Отражение темы в учебно-методической литературе

Для того чтобы определить, какие возможности на самом деле помогают освоить алгоритмизацию и программирование рассмотрим учебно - методическую литературу обучения данной темы.

Изучение информатики и информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ) на базовом уровне среднего (полного) общего образования, по стандарту 2004 года направлено на рассмотрение вопросов связанных именно с ИКТ, а тема «Алгоритмизация и программирование», в данном разделе обучения не затрагивается

Стандарт среднего (полного) общего образования по предмету Информатика и информационно-коммуникационные технологии (профильный уровень) в качестве целей изучения предмета содержит следующие:

·  освоение и систематизация знаний, относящихся к математическим объектам информатики…;

·  овладение умениями строить математические объекты информатики, в том числе логические формулы и программы на формальном языке, удовлетворяющие заданному описанию; создавать программы на языке программирования по их описанию…;

·  развитие алгоритмического мышления, способностей к формализации, элементов системного мышления.

Тема «Алгоритмизация и программирование», входящая в стандарт как дидактическая единица, как нельзя лучше подходит для достижения поставленных целей. Содержание, особенности умственной деятельности учащихся в процессе ее изучения направлены на развитие системного, алгоритмического мышления, на формирование тех его качеств и особенностей, которые, в последствии, помогут выпускникам школы строить свою профессиональную деятельность наиболее эффективным образом. Учащийся, у которого сформированы определенные навыки алгоритмического мышления, способен:

·  рассуждать, используя приемы анализа и синтеза, соблюдая законы логики;

·  четко формулировать свои мысли, используя формальный язык изложения;

·  предсказывать варианты будущих событий как последствия спланированных им сейчас, в данный момент, действий;

·  составлять алгоритмы решения задач с учетом ограничений исполнителя;

·  пользоваться возможностями интеллектуального моделирования.

Отмеченные качества дисциплинируют мышление школьника, помогают ему при решении задач различного содержания, оценивая возможность их алгоритмического построения. Особенности компонентов, образующих алгоритмическую культуру состоят в том, что они не имеют узкой ориентации исключительно на взаимодействие школьника с компьютером, а имеют независимое от программирования более широкое значение. Говоря иными словами, алгоритмическая культура школьника обеспечивает некоторый начальный уровень грамотности школьника не только для его успешной работы в системе «ученик - компьютер», но и создает операционное наполнение, которое обслуживает деятельность школьника в рамках учебных дисциплин за пределами компьютера. Как отмечал академик Е.П. Велихов в связи с введением в школу предмета Основы информатики и вычислительной техники, «информатика является частью общечеловеческой культуры, не сводящейся к использованию компьютеров, а в равной степени относящейся, скажем, к умению объяснить приезжему дорогу» [2]. Таким образом, образовательная линия «Алгоритмизация и программирование», являясь неотъемлемой частью содержания предмета Информатика и ИКТ, предполагает прямое влияние на развитие мышления школьников и поэтому имеет большое образовательное и воспитательное значение.

В связи с этим ФГОС 2010 года результатом освоения темы «Алгоритмизация и программирование» считает «развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе; развитие умений составить и записать алгоритм для конкретного исполнителя; формирование знаний об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях; знакомство с одним из языков программирования и основными алгоритмическими структурами - линейной, условной и циклической; формирование информационной и алгоритмической культуры; формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации; развитие основных навыков и умений использования компьютерных устройств» необходимым уже на базовом уроне обучения.

Анализирую школьные учебники и задачники таких авторов как Поляков К.Ю., Семакин И.Г., Макарова Н.В., Угринович Н.Д., Фиошин М.Е. Можно сделать вывод, что большинство считает достижение целей, стоящих перед изучением раздела «Алгоритмизация и программирование» происходит через рассмотрение вопросов теории алгоритмов, освоение конкретного языка программирования, формирование умений и навыков его использования для написания программ решения различных задач. Учитывая специфику материала, а также уровень требований, предъявляемых к его освоению, желаемый результат можно достичь, соблюдая следующие условия:

·  при отборе теоретического материала: для каждого типа и структуры данных языка программирования выделять для изучения набор базовых алгоритмов работы с ними;

·  при отборе практического материала: использовать специальным образом подготовленный «задачный» материал;

·  при распределении учебного времени: отдавать предпочтение формированию практических навыков составления алгоритмов и программ решения задач;

·  при отборе форм, методов и приемов обучения: использовать деятельностные формы работы с учащимися, обеспечивающие поэтапное овладение умениями и навыками;

·  при определении успешности обучения, отслеживании результатов обучения: обязательно проводить мониторинг уровня усвоения каждого нового вида задач.

Попытаемся определить, какими должны быть задачи для того чтобы с их помощью можно было эффективным образом сформировать алгоритмическое мышление учащихся с гуманитарным уклоном. Введем уровни задач по программированию на основе систематизации, предложенной Д. Толленгеровой [16]:

·  задачи, требующие только воспроизведения известного базового алгоритма, его мнемоническое воспроизведение;

·  задачи, требующие внесения незначительных изменений в базовый алгоритм и совершения для этого несложных мыслительных операций;

·  задачи, требующие значительных изменений в базовом алгоритме и совершения для этого более сложных мыслительных операций, предполагающих анализ ситуации;

·  задачи, требующие логически обоснованного сочетания различных базовых алгоритмов, синтез известных алгоритмов и сложных мыслительных операций;

·  задачи, в постановке которых содержатся описание реальных ситуаций, требующих разрешения (задачи творческого уровня, выполняемые в форме проекта).

Формирование творческого мышления учащихся возможно при условиях, которые позволяют отрабатывать такие качества ума, как глубина, гибкость, устойчивость, а также осознанность своей мыслительной деятельности и самостоятельность при приобретении и оперировании новыми знаниями. Теперь воспользуемся исследованием С. Окулова, который определил три уровня развития мышления ученика, занимающегося изучением программирования: алгоритмический, структурный, эвристический [11]. Алгоритмическийпозволяет написать алгоритм, составить план будущей деятельности, записать с использованием формальной системы обозначений с ограниченными возможностями. Умение делить задачу на подзадачи определяет наличие структурногоуровня мышления. Характерные черты этого стиля: простота и ясность; использование только базовых (основополагающих) конструкций. Умение находить истину, доказывать факт правильности решения задачи (работы программы) он называет эвристическим стилем мышления. Факторами успешной эвристической деятельности являются умение оценивать рациональность действий, оптимальность составленного алгоритма. Для определения, какие мыслительные операции присуще каждому типу задач, воспользуемся систематикой, предложенной Б. Блумом:

уровень: знание на уровне запоминания специфичной информации, понимание этого материала не зависимо от другого, умение использовать данный материал в новых ситуациях;

уровень определяется умением анализировать информацию;

уровень определяется умением составлять целое из отдельных частей, придумывать, создавать; уметь давать сравнительную оценку в соответствии с определенными ценностями по заданным стандартам и критериям;

уровень соответствует проявлению исследовательских умений и навыков, творческой активности, интеллектуальной инициативы, самостоятельной проработки материала.

Таким образом, мы получаем соответствие между уровнем задач, уровнем алгоритмического мышления и характерными мыслительными операциями при их решении (Табл. 1).

Табл. 1

Пытаясь ответить на вопрос, от чего зависит успешность освоения, учеником с гуманитарным уклоном мыслительной деятельности, рассматриваемой темы, обратимся к мнению А.П. Ершова, который, рассуждая об особенностях процесса программирования, отмечал следующее: те, кто занимается этой деятельностью «непосредственно упираются в пределы человеческого познания в виде алгоритмически неразрешимых проблем и глубоких тайн работы головного мозга» [6]. Что достаточно легко дается гуманитариям, так как у них более развито умение составлять план будущей деятельности, находить истину, доказывать факт правильности решения проблемы, умение оценивать рациональность действий, оптимальность составленного плана. А цель учителя - вывести ученика на максимально возможный для него уровень овладения изучаемым материалом, что становится реальным при поэтапном усвоении базовых алгоритмов и формировании умений строить с их помощью решения различных задач. Данная схема изучения показана на рисунке

и содержит 2 этапа:

1 этап: Теоретическое занятие, на котором учащихся знакомят с очередным типом данных. Обычно необходимый для ознакомления материал излагается за 1-2 учебных часа.

2 этап. Разбор одного за другим базовых алгоритмов и их отработка на определенном для каждого алгоритма наборе задач.

Глава 2 Набор задач для изучения темы "Программирование" в старших классах гуманитарного профиля

Линейные алгоритмы

.   Опишите алгоритм ваших действий в течение дня.

.   Выполнить алгоритм замены одной букву слова на другую что бы результатом являлось другое слово, в котором ни одна буква начального слова не присутствовала. Причем за один шаг можно поменять, только одну букву. (Чаша - Мирт (название растения); Пора - Жабо(отделка блузки))

.   Опишите алгоритм фонетического разбора слова.

.   Известны количество жителей в государстве и площадь его территории. Определить плотность населения в этом государстве.

.   Напишите программу, вычисляющую и выводящую на экран число бит, если задано число Мбайт.

.   Цех по ремонту бытовой техники имеет ежедневно прибыль Р, с которой платит налог 70%. Из оставшейся доли прибыли 30% идет на развитие производства, а остальное - на заработную плату 8 работникам. Какова среднемесячная зарплата работника, если в месяце 26 рабочих дней?

.   Запросите у пользователя курсы доллара и евро на сегодняшний день и имеющуюся у него рублевую сумму, и рассчитайте сколько долларов и сколько евро он может купить на эти деньги

.   Запрашивайте у пользователя размер наследства, которое Вы бы хотели получить (в рублях), и сумму денег, которую вы собираетесь тратить в месяц. Выведите на экран время (в годах), на которые хватит этого наследства

.   Рассчитайте количество часов, которое вы тратите на выполнение домашнего задания в день, если среднее количество предметов в день и среднее время (в минутах), затрачиваемое на подготовку к каждому предмету, запрашивается у пользователя вашей программ

.   Рассчитайте и выведите на экран количество рабочих часов в месяце, если продолжительность рабочего дня равна 8 часам в день, а число рабочих дней в месяце запрашивается у пользователя вашей программы

.   Напишите программу, вычисляющую какую сумму денег нужно платить за электроэнергию, если у пользователя программы запрашивается количество КВт электроэнергии, которое было израсходовано за расчетный месяц, и какова плата за 1 КВт электроэнергии

.   Чтобы вылечиться от простуды, нужно 20 таблеток «Колдрекса» либо 30 таблеток аспирина упса. Сколько порций эскимо можно купить на сэкономленные деньги, если соблюдать правила личной гигиены и закаливаться (то есть не болеть)?

.   За год квартплата повышалась дважды. Первый раз на 30%, а второй на 40%. Год назад семья Березовских платила квартплату 80 рублей в месяц. Сколько они платят сейчас.

.   Бабушка вяжет в неделю 3 пары детских носков, пару женских и пару мужских и продает их. Считая, что в месяце 4 недели, определить, какую прибыль бабушка имеет за месяц.

Представленный набор заданий на решение задач по программированию с помощью линейных алгоритмов содержит 2 уровни формирования алгоритмического мышления учащихся гуманитарного профиля, а именно: