Консультация "Формирование алгоритмических умений у дошкольников"

1. Вводная часть.

Здравствуйте, уважаемые коллеги, найдите себе место поудобнее, присаживайтесь. Сегодня мы с вами постараемся разобраться как формировать алгометрические умения у дошкольников. Но для начала расскажем вам немного истории возникновения алгоритма.

Понятие алгоритма в наше время является фундаментальным в математике и информатике, но возникло  оно задолго до появления компьютеров.

Слово «алгоритм» происходит от имени математика Аль Хорезми, который еще в IX веке сформулировал правила выполнения арифметических действий. Латинский перевод его сочинения об арифметике был очень популярен в странах Европы. Латинизированное имя автора (Algorizmi или Algorizmus) стало нарицательным, и средневековые математики первоначально под алгоритмом понимали способ выполнения арифметических действий над десятичными числами.

Постепенно значение слова расширялось. Учёные начинали применять его не только к сугубо вычислительным, но и к другим математическим процедурам. Одновременно с развитием понятия «алгоритм» постепенно происходила и его экспансия из чистой математики в другие сферы. И начало ей положило появление компьютеров. Сегодня слово «алгоритм» употребляют в более широком значении.

Современное значение слова «алгоритм» во многом аналогично таким понятиям, как процесс, метод, способ, программа, но оно имеет свой дополнительный смысловой оттенок.

При этом следует отметить, что единого «истинного» определения понятия «алгоритм» нет. Рассмотрим лишь некоторые из них.

«Алгоритм – это конечный набор правил, который определяет последовательность операций для решения конкретного множества задач и обладает пятью важными свойствами: конечность, определённость, ввод, вывод, эффективность».

«Алгоритм – это всякая система вычислений, выполняемых по строго определённым правилам, которая после какого-либо числа шагов заведомо приводит к решению поставленной задачи».

«Алгоритм – это последовательность действий, направленных на получение определённого результата за конечное число шагов».

«Алгоритм – это понятные и точные предписания исполнителю совершить конечное число шагов, направленных на решение поставленной задачи».

«Алгоритм – это последовательность действий, либо приводящая к решению задачи, либо поясняющая, почему это решение получить нельзя».

«Алгоритм – это последовательность действий, которая ведёт к конечному результату».

«Алгоритм – это совокупность действий, приводящих к достижению результата за конечное число шаг

В рамках образовательного проекта «Информатика без розетки» для дошкольных учреждений под алгоритмом мы будем подразумевать совокупность действий, приводящих к достижению результата за конечное число шагов.

Алгоритм состоит из отдельных шагов – команд.

Исполнителем этих команд является человек, животное или машина, способные их понимать и выполнять. Один и тот же алгоритм для разных исполнителей пишется на разных языках. К примеру, для русского человека алгоритм нужно записывать на русском, а для индуса – на хинди.

Алгоритм, записанный на языке программирования называется программой.

Не каждая последовательность, план действий, правило являются алгоритмами.

Алгоритм – это не просто набор конечного числа правил, задающих последовательность выполнения операций для решения задачи определенного типа. Алгоритм имеет пять важных свойств:

1. Конечность – каждое действие в отдельности и алгоритм в целом всегда должны заканчиваться после выполнения конечного числа шагов. При этом количество шагов может быть сколь угодно большим;
2. Дискретность (в значении «разделенный на части»). Алгоритм должен состоять из отдельных действий, которые выполняются в определенной последовательности друг за другом. Каждый шаг алгоритма должен быть точно определен;
3. Массовость. Один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными для решения однотипных задач;
4. Результативность. Алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов;
5. Детерминированность (определенность, точность). Каждое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено.

       Любой алгоритм можно составить, используя всего три типа алгоритмических конструкций:

A) Простая последовательность действий (линейный алгоритм) - описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке;

В) Выбор действия (разветвляющийся алгоритм) - составные команды, определяющие разветвления процесса решения задачи в зависимости от выполнения некоторых условий;

С) Повторение действий (циклический алгоритм) - команды идут по кругу, некоторые действия повторяются.

Сейчас мы с вами рассмотрим каждый вид отдельно

Линейный алгоритм характеризуется тем, что действия выполняются однократно и строго последовательно.

Свое название – линейный, алгоритм получил потому, что его команды как бы «выстроены в одну линию». Такой алгоритм не содержит каких-либо условий, поэтому линейный алгоритм выполняется в порядке его написания и не содержит разветвлений и повторений. Например, алгоритм вычисления периметра Р и площади S квадрата со стороной длины A.

На практике линейные алгоритмы в чистом виде встречаются редко: при расчете арифметических и алгебраических выражений, при расчете по формулам, при решении ряда бытовых задач.

Разветвляющийся алгоритм

Разветвляющийся алгоритм характеризуется тем, что существует условие, которое необходимо проверить, и если оно выполняется, то исполняется одна последовательность шагов, если нет, то другая.

Рассмотрим на примере дидактической игры «Два обруча»:

Циклический алгоритм

Циклический алгоритм содержит часть действий, которые необходимо повторить несколько раз, пока не будет реализовано некоторое условие.

Существуют два вида циклических алгоритмов. В одном из них мы знаем заранее, сколько раз надо сделать эти действия, в другом мы должны остановиться лишь тогда, когда выполним работу, то есть наши действия прекращаются при выполнении какого-то условия. Примером цикла первого типа является утренняя зарядка – мы выполняем по несколько раз одни и те же упражнения. 

Примеры цикла второго типа – алгоритм распилки бревна или мытья посуды на кухне:

В алгоритме распилки бревна мы не можем заранее сказать, сколько раз нам надо провести пилой от себя и на себя - это зависит от плотности дерева, качества пилы и наших усилий. Однако мы точно знаем, что надо закончить работу, когда очередное отпиленное полено упадет на землю.

 

Организационная часть.

В практической деятельности дети уже имеют представление о последовательности выполнения действий (последовательность одевания на прогулку, сервировка стола), умеют решать конструктивные задачи, опираясь на схемы и чертежи; осваивать приёмы наглядного моделирования, умеют анализировать образцы, постройки: выделять части, пространственное расположение деталей и частей; соотносят целое, его части, их название (дом – крыша, стены, двери); выполняют действия по образцу и замыслу; действия по определённой последовательности по речевой инструкции в различных видах деятельности (лепка, аппликация, конструирование), создают линейные композиции на поверхности листа бумаги.

Наша задача – научить воспитанников составлять и выполнять линейные алгоритмы, выполнять в алгоритмах циклы и условия, описывая свои действия, а также, в зависимости от способа задания алгоритма, создавать алгоритмы в словесной или графической форме.

С понятием «Алгоритм» мы знакомим воспитанников уже на первом занятии. Данное понятие следует объяснять следующим образом:

Алгоритм – это строгая инструкция последовательности действий, следование которой приводит к ожидаемому результату.

Обращаем внимание на определение алгоритма именно как совокупности действий, а не последовательности, т.к. действия не обязательно должны следовать друг за другом – они могут повторяться или содержать условие.

Для понимания детьми зависимости между соблюдением последовательности действий и полученным результатом уместно сначала предложить выполнить, например, дидактическое упражнение «Лепим снеговика».

Дидактическое упражнение «Лепим снеговика»

Воспитатель раздает каждому воспитаннику индивидуально карточки с заданием и предлагает пронумеровать рисунки – шаги алгоритма «Как построить снеговика».

Затем все вместе подробно обсуждают каждый шаг в соответствии с нумерацией, описывают пошагово последовательность действий для достижения результата (готовый вылепленный снеговик).

Подобное задание служит для закрепления умения детей правильно составлять последовательность действий и помогает воспитанникам понять эту последовательность действий в алгоритме.

Далее мы знакомим воспитанников с линейными алгоритмами, которые направлены на понимание детьми зависимости между соблюдением последовательности действий с полученным результатом. Воспитанникам предлагаются задания, направленные на формирование умения составлять линейные алгоритмы и выполнять действия по линейным алгоритмам.

Дидактическая игра «Спасти цыпленка»

В игре создаем для Петуха последовательность команд, которая описывает, как добраться до Цыпленка по самому короткому пути.

Эта последовательность действий – алгоритм. На этом этапе под алгоритмом мы будем подразумевать совокупность действий, приводящих к достижению результата за конечное число шагов.

После того как дети уяснят, что в основе алгоритма лежит совокупность определенных действий, которые ведут к нужному результату, мы переходим к формированию умения составлять линейные алгоритмы.

Воспитатель акцентирует внимание детей на том, что существует правило:

üчтобы алгоритм начал работать, необходимо, чтобы первым шагом в алгоритме была команда «НАЧАЛО», затем следует перечисление последовательности каких-либо действий, и заканчивается алгоритм последней командой – «КОНЕЦ».

Почему? Потому что, если не будет введено в алгоритм команда «Начало», то Алгоритм не сможет начать работать. Если не будет команды «Конец», то алгоритм не сможет закончить работу и будет продолжать действовать по кругу, все время, повторяя действия.

Используя свой жизненный опыт, воспитанники могут рассказать алгоритм последовательности действий, когда они утром чистят зубы или заправляют кровать. Уместно на занятиях ввести персонаж Робота и предложить детям составить алгоритм для Робота.

Дидактическая игра «Задание для Робота»

          Воспитатель выбирает команду из трех человек. Воспитанники выбирают кого-то на роль Робота. Воспитатель сообщает задание: необходимо составить алгоритм «Выпить стакан воды», который состоит из 10-ти команд. Робот должен продемонстрировать выполнение этого алгоритма возле стола воспитателя. Команда диктует составленный алгоритм, а Робот выполняет команды.

Ответ:

Алгоритм «Выпить стакан воды»:

1. Начало
2. Подойти к столу
3. Открыть бутылку
4. Взять бутылку с водой
5. Взять стакан
6. Налить в стакан воду
7. Приблизить стакан ко рту
8. Открыть рот
9. Выпить воду
10. Конец

Далее в ходе каждой игры воспитатель объясняет, что важно давать роботу четкие команды, которые он знает, иначе он не поймет, что именно ему делать. Также важно давать команды в правильной последовательности. Начало алгоритма для робота означает, что дальше пойдут команды, которые надо исполнять. Конец алгоритма означает, что все требуемые команды исполнены, и робот может остановиться. Если не будет конца алгоритма, то робот не будет знать, когда остановиться, не сделает этого и полностью разрядится.

Составляя линейные алгоритмы, воспитатель напоминает, что цепочка последовательности действий – это алгоритмический процесс – каждое действие – это только один шаг.

Продолжая работу с линейными алгоритмами, мы знакомим воспитанников со способами задания алгоритма.

Есть два способа задания алгоритмов – словесный и графический.

Словесный способ задания алгоритмов (словесное описание) отражает содержание выполняемых действий алгоритма в виде набора высказываний на обычном разговорном языке. Словесный способ записи алгоритмов обычно используется для алгоритмов, ориентированных на исполнителя-человека.

Для понимания детьми словесного способа задания алгоритма в качестве образца выступают игры и упражнения, в правилах которых звучат следующие задания:

• составьте алгоритм для Робота «Выпить стакан воды»,
• составить описание времени года по алгоритму, указанному на картинке;
• пронумеруйте правильную последовательность шагов и расскажите алгоритм «Как слепить снеговика» и т.д.

    Графический способ (на языке блок-схем). В качестве блок-схем выступают условные обозначения: стрелки, графические рисунки, композиционные картинки, схемы.

Воспитанникам предлагаются следующие задания:

Игра-танец «На схему смотри и движения повтори»

Необходимо исполнить танец согласно схеме (алгоритму) движения. Воспитатель предлагает детям потанцевать как роботы, то есть, используя схему, воспроизвести под музыку танец. Далее воспитатель вывешивает схему на доске и все вместе проговаривают правила и последовательность выполнения танцевальных движений:

• стрелка вверх – прыжок вверх, если рядом цифра 3, значит вверх три прыжка;
• стрелка вправо – шаг вправо, если рядом цифра 2, значит два шага вправо;
• стрелка влево – шаг влево, если рядом цифра 2, значит два шага влево;
• изображение ладошек – хлопки, если рядом цифра 4, значит четыре хлопка;
• круговая стрелка вправо – поворот вправо, если рядом цифра 1, значит один поворот вправо;
• стрелка вниз – приседания, если рядом цифра 3, значит три приседания.

По команде воспитателя «НАЧАЛО» дети выполняют движения под музыку, по команде воспитателя «КОНЕЦ» дети останавливаются.

Дидактическое упражнение «Помощники счетные палочки»

Воспитанникам необходимо выложить из счетных палочек заданный воспитателем предмет, а затем в блокноте схематично записать алгоритм выкладывания.

Воспитатель раздает каждому ребенку счетные палочки и обращается к детям с заданием:

– Составьте чашку из 5 палочек.

После того как дети составят чашку, воспитатель предлагает каждому в блокноте записать схематично алгоритм выкладывания чашки (см. рис. выше).

Далее воспитатель может организовать работу в парах или в подгруппах и предложить детям из счетных палочек составить любые другие предметы и записать алгоритм выкладывания палочек аналогичным образом.

-------------------

Дидактическое упражнение «Запиши алгоритм рисунка»

Воспитанникам необходимо схематично записать последовательность команд, алгоритм, с помощью которых нарисован предложенный воспитателем рисунок.

Воспитатель раздает каждому воспитаннику лист в клеточку, на котором изображен флажок с отмеченной отправной красной точкой.

Далее объясняет, что этот рисунок выполнен по алгоритму. Детям необходимо записать алгоритм этого рисунка. Одна команда обозначает 1 клеточку. Отсчет начинается от отправной красной точки. При записи алгоритма необходимо правильно указывать направление стрелок (вверх-вниз, вправо-влево). Под рисунком воспитанники должны вписать в таблицу последовательность команд из стрелочек.

Вывод:

После знакомства с линейными алгоритмами воспитанники должны усвоить, что:

1. Каждый шаг в линейном алгоритме должен состоять из понятной и точной команды;
2. Необходимо представить, какой должен быть результат в ходе выполнения последовательности составленных команд;
3. Каждый алгоритм начинается командой «НАЧАЛО» и заканчивается командой «КОНЕЦ».

Далее после знакомства с линейными алгоритмами мы переходим к знакомству с циклическими алгоритмами.

Циклический алгоритм – это алгоритм, в котором определенная последовательность действий повторяется несколько раз, пока не будет выполнено заданное условие.

В рамках темы мы знакомим воспитанников с понятием цикл и формируем умение выполнять в алгоритмах циклы, описывая свои действия.

Дидактическое упражнение «Убираем игрушки»

Необходимо с использованием цикла составить алгоритм складывания роботом разбросанных по комнате игрушек в коробку.

Ход игры

Воспитатель предлагает поиграть в роботов и программистов. Поясняет воспитанникам, что робот понимает команды и может их выполнять по очереди – сначала одну, потом другую… Например: подними игрушку с пола, отнеси игрушку к коробке, опусти игрушку в коробку.

Из числа детей выбираются робот и программист.

Программист дает роботу «пробные» команды:
– найди на полу одну игрушку;
– подними игрушку с пола;
– отнеси игрушку к коробке;
– опусти игрушку в коробку.

Затем воспитатель организовывает с детьми беседу:

– Ребята, как запрограммировать робота, чтобы он убрал в коробку сразу много игрушек? Ведь если давать команды по каждой отдельной игрушке, этих команд будет очень много? Программист устанет давать столько команд. (Высказывают свои предложения).

– Мы видим, что с каждой игрушкой робот должен делать одну и ту же последовательность действий. Давайте назовем последовательность действий робота? (Находить, поднимать, относить, опускать). Правильно.

– Эта повторяющаяся последовательность действий для робота называется ЦИКЛ. Поэтому роботу можно дать команду повторять ЦИКЛ действий (находить, поднимать, относить, опускать). А теперь ответьте на вопрос: Сколько раз может повторяться ЦИКЛ действий по уборке игрушек? (Сколько раз необходимо, ПОКА на полу комнаты еще есть несобранные игрушки).

– То есть необходимо запрограммировать робота так:

Повторять цикл действий, пока условие выполняется (пока на полу лежат игрушки, выполнять цикл: найди на полу игрушку, подними игрушку с пола, отнеси игрушку к коробке, опусти игрушку в коробку).

Давайте вместе повторим! (Повторяют все вместе).

– Ура, мы сумели с помощью ЦИКЛА освободить программиста от необходимости давать много команд!

Следующий этап – знакомство с разветвляющимся алгоритмом. Здесь наша задача – формировать умение выполнять в алгоритмах условия (ветвление), описывая свои действия.

Необходимо, чтобы дети разобрались, что в таких алгоритмах проверяется некоторое условие; если оно выполняется, то осуществляется одна последовательность действий, если нет, то другая.

 

Дидактическое упражнение «Вверх или вниз, направо или налево»

Воспитанникам необходимо нарисовать на листах в клеточку рисунок, выполняя действия согласно условиям – цвету фигур на карточках, которые показывает воспитатель.

Ход игры

Детям индивидуально раздаются листы бумаги в крупную клетку. В центре каждого листа на пересечении линий клеток нарисована точка. Воспитатель диктует воспитанникам условия, используя сигнальные карточки (с изображением разноцветных геометрических фигур), а дети выполняют, действуя по инструкции воспитателя:

1. Рисуем, начиная с точки в центре листа. Рисуем по линиям клеточек;
2. ЕСЛИ показываемая на карточке фигура красная, проводим линию на одну клеточку вверх;
3. ЕСЛИ фигура синяя, проводим линию на одну клеточку вниз;
4. ЕСЛИ фигура зеленая, проводим линию на одну клеточку влево;
5. ЕСЛИ фигура желтая, проводим линию на одну клеточку вправо.

Чтобы дети легче запомнили соответствие, у них перед глазами должны находиться попарно расположенные карточки с соответствующими цветными фигурами и стрелками (красный рядом со стрелкой вверх, синий рядом со стрелкой вниз и т.д.).

Воспитатель собирает стопку карточек с геометрическими фигурами разного цвета. Карточки в стопке лежат в такой последовательности, чтобы в ходе их поочередного показа у детей получалось нарисовать определенную фигуру или предмет (например, прямоугольник или квадрат).

Дети рисуют на листках бумаги по линиям клеточек, начиная с точки в центре листа.

После выполнения упражнения воспитатель акцентирует внимание детей, что им удалось нарисовать различные фигуры, так как им помогли алгоритмы С УСЛОВИЯМИ.

Следует отметить, что воспитанники успешно выполняют действия по всем трем видам алгоритмов: линейным, цикличным и разветвляющимся, однако составлять им легче линейные алгоритмы. Проговаривание отдельных действий (шагов) по выполнению алгоритма и собственно самостоятельное составление алгоритмов, т. е. умение построения логической цепи рассуждений, совершенствуются на протяжении всего периода формирования алгоритмических умений дошкольников.

Важно, чтобы воспитанники могли:

1. Осознавать цель предстоящей деятельности;
2. Разбивать деятельность на отдельные этапы, шаги;
3. Выполнять последовательно в строго определенном порядке эти шаги;
4. Оценивать достижение необходимого результата в процессе осуществления деятельности;
5. Вносить коррективы, если нужного результата не достигли, в алгоритм своей деятельности.

В процессе выполнения дидактических игр и упражнений у детей идёт формирование простейших логических структур мышления и математических представлений, развитие навыков монологической речи (речь, обращенная к самому себе), ориентировки в пространстве, закрепление знаний о цвете, форме и величине, геометрических фигурах. Однако детям в этом возрасте еще сложно удерживать в памяти при выполнении игровой ситуации последовательность из большого числа действий. Поэтому составлять простейшие алгоритмы сначала желательно вместе со взрослым, а если самостоятельно, то простейшие алгоритмы должны опираться на знакомые события и явления, которые составляют опыт ребенка.

ВЫВОД:

В результате знакомства воспитанников с алгоритмами дети должны усвоить:

1. Выполнение действий по линейным, цикличным и разветвляющимся алгоритмам, описывая свои действия;
2. Как составляются линейные алгоритмы (словесная форма):

• каждый шаг в алгоритме должен состоять из понятной и точной команды;
• все команды должны быть в строгой последовательности;
• знать, какой должен быть результат в ходе выполнения команд;
• каждый алгоритм начинается командой «НАЧАЛО» и заканчивается командой «КОНЕЦ»;

3. Какие существуют варианты графического способа задания алгоритмов.

Сформированное у детей умение выполнять действия по алгоритмам необходимо в дальнейшем для решения практических и учебных задач. Усвоение алгоритма обеспечивает возможность переноса метода решения данной задачи на похожие задачи. Знание принципа действий по алгоритмам поможет детям в решении любых практических задач.