Опыт преподавания основ алгоритмики в средней школе

Развитие человеческой цивилизации неразрывно связано с развитием Школы, как института удовлетворяющего основные потребности в образовании, воспитании и социализации молодых людей. Уровень образования диктовался, в первую очередь, развитием средств производства вообще, и технологий в частности. Так, к примеру, в феодальном обществе, построенном на примитивном сельскохозяйственном труде, не было потребности в образованном работнике. Зачастую целые деревни не имели жителей обученных даже элементарной грамотности, так как реальной потребности в обмене информации в письменном виде не существовало. Затем, по мере развития технологий, в каждой деревне потребовалось наличие людей, умеющих хотя бы читать и писать. В конце 19 века, с появлением промышленности, укрупнением городов и следующим за этим изменением образа жизни возникла потребность в начальном образовании, которую и были призваны решать церковно-приходские школы. В 20 веке вопрос образования населения встал как никогда остро. Гимназии, коммерческие училища, институты академии и т.д. Каждое государство стремилось создать систему образования отвечающую потребностям быстрорастущего и развивающегося общества. Зачастую само выживание государства стало зависеть от уровня образования населения, как основы производственных сил страны. В наше время наиболее технологически развитые страны пытаются перейти ко всеобщему высшему образованию. Так, к примеру, Япония объявила о переходе к всеобщему обязательному высшему образованию уже в ближайшие годы.

С начала 90 годов прошлого века в мире началось бурное развитие вычислительной техники и, соответственно, информатики, как основы для внедрения достижений науки и техники в этой области сначала в производственную деятельность, а потом и в повседневную жизнь. Процессы информатизации общества вызвали огромный всплеск населения к образованию в области информатики как необходимому условию для построения успешной карьеры и служебного роста. Особенности развития России, проблемы переходного периода от общества построенного на основе социалистических идей к обществу рыночной экономики обусловили приоритетное развитие образования в области компьютерных прикладных технологий в ущерб изучению таких фундаментальных основ информатики как алгоритмические процессы вообще и алгоритмическое мышление в частности. Сложившиеся стереотипы привели к потере качества образования в области математики и алгоритмической информатики, что негативно сказалось на общем уровне образования и потере лидирующих позиций на рынке наукоемких, и в первую очередь, компьютерных технологий. Автор предполагает, что описанные выше проблемы и последствия не могут долго оставаться в тени. Общество постепенно поворачивается к школе лицом и становится все более требовательным как к уровню образования так и к его содержанию. Гимназия «Дмитров», где работает автор, на протяжении последних 15 лет уделяет особое внимание и ставит приоритетом изучение именно в области алгоритмики как основы для получения образования в области информатики.

Изучение основ информатики в среднем звене предворяется знакомством с предметом в младшей школе, где у детей формируются навыки не только работы на компьютере, но и решения алгоритмических задач, что упрощает переход к формированию алгоритмического мышления. Сложившийся опыт работы в компьютерном классе позволяет в 5 классе, после небольшого вводного курса перейти непосредственно к изучению основ алгоритмики. Главным препятствием для овладения основами программирования на таких языках высокого уровня как «Pascal» или «Си++» является сложная для понимания учеником подготовительная работа по описанию переменных, оформлению программ и т.д. Поэтому, в гимназии, мы начинаем с изучения минимально возможного и понятного для учеников набора команд, которые позволяют сделать законченную программу, готовую к выполнению на компьютере. Учитывая, что в наше время при получении информации, в большей степени работают зрительные анализаторы, мы стараемся разрабатывать программы с одной стороны коротки и понятные по логике, а с другой, наглядные по выполнению. Так, одной из первых является программа вывода на экран звездочки в нужном месте экрана.

Program z1;

Uses crt;

Begin

Clrscr;

Gotoxy(5,5);

Write(‘*’);

End.

Эта простейшая программа позволяет за один урок объяснить понятие линейного алгоритма, координаты экрана, процедуру запуска и отладки программы. Причем все это проходит в игровой форме на повышенном интересе к процессу ввиду его наглядности и быстром получении результата. Ученики успевают поэкспериментировать и изменить программу по своим предпочтениям.

Следующим этапом, на другом уроке ученикам предлагается уже самостоятельно попробовать разработать программу вывода на экран сразу нескольких звездочек в разных местах экрана, что позволяет детям повторить использование выученных дома операторов и набраться опыта работы в конкретной среде программирования. Очередная алгоритмическая конструкция, с которой знакомятся дети, так называемый «цикл», позволяет создать программу реализующую движение звездочки на экране, что вызывает неподдельный интерес и тем самым мотивирует к дальнейшей самостоятельной работе, которая является и творческой, поскольку предполагает проведение исследований по использованию операторов цикла, и системной, позволяющей закрепить полученные навыки и отработать области применения различных операторов. В алгоритмических языках существуют так называемые «сложные» для понимания конструкции, в силу отсутствия опыта и низкой способности к абстрагированию для учеников. Одной из таких конструкция является «выбор по условию», которая для изучения требует особого внимания, так как предполагает разные варианты работы программы в зависимости от верности условия. В случае же использования программ с высокой степенью наглядности дети легко осваивают и эту конструкцию, не «комплексуя» по поводу «сложного» материала. При реализации движения звездочки на экране возникает ситуация при которой звездочка, двигаясь по горизонтали, доходит до конца экрана и у детей не возникает проблем с пониманием того, что в этом случае нужно перейти к началу следующей строки. Данный подход позволяет изучить основные алгоритмические конструкции, основные операторы и среду программирования языка «Pascal» на конкретных примерах, сохраняя высокую мотивацию к учебе. Полученные знания и навыки работы позволяют перейти в старших классах к выполнению законченных проектов по разработке действующих программ. Проектная деятельность позволяет сохранить интерес к работе и изучению алгоритмики, что в последующем положительно сказывается на общем уровне развития и формирует алгоритмическое, системное мышление.

21 век, безусловно, будет веком высоких технологий и информатики. Страны, не уделяющие достаточно внимания школе, внедрению современных образовательных систем, отказывающихся от хорошего математического образования, окажутся неконкурентноспособными. Уровень жизни, суверенитет, экономическая безопасность – все это находится в прямой зависимости от уровня образования граждан и должно являться доминантой для любого правительства при любом общественном строе.