НАВЫК АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ЕГО ФОРМИРОВАНИЕ НА ЗАНЯТИЯХ ПО ИНФОРМАТИКЕ С МЛАДШИМИ ШКОЛЬНИКАМИ

Статья опубликована в рамках: Международной научно-практической интернет-конференции «Актуальные проблемы методики обучения информатике и математике в современной школе» (Россия, г.Москва, МПГУ, 22 — 26 апреля 2019г.)

НАВЫК АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ЕГО ФОРМИРОВАНИЕ НА ЗАНЯТИЯХ ПО ИНФОРМАТИКЕ С МЛАДШИМИ ШКОЛЬНИКАМИ

Масленкова Вера Дмитриевна, 
студент 5 курса Института детства
Московский педагогический
государственный университет

Аннотация: В статье рассмотрены отечественные и международные тенденции развития алгоритмической культуры младших школьников. Проанализированы с методической точки зрения примеры задач международного конкурса по информатике «Bebras», относящиеся к линии алгоритмизации.  Выделены основные знания, умения и навыки, формируемые во время работы с алгоритмическими задачами. Рассмотрена содержательная линия алгоритмизации в России на основе учебно-методического комплекса «Роботландия».
Ключевые слова: алгоритмическое мышление, начальная школа, информатика.

 Второе десятилетие XXI века во всем мире характеризуется мощным всплеском всеобщего интереса к вопросам, связанным с изучением информатики и информационных технологий на всех уровнях образования, в том числе на уровне общего образования [1], [2]. Судить о том, какие при этом ставятся цели можно исходя из содержания задач, предлагаемых участникам международного конкурса по информатике «Bebras». В. Дагене (V. Dagiene), являющаяся инициатором этого конкурса, сформулировала ряд навыков вычислительного мышления (computational thinking skills), к необходимости формирования и развития которых у школьников стремятся привлечь внимание общественности специалисты в области информатики и информационных технологий [3]. Одним их этих навыков является навык алгоритмизации или создания алгоритма (последовательности шагов) для решения поставленной задачи.

Рассмотрим несколько примеров соответствующих задач, предлагавшихся ученикам 1–6 классов в конкурсе «Bebras» в 2012–2017 гг. (bebras.ru).

Пример 1. Туннель «Зебра». 
Страна, представившая задачу на конкурс: Япония.
Год: 2013.
Возрастная категория: III–IV, V–VI.

В Бобровии есть два вида туннелей. Когда бобры друг за другом входят в черный туннель, они выходят в обратном порядке. Когда бобры входят в белый туннель, первый и последний бобер меняются местами (рис.1)

Рис. 1.

Вопрос: Семейство бобров проходит через три туннеля (рис.2) В каком порядке бобры выйдут из последнего туннеля?

Рис. 2.

Варианты ответов представлены на рисунке 3.

Рис. 3.

Правильный ответ: А.

Пронумеруем бобров слева направо: 4 – 3 – 2 – 1 (от самого большого к самому маленькому). Теперь решение задачи сводится к последовательному выполнению трёх преобразований получившейся последовательности:

  • после прохождения первого черного туннеля получится последовательность 1 – 2 – 3 – 4;
  • после прохождения белого туннеля получится последовательность 4 – 2 – 3 – 1;
  • после прохождения второго черного туннеля получится последовательность 4 – 3 – 2 – 1.

Наблюдательный ученик может заметить, что выполнение первого и третьего шагов возвращают ситуацию к исходной, из чего следует, что решением задачи будет результат перестановки бобров, выполняемый только в белом туннеле. Подобное наблюдение ускорит решение задачи, но если школьник не увидит данной закономерности, а просто выполнит алгоритм перестановок при прохождении туннелей, он все равно найдет правильное решение. Для выполнения подобных заданий младший школьник должен обладать умениями и навыками смыслового чтения, анализа текстовой и графической информации, планирования хода решения задачи, выполнения предписанного алгоритма, записи (фиксации) результата выполнения алгоритма, пошагового контроля при выполнении задания, соотнесения полученного ответа с предложенными.

Пример 2. Домой! 
Страна, представившая задачу на конкурс: Украина.
Год: 2017.
Возрастная категория: I–II, III–IV.

Бобёр может двигаться по стрелочкам (рис.4). Помогите ему добраться домой. Кликните на стрелочку, чтобы добавить её в маршрут. Чтобы убрать стрелочку из маршрута, кликните на неё второй раз.

Рис. 4.

Решение представлено на рисунке 5:

Рис. 5.

Данное задание ориентировано на составление линейного алгоритма – прокладывание пути из исходной точки в конечную. Задача осложнена односторонним направлением дорог, по которым может перемещаться исполнитель. При «прямом» решении данной задачи (движении от исходной точки к конечной) можно установить места «тупиков», в которые нет смысла заходить и, уже обходя эти места, выстроить требуемый путь. Если же начать выстраивать маршрут из конечной точки, то решение задачи можно получить значительно быстрее. Для успешного выполнения данного задания младший школьник должен обладать следующими умениями и навыками: анализ графической информации, планирование хода решения задачи, умение ориентироваться на плоскости по заданным ориентирам, составление линейного алгоритма по начальной и конечной точке, пошаговый контроль при выполнении задания.

Пример 3. Игра с карандашами.
Страна, представившая задачу на конкурс: Литва.
Год: 2015.
Возрастная категория: III-IV.

Бобрёнку надоело рисовать, и он решил поиграть с коробкой карандашей (рис.6). 

Рис. 6.                                              Рис. 7.

Правила игры следующие:

  • Карандаши берутся из коробки один за другим слева направо.
  • Карандаши кладутся в коробки мамы и папы также слева направо.
  • Первый карандаш кладётся в коробку мамы(рис.7).
  • Каждый следующий карандаш сравнивается с последним карандашом, который помещен в коробку мамы. Если он короче, чем последний карандаш, то он также кладётся в коробку мамы. В противном случае, он будет помещен в коробку папы.

Вопрос: Как будет выглядеть коробка папы после того, как бобрёнок рассортирует все карандаши?

Варианты ответов представлены на рисунке 8:  

Рис. 8.

Правильный ответ: Б

Данное задание направлено на выполнение циклического алгоритма (конструкция «пока…») и алгоритма с ветвлением (конструкция «если…то…иначе»): ПОКА есть карандаши в коробке, бери карандаш, ЕСЛИ он короче предыдущего, ТО клади в мамину коробку, ИНАЧЕ клади карандаш в папину коробку. При выполнении данного задания младшему школьнику полезно быть знакомым с соответствующими алгоритмическими конструкциями, так как понимание структуры выполняемых действий поможет избежать ошибку или вовремя ее заметить. Для выполнения данного задания младший школьник должен обладать умениями и навыками смыслового чтения, анализа текстовой и графической информации, планирования хода решения задачи, выполнения предписаний алгоритма, сравнения предметов по заданному признаку, пошагового контроля при выполнении задания, записи (фиксации) результата выполнения алгоритма, соотнесения полученного ответа с предложенными.

Следует отметить, что линия алгоритмизации – одна из основных содержательных линий отечественного школьного курса информатики. Еще в прошлом веке она была на высоком научно-методическом уровне представлена в учебно-методическом комплексе «Роботландия» [5], включавшем и алгоритмические этюды (перевозки, переливания и т.д.), и задачи на разгадывание «черного ящика», а также задания для множества других исполнителей-роботов, имеющих свои системы команд. Алгоритмическая линия Роботландии была направлена на формирование представлений об алгоритмах, на иллюстрацию возможности записи решения задачи не только окончательным ответом, но и описанием процесса (алгоритмом), на формирование умения записывать ход решения в формализованном виде, на применение компьютера как инструмента моделирования ситуаций [4].

В настоящее время учебно-методический комплекс «Роботландия» представлен в формате Роботландского сетевого университета (http://www.botik.ru/~robot/ru/), линия алгоритмизации в котором усилена сегодня за счет организации работы школьников в среде визуального программирования Scratch.

На основании вышеизложенного можно утверждать, что во всем мире активно идет работа по формированию навыка алгоритмизации, начиная с младшего школьного возраста. Работа в данном направлении имеет не только предметный характер (как пропедевтика к программированию); кроме того, она носит и ярко выраженный метапредметный характер, так как формирует у младших школьников умение анализировать, сравнивать, контролировать, синтезировать и преобразовывать полученную информацию согласно правилам, предложенным в различных задачах. Рассмотренные примеры показывают, как сложные алгоритмические понятия и конструкции могут быть адаптированы для младших школьников; здесь учителям помогает наглядность, введение героев, создание сюжетных линий в описании задач, приближенных к реальной жизни, что создает большую мотивацию у младших школьников к изучению алгоритмов. Также важно отметить, что содержание зарубежных и отечественных алгоритмических линий ничем не отличается друг от друга: во всем мире уделяется внимание основам формирования алгоритмической культуры, рассматриваются базовые алгоритмические конструкции. Можно утверждать, что наша страна занимает одну из лидирующих позиций в мире по формированию алгоритмической культуры младших школьников, вносит существенный вклад в международный опыт формирования навыка алгоритмизации, использует лучшие мировые программные среды для обучения школьников, обогащая и развивая методику формирования навыка алгоритмизации у младших школьников.

ЛИТЕРАТУРА:
  1. Босова Л.Л. Современные тенденции развития школьной информатики в России и за рубежом // Информатика и образование. 2019. № 1 (300). С. 22-32.
  2. Босова Л.Л. Школьная информатика в России и в мире // Информатизация образования и науки. 2018. №3 (39). с. 134-145.
  3. Босова Л.Л., Павлов Д.И. Информатика в начальной школе: взгляд на российский опыт с позиций международного конкурса Bebras // Информатика в школе. 2019. № 1. С. 50-60.
  4. Босова Л.Л. Подготовка младших школьников в области информатики и ИКТ: опыт, современное состояние и перспективы: монография. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 271 с.
  5. Первин Ю.А.,  Дуванов  А.А.,  Зайдельман  Я.Н.,  Гольцман М.А. Роботландия.  Методическое  пособие  для  учителя.—  М:  Бюро Интеллектуальных Технологий. 1993.
avatar
  Подписаться  
newest oldest most voted
Уведомить о
Мартыновская Юлия
Мартыновская Юлия

Вера Дмитриевна, спасибо большое за статью, мне было интересно читать ваши мысли и изучать предложенные задания. В своей профессиональной деятельности несомненно воспользуюсь этими и подобными заданиями. Но у меня возникает небольшой вопрос, как поступить в ситуации, если у ребёнка возникают трудности с выполнением заданий, связанных с ориентированием на плоскости? Предположим, ученик не в состоянии самостоятельно прокладывать маршруты, он теряется в пространстве, возможно даже путает право/лево. Могут ли в такой ситуации одноклассники участвовать в образовательном процессе ученика? Или он должен самостоятельно прийти к пониманию и осознанию выполнения данных заданий?

Масленкова Вера Дмитриевна
Масленкова Вера Дмитриевна

Добрый день, Юлия. На мой взгляд, для более детальной работы с подобными трудностями необходимо использовать как групповую, так и индивидуальную формы работы. Как вариант, для формирования навыка ориентирования на плоскости можно ввести сюжетно-ролевую игру, в которой один ученик выступает в роли исполнителя алгоритма, а другой задаёт команды. Таким образом, абстрактное задание переносится в жизнь, и ученик на собственном жизненном опыте может сформулировать понятие алгоритма. А для большей наглядности при индивидуальной форме работы будет продуктивно использовать программные среды(Кумир, Пиктомир, Роботландия и др) , в которых возможно пошагово отслеживать перемещение исполнителя на плоскости.