Одним из центральных понятий информатики и современной науки является понятие алгоритма. Как правило, в основной школе и в старшей школе дается описание, что такое алгоритм, которое подается как определение и только в профильном курсе информатики дается математическое понятие алгоритма в виде машины Тьюринга, машины Поста и др. В принципе, весь курс школьной информатики так или иначе базируется на самом понятии алгоритма и тех понятиях, которые неразрывно с ним связаны. Это - исполнитель алгоритма, команды исполнителя (система команд), среда исполнителя, последовательность шагов (команд) исполнителя как процесс исполнения алгоритма, исходные данные и результат исполнения алгоритма. Изучение информатики невозможно без изучения основных технологий работы с графикой, текстом, таблицами и т.п., а их изучение невозможно без показа учащимся среды редактора, его команд, а также объектов, над которыми программа редактора производит действия, и представления результатов. Значит, имеется возможность познакомить учащихся со многими понятиями, связанными с понятием алгоритма, уже в начальной школе.
Например, в третьем классе дети могут познакомиться с понятием алгоритма в неявном виде. Лучше всего для этого подходит знакомство с графическим редактором (MS Paint) и выполнение простейших операций рисования.
Чтобы научиться рисовать линию, учащимся надо освоить следующую последовательность команд:
- В наборе инструментов выберите инструмент Линия.
- Щелкните ширину линии под набором инструментов.
- Поставьте указатель мыши в начальную точку начала линии
- Перетащите указатель, чтобы нарисовать линию.
Учащимся разъясняется, что предложенный алгоритм рисования линии состоит из отдельных шагов; шаги последовательно выполняются друг за другом, в результате выполнения команд на экране получиться линия. И еще один важный момент: учащимся разъясняется, что знание и умение выполнять простейшие алгоритмы рисования позволят освоить более сложные алгоритмы и знание и умение таких алгоритмов позволят без особых затруднений освоить более функционально сложный графический алгоритм.
В третьем классе начинается знакомство с формальным исполнителем алгоритма. Знакомство с формальным исполнителем начинается с показа, что умеет делать формальный исполнитель Черепашка в среде программирования ЛогоМиры на примере команд: вперед, назад, направо, налево. Используя эти команды, можно показать, как можно нарисовать какую-нибудь букву русского алфавита. В большинстве случаев, дети тут же стремятся сами придумать свой алгоритм рисования какой-либо буквы и выполнить его. Одни дети могут придумать шесть–семь алгоритмов рисования букв, а другие, таких меньшинство, два – три алгоритма.
В четвертом классе продолжается знакомство с исполнителями алгоритмов. В качестве первого исполнителя демонстрируется стандартная программа “Звукозапись”, где дети, используя кнопки интерфейса программы, осуществляют запись звукового файла. Учащиеся и сами могут приводить подобные примеры. Обращается внимание учащихся на то обстоятельство, что исполнители алгоритмов могут быть разные, и у них могут разные команды, которые нужны для выполнения алгоритма. Тем самым формируется понятие системы команд исполнителя. И что самое важное – для каждого исполнителя алгоритма она может быть разная. Для того, чтобы исполнитель выполнил алгоритм, алгоритм должен обязательно составляться из команд, которые известны исполнителю.
Основное знакомство с формальным исполнителем начинается с Робота из среды программирования Кумир. Вначале учащимся дается неформальное описание алгоритма, которое не вызывает у них затруднений, так как на практике они уже исполняли и сами составляли различные алгоритмы. Далее происходит знакомство с Роботом, показывается, где он “живет”, как он ходит и как им можно управлять с помощью специального пульта. То есть, учащиеся усваивают систему команд Робота и понимают, какие ограничения накладываются на движение Робота. Учащиеся учатся изменять стартовую обстановку и это позволяет выполнять различные упражнения с Роботом.
Центральным занятием является то, на котором учащиеся знакомятся с программным управлением Робота. Это показывает, что существуют разные средства управления Роботом, но алгоритм остается одним и тем же для прохождения какого-либо лабиринта, выполнен ли он вручную с помощью пульта, выполнен ли он программно. Здесь учащиеся подводятся к главной мысли: для того чтобы произвести какое-либо действие, это действие надо продумать, составить мысленно или на бумаге список команд в определенной последовательности и затем их выполнить. Программный же способ показывает, как можно сократить число команд, вводя понятие вспомогательного алгоритма. Кроме того, это понятие вспомогательного алгоритма отрабатывается в шестом классе при изучении среды ЛогоМиры, когда изучаются процедуры, и учащиеся осознают, как сложные действия можно разложить на простые и как их затем синтезировать в единую программу.
Таким образом, при знакомстве учащихся начальной школы с программными средами MS Paint, ЛогоМиры, Кумир может быть решена задача знакомства с центральным понятием информатики –алгоритм и сопутствующими ему понятиями. При этом учащиеся
- не только знакомятся с центральным понятием информатики и современной науки – алгоритмом, но и усваивают, что исполнителями алгоритма могут быть люди, устройства и специально сконструированные программы – исполнители алгоритмов такие как черепашка из ЛогоМиров, Робот из Кумира, Кузнечик из Кумира;
- понимают, что для каждого исполнителя имеется своя система команд и алгоритм надо составлять именно с использованием этой системы команд;
- участвуют в процессе исполнения алгоритма как исполнители алгоритма. В Логомирах – это процесс построения буквы, движения объекта, прохождения Роботом лабиринта;
- подготовлены к тому, что и в других областях смогут исполнять алгоритмы,
- подготовлены к самостоятельному конструированию алгоритмов.