Формування алгоритмічного мислення у молодших школярів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формування алгоритмічного мислення у молодших школярів

Катерина Рубан

(студентка ІІ курсу другого(магістерського) рівня вищої освіти факультету педагогіки та психології)

Науковий керівник - кандидат педагогічних наук, доцент Вдовенко В. В.

У статті висвітлено важливість та особливості формування алгоритмічного мислення учнів початкових класів на уроках інформатики та математики. На основі аналізу сучасних програм, підручників та методичної літератури теоретично обґрунтовано методику впровадження в освітній процес навчання математики та інформатики навчання елементів алгоритмізації. Такий методичний підхід сприятиме ефективному формуванню алгоритмічного мислення молодших школярів та забезпечить більш високий рівень розвитку мислення у молодшого школяра.

Ключові слова: алгоритмічне мислення, алгоритм, алгоритмізація.

Постановка проблеми

алгоритмічне мислення учень інформатика математика

На сучасному етапі розвитку суспільства характерним є впровадження інформаційних технологій у всі сфери діяльності людини. Фундаментальні зміни, що відбуваються у системі освіти викликані новим розумінням цілей, цінностей освіти, а також необхідністю використання новітніх технологій навчання. Одним із основних завдань освіти є побудова потужної школи мислення школяра, розвиток його інтелекту та алгоритмічного мислення.

Актуальність дослідження полягає в тому, що в даний час існує проблема в необхідності нового типу освітнього результату, орієнтованого на вирішення реальних життєвих завдань. Сучасний здобувач освіти - це особа, яка володіє набором ключових компетенцій, або загально навчальних умінь, у тому числі і сформованим інтелектуальним апаратом. Останній, крім усього іншого, включає розвинене логічне і алгоритмічне мислення. Проте в цілому рівень логічної культури молодших школярів на сьогоднішній день не можна визнати задовільним. Причиною цього є відсутність роботи над цілеспрямованим логічним розвитком учнів на ранніх етапах навчання. Нині алгоритмічне мислення тісно пов'язують із комп'ютерною грамотністю. Дійсно, здатність розробляти й використовувати алгоритми - основний елемент комп'ютерної грамотності. Але алгоритмічне мислення - це значно ширше поняття. Воно стосується повсякденної нашої діяльності як на практиці, так і в навчанні. Адже ми щоденно складаємо алгоритми різних дій. Користування алгоритмічними прийомами мислення в будь-якій ділянці практичної діяльності стає вимогою часу, повз якої школа пройти не може.

Аналіз досліджень і публікацій. Особливу увагу приділили проблемі розвитку логічного і алгоритмічного мислення молодших школярів такі дослідники фахівці, як: А. Амонашвілі, М. Богданович, С. Козлова, Я. Коломенський та ін.

Як показує досвід, у шкільному віці одним з ефективних способів розвитку мислення є розв'язування школярами нестандартних логічних завдань. Крім того, розв'язування нестандартних логічних завдань здатне прищепити інтерес дитини до вивчення «класичної» математики та інформатики. Педагогами неодноразово стверджувалося, що розвиток у дітей логічного мислення - це одне із найважливіших завдань початкового навчання. Уміння мислити логічно, виконувати висновки без наочної опори, зіставляти судження за визначеними правилами - необхідна умова успішного засвоєння навчального матеріалу.

Однією з основних цілей вивчення математики є формування і розвиток мислення людини, насамперед, абстрактного мислення, здатності до абстрагування й уміння «працювати» з абстрактними, «невловимими» об'єктами. У процесі вивчення математики в найбільш чистому виді може бути сформоване логічне (дедуктивне) мислення, алгоритмічне мислення, інші складові мислення - такі, як сила і гнучкість, конструктивність і критичність тощо [1, с. 18]. Великого значення в організації роботи з розвитку логічного мислення дітей шестирічного віку набули праці видатних педагогів і психологів: Л. Виготського, О. Леонтьєва, Я. Пономарьова, С. Рубінштейна, О. Савченко, Д. Ельконіна, І. Стеценко, Т. Байбари, К. Щербакової, Т. Степанової, Н. Баглаєвої. Окремі аспекти формування та розвитку мислення учнів у процесі навчання математики досліджували Н. Глузман, Н. Жигайло, Т. Зайцева, М. Ігнатенко, В. Імбер, М. Ковальчук, Т. Кривошея, З. Сердюк, О. Смалько, Ю. Сморжевський, В. Таточенко та інші [7].

Описуючи процес розвитку мислення дітей молодшого шкільного віку, слід зазначити, що в 6-7-8 років дитина ще мислить конкретними категоріями. Наприклад, стіл для неї ще конкретний стіл в школі, або вдома. Портфель - це конкретний портфель, що належить їй, або іншій конкретній дитині. У цей період відбувається перехід від наочно-образного до словесно логічного, понятійного мислення. У першокласників такий процес переважно характеризується конкретністю й спирається на наочні образи, сприймання й уявлення. У словнику психологічних понять К. Платонова логічне мислення визначається як «вид мислення, сутність якого полягає в орієнтуванні понять, суджень і висновків з використанням законів логіки». У психолого-педагогічній літературі поняття «логічне мислення» недостатньо диференціюється від понять «абстрактне», «концептуальне», «теоретичне», «вербально-логічне». Іноді вони трактуються як синоніми. На думку В. Бродовського, В. Грушевського, сутність логічного мислення полягає в маніпулюванні поняттями, судженнями та умовиводами з використанням законів логіки. За словами С. Рубінштейна, логічне мислення включає операції порівняння, аналізу, синтезу, узагальнення, абстракції, елементів дедукції та індукції. У дослідженнях О. Запорожця була представлена проблема безперервності розвитку різних видів мислення дітей. Автор зазначає, що формування логічного мислення відбувається не в ізоляції, а на основі візуальної форми.

Мета статті - впровадження в процес навчання математики та інформатики розв'язування завдань з елементами алгоритмізації, яке буде сприяти ефективному формуванню алгоритмічного мислення молодших школярів та забезпечить більш високий рівень розвитку мислення у молодшого школяра.

Виклад основного матеріалу.

Невичерпні можливості сучасних інформаційних технологій часто залишаються невикористаними через неготовність нашого мислення до засвоєння та активного використання законів і логіки світу комп'ютерів. Тому формування алгоритмічної грамотності повинно здійснюватися на основі формування основних логічних структур мислення, яке, за твердженням психологів, найбільш сприятливе в молодшому шкільному віці.

Початкові фундаментальні знання інформаційної грамотності групуються навколо поняття «алгоритм». Спочатку термін «алгоритм» уживався для позначення десяткової позиційної арифметики та алгоритмів цифрових обчислень, а згодом - для позначення будь-яких алгоритмів [4]. Тривалий час цим терміном користувалися лише математики, як точна вказівка виконавцю здійснити послідовність дій, спрямованих на досягнення зазначеної мети чи на розв'язання поставленої задачі. Поняттям алгоритму широко користуються в найрізноманітніших галузях науки, техніки, виробництва. У багатьох випадках результат діяльності людини безпосередньо залежить від того, наскільки чітко відчуває вона алгоритмічну суть своїх дій: що робить у певний момент, у якій послідовності, який передбачує результат тощо. Усе це визначає особливий стиль культури мислення й поведінки людини. Тому формування алгоритмічного мислення учнів - важливе й актуальне завдання школи на сучасному етапі.

Основні логічні структури мислення формуються у віці 5 - 11 років. Тому логічну підготовку дитини потрібно здійснювати, розпочинаючи з початкової школи. Під логічною підготовкою молодших школярів будемо розуміти засвоєння на інтуїтивно-практичному рівні певних логічних понять і набуття відповідних способів діяльності з метою їх розвитку в наступних ланках навчання. На основі логічних знань і вмінь учнів формуються елементи алгоритмічної культури, адже поняття "алгоритм" є об'єктом дослідження теорії алгоритмів, яка, у свою чергу, базується на конструктивній логіці [ 8 ].

Враховуючи взаємозв'язок між елементами логічної й алгоритмічної грамотності, можна вибудувати єдину логіко-алгоритмічну лінію курсу математики: вміння розпізнавати та розподіляти предмети за певними ознаками, порівнювати об'єкти, встановлювати співвідношення загального і часткового, одержувати та обґрунтовувати умовиводи; розуміння сутності алгоритму, його властивостей; уміння виконувати, перетворювати, вибирати раціональний та конструювати алгоритм; ознайомлення з основними типами алгоритмічних процесів. З метою набуття пропедевтичних знань з математичної логіки до змісту програм з математики в початковій школі включено елементи алгебри.

Учні 1 - 4 класів мають отримати початкові уявлення про математичні вирази, числові рівності й нерівності, ознайомитися з буквеною символікою, навчитися розв'язувати найпростіші рівняння й нерівності. У 1 - 4 класах діти мають навчитися читати й записувати вирази, засвоїти правила порядку виконання дій, ознайомитися з алгебраїчними перетвореннями тощо [6].

Діяльність, що розвиває мислення й мову молодших школярів у процесі вивчення математики, передбачає засвоєння простих і складних висловлень. Для цього використовуються різноманітні відношення (менше, більше, нижче, вище та ін.) між величинами (зріст, вага, висота та ін.). Розпочинаючи з першого класу, діти вдосконалюють уміння, пов'язані з класифікацією множин. У математиці - це знаходження чисел, кратних 2, 3, 4 та ін. Учням початкової школи доступні такі способи запису алгоритмів: граф - і блок- схеми; таблиці; розгорнутий словесний опис.

Граф-схеми. У першому класі учні ознайомлюються з лінійними та розгалуженими граф-схемами. Для формування уявлень про спосіб запису алгоритмів за допомогою граф-схем доцільно використовувати такі завдання: обчислити значення виразу, використовуючи граф-схему; здійснити різноманітні інтерпретації відповідних граф-схем.

Доцільно також розв'язувати завдання, використовуючи схеми з відсутніми числовими значеннями й відношення між ними. Частково заповнені блоки застосовуються для відпрацьовування "особливих" умінь, наприклад, дій з нулем і одиницею. Мета подібних завдань - удосконалення обчислювальних навичок й ознайомлення з властивостями алгоритмів.

Таблиця. У процесі її заповнення за вказаним правилом в учнів формуються уявлення про циклічні процеси.

Розгорнутий словесний опис. Результат дії залежить від рівня усвідомлення її алгоритмічної сутності. З першого класу важливо навчати дітей розпізнавати алгоритми, виділяти елементарні операції, розпочинаючи із засвоєння найпростіших алгоритмів. Наприклад, можна скласти разом із дітьми алгоритм переходу через вулицю, або ліплення сніговичка та ін.[5].

Важливим компонентом формування алгоритмічної культури молодших школярів є поетапне оволодіння логічними способами мислення, потрібними для пропедевтики елементів алгоритмізації, що передбачає засвоєння сутності понять "логічне мислення" й "алгоритмічне мислення".

Навчання учнів ефективно використовувати алгоритми проходить у 3 етапи.

1. Пропедевтичний етап;

2. Основний етап;

3. Етап скорочення операцій.

Для поліпшення засвоєння моделі алгоритму існують спеціальні прийоми:

• виконати вдома вправи за алгоритмами й запам'ятати послідовність операцій;

• записати кілька завдань з використанням алгоритму без схеми (одному з учнів можна запропонувати постановку альтернативних запитань, а другому - дати відповіді на них);

• запитати учнів: «Що будемо записувати, якщо отримаємо дві відповіді «так» і чотири - «ні»?»

Такі завдання доцільні на початку засвоєння обчислювального прийому. Коли учні переходять від розгорнутого міркування до скороченого, операції об'єднуються. Відповідно згортається алгоритм.

Множення суми на число учні мають виконувати не розчленовано, а як цілісну дію. Навчаючись письмового множення на двоцифрові числа, діти самі, вслід за класоводом, складають алгоритм дії. На першій стадії вони поетапно керуються ним, не заучуючи напам'ять. Згодом, у міру невимушеного запам'ятовування, звертаються для контролю до картки з алгоритмом дедалі рідше.

Діяльність, що розвиває мислення й мову молодших школярів у процесі вивчення математики, передбачає засвоєння простих і складних висловлень. Для цього використовуються різноманітні відношення (менше, більше, нижче, вище та ін.) між величинами (зріст, маса, висота та ін.). Розпочинаючи з першого класу, діти вдосконалюють уміння, пов'язані з класифікацією множин. У математиці - це знаходження чисел, кратних 2, 3, 4 та ін.

Для формування міжпредметних компетенцій, у рамках пропедевтичного курсу, програмою передбачено вивчення питань, пов'язаних з алгоритмами та їх виконавцями. У результаті ознайомлення з ними учні та учениці повинні розуміти поняття виконавця, його середовища, команди, системи команд виконавця алгоритму, отримати перші уявлення про основні алгоритмічні структури, зокрема, слідування, розгалуження та повторення, навчитися виконувати готові алгоритми, а також складати прості алгоритми для виконавців, які працюють у певному зрозумілому для відповідної вікової категорії середовищі, використовуючи просту систему їхніх команд. Головною метою вивчення алгоритмів є вміння розв'язувати значущі для учнівства задачі з їхнього повсякденного життя, застосовуючи алгоритмічний підхід: уміння планувати послідовність дій для досягнення мети, передбачати можливі наслідки. Для свідомого та ефективного засвоєння теми використовують навчально-діяльнісне середовище Scratch [2].

Умовно вивчення поняття «алгоритм» молодшими школярами відбувається в три послідовні етапи:

Перший етап (2 клас ) знайомства учнів з базовими поняттями . Так, у підручнику [9] автори виділяють окремий розділ під назвою «Лінійні алгоритми», що включає в себе, створення малюнків за готовими алгоритмами, складання графічних алгоритмів за готовими малюнками, складання власних графічних алгоритмів. У дітей необхідно сформувати базові поняття змістової лінії: команда й виконавці, порівняння команди й спонукального речення; 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 послідовних діях лінійних алгоритмів; об'єднання предметів у групи, вилучення зайвого за певними ознаками.

Другий етап ( 3 клас ) знайомство з поняттям алгоритм відбувається в 3 класі в підручнику «Я досліджую світ» (Інформатика та Дизайн і Технології) автори виокремили знову такий самий окремий розділ: «Лінійні алгоритми» який включає в себе 5 тем. Продовжується формування понять: команди та виконавці, логічні висловлювання, лінійні алгоритми, створення зображень за власними алгоритмами. Формування операційних структур мислення являє собою закріплення правил розв'язання певних класів задач у самій структурі розумової діяльності, у системах зв'язків, які визначають її походження.

Одним із варіантів ознайомлення учнів з алгоритмами лінійної структури може бути відтворення української народної казки “Рукавичка”. Слід розташувати всіх персонажів по порядку на дошці (набірному полотні) і за допомогою прямокутників та стрілок показати алгоритмічну структуру цієї казки. За аналогією можна виявити, що ігри молодших школярів також мають різні алгоритмічні структури. Досвід показує, що близький дітям сюжетний матеріал дозволяє оптимальніше усвідомлювати принцип побудови алгоритмів [10].

Проаналізуємо методику вивчення алгоритмів на третьому етапі (4 клас). На вивчення теми відводиться 7 уроків, формуються поняття що таке алгоритм; форми подання алгоритмів; висловлювання. У 4 класі крім лінійних алгоритмів вводяться алгоритми з розгалуженням та алгоритми з повторенням. Під час вивчення змістової лінії розглядають види алгоритмів із розгалуженням: повне і неповне розгалуження. Особливу увагу звертається на те, що циклічні алгоритми часто зустрічаються у повсякденному житті дитини, природі. Важливе місце у системі тем «Алгоритми і виконавці» застосування алгоритму у повсякденній діяльності, а також при виконанні завдань з інших навчальних предметів: української мови, математики, трудового навчання тощо [3]. На даному етапі не обмежуються вивченням лише графічних алгоритмів. У 4 класі учні знайомляться із алгоритмічним середовищем Scratch, вчаться створювати нескладні скрипти з різними типами алгоритмічних структур.

Процес формування алгоритмічного мислення молодших школярів відбувається у такій методичній послідовності: ознайомлення учнів з алгоритмами певної структури (лінійні, з розгалуженням, циклічні); уведення елементів навчальної алгоритмічної мови (вона широко використовується в дидактично методичних комплектах з математики); реалізація системи вправ на відшукування помилок, відтворення, заміну, конструювання, перехід від однієї до іншої форми подання алгоритмів різної структури [5].

Висновки з дослідження і перспективи подальших розвідок у цьому напрямі

Отже, як бачимо, проблема керування процесами мислення учнів під час навчання завжди була й залишається однією з найважливіших як у педагогіці, методиці так і в психології. Адже для розв'язання задач людині необхідні не лише знання, але й володіння відповідними методами та прийомами мислення, серед яких алгоритмічні прийом посідають одне з провідних місць. Ось, чому навчання учнів повинне бути зосередженим на формуванні алгоритмічного мислення та впровадженні в систему вивчення математики та інформатики алгоритмізацію навчання.

Бібліографія

1. Жукова С. Розвиток логічного мислення учнів початкових класів шляхом вивчення формальної логіки / С. Жукова // Початкова школа. - 2002. - № 2. - С. 47-51

2. Кривошея Т.М. Розвивальний потенціал ігор на математичному матеріалі / Т.М. Кривошея // Організація дитячої ігрової діяльності в контексті наступності дошкільної та початкової освіти: Навчально - методичний посібник / За ред. Г.С. Тарасенко. - К.: Слово, 2010. - С. 201-214

3. Інформатика: підруч. для 4 кл. загальноосвіт. навч. закл. /М.М. Корнієнко, С.М. Крамаровська, І.Т. Зарецька. - X.: Ранок, 2015. - 104 с.

4. Нова Педагогіка. Розвиток логічного та алгоритмічного мислення [Режим доступу: http://www.novapedahohika.com/noloms-735- 2.html]

5. Нова українська школа: порадник для вчителя / Під заг. ред. Бібік Н.М. - К.: ТОВ «Видавничий дім «Плеяди», 2017. - 206 с.

6. Пасічник О.В. Розвиток алгоритмічного мислення на уроках інформатики// Комп'ютер у школі та сім'ї. - 2014. - С.13-18.

7. Тесленко І.Ф. Формування комп'ютерної грамотності учнів. - К.: Рад. школа, 1987.

8. Формування логічного і алгоритмічного мислення у школярів молодших класів [Режим доступу : http: //www. novapedahohika. com/nolom-732. html]

9. Я досліджую світ: підруч. для 2 кл. закл. загальн. середн. освіти (у 2-х частинах): Частина 2 (Інформатика і технології) / Вікторія Вдовенко, Наталка Котелянець, Олена Агєєва. - К.: Грамота, 2019. - 112 с.

10. Я досліджую світ: підруч. для 3 кл. закл. загальн. середн. освіти (у 2-х частинах): Частина 2 (Інформатика і технології) / Вікторія Вдовенко, Наталка Котелянець, Олена Агєєва. - К.: Грамота, 2020. - 144 с.

Размещено на Allbest.ru