Методика формування алгоритмічного мислення учнів

Методика формування алгоритмічного мислення учнів 
У процесі формування в учнів алгоритмічного мислення в них виробляється уявлення про алгоритм та його властивості, виконавців алгоритму, з’ясовуються форми подання алгоритмів, забезпечується ознайомлення з основними алгоритмічними структурами. Учні починають формувати навички складання алгоритмів, покрокового їх виконання, структурування власної діяльності. Ці уявлення та навички засвоюються учнями поступово, через виконання ними системи вправ, протягом усього періоду навчання у початковій школі. 
 
У пропедевтичному курсі інформатики у 2 класі не вводять термін "алгоритм", але пояснення особливостей роботи в комп’ютерних програмах наводиться у формі опису окремих кроків, виконання яких призводить до певного результату. 
 
Поняття команди та алгоритма в явному виді вводиться у 3 класі. Учням пропонується навести приклади команд, при цьому учитель повинен звертати увагу на те, щоб ці приклади наводились у вигляді спонукальних речень. Команди призначені для виконання певними виконавцями. Наведені учнями приклади уточнюються, з’ясовуються виконавці, які здатні виконувати запропоновані команди, визначається їх система команд. У ході обговорення увага звертається на те, що виконавцями команд можуть бути як живі істоти, так і неживі об'єкти – чарівні речі з казок, побутові прилади, комп’ютер. 
 
Після знайомства з командами та виконавцями, вводиться поняття алгоритму як послідовності команд. Одночасно для поняття "алгоритм" пропонуються синоніми: текст-інструкція, рецепт, правило виконання дій та граматичних завдань. Як приклади алгоритмів наводяться казкові ситуації, кулінарні рецепти, послідовність проходження турнікету в метро, правила складання візерунків та орнаментів, виконання обчислювальних ланцюжків, проходження певних частин шляху з використанням дорожніх знаків тощо. 
 
Н а першому етапі ознайомлення з новими поняттями завданнями є складання ігрових і побутових алгоритмів, алгоритмів розв’язання логічних задач. Учням пропонується придумати власного виконавця та команди, які він зможе виконувати. Закріплюється поняття алгоритму на прикладі навчального матеріалу з різних предметів шкільного курсу.

У програмному комплексі "Сходинки до інформатики" реалізовані чотири виконавці алгоритмів "Садівник", "Навантажувач", "Кенгуру", "Восьминіжка". Виконання алгоритмів здійснюється як покроково, так і за попередньо записаною програмою. 
 
Виконавець "Садівник" призначений для моделювання процесу посадки дерев. Його система команд забезпечує виконання як лінійних алгоритмів, так і алгоритмів з повторенням. "Навантажувач" призначений для встановлення на корабель вантажу перед виходом з порту. "Кенгуру" виконує алгоритми для графічних побудов. "Восьминіжка" може рухатися полем в клітинку між кораловими перешкодами та зафарбовувати клітинки в різні кольори. 
 
Д ля учнів 3 класу пропонується знайомство з виконавцями алгоритмів "Садівник" та "Навантажувач", робота з якими здійснюється в покроковому режимі.  
 
При роботі з програмою "Ханойська вежа" обговорюється потреба в ефективному алгоритмі, тобто такому, в якому результат може бути досягнутий за найменшу кількість кроків. 
 
У 4 класі продовжується знайомство з алгоритмами, розглядаються алгоритмічні структури, формуються навички розробки блок-схем алгоритмів та складання програм для різних виконавців. Для реалізації названих завдань можна запропонувати таку

методичну послідовність. 
 
Після повторення понять "команда" та "алгоритм" учні вправляються у складанні алгоритмів при розв’язуванні задач побутового характеру та алгоритмів, що відповідають правилам виконання навчальних завдань з різних шкільних предметів. На першому етапі розглядаються лінійні алгоритми, хоча сам цей термін явно учням не називається.

Для графічного зображення алгоритмів вводиться поняття блок-схеми. Спочатку вводяться елементи блок-схем у вигляді прямокутників, всередині яких записують команди. Далі пропонуються елементи у вигляді овалів для позначення початку та кінця алгоритмів. Пізніше при знайомстві з циклічними алгоритмами вводиться елемент ромб для позначення команди перевірки умови.  
 
В сі виконавці комплексу "Сходинки до інформатики" можуть виконувати лінійні алгоритми. Роботу з ними доцільно починати у режимі покрокового виконання, після чого переходити до запису програм.  
 
Для пропедевтики введення поняття циклу рекомендується виконати вправи, в яких будуть повторюватись дії: зусиллями Садівника посадити рядок саджанців, виконати побудову однакових фігур за допомогою Кенгуру, зафарбувати кілька однакових областей на полі Восьминіжки. У виконавця Навантажувач є можливість пересунутись на визначену кількість кроків ліворуч або праворуч, що імітує виконання циклу з лічильником. 
 
П ісля опрацювання лінійних алгоритмів вводиться поняття циклу – частини алгоритму, яка повторюється кілька разів. Учні розглядають циклічні алгоритми, складають для них блок-схеми.

Команда перевірки умови в циклах має форму запитання, відповідь на яке може бути "так" чи "ні", наприклад: "Малюнки залишилися?", "Кошик повний?" тощо.  
 
Учням можна запропонувати розробити алгоритми для виконання різних повторюваних побутових дій з використання циклічних структур: миття посуду, виготовлення паперових гірлянд для новорічної ялинки та ін.  
 
Садівник, Кенгуру та Восьминіжка здатні виконувати циклічні алгоритми, записані у вигляді програми. 
 
Останньою вивчається команда розгалуження – команда, в якій перевіряється умова, і розглядаються алгоритми з розгалуженням. 
 
П риклади алгоритмів з розгалуженням можуть бути побудовані на основі правил правопису слів у українській мові або на основі різних життєвих ситуацій, в яких потрібно приймати рішення і які можуть бути описані реченнями у формі "якщо …, то" або "якщо …, то …, інакше …". 
 
Не наголошуються, але на прикладах демонструються особливості повної та скороченої форм команди розгалуження.  
 
Лише один з виконавців – Восьминіжка – має в своїй системі команд структуру розгалуження, а тому забезпечує виконання алгоритмів з розгалуженням. 
 
Ознайомлення з кожною алгоритмічною структурою здійснюється за схожою схемою: наведення прикладів алгоритмів відповідної структури, з’ясування ключових слів для запису структури та їх позначень на блок-схемах, реалізація системи вправ на виконання, відшукування та виправлення помилок, конструювання та видозміни алгоритмів. У ході виконання вправ учні вчаться аналізувати ситуації, синтезувати, порівнювати та оцінювати результати. Формується алгоритмічне та структурно-логічне мислення школярів. 
 
^

Розвиток логічного мислення, пам’яті, спостережливості та просторової уяви на заняттях з пропедевтичного курсу інформатики.

 
 
У пропедевтичному курсі інформатики, що викладається за програмою "Сходинки до інформатики", реалізується розвиваючий напрямок навчальної діяльності, спрямований на розвиток творчих здібностей та логічного мислення школярів. 
 
Цей напрямок простежується на кожному уроці. Для нього відведено окрему складову уроку і підручника, яка має назву "Для розумників і розумниць". Крім того, окремі тексти в підручнику та програми у програмовому комплексі знайомлять з основами логіки та спрямовані на розвиток просторової уяви учнів. 
 
Е лементи логіки вводяться вже у 2 класі на прикладі розпізнавання істинних та хибних висловлень. Опрацювання висловлень відбувається у вправах, зміст яких може бути таким: "Поміркуй і закінчи висловлення. Якщо брат старший, ніж сестра, то сестра…".  
 
Продовження знайомства з основами логіки віднесено на 4 клас та здійснюється паралельно з опануванням циклічними та розгалуженими алгоритмами. У цей час вводиться поняття про науку "логіка", називається її засновник – давньогрецький філософ Аристотель, опрацьовується побудова заперечень висловлень, з’ясовується структура логічного слідування. Вправи на закріплення можуть містити такі завдання: "Яка тварина ні риба, ні птах?", "Яке з двох висловлень у наведеній ситуації є істинним?".  
 
Розвиток логічного мислення здійснюється в ході розв’язання логічних задач, велика кількість яких міститься в підручнику. Задачі можуть бути такого змісту: "З трьох однакових на вигляд монет дві важать однаково, а одна – легша за інші. Як знайти найлегшу монету одним зважуванням?", "Вінні-Пух, Кролик і П’ятачок намалювали прапорці різного кольору: синій, зелений, червоний. Кролик намалював не червоний, Вінні-Пух не червоний і не синій. Якого кольору прапорець намалював кожен?". 
 
З начна кількість логічних вправ у підручнику спрямована на формування в учнів уміння з’ясовувати значення властивостей об’єктів та знаходити закономірності на основі порівняння цих значень. Це можуть бути задачі такого змісту: "Знайди зайве слово: підводний, водолаз, вода, підвода, водяний" або вправи: 
 
Закономірності відшукуються не лише у графічних об’єктах. Пропонуються завдання на пошук закономірності у числових прикладах: "Допоможи гномикові продовжити ряд чисел: 2, 3, 6, 7, 10, 11, _, _, _, _", "Розшифруй приклад на додавання: АБ + А = БВВ. Однаковими буквами зашифровані однакові цифри, різними буквами – різні цифри", "Маса дині дорівнює масі двох яблук або масі одного яблука і двох слив. Скільки слив врівноважать диню?". Логічні вправи на обчислення можуть потребувати групування чисел таким чином, щоб суми в групах були однаковими. 
 
Логічні приклади з використанням слів стосуються закономірності в розташуванні літер: "Знайди пропущене слово за аналогією: бугор (роса) коса, віник (…) заїв" або структури слова: "Встав слово, яке є закінченням першого і початком другого: зви… … ка". При розгляді теми "Кодування повідомлень" вводяться поняття "ребус" та "шарада" і пропонуються логічні завдання у вигляді ребусів, шарад, анаграм, закодованих повідомлень: "Відгадай ребус 100ли", "Прочитай: икяз од єваКи ведедо", "Розкодуй інформацію, яку отримала Ганнуся у записочці. СокоГа соконну сокосю сокоя сокоте сокобе сокові сокота сокою". 
 
Окремі задачі в посібнику розраховані на пропедевтику введення в старших класах елементів комбінаторики та теорії ймовірності. Зміст цих задач такий: "У ковпаку було 6 маленьких м’ячиків: три сині і три жовті. Клоун поклав у кишеню 4 м’ячики. Якого кольору м’ячики потрапили до кишені клоуна?", "У кошику лежали червоні та зелені яблука. Задумалась Червона Шапочка: "Яку найменшу кількість яблук слід взяти, щоб серед них обов’язково було два яблука одного кольору?", "Є паперові смужки синього, червоного і жовтого кольору. Скільки різних двокольорових прапорців можна з них скласти?". 
 
Р озвиток просторової уяви молодших школярів здійснюється шляхом виконання вправ, запропонованих у підручнику та в програмному комплексі.  
 
В прави з підручника можуть носити описовий характер: "На прямій взяли 4 точки. Підрахуй кількість відрізків, кінцями яких є ці точки", "Пиріг прямокутної форми двома розрізами поділили на 4 частини так, що 2 з них були чотирикутної форми, а 2 – трикутної. Як це зробили?". Інший вид вправ – на підрахунок геометричних фігур певної форми (трикутників, квадратів та ін.) на запропонованому малюнку. Другокласникам дається завдання відновити на малюнку частини літер, яких не вистачає, та прочитати слово. Розвиненої просторової уяви вимагає завдання з’ясувати, які з наведених на малюнку вузликів зав’яжуться, якщо потягти за кінцівки мотузки. У 3 класі пропонується вправа на знаходження розгортки, що відповідає різнокольоровому кубу, зображення якого наведено на сторінці. 
 
Багато вправ орієнтовані на розвиток уваги та спостережливості. Серед них – завдання на пошук прихованих об’єктів, помилок у зображеннях, відмінностей у схожих малюнках. 
 
На розвиток пам’яті зорієнтовані завдання, в яких пропонується прочитати пари слів або чисел, між якими є змістові зв’язки, на відтворити лише один з елементів кожної пари. 
 
У програмному комплексі "Сходинки до інформатики" розвиток просторової уяви здійснюється при роботі з програмами: 

•  
  Розібрані малюнки (2 клас);
•  
  Розгорни серветку (2 клас);
•  
  Тетравекс (3-4 клас);
•  
  Ведмедик-поліглот (3-4 клас).

 
Розвиток зорової та слухової пам'яті передбачений у програмах: 

•  
  Магазин (3-4 клас);
•  
  Розкидайка (3-4 клас);
•  
  Цифертон (3-4 клас).