Изучение уровня сформированности понятия алгоритма у учащихся шестых классов

Педагогический эксперимент – это активное вмешательство исследователя в изучаемое им педагогическое явление с целью открытия закономерностей и изменения существующей практики [10, с.28].

Наш педагогический эксперимент был проведен во время прохождения государственной практики в муниципальном образовательном учреждении «Лицей № 9» города Белгорода. В эксперименте принимали участие учащиеся 6 «Б» и 6 «А» классов.

Цель эксперимента – проверить на практике влияние выявленных в теоретической части исследования педагогических условий на формирование понятия алгоритма у учащихся шестых классов в курсе информатики.

Для этого были поставлены следующие задачи:

1. Выявить уровень сформированности понятия «Алгоритм».

2. Разработать дидактическое обеспечение серии уроков по теме «Алгоритмы» с использованием схем, таблиц, электронных плакатов.

3. Создать организационные и содержательные условия для формирования понятия алгоритма.

4. Провести экспериментальную работу по проблеме исследования.

Для достижения цели и решения поставленных задач была разработана программа эксперимента, которая включала в себя 3 этапа: констатирующий, формирующий и контрольный.

На констатирующем этапе эксперимента нами была поставлена цель – выявить уровень сформированности понятия алгоритма у учащихся шестых классов.

Для этого, мы провели беседу с учителем информатики данной школы по следующим вопросам:

1. Сколько часов в неделю отводится на уроки информатики?

2. По какой программе обучаются дети?

3. Изучалась ли учащимися тема «Алгоритмы» ранее? В каком классе?

4. С какими алгоритмическими структурами знакомы учащиеся?

5. Умеют ли учащиеся работать самостоятельно? Если да, то насколько эффективно?

6. Какие средства обучения используются на уроках?

7. Какие, по вашему мнению, средства обучения наиболее эффективны для усвоения данной темы?

8. Как часто используются на уроке схемы, графики, таблицы для представления изучаемого материала?

9. Если используются – в каком виде (бумажном, электронном статическом, электронном интерактивном)?

Из беседы следует, что информатика впервые преподается в пятом классе по программе А.В. Горячева, раздела связанного с алгоритмами в этой программе нет, и учащиеся шестых классов не знакомы с понятием алгоритма и, соответственно, с алгоритмическими структурами.

Также мы выяснили, что на данный момент в шестом классе обучение идет по программе Л.Л. Босовой и на уроки информатики в школе отводится всего лишь один час в неделю, самостоятельная работа у учащихся, как правило, вызывает затруднения, учитель на уроках использует помимо учебника презентации и карточки с заданиями. Дополнительными материалами, такими как таблицы, схемы или интерактивные плакаты учитель пользуется редко и только в электронном статическом варианте. В основном их применение зависит от изучаемой темы, и наличия в готовом комплекте методической поддержки программы Л.Л. Босовой. Тема алгоритмы, по мнению учителя, всегда вызывает трудности у учащихся, выделить наиболее эффективные средства обучения нельзя, необходимо использовать все возможные средства в комплексе.

В результате проведенной нами беседы мы отказались от запланированной диагностики уровня сформированности понятия алгоритма и были вынуждены взять четвертные оценки выбранных нами классов для сравнения качества их знаний, и опирались на полученные результаты как на потенциальные возможности учащихся в освоении нового раздела. Данные оценки представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Оценки 6 «Б» и 6 «А» классов на констатирующем этапе

Для наглядности представим полеченные результаты в виде диаграмм (Рисунок 2, Рисунок 3)

Рисунок 2. Сравнительная диаграмма среднего значения успеваемости 6 "А" и 6 "Б" классов на констатирующем этапе

Рисунок 3. Сравнительная диаграмма качества знаний 6 "А" и 6 "Б" классов на констатирующем этапе

Анализ четвертных оценок помог нам выявить общий уровень знаний у учащихся по информатике, а также определиться с выбором экспериментального и контрольного классов. Так как успеваемость и качество знаний 6 «Б» класса оказались ниже, чем у 6 «А», мы решили выбрать именно его в качестве экспериментального и проверить, смогут ли выявленные нами педагогические условия оказать положительное влияние на формирование понятия алгоритма у учащихся этого класса.

Содержание и ход экспериментальной работы по формированию понятия алгоритма у учащихся шестых классов

Следующим шагом нашей работы был формирующий этап, цель которого – способствовать формированию понятия алгоритма у учащихся шестых классов с использованием схем, таблиц, электронных плакатов, опираясь на личностный опыт учащихся и содействуя формировании системы понятий по данной теме. Уроки с использованием указанных дидактических материалов и условий мы проводили в экспериментальном классе, в то время как в контрольном классе обучение происходило в более традиционном стиле.

Для реализации первого условия гипотезы нами была разработана схема для отображения основных понятий связанных с алгоритмом и их взаимосвязей. С этой схемой учащиеся работали на протяжении всего эксперимента.

По второму условию гипотезы для каждого урока мы подготавливали вопросы которые предлагались для обсуждения детям, прежде чем давать определение того или иного понятия.

В соответствии с третьим условием мы разрабатывали и активно использовали схемы, таблицы, плакаты на различных этапах уроков. Также нами была разработана презентация по всему разделу «Алгоритм и его исполнители» (Рисунок 4).

Рисунок 4. Слайды презентации по разделу «Алгоритм и его исполнители»

Остановимся подробнее на каждом проведенном нами уроке.

Первый урок был посвящен теме «Что такое алгоритм. Свойства алгоритмов». Учащимся экспериментального класса с целью формирования системы понятий по изучаемому разделу была предложена заготовка схемы (Рисунок 5).

Рисунок 5. Общая схема раздела «Алгоритм и его исполнители»

Изначально наша схема содержала только одно понятие, это основополагающее понятие раздела – алгоритм. В завершении каждого урока на этапе закрепления знаний или подведения итогов учащиеся дополняли ее новыми понятиями. Для этого каждому ученику были розданы карточки со схемой. По завершению комплекса занятий у нас была сформирована полноценная структура взаимосвязанных понятий раздела «Алгоритм и его исполнители».

На этом занятии было рассмотрено, что же такое алгоритм. Детям было предложено вначале высказать свою формулировку этого понятия, далее обсуждались предложенные примеры (является алгоритмом или нет) и затем было сформулировано и записано научное понятие алгоритма. Учащиеся ознакомились с его основными свойствами. Так же детям был представлен интерактивный плакат, наглядно представляющий эти свойства (Рисунок 6). Этот плакат был доступен с любого компьютера, и каждый ученик мог воспользоваться им не только на этом, но и на последующих уроках.

Рисунок 6. Интерактивный плакат «Свойства алгоритма»

Второй урок был посвящен теме «Исполнители вокруг нас. Формы записи алгоритмов». В качестве повторения пройденного ранее материала учащимся была предложена таблица, которую им необходимо было самостоятельно заполнить, вписав соответствующее понятие к данному определению (Таблица 3).

Таблица 3 – Свойства алгоритма

На этапе объяснения нового материала нами вновь использовался интерактивный плакат, представляющий формы записи алгоритмов и соответствующие примеры (Рисунок 7). В качестве опоры на субъективный опыт дети самостоятельно приводили примеры исполнителей предлагаемых алгоритмов.

Рисунок 7. Интерактивный плакат «Формы записи алгоритмов»

Также была показана таблица, представляющая стандартные графические объекты, используемые для построения основных алгоритмических конструкций (Рисунок 8).

Рисунок 8. Стандартные графические объекты блок-схем

Во время закрепления полученных знаний мы продолжили заполнение схемы основных понятий по данному разделу (Рисунок 9).

Рисунок 9. Общая схема раздела «Алгоритм и его исполнители»

Тема третьего урока – «Виды алгоритмов. Линейный алгоритм».В начале урока для оперативного контроля знаний детям было предложено заполнить недостающие блоки схемы (Рисунок 10).

Рисунок 10. Схема для изучения раздела «Алгоритм и его исполнители»

Изложение нового материала сопровождалось показом интерактивного плаката, рассказывающего о видах алгоритмов (Рисунок 11). В конце урока учащиеся заполнили соответствующие блоки общей схемы новыми понятиями.

Рисунок 11. Интерактивный плакат «Виды алгоритмов»

Четвёртый урок был посвящен теме «Алгоритм с ветвлением».

На этапе актуализации мы использовали схему для закрепления и обобщения ранее изученного материала, которую заполнили фронтальным способом (Рисунок 12).

Рисунок 12. Основные алгоритмиеские конструкции

На этапе объяснения данной темы использовался интерактивный плакат, дающий подробное представление о разветвляющемся алгоритме (Рисунок 13). Но прежде чем использовать данный плакат, мы с детьми обсудили, всегда ли возможна заранее определенная последовательность команд, рассмотрели предложенные им примеры. Таким образом, учащиеся самостоятельно пришли к выводу о том, что возможен один или несколько вариантов действий в зависимости от поставленного условия.

Рисунок 13. Интерактивный плакат «Виды алгоритмов»

На контрольном этапе эксперимента была поставлена цель – выявить эффективность применяемых нами условий для формирования понятия алгоритма, а именно: содействие установлению системы понятий, использование субъективного опыта учащихся и использование схем, таблиц, электронных плакатов. Для этого мы использовали интерактивный тест, который был реализован в среде Microsoft Power Point (Приложение А). Результат проведенного тестирования представлен в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты тестирования 6 «Б» и 6 «А» классов на контрольном этапе

Для наглядности и удобства анализа представим полученные данные в виде диаграмм (Рисунок 14, Рисунок 15).

Рисунок 14. Сравнительная диаграмма среднего значения успеваемости 6 «А» и 6 «Б» классов на контрольном этапе эксперимента

Рисунок 15. Сравнительная диаграмма качества знаний 6 «А» и 6 «Б» классов на контрольном этапе эксперимента

Для того чтобы увидеть повлияло ли использование схем, таблиц и электронных плакатов на степень сформированности понятия алгоритм у учащихся шестых классов сравним данные, которые мы получили на констатирующем и контрольном этапах нашего эксперимента (Рисунок 16, Рисунок 17).

Рисунок 16. Сравнительная диаграмма среднего значения успеваемости 6 «А» и 6 «Б» классов на констатирующем и контрольном этапах

Рисунок 17. Сравнительная диаграмма качества знаний 6 «А» и 6 «Б» классов на констатирующем и контрольном этапах

Анализ представленных результатов показывает, в контрольном классе качество знаний осталось на прежнем уровне, а средний балл немного снизился, что объясняется сложностью изучаемой темы. Но результаты экспериментального класса улучшились: качество знаний на 8,33%, а средний бал на 0,17%.

Следует так же отметить, что используемые нами приемы были интересны детям, на протяжении всего исследования дети экспериментальной группы работали более увлеченно и заинтересованно. Они с удовольствием работали с предложенными им материалами, повышенный интерес вызвала работа с общей схемой, на последних уроках учащиеся работали со схемой самостоятельно и вспоминали о необходимости ее заполнения раньше, чем мы планировали им это предложить. Большую активность учащиеся проявляли во время фронтальной работы, когда необходимо было совместно выполнить то или иное задание, и при обсуждении опорных моментов уроков. При наблюдении за выполнением детьми самостоятельных работ за компьютерами мы отметили, что они часто обращаются за помощью к интерактивным плакатам.

Из этого можно сделать вывод, что использование на уроках таких дидактических средств оказывает положительное влияние на формирование у детей системы понятий по разделу «Алгоритмизация», что доказывает поставленную в исследовании гипотезу. Следовательно, есть необходимость использовать такие педагогические приемы при проведении уроков и в будущей работе.