Алгоритмическое мышление что это
Нужно ли ребенку алгоритмическое мышление?
Современных детей называют «Поколение Z» или «цифровое поколение». Они с ранних лет привыкают пользоваться гаджетами и с легкостью осваивают новинки в области технологий. Умение работать на компьютере и программировать его тесно связано с наличием алгоритмического мышления. Оно помогает мыслить таким образом, чтобы решить задачу через определенную последовательность действий.
Что такое алгоритмическое мышление и для чего оно нам нужно?
Виды алгоритмов и как это выглядит в обычной жизни
— Циклический (одни и те же действия выполняются повторно, например, пришел в школу на первый урок, побегал на перемене, а потом это повторяется еще 4 раза);
— Многопозиционный (существует 3 и более варианта решения задачи, например, с кем добраться домой из школы. Если у родителей выходной, то тебя заберут они. Если они на работе, то тебя может забрать бабушка. Если бабушка живет далеко, то придется добираться домой самостоятельно и т.д.).
Для чего нужно алгоритмическое мышление младшим школьникам?
Учить ребенка последовательно мыслить нужно с самого раннего возраста. Это поможет ему стать более самостоятельным, принимать правильные решения для поставленных задач, быстрее добиваться результата.
Алгоритмическое мышление поможет младшим школьникам правильно организовать свой день, делать уроки с наименьшим количеством затрат времени и сил и т.д. Для того, чтобы помочь ребенку мыслить в нужном направлении, родители могут составить ему плакаты-подсказки, карточки или картинки на разные случаи жизни. Сначала школьники будут пользоваться этими шпаргалками, а потом будут выполнять такие действия автоматически и, скорее всего, начнут также «алгоритмически» подходить к новым задачам, решая их без подсказок.
Например, как собраться в школу?
1. С вечера нужно собрать школьный рюкзак (положить туда все нужные на день учебники, пособия, тетради, канцелярские принадлежности;
2. Подготовить одежду для школы, форму для уроков физкультуры, сменную обувь тоже лучше заранее;
3. Утром нужно проснуться вовремя по будильнику, сделать все необходимые гигиенические процедуры, позавтракать;
4. Положить в рюкзак перекус, собранный родителями, одеться;
5. Выйти вовремя из дома.
Как делать уроки?
1. Открыть дневник и посмотреть, что задали на следующий день;
2. Посмотреть, есть ли большие задания до конца недели (прочитать рассказ, сделать доклад, выучить стихотворение и т.д.);
3. Выбрать задания, которые ребенок сможет выполнить без помощи родителей;
4. Сделать задание по одному предмету, устроить себе перерыв на десять минут со сменой деятельности (но не отвлекаться на просмотр телевизора или компьютерные игры;
5. Сделать все следующие задания, устраивая себе небольшие перерывы на отдых;
6. Если на другие дни недели остались уроки, где нужно прочитать большой текст – прочитать его;
7. Попросить родителей помочь с теми заданиями, с которыми не получилось справиться самостоятельно и, если это необходимо, проверить уроки, которые ребенок сделал сам.
Взаимосвязь логического и алгоритмического мышления
Логическое мышление помогает принимать решения, делать выводы на основе полученного опыта, мы анализируем полученную информацию и принимаем решение. А алгоритмическое мышление – это правильно выстроенная последовательность действий для решения какой-либо конкретной задачи.
В жизни мы совмещаем оба вида мышления, когда сталкиваемся с той или иной трудностью. Сначала при помощи логики мы ищем что-то подобное тому, с чем уже сталкивались, а потом разбиваем задачу на части и приступаем к ее решению.
Развить такое мышление помогают различные игры (настольные и компьютерные), изучение кодинга и хорошие познания в математике. На наших занятиях в Polycent есть огромное количество курсов по программированию, которые помогут ребятам разного возраста и с разным уровнем подготовки прокачать своё алгоритмическое мышление.
Примечание: Развивать творческие способности, создавать игры и интерактивные анимации научит Scratch программирование. Наш центр также обучает детей языкам Pyton, C#, Swift. А организуемая нами образовательная робототехника Lego Wedo улучшит логические, математические, технические способности.
Разработка будущего: как определить у ребенка задатки программиста
Об эксперте: Оксана Селендеева — ИТ-предприниматель и идейный вдохновитель Школы программирования для детей CODDY. Соорганизатор благотворительного проекта помощи детям Donate-Codding. Основательница групп Sell Your Head в соцсетях.
Абстрактно-логическое мышление
Программирование строится на логике, это ее воплощение в жизнь. Иногда даже утрируют, что разработка — это и есть логика [1]. Поэтому умение абстрагироваться и логически мыслить — важнейшие навыки программиста.
Мыслить абстрактно-логически означает оперировать сущностями, а не конкретными предметами: умение обобщать, определять отношения между объектами, находить паттерны, строить гипотезы. Человек, который мыслит логически, делает верные выводы из предпосылок.
Вот пример из книги Канемана «Думай медленно… решай быстро»:
«Стоимость бейсбольного мяча и биты — 1 доллар и 10 центов. Бита на 1 доллар дороже мяча. Сколько стоит мяч?» Если вы ответили — 10 центов, то сделали неправильный вывод, ведь получается, что бита всего на 90 центов дороже мяча, и не совпадает совместная стоимость товаров. Логичный и верный ответ — 5 центов.
Чтобы строить верные умозаключения, нужно уметь применять виды логического мышления, следовать законам логики, не допускать логических ошибок. Можно не знать как это называется. Интуитивное, прокачанное жизненным опытом логическое мышление в быту часто называют здравым смыслом.
Как проверить логическое мышление у ребенка
Логическое мышление легко проверить задачами на смекалку. Они также помогут определить вдумчивость, метамышление, последовательность, внимательность и другие ценные для разработчика качества.
Вот несколько таких задач
Ответ. Это хрестоматийная задача на ошибку выжившего. Укреплять нужно защиту двигателя, ведь самолеты с пробитым двигателем не возвращаются.
Ответ. Банальная внимательность к предпосылкам и ответ очевиден — 5 копеек и 10 копеек. Ведь если одна монета — не пятак, нет противоречия в том, чтобы пятаком была другая.
Ответ. Опять же акцент на формальные условия. Нигде не сказано, что один кошелек не может лежать в другом.
Эти задачи подойдут для ребят, которые уже как минимум учатся в средней школе. Еще им подойдет тест на склонности к программированию, состоящий из десяти вопросов на проверку логического и причинно-следственного мышления, умения анализировать и обобщать, гибкости ума и внимательности. Тест на английском [2].
Малышам нужны задачи попроще и поинтереснее. Например, на сайте LogicLike много красочно оформленных задач, что особенно помогает удерживать внимание дошкольников [3].
Алгоритмическое мышление
Алгоритм — порядок шагов для решения задачи. Программы — это инструкции для компьютера, алгоритмы написанные на языке программирования. Без них не получится разработки.
Алгоритмическое мышление — навык определения последовательности действий для достижения цели. Задача разбивается на части и становится понятной. Простой пример — рецепты приготовления еды.
Алгоритмы помогают автоматизировать рутинные действия. Например, все мы в школе учили алгоритм умножения в столбик. С алгоритмом нам не нужно каждый раз с нуля придумывать, как умножить числа.
Исследования доказывают, что умение мыслить алгоритмами помогает преуспеть в программировании [4]. В исследовании одна половина учащихся могла в уме представить модель программы и поэтапно ее реализовать, а другая — нет. В первой группе экзамен сдали 84% студентов, во второй — 48%.
Как проверить алгоритмическое мышление у ребенка
Попросите рассказать, как что-то делать, например, чистить зубы или рисовать человека. Если ребенок без проблем сможет объяснить вам порядок действий, то все отлично.
Дети постарше могут построить алгоритмы в интуитивно-понятной визуальной среде программирования Scratch, где алгоритмы собирают из графических блоков [5]. При этом если ребенок справляется с задачами из точных наук, у него имеется развитое алгоритмическое мышление.
Твердость характера или стойкость
Твердость характера (grit) — упорство в следовании долгосрочным целям. Стойкость помогает выиграть марафон, а не спринт. Противоположности этого качества — слабохарактерность, импульсивность и малодушие.
Как проверить стойкость у ребенка
Для определения уровня твердости характера есть простой тест из десяти вопросов [6]. Его разработала Анжела Ли Дакворт, профессор психологии Пенсильванского университета, автор книги «Твердость характера. Как развить в себе главное качество успешных людей».
Определить зачатки твердости характера у малышей можно с помощью аналогов популярного «зефирного теста». Это серия исследований отсроченного удовольствия. Детям предлагают выбрать между одним небольшим вознаграждением сейчас, или в два раза больше, если они терпеливо подождут его в течение 15 минут. При этом если дети выбирают второе, экспериментатор выходит из комнаты. Ребенок остается с выбором один на один.
В таком исследовании важно выбрать наградой что-то действительно желанное. Исследователи доказали неточность оригинального «зефирного теста» — дети из богатых семей чаще откладывали сиюминутное удовольствие, потому что не видели ценности в зефире [7].
В целом, если ребенок проявляет силу воли и готов подождать, чтобы получить большую награду, то у него есть все шансы на успех в разработке. Волевой компонент самый важный в любом деле. Когда человек мотивирован — все необходимые навыки легко взращиваются на дороге к цели.
Что такое алгоритмическое мышление: как его развить, и для чего это нужно
Практикующий психолог, гештальт-терапевт. Закончила Тольяттинский Государ.
Своим появлением слово «алгоритм» обязано среднеазиатскому математику Аль-Хорезми. Если ты думаешь, что термин алгоритм, в самом своем начале, применялся в программировании, то ты совершенно права. Алгоритмом средневековые математики называли арифметику, а, чуть позднее, в Европе, так стало называться любое математическое действие по строго определенным правилам.
Именно этот принцип положен в основу программирования: набор инструкций, описывающих порядок действий для решения определенной задачи. В отличии от математики, в программировании эти действия могут выполняться параллельно, или в произвольном порядке, если это не противоречит достижению конечного результата.
Активная сторона познания
Мышление человека напрямую связанно с активной стороной познания. К этой части познания относятся внимание, восприятие, наши ассоциации, формирование суждений путем анализа и синтеза понятий, которые, тоже, формируются здесь.
Другими словами, мышление – процесс познания связей и отношений этого объективного мира. Результатом мышления является мысль. В словосочетании «алгоритмическое мышление», главным словом является «мышление», а алгоритмическое – это только принцип, на основании которого выстраивается процесс познания.
Чтобы понять принцип действия алгоритмического мышления, необходимо разобраться с общими правилами построения алгоритмов. Для этого возьмем самый простой пример из твоей повседневной жизни: твое утро рабочего дня.
Подпрограмма – важная часть структуры
Утро, у большинства людей, содержит много похожего, поэтому давай возьмем для описания общую, усредненную модель, и составим алгоритм для программы под названием «Утро».
Для успешного написания программы, нам необходимо познакомиться еще с одним термином, который используется в программировании: это подпрограмма. Подпрограммой называется часть программы, которая имеет имя, и содержит определенный набор команд, действий. Подпрограмма может вызываться из любой части программы по своему имени.
8 способов развивать алгоритмическое и логическое мышление
Это позволяет оптимизировать использование памяти, и структурировать основную программу. В подпрограмме, с помощью определенных команд, может быть описан любой конечный процесс или действие. Например, при написании текста используется подпрограмма «алфавит», которая выбирает необходимую букву из последовательности для формирования и написания слова.
Доброе утро
Итак, программа «Утро». Набор подпрограмм:
Тело самой программы:
Сама программа «Утро» может быть использована как подпрограмма в программе «День». Это очень важно осознать, потому что, если действия программы «Утро» становятся привычными, стандартными для твоего поведения в заданных условиях, то можно говорить о сформированном понятии.
Можешь поменять подпрограммы местами, изменить их продолжительность: это не суть важно. Главное, что, рассуждая над последовательностью подпрограмм в программе «Утро», ты уже применяешь принцип алгоритмического мышления.
Необходимые навыки
Как видим, этот тип мышления предполагает четкое прогнозирование, планирование своих действий. Это очень схоже с принципом логического мышления, но есть отличия в построении последовательности действий. Навыки, которые необходимы для успешного процесса алгоритмического мышления:
Другими словами, алгоритмическое мышление позволит тебе не бояться самой трудной, длинной дороги. Разбивая ее на участки, ты с успехом дойдешь до пункта назначения. Этот способ мышления наделяет тебя способностью создавать последовательную инструкцию для решения любой сложной задачи, и отличается своей логичностью, ясностью, и формальностью подхода.
Простота и логика
Если ты выработаешь в себе способность применять этот тип мышления, то познание мира станет простым и логичным процессом. Умение распознавать алгоритмы в мышлении других людей придет к тебе автоматически: это упростит общение, и позволит четко понимать их мотивы и направление действий.
Фото автора Tima Miroshnichenko: Pexels
Любой навык или способность, требует не только природной предрасположенности к развитию и закреплению, но и постоянной тренировки. Тренировать развитие алгоритмического мышления, можно, четко планируя и описывая свои действия внутри дня, а также, детально разрабатывая способы, и последовательность своих действий в стандартных жизненных обстоятельствах. Можно играть в стратегические игры.
Информатика и творчество
Отрасль науки, которая изучает принципы и методы построения алгоритмов, называется информатикой. В последнее время, четко определилась область общих интересов информатики и психологии: в вопросах целеобразования, планирования, представления знаний.
Следует помнить, что алгоритмическое мышление не сводиться к сухому набору алгоритмов, и к их механическому заучиванию. Этот тип мышления требует развития творческих навыков в построении последовательности действий, и в поиске оптимизации путей решения в процессе достижения цели.
Развитие алгоритмического мышление как условие успешного освоение курса «Алгоритмы» и «Начало программирования»
Свою статью я хочу начать с интересных строк из статьи академика Ершова (Академик Андрей Петрович Ершов (1931–1988) – один из зачинателей теоретического и системного программирования в СССР, создатель Сибирской школы информатики и неформальный лидер всего отечественного программистского сообщества. Его существенный вклад в становление информатики как новой отрасли науки и нового феномена общественной жизни широко признан в нашей стране и за рубежом) которая была написана в 1981 название статьи: «Программирование – вторая грамотность»: «Если развитие и распространение книгопечатания привело к всеобщей грамотности, то развитие и распространение ЭВМ приведет ко всеобщему умению программировать»
И у меня появился (возник) вопрос, спустя почти 30 лет после написания этой статьи, за которые действительно произошел огромный скачек в развитии и распространении ЭВМ присутствует ли в нашем современном обществе так называемое всеобщее умение программировать?
Из своего опыта работы я могу сказать, что детей, умеющих программировать, то есть составлять программу для конкретного исполнителя не так много, если не сказать совсем мало!
А ведь это поколение, которое мы называем поколением Z, а сейчас уже выделяют поколение Альфа, выросшее в мире цифровых технологий, в мире программ, в мире большого объема информации (big data) в мире гаджетов, в мире, где можно запрограммировать практически любое устройство, и всё же испытывают сложности при изучении раздела «Алгоритмы и программирование»
Поколение Z, они же зумеры, — молодые люди, родившиеся с 1995 по 2010 год. Это первое поколение, полностью сформировавшееся под влиянием гаджетов и соцсетей, так что их главная особенность и основное преимущество — технологичность.
Поколение Альфа сегодня принято идеализировать: это они рождаются с гаджетом в руках и начинают «говорить» на цифровом языке едва ли не с пеленок;
Да современное поколение достаточно свободно общается с компьютером, поэтому при выполнении практических заданий по использованию прикладных программ (текстовые, графические редакторы) учащиеся чаще всего не испытывают особых трудностей.
И вдруг, при изучении темы «Алгоритмизация и программирование» ученик сталкивается с проблемой: надо решать задачи, как и на уроке математики. Учащиеся понимают, что они не получается составить программу так, чтобы она привела к нужным результатам, и вообще компьютер делает не то, что нужно.
И часто на уроках, по темам алгоритмы и исполнители (не важно это 4 класс или 8 класс) ребята не испытывают желание работать за компьютерами.
И действительно писать коды согласитесь не совсем интересно и возможно даже скучно, а если тебе еще и не понятно, как это делать, то интерес соответственно пропадает.
С каким противоречием мы сталкиваемся: с одной стороны, мы живем в мире технологий, в мире программируемых устройств, и в этом мире выросло новое поколение, но разделы алгоритмика и программирование всё также относится к трудно понимаемому разделу.
Если просматривать новый образовательный стандарт по информатике и ИКТ, то одной из целей обучения информатике является как раз развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе.
В моем представлении успешность овладения навыками программирования зависит от уровня развития алгоритмического мышления и от замотивированной учащихся.
В этой статье я хочу рассказать какими способами я повышаю уровень алгоритмического мышления на своих уроках и как стараюсь мотивировать учащихся к изучению раздела информатики.
Что понимается под алгоритмическим мышлением?
Существует много определений понятия алгоритмического мышления.
Данный стиль представляет собой специфический способ мышления, предполагающий умение создать алгоритм, для чего необходимо наличие мыслительных схем, которые способствуют видению проблемы в целом, ее решению крупными блоками с последующей детализацией
Алгоритмическое мышление – это совокупность мыслительных действий и приемов, нацеленных на решение задач, в результате которых создается алгоритм, являющийся специфическим продуктом человеческой деятельности.
Содержание и объём понятия «алгоритмическое мышление» рассматривались многими учеными и академиками: А.П.Ершовым, А.Г. Кушниренко, Г.В.Лебедевым, Ю.А.Первиным и др. оно определяется как «умение планировать структуру действии̮, необходимых для достижения цели, при помощи фиксированного набора средств»; «умение строить информационные модели для описания объектов и систем»; «умение организовывать поиск информации, необходимой для решения поставленною̮ задачи»
Логично предположить, что разделы, связанные с алгоритмами и их свойствами, а также с исполнителями развивают алгоритмическое мышление наилучшим образом, но моя цель подготовить учащихся к изучению этих разделов. То есть
И тогда я начала изучать литературу и искать из чего же складывается алгоритмическое мышление.
Основными компонентами алгоритмического мышления являются:
Выделив компоненты алгоритмического мышления, я осмелилась предположить, что развитие данных умений приведет к развитию алгоритмического мышления в целом, но еще раз повторю, что я стараюсь развивать эти умения не только при изучении темы «Алгоритмы и исполнители» а при изучении тем на протяжении всего периода обучения.
Задачи:
Я, как учитель, произвожу постоянный поиск новых приемов, методов, форм обучения, способных обеспечить решение поставленных передо мной задач, а задача развивать умения.
Хочу разобрать каждый компонент алгоритмического мышления и описать какими метадами я развиваю умения, входящие в компонент.
1 компонент алгоритмического мышления: структурный анализ задачи
Умение строить информационные модели для описания объектов и систем, отображающей существующую систему отношений элементов как между собой, поиск нужной информации необходимой для решения поставленной задачи, умений работать с большими объемами разнообразной информации.
Для развития этого умения на уроках использую представление информации в виде схем, отражающих взаимоотношения объектов, схемы описания объектов.
Пример 1. Тема «Компьютер – как система» (6 класс).
Пример 2: Тема «Решение задач с использованием графов».
2 компонент алгоритмического мышления разбиение большой задачи на малые
Пример 1: Тема «Системы счисления». 8 класс.
Задача: вычислите: (2589 +101002) / 2314
Вопрос: может ли мы выполнить операции с числами из разных систем счисления?
Как решить данную задачу?
1. Перевести числа в одну систему (десятичную)
2. произвести вычисления
3 компонент алгоритмического мышления планирование возможных ситуаций и реакций на них
Пример 1: 8 класс. Тема «Перевод десятичного числа в число системы счисления с основанием q».
Задание: перевести десятичное число 259 в двоичную с.с.с
При решении данной задачи учащиеся должны контролировать остатки, так как остатки это есть знаки, с помощью которых мы будем записывать число 259 в двоичной системе (в случае остатка, который не входит в нужную систему счисления, необходимо исправить ошибку)
Пример 2: 5 класс: задачи на переправы (планирование возможных ситуаций).
Пример 3: 5 класс при изучении темы «Метод координат» играем в игру «Морской бой» (стратегичсекая но
4 компонент алгоритмического мышления понимание и использование формальных способов записи решения (составление алгоритма)
На своих уроках я предлагаю учащимся записать последовательность выполняемых действий при помощи блок-схемы, это наглядно и учащимися легко запоминается.
Пример: «Предложи свои̮ способ решения» При возникновении новой проблемной ситуации по ходу решения задачи я предлагаю учащимся подумать и записать на листе бумаги тот способ (метод) решения, который он считает правильным и корректным и который поможет выйти из этой ситуации.
Задача: 7 класс: рассчитать количество комбинаций (переписывать, строить дерево вариантов)
Пример: 8 класс: Перевод чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием q (на уроке строим блок-схему региня).
Конечно, при изучении вообще любой темы, особенно если тема не всем дается легко большое значение имеет мотивация. Если речь идет о темах, связанных с алгоритмами и программированием, деятельность учителя должна быть направлена на повышение мотивации, престижности ИТ-специальностей и формирование интереса к изучению ИКТ.
Я использую следующие приемы для мотивации учащихся:
Я стараюсь создать на уроках ситуацию успеха: при выполнении практических работ разрешаю работать парами.
Использую такие приемы как: Эпиграфы
Не даю алгоритм в чистом виде (блок схема разветвляющегося алгоритма, составить аналогичную)
Деятельность учителя не обходится без импровизации: однажды на уроке в 8 классе, мы разбирали составления алгоритма и программы нахождения корней квадратного уравнения я сказала детям представьте, что вы напишите программу одни раз и сможете проверять правильность решения любого квадратного уравнения.
Конечно определить уровень алгоритмического мышления не просто и этим должны заниматься психологи, для меня критерием достижения поставленной цели я является увеличение учащихся успешно освоивших раздел программирование, и способных выполнить задания, связанные с составлением и анализом программ при сдаче ОГЭ.
Увеличения числа учащихся верно решивших задачу на составление алгоритма в школьном этапе олимпиады школьников.
Двое моих бывших учеников обучаются в Яндекс-школе.
Как сказал римский писать Сенека: «Не для школы, а для жизни мы учимся». Развитие алгоритмического мышления важная задача современной школы. Я уверенна, что развивать алгоритмическое мышление возможно не только на уроках информатики, так как Алгоритмический способ мышления не связан только с вычислительной техникой, он помогает решать задачи в любой сфере деятельности людей. В процессе жизнедеятельности человек, так или иначе, применяет алгоритмический подход.
Если осуществлять развития алгоритмического мышления непрерывно, в течении всего периода обучения и на любом предмете, возможно мы придем ко всеобщему умению программировать».