Алгоритмы и исполнители
В последнее время, когда компьютеры прочно вошли в нашу жизнь, любой человек уже с детства должен быть готов к работе с ними. А для этого необходимо формировать у малышей не только логическое мышление, но и элементы алгоритмического.
Умение последовательно, четко и непротиворечиво излагать свои мысли тесно связано с умением представлять сложное действие в виде организованной последовательности простых. Такое умение называется алгоритмическим. Оно находит свое выражение в том, что человек, видя конечную цель, может составить алгоритмическое предписание или алгоритм (если он существует), в результате выполнения которого цель будет достигнута.
Алгоритмы представляют собой весьма полезные средства обучения как для учащихся начальных классов, так и для учителей. Формирование навыков алгоритмического мышления у детей в этом возрасте не вызывает каких-либо трудностей, поскольку составление и исполнение алгоритмов являются существенной частью учебно-воспитательного процесса в школе. Учащиеся постоянно осваивают новые виды алгоритмов.
При этом важно на занятиях, посвященных формированию навыков алгоритмического мышления, в процессе формализации концентрировать все внимание учащихся на исполнении алгоритма. Ученики должны убедиться в том, что пошаговое выполнение последовательности команд позволяет им получить ожидаемый результат в том случае, если были четко определены начальные условия.
Действуя с конкретными объектами и обобщениями в виде правил, дети овладевают умением выделять элементарные шаги своих действий и определять их последовательность. Для этого необходимо научить детей:
находить общий способ действия;
выделять основные элементарные действия, из которых состоит данное;
планировать последовательность выделенных действий;
• правильно записывать данную последовательность действий.
На этом уровне у учащихся появляется мощное интеллектуальное средство, позволяющее разбивать задачу на более простые и понятные с точки зрения их реализации подзадачи и применять методы пошагового решения задачи.
Составление алгоритмов — сложная задача, поэтому важно уже на начальной ступени образования в школе ставить целью ее решение, способствуя тем самым развитию логического мышления школьников.
Для этого, начиная с I класса необходимо прежде всего учить детей «видеть» алгоритмы и осознавать алгоритмическую сущность тех действий, которые они выполняют. Начинать эту работу следует с простейших алгоритмов, доступных и понятных им. Можно составить алгоритм перехода улицы, алгоритмы пользования различными бытовыми приборами, приготовления какого-либо блюда и т. д.
Рассматривая такие инструкции, сам термин «алгоритм» можно не вводить, а говорить о правилах, в которых выделены пункты, указывающие на определенные действия, в результате выполнения которых решается поставленная задача. На этом уровне школьники учатся составлять описание алгоритмов на соответствующем уровне детализации, полностью описывая деятельность в правильной последовательности шагов ее выполнения.
Следует заметить, что само понятие «алгоритм» чаще всего можно употреблять только условно, так как те правила и предписания, которые рассматриваются в начальных классах, не всегда обладают всеми свойствами, характеризующими это понятие. Алгоритмы в начальной школе описывают последовательность действий в конкретном примере, а не в общем виде, в них находят отражение не все операции, входящие в состав выполняемых действий, поэтому их последовательность может быть и не строго определена. В этом случае алгоритм представляет собой полезный инструмент для решения задач как из области математики, общественных дисциплин, естествознания, родного языка, так и из повседневной жизни.
Сформулируем основные требования к знаниям, умениям и навыкам учащихся по теме «Алгоритм».
В ходе изучения этой темы у учащихся должны быть сформированы представления об:
истории возникновения понятия алгоритма;
основных свойствах алгоритма (без использования специальной терминологии).
Учащиеся должны знать:
определение алгоритма, способы его записи;
основные базовые структуры алгоритмов.
Эти знания позволяют формировать у учащихся следующие умения и навыки работы с алгоритмом:
•. исполнять алгоритм (следуя пошаговым предписаниям) для знакомого (или нового) задания и получать конечный результат;
изменять алгоритм для выполнения нового (схожего с предыдущим) задания и давать имя новому алгоритму;
приводить примеры, когда для выполнения задания можно воспользоваться различными алгоритмами;
находить и исправлять ошибки в алгоритме;
записывать алгоритм, который они использовали при выполнении задания;
участвовать в составлении алгоритма для выполнения задания, аналогичного предыдущему;
самостоятельно составлять алгоритм, который может быть исполнен другим человеком;
демонстрировать получение ожидаемого результата в процессе исполнения алгоритма.
При организации работы, направленной на формирование у младших школьников представлений об алгоритме, рекомендуется использовать следующие методические приемы:
1. В процессе формирования у детей алгоритмического мышления каждая тема должна включать обсуждение в классе команд, используемых в алгоритме.
2. Необходимо позволять учащимся составлять алгоритмы, содержащие ошибки. Это дает им возможность самостоятельно находить ошибки при проверке алгоритма.
Для алгоритмов, составленных учениками, характерны следующие типичные ошибки:
не сформулированы начальные условия (например, «В какую сторону я был ориентирован?»);
пропущены некоторые шаги;
не полностью описаны шаги (например, не указано, как далеко вперед надо идти);
шаги записаны в неправильной последовательности;
нет проверки условия завершения задания (бесконечные циклы);
отсутствует имя алгоритма.
3. При необходимости учащимся оказывается помощь, когда они проверяют составленные алгоритмы. Например:
Учитель или ученик выполняет предписания в точности так, как они записаны. При этом выявляются ошибки, а также учащимся становится понятно, что означает выполнение алгоритма в точном соответствии с его описанием.
Можно попросить ученика, пропустившего урок, на котором был составлен алгоритм, исполнить его в точном соответствии с описанием. Смог ли ученик выполнить его в соответствии с замыслом класса? Понятны ли ему предписания? Получил ли он ожидаемый результат?
Учащимся необходимо предоставлять возможность осуществлять наглядные эксперименты с использованием реальных предметов и действий над ними до того, как их попросят составить формальный словесный алгоритм.
В завершение работы учителю желательно привести (или услышать это от учащихся) точное и достаточно подробное описание предполагаемого результата выполнения алгоритма.
Занятия по формированию навыков алгоритмического мышления приносят огромную пользу и учителю, и ученикам вне зависимости от того, используются при этом компьютеры или нет.
Позднее, когда дети начнут работать с компьютерными программами, управлять роботами, электронными игрушками, им станет понятно, почему алгоритмы занимают такое важное место в нашей жизни вообще и при работе с компьютером в частности.
При формировании навыков алгоритмизации в качестве учебного материала можно использовать задания самых разных видов. Это могут быть, например, сортировка данных, поиск нужной информации, табличное и графическое представление данных, составление отчета, анализ данных, решение задач различных типов и т. д.
Ниже мы предлагаем ряд упражнений, которые, на наш взгляд, помогут учителю начальных классов сориентироваться в процессе формирования у младших школьников алгоритмического мышления. Упражнения могут быть использованы как на уроках разных дисциплин, так и только в рамках преподавания информатики (при изучении темы «Алгоритмы и исполнители»).
Алгоритм, его свойства и способы записи на уроках информатики в начальной школе
Задания данной темы предназначены прежде всего для использования их на уроках информатики в начальных классах, где учащиеся знакомятся с алгоритмом не только как способом выполнения задания, но и как с основным понятием информатики.
Задание 1.
Алгоритм — это определенная последовательность действий, выполнение которых позволяет получить решение поставленной задачи.
Все действия в алгоритме записываются в повелительной форме (в форме приказа).
Примеры алгоритмов: инструкции по использованию техники; медицинские рекомендации; описание гимнастических упражнений и т. д.
Приведите еще примеры алгоритмов, встречающихся в жизни. Запишите их в форме предложений.
Задание 2.
Алгоритмы можно записывать словами, но этот способ часто оказывается громоздким, неудобным. Познакомимся с другими способами записи алгоритмов.