Приемы формирований универсальных учебных действий учащихся при обучении решению задач по информатике

УДК 378.147 ББК 74.4

ПРИЕМЫ ФОРМИРОВАНИЙ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ УЧАЩИХСЯ ПРИ ОБУЧЕНИИ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО ИНФОРМАТИКЕ

Н.В. Сидорова, Л.А. Лукина, Н.Г. Кузина

Аннотация. В статье описываются различные приемы организации обучения решению задач по курсу информатики и информационно-коммуникационных технологий, направленные на формирование универсальных учебных действий учащихся, в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта второго поколения. В качестве эффективных приемов формирования личностных, регулятивных, коммуникативных универсальных учебных действий выделены следующие варианты организации работы над задачами - самостоятельная работа по учебной карте ученика; взаимопроверка и отчет по коллективной домашней работе; работа с учебной картой контроля; лабораторная работа. Предлагаются дидактические разработки по теме «.Алгоритм и его свойства», представленные в формате учебной карты ученика, учебной карты учителя, консультативной карты учителя, а также вариант домашней работы с контрольной картой ученика и задание для лабораторной работы. Причем, все 83 представленные разработки позволяют дифференцировать познавательную деятельность учащихся.

Ключевые слова: универсальные учебные действия; формы организации; решение задач; информатика; учащиеся.

METHODS OF FORMING UNIVERSAL EDUCATIONAL ACTIVITIES OF STUDENTS IN LEARNING TO SOLVE INFORMATICS TASKS

N.V. Sidorova, L.A. Lukina, N.G. Cousina

Abstract. The article deals with various methods of training organization in the solving the tasks of a course of informatics and information and communication technologies aimed at the formation of universal educational actions of students according to the requirements of Federal State Educational

Standards for the second generation. As effective methods of forming personal, regulatory, communicative universal educational activities the article allocates the following options of the organization of independent work on the tasks in the educational card of the student as well as mutual testing and report on collective homework, work with the educational card of control, laboratory work. The article offers the didactic development on the subject "Algorithm and its Properties" presented in a format of the student's educational card, teacher's educational card, the advisory card of the teacher. And also homework option with the control card of the student and a task for laboratory work. Moreover, all the presented developments allow to differentiate cognitive activity of students.

Keywords: universal educational activities; forms of organization; solving of tasks; informatics; students.

84

Основными отличительными особенностями требований федерального государственного образовательного стандарта второго поколения являются планируемые результаты и система оценки их достижения [1]. Система образования отказывается от традиционного представления результатов обучения только в виде знаний, умений и навыков, формулировки стандарта указывают реальные виды деятельности, которыми обучающиеся должны овладеть к окончанию обучения.

В качестве основного результата образования выступает овладение набором универсальных учебных действий (УУД), позволяющих ставить и решать важнейшие жизненные и профессиональные задачи. Под УУД понимают «общеучебные умения», «общие способы деятельности», «надпредметные действия» и т.п. Универсальные учебные действия являются одной из важнейших частей четырьмя видами:

• личностные;

• познавательные;

• регулятивные;

• коммуникативные.

Овладение УУД дает учащимся возможность самостоятельного успешного усвоения новых знаний и умений на основе формирования умения учиться. Эта возможность обеспечивается тем, что УУД — это обобщенные действия, порождающие мотивацию к обучению и позволяющие учащимся ориентироваться в различных предметных областях познания [2].

Очевидно, что учитель — предметник, например, учитель информатики и ИКТ, будет реализовывать эти требования исходя из содержательных и дидактических возможностей курса. Рассмотрим на конкретном примере изучения темы «Алгоритм и его свойства» различные приемы формирования коммуникативных, личностных и регулятивных УУД через организацию обучения решению задач.

Авторы сознательно не рассматривают формирование познавательных универсальных учебных действий, так как при решении за-

дач по курсу информатики и ИКТ все виды познавательных универсальных учебных действий (общеучебные, знаково-символические, информационные и логические) реализуются независимо от усилий педагога [3]. Разумеется, учитель может расставлять и смещать акценты, выбирать уровень владения УУД, регулировать их компонентный состав, дифференцировать приемы их отработки и т.п.

Как показывает практика, сложностей в формировании познавательных УУД учителя информатики не испытывают, наибольшие затруднения вызывает организация отработки регулятивных, коммуникативных и, особенно, личностных УУД. Поэтому в статье остановимся именно на этих вопросах.

Исходя из логико-дидактического анализа темы, были выделены следующие варианты организации работы над задачами:

• самостоятельная работа по учебной карте ученика;

• взаимопроверка и отчет по коллективной домашней работе;

• работа с учебной картой контроля;

• лабораторная работа.

Остановимся более подробно

на каждом из этих вариантов. Для того, чтобы организовать самостоятельную работу обучаемых на этапе решения задач и реализовать поставленные цели формирования познавательных и регулятивных универсальных учебных действий, необходимо спроектировать соответствующие учебные материалы. Это, прежде всего, учебная карта ученика (см. табл. 1), в которой подобраны серии задач для учащихся различ-

ного уровня развития и обученности (в нашем случае выделено 4 уровня). Следует отметить, что задачи представлены не так, как в традиционных задачниках, а в виде единой карты, где все задачи расположены на одном листе и уровень их сложности возрастает как по горизонтали, так и по вертикали.

Ученики на уроке сами выбирают, с какой задачи они начнут решать, тем самым реализуя такие личностные УУД как: мотивация учебной деятельности, самооценка на основе критериев успешности учебной деятельности и регулятивные УУД: выбирать действия в соответствии с поставленной задачей и условиями её реализации, определять последовательность промежуточных целей и соответствующих им действий с учетом конечного результата, составлять план и последовательность действий, предвосхищать результат.

Далее учащиеся при желании могут получить консультацию у преподавателя (коммуникативные УУД: „.ставить вопросы, обращаться за по- 85 мощью, формулировать свои затруднения) [4].

Количество таких консультаций влияет на оценку. Об этом учитель сообщает обучаемым заранее. Для облегчения работы педагога на уроке им разрабатываются две карты: консультационная и учебная. В учебной карте учителя представлены краткие решения всех задач (см. табл. 2), а в консультационной — возможные консультации для учеников по каждой задаче (см. табл. 3).

Следующий вид работы — взаимопроверка и отчет по домашней работе, которые позволяют отрабо-

Таблица 1

Учебная карта ученика

86

1. а) Некий «Злоумышленник» выдал следующий алгоритм за алгоритм получения кипятка: 1 - налить в чайник воду; 2 - открыть кран газовой горелки; 3 - поставить чайник на плиту; 4 - дождаться, когда вода закипит; 5 - поднести спичку к горелке; 6 - зажечь спичку; 7 - выключить газ. Исправьте алгоритм, чтобы предотвратить несчастный случай. б) Какие действия Вы бы добавили, чтобы был выполним следующий алгоритм переправы через Волгу в районе Нижней Террасы г. Ульяновска: 1 - подойти к реке; 2 - войти в реку; 3 - идти по дну, пока не выйдешь на другой берег. в) Дано число «4» и набор действий: - разделить полученное число на 3; - умножить число на 2; - сообщить результат; - прибавить к полученному число 4; - вычесть из полученного числа 6. Составьте, используя все эти действия, алгоритм получения числа (-2).

2. а) Дан отрезок АВ. Определить, для решения какой задачи предназначен следующий алгоритм: - поставить ножку циркуля в точку А; - установить раствор циркуля равным длине отрезка АВ; - провести окружность; - поставить ножку циркуля в точку В; - провести окружность; - провести прямую через точки пересечения окружностей. б) Пусть даны Ь и р - действительные числа и п - натуральное число. Какая задача решается с помощью следующего алгоритма: - вычислить д" и обозначить результат буквой С; - вычислить 1 - С и обозначить результат буквой Э; - вычислить 1 - р и результат обозначить буквой Е; - разделить Э на Е и обозначить результат буквой Р; -умножить Р на Ь и обозначить результат буквой Б; - сообщить Б? в) Исполнитель умеет заменять в слове одну букву на другую так, чтобы получившееся слово имело смысл. Составьте алгоритм превращения слова «танк» в слово «факт».

3. а) Записан диалог между исполнителем и командиром. Разгадайте смысл команд отдаваемых исполнителю. б) Исполнитель умеет из любой дроби ^ получать любую из , „ О-ь) (л+ь) ь дробей-,-и -. Как из дроби - получить дробь —? г 91

командир 1 кот мороз компьютер 11 корова енот ель исполнитель не понял 3 5 9 не понял 2 1 0

4. а) Имеются два кувшина емкостью 3 л и 8 л. Напишите алгоритм, позволяющий набрать из реки 7 л воды (разрешается пользоваться только этими кувшинами). б) Имеются двое песочных часов на 3 мин. и 8 мин. Чтобы приготовить эликсир бессмертия, его требуется варить ровно 7 мин. Как это сделать? в) Два солдата подошли к реке, по которой на лодке катаются два мальчика. Как солдатам переправиться на другой берег, если лодка вмещает либо одного солдата, либо двух мальчиков?

ВЕК

Таблица 2

Учебная карта учителя

а) 1; 3; 2; 5; 6; 4; 7.

б) 1; + одеть водолазный костюм; 2; 3.

в)

а) деление отрезка пополам

б) нахождение суммы первых п членов геометрической прогрессии._

в) танк - панк - пакт -факт

а) считает буквы в слове; считает количество букв «о» в слове.

1 2 3 4 1 И 9 14 =,

б) 2; 1; Г Г 7 7' 5' Г Т ; 1?

19

24 Н11 — 24 91 67 —

19' 24' 24' 24' в?' 6?' 91 5

1 способ.

2 способ.

б)

8л 3л 8л 3л

+3л +8л

+3л -3л

+2л -3л

0л + 1л -2л +2л

+ 1л +8л

+3л -1л +1л

+3л

+8 мин. +3 мин.

5 мин. 0 мин.

5 мин. 3 мин.

2 мин. 0 мин.

2 мин. 3 мин.

0 мин. +1 мин.

+3 мин.

+3 мин.

2м. +2с. —» 2м.

2с. + 1м. —— 1м.

1с. + 1м. —» 1с. +1м.

1с. + 2м. —— 1с.

1с. —» 1с. + 2м.

1м. + 1с. —— 1с. + 1м.

1м. —» 2с. + 1м.

Таблица 3

Консультационная карта учителя

1. а) Какое действие следует выполнять после того, как: 1) налили в чайник воду; 2) открыл кран газовой горелки; 3) поднесли спичку к горелке? б) 1) При наличии каких средств можно переправиться через Волгу? 2) В каком случае это можно сделать, двигаясь по дну реки? в) 1) Какое из перечисленных действий всегда будет первым? 2) Из какого числа следует вычесть Ь

2. а) 1) Выполнит все действия алгоритма. 2) Как называют полученную прямую в геометрии? б)1)Выполните все действия алгоритма. 2) Какую формулу выражает последнее равенство? в)1) Какие буквы не меняются? 2) Какие слова можно получить меняя одну букву?

3. а) сорока - 2 самолет - 1 ого - 2 б) 1) Начните с дроби 2) Какие действия из указанных следует выполнить, чтобы получить

4. а) 1) В какой кувшин будем наливать 7 литров? 2) Сколько литров можно набрать без труда? 3) Как получить 1 литр? б) 1) Сколько минут можно отсчитать без труда? 2) Как выделить время в 1 минуту? в) 1) Кто проедет в лодке в первую очередь? 2) Почему не может поехать один солдат?

87

тать регулятивные и коммуникативные УУД. Учащиеся организуются в группы по два человека, каждая группа состоит из сильного и слабого представителей класса, причем задание у них одно, но каждый член группы работает над отдельным модулем задания. В результате группа должна представить письменный вариант выполнения задания, причем каждый ученик группы по выбору учителя должен уметь представить классу решение и аргументировать его. Каждый член группы оценивается одинаковым количеством баллов. Такая организация позволяет учащимся научиться договариваться о распределении функций и ролей в совместной деятельности, осуществлять взаимный контроль, оказывать в сотрудничестве взаимопомощь (коммуникативные УУД); вносить необходимые коррективы в действие после его завершения на основе его оценки и учёта сделанных ошибок, адекватно воспринимать предложения учителей, товарищей по исправлению допущенных оши-88 бок (регулятивные УУД).

Ниже представлен пример коллективной домашней работы.

Коллективная домашняя работа

с взаимопроверкой и отчетом

Вариант 1. Имеется шесть одинаковых монет. Надо расположить их на столе так, чтобы их центры были вершинами правильного шестиугольника. Вычислитель может лишь перемещать монеты, не производя никаких измерений и вычислений.

1 ученик: Составить алгоритм.

2 ученик: Составить алгоритм при условии, что поднимать над поверхностью стола.

Вариант 2. Исполнитель умеет: 1) умножать число на два; 2) увеличивать число на единицу.

1 ученик: Составить для этого исполнителя алгоритм получения числа 100 из 1.

2 ученик: Сколько действий в самом коротком из алгоритмов получения числа 100 из 1?

Следующий прием — работа с учебной картой контроля может быть организована как в школе, так и дома. Сама карта контроля структурирована по тем же принципам, что и учебная карта ученика (см. таб. 4). Школьник самостоятельно выбирает те задания, на которые он отвечает, что позволяет отработать личностные УУД на самоопределение и смыслообразование и регулятивные УУД на целеполагание, проектирование и прогнозирование.

Относительно организации и проведения лабораторной работы необходимо отметить следующее. В содержание работы входит одна задача, для которой дана схема разбора условия, причем эта схема может иметь различную степень детализации для различных по уровню развития учащихся, так например, для сильных учеников возможно выполнение только задания пункта б), где рассмотрен другой вариант расположения путей (см. таб. 5).

Лабораторная работа № 1

Тема: Составление алгоритмов.

Задача. На полустанке одноколейной железной дороги остановился поезд в составе тепловоза и пяти вагонов, доставивший бригаду рабочих для строительства новой ветки. Пока на этом полустанке имеется только небольшой тупик, в котором в случае необходимости могут поместиться

Таблица 4

Контрольная карта ученика

Вариант 1 Вариант 2

1) Вставьте пропущенный текст.

Алгоритм - это некоторого , приводящая от к Исполнитель - это , состоящий из и . Устройство

вполне определенному этим конкретному понимает команды и организует их , выполняют

действия.

2) Какие задачи решит Вычислитель, выполнив следующие алгоритмы.

Запросить аДп Присвоить Б значение (а+ф(п-1)п/2 Сообщить Б Запросить в, р, п Присвоить Б значение Ь (рп -1)(р-1) Сообщить Б

3) Напишите алгоритм превращения слова А в слово В.

А - "муха"; В - "слон" А - "топор"; В - "докер"

4) Решите задачу.

4) Имея кувшины на 2л и 8л, налейте 7 литров воды. 4) Даны три листа бумаги. Исполнитель берет лист, режет его на 4 части и кладет обратно. Какое количество листов может получиться в результате его работы?

Таблица 5

Схема разбора условия задачи

89

Исполнитель - машинист

Среда

а)

Направление движения

б)

Направление движения

СКИ

Как команда отдается

1. тепловоз вперед

2. тепловоз назад

3. поезд вперед

4. поезд назад

5. отцепить вагоны

6. прицепить вагоны

Как команда записывается

Т^

^Т

П^

^П

Отц.

Пр.

Исходные данные: тепловоз перед поездом

Результат: поезд перед тепловозом

Последовательность действий:

—»

—>

90

тепловоз с двумя вагонами или три вагона. Вскоре следом за поездом со строительной бригадой к этому же полустанку пришел пассажирский поезд. Составьте алгоритм, позволяющий пропустить пассажирский поезд.

Задание № 1. Ознакомьтесь со схемой разбора условия задачи, приведенной ниже, и заполните ее.

Задание № 2. Дайте ответы на следующие вопросы:

Какова схема знакомства с исполнителем?

Кто или что является исполнителем в данной задаче?

В какой среде действует этот исполнитель?

Какова система команд исполнителя?

Каковы исходные данные? Изобразите их графически.

Каков конечный результат? Изобразите его графически.

Задание № 3. Запишите алгоритм решения этой же задачи для случая б).

Разумеется, эффективность применения всех перечисленных выше приемов зависит от их систематичности и регулярности применения. Необходимо, чтобы учащиеся поняли и приняли такие формы организации учебного процесса. Тогда формирование универсальных учебных действий будет проходить наиболее оптимально и адекватно.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования [Текст] / М-во образования и науки Рос. Федерации. - М.: Просвещение, 2013. - 63 с.

2. Антонова, Е.Г. К вопросу о преподавании курса «Информатика и ИКТ» в начальной школе в свете требований Федерального образовательного стандарта начального общего образования [Текст] / Е.Г. Антонова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции преподавателей математики, информатики школ и вузов «Актуальные вопросы методики обучения математике и информатике». - Ульяновск, 2013. - С. 155-162.

3. Лукина, Л.А. Оценка сложности задач курса информатики [Текст] / Л.А. Лукина, Н.В. Сидорова, Н.Г. Кузина // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. - 2014. - № 4. - С. 32-36.

4. Лукина, Л.А. Тезаурус как основа коммуникации в процессе решения задач по информатике [Текст] / Л.А. Лукина, Н.В. Сидорова, Н.Г. Кузина // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. - 2013. -№ 4. - С. 18-22.

REFERENCES

1. Antonova E.G.," К voprosu o prepodavanii kursa "Informatika i IKT" v nachalnoj shkole v svete trebovanij Federalnogo gosu-darstvennogo obrazovatelnogo standarta", in: Мaterialy Vserossiyskogo nauchno-prak-ticheskoj konferencii prepodavatelej shkol I vuzov "Aktualnye voprosy metodiki obu-cheniy matematiki i informatiki", Uliya-novsk, 2013, pp. 155-162.

2. Federalnyj gosudarstvennyj jbrazovatelnyj standart sredntgo

3. Lukina L.A., Sidorova N.V., Kuzina N.G., Ocenka slognosti zadach kursa informatiki, Vestnik Rossiyskogo universiteta drugby nar-jdov. Seriya: Informatizaciya obrazovaniya, 2014, No. 4, pp. 32-36.

4. Lukina L.A., Sidorova N.V., Kuzina N.G., Tezaurus kak osnova kommunikacii v processe resheniya zadach, Vestnik Rossiyskogo universiteta drugby' narjdov. Seriya: Informatizaciya obrazovaniya, 2013, No. 4, pp. 18-22.

ВЕК

Сидорова Наталья Владимировна, кандидат педагогических наук, доцент, зав. кафедрой, кафедра методики преподавания математики и информатики, Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, navsi69@mail.ru Sidorova N.V., PhD in Education, Associate Professor, Chairperson, Methods of teaching Mathematics and Computer Sciences Department, I.N. Ulyanov Ulyanovsk State Pedagogical University, navsi69@mail.ru

Лукина Людмила Александровна, кандидат педагогических наук, доцент, кафедра методики преподавания математики и информатики, Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, metodmatem@mail.ru Lukina L.A., PhD in Education, Associate Professor, Methods of teaching Mathematics and Computer Sciences Department, I.N. Ulyanov Ulyanovsk State Pedagogical University, metodmatem@mail.ru

Кузина Наталья Георгиевна, кандидат педагогических наук, доцент, декан, физико-математический факультет, Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, metod-matematika@yandex.ru Kuzina N.G., PhD in Education, Associate Professor, Vice Chairperson, Physics and Mathematics Faculty, , I.N.Ulyanov Ulyanovsk State Pedagogical University, metod-matematika@yandex.ru

91