В чем проявляется алгоритмический стиль мышления

Методика развития алгоритмического мышления младших школьников

Существуют разные стили мышления. Математика и логика развивают математический или логический стиль мышления, то есть умение рационально рассуждать, пользоваться математическими формулами в рассуждениях, умение из одних утверждений логически выводить другие (теоремы из аксиом и уже известных теорем).

Если существует алгоритмический стиль мышления человека, то его развитие представляет самостоятельную ценность, так же как и развитие мышления человека вообще. Мы должны развивать все стороны мышления, какие только сможем выделить. И если в какой-либо области выделить какой-то характерный стиль мышления (умение думать) человека, то развитие этой черты мышления должно объявляться самоцелью, как необходимый элемент общей культуры, и внедряться в образование.

Одна из целей курса информатики – развивать алгоритмический стиль мышления.

Что же такое «алгоритмический стиль мышления»?

Пусть у нас имеется вертикальная металлическая клетчатая стена с выступающим прямоугольником «препятствием», а на стене – несколько выше препятствия – в одной из клеток находится Робот. Робот – это машинка с антенной, батарейками, моторами, магнитными присосками и т.п. И пусть у нас имеется пульт радиоуправления с кнопками.

Нажимаем на кнопку «» — Робот перемещается на клетку вправо, нажимаем на кнопку «» — смещается влево, на «» — вверх, на «» — вниз.

Простейшую задачу управления без каких-либо затруднений решает каждый школьник.

Если такую машинку – радиоуправляемого Робота – перенести в класс, прикрепить к клетчатой доске и дать ученику пульт управления, то любой ученик в состоянии, глядя на Робота, понажимать на кнопки так, чтобы Робот спустился вниз под препятствие, объехав его. Даже ребенок, начиная с 5-7 лет, в состоянии это проделать.

Этот стиль взаимодействия с электронными устройствами называется «непосредственным управлением»: я нажимаю кнопку, смотрю на результат. Нажимаю на другую кнопку, смотрю, что получилось, принимаю решение, какую нажать следующую кнопку и.д., — т.е. принимаю решения по ходу управления. Такой стиль выполнения каких-то задач называется «непосредственным управлением»:

Схема непосредственного управления

На уроке пока у нас нет Робота в «металле», учитель может играть его роль, — рисуя Робота и клетчатое поле на доске. Удобно также использовать магнитные доски — на них легко перемещать Робота и не надо постоянно стирать и рисовать его положение.

Теперь немного усложним задачу. Будем считать, что Робот — в соседней комнате или вообще далеко от нас (т. е. мы его не видим), а у нас на пульте есть специальные кнопки: «?», «?», «?», «?» и лампочка. Нажимаем на кнопку «?» — Робот анализирует, можно ли сделать шаг вниз, и, если вниз шаг сделать можно, то лампочка на пульте загорается зеленым цветом (если нельзя, — то красным). Итак, нажали на кнопку «?», если зажегся зеленый свет, значит снизу свободно, а если красный, значит снизу — препятствие.

Наша задача: не видя ничего, кроме пульта управления, заставить Робота спуститься под препятствие (расстояние от начального положения Робота до препятствия неизвестно). Происходит незначительное усложнение: мы не видим обстановки, мы должны себе ее воображать и принимать решение по миганиям лампочки. Но, хотя и подумав, уже не так мгновенно, как в первом случае, и возможно не с первой попытки, но практически все ученики такую задачу решат.

Как? Известно, что Робот стоит где-то выше препятствия, обстановку не видно, размеры препятствия неизвестны. Что надо делать? Надо шагать вниз, пока не дойдем до препятствия, т. е. при каждом шаге проверять (нажимая кнопку «?»), свободно ли еще снизу (зеленый свет) или уже препятствие (красный). Как только загорится красный свет (препятствие), надо начать шагать вправо, при каждом шаге проверяя (нажимая кнопку «?») не кончилось ли препятствие. Потом спускаться вниз, проверяя наличие препятствия слева (кнопка «?»). И, наконец, сделать один шаг влево, чтобы оказаться под препятствием. Такие последовательные нажатия на кнопки даже с анализом невидимой и неизвестной обстановки доступны любому школьнику.

На уроке учитель может нарисовать обстановку у себя на листке, никому не показывать и предложить ученикам командовать. В ответ на «снизу свободно» («?») лучше сразу отвечать «да» или «нет» вместо слов «зеленый» и «красный».

Другой вариант — вызвать одного ученика, поставить его спиной к доске, на доске нарисовать обстановку и Робота (чтоб видел весь класс, кроме вызванного ученика), и предложить вызванному ученику командовать, а самому, помощью мела и тряпки исполнять поступающие команды.

Если обход препятствия «втемную» кажется слишком сложным или длинным, то можно рассмотреть только первую часть задачи — «спуститься вниз до препятствия».

На этом же примере можно показать типичные ошибки. Если ученик начинает с команды «вниз», а не с вопроса «снизу свободно?», то в ответ на первую же команду учитель вместо «сделано» может ответить:

«отказ — Робот разбился» (и тем самым дать ученикам понять, что проверять обстановку надо перед перемещением, а не после).

После 2-3 попыток подавляющее большинство учеников с такой задачей справится. Это по-прежнему «непосредственное управление»: я нажимаю на кнопки, смотрю на ответ (лампочку), нажимаю на другие кнопки и т. д. Опыт преподавания показывает, что с такими задачами управления справляются практически все.

А вот если теперь школьника попросить: «Запиши как-нибудь всю последовательность нажатий на кнопки для обхода препятствия неизвестных размеров, находящегося где-то ниже Робота», то тут-то и выяснится, что значительная часть учеников:

а) прекрасно представляет себе, на какие кнопки и как надо нажимать, чтобы заставить Робота препятствие обойти, и

б) не в состоянии четко описать (записать) эту последовательность действий.

Нет ничего удивительного в том, что алгоритм легче выполнить, чем записать.

В ситуации, когда ученику приходится решать задачи «программного управления» — жизненный опыт у школьников не накоплен, потому она и оказывается трудной.

Записать или объяснить кому-нибудь алгоритм труднее, чем выполнить работу самому.

Схема программного управления

1. теоретический анализ психолого- педагогической литературы по проблеме развития алгоритмического мышления учащихся 3-го класса

Таким образом, суждение является универсальной структурной формой мысли, генетически предшествующей понятию и входящей в качестве составной части в умозаключение.

Мышление человека наиболее ярко проявляется при решении задач .

Любая мыслительная деятельность начинается с вопроса, который ставит перед собой человек, не имея готового ответа на него. Иногда этот вопрос ставят другие люди (например, учитель), но всегда акт мышления начинается с формулировки вопроса, на который надо ответить, задачи, которую необходимо решить, с осознания чего-то неизвестного, что надо понять, уяснить. Учителю надо иметь в виду, что ученик порой не осознает проблемы, вопроса даже тогда, когда соответствующую задачу ставит перед ним учитель. Вопрос, проблема должны быть четко осознаны, иначе ученику не над чем будет думать.

Решение мыслительной задачи начинается с тщательного анализа данных, уяснения того, что дано, чем располагает человек. Эти данные сопоставляют друг с другом и с вопросом, соотносят с прежними знаниями и опытом человека. Человек пытается привлечь принципы, успешно примененные ранее при решении задачи, сходной с новой. На этой основе возникает гипотеза (предположение), намечается способ действия, путь решения. Практическая проверка гипотезы может показать ошибочность намеченных действий. Тогда ищут новую гипотезу, другой способ действия, причем здесь важно тщательно уяснить причины предшествующей неудачи, сделать из нее соответствующие выводы.

Важное значение при поисках пути решения имеет переосмысливание исходных данных задачи, попытки наглядно представить себе ситуацию задачи, опереться на наглядные образы. Последнее очень важно не только для дошкольников, у которых мышление вообще нуждается в опоре на наглядные представления, но и для младших школьников и школьников-подростков. Решение задачи завершается проверкой, сопоставлением полученного результата с исходными данными.

Достаточно широко в научной и методической литературе используется понятие «алгоритмический стиль мышления», который представляет собой специфический стиль мышления, предполагающий умение создать алгоритм, для чего необходимо наличие мыслительных схем, которые способствуют видению проблемы в целом, ее решению крупными блоками с последующей детализацией и осознанным закреплением процесса получения конечного результата в языковых формах.

А. И. Газейкина отмечает, что система мышления, определяемая как алгоритмическое мышление, определяется (в своей системности, но не в элементном составе) необходимыми и достаточными компонентами, которые позволяют выделить ее в особый стиль мышления. Компоненты алгоритмического стиля мышления:

Анализ требуемого результата и выбор на этой основе исходных данных для решения проблемы.
Выделение операций, необходимых для решения.
Выбор исполнителя, способного осуществлять эти операции.
Упорядочение операций и построение модели процесса решения.
Реализация процесса решения и соотнесение результатов с тем, что следовало получить.
Коррекция исходных данных или системы операций в случае несовпадения полученного результата с предполагаемым.

дискретность (пошаговость исполнителя алгоритма, конкретизация действий, структурирование процесса выполнения операций);
абстрактность (возможность абстрагирования от конкретных исходных данных и переход к решению задачи в общем виде);
осознанная закрепленность в языковых формах (умение представить алгоритм при помощи некоторого формализованного языка) [1, с.14].

Дидактическая – подготовка к продолжению образования.
Прагматическая – формирование качеств мышления и личности, развитие творческих сил детей, формирование у них математической грамотности.

Числа и операции над ними. Понятие натурального числа является одним из центральных понятий начального курса математики. Формирование этого понятия осуществляется практически в течение всех лет обучения. Раскрывается это понятие на конкретной основе в результате практического оперирования множествами и величинами: в процессе счета предметов, в процессе измерения величин и т.д. В результате раскрываются оба подхода к построению математической модели понятия «число».

коммутативный закон сложения и умножения;
ассоциативный закон сложения и умножения;
дистрибутивный закон умножения относительно сложения.

Величины и их измерение. Величина также является одним из основных понятий начального курса математики. В процессе изучения математики у детей необходимо сформировать представление о каждой из изучаемых величин (длина, масса, время, площадь, объем и др.) как о некотором свойстве предметов и явлений окружающей нас жизни, а также умение выполнять измерение величин.

Текстовые задачи. В начальном курсе математики особое место отводится простым (опорным) задачам. Умение решать такие задачи – фундамент, на котором строится работа с более сложными задачами.
В ходе решения опорных задач учащиеся усваивают смысл арифметических действий, связь между компонентами и результатами действий, зависимость между величинами и другие вопросы.

Алгоритмическое мышление

Любое живое существо, а тем более человек, с рождения сталкивается с непрерывно изменяющимся миром. Чтобы существовать в этом мире долго и успешно, нужно понимать, что произойдёт в следующую минуту. А поняв это, предпринять действия, которые приведут к нужной цели. Ребёнок учится достигать цели постепенно. Для этого он овладевает различными навыками. Сначала сидеть, ходить, говорить, читать и так далее.

Приобретаемые навыки подразумевают закладывание различных схем для действий в различных ситуациях. Сами схемы и их выбор в зависимости от обстановки является алгоритмом поведения. Чем сложнее навыки, тем более сложные алгоритмы они в себе содержат.

Зная даже некоторые общие принципы, гораздо легче овладевать конкретными навыками. Общими принципами для всех навыков являются базовые алгоритмы, из которых строятся схемы, а также методы построения алгоритмов и их свойства. Например, известный факт, что, освоив один иностранный язык, другой осваивать уже намного проще. Теперь можно ответить на многие вопросы, связанные с алгоритмическим мышлением. Иногда психологи называют его алгоритмический стиль мышления.

Что такое алгоритмическое мышление?

Алгоритмическое мышление можно понимать, как систему мыслительных приёмов направленных на решение задач. Тут скрыты две стороны понимания. Первая, определить чужой алгоритм. Вторая, построить свой. Если при решении задачи необходимо взаимодействовать с чем-либо, придётся понимать, как оно устроено. Только потом можно встраивать свой алгоритм. Трудно представить задачу, решая которую, не нужно ни с чем взаимодействовать.

Даже если вы просто пытаетесь пройти в дверь, нужно знать «алгоритм двери». Сколько людей ломилось в открытую дверь, а она открывалась в другую сторону. Просто они не задали вопрос: «А почему она не открывается?»

Для чего нужно его развивать алгоритмическое мышление?

После того, как стало ясно, что такое алгоритмическое мышление, легко ответить и на этот вопрос. Чем легче мы умеем понимать чужие алгоритмы и строить свои, тем лучше. Другими словами, полезно знать и понимать, как и что устроено.

Такой тип мышления очень сильно помогает освоению многих знаний и навыков, в том числе и школьных предметов. Способность мыслить точно, формально, если это нужно, становится одним из важных признаков общей культуры человека в современном высокотехнологизированном мире.

Вот некоторые умения, которые требуется во многих сферах:

Разбиение общей задачи на подзадачи.
Умение планировать этапы и время своей деятельности.
Оценивать эффективность деятельности.
Искать информацию.
Перерабатывать и усваивать информацию.
Понимать последовательные, параллельные, недетерминированные действия.

Конечно, ещё Гёте заметил, что сущее не делится на разум без остатка. Но разум очень помогает в жизни. Когда говорят, что человек умеет думать, обычно, подразумевают развитое алгоритмическое мышление.

Как развить алгоритмическое мышление?

Как и всё, что требует развития, алгоритмическое мышление нужно тренировать. Можно тренировать бессистемно, например, играя в стратегические игры. Но так развитие получается однобокое. Хуже всего будет развито понимание свойств и ограничений.

Пониманием и построением алгоритмов занимается информатика. Информатика также изучает их свойства. Логично предположить, что изучение дисциплин, связанных с информатикой и программированием, разовьёт алгоритмическое мышление наилучшим образом.

Из такой широкой области как информатика, стоит выделить программирование. Изучать свойства алгоритмов и учиться с ними работать лучше всего на примере программирования. Ещё и сам компьютер интересная и полезная вещь, что тоже добавляет мотивации при обучении программированию. Академик А. П. Ершов ещё в 1986 году говорил, компьютерная грамотность – вторая грамотность.

Выводы

Современное общество требует от нового поколения умения планировать свои действия, находить необходимую информацию для решения задачи, моделировать будущий процесс. Поэтому курс, развивающий алгоритмическое мышление, формирующий соответствующий стиль мышления, является важным и актуальным.

По этой причине информатика и её основная часть – программирование, должны быть одними из базовых предметов для изучения.

Для достижения этой цели через обучение программированию и создан курс «Развитие алгоритмического мышления».

Проверь своё мышление

Здесь приведён хороший современный тест развитости алгоритмического мышления.

На сколько процентов вы знаете функции своего сотового телефона, примерно так и развито алгоритмическое мышление. В этом тесте можно сотовый телефон заменить пультом дистанционного управления телевизора или проигрывателя.

Люди, успешно прошедшие этот тест вряд ли остановятся на начальном развитии алгоритмического мышления. Для них разработан следующий этап – курс « Базовое программирование ».

ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ
статья

Скачать:

Вложение	Размер
ponyatie_algoritmicheskogo_myshleniya.docx	16.87 КБ

Предварительный просмотр:

ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ

Словосочетание «алгоритмическое мышление» вызывает естественный вопрос у человека непосвященного: что выражает это понятие? Для чего нужно алгоритмическое мышление и зачем следует его развивать? Как можно развить алгоритмическое мышление у ребенка? В статье дана попытка ответить на все эти вопросы.

Окружающий нас мир непрерывно меняется. Для осуществления успешной деятельности, любому человеку необходимо научиться понимать, что происходит в данный момент и какие последствия эти события повлекут за собой в самом ближайшем будущем. Поняв направление развития событий, человек с правильно развитым мышлением способен разработать план собственных действий, которые приведут его к нужному результату. Мышление взрослого человека уже настроено определенным образом в процессе развития и накопления жизненного опыта. А вот дети учатся достигать свои цели постепенно. Для приобретения этого навыка им приходится вначале учиться ходить, затем говорить, читать и многим другим вещам. В процессе своего роста и развития дети учатся устанавливать связи между причиной и следствием, а также между различными предметами и объектами. Можно сказать, что таким образом развивается их мышление. Значит, мышление – это наиболее обобщенная и опосредованная форма психического отражения, устанавливающая связи и отношения между познавательными объектами.

Мышление тем и отличает человека от других живых существ, что оно ведет не только к восприятию окружающего мира, но и к пониманию процессов, происходящих в нем. Понять – это значит постичь суть явления, вычленить самое важное во всем многообразии окружающих явлений. Процесс понимания обеспечивается мышлением. От мышления также зависит то, как будет интерпретировано то или иное явление. Поскольку на мышление непосредственно влияет возраст, образование, жизненный опыт и многое другое, то интерпретация одного и того же явления у разных людей может быть различна и не всегда точна. И вот здесь наиболее точную интерпретацию может дать алгоритмическое мышление. Что же собой представляет этот тип мышления?

Алгоритмическое мышление представляет собой специфический стиль мышления, предполагающий наличие мыслительных схем, которые способствуют видению проблемы в целом, решению задач крупными блоками с последующей детализацией и осознанному закреплению результатов решения. Также алгоритмическое мышление представляет собой набор определенных последовательностей действий, которые, вместе с логическим и образным мышлением, увеличивают интеллектуальные способности человека и его творческий потенциал. Этот тип мышления является неотъемлемой частью научного взгляда на окружающий мир. С проявлением алгоритмического мышления в быту сталкивается каждый человек: это и навык планирования своих дел, и привычка к подробному описанию своих действий, которые будут предприняты для достижения поставленной цели. Для школьника проявлением алгоритмического мышления является усвоение алгоритмов решения математических задач, например, разбиение одной сложной задачи на несколько более простых подзадач.

Здесь закономерно возникает вопрос – что представляет собой алгоритм? Под алгоритмом обычно понимают точное общепринятое предписание о выполнении в определённой последовательности элементов операций для решения любой из задач, или выполнение по правилам, по плану. При этом алгоритмами не являются правила и предписания, которые запрещают какое-либо действие. Например, указание «Сорить запрещено» алгоритмом не является. А вот указание «Уходя, гасите свет» вполне себе простейший алгоритм.

Для алгоритмического мышления характерны следующие черты: умение находить последовательность действий, необходимых для решения поставленной задачи и выделение в общей задаче ряда более простых подзадач, решение которых приведет к решению исходной задачи. Наличие логического мышления не обязательно (хотя и достаточно часто) предполагает наличие мышления алгоритмического. В основе развитого алгоритмического мышления, безусловно, лежит сформированное и развитое логическое мышление. Проблема развития алгоритмического мышления в начальной школе – одна из важнейших в психолого-педагогической практике. Основной способ ее решения – поэтапное формирование логических приемов мышления с постепенным переходом непосредственно к элементам алгоритмизации.

Открытием и формированием алгоритмов в первую очередь занимается математика. Развиваясь как наука, она всегда стремилась отыскать наиболее универсальный алгоритм решения, который можно было бы применить ко всему разнообразию классов задач.

Каким образом с подобными математическими алгоритмами знакомится ребенок? Одним из первых математических алгоритмов, пожалуй, можно назвать счет на пальцах. На примере подобных простых алгоритмов дети учатся тому, как «увидеть» алгоритм. Самыми первыми, простыми и наглядными «жизненными» алгоритмами могут быть правила пользования бытовыми приборами, правила дорожного движения для пешеходов и тому подобное.

процессе обучения алгоритмы усложняются. При их формировании обычно выделяют три понятия:

введение алгоритма. Включает в себя актуализацию знаний, открытие алгоритма учащимися под руководством учителя, составление формулы алгоритма;
усвоение. Включает в себя отработку отдельных операций, составляющих алгоритм, и усвоение их последовательности;
непосредственно применение алгоритма, которое включает в себя отработку применения алгоритма в разных, и незнакомых ситуациях.

Обучают детей умению создавать алгоритмы действий разными способами. Можно преподавать детям уже готовые алгоритмы. А можно на занятии постепенно подводить детей к тому, чтобы они самостоятельно разрабатывали алгоритм решения той или иной задачи. Этот способ требует несколько больших временных затрат, но наиболее ценен для развития алгоритмического мышления у детей. Он предполагает самостоятельный поиск, полноценный творческий процесс при формировании алгоритмов. Это развивает интеллектуальные и творческие способности ребенка.

Пожалуй, наиболее ярко проявляется алгоритмическое мышление при решении текстовых математических задач. Умение решать их – это база, на которой строится все изучение более сложного материала. Процесс решения текстовых задач включает в себя много этапов: перевод словесной информации в математическую модель, а далее процесс решения и анализа полученного результата. Собственно говоря, краткая запись условия задачи и есть пример построения математической модели. Правильно построенная краткая запись условия задачи значительно облегчает поиск ее решения. При этом метод построения математических моделей позволяет сформировать у учащихся навыки алгоритмического мышления и научить их:

а) анализу исходных данных;

б) установлению взаимосвязей между объектами задачи, построению схемы решения;

в) интерпретации полученных решений для исходной задачи; г) составлению задач по готовым моделям.

Вот почему нельзя игнорировать обучение детей правильному построению краткой записи условия задачи. Это важный момент в процессе формирования алгоритмического мышления у учеников.

Таким образом, рассматривая понятие алгоритмического мышления, мы приходим к выводу: алгоритмическое мышление не сводится к набору жестких алгоритмов, а развитие алгоритмического мышления не сводится к механическому заучиванию ряда алгоритмов. Алгоритмическое мышление и его развитие невозможно без самостоятельного поиска решений, творческого построения и формирования алгоритмов.