1 Теоретические основы формирования и развития алгоритмических способностей на уроках информатики
1.1 Понятие «алгоритмических способностей»
Успешное обучение в школе невозможно без сформированности предметных и метапредметных компетенций у ребёнка, которые необходимы ему для дальнейшей учебной деятельности. Следовательно, задача учителя заключается в формировании этих умений у учащихся.
Метапредметный подход в обучении обеспечивает организацию деятельности учащихся не с целью передачи им знаний, а с целью передачи им способов работы со знанием. Алгоритмическое мышление метапредметно, поскольку Умение выделять алгоритмическую суть явлений и строить алгоритмы – очень важно для человека любой профессии. Понятие алгоритма ценно не только практическим использованием, оно имеет также важное общеобразовательное и мировоззренческое значение [2].
Навыки алгоритмического мышления способствуют формированию особого стиля культуры человека, составляющими которого являются: целеустремленность и сосредоточенность, объективность и точность, логичность и последовательность в планировании и выполнении своих действий, умение четко и лаконично выражать свои мысли, правильно ставить задачу и находить окончательные пути её решения, быстро ориентироваться в стремительном потоке информации.
Наибольший интерес для нас представляет понятие «алгоритмические способности», как основного в нашем исследовании. Поскольку трактовка данного определения в литературных источниках весьма нечеткая и неоднозначная, то в целях его уточнения мы считаем необходимым обратиться к рассмотрению основного понятия «способности» и его интерпретаций с точки зрения различных подходов в психологии.
Под способностью алгоритмически мыслить понимается умение решать задачи различного происхождения, требующие составления плана действий для достижения желаемого результата.
Н.Б. Истомина отмечает, что алгоритмические способности находят свое выражение в том, что человек, видя конечную цель, может составить алгоритмическое предписание или алгоритм (если он существует), в результате выполнения которого цель будет достигнута. Академик А.А. Дородницын в своей работе «Информатика: предмет и задачи» убедительно доказывает, что «...без алгоритмов современному человеку нельзя сдвинуться с места».
Большинством авторов под алгоритмической деятельностью понимается процесс разработки, описания алгоритмов средствами заданного языка и их реализация. Овладение данной деятельностью обусловливают такие знания и умения, как: планирование структуры действий, знания основных алгоритмических структур и умение применять их для построения алгоритмов, умение строить информационные модели и описывать алгоритм на адекватном (понятном исполнителю) языке, умение инструментировать свою деятельность, кодировать информацию и т.д.
Следует подчеркнуть, что алгоритмические способности нами рассматриваются как способности познавательные, имеющие, на наш взгляд, выражение на разных уровнях деятельности. Более детально определить сущность и содержание рассматриваемого нами феномена «алгоритмические способности» можно на основе решения вопроса о его структуре. Способности, как правило, описывают посредством нескольких характеристик. Так, они обладают качеством (свойством), определяющим ту деятельность, которой они благоприятствуют, и количеством, то есть мерой выраженности.
Исследования и разработки структуры специальных способностей активно проводились отечественными исследователями со второй половины двадцатого века. Поскольку алгоритмические способности, как уже отмечалось выше, рассматриваются в качестве компонентов математических способностей, то при разработке их структуры логично опираться на исследования о сущности и структуре математических способностей.
Работы, посвященные этой проблеме, достаточно немногочисленны. Особое внимание привлекают исследования А.Г. Ковалева и В.Н. Мясищева, А.В. Крутецкого, А.Н. Колмогорова, Н.А. Менчинской, З.И. Калмыковой, С.И. Щварцбурда и др. Обобщив данные этих исследований можно выделить следующие компоненты математических способностей:
-способность к формализации и абстрагированию, отделению формы от содержания, оперированию формальными структурами, структурами связей и отношений;
- способность обобщать математический материал, вычленять главное, видеть общее во внешне различном;
- способность к оперированию числовой и знаковой символикой; - способность к последовательному, расчлененному логическому рассуждению;
- способность сокращать процесс рассуждения, мыслить свернутыми структурами;
- способность к обратимости мыслительного процесса; - гибкость мышления, творчество;
- математическая память; - способность к пространственным представлениям. Глубокий анализ исследований сущности и структуры математических способностей мы находим у В.А. Гусева, который в свою очередь предлагает систематизировать все разнообразие параметров этих способностей, распределив их по двум основным блокам.
Детальный анализ схемы структуры познавательных способностей, данный В.П. Озеровым и О.В. Соловьевой, позволил разложить такой специальный компонент как алгоритмические способности на ряд основополагающих психофизиологических компонентов познавательных способностей. К таким компонентам относятся: мотивация, мышление, память, внимание, восприимчивость, воображение, воля.
Таким образом, пришли к выводу, что алгоритмические способности, являясь в своем основании специфическими, проявляют и свойства общих способностей.
Подводя итог вышеизложенному, можем резюмировать, что алгоритмические способности занимают свое место в структуре познавательных способностей, являясь частью специальных математических способностей, полностью соответствуя законам формальной логики.
При этом их следует рассматривать и как учебные и как творческие, позволяющие на основе знания универсального способа создавать свой собственный индивидуальный способ решения той или иной задачи.
Это положение мы будем доказывать в следующем параграфе нашего исследования. Алгоритмические способности предполагают не только умение действовать по готовому рецепту, правилу, образцу, а использовать способность к обобщению: на ряде частных, конкретных примеров прийти к осознанию общего правила для данного рода однотипных задач. Гипотетическая схема компонентов структуры алгоритмических способностей послужила основой дальнейшего экспериментального исследования.
1.2 Структура и содержание алгоритмической линии в школьном курсе информатики
В последние годы методикой информатики является осознание того, что курс информатики не может быть связан только с задачей формирования компьютерной грамотности. В.М. Котов [19] указывает на то, что курс и цели информатики не ограничиваются только задачами подготовки школьников к практической деятельности.
До начала курса, основами информатики в качестве среднего школьного предмета, представляют собой комплекс образовательных задач, которые выходят за рамки прикладных задач формирования компьютерной грамотности.
На коллегии Министерства образования Российской Федерации, которое состоялось 22 февраля 1995 года, обсудили ход реализации программы информатизации образования в 1994-1995 годах, был рассмотрен вопрос о совершенствовании организации преподавания научных дисциплин в средней школе на современном этапе.
Коллегия постановила признать соответствующую необходимость выделения нескольких этапов в освоении основ информатики и формирования информационной культуры в процессе обучения в школе:
1. первый этап (1-6 классы) - пропедевтический;
2. второй этап (7-9 классы) - базовый курс;
3. третий этап (10-11 классы) - профильные курсы [20].
Первый этап является начальным, введение школьников в информатику, образуя первые элементы информационной культуры в процессе использования простейших компьютерных тренажеров, развивающих игр и т.д. Второй этап предусматривает обязательную минимальную подготовку учеников в области информатики.
Она направлена на освоение инструментов и методов информационной технологии, проблемы и навыки решения, сознательного и рационального использования компьютера в своей академической, а затем профессиональной деятельности. Изучение базового курса форм представления, передачи и хранения информации в обществе, природе, технологии [29].
Возможность отложить начало систематического изучения информатики в 7-9 классах, в дополнение к требованию в условиях информатизации школьного образования, широкое использование знаний и навыков по информатике по другим предметам на более ранней стадии также определяется двумя другими факторами. Во-первых, положительный опыт обучения детей этого возраста, как в нашей стране, так и за рубежом, и, во-вторых, значительная роль изучения информатики для развития мышления и формирования научного мировоззрения школьников этой возрастной группы.
Оказывается, что содержание базового курса может комбинировать 3 основных направления в изучении информатики в школе, и отражает наиболее важные аспекты его образовательного значения:
1. идеологический аспект, связанный с формированием представлений о роли информации в управлении, специфике самоуправляемых систем на системно-информационного подхода к анализу окружающего мира, общие закономерности информационных процессов в системах различной природы;
2. пользовательский аспект, связанный с формированием компьютерной грамотности, подготовка студентов к практической деятельности в условиях широкого использования информационных технологий;
3. алгоритмический (программирование) аспект в настоящее время в большей степени с развитием мышления учащихся [30].
Третий этап (10-11 классы) - непрерывное образование в области информатики в качестве соответствующего образования, дифференцированного по объему и содержанию в зависимости от интересов и ориентации профессиональной подготовки студентов.
Предложенная Л.Г. Лучко структура преподавания информатики в школе легли в основу серии экспериментов по созданию системы непрерывного обучения по информатике [23].
Одним из важнейших направлений информатизации образования является развитие содержания и методов преподавания информатики, информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в системе непрерывного образования в условиях информатизации и массовой коммуникации в современном обществе [29].
В соответствии со структурой школьного образования цели преподавания информатики и информационных технологий в 5-6 классах может быть определена следующим образом:
1. Формирование у учащихся готовности к учебной деятельности, выраженной в своем желании применять средства информационных технологий в любом предмете для реализации образовательных целей и саморазвития;
2. Пропедевтика основных понятий школьного курса информатики;
3. Развитие алгоритмических и познавательных способностей школьников.
В основу настоящего вводного курса информатики для 5-6 классов основана на таких принципах:
1. Целостность и непрерывность, что означает, что этот шаг является важной частью единой школы в масштабах всей подготовки в области информатики и информационных технологий;
2. научно сочетание доступности, строгость и систематического изложения (включить содержание основных положений современной науки с соответствующими возрасту студентов);
3. ориентированность на практику, обеспечивая выбор контента, направленного на решение простых практических задач планирования. Принцип нахождения нужной информации [24];
4. дидактический принцип спирали, как наиболее важный фактор структурирования методики преподавания информатики: первое общее знакомство с понятием с учетом имеющегося опыта учащихся, а затем его последующее развитие и обогащение, создают предпосылки для научного обобщения в старшей школе;
5. принцип развивающего обучения (подготовка ориентирована не только на получение новых знаний в области информатики, но и на активизацию познавательных процессов, формирования и развития школьников обобщенных способов деятельности, формирования навыков самостоятельной работы).
В самых ранних этапах обучения школьники должны получить понимание алгоритмов.
Они должны иметь четкое формирование понятия алгоритма. Алгоритмические способности рассматриваются как представление последовательности действий, наряду с воображением и логическим мышлением определяет интеллектуальную мощь человека, его творческий потенциал [30].
Для изучения алгоритмов требуется только способность выполнять арифметические операции над целыми числами. Познание может происходить при активном использовании игр, театральных проблем. Обучение учеников основам алгоритмического мышления основывается на понятии исполнителя.
Это понятие в последние годы вошло в употребление, компьютерных учителей, и большинство курсов основаны именно на таком подходе. Исполнитель может представить себе робот, оснащенный набором кнопок. Каждая кнопка соответствует одному действию (возможно, достаточно сложной), что робот способен делать. Нажатие кнопки вызывает соответствующее действие робота[9].
Робот действует в окружающей среде. Для описания исполнителя, вам необходимо установить среду, в которой он осуществляет свою деятельность, а также действия, которые он выполняет при нажатии каждой из кнопок.
В 6-ом классе предлагает глубокое понимание алгоритмических линий.
Одной из главных целей учебного курса в 7-9 классах, является подготовка учеников в соответствии с требованиями обязательного стандарта содержания образования в области информатики.
