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?

4. Учащимся необходимо предоставлять возможность осуществлять наглядные эксперименты с использованием реальных предметов и действий над ними до того, как их попросят составить формальный словесный алгоритм.

5. 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.