Алгоритмическое мышление и методы его развития

Коль скоро 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. т.д.

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 уметьиспользовать 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.