Особенности изучения темы «Алгоритмы» в начальной школе с применением компьютерных обучающих программ

СОДЕРЖАНИЕ Введение

Раздел 1. Теоретические основы развития алгоритмического мышления младших школьников.

1.1 Основные характеристики алгоритма.

1.2 Основные характеристики алгоритма.

1.3 Способы описания алгоритмов.

1.4 Основные этапы решения задач с помощью обучающих программ Раздел 2. Применение компьютерных обучающих программ при изучении темы «Алгоритмы». 2

2.1 Языки программирования для младших школьников.

2.2 Компьютерные обучающие программы в жизни младшего школьника.

2.3 Развитие алгоритмического мышления на уроках информатики.

Заключение

Список литературы Приложения ВВЕДЕНИЕ Любой человек ежедневно встречается с множеством задач: от самых простых и хорошо известных до очень сложных. Для многих задач существуют определенные правила (инструкции, предписания), объясняющие исполнителю, как решать данную задачу. Эти правила человек может изучить заранее или сформулировать сам в процессе решения задачи. Чем точнее и понятнее будут описаны правила решения задач, тем быстрее человек овладеет ими и будет эффективнее их применять. Источниками возникновения алгоритмов служат: наблюдение и эксперимент, научная теория, прошлый опыт и другое.

Конечно, собрать кубик Рубика можно и без памятки, просто перемещая грани в случайном порядке. Но перебор возможных вариантов может занять долгое время, это будет непроизводительный и неоптимальный процесс. Гораздо удобнее иметь список шагов, последовательное выполнение которых всегда будет приводить к положительному результату. Именно эти принципы легли в такое понятие как «алгоритм».

Без алгоритмов были бы невозможны любые виды вычислений, а решение любой проблемы начиналось бы «с нуля» — даже если она была решена множество раз. Применение алгоритмов позволяет быстро решать однотипные задачи, сократить время на поиск решения, автоматизировать процесс его нахождения, а также распространять найденное решение в стандартизованной — а значит, понятной всем форме.

Решение многих задач человек может передавать техническим устройствам — ПК, автоматам, роботам и так далее. Применение технических устройств предъявляет очень строгие требования к точности описания правил и последовательности выполнения действий. Поэтому разрабатываются специальные языки для четкого и строгого описания различных правил.

Алгоритмизация это раздел информатики, изучающий методы и приемы построений алгоритма, а также их свойства, то есть алгоритмика задачи, построения модели и алгоритмизация.

Цель данной работы состоит в том, чтобы выявить и доказать необходимость и эффективность изучения алгоритмизации в начальной школе с применением компьютерных обучающих программ.

Объектом исследования является активная информационная деятельность младших школьников в процессе изучения темы «Алгоритмы» с помощью компьютерных обучающих программ.

Предмет исследования: процесс алгоритмического развития мышления младших школьников на уроках информатики с помощью применения компьютерных обучающих программ.

Раздел 1. Теоретические основы развития алгоритмического мышления младших школьников

1.1 Определение и свойства алгоритма Для решения задачи исполнителю необходимо указать последовательность действий, которые он должен выполнить для достижения цели — получения результата. Иначе говоря, исполнителю должен быть указан алгоритм решения задачи, представленный на понятном ему языке. Под исполнителем подразумевается как человек, так и вычислительная машина.

Перед решением любой задачи с помощью персонального компьютера (ПК) выполняются следующие этапы: постановка этой задачи, построением сценария и алгоритмизация.

Алгоритмизация задачи — процесс разработки (проектирования) алгоритма решения задачи с помощью ПК на основе ее условия и требований к конечному результату.

На этапе постановки задачи описываются исходные данные и предпосылки, формируются правила начала и окончания решения задачи (достижения цели), то есть разрабатывается информационная или эквивалентная ей математическая модель. Методом проб и ошибок ведется поиск метода решения задачи (метода вычислений, метода перебора вариантов, метода распознавания образов). На основании этого метода разрабатывается исходный алгоритм, реализация которого принципиально возможна с помощью ПК. При разработке исходного алгоритма и даже при выборе модели пользователь, т. е. человек, решающий конкретную задачу, должен иметь представление о математическом обеспечении ПК.

Алгоритм — понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи .

Алгоритм применительно к ПК — точное предписание, т. е. набор операций и правил их чередования, при помощи которого, начиная с некоторых исходных данных, можно решить задачу фиксированного типа. Команда алгоритма — предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителя.

Термин алгоритм происходит от имени узбекского ученого IX века Аль-Хорезми, который в своем труде «Арифметический трактат», переведенном в XII веке с арабского на латынь, изложил правила арифметических действий над числами в позиционной десятичной системе счисления. Эти правила и называли алгоритмами. Таким образом, правила сложения, вычитания, деления, умножения чисел, правила преобразования алгебраических выражений, правила построения геометрических фигур, грамматические правила правописания слов и предложений — все это алгоритмы. Многие правила, инструкции, записанные в различных документах и представляющие собой подробнейшие указания, годные во всевозможных ситуациях, также можно отнести к алгоритмам.

Алгоритмы обладают целым рядом свойств: дискретностью, точностью, результативностью, массовостью.

Свойства алгоритма — набор свойств, отличающих алгоритм от любых предписаний и обеспечивающих его автоматическое исполнение.

Детерминированность (определенность, точность, однозначность). Это свойство заключается в том, что при задании одних и тех же исходных данных несколько раз алгоритм будет выполняться абсолютно одинаково и всегда будет получен один и тот же результат. Свойство детерминированности проявляется также и в том, что на каждом шаге выполнения алгоритма всегда точно известно, что делать дальше, а каждое действие однозначно понятно исполнителю и не может быть истолковано неопределенно. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер.

Массовость — выражается в том, что с помощью алгоритма можно решать не одну конкретную задачу, а любую задачу из некоторого класса однотипных задач при всех допустимых значениях исходных данных.

Результативность (направленность) — означает, что выполнение алгоритма обязательно должно привести к решению поставленной задачи, либо к сообщению о том, что при заданных исходных величинах задачу решить невозможно. Алгоритмический процесс не может обрываться безрезультатно.

Дискретность — означает, что алгоритм состоит из последовательности отдельных шагов — элементарных действий, выполнение которых не представляет сложности. Именно благодаря этому свойству алгоритм может быть реализован на ЭВМ.

Конечность (финитность) — заключается в том, что последовательность элементарных действий алгоритма не может быть бесконечной, неограниченной, хотя может быть очень большой (если требуется, например, большая точность вычислений).

Корректность — означает, что если алгоритм создан для решения определенной задачи, то для всех исходных данных он должен всегда давать правильный результат и ни для каких исходных данных не будет получен неправильный результат. Если хотя бы один из полученных результатов противоречит хотя бы одному из ранее установленных и получивших признание фактов, алгоритм нельзя признать корректным.

1.2 Основные характеристики алгоритма Для решения одной и той же задачи, как правило, можно использовать различные алгоритмы. В связи с этим, возникает необходимость сравнивать их между собой, и для этого нужны определенные критерии качества алгоритмов.

Временные характеристики алгоритма определяют длительность решения или временную сложность .

Длительность решения часто выражается в единицах времени, но удобнее ее выражать через количество операций, так как количество операций не зависит от быстродействия конкретной машины.

Временной сложностью алгоритма называется зависимость времени счета, затрачиваемого на получение результатов от объема исходных данных.

Временная сложность позволяет определить наибольший размер задачи, которую можно решить с помощью данного алгоритма на ПК. Каждый алгоритм можно характеризовать функцией J[n), выражающей скорость роста объема вычислений при увеличении размерности задачи — п. Если эта зависимость имеет линейный или полиномиальный характер, то алгоритм считается «хорошим», если экспоненциальный — «плохим».

Для сложных задач эта характеристика имеет большое значение, т.к. ее изменение значительно сильнее влияет на время решения, чем изменение быстродействия ПК. Например, при зависимости Дп) = 2п увеличение производительности в 10 раз увеличивает размерность задачи, решаемой за то же время, всего на 15% .

Объемные характеристики алгоритма определяют его информационную сложность. Информационная сложность связана со сложностью описания, накопления и хранения исходных, промежуточных и результирующих данных при решении определенной задачи.

Объем текста алгоритма (программы) определяется количеством операторов, использованных для записи алгоритма.

Объем внутренней и внешней памяти необходимой для хранения данных и программ при использовании данного алгоритма определяется на основании расчетов или опытным путем. При недостатке памяти носителей информации используется сегментация программ.

Сложность структуры алгоритма определяется количеством маршрутов, по которым может реализовываться процесс вычислений и сложностью каждого маршрута.

Очевидно, что при выборе алгоритмов нужно учитывать не только их характеристики качества, но и способ реализации алгоритма. Например, многие итерационные алгоритмы удобны для ПК, но слишком трудоемки для человека. Тип используемой ПК также может влиять на выбор алгоритма (иногда имеет место и обратный вариант, когда сначала определяется алгоритм и лишь затем способ реализации).

1.3 Способы описания алгоритмов Для строгого задания различных структур данных и алгоритмов их обработки требуется иметь такую систему формальных обозначений и правил, чтобы смысл всякого используемого предписания трактовался точно и однозначно. Соответствующие системы правил называют языками описаний.

К средствам описания алгоритмов относятся следующие основные способы их представления:

1. Словесный, представляет собой описание структуры алгоритма на естественном языке. Например, к приборам бытовой техники, как правило, прилагается инструкция по эксплуатации, то есть словесное описание алгоритма, в соответствии с которым данный прибор должен использоваться.

2. Формульно-словесный, аналогично пункту 1, плюс параллельная демонстрация используемых формул.

В качестве примера можно привести ведение лекций преподавателем (словесный способ) с одновременной записью формул на доске (формульный).

3. Графический, то есть с помощью блок-схем.

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным. При графическом исполнении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой блочных символов, каждый из которых соответствует выполнению одного из действий. Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. Символы, наиболее часто употребляемые в блок-схемах.

4. Программный, то есть тексты на языках программирования. Алгоритм, предназначенный для исполнителя на компьютере записывается на языке программирования (языке, понятном ЭВМ). Сейчас известно несколько сот языков программирования. Наиболее популярные: Бейсик, Си, Паскаль, Пролог, ПЛ, Ада и так далее.

1.4 Основные этапы решения задач с помощью обучающих программ Рекомендуется проводить занятия в кабинете вычислительной технике, активно используя имеющиеся компьютерное оборудование, стандартное программное обеспечение, а также СD — диск, входящий в поставочный комплекс.

Структура комплекса по учебной ступени 1−4-х классов содержит основные (взаимосвязанные) составляющие:

настоящие методические рекомендации, включающие программу курса и являющиеся самообразующим элементом программно — методического комплекса;

учебное пособие (учебник) для моделирования познавательной деятельности учащихся;

учебную тетрадь, включающую комплекс практических заданий;

электронное приложение, содержащее инструментарий для моделирования самостоятельной деятельности учащегося на компьютере и средства мониторинга этой деятельности учителем.

Качественная реализация программы курса возможна при наличии полного программно-методического комплекса, а также соответствующей подготовки педагогов к его применению в педагогической деятельности:

Решение каждой задачи необходимо начинать с ее анализа. Это самый важный момент.

Хотя в основу работы с рабочими тетрадями положена активность учащихся, тем не менее, при решении многих задач полезно использовать методическую помощь взрослых — родителей, учителя.

Некоторые дети не могут сами решать проблемы и подсматривают у соседа. Обратите на этих детей особое внимание. Вызывайте их почаще к доске, чтобы им пришлось самим решать поставленные перед ними задачи. Пересадите их, пусть они посидят некоторое время одни (только постарайтесь это сделать так, чтобы ребенок не подумал, что вы его наказываете), понуждайте их самих принимать решение, заставьте мыслить самостоятельно, пока они еще маленькие Задания в обучающих программах заставляют учеников размышлять, рассуждать, искать и находить вариант решения, а затем доказывать свою правоту. Задания постепенно должны усложняться. Если ученики не справляются с задачей, нужно перейти к более простой.

При поиске решения задачи можно применить прием исполнения задачи учениками, что в некоторых случаях способствует лучшей усваиваемости материала.

Раздел 2. Применение компьютерных обучающих программ при изучении темы «Алгоритмы»

2.1 Языки программирования для младших школьников Алгоритмизация как часть программирования является основным, центральным элементом содержания курса информатики. Однако объём её изучения ее остается дискуссионным, что связано как с важностью осуществления фундаментализации курса, так и с необходимостью проведения профориентации на профессию программиста. Поэтому 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.

LightBot — игрушечная среда для самых маленьких (можно использовать с 5−6 лет). Необходимо запрограммировать движение «виртуального» робота. Несмотря на простоту, с помощью LightBot можно не только формировать операционное мышление ребенка, но и изучать такие понятия программирования, как подпрограммы-процедуры.

RoboMind — простая среда программирования, которая позволяет начинающим программировать поведение «машинки" — робота. Здесь в доступной форме изучаются популярные методы программирования и основы «искусственного интеллекта». Робот может программироваться на разных языках.

Karel, Karel ++, Karel J. Robot — языка для начинающих, они используются для составления программ управления «роботом». Karel использует собственный язык программирования, Karel ++ - язык программирования C++, Karel J. Robot — версия Karel на Java.

Guido van Robot — роботом управляют с помощью программы (как в Karel J. Robot), за синтаксисом похожим на Python. Это свободно расширенная программа, работа с которой может быть началом к изучению любого языка программирования. Greenfoot — учебная, объектно-ориентированное Java-среду, разработанное прежде всего в учебных целях. Greenfoot позволяет разрабатывать программы для моделирования и диалоговые игры.

Little Wizzard — среда программирования для детей, предназначенное для изучения основных элементов программирования в начальной школе. Используя только мышку, дети получают возможность составлять программы и изучать такие понятия, как переменные, выражения, ветвления, условия и логические блоки. Каждый элемент языка программирования представляет собой интуитивно понятный символ.

Peter — средство визуального программирования, предназначенный для простого и быстрого создания приложений для Windows 95/98/NT/ME/2000/XP. Принцип работы похож на разработку графической презентации с созданием программной структуры для управления объектами. Составление программы несколько напоминает составление головоломки из отдельных частиц. Стрелка — программа — тренажер для развития алгоритмического мышления и формирования навыков составления управляющих алгоритмов.

К возможностям Scratch относится проекция его ресурсов в психолого-педагогический и методический планы, то есть те его свойства, которые напрямую проистекают из наличных ресурсов. Наиболее существенны, 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 проектной и научно-познавательной деятельности; организацию кружковой работы с направленностью на художественное творчество.

(приложение 2.1.)

2.2 Компьютерные обучающие программы в жизни младшего школьника Информационные технологии уже так крепко вошли в наш мир, что мы, пожалуй, и не представим себе жизнь свою без компьютеров, мобильных телефонов, бытовой техники, автоматизирующей практически все наши рутинные обязанности и т. д. Вот добрались технологии и до той сферы жизнедеятельности, которые многие из нас считают если не главной в жизни, то уж очень важной, это точно — до обучения детей. Многим от этого страшно становится, другие же, напротив, — несказанно этому рады. Классифицировать обучающие детские программы, с точки зрения пользователя, можно по огромному множеству критериев, которые необходимо учитывать при выборе программы. Это и сложность, и возрастная категория, и направление, в котором будет обучаться ребенок и так далее. Специалисты же, как правило, из всех предпочитают следующие 5 направлений:

· логика и память;

· мелкая моторика рук;

· счет и чтение;

· объемное восприятие и фантазия;

· музыкальный слух и художественный вкус.

Компьютерные обучающие программы необходимы младшим школьникам не только для изучения алгоритмизации и программирования, но и для тогочтобы изучать языки и другие школьные предметы. С помощью таких программ дети узнают много нового, развивают умения и навыки в том или ином предмете. Такие обучающие программы хорошо использовать в то время когда дети находятся на каникулах. Также эти программы используют когда дети изучают новую тему в школе, для закрепления и систематизации полученных знаний.

Проведем анализ двух программ по изучению английского языка и математики.

Английский язык. Игра «Я и моя семья»

Программа представляет собой полноэкранное оконное приложение. Изучение происходит в игровой форме. При этом программа содержит несколько разнообразных игр, в ходе которых ребенок может изучить цифры, буквы и слова, алфавит и многое другое. Игры предназначены для детей школьного возраста (от 6 до 10 лет). Комментарии в игре на русском языке, так что даже оставленный один на один с игрой, ребенок сможет разобраться, что ему делать и как. Выбор игры происходит из главного меню программы, в котором «игровой консультант» объяснить, как выбрать нужную игру.

Игра выполнена в ярких красках, которые обязательно привлекут внимание ребенка, заставив его сосредоточиться на картинках и звуке. Звук достаточно громкий, а дикция позволяет понять произносимые слова.

Вход в игру сопровождается пояснением, что необходимо сделать ребенку и зачем это будет делаться. Очень важно, что программа поясняет важность действий ученика, тем самым мотивируя его к действию. Игра позволяет тренировать память, изучать цифры, буквы и слова, выучить алфавит и даже послушать и выучить песенку на английском языке.

Итак, попробуем «поиграть». Начнем с самого простого: алфавит. Чтобы узнать, как выбрать эту игру, нужно нажать на робота в правом нижнем углу в главном меню. Он скажет, что алфавит находится в «большой красной книге». Туда и отправимся. Мы сразу попадаем в игру, где все тот же робот-консультант расскажет, что же нужно сделать, чтобы выучить буквы.

Изучая буквы, нажимаем на них и видим их изображение, а стрелочками вправо и влево «вызываем» слова, которые начинаются на выбранную букву. На рисунке ниже видно, как происходит изучение буквы «А». Все слова и буквы сопровождаются звуком — приятным женским голосом, которые называет буквы и произносит слова уже на английском языке.

Выбор уровня сложности находим там, где изучение языка происходит в игре. Уровней всего три.

Вот и первая игра: нужно помочь механику починить телефон, попутно изучая цифры. Здесь уже мужской голос объясняет ребенку на английском языке как называется нажатая им цифра и просит нажать нужную ему цифру.

Математика. Программа «Математика для детей»

Программа реализована в качестве полноэкранного приложения и предназначена для детей младшего школьного возраста (от 6 до 10 лет). Эта развивающая игра входит в сборку игр «Развивалки для детей. От английского до математики». В эту же сборку входят игры «Маленькие цифры» и «Космические цифры», также посвященные теме арифметики.

Программа содержит в себе 2 игры. Выбор игры происходит из главного меню. В этом же меню приятный женский голос расскажет ребенку о том, какую именно игру он собирается выбрать (при наведении курсора на «кнопку») с номером игры происходит озвучивание ее названия. Итак, вниманию ребенка представляется игра № 1 под названием «Математическая башня» и игра № 2 под названием «Полигон». Игры абсолютно самостоятельные и достаточно интересные для ребенка старшего дошкольного возраста.

И снова проследуем по шагам играющего ребенка. Выбрав первую игру, попадаем на поляну, где расположена та самая математическая башня. На самой нижней ее ступеньке стоит наш персонаж, а голос за кадром сообщает о том, что должен делать малыш, чтобы достигнуть самой верхней ступени и выиграть игру. Здесь задачи на сложение, решая которые и выбирая правильный ответ, расположенный ниже самого примера мы можем переместить персонажа на 1 ступень выше. Решив пример неверно, мы переместим персонаж на 1 ступень ниже. Каждая выбираемая цифра (при наведении курсора на цифру внизу экрана) озвучивается все тем же голосом.

Вторая игра перемещает нас на полигон, где есть мишень, примеры на вычитание и шарики с цифрами — решениями заданного примера. Женский голос сообщит нам о том, что, решив пример, малыш должен будет найти подымающийся вверх шарик с верным на его взгляд ответом и «выстрелить» в него. При верном ответе раздастся звук лопающегося шарика, а при неверном — разочарованный вздох. Таким образом, решив каждый следующий пример, малыш приближается к победе.

Таким образом, эта игра развивает не только математические способности, но и моторику рук, а также скорость реакции ребенка. Главная мотивация — победа.

Вывод используя такие программы дети расширяют кругозор получают новые знания в конкретных направлениях. Ярость изображений позволяет заинтересовать детей расширяет их фантазию. Программы основаны на игре что способствует активному обучению учащихся. Также данные обучающие программы имеют свою систему алгоритмизации которая позволяет учащимся правильно и быстро решать примеры и задания. Дети развивают самостоятельностьусидчивость.

(приложение 2.2.)

2.3 Развитие алгоритмического мышления на уроках информатики

В целях обучения информатике заявлено развитие системного, аналитического и алгоритмического мышления, то есть мышления теоретического, то тогда мы обязаны четко определить для себя объект педагогического воздействия (личность и ее мышление в данном случае) и найти профессиональные средства воздействия именно на личность, на ее психологические характеристики, а не только способы формирования знаний, умений и навыков. Учителю следует понимать и все время помнить, что мышление не есть что-то совершенно самостоятельное и независимое, а есть элемент целостной системы «личность» .

Также важно понимать и учитывать в процессе обучения информатике, что мышление — это умственный процесс, процесс интерпретации того, что воспринято. Это значит, что даже одинаково воспринятое понимается по-разному, то есть в процессе мышления происходит интерпретация воспринятого в зависимости от целого ряда факторов: возраста, образования, мировоззрения, жизненного опыта и так далее.

Учителю важно понимать, что мыслительная деятельность может быть направлена как бы «внутрь себя», и вовне. Первое условно назовем «внутренним информационным потоком», а второе выраженное в словесной форме — «внешним информационным потоком». Как внутренний, так и внешний информационные потоки можно рассматривать как процессы, то есть построить динамические модели мышления и речи. Тогда под «внешним информационным потоком» можно понимать процесс вывода информации из нашей памяти и способы представления информации.

Учителю информатики на современном этапе развития содержания и методической системы обучения информатике необходимо четко уяснить для себя: что я, учитель информатики, в ходе своих уроков информатики хочу организовать урок, какие задачи подберу, что скажу ученикам, какие задания дам на дом, как организую взаимодействие учащихся между собой и. т.д., чтобы изменить способы мышления, и как следует делать на уроке, как потом убедиться, что в процессе этого осознанного воздействия на личность посредством вышеотмеченных приемов и способов произошли именно те, планируемые изменения мышления, а не просто, чтобы изменилось количество знаний, умений и навыков.

То есть, если учитель говорит себе: я «претендую» на революционное развитие личности, а не эволюционное, которое происходит постоянно, проявляясь как побочный продукт моих целенаправленных действий, направленных на формирование знаний, умений и навыков (как говорят «не благодаря, а вопреки»). Тогда он должен наряду с методиками обучения информационным технологиям, овладеть также и методиками формирования понятий информатики и методиками развития системного или теоретического мышления и использовать их совокупности с методиками формирования знаний, умений и навыков. Это вполне возможно, хотя и требует определенных затрат времени и усилий для освоения новых методик. Важно то, что эти усилия очень скоро окупятся как в плане ускорения изучения программного материала, так и в плане повышения эффективности учебно-воспитательного процесса в целом, а также в плане улучшения качества образованного процесса и атмосферы урока.

Появление информатики в начальной школе совершенно естественно, если учесть, что именно в возрасте учащихся начальной школы у детей складывается стиль мышления. Именно здесь уместна постановка и решение педагогической задачи (формирование операционного стиля мышления учащихся, готовящихся к выходу из школы в мир информационного общества). Если навыки работы с конкретной техникой можно приобрести непосредственно на рабочем месте, то мышление, не развитое в определенные природой сроки, таковым и останется. Опоздание с развитием мышления — это опоздание навсегда. Поэтому для подготовки детей к жизни в современном информационном обществе в первую очередь необходимо развивать логическое и алгоритмическое мышление, способности к анализу (вычленению структуры объекта, выявлению взаимосвязей, осознанию принципов организации) и синтезу (созданию новых схем, структур и моделей). Важно отметить, что технология такого обучения должна быть массовой, общедоступной, а не зависеть исключительно от возможностей школ или родителей.

Во многом роль обучения информатике в развитии мышления обусловлена современными разработками в области методики моделирования и проектирования, особенно в объектно-ориентированном моделировании и проектировании, опирающемся на свойственное человеку понятийное мышление. 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.

Курс информатики может рассматриваться как часть курса математики, основная цель которого — формирование у школьников основ алгоритмического мышления. Под способностью алгоритмически мыслить понимается умение решать задачи различного происхождения, требующие составления плана действий для достижения желаемого результата.

Алгоритмическое мышление, рассматриваемое как представление последовательности действий, наряду с образными и логическим мышлением определяет интеллектуальную мощь человека, его творческий потенциал. Навыки планирования, привычка к точному и полному описанию своих действий помогают школьникам разрабатывать алгоритмы решения задач самого разного происхождения. Алгоритмическое мышление является необходимой частью научного взгляда на мир. В то же время оно включает и некоторые общие мыслительные навыки, полезные и в более широком контексте. К таким относится, например, разбиение задачи на подзадачи.

Для обучения алгоритмики школьнику нужно только умение выполнять арифметические операции над целыми числами. Комбинаторные объекты легко овеществляются, с ними можно работать руками, а доказательства производить методом полного перебора. Познание может происходить при активном использовании игр, театрализации задач.

Обучение школьника основам алгоритмического мышления базируется на понятии исполнителя. Это понятие в последние годы вошло в обиход преподавателей информатики, и большинство курсов основано именно на таком подходе. Исполнителя можно представлять себе роботом, снабженным набором кнопок. Каждая кнопка соответствует одному действию (может быть, довольно сложному), которое робот способен совершить. Нажатие кнопки вызывает соответствующее действие робота.

Робот действует в определенной среде. Чтобы описать исполнителя, нужно задать среду, в которой он действует, и действия, которые он совершает при нажатии каждой из кнопок.

Основой для введения исполнителей служат задачи. Исполнители, используемые в информатике, традиционны. Исключение составляет введенный А. К. Звонкиным исполнитель Директор строительства. Это одна из первых попыток познакомить учащихся с понятием параллельного программирования. Знакомство происходит на совсем простом и в то же время очень содержательном материале строительных кубиков. Единожды введенные исполнители в дальнейшем активно используются на протяжении всего курса.

Общая схема подачи материала в курсе следующая: от частного к общему, от примера к понятию. Подача материала допускает шесть форм-стадий:

манипуляция с физическими предметами;

театрализация;

манипуляция с объектами на экране компьютера;

командный режим управления экранными объектами;

управление экранными объектами с помощью линейных программ;

продвинутое программирование с использованием процедур и других универсальных конструкций.

Учащиеся должны знать и уметь использовать основные понятия: исполнитель, среда исполнителя, конструкции, команды исполнителя, состояние исполнителя, алгоритм, простой цикл, ветвление, сложный цикл, условия, истинность условий, логические операции, эффективность и сложность алгоритма, координаты на плоскости, преобразование программ, параллельное программирование.

Проведем эксперимент. Базой исследования послужила школа № 22 ,

3 «а"класс.

3 «а» класс делится на 2 группы, чтобы каждый ученик мог самостоятельно работать за компьютером. В первой группе, в эксперименте участвовало 10 человек.

Эксперимент проходил в конце года, когда учащиеся в течение года изучали компьютер.

Цель: с помощью компьютерных обучающих программ выявить степень интеллектуальных способностей учащихся умение решать задания с помощью алгоритма.

Задание 1

Как можно пройти от круга до сердечка по трем дорожкам? Через какие фигуры пройдет путь?

Задание 2

Найди разные пути из трех дорожек от квадрата до треугольника. Какие фигуры встретятся на пути?

(алгоритм) выполнения задачи, но и условный. Происходит знакомство с ветвлением в алгоритмах.

Задание 3

Посмотри на рисунок. Круги — это домики. В них живут жители — буквы и цифры. Между кругами есть линии — дорожки. По ним ходит почтальон и разносит письма. При этом почтальон соблюдает правило своего движения: если дорожка соединяет домики, где есть одинаковые жители, то по такой дорожке можно идти. Если дорожка соединяет домики, где обитают разные жители, то по такой дорожке идти нельзя.

Задание 4

Помоги почтальону разнести письма. Укажи промежуточный домик.

Задание 5

Определи недостающую фигуру.

Задание 6

Доставь письмо адресату. Укажи промежуточные дома.

При этом необходимо обратить внимание учащихся на то, что почтальон при одних условиях «ходит по извилистой линии», а при других «ходит углами», — то есть дети вместе с учителем могут составить последовательный план действий.

Результаты эксперимента см. в таблицах №, 2.

Анализ результатов

Результаты проведенного исследования представлены в следующей таблице № 3

Таблица № 3

Оценка результатов работы производилась следующим способом:

Выводы об уровне развития

10 баллов — очень высокий;

8−9 баллов — высокий;

4—7 баллов —средний;

2—3 балла — низкий;

0—1 балл — очень низкий.

Из таблицы видно, что у большой части детей (5 человек) повысился уровень интеллектуального развития, 3 человека имеет высокий уровень развития и 2 человека — низкий уровень.

Из анализа полученных данных следует, что классе с 1 заданием справился на 75%.

Со вторым заданием — 90%.

С третьим заданием — 95%.

С четвертым заданием в классе справилось 85%

C заданием 5 справились 65% учащихся.

С шестым заданием в классе справилось 85% учащихся.

Вывод: учащиеся экспериментального класса справились с заданием и показали, что у них развито логическое мышление, умение анализировать, сравнивать. Выполнение заданий не вызвало у них больших затруднений.

Таким образом, учащиеся экспериментального класса справились с работой (выполнили работу 94%).

Современное общество предъявляет новые требования к поколению, вступающему в жизнь. Надо обладать умениями и планировать свою деятельность, и находить информацию, необходимую для решения поставленной задачи, и строить информационную модель исследуемого объекта или процесса, и эффективно использовать новые технологии.

Такие умения необходимы сегодня каждому молодому человеку. Поэтому первой и важнейшей задачей школьного курса информатики является формирование у учащихся соответствующего стиля мышления, и начинать это следует в младших классах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Появление информатики в начальной школе совершенно естественно, если учесть, что именно в возрасте начальной школы у детей складывается стиль мышления. Учителю следует понимать и все время помнить, что мышление не есть что-то совершенно самостоятельное и независимое, а есть элемент целостной системы «личность» .

Курс информатики может рассматриваться как часть курса математики, основная цель которого — формирование у школьников основ алгоритмического мышления. Под способностью алгоритмически мыслить понимается умение решать задачи различного происхождения, требующие составления плана действий для достижения, желаемого результата. Чтобы осуществить развитие алгоритмического мышления, учителю информатики необходимо применять компьютерные обучающие программы. С помощью них ученик творчески и умственно развивается. Учится самостоятельно выполнять задания, решать примеры и задачи с применением алгоритмов.

Знание алгоритмов выполнения облегчает учебную деятельность учеников. Они учатся составлять планы, режимы и так далее. Учатся легко и быстро решать задачи. Алгоритмизация также способствует развитию логики, мышления и систематизации знаний.

Если в процессе обучения информатики включать анализ и решение алгоритмических задач с помощью компьютерных обучающих программ, то у младших школьников, возможно, обеспечить более высокий уровень развития алгоритмического мышления.

1. Бабанский Ю. К. Методы обучения в современной образовательной школе. М., Просвещение, 1985.

2. Доронина О. В. Страх перед компьютером: природа, профилактика, преодоление // Вопросы психологии, № 1, 1993.

3. Есипова Н. Д. Творческие работы учащихся в курсе информатики. М.: Информатика и образование, № 3, 1999.

4. Захаров В. Н., Христочевский С. А. Использование персональных ЭВМ в образовании.

5. Исакова Л. С., Астафьева Е. А. Из опыта использования персонального компьютера на уроках. Сб. докладов X юбилейной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании». Ч. II. М.: МИФИ, 2000.

6. Карлащук В. И. Некоторые аспекты программирванного обучения Информатика, № 14/2000.

7. Карлащук В. И. Обучающие программы. М.: Солон-Р, 2001.

8. Катышев В. А. Компьютерные технологии обучения. М.: МАИ, 1992.

9. Марусев И. В. (под редакцией) Компьютер в помощь ученому и учителю. КПГИ, 1989.

10. Пейперт С. Переворот в сознании: дети, компьютеры и плодотворные идеи. М.:Педагогика, 1989.

ПРИЛОЖЕНИЯ

(приложение 2.1.)

Тема урока: «Первое знакомство с системой Logo Writer

Цель урока: научить учащихся загружать Logo Writer и приступать к работе с исполнителем «Черепашка»; ознакомить с командами перемещения; развивать мышление, логику; воспитывать уважение к товарищу.

Оборудование: компьютеры, тетради, интерактивная доска.

Тип урока: изучение нового материала Ход урока

1.Организационный момент.

(приветствие учителя, проверка готовности к уроку)

2.Актуализация опорных знаний.

— Давайте вспомним ребята, что такое алгоритм и кого (или что) называют исполнителем алгоритмов?

(Алгоритм — это план работы, расписанный по шагам выполнения этой работы.

Составитель алгоритма — тот, кто придумывает алгоритм.

Исполнитель алгоритма — это тот, кто выполняет алгоритм).

3.Изучение нового материала

— А сейчас я расскажу вам сказку.

В некотором царстве, в тридевятом государстве родилась маленькая, беленькая красавица черепашка. Родилась она не в воде и не в песках, а на экране компьютера. Черепашка как черепашка — 4 ножки, голова, маленький хвостик и панцирь на спинке. Так же, как и все, красавица черепашка умеет поворачиваться налево и направо, ножками шевелить, вперед ходить и назад пятится. А еще она умеет цвет свой изменять, все вокруг раскрашивать, петь, писать, решать примеры, строить графики, превращаться в различных животных, в растения и предметы. Черепашка любит в прятки играть и очень нравится ей помогать ребятам сказки сочинять. Много чего умеет делать черепашка, а самое главное понятливая очень. Объясните ей как дворец построить — и она построит, как зверей чудесных нарисовать — и нарисует. Если вы сами умеете делать что-то, то можете и черепашку этому научить. Главное правильно командовать — черепашка все без труда выполнит. И взрослых слушается, и детей — вот какая необычная, смышленая черепашка.

4. Сообщение темы и цели урока.

— Сегодня на уроке мы научимся загружать Logo Writer и приступать к работе с исполнителем «Черепашка»; ознакомимся с командами перемещения.

5.Практическая работа

Живет черепашка в среде (в царстве) Logo Writer. Команды ей мы будем давать на специальном языке — на языке программирования. Язык программирования, используемый при работе в среде Logo Writer, называется Лого.

" Лого" происходит от греческого «логос», означающего «слово», «мысль» .

Как загрузить среду Logo Writer?

1) Войти в каталог Logo Writer;

2) Установить указатель на файле logowr.com;

3) Нажать клавишу Enter.

Перед вами появится главное меню среды Logo Writer.

алгоритмический мышление программа школьник

Установите указатель на пункт Новый лист с помощью стрелок и нажмите клавишу Enter.

6.Упражнения для глаз.

Среда Logo Writer представляет собой «компьютерный альбом». Вы сами можете создавать в нем листы, задавая им различные имена, рисовать на листах картинки и писать тексты с помощью черепашки. Компьютерный альбом от обычного отличается тем, что позволяет исправлять содержимое листов, входящих в альбом и создавать динамические рисунки и тексты (т. е. мультфильмы).

Запишем несколько самых простых команд для работы с черепашкой:

1) СЧ — Спрячь Черепашку

2) ПЧ — Покажи Черепашку

3) ИГ — Исходная Графика (все рисунки на данном листе уничтожаются, фон становится черным, и черепашка возвращается на исходную позицию — в центр экрана).

4) СК — удаление всех ранее набранных команд на данном листе

Команды перемещения черепашки:

1) ВП <�число> - перемещение вперед на указанное количество шагов;

2) НД <�число> - перемещение назад на указанное количество шагов;

3) ПР <�число> - поворот вправо на указанное число градусов;

4) ЛВ <�число> - поворот влево на указанное число градусов;

Команды системы Logo Writer отделяются друг от друга пробелом.

7.Домашнее задание:

выучить способ записи и назначение команд, пройденных на уроке для работы с черепашкой (СЧ, ПЧ, ВП, НД, ЛВ, ПР).

8. Итог урока

— Чему научились на сегодняшнем уроке?

— Что было интересным?

— Какие трудности у вас были при выполнении практической работы?

— До свидания!

(приложение 2.2.)