Формування алгоритмічного мислення учнів початкової школи на уроках інформатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Формування алгоритмічного мислення учнів початкової школи на уроках інформатики

ЗМІСТ

алгоритмічне мислення інформатика початкова школа

ВСТУП

РОЗДІЛ І. Теоретичні основи формування алгоритмічного мислення учнів початкової школи на уроках інформатики

1.1 Суть і значення алгоритмічного мислення у навчальному процесі

1.2 Вікові та психологічні особливості викладання інформатики у початковій школі.

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ФОРМУВАННЯ АЛГОРИТМІЧНОГО МИСЛЕННЯ МОЛОДШИХ ШКОЛЯРІВ НА УРОКАХ ІНФОРМАТИКИ

2.1 Експериментальна перевірка методики формування алгоритмічного мислення...

2.2 Методичні рекомендації та вказівки щодо формування алгоритмічного мислення на уроках інформатики у початковій школі

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ДОДАТКИ

ВСТУП

Актуальність. Сьогодні в Україні відбувається інтенсивна інформатизація більшості сфер людського життя та діяльності, адже саме це є запорукою того, що новітні інформаційні технології невдовзі стануть визначальними чинниками соціально-економічного, інтелектуального та духовного розвитку українського соціуму. Поява інформатики в початковій школі стала вимогою часу, оскільки саме у молодшому шкільному віці у дітей складається стиль мислення. Одним із завдань початкового курсу «Інформатики» є розвиток алгоритмічного мислення учнів, що передбачає формування у них уявлень про алгоритм та його властивості, можливі форми подання алгоритмів, основні алгоритмічні структури .

Ступінь розробки проблеми. Нині не існує загальновизнаного підходу щодо визначення поняття «алгоритмічне мислення». Зміст та обсяг поняття «алгоритмічне мислення» розглядали Я. Грудьонов, Т. Губіна, А. Єршов, Г. Звенигородський, Г. Лєбєдев, Т. Лєбєдева, А. Кушніренко та інші. Так, А. Єршов та Г. Звенигородський визначають алгоритмічне мислення як «уміння планувати структуру дій, необхідних для досягнення мети, за допомогою фіксованого набору засобів». Дослідники відмічають, що сутнісними характеристиками цього визначення є «конструктивна та операційна складова мислення». А. Кушніренко та Г. Лєбєдев під алгоритмічним мисленням розуміють метод та спосіб, що необхідні для переходу від безпосереднього управління до програмного, від уміння зробити до уміння записати алгоритм». Я. Грудьонов стверджує, що процес формування алгоритмічного мислення сприяє розвитку вміння обирати найбільш раціональне з усіх можливих розв'язків задачі». На нашу думку, найбільш точно охарактеризувала алгоритмічне мислення Т. Губіна, яка розглядає його як особливий стиль мислення людини, що являє собою систему мисленнєвих прийомів, конструкцій, набору способів дій, необхідних для вирішення поставленої проблеми в цілому, виявлення окремих блоків її розв'язання, побудову інформаційної моделі, організації пошуку необхідної інформації, отримання результату в алгоритмічній формі». Проблеми алгоритмічної підготовки в початковій школі на уроках математики розглядалися в працях Л. Червочкіна, С. Іскандаряна, В. Аблової, З. Філера, Т. Фадєєвої та інших. Деякі аспекти формування алгоритмічного мислення молодших школярів при вивченні інформатики висвітлено в роботах М. Гладун, О. Савченко, Н. Стрілецької. Проте проблема формування алгоритмічного мислення молодших школярів на уроках інформатики, не дивлячись на актуальність, наразі залишається недостатньо вивченою.

Об'єктом роботи є процес інформатики в молодших класах.

Предметом дослідження є формування алгоритмічного мислення у школярів молодших класів під час уроків інформатики.

Метою курсової роботи є аналіз і вивчення аспектів формування алгоритмічного мислення на уроках інформатики у початковій школі.

Відповідно до мети було поставлено такі завдання:

- проаналізувати суть і значення алгоритмічного мислення у навчальному процесі;

- визначити вікові та психологічні особливості викладання інформатики у початковій школі;

- здійснити експериментальну перевірку методики формування алгоритмічного мислення;

- надати методичні рекомендації та вказівки щодо формування алгоритмічного мислення на уроках інформатики у початковій школі

Методи дослідження. У ході підготовки курсової роботи було використано блоки теоретичних (аналіз, синтез, індукцій та дедукції, порівняння, опису) та практичних (спостереження, експеримент, кількісне та якісна обробка результатів) методів.

Практичне значення. Результати та положення курсового дослідження можуть бути використані під час вивчення дисциплін “Інформатика”, “Методика викладання інформатики” у ВНЗ, для самоосвіти вчителів-предметників та при підготовці студентів до лекційних та практичних занять.

Структура. Курсова робота складається зі вступу, двох розділів з підрозділами, висновків та списку використаних джерел, додатків (план-конспект уроку). Загальна кількість сторінок -36 .

РОЗДІЛ І. Теоретичні основи формування алгоритмічного мислення учнів початкової школи на уроках інформатики

1.1 Суть і значення алгоритмічного мислення у навчальному процесі

Розвиток особистості, її творчої індивідуальності, розкриття задатків і нахилів школяра є стратегічним завданням навчального процесу, оскільки тільки творчо мислячі, ерудовані й освічені люди можуть досить повно само реалізовуватися у житті. Вирішення цього завдання передбачає створення умов, які сприяють формуванню стійких пізнавальних інтересів, умінь і навичок, активної розумової діяльності дітей, їх творчої ініціативи та самостійності в пошуках вирішення різних завдань. Саме уроки інформатики можуть бути підґрунтям для формування основних структур мислення дитини, зокрема алгоритмічного [18, c. 32].

Особливу увагу проблемі розвитку логічного і алгоритмічного мислення молодших школярів приділили такі науковці, як: М. Богданович, М. Гладун, С. Козлова, Я. Коломенський, О. Савченко, Н. Стрілецька та інші. Проте, питання щодо формування алгоритмічного мислення в процесі вивчення інформатики молодших школярів залишається актуальним, що й становить мету даної роботи.

Широке впровадження комп'ютерів в освіту не тільки висуває більш високі вимоги до організації розумової діяльності, але і створює якісно нові умови для розвитку мислення учнів. Одним із завдань початкового курсу «Інформатики» є розвиток алгоритмічного мислення учнів, що передбачає формування у них уявлень про алгоритм та його властивості, можливі форми подання алгоритмів, основні алгоритмічні структури.

Алгоритмічне мислення визначається науковцями як система мисленнєвих способів дій, прийомів, методів і відповідних їм мисленнєвих стратегій, які спрямовані на розв'язування як теоретичних, так і практичних задач і результатом яких є алгоритми як специфічні продукти людської діяльності» [2, c.11]. Процес його формування у молодших школярів має такі методичні етапи: ознайомлення учнів з алгоритмами певної структури; введення елементів навчальної алгоритмічної мови; реалізація системи вправ на виконання: відшукування помилок, відтворення, заміну, конструювання, перехід від однієї до іншої форми подання алгоритмів різної структури [1, c.7].

Слід зазначити, що розвиток алгоритмічного мислення передбачає розуміння на інтуїтивному рівні понять виконавця, середовища існування виконавця, команди, системи команд виконавця, алгоритму. Учні повинні отримати перші уявлення про основні алгоритмічні структури; навчитися виконувати готові алгоритми, а також складати прості, використовуючи зрозумілу систему команд. Головною метою алгоритмічної лінії є вміння розв'язувати значущі для учнів задачі з їх повсякденного життя, застосовуючи алгоритмічний підхід..

Отже, формування мислення в молодших класах є складним та багатогранним процесом. Для пошуку рішення проблеми, складання поетапного плану, алгоритму розв'язку задачі для певного виконавця, необхідно залучати технології та особливості формування критичного та творчого мислення.

1.2 Вікові та психологічні особливості викладання інформатики у початковій школі

Сучасний випускник загальноосвітньої школи, як відимо, повинен володіти міцними знаннями, орієнтуватися в складних ситуаціях, швидко й безпомилково приймати виважені рішення. Сформувати ці якості допомагає предмет «Інформатика», адже саме на цих уроках діти вчаться міркувати, доводити власну думку, знаходити оптимальне вирішення проблем, отримувати й обробляти нову інформацію, робити відповідні висновки. Безумовно, інформатиці притаманна власна методика викладання, а також власна структура і зміст. Зокрема, у початковій школі вона носить пропедевтичний характер, спрямований на первинне здобуття знань з основ інформатики, її фундаментальних понять. Крім того, на уроках інформатики значною мірою реалізуються міжпредметні зв'язки, формується інформаційна компетентність та універсальні навчальні дії. Таким чином, саме в молодшому шкільному віці важливо сформувати пізнавальний інтерес учнів до вивчення предмета. Навчання інформатики, як зазначалося вище, найкраще розпочинати саме в початковій школі, адже в цьому віці дітям легше вдається засвоювати основні поняття й практичні навички роботи за комп'ютером. Нові інформаційні технології в освіті у поєднанні з традиційними засобами сприяють розвитку дитини як творчої особистості [3, c. 40].

Вивчення інформатики та інформаційних технологій у початковій школі спрямоване на досягнення таких цілей:

- розвиток умінь орієнтуватися в інформаційних потоках навколишнього світу;

- оволодіння практичними способами роботи з інформацією: пошук, аналіз, перетворення, передача, зберігання інформації, використання її у навчальній діяльності та повсякденному житті;

- формування початкової комп'ютерної грамотності та елементів інформаційної культури;

- розвиток умінь, що дозволяють обмінюватися інформацією, здійснювати комунікацію з допомогою наявних технічних засобів (телефон, магнітофон, комп'ютер, телевізор тощо).

Цілі та завдання вивчення інформатики, як і будь-якого іншого навчального предмета, тісно пов'язані із формуванням основ наукового світогляду школярів, розвитком мислення, здібностей, підготовкою до життя, праці, продовження освіти. Внесок інформатики в науковий світогляд школярів визначається формуванням у ході її вивчення уявлення про інформацію як про одне із трьох основних понять науки (серед яких, крім інформації, виокремюють речовину та енергію), на основі яких вибудовується сучасна картина світу [2, c. 136].

У процесі вивчення інформатики учні опановують такі сучасні методи наукового пізнання, як формалізація, моделювання, комп'ютерний експеримент. Інформатика сприяє появі у навчальному процесі нових видів діяльності, нових умінь та навичок, що формуються при її вивченні та носять у сучасних умовах загальнонавчальний і загальноінтелектуальний характер [5, c. 87]. На сьогодні представлено різні підходи до вивчення курсу інформатики в початкових класах, що відображено в навчально-методичних комплектах.

Викладання уроків інформатики вимагає від учителя початкових класів володіння методиками впровадження понять інформатики, освоєння комп'ютерних технологій на рівні, який би дозволяв використовувати комп'ютер на практичній частині уроку. Цей момент, на жаль, не завжди можливий. Учитель інформатики володіє змістом предмета, але при цьому в нього можуть виникати певні труднощі, адже навчання молодших школярів вимагає спеціальних знань їх психологічних особливостей [7, c. 39].

Щоб однозначно відповісти на поставлене вище запитання, необхідно обрати один із двох напрямів пропедевтичного вивчення інформатики:

1) розвиток логічного, алгоритмічного та системного мислення;

2) освоєння практики роботи за комп'ютером.

Саме це дає школі можливість зробити правильний вибір. Що стосується структури уроку інформатики, то варто виокремити такі його основні етапи: перевірка домашнього завдання (до 5 хв); вивчення нової теми (близько 7 хв, зокрема з використанням технічних засобів навчання, комп'ютера); закріплення матеріалу (близько 7 хв); практичне або проектне завдання (приблизно 10 хв із використанням технічних засобів навчання та інструментів дослідницької й конструкторської діяльності); обговорення результатів, підведення підсумків (5 хв). Крім того, робота за комп'ютером повинна строго відповідати санітарно-гігієнічним вимогам, насамперед використання на уроці фізкультхвилинок (1-3 хв).

Вивчення інформатики в початковій школі є хоч і недовготривалою, однак дуже важливою складовою структури застосування нових інформаційних технологій, зокрема на початкову школу покладається завдання формування в учнів первинних навичок інформаційної культури, початків комп'ютерної грамотності, забезпечення наступності у подальшому її засвоєнні [4, c. 38]. Уже з перших уроків необхідно вчити дитину вільно «спілкуватися» з комп'ютером, використовувати його під час виконання необхідних завдань, формувати елементарні навички роботи з комп'ютером та пристроями, що вивчаються. передбачає декілька напрямів навчальної та розвиваючої діяльності учнів. Перший напрям - пізнавальний - засвоєння учнями відомостей про призначення комп'ютера, його складові, можливості використання та основні принципи роботи. Багато уваги приділяється обговоренню питань застосування сучасних комп'ютерів, ознайомлення учнів із властивостями інформації, інформаційними процесами. Другий напрям - прикладний - набуття учнями навичок роботи з клавіатурою, пошуку та запуску потрібних програм, підготовки та редагування текстів у текстовому редакторі, створення простих мелодій у музичному редакторі та малюнків - у графічному тощо. Третій напрям - розвиваючий - розвиток в учнів творчих здібностей та логічного мислення шляхом виконання різноманітних творчих завдань як у процесі роботи з прикладними розвиваючими програмами (конструктори, кросворди, логічні ігри тощо), так i на теоретичній частині уроку. Будь-яка зміна зовнішнього середовища вимагає адаптації до нього. Навчальне середовище уроку інформатики значно відрізняється від інших уроків. При цьому молодший шкільний вік є надзвичайно важливим періодом, коли, за Ж. Піаже, відбувається формування інтелекту, закінчується фаза наочного мислення та починається фаза конкретних операцій. Таким чином, виникає необхідність використання спеціальних прийомів і методів, що дозволяють дитині природно і легко сформувати специфічне навчальне середовище інформатики, адаптуватися до нового виду навчальної діяльності та нового засобу навчання - комп'ютера.

Труднощі впровадження предмета «Інформатика» в початковій школі обумовлені насамперед такими факторами:

1) недостатній розвиток загальнонавчальних умінь дітей (читання, письмо та ін.);

2) недостатня методична і дидактична підготовка учителів інформатики, оснащеність кабінету;

3) недостатнє застосування здоров'язберігаючих технологій;

4) наявність перевантаження навчального процесу в початковій школі.

Аналіз ситуації, що склалася на сьогодні у навчанні інформатики у початковій школі, а також практичний досвід роботи дозволяють виокремити такі суперечності між:

- складністю понятійного апарату інформатики та обмеженими пізнавальними можливостями молодших школярів;

- необхідністю вироблення навичок роботи за комп'ютером і коротким часом перебування біля монітора (відповідно до вікових психофізіологічних особливостей дітей);

- рекомендованими до використання в початковій школі програмами та програмно-методичними комплексами і конкретними технічними та навчальними умовами кожної школи, які не завжди дозволяють застосовувати ці навчальні засоби повною мірою. Сучасний курс інформатики в школі є насамперед світоглядним [19, c. 61].

В основну його змісту покладено інформаційні процеси, що вивчаються завдяки комп'ютеру. На сучасному етапі основними змістовними лініями курсу «Інформатика» у початковій школі є формування: сучасного світогляду; основ інформаційної культури; первинних навичок роботи за комп'ютером. При цьому в навчанні інформатики школярів молодшого віку мають використовуватися спеціальні методи і прийоми, що відповідають формам їх життєдіяльності, як-от: діяльнісно-ігровий підхід; яскрава, образна подача матеріалу; розвиваючі, цікаві завдання.

Таким чином, основною проблемою навчання інформатики в початковій школі є його організація, вбудовування в навчальний процес із дотриманням здоров'язберігаючих умов роботи за комп'ютером.

Інформатиці відведено важливу інтегруючу роль серед низки шкільних предметів, адже вона сприяє гуманізації шкільного навчання в цілому. Сучасна методика навчання інформатики базується на діяльнісному підході, який поєднує в собі традиційну і нову, компетентнісну, парадигми та є одним із принципів сучасного навчання. Саме в навчанні інформатики проявляються потужні світоглядні, інтегративні та розвиваючі можливості технології з голографічним методом проекцій - однієї з новітніх педагогічних технологій. Основним фактором в інформатизації освіти залишається людський фактор, а саме: вчені, що визначають цілі та зміст навчання, методисти, які розробляють підручники та посібники, програмісти - кваліфіковані розробники комп'ютерних програм, і, безперечно, досвідчені педагоги.

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ФОРМУВАННЯ АЛГОРИТМІЧНОГО МИСЛЕННЯ МОЛОДШИХ ШКОЛЯРІВ НА УРОКАХ ІНФОРМАТИКИ

2.1 Експериментальна перевірка методики формування алгоритмічного мислення

Розвиток алгоритмічного мислення - є актуальною проблемою процесу навчання. Дана проблема набула ще більшої важливості в умовах сьогодення. Спроби розвивати алгоритмічне мислення ведуться вже давно по всьому світу. Спочатку пробували використовувати особливі завдання, головоломки - такі, наприклад, як "Вовк, коза і капуста". Але завдань таких було небагато, і розвивати з їх допомогою здатності щодо складання планів досить складно. А з появою комп'ютерів з'явилася можливість створити штучні середовища, в яких такого роду головоломки можуть бути представлені у великій кількості. Це дає дитині можливість потренуватися та набути навички алгоритмічного мислення. Тому поява інформатики в початковій школі цілком природно, якщо врахувати, що саме у віці учнів початкової школи у дітей складається стиль мислення. Саме тут доречна постановка та вирішення педагогічної задачі - формування операційного або по-іншому його називають ще й алгоритмічного стилю мислення учнів, які готуються до виходу зі школи в світ інформаційного суспільства. Найвідоміший приклад штучного середовища - придуманий для дітей графічний світ Черепашки, що виконує команди мови Лого. Менш відоме середовище - світ Карел-робота, яке придумане для початкового курсу програмування в Стенфордському університеті. Для тренування в подібних світах (ПервоЛого, Роботландія та інші) дитина повинна вміти не тільки вільно читати та писати, оскільки програми подаються в текстовому вигляді, а й розуміти правила виконання певних дій. Виникає питання: чи можна в початковій школі дітей навчати алгоритмізації та програмуванню? Можна, але при дотриманні наступних умов: - для вирішення алгоритмічних задач обрана зрозуміла та цікава учням предметна галузь; - програмна реалізація навчального середовища програмування має дружній користувальницький інтерфейс; - для створення алгоритму розв'язання задачі використовуються візуальні засоби подання структур даних і структур управління, які не потребують запам'ятовування великої кількості службових слів і синтаксичних правил запису програми [22, c.120].

Можна сподіватись, що хоча б частково дану проблему дозволить розв'язати впроваджуваний в початкову школу курс "Інформатика". Проте як показують наші дослідження, які опираються на вікову психологію, учні вказаного віку ще не в повній мірі здатні до абстрактного мислення. Набагато краще вони сприймають образи. Якщо говорити мовою інформатики, то образами є не що інше, як графічні об'єкти. Педагогічна практика показала, що не поганих результатів у даному напрямку можна досягти при використання відповідного програмного забезпечення. Зрозуміло, що середовища виконання алгоритмів, які використовуються в старших класах, не можна використовувати в початковій ланці.

Тут програмне забезпечення повинно відповідати, в першу чергу, віковим особливостям учнів молодших класів. Саме тому, варто пропонувати починати вивчення теми "Алгоритми та виконавці", в якій безпосередньо відбувається розвиток алгоритмічного мислення, використовуючи програмне забезпечення такого напрямку, як Піктомір, Little Wizard, Scratch. Кожне середовище програмування має свої особливості, тому вчитель може вибрати для засвоєння змістової лінії "Алгоритми та виконавці" те програмне забезпечення, яке відповідає вимогам та можливостям його учнів. Перерахуємо особливості запропонованого програмного забезпечення, що дозволяють ефективно використовувати його на початковому етапі навчання програмуванню та інформаційним технологіям.

Для того щоб діти ефективно освоювали знання в новій галузі, необхідно наявність мотивації. А мотивація навчальної діяльності виникає, якщо вони відчувають особисту зацікавленість у придбанні знань для досягнення своєї мети. Якщо Піктомір пропонує дитині покерувати космічним Роботом та граючись з ним, можна складати не тільки простенькі алгоритми, а й досить складні програми з циклами, підпрограмами та навіть умовними операторами, то Little Wizard та Scratch дозволяють створювати проекти, які цікаві різним віковим групам від 8 до 16 років і старше, інтерактивні презентації, мультфільми, комп'ютерні ігри, програми-тренажери з використанням графіки та мультимедіа [14, c.10].

При створенні програм в запропонованих середовищах програмування не вимагається написання текстів програм на формалізованих мовах програмування, так як тут надані всі необхідні графічні засоби для зображення даних і структур управління. Поєднуючи графічні блоки, можна створити програму та запустити її на виконання в тому ж самому середовищі.

Для полегшення процесу створення програми розробники реалізували захист системи від синтаксичних помилок. Тобто при суміщенні графічних блоків можна отримати тільки синтаксично правильні конструкції, або побачити де була зроблена помилка.

Широкі можливості маніпуляції з візуальними даними розвивають навички роботи з мультимедіа інформацією, полегшують розуміння принципів виконання алгоритмічних конструкцій та налагодження програм. Одним із прикладів безтекстового середовища, працювати в якому цікаво навіть дошкільнятам, може служити програмна система Піктомір, створена в НДІ Системних Досліджень Російської академії наук. У ній діти з піктограм збирають програми, керуючі віртуальним роботом. Складання таких програм та їх колективне обговорення виявляються ефективним елементом раннього тренування алгоритмічного стилю мислення. ПіктоМір - вільно поширювана програмна система для вивчення азів програмування дошкільнятами та молодшими школярами. ПіктоМір в першу чергу орієнтований на дошкільнят, які ще не вміють писати та читати, або на молодших школярів, які не дуже люблять писати та читати. При цьому, ПіктоМір - система обмеженого призначення та застосування. Будь-які поняття, які природно виражати в текстовому вигляді, в ПіктоМірі відсутні. Виконавець "лічильник" і конструкція "цикл До раз" дозволяють "піктографічними" засобами проілюструвати використання в програмі однієї числової величини, але на цьому ПіктоМір і зупиняється.

У ході підготовки вчителів до викладання курсу варто знайомити їх з запропонованою програмою. Водночас варто бути впевниними, що використання даного середовища є обмеженим, адже в ньому виконується лише те, що передбачено власним алгоритмом.

У зв'язку з цим в ході підготовки вчителів до викладання інформатики у початковій школі автором пропонується використовувати аналогічне програмне забезпечення, але з більш широкими можливостями. Прикладом може бути програма Little Wizard (Маленька чарівниця). Little Wizard - середовище програмування для учнів початкових класів. В основі її лежить мова програмування Pascal, яка широко використовується в школах. В ігровій формі діти зможуть дізнатися що таке змінні, вирази, цикли, умови та логічні блоки, удосконалити навички рахунку, письма, створювати нескладні анімації. Використання комп'ютерного середовища "Little Wizard" в освітньому процесі вивчення предмета "Інформатика" у початковій школі дозволяє розвивати у дітей логічне, алгоритмічне мислення та творчі здібності. Однією з головних концепцій мови Little Wizard, є розвиток власних задумів з першої ідеї до кінцевого програмного продукту. Для цього в Little Wizard є всі необхідні засоби, стандартні для мов процедурного типу: слідування, розгалуження, цикли, змінні, масиви, логічні оператори, селестічні числа. Разом з тим в Little Wizard відсутні такі важливі компоненти мови, як процедури та функції, передача параметрів і повернення значень, рекурсія, визначення класів об'єктів, спадкування та поліморфізм, обробка виключень, текстове введення та файлове введення та виведення. При цьому для початку вивчення Little Wizard не потрібно нічого, крім уміння читати, оскільки програма складається з готових кольорових значків. Цьому рівню відповідають всі учні початкової школи. Рішенням проблеми зацікавлення учнів молодших класів, які використовують комп'ютер з дошкільного віку та які серйозно займаються інформатикою, може базуватися на використанні в навчанні інформатики мови програмування Scratch. Scratch - це об'єктно-орієнтоване середовище, в якому блоки програм збираються з різнокольорових цеглинок-команд точно також, як машини або інші об'єкти збираються з різнокольорових цеглинок в конструкторах Лего. Крім того, в ньому можна знайти сучасні ідеї із середовищ візуального програмування типу Delphi та навіть з презентаційних систем. Scratch - це мультимедійна система. Велика частина операторів мови спрямована на роботу з графікою та звуком, створення анімаційних і відеоефектів. Використання шаблонів картинок і звуків з існуючих бібліотек, створення власних файлів, виконання таких операцій з файлами проектів, як Зберегти, Відкрити, Створити, дозволяє учням швидко освоїти роботу з файловою системою та стандартними додатками. Scratch розроблявся як нове навчальне середовище для навчання школярів програмуванню. Водночас учні повною мірою можуть розкрити свої творчі таланти, так як в ньому можна легко створювати фільми, ігри, анімовані листівки та презентації; придумувати та реалізовувати різні об'єкти, визначати, як вони виглядають в різних умовах, переміщати по екрану, встановлювати способи взаємодії між об'єктами. Діти можуть складати історії, малювати та оживляти на екрані придуманих ними персонажів, вчитися працювати з графікою та звуком. Важливо і те, що дитина має можливість поділитися результатом своєї творчості з друзями або іншими користувачами. Для того щоб діти ефективно засвоювали знання в новій галузі, необхідно наявність мотивації. А мотивація навчальної діяльності виникає, якщо вони відчувають особисту зацікавленість у придбанні знань для досягнення своєї мети.

Розглянуте програмне забезпечення дозволяє створювати алгоритми, програмки, проекти, які цікаві безпосередньо віковій категорії молодших школярів. А також сприяють розвитку у дітей алгоритмічного мислення. При проведенні регулярних розвиваючих занять, систематично організованих цікавих завдань створюються сприятливі умови для формування такої цінної якості як алгоритмічне мислення, як самостійність, що виявляється в активному та ініціативному пошуку рішення задач, в глибокому та всебічному аналізі їх умов, в критичному обговоренні та обґрунтуванні шляхів вирішення, в попередньому плануванні та програванні різних варіантів здійснення рішення [19, c.55].

Проведена експериментальна перевірка розробленої методики викладання теми "Алгоритми та виконавці" [Додаток А] учням початкової школи показала свою ефективність. При використання запропонованого програмного забезпечення відбувається активний розвиток як алгоритмічного мислення, тобто вміння планувати послідовність дій для досягнення будь-якої мети, а також уміння вирішувати завдання, відповіддю для яких є опис послідовності дій, так і системного мислення, тобто здатності до розглядання об'єктів і явищ у вигляді набору більш простих елементів, що становлять певне ціле, та формального мислення, та здатності застосовувати логіку при вирішенні інформаційних завдань, тобто виконання операцій над поняттями та простими судженнями.

2.2 Методичні рекомендації та вказівки щодо формування алгоритмічного мислення на уроках інформатики у початковій школі

Діяльнісний вимір предметної ІКТ-компетентності пов'язаний з такими алгоритмічними вміннями дітей молодшого шкільного віку, як формулювати команди для виконавця, складати алгоритми за зразком, шукати помилки в послідовності команд, аналізувати зміст завдань на складання алгоритму для виконавців; шукати різні варіанти виконання завдань, обирати та обґрунтовувати найефективніший варіант виконання; розрізняти алгоритмічні структури: слідування, цикли, розгалуження; створювати та виконувати алгоритми у визначеному середовищі; розрізняти істинні та хибні висловлювання, формулювати висловлювання з логічним слідуванням. Ці уявлення та навички засвоюються учнями поступово, через виконання ними системи вправ, протягом усього періоду навчання у початковій школі [1]. Процес формування алгоритмічного мислення молодших школярів відбувається у такій методичній послідовності:

1) ознайомленій учнів з алгоритмами певної структури;

2) введення елементів навчальної алгоритмічної мови;

`3) реалізація системи вправ на виконання: відшукування помилок, відтворення, заміну, конструювання, перехід від однієї до іншої форми подання алгоритмів різної структури.

Програма з інформатики в початковій школі побудована за лінійно-концентричним принципом, тож сама змістова лінія «Алгоритми» розкривається поступово, у декілька етапів.

І етап (2 клас). Формування базових понять. В попередній редакції навчальної програми з інформатики змістова лінія «Алгоритми» в 2 класі окремо не була виділена, проте всі автори діючих підручників пропонували ознайомити дітей з алгоритмами і відводили на цю тему 4 уроки. Оновлена програма вже у 2 класі включає змістову лінію «Алгоритми». У дітей потрібно сформувати базові поняття лінії: поняття команди; порівняння команди й спонукального речення; команди й виконавці; послідовність дій; приклади послідовності дій у природі; виконання послідовних дій; ігрові вправи з надання команд виконавцям у середовищах програмування; порівняння двох або більше предметів; об'єднання предметів у групи за певними заданими ознаками; назви групи однорідних предметів; ігри на змінювання послідовності дій, пошук помилок в послідовностях; об'єднання предметів у групи, вилучення зайвого за певними ознаками [1]. На першому уроці учні згадують з уроків української мови, що прості речення можна розподілити на питальні, розповідні і спонукальні. З'ясовують, що команду віддають або записують у вигляді спонукальних речень, в ігровій формі визначають, які виконавці можуть виконувати ті чи інші команди.

На другому уроці вводиться поняття алгоритму, розглядаються його властивості: кожна команда алгоритму повинна бути зрозумілою виконавцю; алгоритм не повинен містити команди, які виконавець не може виконати; виконання алгоритму має завершуватися отриманням результату. Поступово учні знайомляться з такими поняттями, як система команд виконавця та середовище виконавця. На цьому етапі ознайомлення з новими поняттями дітям пропонують завдання на складання ігрових і побутових алгоритмів, алгоритмів розв'язання логічних задач, учні можуть придумати власного виконавця та команди, які він зможе виконувати. Як приклади алгоритмів наводяться казкові ситуації, кулінарні рецепти, послідовність проходження турнікету в метро, правила складання візерунків та орнаментів, виконання обчислювальних ланцюжків, проходження певних частин шляху з використанням дорожніх знаків тощо. Закріплюється поняття алгоритму на прикладі навчального матеріалу з різних предметів шкільного курсу. Так, у підручнику Г. Ломаковської наводять наступні приклади алгоритмів: на уроках української мови використовують алгоритм звуко-буквенного аналізу слова, на уроках математики - алгоритм розв'язування задачі тощо.

Автори підручника пропонують знайомство дітей із програмним середовищем Скретч (Scratch) [12]. Scratch - середовище програмування, яке дозволяє дітям створювати власні анімовані та інтерактивні історії, ігри та інші витвори. Ними можна обмінюватися всередині міжнародної спільноти, яка поступово формується в мережі Інтернет. Середовище програмування можна безкоштовно завантажити і вільно використовувати у шкільній чи позашкільній освіті [14]. Автори інших підручників на цьому етапі намагаються уникати використання програмного середовища Скретч. Так, до підручника М. Корнієнко пропонується власне програмне забезпечення «Інформатика. 1-й рік навчання», в якому дана тема представлена в таких вправах: «Типи речень», «Складання алгоритмів», «Кавоварка» [8]. При вивченні алгоритмів у 2 класі підручник О. Коршунової взагалі не має прив'язки до якогось конкретного програмного продукту [9]. ІІ етап (3 клас). Формування понять: алгоритми і виконавці, знайомство з елементами математичної логіки. На вивчення теми «Алгоритми і виконавці» відводиться 5 годин. Спочатку учні повторюють матеріал, вивчений у 2 класі, далі розширюють поняття про алгоритми, як прообраз моделі поведінки використовується словесний опис побутових алгоритмів. Обмежуються лише вивченням лінійних алгоритмів. Відмітимо методичний підхід, який реалізовано в підручнику О. Коршунової. Автор оперує поняттям алгоритму і при вивченні інших тем курсу. Наприклад, при вивченні теми «Робота з презентаціями» наводяться різноманітні алгоритми: алгоритм вилучення слайда, алгоритм зміни порядку слідування слайдів тощо. Таким чином поняття алгоритму входить в активний словниковий запас учня [10]. Для свідомого та ефективного засвоєння теми використовують навчально-діяльнісне середовище Scratch. Це середовище об'єктно-орієнтованого візуального програмування. Його призначено для створення комп'ютерних анімацій, мультимедійних презентацій, анімаційних та інтерактивних історій, ігор, моделей. Scratch створено під керівництвом професора Мітчела Рєзніка у Массачусетському технологічному інституті.

Основною перевагою програмного середовища Scratch, окрім платформної незалежності, безоплатності та наявності інтерфейсів різними мовами, є алгоритмічна повнота та наочність запису алгоритму. Тобто Scratch підтримує концепції об'єктно-орієнтованого програмування, а саме:

? структуру слідування або лінійні процеси;

? структуру повторення або циклічні процеси;

? структуру вибору або розгалужені процеси;

? надання і зміна величин змінних;

? типи даних: символьні, числові, логічні, графічні, аудіо;

? вирази (числові, текстові, логічні тощо), операції, функції, оператори;

? введення й виведення даних;

? координування, синхронізація роботи окремих частин програми;

? паралельні процеси - одночасне виконання різних програмних блоків [16,c . 71]. Особливо важливою є комунікативна сторона Scratch. Середовище передбачає колективну роботу над проектами й обмін результатами через сайт Scratch-товариства [14]. ІІІ етап (4 клас). Формування понять: алгоритми з розгалуженням і повторенням. На вивчення теми «Алгоритми з розгалуженням і повторенням» відводиться 8 годин. Напередодні вивчення алгоритмів із розгалуженням зі школярами варто повторити матеріал 3 класу, що стосується елементів математичної логіки, та поступово ввести нові поняття: в учнів формують уявлення про висловлювання, з'ясовують, що висловлювання можуть бути істинними або хибними, навчають аналізувати висловлювання та розв'язувати найпростіші логічні задачі. При формуванні поняття алгоритму з розгалуженням, необхідно звертатися до життєвого досвіду дітей. Досить вдало ілюструють алгоритми з розгалуженням казки, тому на цьому етапі можна запропонувати учням самим скласти казку, в якій буде використано алгоритм із розгалуженням. Після опрацювання лінійних алгоритмів та алгоритмів із розгалуженням вводиться поняття алгоритму з повторенням. Учні розглядають циклічні алгоритми, складають для них блок-схеми. Команда перевірки умови в циклах має форму запитання, відповідь на яке може бути «так» чи «ні», наприклад: «Малюнки залишилися?», «Кошик повний?» тощо. При знайомств з наведеними вище алгоритмічними структурами, формуються навички розробки блок-схем алгоритмів та складання програм для різних виконавців. Для реалізації названих завдань можна запропонувати таку методичну послідовність. Після повторення понять «команда», «виконавець», «система команд виконавця», «середовище виконавця» та «алгоритм» учні вправляються у складанні алгоритмів при розв'язуванні задач побутового характеру та алгоритмів, що відповідають правилам виконання навчальних завдань з різних шкільних предметів [32, c. 18].

У сучасній методиці навчання інформатики виділяють труднощі, пов'язані з формуванням чіткого уявлення про алгоритм: в уяві дитини є цілісний образ розв'язання завдання, а вимагається дати чіткий опис цього процесу у формі послідовності спонукальних речень; у задачах такого типу важко виділити «елементарні» дії, з яких складатиметься алгоритм; при виконанні алгоритмів, виконавець не повинен демонструвати елементи творчості, а лише чітко виконувати команди у вказаному порядку [13]. Для їх подолання можна використати рольовий метод навчання. Для цього виділяються ролі пояснюючого та виконавця алгоритму. Пояснюючий складає алгоритм, зачитує команди, виконавець програє накази. При неможливості виконання якоїсь команди, вона уточнюється чи деталізується до тих пір, поки не стане зрозумілою і виконуваною - «елементарною». Щоб виробити навички формального виконання алгоритму (виконавець не повинен розуміти суть проблеми чи завдання, намагатися додати власні дії, яких не має у записі алгоритму), вчителі-практики використовують прийом складання алгоритмів для виконавця-робота (програвання ролі робота, згодом перенесення його основних властивостей і на саме поняття виконавця).

Завдання на складання алгоритму реалізується через побудову ланцюжка моделей задачі: текст задачі - стислий словесний опис алгоритму - блок-схема - програма для конкретного виконавця. Для здійснення цих модельних переходів школярам необхідно навчитися виділяти основні змістові частини задачі; виявляти зв'язки між ними; складати модель задачі, що має розв'язок. Ознайомлення з кожною алгоритмічною структурою здійснюється за схожою схемою: наведення прикладів алгоритмів відповідної структури, з'ясування ключових слів для запису структури та їх позначень на блок-схемах, реалізація системи вправ на виконання, відшукування та виправлення помилок, конструювання та видозміни алгоритмів. У ході виконання вправ учні навчаються аналізувати ситуації, синтезувати, порівнювати та оцінювати результати [15].

Важливе місце у системі тем «Алгоритми і виконавці» у чинних підручниках відведено виробленню уявлень про застосування алгоритму у повсякденній діяльності, а також при виконанні завдань з інших навчальних предметів: української мови, математики, трудового навчання тощо. Розширення кругозору учнів полягає в розумінні того, що самі діти, їхні рідні, домашні тварини, технічні пристрої для вирішення власних потреб, задач, послуг тощо щоразу виконують алгоритми. Формування міжпредметних компетентностей передбачає уміння виконання завдання з іншого предмету на основі алгоритмічного підходу, що ілюструє схема: Завдання - Алгоритм - Результат.

Вироблення названих умінь за методичним підходом Г. Ломаковської потребує: актуалізації теоретичних знань (правила, означення, способу дій) з іншого навчального предмету; розгляд прикладу алгоритму (самостійне чи фронтальне його складання) на застосування теоретичних знань до розв'язування завдань; виконання алгоритму для 2-3 завдань [16].

Вироблення алгоритмічних навичок формується в три етапи і тісно пов'язане з розвитком логічного мислення. При цьому варто уникати формалізму, опиратися на життєвий досвід дитини, використовувати ігрові прийоми, інтерактивні методи та оптимально поєднувати їх із інформаційними технологіями. Такий підхід допоможе забезпечити можливість кожній дитині розкрити свої здібності та підготуватися до життя у високотехнологічному конкурентному світі.

ВИСНОВКИ

У ході курсового дослідження, відповідно поставлених мети і завдань, було зроблено такі висновки:

Алгоритмічне мислення визначається науковцями як система мисленнєвих способів дій, прийомів, методів і відповідних їм мисленнєвих стратегій, які спрямовані на розв'язування як теоретичних, так і практичних задач і результатом яких є алгоритми як специфічні продукти людської діяльності». Процес його формування у молодших школярів має такі методичні етапи: ознайомлення учнів з алгоритмами певної структури; введення елементів навчальної алгоритмічної мови; реалізація системи вправ на виконання: відшукування помилок, відтворення, заміну, конструювання, перехід від однієї до іншої форми подання алгоритмів різної структури.

Цілі та завдання вивчення інформатики, як і будь-якого іншого навчального предмета, тісно пов'язані із формуванням основ наукового світогляду школярів, розвитком мислення, здібностей, підготовкою до життя, праці, продовження освіти. Внесок інформатики в науковий світогляд школярів визначається формуванням у ході її вивчення уявлення про інформацію як про одне із трьох основних понять науки (серед яких, крім інформації, виокремюють речовину та енергію), на основі яких вибудовується сучасна картина світу.

У процесі вивчення інформатики учні опановують такі сучасні методи наукового пізнання, як формалізація, моделювання, комп'ютерний експеримент. Інформатика сприяє появі у навчальному процесі нових видів діяльності, нових умінь та навичок, що формуються при її вивченні та носять у сучасних умовах загальнонавчальний і загальноінтелектуальний характер. На сьогодні представлено різні підходи до вивчення курсу інформатики в початкових класах, що відображено в навчально-методичних комплектах.

Викладання уроків інформатики вимагає від учителя початкових класів володіння методиками впровадження понять інформатики, освоєння комп'ютерних технологій на рівні, який би дозволяв використовувати комп'ютер на практичній частині уроку. Цей момент, на жаль, не завжди можливий. Учитель інформатики володіє змістом предмета, але при цьому в нього можуть виникати певні труднощі, адже навчання молодших школярів вимагає спеціальних знань їх психологічних особливостей.

Аналіз ситуації, що склалася на сьогодні у навчанні інформатики у початковій школі, а також практичний досвід роботи дозволяють виокремити такі суперечності між:

- складністю понятійного апарату інформатики та обмеженими пізнавальними можливостями молодших школярів;

- необхідністю вироблення навичок роботи за комп'ютером і коротким часом перебування біля монітора (відповідно до вікових психофізіологічних особливостей дітей);

- рекомендованими до використання в початковій школі програмами та програмно-методичними комплексами і конкретними технічними та навчальними умовами кожної школи, які не завжди дозволяють застосовувати ці навчальні засоби повною мірою. Сучасний курс інформатики в школі є насамперед світоглядним.

В основну його змісту покладено інформаційні процеси, що вивчаються завдяки комп'ютеру. На сучасному етапі основними змістовними лініями курсу «Інформатика» у початковій школі є формування: сучасного світогляду; основ інформаційної культури; первинних навичок роботи за комп'ютером. При цьому в навчанні інформатики школярів молодшого віку мають використовуватися спеціальні методи і прийоми, що відповідають формам їх життєдіяльності, як-от: діяльнісно-ігровий підхід; яскрава, образна подача матеріалу; розвиваючі, цікаві завдання.

Таким чином, основною проблемою навчання інформатики в початковій школі є його організація, вбудовування в навчальний процес із дотриманням здоров'язберігаючих умов роботи за комп'ютером.

Проведена експериментальна перевірка розробленої методики викладання теми "Алгоритми та виконавці" учням початкової школи показала свою ефективність. При використання запропонованого програмного забезпечення відбувається активний розвиток як алгоритмічного мислення, тобто вміння планувати послідовність дій для досягнення будь-якої мети, а також уміння вирішувати завдання, відповіддю для яких є опис послідовності дій, так і системного мислення, тобто здатності до розглядання об'єктів і явищ у вигляді набору більш простих елементів, що становлять певне ціле, та формального мислення, та здатності застосовувати логіку при вирішенні інформаційних завдань, тобто виконання операцій над поняттями та простими судженнями.

Процес формування алгоритмічного мислення молодших школярів відбувається у такій методичній послідовності:

1) ознайомленій учнів з алгоритмами певної структури;

2) введення елементів навчальної алгоритмічної мови;

3) реалізація системи вправ на виконання: відшукування помилок, відтворення, заміну, конструювання, перехід від однієї до іншої форми подання алгоритмів різної структури.

Вироблення алгоритмічних навичок формується в три етапи і тісно пов'язане з розвитком логічного мислення. При цьому варто уникати формалізму, опиратися на життєвий досвід дитини, використовувати ігрові прийоми, інтерактивні методи та оптимально поєднувати їх із інформаційними технологіями. Такий підхід допоможе забезпечити можливість кожній дитині розкрити свої здібності та підготуватися до життя у високотехнологічному конкурентному світі.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Барболіна Т.М. Розвиток алгоритмічного й операційного мислення у процесі вивчення прикладного програмного забезпечення / Т. М. Барболіна // Комп'ютер у школі та сім'ї. - К., 2010. - № 1. - С. 19-22.

2. Вдовенко В.В. Методика навчання інформатики в початковій школі: Навч.-метод. посіб. / В.В. Вдовенко. - Кіровоград: Авангард, 2016. - 108 с.

3. Вдовенко ВВ. Формування алгоритмічного мислення молодших школярів на уроках інформатики / В.Вдовенко // Наукові записки. - Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. - Ч.4. - Вип.11. - Кропивницький. - 2017. - С. 23-27.

4. Гладун М., Морзе Н. Система вправ з інформатики для формування алгоритмічного мислення в учнів молодших класів / М. Гладун, Н. Морзе // Інформатика та інформаційні технології в навчальних закладах. - 2013. - № 4. - С. 41-49.

5. Груденов Я. И. Изучение определений, аксиом, теорем: Пособие для учителей / Я. И. Груденов. - М.: Просвещение, 1981. - 95 с.

6. Губина Т. М. Методические приёмы развития алгоритмического мышления будущего учителя информатики / Т. Губина // Труды XI Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» (SITITO'2016), Москва, 2016.

7. Ершов А. П. Школьная информатика: концепции, состояния, перспективы / А. П. Ершов, Г. А. Звенигородский и др. - Новосибирск, 1979. - 51 с.

8. Кивлюк О. Використання інформаційно-комунікаційних технологій в системі навчальних дисциплін початкової школи / О. Кивлюк // Початкова школа. - 2004. - № 4. - С. 34-35.

9. Кивлюк О. П. Комп'ютерно-ігрове середовище і програми для застосування/О. П. Кивлюк // Освіта, 2013. т.№ 30 (26 червня - 3 липня).-С.12

10. Кивлюк О. П. Особливості реалізації процесу ознайомлення молодших школярів з основними поняттями інформатики/О. Кивлюк // Інформатика та інформаційні технології. -К.:Педагогічна преса, 2012,N N 2.-С.42-46

11. Копаев А.В. О практическом значении алгоритмического стиля мышления / А.В. Копаев // Информационные технологии в общеобразовательной школе. - 2013. -№ 6. - С.6-11.

12. Корнієнко М. М., Крамаровська С. М., Зарецька І. Т. Сходинки до інформатики: Підруч. для 2 класу загальноосвіт. навч. закл. / М. М. Корнієнко, С. М. Крамаровська, І. Т. Зарецька. - Х.: Ранок, 2012.

13. Коршунова О. В. Сходинки до інформатики: Підруч. для 2 класу загальноосвіт. навч. закл. / О. В. Коршунова. - К.: Генеза, 2012.

14. Коршунова О. В. Сходинки до інформатики: Підруч. для 3 класу загальноосвіт. навч. закл. / О. В. Коршунова. - К.: Генеза, 2014.

15. Красиков И.В., Красикова И.Е. Алгоритмы. Просто как дважды два. - М.:ИКФ "ЭКСМОС", 2006

16. Кушниренко А. Г. 12 лекций о том, для чего нужен школьный курс информатики и как его преподавать / А. Кушниренко // Информатика. - 1999. - № 1. - С. 2-15.

17. Ломаковська Г. В., Проценко Г. О., Ривкінд Й. Я., Рівкінд Ф. М. Сходинки до інформатики: Підруч. для 2 класу загальноосвіт. навч. закл. / Г. В. Ломаковська, Г. О. Проценко, Й. Я. Ривкінд, Ф. М. Рівкінд. - К.: Освіта 2012.

18. Маслюк Л. Як навчити мислити кожну дитину//Початкова освіта. Шкільний світ. - 2006. - №1. - С. 4 - 6.

19. Митник О. Я. Технологія формування культури мислення молодшого школяра як організаційнометодичний інструментарій навчально-виховного процесу//Початкова школа. - 2007. - №7. - С. 23 - 26.

20. Митник О.Я. Діагностична основа технології формування культури мислення молодшого школяра // Початкова школа. - 2007. - №9. - С. 38 - 45.

21. Мовчан Л. Розвиток мислення//Початкова школа. - 2003. - №11. - С. - 21 - 22.

22. Морзе Н. В. Методика навчання інформатики. Ч. 1. Загальна методика навчання інформатики / Н. В. Морзе. - К. : Навчальна книга, 2003. - 254 с.

23. Морзе Н. В. Методика навчання інформатики: Навч. посібник: у 4 ч./ за ред. акад. М. І. Жалдака / Н. В. Морзе. - К.: Навчальна книга, 2004. - Ч. IV: Методика навчання алгоритмізації та програмування. - 368 с.

24. Навчальна програма для загальноосвітніх навчальних закладів 2-4 класів. Інформатика. [Електронний ресурс]. ? Режим доступу: http://mon.gov.ua/activity/education/zagalna-serednya/pochatkova-shkola.html.

25. Патаракин Е. Учимся готовить в среде Скретч / Евгений Патаракин. [Електронний ресурс]. ? Режим доступу: http://umr.rcokoit.ru/dld/metodsupport/scratch1.pdf.

26. Первин Ю.А. Методика раннего обучения информатике: Методическое пособие для учителей начальной школы и методистов Изд. 1-е/ 2-е. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. ВІСНИК №125 374

27. Попов Н. И. Электронный курс для изучения информатики в начальной школе / Н. И. Попов, А. В. Иванова // Начальная школа. - 2010. - № 2. - С. 39-43.

28. Програма "Інформатика. 2-4 кл" для загальноосвітніх навчальних закладів (автори: Морзе Н.В., Ломаковська Г.В., Проценко Г.О., Коршунова В.О., Ривкінд Й.Я., Ривкінд Ф.М.)

...