ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития общества характеризуется внедрением информационных технологий во все сферы человеческой деятельности. Новые информационные технологии оказывают существенное влияние и на сферу образования. Происходящие фундаментальные изменения в системе образования вызваны новым пониманием 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. Наибольшим потенциалом для формирования алгоритмического мышления школьников среди естественнонаучных дисциплин обладает информатика. Анализ развития стандарта образования по информатике позволяет сделать вывод: формирование алгоритмического мышления школьников - важная цель школьного образования на разных ступенях изучения информатики.

Решение задачи на компьютере невозможно без создания алгоритма. 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 позволяют судить об уровне развития алгоритмического мышления школьников. Поэтому необходимо особое внимание уделять алгоритмическому мышлению подрастающего поколения.

Поскольку алгоритмическое мышление в течение жизни развивается под воздействием внешних факторов, то в процессе дополнительного воздействия возможно повышение уровня его развития. Необходимость поиска новых эффективных средств развития алгоритмического мышления у школьников обусловлена его значимостью для дальнейшей самореализации личности в информационном обществе.

Эффективным способом формирования алгоритмического мышления школьников профильных классов в курсе информатики и информационно-коммуникационных технологий является обучение построению алгоритмов и их использованию при решении большого класса задач из раздела алгоритмизации и программирования, а также теории алгоритмов.

Алгоритмический подход к решению задач с помощью персонального компьютера требует повышения уровня строгости рассуждений и точности обоснований и, в конечном счете, повышения научного уровня процесса обучения. Неоспоримым фактом является то, что алгоритмизация и навыки программирования, формируемые у школьников в курсе информатики, способствуют развитию математических способностей, творчества, активизируют умственную деятельность учащихся.

Таким образом, актуальность исследования обусловлена противоречиями:

• между значимостью и важностью развития алгоритмического мышления школьников и недостаточной разработанностью способов по его развитию в процессе обучения информатике и ИКТ в профильных классах средней общеобразовательной школы;
• между возрастающими возможностями использования алгоритмов в различных областях человеческой деятельности и недостаточной разработанностью технологии обучения алгоритмам в школьной информатике.

Актуальность заявленной темы подтверждается и в проекте нового образовательного стандарта по информатике и ИКТ, где одной из пяти целей ставится цель «Развитие алгоритмического мышления, способностей к формализации, элементов системного мышления».

Цель работы – проанализировать эффективность моей работы при формировании алгоритмического мышления школьников в непрерывном курсе изучения информатики, систематизировать и обобщить накопленный материал по данной проблеме.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

• изучить теоретический и методический материал по заявленной теме;
• исследовать виды и методы работы для развития алгоритмического мышления школьников;
• апробировать данные методы и технологии работы

База исследования:  учащиеся 2-4 классов  МОУ «Средняя общеобразовательная школа №1».

Работа содержит две главы. Первая состоит из 6 параграфов, в ней рассмотрены теоретические аспекты формирования алгоритмического мышления школьников, а именно: основные закономерности развития мышления, особенности алгоритмического мышления, цели и задачи изучения основ алгоритмизации в школьном курсе информатики, дан сравнительный анализ содержания и изложения линии алгоритмизации и программирования в рекомендованных учебниках информатики. Во второй главе содержится практическое описание технологий, методов и результатов работы по формированию алгоритмического мышления  учащихся на уроках информатики.

I. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ

1.1  Основные закономерности развития мышления

Развивающее обучение в широком смысле слова означает совокупное формирование умственных, волевых и эмоциональных качеств личности, способствующих ее самообразованию, тесно связанному с совершенствованием процесса мышления: только самостоятельно осмысляя учебную или жизненную задачу, школьник вырабатывает свой собственный способ умственной деятельности, находит индивидуальный стиль работы, закрепляет навыки пользование мыслительными операциями.

В ряде педагогических исследований последних лет особое внимание уделяется специальному формированию мышления, целенаправленному развитию интеллектуальных умений, иначе говоря, обучению мыслительным действиям, приемам познавательного поиска.

В задачу мышления входит правильное определение причин и следствий, которые могут выполнять функции друг друга в зависимости от условий и времени.

К приемам мыслительной деятельности относятся анализ, синтез, сравнение, абстрагирование, обобщение, конкретизация, классификация. Основными являются анализ и синтез. Остальные же – производные от первых двух. Какие из этих логических операций применит человек, будет зависеть от задачи и от характера информации, которую он подвергает мыслительной переработке.

Анализ - это мысленное разложение целого на части или мысленное выделение из целого его сторон, действий, отношений.

Синтез - обратный анализу процесс мысли, это - объединение частей, свойств, действий, отношений в одно целое. Анализ и синтез - две взаимосвязанные логические операции. Синтез, как и анализ, может быть как практическим, так и умственным.

Анализ и синтез сформировались в практической деятельности человека. В трудовой деятельности люди постоянно взаимодействуют с предметами и явлениями. Практическое освоение их и привело к формированию мыслительных операций анализа и синтеза.

Сравнение - это установление сходства и различия предметов и явлений. Сравнение основано на анализе. Прежде чем сравнивать объекты, необходимо выделить один или несколько признаков их, по которым будет произведено сравнение.

Сравнение может быть односторонним, или неполным, и многосторонним, или более полным. Сравнение, как анализ и синтез, может быть разных уровней - поверхностное и более глубокое. В этом случае мысль человека идёт от внешних признаков сходства и различия к внутренним, от видимого к скрытому, от явления к сущности.

Абстрагирование - это процесс мысленного отвлечения от некоторых признаков, сторон конкретного с целью лучшего познания его. Человек мысленно выделяет какой-нибудь признак предмета и рассматривает его изолированно от всех других признаков, временно отвлекаясь от них. Изолированное изучение отдельных признаков объекта при одновременном отвлечении от всех остальных помогает человеку глубже понять сущность вещей и явлений. Благодаря абстракции человек смог оторваться от единичного, конкретного и подняться на самую высокую ступень познания - научного теоретического мышления.

Конкретизация - процесс, обратный абстрагированию и неразрывно связанный с ним. Конкретизация есть возвращение мысли от общего и абстрактного к конкретному с целью раскрытия содержания.

Мыслительная деятельность всегда направлена на получение какого-либо результата. Человек анализирует предметы, сравнивает их, абстрагирует отдельные свойства с тем, чтобы выявить общее в них, чтобы раскрыть закономерности, управляющие их развитием, чтобы овладеть ими.

Обобщение, таким образом, есть выделение в предметах и явлениях общего, которое выражается в виде понятия, закона, правила, формулы и т.п.

Каждый акт мышления представляет собой процесс решения какой-либо задачи, возникающей в ходе познания или практической деятельности. Результатом этого процесса может быть понятие - форма мышления, отражающая существенные свойства, связи и отношения предметов и явлений, выраженная словом или группой слов.

Усвоение понятий и развитие психики учащихся в обучении – классическая проблема педагогической психологии. Подлинное усвоение понятий, т.е. свободное и творческое оперирование ими, достигается управлением умственной деятельностью учащихся.

Существенно, что отечественные и зарубежные педагоги и психологи единодушны в том, что для формирования правильных понятий учащихся надо специально обучать приемам и способам умственной деятельности.

1.2.  Виды мышления

Система приемов и способов умственной деятельности помогает учащимся обнаружить, выделить, объединить существенные признаки изучаемых предметов и явлений.

В психологии рассматривают следующие виды мышления (табл.1.1):

Таблица 1.1

Самым ранним (присущим детям в возрасте до 3 лет) является наглядно-действенное мышление – вид мышления, опирающийся на непосредственное восприятие предметов, реальное преобразование ситуации в процессе действий с предметами.

Конкретно-действенное мышление направлено на решение конкретных задач в условиях производственной, конструктивной, организаторской и иной практической деятельности людей. Практическое мышление - это, прежде всего техническое, конструктивное мышление. Оно состоит в понимании техники и в умении человека самостоятельно решать технические задачи. Процесс технической деятельности есть процесс взаимодействий умственных и практических компонентов работы. Сложные операции абстрактного мышления переплетаются с практическими действиями человека, неразрывно связаны с ними. Характерными особенностями конкретно-действенного мышления являются ярко выраженная наблюдательность, внимание к деталям, частностям и умение использовать их в конкретной ситуации, оперирование пространственными образами и схемами, умение быстро переходить от размышления к действию и обратно. Именно в этом виде мышления в наибольшей мере проявляется единство мысли и воли.

В 4-7 лет у ребенка развивается наглядно-образное мышление – вид мышления, характеризующийся опорой на представления и образы; функции образного мышления связаны с представлением ситуаций и изменений в них, которые человек хочет получить в результате своей деятельности, преобразующей ситуацию.

Конкретно-образное, или художественное, мышление характеризуется тем, что отвлечённые мысли, обобщения человек воплощает в конкретные образы.

В первые годы обучения в школе происходит развитие абстрактно-логического (понятийного) мышления – вид мышления, осуществляемый при помощи логических операций с понятиями. У школьников среднего и старшего возраста этот вид мышления становится особенно важным.

Абстрактное, или словесно-логическое, мышление направлено в основном на нахождение общих закономерностей в природе и человеческом обществе. Абстрактное, теоретическое мышление отражает общие связи и отношения. Оно оперирует главным образом понятиями, широкими категориями, а образы, представления в нём играют вспомогательную роль.

Оно отражает такие факты, закономерности и причинно-следственные связи, которые не поддаются наглядно-действенному и образному способу познания. На этом этапе школьники учатся формулировать задания в словесной форме, оперировать теоретическими понятиями, создают и усваивают различные алгоритмы решения задач и деятельности и т.п.

Все три вида мышления тесно связаны друг с другом. У многих людей в одинаковой мере развиты конкретно-действенное, конкретно-образное и теоретическое мышление, но в зависимости от характера задач, которые человек решает, на первый план выступает то один, то другой, то третий вид мышления.

1.3. Этапы мыслительной деятельности и признаки ее развития

Не смотря на многообразие конкретных мыслительных задач, любую из них можно рассматривать как процесс поэтапного движения к ее разрешению.

В конкретных случаях отдельные этапы мыслительного действия могут отсутствовать или перекрывать один другой, но в основном эта структура сохраняется.

Психология установила, что простое сообщение знаний, простая передача приемов и способов умственных действий путем показа образца и тренировки не развивает мышления.

Под развитием мышления учащихся в процессе обучения понимается формирование и совершенствование всех видов, форм и операций мышления, выработку умений и навыков по применению законов мышления в познавательной и учебной деятельности, а также умений осуществлять перенос приемов мыслительной деятельности из одной области знаний в другую.

Таким образом, развитие мышления включает в себя:

• Развитие всех видов мышления и одновременно стимуляцию процесса перерастания их из одного вида в другой.
• Формирование и совершенствование мыслительных операций.
• Развитие умений:

• выделять существенные свойства предметов и абстрагировать их от несущественных;
• находить главные связи и отношение предметов и явлений реального мира;
• делать правильные выводы из фактов и проверять их;
• доказывать истинность суждений и опровергать ложные умозаключения;
• раскрывать сущность основных форм правильных умозаключений (индукции, дедукции и по аналогии);
• излагать свои мысли определенно, последовательно, непротиворечиво и обоснованно.

• Выработку умения осуществлять перенос операций и приемов мышления из одной области знания в другую; прогнозирование развития явлений и умения делать выводы.
• Совершенствование умений и навыков по применению законов и требований формальной и диалектической логики в учебной и во внеурочной познавательной деятельности учащихся.

Педагогическая практика показывает, что указанные компоненты тесно взаимосвязаны. Особенно велико значение мыслительных операций (анализа, синтеза, сравнения, обобщения и т.д.), лежащих в основе любого из них. Формируя и совершенствуя их у учащихся, мы тем самым способствуем развитию мышления вообще и теоретического мышления в частности.

В качестве критериев развития мышления используются показатели (существенные признаки), свидетельствующие о достижении того или иного уровня развития мышления учащихся.

Критерий 1 – степень осознанности операций и приемов мыслительной деятельности. Под этим следует понимать, что учитель должен не только развивать у учащихся умение мыслить, что опосредованно делается на уроке по любому школьному предмету, но и демонстрировать им в явной форе сам процесс этой специфической деятельности и его результаты.

Критерий 2 – степень овладения операциями, умениями и приемами мыслительной деятельности, умение производить рациональные действия по применению их в учебных и внеучебных познавательных процессах.

Критерий 3 – степень умения осуществлять перенос мыслительных операций и приемов мышления, а также навыков пользований ими на другие ситуации и предметы.

Умение осуществлять перенос – это, по мнению ряда психологов (Л.С. Выготского, С.Л. Рубинштейна, А.Н. Леонтьева, С. Эриксона, В. Браунелли и др.), важный признак развития мышления.

Критерий 4 – степень сформированности различных видов мышления.

Критерий 5 –запас знаний, их системность, а также появление новых способов усвоения знаний.

Критерий 6 – степень умения творчески решать задачи, ориентироваться в новых условиях, действовать оперативно.

Критерий 7 – способность усваивать логические суждения и использовать их в учебной деятельности.

Все критерии неразрывно связаны друг с другом, представляя единое целое.

В настоящее время уделяется особое внимание развитию мышления старшеклассников.

Во-первых, потому, что к этому возрасту у ребенка:

• вырабатывается активная жизненная позиция;
• отношение к выбору будущей профессии становится более сознательным;
• резко возрастает потребность в самоконтроле и самооценке;
• самооценка и самосознание становится более выраженными;
• мышление делается более абстрактным, глубоким и разносторонним;
• возникает потребность в интеллектуальной деятельности.

Во-вторых, в силу своих возрастных особенностей, учащиеся старших классов обладают такими качествами, которые позволяют целенаправленно развивать у них мышление. К ним можно отнести высокий уровень обобщения и абстракции, стремление к установлению причинно-следственных связей и других закономерностей между предметами и явлениями, критичность мышления, способность аргументировать свои суждения.

В-третьих, самосознание старшеклассников переходит на более высокий уровень, что выражается в углублении самоконтроля, самооценки, стремлении к самостоятельности и совершенствованию и в конечном итоге способствует формированию навыков самообразования и самовоспитания.

1.4.  Алгоритм как модель алгоритмического процесса

В современной методической литературе, посвященной обучению информатики, сложно найти материалы, в которых не упоминается об алгоритмическом стиле мышления. Но еще сложнее найти публикации, в которых определяется это понятие. В лучшем случая этот термин объясняется на эмпирическом уровне. Между тем  научно обоснованное уточнение содержания, которое вкладывается в понятие алгоритмического стиля мышления, является одной из важнейших проблем при выяснении целей и содержания обучения школьной информатики и ее раздела «Алгоритмика», в частности. Специфику алгоритмического стиля будет достаточно тяжело (или даже невозможно) прояснить без анализа предметной области, где этот стиль имеет преимущественное применение, и тех объектов, которые являются элементами этой предметной области. Такими объектами в алгоритмике есть алгоритмы. Попытаемся проанализировать существующие на данный момент различные толкования алгоритма с точки зрения дидактической пригодности этого понятия в школьной информатике.

Любую человеческую деятельность всегда можно представить в виде процесса решения человеком тех или иных задач (учебных, познавательных, трудовых и др.). При организации деятельности ведущую роль имеет мышление. Оно всегда является процессом, который направлен на достижение определенной цели, на познание и преобразование определенного объекта (реального или идеального). И во многом процесс мышления определяется именно характером объектов и способами их преобразования, «манипуляции» ими. Опираясь на основные положения  психологии мышления, разработанные Л. С. Выготским, С. Л. Рубинштейном, В. С. Мерлином, О. Г. Леонтьевым, В. В. Давыдовым и др., будем считать, что стиль мышления – это система мыслительных способов действий, приемов, методов и соответствующих им мыслительных стратегий, которые направлены на решение задач определенного класса, и которые детерминированы этими задачами. Специфическими объектами, рассматриваемыми в алгоритмике, являются алгоритмы как определенные артефакты, продукты человеческой деятельности. Поэтому, в общем случае, будем считать, что алгоритмический стиль мышления – это система мыслительных способов действий, приемов, методов и соответствующих им мыслительных стратегий, которые направлены на решение как теоретических, так и практических задач, и результатом которых являются алгоритмы как специфические продукты человеческой деятельности.

Исторически понятие алгоритма возникло в математике и является в ней фундаментальным. Математика предоставляет инструменты универсального описания математических моделей. Такая модель реального процесса является некоторым математическим объектом, который поставлен в соответствие этому процессу. В прошлом веке в итоге исследований в отрасли математики К. Геделя, А. Чёрча, А. Тьюринга, А. А. Маркова, А. М. Колмогорова определился широкий круг процессов, которым присущи следующие свойства:

Они в принципе строго детерминированы, т.е. каждый предыдущий этап полностью определяет следующие;

Они потенциально осуществимы – с той точки зрения, что при длительном протекании без внешних препятствий приводят к фактическому результату;

Они имеют атомарное строение – состоят из совокупности элементарных операций (инвариантов), которых имеется лишь несколько видов;

Они заключаются в преобразовании объектов, которые четко различимы, и поэтому удобны для человеческого восприятия, запоминания и мышления.

Для описания и исследования такого рода процессов, которые получили название алгоритмических, возникла теория алгоритмов как раздел математики. В этой теории основное ударение делается на понятии принципиальной вычислимости алгоритмов, а форма представления алгоритма особой роли не играет. При этом характерной особенностью алгоритма является выбор минимальных средств для представления и преобразования информации, что диктуется с точки зрения удобства формализации самого понятия алгоритма. Но процедуры конкретных вычислений, записанные с помощью такого рода алгоритмических систем, как правило, настолько громоздкие и сложные для понимания, что в реальной практике не могут быть использованными. Это касается прикладной математики и особенно информатики. Ведь «… генетически информатика зависит от математики, от ее языка и формальных конструкций; однако, если объекты, которые изучаются математикой, формальны с самого начала, то сфера влияния информатики – моделирование объектов, которые изначально неформальны, средствами формальных языков». Поэтому для практической реализации алгоритмических методов преобразования информации на базе классической теории алгоритмов возникает прикладная теория алгоритмов. При этом применение алгоритмических методов исследования выходит за пределы математики, кибернетики, информатики. Это произошло потому, что «представление посредством алгоритмов позволяет выявить определенные закономерности в поведении сложной системы, взаимосвязь частей, что ее составляют, изучить ее динамические характеристики. Место формул, не отрицая их, а, обобщая, заняли алгоритмы». То есть речь уже идет не об отдельном изолированном разделе математики или информатики, а об отдельной методологии научного исследования. Понятие алгоритма проникло в отрасли гуманитарных и общественных дисциплин, например, в психологию – для описания психических процессов, в педагогику – для описания и организации процесса обучения и т.д. Но в связи с использованием в «размытых», не сформированных формально областях науки, произошло и определенное «размытие» самого термина «алгоритм». И это понятно – ведь не все реальные процессы строго формальные. Мир не исчерпывается лишь алгоритмическими формами. Даже в процессах, которые удается так или иначе описать посредством алгоритмов, есть неформализованные компоненты, недопустимые в пределах строгого математического понятия алгоритма. Поэтому применяются так называемые ослабления понятия алгоритма. В самой математике уже встречается понятие ослабления алгоритма (это ослабление реализуется в алгоритме сводимости – предписанию, которое сводит решение задач определенного типа к задачам, которые принимаются за уже решенные). В отличие от «абсолютных» алгоритмов, операции которых строго формальные, определенные предписания алгоритмического типа допускают правила, которые имеют смысловой характер. Например, если в качестве исполнителя выступает человек, то алгоритмы могут содержать действия, что существенно зависят от человеческого понимания; в силу этого операции, из которых состоят предписания, могут быть, по сути дела, достаточно сложными «блоками» умственных действий – лишь бы исполнитель, например человек, мог оперировать без осложнений такими «смысловыми блоками».