Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Красноярский государственный педагогический университет им.В.П.Астафьева

(КГПУ им.В.П.Астафьева)

Направление подготовки 44.03.01 Педагогическое образование

Профиль Информатика

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема Обучение школьников 7-9 классов линии “Алгоритмизация и программирования” на основе “живых” задач

Кузьмич Дмитрий Владимирович

Красноярск 2016

Содержание

• Введение
• Глава 1. Теоретические основы обучения программированию учащихся средней школы
• 1.1 Анализ требований ФГОС 2 поколения к результатам изучения алгоритмизации и программирования в 7-9 классах
• 1.2 Психолого-педагогические особенности учащихся 14-15 лет
• 1.3 Особенности изучения содержательной линии “Алгоритмизация и программирование” в средней школе
• 1.4 Понятие “живые” задачи и их применение в процессе обучения алгоритмизации и программированию в средней школе
• Выводы по главе 1
• Глава 2. Система “живых” задач для обучения школьников линии “Алгоритмизация и программирование”
• 2.1 Особенности методики обучения алгоритмизации и программированию на основе “живых” задач
• 2.2 Система “живых” задач по алгоритмизации и программированию
• 2.3 Методические рекомендации к организации обучения алгоритмизации и программирования на основе “живых” задач
• Выводы по главе 2
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение 1

Введение

Согласно новому федеральному государственному образовательному стандарту личностные результаты обучения превалируют над учебными целями. В этой связи первоочередной задачей учебных дисциплин является не только усвоение знаний по предмету, но и формирование определенных качеств личности учащихся, формирование их мышления. В частности, школьный курс информатики должен быть в первую очередь ориентирован на формирование у школьников стиля мышления, присущего это науке, а именно алгоритмического мышления.

Мысль о том, что алгоритмические “навыки и умения имеют общекультурную, общеобразовательную, общечеловеческую ценность и необходимы в современном мире практически каждому человеку, независимо от его образовательного уровня и сферы приложения его профессиональных интересов” была сформулирована почти 20 лет тому назад. Однако за это время, несмотря на бурный прогресс в вычислительной технике и проникновение ее во все сферы жизни, ситуация с распространенностью алгоритмического способа мышления существенно не изменилась. Казалось бы, повсеместное преподавание информатики в школе и вузе должно оказать благотворное влияние в этой области, но этого пока не происходит. Следовательно, существует необходимость поиска новых эффективных средств развития алгоритмического мышления у школьников, обусловленная его значимостью для дальнейшей самореализации личности в информационном обществе.

В век информационных технологий современный школьник еще до начала изучения курса информатики приходит в школу пользователем ПК, знакомым с основами работы на компьютере, с опытом работы в социальных сетях. Задача учителя сложна - перевести интерес учащихся от компьютерных игр и общения в социальных сетях в интерес к компьютеру как средству личностного саморазвития и профессионального роста.

Практико-ориентированные “живые” задачи дают хорошую возможность для оптимального сочетания теоретического и практического материала, демонстрации возможностей IT технологий в бытовой, повседневной и профессиональной деятельности.

Практическое применение накопленных знаний позволяет развивать познавательные, творческие навыки учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве. Учащиеся самостоятельно собирают информацию, опираясь на свой жизненный опыт.

Практика указывает на преимущества выполнения таких задач: высокая мотивация, энтузиазм и заинтересованность детей, связь полученных знаний с реальной жизнью, самоконтроль, лучшее закрепление знаний, сознательная дисциплинированность.

Объект исследования - процесс обучения алгоритмизации и программированию в средней школе.

Предмет исследования - комплекс “живых” задач для обучения программированию в средней школе.

Цель исследования - разработать комплекс “живых” задач и методические рекомендации по их применению для обучения алгоритмизации и программированию в средней школе.

Задачи исследования:

1. Проанализировать психолого-педагогическую, методическую литературу по проблеме исследования с целью выявления особенностей изучения алгоритмизации и программирования в средней школе и проблем обучения указанной линии.

2. Рассмотреть психолого-педагогические особенности учащихся 14-15 лет, влияющие на эффективность обучения алгоритмизации и программированию.

3. Рассмотреть содержательные особенности линии “Алгоритмизация и программирование”.

4. Определить понятие “живой” задачи и описать особенности “живых” задач, применяемых в процессе обучения программированию.

5. Разработать комплекс “живых” задач по алгоритмизации и программированию.

6. Разработать методические рекомендации по применению комплекса “живых” задач на уроках по алгоритмизации и программированию.

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.

Глава 1. Теоретические основы обучения программированию учащихся средней школы

1.1 Анализ требований ФГОС 2 поколения к результатам изучения алгоритмизации и программирования в 7-9 классах

Новое время предъявляет к школе требования, которые выражены в Федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС) среднего (полного) общего образования, утвержденные Министерством образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012 г, № 413 и в Федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС) основного общего образования, утвержденные Министерством образования и науки Российской Федерации от 17 декабря 2010 г.

Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) представляют собой совокупность требований, обязательных при реализации основных образовательных программ начального общего, основного общего, среднего (полного) общего, начального профессионального, среднего профессионального и высшего профессионального образования образовательными учреждениями, имеющими государственную аккредитацию [49].

Федеральные государственные образовательные стандарты должны обеспечивать:

1) Единство образовательного пространства Российской Федерации;

2) Преемственность основных образовательных программ начального общего, основного общего, среднего (полного) общего, начального профессионального, среднего профессионального и высшего профессионального образования [50].

Рассмотрим требования к результатам освоения основной образовательной программы.

Федеральный государственный образовательный стандарт устанавливает требования к результатам освоения обучающимися основной образовательной программы по информатике [49]:

1. Личностным, включающим готовность и способность обучающихся к саморазвитию и личностному самоопределению, сформированность их мотивации к обучению и целенаправленной познавательной деятельности, системы значимых социальных и межличностных отношений, ценностно-смысловых установок, отражающих личностные и гражданские позиции в деятельности, социальные компетенции, правосознание, способность ставить цели и строить жизненные планы, способность к осознанию российской идентичности в поликультурном социуме;

2. Метапредметным, включающим освоенные обучающимися межпредметные понятия и универсальные учебные действия (регулятивные, познавательные, коммуникативные), способность их использования в учебной, познавательной и социальной практике, самостоятельность планирования и осуществления учебной деятельности и организации учебного сотрудничества с педагогами и сверстниками, построение индивидуальной образовательной траектории;

3. Предметным, включающим освоенные обучающимися в ходе изучения учебного предмета умения специфические для данной предметной области, виды деятельности по получению нового знания в рамках учебного предмета, его преобразованию и применению в учебных, учебно-проектных и социально-проектных ситуациях, формирование научного типа мышления, научных представлений о ключевых теориях, типах и видах отношений, владение научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приемами [49].

Личностные результаты освоения основной образовательной программы основного общего образования должны отражать [49]:

1) воспитание российской гражданской идентичности, патриотизма, уважения к своему народу, прошлое и настоящее многонационального народа России; осознание своей этнической принадлежности, знание истории, языка, культуры своего народа, своего края, основ культурного наследия народов России и человечества; усвоение гуманистических, демократических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2) формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учетом устойчивых познавательных интересов, а также на основе формирования уважительного отношения к труду, развития опыта участия в социально значимом труде;

3) формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики, учитывающего социальное, культурное, языковое, духовное многообразие современного мира;

4) формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению, мировоззрению, культуре, языку, вере, гражданской позиции, к истории, культуре, религии, традициям, языкам, ценностям народов России и народов мира; готовности и способности вести диалог с другими людьми и достигать в нем взаимопонимания;

5) освоение социальных норм, правил поведения, ролей и форм социальной жизни в группах и сообществах, включая взрослые и социальные сообщества; участие в школьном самоуправлении и общественной жизни в пределах возрастных компетенций с учетом региональных, этнокультурных, социальных и экономических особенностей;

6) развитие морального сознания и компетентности в решении моральных проблем на основе личностного выбора, формирование нравственных чувств и нравственного поведения, осознанного и ответственного отношения к собственным поступкам;

7) формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, детьми старшего и младшего возраста, взрослыми в процессе образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности;

8) формирование ценности здорового и безопасного образа жизни; усвоение правил индивидуального и коллективного безопасного поведения в чрезвычайных ситуациях, угрожающих жизни и здоровью людей, правил поведения на транспорте и на дорогах;

9) формирование основ экологической культуры соответствующей современному уровню экологического мышления, развитие опыта экологически ориентированной рефлексивно-оценочной и практической деятельности в жизненных ситуациях;

10) осознание значения семьи в жизни человека и общества, принятие ценности семейной жизни, уважительное и заботливое отношение к членам своей семьи;

11) развитие эстетического сознания через освоение художественного наследия народов России и мира, творческой деятельности эстетического характера [49].

Метапредметные результаты освоения основной образовательной программы основного общего образования должны отражать [49]:

1) умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учебе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2) умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

3) умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией;

4) умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности ее решения;

5) владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

6) умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы;

7) умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

8) смысловое чтение;

9) умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение;

10) умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей; планирования и регуляции своей деятельности; владение устной и письменной речью, монологической контекстной речью;

11) формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий;

12) формирование и развитие экологического мышления, умение применять его в познавательной, коммуникативной, социальной практике и профессиональной ориентации [49].

Предметные результаты освоения основной образовательной программы основного общего образования с учетом общих требований Стандарта и специфики изучаемых предметов, входящих в состав предметных областей, должны обеспечивать успешное обучение на следующей ступени общего образования [49].

Изучение предметной области “Математика и информатика” связанные с областью “Информатика” должно обеспечить:

- осознание значения математики и информатики в повседневной жизни человека;

- понимание роли информационных процессов в современном мире.

В результате изучения предметной области “Математика и информатика” обучающиеся развивают логическое и математическое мышление, получают представление о математических моделях; овладевают математическими рассуждениями; учатся применять математические знания при решении различных задач и оценивать полученные результаты; овладевают умениями решения учебных задач; развивают математическую интуицию; получают представление об основных информационных процессах в реальных ситуациях [49].

Предметные результаты изучения предметной области “Математика и информатика”, связанные с изучением области “Информатика” должны отражать:

1) овладение простейшими способами представления и анализа статистических данных; формирование представлений о статистических закономерностях в реальном мире и о различных способах их изучения, о простейших вероятностных моделях; развитие умений извлекать информацию, представленную в таблицах, на диаграммах, графиках, описывать и анализировать массивы числовых данных с помощью подходящих статистических характеристик, использовать понимание вероятностных свойств окружающих явлений при принятии решений;

2) развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера и задач из смежных дисциплин с использованием при необходимости справочных материалов, компьютера, пользоваться оценкой и прикидкой при практических расчетах;

3) формирование информационной и алгоритмической культуры; формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации; развитие основных навыков и умений использования компьютерных устройств;

4) формирование представления об основных изучаемых понятиях: информация, алгоритм, модель - и их свойствах;

5) 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;

6) формирование умений формализации и структурирования информации, умения выбирать способ представления данных в соответствии с поставленной задачей -- таблицы, схемы, графики, диаграммы, с использованием соответствующих программных средств обработки данных;

7) формирование навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами и в Интернете, умения соблюдать нормы информационной этики и права [49].

Развитие алгоритмического мышления, в том числе с умениями составлять алгоритмы для конкретных исполнителей, прямо стоит в целевых предметных установках нового стандарта. Впрочем, об освоении алгоритмов, формировании алгоритмической культуры речь идет и в других его пунктах.

Современная концепция российского образования делает акцент не только на освоение знаний, умений и навыков, но и формирование компетенций, наличие которых свидетельствует о том, что учащиеся готовы к применению полученных ими знаний и умений для решения жизненных задач, выходящих за рамки репродуктивного уровня. В частности, такими компетенциями должны быть сформированы у ученика по отношению к продуктам информационной деятельности (как созданным им самим, так и другими людьми), к способам обмена этими продуктами, к способам их хранения, а также по отношению к техническим и программным средствам информационной деятельности. Разработка алгоритмов и написание программ - это отличное средство для достижения новых результатов обучения. образовательный алгоритмизация программирование школа

Методологической основой нового Стандарта является системно-деятельностный подход к обучению, который обеспечивает: во-первых, формирование готовности к саморазвитию и непрерывному образованию; во-вторых, проектирование и конструирование социальной среды развития школьников в системе образования; в-третьих, активную учебно-познавательную деятельность школьников; в четвертых, построение процесса обучения с учётом индивидуальных возрастных, психологических особенностей школьников.

Анализ списка требований ФГОС к предметным результатам освоения базового и углубленного курсов информатики позволяет сделать вывод о возрастающей роли навыков алгоритмизации и программирования в образовании современного школьника, так как они составляют для базового курса 42%, для профильного - 35% от общего количества требований к результатам освоения.

Системно-деятельностный подход основывается на теоретических положениях концепции Л. С. Выготского, А. Н. Леонтьева, Д. Б. Эльконина, П. Я. Гальперина, раскрывающих основные психологические закономерности процесса обучения и воспитания, структуру образовательной деятельности учащихся с учетом общих закономерностей развития детей, и представляет собой единство системного и деятельностного подходов. Системный подход в педагогике является общенаучным и основан на идее рассмотрения объекта познания как системы.

Деятельностный подход исходит из положения о том, что психологические способности человека есть результат преобразования внешней предметной деятельности во внутреннюю психическую деятельность путем последовательных преобразований, т. е. развитие учащихся определяется характером организации их деятельности, в первую очередь, учебной [24].

В условиях возрастающей роли раздела “Алгоритмизация и программирование” в курсе школьной информатики и требований обеспечения “...формирования готовности обучающихся к саморазвитию и непрерывному образованию; активной учебно-познавательной деятельности обучающихся” [1] в соответствии с принципами системно-деятельностного подхода становится актуальной проблема разработки методики обучения программированию в школе.

Из года в год школьники с разным успехом и разным интересом записывают в тетради базовые алгоритмические конструкции, типы данных, синтаксис операторов и постигают приемы программирования. Безусловно, программирование - вид деятельности, который, как никакой другой, позволяет развивать и совершенствовать мышление, учит планировать действия, находить закономерности.

Если изучение программирования наделить мировоззренческой концепцией, например, рассматривать его как инструмент познания мира посредством моделирования, то программирование становится тем видом деятельности, который обеспечивает “формирование научного типа мышления...”, “способность использования метапредметных понятий в познавательной и социальной практике.”, “сформированность мотивации к обучению и целенаправленной познавательной деятельности” и ответит на вопрос “Для чего изучается программирование?” [2]. Если изучение программирования наделить системой структурированных деятельностей, то цели обучения начинают формулироваться в виде совокупности компетенций, и такая методика обучения позволит реализовать системно-деятельностный подход [2].

Каково при этом будет место классического подхода в обучении, который может быть назван “знания - умения - навыки” в новых условиях при обучении программированию в школе? Принцип передачи готовой информации не должен противоречить деятельностному подходу, он должен сохранить свое значение, так как обучить деятельности без знаний и умений невозможно, но при этом он должен быть обогащен главной задачей - научить школьника пользоваться знаниями для решения различных проблем. Ведь для того чтобы научить выражать мысли в творческих заданиях, необходимо сначала научить правильно держать ручку, выводить буквы и грамотно писать. Для того чтобы построить табурет, необходимо научить пользоваться молотком, уровнем, т. е. сначала овладеть инструментами. Только сумма знаний, умений и личностных качеств позволяет человеку совершать различные действия [2].

1.2 Психолого-педагогические особенности учащихся 14-15 лет

Любой ученик обладает индивидуальными личностными характеристиками (это и индивидуально-личностные способности, и интеллектуальная деятельность, и уровень самооценки, и работоспособности и т.д.). Одновременно все ученики на определенной ступени обучения характеризуются и общими чертами. О том, что надо учитывать психолого-педагогическое особенности учащихся, говорится всюду, но не всегда указывается, что это означает, какие особенности надо учитывать и как их надо учитывать. Между тем, надо иметь в виду, что психолого-педагогические особенности - это не нечто неизменное и вечное, что присуще ученикам определённого возраста. Сами эти особенности довольно резко меняются со временем. Например, возрастные психологические особенности ученика младшего школьного возраста теперь и лет 30 тому назад совсем не одни и те же. Точно также, современный подросток весьма существенно отличается от подростка довоенных лет [3].

Согласно многим периодизациям психического развития личности, подростковый возраст определяется периодом жизни человека от 11-12 до 14-15 лет - периодом между детством и юностью. Это один из наиболее кризисных возрастных периодов, связанный с бурным развитием всех ведущих компонентов личности и физиологическими перестройками, обусловленными половым созреванием [21].

Подростковый возраст -- это весьма сложный, таящий в себе опасность кризисных явлений, период в жизни ученика [3].

Подростковый возраст - период активного формирования мировоззрения человека - системы взглядов на действительность, самого себя и других людей. В этот период организм ребёнка претерпевает кардинальные изменения. Развёртывается процесс полового созревания. С этим процессом связано возникновение у подростка физического ощущения собственной взрослости. У него возникает представление о себе уже не как о ребёнке, он стремится быть и считаться взрослым. Отсюда у подростка возникает новая жизненная позиция по отношению к себе, к окружающим людям, к миру. Он становится социально активным, восприимчивым к усвоению норм ценностей и способов поведения, которые существуют среди взрослых. Поэтому период подросткового возраста характерен тем, что здесь начинается формирование морально-нравственных и социальных установок личности ученика, намечается общая направленность этой личности. Подросток стремится к активному общению со своими сверстниками, и через это общение он активно познаёт самого себя, овладевает своим поведением, ориентируясь на образцы и идеалы, почерпнутые из книг, кинофильмов, телевидения.

В подростковом возрасте начинается качественно новый период в жизни детей. Главной потребностью этого возраста является потребность в самосознании, осмыслении своего места среди других людей.

Учащиеся в подростковом возрасте еще не владеют формальными операциями и не осознают полностью собственные процессы мышления [31]. Согласно теории когнитивного развития Ж. Пиаже “это запаздывание объясняется … тем, что мысль идет на службу непосредственному употреблению потребностей гораздо раньше, чем принуждает себя искать истину” [31,37]. В подростковом периоде происходит формирование операций анализа и синтеза, но имеются проблемы при проведении операций сравнения. Учащиеся подросткового периода, как правило, могут выделить и предъявить для сравнения внешние, бросающиеся в глаза признаки. Поскольку во многих ситуациях этого вполне достаточно для идентификации или различения объектов, то они не стремятся выявить скрытые, подчас важные признаки. Отсутствие навыков сравнения влечет за собой трудности в проведении обобщений и классификации, а как следствие неразвитость системного мышления.

Л.С. Выготский, как и Ж. Пиаже, особое внимание обращал на развитие мышления в подростковом возрасте, подчеркивая, что главное в развитии мышления овладение подростком процессом образования понятий, который ведет к высшей форме интеллектуальной деятельности.

В процессе обучения на ступени основной школы учебные курсы по многим предметам используют следующие виды представлений: разнотипный наглядный, иллюстративный, условно-схемный, знаково-символьный материал, что приводит к тому, что к 14-15 годам у учащихся в достаточной мере развиваются формальные операции, навыки условно-знакового представления. “Только в переходном возрасте, т.е. в подростковом, овладение логическим мышлением становится реальным фактом” [7], умозаключение становится выполнимым только к 14 годам.

В подростковом возрасте снижается познавательная активность ребенка в области школьных предметов, так как это период созревания новой биологической основы, на которой развиваются новые интересы. Характерной особенностью подросткового возраста является его интеллектуальная взрослость, выражающаяся в стремлении подростка что-то знать и уметь по-настоящему. Это стимулирует развитие познавательной деятельности, содержание которой выходит за пределы школьной программы.

Анализ особенности обучения алгоритмизации и программированию в подростковом периоде опирается на результаты исследований проблемы процессов обучения, развития и оценку степени зрелости психических функций к началу обучения, описанные Л.С. Выготским, П.Я. Гальпериным, В.В. Давыдовым, И.Я. Якиманской, Д.Б. Элькониным,Ж. Пиаже, Д.И. Фельдштейном и др.

Язык программирования - это искусственно созданный человеком язык для описания алгоритма, предназначенного для исполнения компьютером. Язык программирования не используется в устной форме, так как не является языком общения, это язык инструкций для формального исполнителя, которые должны быть представлены в письменной форме. Изучение учащимися линии алгоритмизация и программирования осложнено отсутствием естественной мотивации в освоении искусственного символического языка. Проведем параллель между изучением естественной письменной речи для общения и искусственной письменной речи для управления, опираясь на результаты исследований развития речи Л.С. Выготского, сформулируем выводы об особенностях изучения ребенком языка программирования [36].

Исследования Л.С. Выготского показывают, что освоение письменной речи для ребенка сложнее, чем освоение устной речи, письменная речь “не есть простой перевод устной речи в письменные знаки”, “письменная речь есть совершенно особая речевая функция…, которая требует для своего хотя бы минимального развития высокой степени абстракции” [7]. Ребенок с помощью звуковой речи уже достиг определенной степени абстракции по отношению к предметному миру, далее он должен перейти к абстракции, которая обозначается не словами, а представлением слов в знаковой форме. Особенность письменной речи в том, что это речь без собеседника, т.е. от ребенка требуется “двойная абстракция: от звучащей стороны и от собеседника” [7], автор сравнивает письменную речь с “символизацией второго порядка”.

Продолжая эту мысль, можно назвать изучение языка программирования “символизацией третьего порядка”. Это уже речь с “собеседником”, собеседник - компьютер требует еще более высокой степени абстракции, так как реакцию такого собеседника ребенок должен сам спрогнозировать, продумать, просчитать, ожидать, т.е. это собеседник, который думает мыслями самого программиста. Так при изучении программирования мышление, опираясь на уже сформированные степени абстракции при развитии устной речи и письменной речи, поднимается еще на одну ступень абстракции вверх.

В работе “Мышление и речь” Л.С Выготский пишет: “Понятие невозможно без слов, мышление в понятиях невозможно вне речевого мышления; новым, существенным, центральным моментом всего этого процесса, имеющим все основания рассматриваться как производящая причина созревания понятий, является специфическое употребление слова, функциональное применение знака в качестве средства образования понятий”. Таким образом, в речи слово - это знак, обозначающий понятие, действие, в программировании слово - это опосредованное активное действие, с помощью которого осуществляется деятельность.

Дальнейшие исследования Л.С. Выготского показывают, что сложность изучения письменной речи связана с отсутствием мотивов для обращения к письму. Необходимость устной речи есть результат эгоцентрического сознания ребенка [37], развитие устной речи мотивировано жизненными ситуациями. “К началу школьного обучения потребность в письменной речи является совершенно незрелой. Можно даже сказать на основании данных исследования, что школьник, приступающий к письму, не только не ощущает потребности в этой новой речевой функции, но он еще в высшей степени смутно представляет себе, для чего вообще эта функция нужна ему” [7]. Освоение устного языка осуществляется бессознательно, освоение письменного языка осуществляется сознательно.

Изучение языка программирования становится еще более сложным, чем изучение письменной речи, т.к. еще меньше мотивации у ребенка при изучении языка программирования, повседневная жизнь не создает естественной потребности в искусственном языке. Освоение языка программирования должно опираться на мотивированную деятельность и будет являться сознательностью как бы второго порядка, опирающуюся на сознательно изученную письменную речь.

Требуемой мотивацией при изучении языка программирования может быть интерес, содержащийся в деятельности по исследованию окружающей действительности.

Таким образом, изучение языка программирования учащимся осложнено необходимостью сформированности мышления с высоким уровнем абстрагирования и отсутствием естественной мотивации у ребенка. Однако, верны и выводы А.П. Ершова, который видит в программе “…огромный запас операционного знания, накопленный человечеством и теперь лишь актуализируемый вычислительными машинами… Еще более огромный запас программ хранится в генофонде всего живого” [15]. Поэтому, предлагая к изучению в школе линию алгоритмизации и язык программирования, А.П. Ершов отмечает, что “речь идет не о том, чтобы навязать детям новые, несвойственные им навыки и знания, а о том, чтобы проявить и сформулировать те стороны мышления и поведения, которые реально существуют, но формируются стихийно, неосознанно” [15].

Изучение языка программирования целесообразно связать с деятельностью по исследованию окружающей действительности, основываясь на интересе учащихся к окружающему миру и естественности программирования в мире, что позволит создать мотивацию для изучения алгоритмизации и программирования.

Изучение алгоритмизации и программирования в подростковом возрасте в 7- 9 классах не поддерживается эгоистическими потребностями учащихся, а на углубленном уровне опирается на направленность личности, поэтому особое внимание необходимо уделить разработке методики обучения алгоритмизации и программированию именно в 7-9 классах.

При организации восприятия новой информации необходимо опираться на имеющийся у учащихся жизненный опыт, на их знания, вызывая соответствующий интерес, учитывать особенности подросткового возрастного периода, характеризующегося появлением интересов за рамками школьной программы. Использовать имеющиеся знания из различных предметных областей, житейский опыт, возможность расширения сведений из областей выходящих за рамки школьного курса становится возможным за счет организации действий по решению задач, описывающих интересные для учащихся ситуации [36].

1.3 Особенности изучения содержательной линии “Алгоритмизация и программирование” в средней школе

Самая молодая и самая проблемная из всех школьных дисциплин - это информатика. Обучение школьников информатике имеет большое значение для реализации потенциала общего среднего образования и претерпевает серьезные изменения в условиях введения ФГОС общего образования второго поколения.

В настоящее время становится все более понятно, что в курсе информатики необходимо осваивать не различные частные аспекты прикладной направленности, а формировать представление об информатике как фундаментальной естественнонаучной дисциплине. Информатика сегодня изучает не только информационные процессы и технологии в технических системах, но также основные закономерности и методы реализации информационных процессов в природе и обществе. Поэтому в настоящее время информатика квалифицируется как самостоятельная отрасль науки. При этом не следует забывать о междисциплинарном характере информатики, который имеет первостепенное значение для дальнейшего развития всего естествознания, а также гуманитарных и социальных наук.

Одной из основных проблем является недостаточная разработанность методик преподавания информатики, а в частности линии “Алгоритмизация и программирование”.

Линия “Алгоритмизация и программирование” - неотъемлемая часть школьного курса информатики и ИКТ, она является основой автоматизации информационных процессов и играет важнейшую роль в развитии логического, алгоритмического, наглядно-образного мышления обучающихся, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе.

Таким образом, в обучении линии “Алгоритмизация и программирование” в школьной информатике можно выделить три целевых аспекта [38]:

Развивающий аспект, предполагает развитие алгоритмического (операционного) мышления учащихся: умение выстраивать план действий, умение предвосхищать результат, умение формально исполнять последовательность действий (принимать условия обстановки в которой происходит деятельность), понимать последовательные, параллельные, недетерменированные действия и умение анализировать результат [27].

Общеобразовательный аспект, связан с формированием алгоритмической культуры учащихся, способности планировать пути достижения цели, в том числе альтернативные, а также умения соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществление контроля своей деятельности в процессе достижения результата, коррекция действий в соответствии с изменяющейся ситуацией. Общеобразовательный аспект напрямую связан с подготовкой школьников к практической деятельности в условиях широкого использования информационных технологий.

Программистский аспект. Связывается с фундаментальными идеями информатики: формализованное описание алгоритма в условиях жестких ограничений используемого языка программирования и среды программного исполнителя, как условий автоматизации процесса исполнения алгоритма (фундаментальные идеи, практическая деятельность по решению задач с использованием современных технологий программирования) [27].

Все три аспекта должны получить отражение в формулировке целей изучении линии “Алгоритмизация и программирование” в курсе информатики основной школы. Алгоритм рассматривается как необходимое условие автоматизации процессов обработки информации об окружающем мире. Становится наиболее значимым развитие алгоритмического (операционного) мышления учащихся, как основы понимания сущности современных информационных систем, а также воспитание ценностного отношения к алгоритмизации как к эффективному инструменту планирования деятельности и автоматизации информационных процессов.

В примерной программе содержание алгоритмической линии определяется через следующий перечень понятий: алгоритм, свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов, система команд исполнителя; формальное исполнение алгоритмов; основные алгоритмические конструкции; вспомогательные алгоритмы [38].

Вопрос о месте и объеме темы программирования в базовом курсе остается дискуссионным. В различных версиях обязательного минимума этот вопрос решался по-разному. Здесь можно говорить о двух целевых аспектах, с которыми связано изучение программирования в школе. Первый аспект связан с усилением фундаментальной компоненты курса информатики. Ученикам дается представление о том, что такое языки программирования, что представляет собой программа на языках программирования высокого уровня, как создается программа в среде современной системы программирования. Получив представление о языке машинных команд на материале учебных компьютеров и о языках высокого уровня, ученики будут осознанно воспринимать понятие “трансляция” [27].

Второй аспект носит профориентационный характер. Профессия программиста в наше время является достаточно распространенной и престижной. Изучение программирования в рамках школьного курса позволяет ученикам испытать свои способности к такого рода деятельности. Безусловно, в большей степени эту задачу может решать профильный курс информатики в старших классах [27].

Структура содержательной линии “Алгоритмизация и программирование” разделена на две ветви: ветвь алгоритмизации и ветвь программирования. Эти ветви имеют общую часть, которая начинается с блока “Алгоритмы”. Структура ветви программирования носит характер обобщенной методической схемы, которая принимает при любом уровне изучения программирования. На разных уровнях изучения может отличаться глубина и степень подробности раскрытия различных разделов схемы.

Нам представляется, что при изучении материала этой линии необходимо, во-первых, рассматривать алгоритмизацию не как промежуточный шаг в обучении программированию, а как средство развития мышления. Поэтому обучение алгоритмизации должно выполняться не на искусственном языке программирования, ориентированном на общение с компьютером, а на естественном языке, на котором человек может описывать и свою собственную алгоритмизуемую деятельность.

Во-вторых, компьютер вовсе не является единственным программируемым устройством. Поэтому изучать алгоритмизацию с постоянной ориентацией на компьютер (а точнее, на конкретный язык программирования) -- значит резко сузить реальную практику алгоритмических построений. Но как только мы начинаем представлять себе, что программируется не только компьютер, сразу возникает вопрос о списке тех управляющих воздействий, передаваемых с помощью команд, которые допустимы для данного программируемого устройства.

В-третьих, общность алгоритмических конструкции, не зависящая от того, для какого исполнителя создается алгоритм, показывает учащимся, что изучение алгоритмизации является общеобразовательной, а не узкоспециальной (программистской) ценностью.

Обучение алгоритмизации и программированию с методической точки зрения является одной из самых трудных задач. Составление программ - весьма сложный процесс, включающий в себя значительное число разнообразных этапов. Особую сложность вызывает постановка задачи и ее алгоритмизация. Как правило, в учебниках и учебных пособиях при объяснении данных разделов приводятся конкретные задачи различных типов и соответствующие им алгоритмы с некоторыми частными пояснениями. В основном рассматриваются примеры трех типов: линейного, разветвляющегося, циклического, а также алгоритмы с “вложенными” циклами. Если дается описание сложных задач, то приводятся готовые алгоритмы решения без описания процесса построения алгоритма.

Ниже рассмотрим анализ некоторых школьных учебников для 7-9 классов.

В первом школьном учебнике информатики “Основы информатики и вычислительной техники” под редакцией А.П. Ершова центральным понятием является понятие “алгоритм” [27]. В качестве основного свойства алгоритма подчеркивается формальный характер работы исполнителя при его выполнении. Отсюда делается вывод о том, что исполнитель алгоритма может быть автомат (машина, робот). На этой идее основан принцип программного управления работой компьютера, поскольку программа - это и есть алгоритм, представленный на языке, “понятном” компьютеру - на языке программирования.

Сформулированные в учебнике А.П. Ершова понятия явились дидактической основой для раскрытия темы алгоритмизации во всех последующих учебниках информатики.

Весь раздел учебника А.П. Ершова ориентирован на исполнителя - человека. В задачах вычислительного характера (а их большинство в учебнике) в качестве метода работы исполнителя предлагается заполнение таблицы значений. В программировании такие таблицы принято называть трассировочными таблицами. В учебнике сказано: “При исполнении алгоритма компьютером значения величин хранятся в его памяти. При исполнении алгоритма человеком таблица значений выполняет роль дополнительной памяти для исполнителя” [27].

Одним из основных методических достижений учебника А.П. Ершова стало введение в школьную информатику учебного алгоритмического языка. Алгоритмический язык А.П. Ершова можно назвать русскоязычным псевдокодом, предназначенным для обучения методике структурного программирования.

В учебнике А.Г. Кушниренко были развиты идеи преподавания алгоритмизации, заложенные А.П. Ершовым и С. Пейпертом. Основным методическим приемом стало использование разнообразных учебных алгоритмических исполнителей. В учебнике введено два таких исполнителя - это Робот и Чертежник [27].

Из рассмотренных примеров следует вывод о том, что лишь при наличии обратной связи алгоритмы управления исполнителем могут иметь сложную структуру, содержащую циклы и ветвления. Без обратной связи алгоритмы могут быть только линейными.

Также в учебнике А.Г. Кушниренко рассматриваются алгоритмы вычислительного характера, ориентированные на универсального исполнителя обработки информации - компьютер. Это типовые задачи обработки числовой и символьной информации: вычисление числовых последовательностей, обработка массивов, литерных строк и пр. Рассматриваются также алгоритмы решения содержательных задач методами математического моделирования [27].

В учебнике А.Г. Гейна реализована по двум направлениям. Первое направление заключается в использовании учебных исполнителей алгоритмов, работающих “в обстановке”, подобно тому, как это делается в учебнике А.Г. Кушниренко. Второе направление заключается в обучении построению вычислительных алгоритмов для решения задач математического моделирования [27].

В учебнике А.Г. Гейна также применен исполнитель с названием “Чертежник”, который относится к категории исполнителей, работающих по принципу “черепашьей графики”. Исполнитель Чертежник в чистом виде является исполнителем, работающим “в обстановке”.

Второе направление алгоритмической линии в учебнике А.Г. Гейна - алгоритмы решения вычислительных задач. Для построения таблиц алгоритмов используется учебный исполнитель Вычислитель.

В Учебнике В.А. Каймина и др. не применяется методика учебных исполнителей. Изучение алгоритмизации ориентируется на исполнителя - ЭВМ. Для описания алгоритмов используется алгоритмический язык, близкий к варианту А. П. Ершова. Блок-схемы практически не используются. В учебнике В.А. Каймина и др. рассматриваются вычислительные задачи, а также задачи на построение графических изображений. Языком реализации алгоритмов на ЭВМ является Basic. Как и в учебнике А.Г. Гейна, авторы уделяют внимание стандартным приемам программирования на неструктурном Basic циклов и ветвлений [27].

В другом учебнике “Информатика” А.Г. Гейна и др. существенно изменился подход к обучению алгоритмизации и программирования по сравнению с учебником “Основы информатики и вычислительной техники” того же авторского коллектива. Введен новый учебный исполнитель Паркетчик. Для того, чтобы подчеркнуть формальный характер работы исполнителей алгоритмов, авторы используют термин “Бездумные исполнители” - БИ.

В учебнике И.Г. Семакина и др. применен отличный от рассмотренных подход к теме алгоритмизации. Его можно назвать кибернетическим подходом. Алгоритм трактуется как информационный компонент системы управления. Такой подход дает возможность ввести в содержание базового курса новую содержательную линию - линию управления. Это многоплановая линия, которая позволяет затронуть следующие вопросы: элементы теоретической кибернетики: кибернетическая модель управления с обратной связью; элементы прикладной кибернетики: структура компьютерных систем автоматического управления (систем с программным управлением); назначение автоматизированных систем управления; основы теории алгоритмов.

В учебнике И.Г. Семакина и др. описывается учебный исполнитель, которому дано имя ГРИС -- графический исполнитель. Это исполнитель, работающий “в обстановке” (т.е. без использования величин). Наиболее близкими к нему являются Кенгуренок (пакет учебного ПО фирмы КУДИЦ) и Чертежник (учебник “Информатика” А.Г. Гейна). На примере ГРИС вводятся основные понятия алгоритмизации. Предлагаемая последовательность заданий способствует эффективному достижению основной цели раздела освоения структурной методики построения алгоритмов. Кроме того, в дополнительном для изучения материале имеются задания для работы с машиной Поста.

В учебнике “Информатика” Н.В. Макаровой тема “алгоритмы” рассматривается в разделе “Программное обеспечение информационных технологий”, что говорит о подчиненности темы “алгоритмы” работе с информационными технологиями. Достаточно сжатый материал дается по представлению алгоритмов на языке блок-схем, причем не параллельно с изучением самих базовых алгоритмических конструкций. Практическая работа по этой теме осуществляется при помощи программной среды ЛОГО. Работа осуществляется при помощи графического исполнителя - Черепашки, назначение которого - изображение на экране чертежей, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Главное методическое достоинство исполнителя Черепашки - ясность для ученика решаемых задач, наглядность процесса работы в ходе выполнения программы. Среда ЛОГО в данном учебнике используется и для работы с величинами [17, 18].

В учебнике “Информатика и ИКТ” Н.Д. Угриновича линия алгоритмизации и программирования связана с объектно-ориентированным и визуальным программированием в среде Visual Basic. Раздел учебника так и называется: “Основы объектно-ориентированного программирования и алгоритмизации”. Базовые алгоритмические конструкции изучаются в совокупности с программированием в данной среде. Следует отметить, что автором предлагается работа с редактором блок-схем алгоритмов Block-diagram editor.

1.4 Понятие “живые” задачи и их применение в процессе обучения алгоритмизации и программированию в средней школе

В педагогическом процессе задача является одним из средств овладения системой научных знаний, формирования умений решать жизненные, производственные задачи. Решение каждой задачи требует от обучающихся не только актуализации, систематизации и воспроизведения ранее усвоенных знаний. В этом процессе обучающийся, опираясь на известное ему, ведет дальнейший поиск и усвоение новых знаний, неизвестных ему ранее способов и средств решения задачи. Задача стимулирует мышление учеников, сближает их учебную деятельность с поиском информации, в определенной степени знакомит с этапами, методам средствами научного познания и готовит их к дальнейшей учебной деятельности.

Существуют различные трактовки понятия задача.

С. Л. Рубинштейн в своих работах соотносил понятие задачи с понятием действия и трактовал его в общем контексте целеполагания [20].

По С. Л. Рубинштейну, “произвольное действие человека - это осуществление цели. Прежде чем действовать, надо осознать цель, для достижения которой действие предпринимается. Однако как ни существенна цель, одного осознания цели недостаточно. Для того чтобы ее осуществить, надо учесть условия, в которых действие должно совершиться. Задачу учения определяет соотношение условий совершения действия и его цели. Сознательное человеческое действие - это более или менее сознательное решение задачи” [20].

Задача - это проблемная ситуация с явно заданной целью, которую необходимо достичь; в более узком смысле задачей также называют саму эту цель, данную в рамках проблемной ситуации, т. е. то, что требуется сделать [16].

Наиболее полно это понятие отражено в формулировке А.Н. Леонтьева: “задача - это данная в определённых условиях цель деятельности, которая должна быть достигнута преобразованием этих условий согласно определённой процедуре. Задача включает в себя требование (цель), условие (известное) и искомое (неизвестное), формирующееся в вопросе. Между этими элементами существуют определённые связи и зависимости, за счёт которых осуществляется поиск и определение неизвестных элементов через известные”.

Согласно этому определению, задача определяет требования к деятельности субъекта и условиям её осуществления. В понятие “задача” (учебно-познавательная) входят вопросы, упражнения, текстовые и практические задания. По целевому назначению можно выделить задачи для: