Методика обучению алгоритмических задач в пропедевтическом курсе.

Методика обучению алгоритмических задач в пропедевтическом курсе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение………………………………………………………………………….3

1.Теоретические основы использования методики обучению алгоритмических задач в пропедевтическом курсе информатики…………………………………………………………………..…7

 

1.1 Анализ литературы………………………………………………………..…7

 

1.2. Алгоритмическое мышление как важное составляющее алгоритмической культуры школьников. …………………………………………………………11

 

1.3Сущность методики обучения алгоритмическим задачам в пропедевтическом курсе………………………………………………………..14

Список основной использованной литературы……………………..…………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             

 

 

 

Введение.

В современном мире общество характеризуется внедрением во все  сферы его жизнедеятельности  информационных технологий. Новые технологии все больше оказывают существенное влияние на сферу образования.  Происходящие фундаментальные изменения в системе образования вызваны пересмотром целей, образовательных ценностей, а также необходимостью перехода к непрерывному образованию, разработкой и использованием новых технологий обучения, связанных с оптимальным построением и реализацией учебного процесса с учетом гарантированного достижения дидактических целей. Одной из дидактических задач образовательного учреждения является формирование мышления учащегося, развитие его интеллекта. Важной составляющей интеллектуального развития человека является алгоритмическое мышление. Алгоритмический стиль мышления необходим каждому молодому человеку, живущему в информационном обществе, независимо от его профессиональной подготовки и ориентации. Наибольшим потенциалом для формирования алгоритмического мышления школьников среди естественнонаучных дисциплин обладает информатика. Анализ развития стандарта образования по информатике и ИКТ позволяет сделать вывод: формирование алгоритмического мышления школьников - важная цель школьного образования на разных ступенях изучения информатики. Формирование же алгоритмического мышления осуществляется в процессе формирования алгоритмической культуры школьников. [1]

Проблема формирования алгоритмической  культуры учащихся особенно актуальна  в современном образовательном  процессе. Совокупность знаний, умений и навыков работы с алгоритмами  формируется у подростков при  изучении всех школьных дисциплин. Математике и информатике принадлежит ведущая  роль в формировании алгоритмического мышления, воспитании умений действовать  по заданному алгоритму и конструировать новые алгоритмы. Необходимость уделения внимания алгоритмическому мышлению подрастающего поколения, происходит из-за того, что именно с его помощью у детей формируется умения решать задачи, разрабатывать стратегию ее решения, выдвигать и доказывать гипотезы опытным путем, прогнозировать результаты своей деятельности, анализировать и находить рациональные способы решения задачи путем оптимизации, детализации созданного алгоритма, представлять алгоритм в формализованном виде на языке исполнителя.

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. Алгоритмический подход – это обучение учащихся какому-либо общему методу решения посредством алгоритма, выражающего этот метод. Повышение алгоритмической культуры учащихся зависит от целей формирования основных ее компонентов. Понимание языковых и алгоритмических аспектов общения с компьютером составляет необходимый элемент общей культуры современного человека. Алгоритмы являются неотъемлемой составляющей деятельности людей в различных областях науки: филологии, истории, педагогике и др.

Алгоритмическая культура является основой компьютерной грамотности, овладение ею предполагает: понимание сущности алгоритма и его свойств, представление о возможности автоматизации той области деятельности человека, где существует алгоритм этой деятельности; умение описать алгоритм с помощью определённых средств и методов описания; знание основных типов алгоритмических процессов.

В связи с требованиями информационного общества необходима разработка методической системы формирования алгоритмической культуры в области  информационных систем. На взгляд современных исследователей, занимающихся этой проблемой (Л.Л. Босовой, Н.В. Матвеевой), алгоритмическую культуру целесообразно формировать с использованием методики обучению алгоритмических задач.

Вопросам изучения методики обучения алгоритмических задач  в пропедевтическом курсе  посвящены  труды Босовой Л.Л, С.Сочнева, В. А. Носова , Н. В. Матвеевой и других.[2,3,4,5,6]

На пути реализации целей и задач методики обучения алгоритмических задач встают противоречия между значимостью и важностью развития алгоритмического мышления школьников и огромным многообразием подходов к использованию методики обучения решения алгоритмических задач в пропедевтическом курсе общеобразовательной школы. Необходимость разрешения этого противоречия обусловливает актуальность нашей курсовой работы, а также определяет её проблему: проследить актуальность и эффективность процесса использования методики обучения алгоритмическим задачам в пропедевтическом курсе.

Представляется важным, чтобы  учащиеся осознавали основную идею применения алгоритма не только в рамках общеобразовательного учреждения, но и в повседневной жизни.

          Объект исследования – процесс применения методика обучению алгоритмических задач в пропедевтическом курсе.

          Предмет исследования – эффективность использования методики обучению алгоритмических задач в пропедевтическом курсе.

 

Цель исследования – теоретически обосновать целесообразность использования алгоритмических задач на уроках информатики как средства развития алгоритмической культуры школьников.

Исходя из цели исследования, определены следующие задачи:

1. Проанализировать состояние  данной проблемы в теории и  практике обучения различных  педагогов, определить тенденции  и перспективы ее решения.

2. Выявить сущность методики  обучению алгоритмических задач.

3. Разработать серию уроков, с использованием алгоритмических задач как средство обучения в пропедевтическом курсе по теме «Алгоритмы».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Теоретические  основы использования методики  обучению алгоритмических задач  в пропедевтическом курсе информатики.

1.1 Анализ литературы по теме исследования.

 

Проблема алгоритмизации обучения в настоящее время представляет широкий интерес для педагогической теории и практики. Для всех рассмотренных  групп педагогических исследований ключевым является понятие «алгоритм», связанное с именем узбекского математика Аль Хорезми, который в IX веке н.э. разработал правила 4-х арифметических действий над числами в десятичной системе счисления.

В современной литературе существуют различные подходы к  определению этого понятия. Под  алгоритмом иногда понимают систематизированный  перечень тщательно отобранных и  дозированных тем, разделов, параграфов, связанных между собой и с  соответствующими разделами других курсов определенной логической последовательностью. В другом случае алгоритм рассматривают  как систему изложения учебного материала, которая позволяет изучать  его наиболее эффективно. Алгоритм – общепринятое и однозначное предписание, определяющее процесс последовательного преобразования исходных данных в искомый результат.

[8]

По данной теме мы проанализировали учебники следующих авторов: Матвеевой Н.В., Босовой Л.Л., Макаровой Н.В.[2,3,4,7].

Результаты по анализу  литературы мы попытались наглядно представить  в виде таблицы 1.

 

 

Табл.1. Описание методики обучению алгоритмическим  задачам в пропедевтическом курсе.

 

Наименование источника	Определение понятия «алгоритм»	Описание свойств алгоритма	Исторический очерк	Описание типов алгоритма	Формы записи алгоритма	Исполнители алгоритма	Описание СКИ	Алгоритмические задачи	Дополнительная информация
Босова Л.Л. Информатика:учебник для 6 класса.	+	-	+	+	+	+	-	+	+
Босова Л.Л. Информатика: учебник для 7 класса.	+	-	-	-	-	+	+	+	-
Матвеева Н. В. Информатика и  ИКТ: учебник для 4 класса	+	+	+	+	-	+	+	+	-
Н.В. Макарова Информатика 5-6 класс	+	+	-	+	+	+	-	+	-

 

Из данной таблицы видно, что во всех проанализированных нами учебниках есть и положительное  и отрицательное. В учебнике Н.В. Матвеевой, например, начинается знакомство детей с алгоритмом с объяснения сути применения алгоритмов в жизни, условий создания алгоритмов, введения в кругозор детей понятия исполнитель, форм представления алгоритмов. Больший акцент делается на наглядности, строящейся на жизненных примерах.[4]

В Учебниках Босовой Л.Л. Как для 6, так и для 7 класса, тема нашей курсовой работы представлена в теоретическом исследовании алгоритма, его свойств, форм записей, видов алгоритмов и исполнителей, но данный автор умело предоставляет эту информацию в наглядных жизненных примерах, что немало важно для детей.[2, 3]

В учебнике Макаровой Н.В. очень ярко и  интересно освещена теоретическая часть знакомства с темой алгоритмизации: предлагается познакомиться с понятием, видами, свойствами алгоритмов, формами его  представлений. Вводятся новые понятия  – Система команд исполнителя. Процесс  изучения данных тем происходит с  опорой на жизненный опыт, что способствует лучшему усвоению, с помощью выстраивания ассоциаций из собственной жизни  каждого.[7]

Важно учитывать, что  составители учебников опирались на «3 кита информатики и ИКТ», предложенных А.Г. Кушниренко:

1. Курс должен развивать алгоритмический стиль мышления. Цель: развитие алгоритмического стиля мышления  как самостоятельной культурной ценности.
2. Курс должен быть «настоящим», т.е. информацию можно упрощать до тех пор, пока не теряется содержание и суть дела.
3. Курс должен формировать адекватное представление о современной информационной реальности.[9]

Несмотря на то, что тема «алгоритмизации» во всех учебниках  представлена по – разному, авторы каждого из них хорошо раскрывают её, делая опору на жизненный опыт каждого ученика с учетом его возрастных характеристик.

Проведя небольшой анализ литературы по теме нашей курсовой работы, мне хотелось бы перейти к «первому киту курса информатики и ИКТ» и более широко раскрыть процесс развития алгоритмического мышления у школьников.

 

 

 

 

1.2 Алгоритмическое мышление как  важное составляющее алгоритмической культуры школьников.

Первой программой школьного курса  «Основы информатики и вычислительной техники» (1985 г.) формирование алгоритмической культуры определялось как одна из нормативных целей обучения информатике. Было раскрыто содержание и выделены основные компоненты данного понятия:

1. Понятие алгоритма и  его свойства. Понятие алгоритма  является центральным понятием  алгоритмизации и, соответственно, основным компонентом алгоритмической  культуры.

2. Понятие языка описания  алгоритмов.

3. Уровень формализации  описания. Применяемые на практике  уровни формализации представления  алгоритмов могут варьироваться  в довольно широком диапазоне:  от уровня полного отсутствия  формализации до уровня формализации  «в той или иной мере» и,  наконец, до уровня «абсолютной»  формализации в зависимости от  исполнителя (человек, машина, программа).

4. Принцип дискретности (пошаговости) описания.

5. Принцип блочности.

6. Принцип ветвления. 

7. Принцип цикличности. 

8. Выполнение (обоснование)  алгоритма. 

9. Организация данных.

Алгоритмическая культура школьника  как совокупность наиболее общих  «допрограммистских» представлений, умений и навыков обеспечивает некоторый начальный уровень грамотности школьника не только для его успешной работы в системе «ученик-компьютер», но и в неформальных безмашинных системах «ученик-учитель», «ученик-ученик» и т.п., т.е. создает то операционное наполнение, которое, в частности, обслуживает деятельность школьника в рамках учебных дисциплин за пределами «компьютерной» обстановки. Как отмечал академик Е. П. Велихов: «информатика является частью общечеловеческой культуры, не сводящейся к использованию компьютеров, а в равной степени относящейся, скажем, к умению объяснить приезжему дорогу» .[10]

Обучение алгоритмам должно строиться  с учётом следующих принципов:

а) создание у учащихся полной ориентировочной  основы его применения;

б) осуществление алгоритмизации на основе приёмов, раскрывающих их происхождение;

в) алгоритмическая линия должна пронизывать весь процесс обучения информатики в школе;

г) развитие логической культуры учащихся;

д) обеспечение взаимосвязи алгоритмов;

е) формирование основных элементов  алгоритмической культуры учащихся.

Работа по алгоритмам развивает  интерес учащихся к процессу обучения, они стремятся заменить предложенный алгоритм более простым и обосновать целесообразность такой замены, что  развивает их творческое и конструктивное мышление. Алгоритмизация обучения предполагает единство между анализом и синтезом и активно влияет на развитие творческого  мышления учащихся. [11].Также составление алгоритмов для решения задач может дать учащимся бесценный опыт в таких видах деятельности, как:

- планирование работы над задачей;

- выявление из содержательной  постановки задачи тех исходных  данных, которые необходимы для  её решения, и тех, которые  в данном конкретном случае  являются бесполезными;

- четкое осознание того, что  он хочет получить при решении  задачи и что может получить.

Значимость приобретения в образовательном  процессе алгоритмического стиля мыслительной деятельности так же проявляется в приобретении учащимися следующих умений:

• Целесообразности разбиения задачи на ряд более простых подзадач;
• Возможности применения ранее созданных алгоритмов для решения новой задачи;
• Наличие разных методов решения одной и той же задачи. [12]

         В подведении итогов по данному  параграфу следует отметить, что  изучение учебного материала по алгоритмической линии обеспечивает учащихся возможностью: понять на основе анализа примеров, смысл понятия алгоритма, знать свойства алгоритмов, понять возможность автоматизации в деятельности человека при использовании алгоритмов; освоить основные алгоритмические конструкции, научиться применять алгоритмические конструкции для построения алгоритмов решения задач; получить представление о библиотеке алгоритмов, уметь использовать библиотеку для построения более сложных алгоритмов; использовать  алгоритмы в процессе решения задач. Важным принципом является самостоятельное добывание учениками знаний, которые формируются при работе с реальными и виртуальными объектами. [13].

             Формирование у учащихся алгоритмической  культуры в процессе изучения  базового курса информатики раскрывает  единую алгоритмическую сущность  информационных процессов различного  рода, являясь тем самым системообразующей  функцией данного курса. Ведь  не зря вот уже несколько  лет осуществляется выделение  формирования алгоритмической культуры  в качестве обязательной нормативной  цели обучения информатике [14].

Таким образом, разобравшись со значимостью к приобщению учащихся к алгоритмической культуре, в  следующем параграфе нашей курсовой работы мы бы хотели рассмотреть пути приобщения.

 

 

1.3 Сущность методики обучения алгоритмическим задачам в пропедевтическом курсе.

 

В данном параграфе мне  бы хотелось описать методику обучения алгоритмическим задачам в пропедевтическом курсе как один из путей приобщения школьников к алгоритмической культуре.

Итак, алгоритмизация — одна из старейших содержательных линий школьного курса информатики и ИКТ. Ведущие специалисты в области преподавания информатики неизменно подчеркивают ее значимость для развития мировоззрения учащихся (теоретико-мировоззренческий аспект), формирования умений и навыков, полезных в жизни, учебе и будущей профессиональной деятельности (прагматический аспект), развития мышления (развивающий аспект). За годы существования школьной информатики накоплен значительный опыт обучения алгоритмизации на разных ступенях обучения, отработаны содержание и методика проведения соответствующих занятий со школьниками разного возраста. В курсах информатики для младших школьников принято уделять внимание решению алгоритмических задач — задач различного происхождения, требующих составления плана действий для достижения желаемого результата.

В предложенном Л.Л. Босовой пропедевтическом курсе информатики и ИКТ большое внимание уделяется решению алгоритмических задач следующих классов:

• задач о переправах;
• задач о разъездах;
• задач о переливаниях;
• задач о взвешиваниях.

 

Суть данного курса  заключается в следующем:

 

• в беседе с учениками подробно обсуждается решение ключевой задачи; ученикам предлагаются одна или несколько задач, решение которых предполагает применение полученных знаний и умений в стандартной ситуации; на заключительном этапе ученикам предлагается задача, решение которой предполагает применение полученных знаний и умений в новой ситуации;
• в зависимости от уровня подготовленности учеников им могут       быть предложены задачи разного уровня сложности; подборки задач такого рода, ранжированных по уровню сложности, имеются в сборниках;

• для решения алгоритмических задач широко используются виртуальные лаборатории «Переправы», «Разъезды», «Переливания» и «Взвешивания», обеспечивающие учащемуся возможность манипулировать экранными объектами, наблюдать динамику решения, повторять найденное решение, осмысливать его и пытаться найти ошибки или   более   рациональное решение и т. д. [15]

Н.И. Фалина же считает, что  при обучении алгоритмизации необходимо использовать унифицированную и формализованную процедуру перехода от словесно-формульного описания метода решения задачи к схеме алгоритма этой задачи, причем такой схеме, которая может быть формально перекодирована в программу на алгоритмическом языке. Эта процедура позволяет строго логически выводить формулы и условия, составляющие «начинку» алгоритма (программы). Особенность такого подхода еще и в том, что он требует от учащегося подробного описания процесса вывода алгоритма, поэтому процесс обучения алгоритмизации становится хорошо наблюдаемым для учителя, а значит, и хорошо управляемым. В качестве основного средства описания алгоритмов методически правильно выбирать блок–схемы алгоритмов – наиболее наглядный и понятный, а кроме того, и наиболее естественный для человека способ, т.к. человек мыслит образами и ему легче воспринимать образы, нежели текст. [16]

  Также плюсом данной методики  является то, что она изложена  без излишней формализации и  математизации в учебном пособии , она вполне доступна любой категории учащихся на начальной стадии обучения информатике и программированию. Она базируется на известных подходах к построению программ – структурном программировании и проектировании «сверху вниз» и является их развитием. Методика достаточно универсальна, она применима при решении задач обработки не только числовой, но и текстовой и графической информации.[17]

Идея  же методики обучения алгоритмическим  задачам в пропедевтическом курсе, по-мнению Т.В. Крупиной, состоит в том, чтобы научит школьников не бросаться решать задачу первым попавшимся способом, а в научении сначала анализировать условие т создать алгоритм для решения данной задачи в общем виде, а затем применить структурный подход. Плюсом использования данной методики является выработка навыков исследовательской деятельности. Появление творческого отношения к решению задач, повышение мотивации.[1]

Цель  использования данной методики в  пропедевтическом курсе информатики  и ИКТ заключается в подготовке учащихся к следующему – базовому курсу, ведь без умения создания алгоритма  невозможно решение задачи на компьютере. Умение решать задачи, выдвигать и  доказывать гипотезы опытным путем, прогнозировать результаты своей деятельности, разрабатывать стратегию решения, анализировать и находить более  выгодную стратегию – все это  маленький набор умений, которым  должны обладать ученики, изучавшие пропедевтический курс информатики и ИКТ.

 

Список литературы:

1. Крупина, Т.В. Решение задач как средство развития алгоритмического мышления\\Информатика. Приложение к газете «Первое сентября». №6 – 2010 г.
2. Босова , Л.Л. Информатика: учебник для 6 класса/ Л.Л. Босова. – 6-е издание, испр. – М.: БИНОМ, лаборатория знаний, 2008.
3. Босова, Л.Л. Информатика: учебник для 7 класса/ Л.Л. Босова. – 3-е издание, испр. – М.: БИНОМ, лаборатория знаний, 2008.
4. Матвеева, Н.В. Информатика и ИКТ: учебник для 4 класса/Н.В. Матвеева, Е.Н. Челак, Н.К. Конопатова, Л.П. Панкратова, Н. А. Нурова. – М.: БИНОМ, лаборатория знаний, 2008.
5. Носов, В.А. О понятии алгоритма\\ Информатика. Приложение к газете «Первое сентября». №33 – 1998 г.
6. С. Сочнев. Путь от простого к сложному или покорение алгоритма\\ Информатика и образование. № 4 – 1989.
7. Информатика 5-6 класс. Начальный курс.\\ под ред. Н.В. Макаровой. – СПб: Питер, 2006.
8. Дидактические условия алгоритмизации учебной деятельности младших школьников в процессе обучения. Электронный ресурс\\ режим доступа: www.lib.ua-ru.net/diss/cont/118982.html.
9. А.Г. Кушниренко, Г.В.Лебедев  12 лекций о том, для чего нужен школьный курс информатики и как его преподавать. Методическое пособие.-М.-Лаборатория Базовых знаний, 2000.
10. Лапчик, М.П. Методика преподавания информатики [Текст]: учебное пособие для студ. пед. вузов / М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер; под общей ред.М.П.Лапчика. – М.: Изд. центр «Академия», 2001.
11. Антонова, Н.А. Необходимость повышения уровня алгоритмической культуры студентов информационных специальностей в системе профессиональной подготовки [Электронный ресурс] / Н.А. Антонова.–Режим  доступа:http://www.rusnauka.com/NTSB_2006/Pedagogica/5_antonovoy.doc.htm.
12. Ракитина, Е.А. Инновационный подход к изучению темы «Алгоритмизация и программирование»\\Информатика в школе: Приложение к журналу «Информатика и образование».№3-2008.
13. Грохульская, Н. Л. Организация изучения основных алгоритмических конструкций в среде Лого Миры [Электронный ресурс] Режим доступа:http://www.5ballov.ru/referats/preview/32490/1.
14. Лучко, Л.Г. Формирование алгоритмической культуры учащихся как системообразующая функция базового курса информатики [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.ito.su/1998/1/Luchko.html.
15. Босова, Л.Л. Методика обучению решения алгоритмических задач в пропедевтическом курсе информатики и ИКТ\\ Информатика и образование. № 9 – 2009. 
16. Фалина, Н.И. Современные педагогические технологии и частные ме-тодики обучения информатике / Н.И.Фалина .- «Информатика». - № 37, 2001.
17. Ляхович, В.Ф. Информатика: Учебное пособие для 5-6 кл. общеобразовательных учреждений. - 3-е изд. - М.: Просвещение, 2000.