения школьников младших и средних классов. Скретч позволяет детям создавать собственные анимированные и интерактивные истории, игры и другие произведения. Этими произведениями можно обмениваться внутри международной среды. Когда ученики создают проекты в среде Скретч, они осваивают множество навыков 21 века, которые будут необходимы для успеха:

В результате изучения программирования в среде Скретч у обучаемых отмечается более повышенный интерес к изучению программирования, чем у их сверстников прошлых лет, ребята с удовольствием создают анимированные истории. Они погружаются в мир увлекательной игры, где их герои оживают, разговаривают друг с другом и решают разные задачи.

Программа на языке Scratch называется скриптом. Скрипт собирается из команд среды по принципу составления изображения из пазлов. Каждая команда скрипта интуитивно понятна каждому ребенку, так как ее название совпадает с действием, которое она производит.

Под ресурсами Scratch мы понимаем все его особенности как языка и системы программирования. В первую очередь к ним относятся: объектная ориентированность; поддержка событийно-ориентированного программирования; параллельность выполнения скриптов; дружественный интерфейс; разумное сочетание абстракции и наглядности; организация текстов программ из элементарных блоков; наличие средств взаимодействия программ на Scratch с реальным миром посредством дополнительного устройства; встроенная библиотека объектов; встроенный графический редактор; активное интернет-сообщество пользователей.

К возможностям Scratch отнесём проекцию его ресурсов в психолого-педагогический и методический планы, то есть те его свойства, которые напрямую проистекают из наличных ресурсов. Наиболее существенны, на наш взгляд, возможности Scratch направленные на: изучение основ алгоритмизации; изучение объектно-ориентированного и событийного программирования; знакомство с технологиями параллельного программирования; моделирование объектов, процессов и явлений; организацию проектной деятельности, как единоличной, так и групповой; организацию научно-познавательной деятельности; установление межпредметных связей в процессе научно-познавательной деятельности.

Таким образом, в качестве способов организации внеучебной научно-познавательной деятельности школьника мы выделяем:

1. использование среды программирования Scratch в качестве системо-образующего элемента;

2. выполнение научно-познавательных и творческих проектов междисциплинарного характера;

3. работа над выполнением проектов в разновозрастных группах.

К наиболее существенным особенностям предлагаемой модели внеучебной деятельности мы относим:

1. выполнение проектов в среде программирования Scratch (с возможностью впоследствии перейти к другим средам);

2. возможность как индивидуальной, так и групповой работы (в том числе в разновозрастных группах);

3. работу на выбранном уровне сложности;

4. отсутствие жѐсткого регламента, что предполагает возможную необязательность посещения занятий, выполнения заданий и т. п., т. е. индивидуальную образовательную траекторию для каждого ученика;

5. безотметочная система оценивания;

6. возможность свободно обмениваться мнениями, как внутри своей группы, так и с коллегами;

7. равноправие «научных» и «творческих» проектов.

Таким образом, педагогический потенциал среды программирования Scratch позволяет рассматривать как перспективный инструмент (способ) организации междисциплинарной внеучебной научно-познавательной деятельности школьника, направленной на его личностное и творческое развитие.

Для первой модели в начальной школе (2-4 классы) занятия должны проводиться по одному академическому часу. За компьютером учащиеся проводят только часть времени, остальное время изучается литература, планируется работа, подготавливается доклады и пр.

Если точка входа в проектную деятельность приходится на второй класс, то овладев основами среды Scratch к четвёртому классу, школьники смогут заниматься собственно межпредметной проектной деятельностью.

Учитывая специфику деятельности в среде Scratch, выделим следующие её этапы.

Подготовительный этап. На этом этапе происходит постановка цели (конечного результата деятельности); составляется план деятельности: выделяются все объекты предстоящего проекта, их свойства и взаимодействия; выделяются отдельные подзадачи и последовательность их выполнения.

Организационный этап — распределение ролей в группе по виду деятельности (художник, программист, музыкальный редактор и т. п.) или по подзадачам.

Осуществление замысла. На этом этапе разрабатывается визуальное представление объектов и их скрипты. Здесь же происходит отладка кода (приложение 1).

Презентация продукта и рефлексия — демонстрация продукта классу, обсуждение; формулирование выводов.

Результативность процесса обучения основам программирования во многом зависит от формы организации занятий.

В арсенале учителя огромный выбор методов, среди которых:

- объяснительно - иллюстративный - предъявление информации раз-личными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др);

- эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.)

- проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися;

- программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность);

- репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: написание скриптов (алгоритмов) по образцу, беседа, упражнения по аналогу),

- частично - поисковый - решение проблемных задач с помощью педагога;

- поисковый – самостоятельное решение проблем.

Таким образом, создавая скрипты, обучаемые используют простейшие алгоритмические конструкции, тем самым развивая алгоритмическое и логическое мышление, формируют навыки выделения объектов, процессов и явлений, понимания их структуры, и, что самое главное, вырабатывают умение самостоятельно ставить цель и решать задачи. В процессе работы с данной средой учащиеся осваивают множество навыков, необходимых в 21 веке, а именно творческий подход, умения обучатся и самообучаться, взаимодействие и проектирование, проведение анализа.

Scratch не просто среда для программирования, через нее можно выйти на многие другие темы школьной информатики. Создавая свои собственные игры и мультфильмы, дети научатся разрабатывать проекты, ставить цели и задачи. Чтобы оформить это, нужно поработать в текстовом редакторе. Потом надо нарисовать героя, окружение. Разработать алгоритм действий героя, алгоритмы его реакций на события. Надо будет озвучить героя и события (записать, обработать звук). Важно и то, что ребенок имеет возможность поделиться результатами своего творчества с друзьями или другими пользователям

Scratch дает возможность закладывать и развивать алгоритмическое мышление. Задача учителя – создать условия для данного развития, подобрать правильные формы, методы и технологии. Самое главное - это заинтересовать ученика, воспитывать живой интерес к работе с данной программой.