Алгоритмическая грамотность как основа для формирования самостоятельного и творческого мышления обучающихся

Отличительной особенностью современного этапа развития общества является активное внедрение средств новых информационных технологий во все сферы человеческой деятельности. Общество все более приобретает черты информационного. В этой связи очень важно так организовать систему обучения подрастающего поколения к вступлению в такое общество, чтобы молодые люди умели использовать современные средства новых информационных технологий, знали и понимали принципы их работы. Активное использование в практике обучения информационных технологий способствует решению этой задачи и требует наличия у обучающегося комплекса знаний и навыков, позволяющих структурировать обнаруженные признаки явления и выстраивать (выбирать), отображать в соответствии с выделенной структурой алгоритм, находить единый общий метод решения серии однородных задач.

По степени владения указанными знаниями и навыками определяется алгоритмическая грамотность человека. Алгоритмическая грамотность формируется в процессе мыслительной деятельности фактически в течение всей жизни человека.

К базовым компонентам алгоритмической грамотности относятся:

1)                 Логический компонент – логические приемы (анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, моделирование, абстрагирование и др.), логические операции (конъюнкция, дизъюнкция, импликация, отрицание).

2)                 Алгоритмические знания и умения:

⎯                    умение выделить существенные признаки;

⎯                    умение строить (выявлять) логическую структуру признаков;

⎯                    знание принципов создания алгоритма и его свойств;

⎯                    знание основных типов алгоритмов;

⎯                    умение строить алгоритм;

⎯                    проверять его правильность, умение графически отобразить алгоритм;

⎯                    умение преобразовывать алгоритм;

⎯                    умение действовать по алгоритму;

⎯                    умение строить или выбирать рациональный алгоритм;

3)                 Гносеологический компонент, представленный приемами и способами познавательной деятельности.

Алгоритмические приемы мышления дают человеку единый общий метод решения целой серии однородных задач. При точном соблюдении всех «шагов» алгоритм всегда приведет к правильному решению, глубокому пониманию и усвоению правил. Алгоритмизация в обучении дает возможность включать аппарат логики в структурную и содержательную организацию учебной информации.

Алгоритм – точное общепонятное предписание о выполнении в определенной (в каждом конкретном случае) последовательности элементарных операций (из некоторой системы таких операций) для решения любой из задач, принадлежащих к некоторому классу (или типу).

Важнейшими предпосылками для создания алгоритма являются следующие закономерности:

1)                 признаки любого явления имеют определенную логическую структуру, и существует определенное конечное число этих структур;

2)                 структура алгоритма зависит от структуры признаков распознаваемого явления и однозначно определяется этой структурой.

Ланда Л. Н. писал, что «обучив некоторому алгоритму решения задач, мы даем человеку не только средство управления теми объектами, которые он будет преобразовывать с помощью алгоритма, но и средство управления самим собой, своим мышлением и практическими действиями».

Говоря о роли алгоритма в обучении, выделяют следующие аспекты:

⎯                    осознание практических и умственных операций, посредством которых осуществляется человеческая деятельность, и целенаправленное и произвольное управление этими процессами;

⎯                    систематизация операций и знаний;

⎯                    проникновение в структуры предметов и явлений внешнего мира, а также мыслительных процессов, познание значения общих методов мышления, умение их выявлять, анализировать, синтезировать и применять;

⎯                    воспитание привычки задумываться над рациональностью различных способов действий и выбирать из них наиболее рациональные.

Идеи моделирования и алгоритмизации умственной деятельности все более проникают в образовательную практику. Использование алгоритмов в обучении ставит перед педагогами определенные требования: определить смысл понятия алгоритма с точки зрения педагогики и психологии, область применения алгоритмов, область задач, решаемых с помощью алгоритмов.

На целесообразность обучения алгоритмам влияют:

1)                 сложность алгоритма;

2)                 количество задач, которые должны решаться посредством алгоритма;

3)                 степень вреда, который принесёт нерешение или ошибочное решение задачи в случае незнания алгоритма;

4)                 если общие затраты времени на обучение алгоритмам и последующее решение задач по алгоритмам меньше общих затрат времени на «неалгоритмическое» обучение и последующее решение задач без знания алгоритма.

Задачу формирования алгоритмической грамотности школьников решают прежде всего такие предметы, как математика и философия, дающие основополагающие понятия в области логики и алгоритмизации. Однако возможно работать над формированием алгоритмических знаний и умений и в преподавании других учебных предметов, где использование алгоритмов носит прикладной характер. Например, в русском языке заложены богатейшие возможности для развития алгоритмической грамотности. Ведь уже само только слово является важнейшим орудием формирования понятийного мышления, способом его материализации и выражения.

Исторически слово возникло как абстракция, замещающая предмет знаком. Таким образом, язык можно представить как систему кодов, необходимую для общения людей и выделяющую человека из всего природного мира. «Эта система кодов ведет к формированию отвлеченного мышления, к формированию «категориального» сознания» (Лурия А. Р.).

Целенаправленная работа по формированию алгоритмической грамотности способна разрешить некоторые трудности, возникающие при усвоении предметов гуманитарного цикла. Использование структурно-логических схем, алгоритмов изучаемой темы, моделей в преподавании учебных предметов облегчают восприятие материала, позволяют систематизировать знания, повышают эффективность подготовки к практическим занятиям. Обучение алгоритмам предполагает формирование ряда важных качеств самостоятельного и творческого мышления.

Алгоритмический метод

Целью школьного образования является развитие у обучающихся обобщенных приемов умственной деятельности, которые делятся на две группы – алгоритмического и эвристического типа.

Анализ педагогической литературы свидетельствует о том, что алгоритмы – необходимое средство интенсификации процесса обучения. Работа по ним позволяет в несколько раз сократить время на изучение тех явлений, ознакомление с которыми при помощи традиционных методов требует значительных его затрат. Алгоритмизация в учебном процессе не является панацеей, она применяется лишь в тех разделах и темах, где ее использование приводит к значительному сокращению времени на усвоение учебного материала, позволяет эффективно систематизировать знания и, как следствие, оптимизирует процесс обучения.

В методической литературе под алгоритмизацией обучения понимают как алгоритмизацию деятельности учителя, составление и использование алгоритмов обучения, так и алгоритмизацию деятельности обучающихся, то есть не что иное, как обучение алгоритмам. Иногда алгоритмизацию, понимаемую во втором смысле, называют также алгоритмическим подходом к обучению.

Обучение алгоритмам можно производить по-разному. Один из способов заключается в предоставлении обучающимся готовых алгоритмов для заучивания и последующей работы по ним. Другой способ предполагает такую организацию учебного процесса, при которой алгоритмы открываются обучающимися самостоятельно, в ходе решения задач различного характера. Второй способ наиболее ценный в дидактическом отношении, но требует больших затрат времени.

Признаками метода являются:

⎯                    осуществление устного инструктирования обучающихся;

⎯                    демонстрация обучающимся образца действия и алгоритма для его выполнения;

⎯                    деятельность обучающихся происходит по определенному образцу, но при этом допускается возможность создания ситуаций, в которых алгоритмы разрабатывают сами школьники.

Алгоритмический метод – система регулятивных правил организации учителем процесса усвоения новых знаний и способов действий (включая усвоение алгоритмов) путем предписаний и показа алгоритмов выполнения заданий.

К основным функциям алгоритмического метода относятся:

⎯                    развитие у обучающихся навыков работы по определенным правилам и предписаниям;

⎯                    формирование умений по самостоятельной разработке алгоритмов деятельности;

⎯                    организация и проведение лабораторных и практических работ в строгом соответствии с инструкцией.

В своей работе учитель, использующий алгоритмический метод, ориентируется на следующие правила:

⎯                    проведение подробного инструктажа обучающихся перед выполнением ими какой-либо работы;

⎯                    демонстрация образца практического выполнения задания;

⎯                    обучающиеся при выполнении задания пользуются единым алгоритмом (он может быть разработан как учителем, так и самими обучающимися);

⎯                    контроль и выставление оценки осуществляется по ходу и по результатам деятельности.

Благодаря использованию данного метода, обучающиеся учатся работать по определенным алгоритмам, происходит формирование индивидуальных способностей усвоения новых знаний и овладения умениями.

Вид инструктажа, который проводится перед началом деятельности обучающихся, определяется, исходя из уровня их подготовки, и может быть:

⎯                    кратким;

⎯                    обобщенным;

⎯                    детальным.

Его проведение возможно как в устной форме, так и с применением письменных предписаний, что предполагает создание различных карточек и использование технических средств обучения.

Существует два способа обучения алгоритмам:

1)                 сообщение готовых алгоритмов;

2)                 подведение обучающихся к самостоятельному открытию необходимых алгоритмов.

      Последнее является вариантом эвристического метода обучения и реализуется через три этапа изучения учебного материала:

1.                  Выявление отдельных шагов алгоритма.

2.                  Формулировка алгоритма.

3.                  Применение алгоритма.

Постоянное использование в работе алгоритмов должно ориентировать обучающихся не на простое запоминание определенного плана или последовательности действий, а на понимание и осознание этой последовательности, необходимости каждого ее шага.

Алгоритмический подход – это обучение обучающихся какому-либо общему методу решения посредством алгоритма, выражающего этот метод.

Формирование алгоритмической культуры обучающихся строится через ознакомление со следующими понятиями:

1)                 об алгоритме и его свойствах;

2)                 о языковых средствах записи алгоритмов (развернутая форма, табличная форма, блок-схема);

3)                 об алгоритмических процессах (линейном, разветвляющемся, циклическом).

Составление алгоритмов в процессе изучения учебных предметов активизирует умственную деятельность школьников и развивает их личностные качества. В процессе преподавания учебных предметов необходимо использовать методы, формирующие алгоритмическую культуру обучающихся. К таким методам относятся: выполнение заданий по алгоритму, выработка последовательности действий с обоснованием, составление и апробация алгоритмов, конструирование алгоритмов и др. При систематической работе с алгоритмами у обучающихся вырабатываются навыки алгоритмической культуры.

Грамотно сконструированный, оснащенный алгоритмами личностно ориентированный урок позволяет выработать в процессе обучения индивидуальный подход к каждому, а также развивает обучающегося как активную личность, способную добывать и применять знания как на уроке, так и при выполнении домашних заданий.

Использование алгоритмов в школьной практике существенно повышает уровень владения обучающимися понятийным аппаратом, способствует автоматизации базовых навыков, формирует общую учебную культуру школьников и служит основой для дальнейшего творческого развития.

Литература:

1.                  Алгоритмизация обучения [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://tgspa.ru/info/study/psiholog/articles/6_1.html

2.                  Величко А. Д. Уметь мыслить - уметь действовать со знаниями [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://www.edu-eao.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=99

3.                  Гержан Л. Г. Технология дифференцированного и разноуровневого обучения (теория и практика, урок алгебры в 8-м классе по теме "Решение неполных квадратных уравнений") [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://festival.1september.ru/articles/419729/

4.                  Земскова В. Н. Объединение проблемного обучения и алгоритмизации в образовательном процессе [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: http://www.eidos.ru/journal/2007/0930-12.htm

5.                  Ланда Л. Н. Алгоритмизация в обучении. М. Просвещение. 1966 – 524с.

6.                  Лурия А. Р. Лекции по общей психологии. Эволюционное введение в общую психологию. http:// www.psychology.ru

7.                  Сорока О.Г. Введение в процесс обучения гуманитарным наукам элементов алгоритмической грамотности /
О.Г. Сорока // Непрерывное образование в свете модернизации высшей школы: актуальные проблемы и
перспективы: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Санкт-Петербург, 20 – 22 апр. 2005г. / Невский инт языка и культуры; науч. ред. Л.И. Коновалова. – СПб.: Изд-во «Осипов», 2005. – 291 с.– С. 112 – 114.