Развитие мышления школьников при усвоении основ информатики и вычислительной техники
Проблемой нашей работы является изучение психологических особенностей становления базисных компонентов мыслительной деятельности школьников в процессе усвоения нового учебного предмета «Основы информатики и вычислительной техники". Эти компоненты характеризуют компьютерную грамотность учащихся.
Актуальность исследования определяется следующими обстоятельствами.
Во-первых, социальный заказ на овладение школьниками новым учебным предметом выдвигает на первый план вопрос о содержании и методах обучения, которые бы в наибольшей степени обеспечивали развитие информированности, самостоятельности, гибкости и дисциплины мышления.
Во-вторых, до настоящего времени все еще остается неясным психологическое содержание и объем самого понятия "компьютерная грамотность", что делает актуальным исследование способов и средств мыслительной деятельности, которые могут рассматриваться в качестве базовых характеристик этого понятия, стать основой для определения психологических механизмов поиска решения различных задач информатики как особой сферы человеческой деятельности.
И, наконец, в-третьих, актуальным представляется исследование реальной динамики развития мышления школьников как результата усвоения ими основ информатики и вычислительной техники. Психологический анализ соответствующих данных является важным звеном в разработке проблемы обучения и развития, проведенной на материале нового учебного предмета.
Предметом исследования в его теоретической части явились базисные компоненты мыслительной деятельности, характеризующие способ решения задач информатики. Специальному изучению подвергся прием "анализ от конца", рассматриваемый как психологический критерий развития обобщенного способа решения алгоритмической задачи. В экспериментальной части работы изучалась динамика развития приема "анализ от конца". У учащихся, осваивающих в школе основы информатика, а также влияние на это развитие различных условий обучения.
Цель работы состояла в том, чтобы на основе теоретико-экспериментального исследования выявить особенности развития мышления школьников в связи с усвоением ими основ информатики и вычислительной техники, обосновать это развитие как становление приемов мыслительной деятельности, специфических для процесса решения алгоритмических задач.
В ходе реализации этой цели необходимо было решить следующие исследовательские задачи:
1) разработать теоретические представления о базисных компонентах мыслительной деятельности, определяющих решение алгоритмических задач;
2) провести логико-психологический анализ приема "анализ от конца", специфического для поиска решения алгоритмической задачи;
3) разработать систему методик, позволяющих изучать психологические особенности становления этого приема у школьников;
4) исследовать динамику становления приема "анализ от конца" е зависимости от характера формирующих воздействий и этапов обучения школьников.
Научная новизна исследования определяется тем, что психологические закономерности усвоения основ информатики и вычислительной техники анализируются в нем в связи с оценкой познавательного развития школьников. В работе выделена система обобщенных приёмов мыслительной деятельности, характеризующих базисные компоненты компьютерной грамотности, экспериментально верифицирована идея о том, что способность ученика выполнять поиск решения алгоритмической задачи как "анализ от конца", является одним из критериев познавательного развития, обусловленного усвоением содержания нового учебного предмета. В диссертации разработаны конкретные показатели становления приема "анализ от конца", такие, как результативный, процедурный, регулятивный и нормативный, вскрыты психологические особенности развития этого приема у учащихся 9-10 классов в зависимости от условий обучения.
Гипотеза исследования состояла в том, что познавательное развитие школьников в процессе усвоения ими основ информатики и вычислительной техники обусловлено становлением обобщенных приемов мышления, характеризующих способ решения алгоритмических задач. К числу таких приемов относится "анализ от конца", специфический для регламентированного поиска решения алгоритмической задачи. Такой поиск опирается на допущение (предположение) возможного результата решения и его конкретизацию путем планирования исходных (начальных) схем решения задачи.
Внедрение полученных результатов в практику. Разработанная в диссертации методика диагностики развития приема "анализ от конца" использована при выполнении Научно-исследовательским институтом общей и педагогической психологии АПН СССР 6-го направления Комплексной программы "ЭВМ в школе" для оценки эффективности усвоения школьниками основ информатики и вычислительной техники, на основе результатов использования методики в практическом исследовании были подготовлены "Рекомендации для изучения познавательного развития школьников в процессе овладения компьютерной грамотностью". Фрагменты методики использовались при выполнении работ в рамках советско-американского проекта «VELHAM» (г. Переславль-Залесский. 1987 г.).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Усвоение школьниками основ информатики и вычислительной техники предполагает развитие обобщенных приемов регламентированного пояска решения алгоритмических задач.
2. Способность ученика выполнять решение задачи как "анализ от конца" является психологический критерием познавательного развития, обусловленного усвоение содержания нового учебного предмета.
Апробация диссертации. В период с 1984 по 1989 гг. исследование выполнялось на базе Лаборатории психологии компьютерного обучения Научно-исследовательского института общей и педагогической психологии АПН СССР. Результата исследования докладывались на Всесоюзной школе молодых ученых (г. Тбилиси, 1986), на 71 съезде Общества психологов СССР (Москва, I989), они использовались в Международном компьютерном лагере (Переславль-Залесский, 1987), в школах №№ 91 и 1140 г. Москвы. В экспериментах принимали участие учащиеся 9-10 классов (всего 259 человек).
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и библиографии, включает 2 таблиц» и 33 рисунка. Библиография насчитывает 144 наименования (из них 33 на иностранных языках).
Основное содержание диссертации. Во введении обсуждается проблема исследования и ее актуальность, формулируется цель и гипотеза работа, рассматривается ее научная новизна и практическая значимость.
В 1-й главе диссертации представлен теоретический подход к познавательному развитию школьников, связанному с процессом усвоения ими "Основ информатики и вычислительной техники". Это развитие рассматривается как становление основных (базисных) приемов поиска решения алгоритмических задач, в связи с чем в главе обосновываются цели, задачи и общий подход экспериментального исследования проблемы.
Введенный в настоящее время в школьное образование курс "Основ информатики и вычислительной техники" (ОИ и ВТ) имеет экспериментальный характер, и, как показывает практика, проблемы содержания и методов обучения новому учебному предмету остаются открытыми. Главной среди них является проблема требований к конечному продукту обучения, то есть тому, что соответствует понятию "компьютерная грамотность".
Известно, что всякая грамотность – это, прежде всего, знание языка осваиваемой предметной области, умение "читать" и продуцировать в соответствии с установленными правилами и нормами для этой предметной области "слова" и "предложения". В то же время, очевидно, что социальные, педагогические и психологические требования к грамотности не являются чем-то застывшим - они динамично изменяются. Следовательно, понятие "компьютерная грамотность" нуждается в содержательной психологической интерпретации. По мнению исследователей, возможность такой интерпретации заключается в теоретической и экспериментальной разработке проблемы соотношения компьютерной грамотности и познавательного развития.
Проведенный в 1-й главе диссертации анализ советских я зарубежных концепций, дающих наиболее общие представления о содержании понятия "компьютерная грамотность" и связанных с ним психолого-педагогических требованиях к познавательному развитию учащихся, позволяет рассмотреть эти концепции в контексте трех научных направлений. Первое связано с атомистической бихевиористской традицией, которая редуцирует процесс обучения к простым последовательностям автономных, разрозненных фактов. Применительно к процессу обучения информатике (в более узком смысле - к обучению программированию) это усвоение словаря примитивных команд и набора синтаксических правил для конструирования необходимых структур операции. Обратной стороной этого представления является положение о том, что обучение информатике ("computer sсiеnce") есть ничто иное, как изучение языка программирования. Такой подход составляет на сегодняшний день основу многих учебных программ по информатике.
Ключевым звеном второго научного направления является представление о когнитивных аффектах, появляющихся в результате спонтанного взаимодействия пользователя со сложной символической системой. Такое спонтанное взаимодействие, по мнению исследователей данного направления, приводит к развитию у учащихся высокоуровневых умений, среди которых - планирование, рефлексия по отношению к процессу поиска решения задач программирования, эвристические схемы решения задач различных типов.
Однако уже сегодня остро стоит вопрос о целом ряде ограничений в существующих подходах к проблеме компьютерной грамотности. Неслучайно поэтому исследователи и эксперты в области информатики предостерегают от "техноромантических" иллюзий по поводу всеобщей компьютеризации. Критика названных направлений и со стороны целого ряда исследователей определяет основные подходы, которые можно условно объединить в третье направление. Сторонники второго направления высказываются в пользу такого понимания процесса освоения компьютерной грамотности, в результате которого происходит усвоение "ведущих идей" информатики (С. Пейперт), основных методов решения алгоритмических задач (С. Гудман, С. Хидетниеми). Развитие мышления учащихся в сторону его формализации, большей последовательности и доказательности является при этом следствием специально организованного обучения (например, построения специфической учебной среды "микромира" - С. Пейперт), которое стимулирует появление рефлексии, направленной ни общие процедуры и способы решения.
Сходные идеи обсуждаются и советскими исследователями, которые призывают поставить во главу угла проблему такого познавательного развития учащихся, которое обеспечивало бы способность к восприятию нового, к решению все усложняющихся задач информатики. Так, авторы советских грозных учебников и экспериментальных программ в качестве приоритетной задачи обучения ОИ и ВТ провозглашают задачу формирования у школьников "алгоритмической культуры", которая должна стать частью общей культуры человека и целенаправленного развития общекультурных познавательных умений и навыков, таких, как планирование, эффективный поиск информации, овладения школьниками "операционным стилем мышления" и т.д. (А.П. Ершов, В.М. Монахов, Ю.А. Первин и др.).
В наиболее общей форме понятие "алгоритмическая культура" сводится к совокупности основных знаний об алгоритмах и способах их построения. Условность информационного взаимодействия, поливариантность его условий и средств, одновременно сочетающаяся с жесткой и однозначной детерминацией положений элементов взаимодействия, предполагает становление таких параметров мышления, как формализованность поиска и конструирования алгоритмов, появления элементов самодоказательства и определения "сюжетов" решения с различными допущениями и проверками. Иными словами, происходит определенная регламентация мыслительных процессов, что в истории психологии традиционно связывалось с развитием определенной дисциплины или культуры мышления ("дисциплина ума" у Д. Пойа, "искусство решения проблем" у Р. Акоффа и т.д.).
Принципиальное значение введения проблема культуры мышления в контекст изучения психологических аспектов компьютерной грамотности мы связываем с возможностью проследить генезис различных форм поиска решений алгоритмических задач и, в первую очередь, самых простых или базисных форм в их становлении от "докомпьютерной" к "компьютерной" стадии в обучении школьников. В связи с этим в 1-й главе диссертации прослежена существующая философская традиция изучения феномена "культура мышления" (Т. Гоббс, Ф. Бэкон, Р. Декарт, Гегель), рассмотрены общепринятые толкования этого феномена в трудах представителей различных областей научного знания (А. Пуанкаре, Э. Де Боно, Н. Винер, Д. Пойа, Р. Акофф, Н. Вирт, Дж. Вейценбаум, Э. Дейкстре, С. Пейперт, И. Лакатос, В.В. Чавчанидзе, И.С. Ладенко и др.), а также" его психологическая структура и особенности реализации. В итоге определены три основные группы исследований, в которых культура мышления изучается с точки зрения: I) операционального состава процесса поиска решения задач; 2) типов стратегий и 3) процессов регуляции этого поиска.
В контексте нашего исследования необходимо было в феномене культуры мышления, определяющем рациональный, регламентированный поиск решения алгоритмических задач, выделить исходные базисные единицы. Согласно фундаментальному критерию анализа психики по единицам (Л.С. Выготский), такая единица должна в снятом виде содержать основные параметры исследуемого психологического явления. В качестве единицы нами был выделен обобщенный прием мыслительной деятельности или "метаспособ", который является целостным, интегративным образованием, имеющем сложное строение (Н.А. Менчинская, Е.Н. Кабанова-Меллер, П.Я. Гальперин, Л.Л. Гурова, Ю.Н. Кулюткин и др.), а следующим шагом теоретического анализа стало определение класса приемов (метаспособов) мыслительной деятельности, особенности которого максимально соответствуют характеру поиска решения задач информатики. При этом мы опирались на известные положения о способах информационного моделирования, поливариантности всходов задач, условном характере взаимодействии т.д. В русле этих положений в работе сделан вывод о том, что решение каждой конкретной задачи информатики есть мысленный эксперимент - конструировании некой "абстрактной машины", действующей по определенным правилам. Эти соображения подвели нас к рассмотрению в качестве такого родового "метаспособа" мысленного эксперимента (МЭ), феноменология которого была объектом исследования в ряде работ по естествознанию, методологии науки, философии и психологии (Н. Бор, Н. Винер, П.К. Энгельмевер, М. Вертгаймер, Л.О. Вальт, Б.М. Тешюв, Н.А. Менчинская, Б.М. Блюменфельд, А.П. Чернов и др.).
Анализ теоретического представления о мысленном эксперименте (А.П. Чернов и др.) позволил актуализировать достижения и основные проблемы теории МЭ. Среди малоразработанных и неясных ее положений - проблемы психологического строения, слабая дифференциация МЭ от других приемов и средств мыслительной деятельности. В качестве возможного пути развития теории МЭ применительно к проблеме исследования в диссертации предлагается рассмотрение MS как целостного приема, имеющего сложное строение. Тем самым признается тот факт, что простое указание на присутствие в МЭ идеальной модели и манипулирование ею являются недостаточным для исчерпывающей интерпретации психологической природа и характера МЭ. Критика этого обстоятельства привела к необходимости поиска новых оснований для трактовки данного приема (или класса приемов). В работе предлагается трактовка МЭ как приема, получающего свое выражение е проведении субъектом своеобразной рефлексивной игры, в основе которой лежит такая эвристика, как допущение. Причем, допущение, вслед за Ю.Н. Кулюткиным, трактуется как эвристика, отличающаяся от гипотезы тем, что при выполнении этого действия субъект "как бы подстерегает информация", приняв определенную версию или определенный порядок вещей как "условно истинные".
В опоре на эти представления о МЭ экспериментальное исследование развития мышления школьников при усвоении ОИ и ВТ, рассмотренное как становление обобщенных приемов мышления, включало изучение целого ряда специальных вопросов, наиболее важными из которых являются следующее:
- разработать теоретические представления о психологическом строении одного из основных видов МЭ - приема "анализ от конца";
- разработать экспериментальные методики исследования данного приема;
- определить исходный уровень развития приема "анализ от конца" у старшеклассников;
- исследовать развитие данного приема у старшеклассников в процессе овладения основами информатики и вычислительной техники;
- провести экспериментальное исследование возможностей формирования приема "анализ от конца" при споре на разработанные представления о строения приема;
- построить "типологию ошибок" в процессе решения школьниками алгоритмических задач на основе представлений о строении приема "анализ от конца".
Изложение экспериментального исследования этих вопросов составляет основное содержание следующих глав диссертации.
Во второй главе диссертации проведен логико-психологический анализ приема "анализ от конца", разработаны в описаны методики исследования, обсуждаются результаты констатирующих экспериментов
Изучение строения приема "анализ от конца" базировалось на работах, в которых данный прием описан со стороны логики и технологии решения задач из различных областей научного знания, а также на основе специального рассмотрения обобщенных характеристик данного приема. На ряде примеров показаны его непредметный статус, с одной стороны, и такие его особенности, как сокращающая функция, последовательность и доказательность, привносимые в процессе поиска решения алгоритмических задач, с другой. Кроме того, приводятся теоретические и практические аргументы, свидетельствующие о базисном, "программном" характере данного приема, определяющем генезис таких «сложных мыслительных образований, как стиль программирования "сверху-вниз". Идея интегративного характера приема как подвида МЭ получила развитие в контексте представлений о приеме мыслительной деятельности как целостной психологической единице, функционирующей на микроуровне. Такая единица включает три компонента: процедурный, регулятивный и аналитический (нормативный), характеризующие строение приема "анализ от конца".
Процедурный компонент отражает процессуальную сторону протекания поиска решения алгоритмической задачи - временную развертку, последовательность этапов - начало, смену ходов, проверку и т.д. Регулятивный компонент - принятие задачи, рефлексивную регуляцию решения. Под третьим компонентом понимается инструментарий решения - операции логической обработки, сличения, проверки, в соответствии с обнаруженными или принятыми нормами, правилами, установками.
Проведенный в диссертации логико-психологический анализ позволил перейти к практическому решению поставленных задач оценки развития мышления школьников при усвоении основ информатики в вычислительной техники.
Главным вопросом экспериментального исследования стал вопрос об уровне развития приема "анализ от конца" у старшеклассников, изучение зависимости произвольности его применения от характера учебного материала, а также об установлении возможных корреляций между уровнем развития этого приёма и успешностью обучения школьников информатике. Поскольку предполагалось, что формирование приема "анализ от конца" происходит посредством решения задач комбинаторного типа, то и требования к методике сводились по преимуществу к подбору в качестве исследовательского материала класса комбинаторных задач.
Первая серая эксперимента носила пилотажный характер. В ней участвовало 39 учащихся 9-10 классов 91 школы, прошедших обучение по курсу ОИ и ВТ. В качестве материала экспериментальной методики использовались две комбинаторные задачи, получившие условные названия - "Французская военная игра" и игра роль на шахматной доске". В результате проведенной серии было установлено, что стихийно сформированный прием крайне трудно поддается экспликации. В чистом виде прием продемонстрировали лишь 3 испытуемых из 39. Остальные испытуемые в своих решениях прибегли к малорегламентированному поиску методом проб и ошибок, который приводил к успешному решению лишь в 20% случаев. Пилотажная серия показала, что cтpемление решать задачу быстро, "по первому впечатлению" превалирует над попытками школьников строго анализировать ситуацию с тем, чтобы получать однозначные единственно возможные выводы.
Эти факты свидетельствовали о слабом проявлении критичности мышления наших испытуемых, что в целом согласовывалось с теоретическими представлениями о строении МЭ и теоретическими ожиданиями относительно стихийного уровня развития приема "анализ от конца" или его прототипных форм. В то же время характер ответов испытуемых не позволял делать окончательные выводы относительно искомого уровня без обсуждения вопроса о возможной специфике экспериментальных задач, о зависимости способов действия испытуемых от внешних особенностей задача.
Вторая экспериментальная серия стала проверкой работы приема на задачах, приближающихся по своему характеру к конструкторским и сохранявшим комбинаторные особенности. В качестве материала для экспериментальной методики этой серии была выбрана головоломка "Вертушка"[1]. Эта головоломка требовала осуществления планирования в последующей реализации последовательности действий - вращений "вертушки" с целью получения требуемой конфигурации, данная задача отличалась от предыдущих отсутствием конфликтного начала, поскольку в "головоломке" не было элемента игры против воображаемого противника. Проведение денной серии экспериментального исследования, проходило в 9-10 классах московских школ с параллельным выявлением возможной корреляции успешности решения предложенных задач и успешностью обучения информатике в школе (экспертные оценки учителей). Всего в этой серии участвовало 110 учащихся.
Эксперименты призвали, что должный уровень развития приема "анализ от конца" у большинства испытуемых отсутствует. В решениях школьников преобладал метод проб и ошибок, попытки аддитивного конструирования и т.д. Иначе говоря, отсутствие конфликтного начала еще более снизило уровень критического отношения учащихся к собственным действиям. Количество ходов решения задач объективно не ограничивалось (задачи можно было решать и в 5, и в 10, и более ходов) и при отсутствии у испытуемых установки на наиболее экономичное в эффективное решение попытки поиска ответа анализом от конца практически не наблюдались (3 из 110 испытуемых). Вместе с тем в протоколах по преимуществу наблюдались рисунки проб и практически полностью отсутствовали развернутые ответы, что весьма затрудняло анализ полученных результатов. Оценка результатов показала, что корреляция успешности решения задач и успешности обучения статистически незначима. Таким образом, возникла необходимость в поиске новых ходов экспериментального исследования.
Результаты двух предыдущих серий 1-го этапа экспериментального исследования позволили сделать некоторые предварительные выводы, касающиеся произвольности владения испытуемыми искомым приемом, зависимости от внешних атрибутов предлагаемых задач. Кроме того, стало ясно, что опробованные варианты методик мало пригодны для получения максимально развернутых ответов, для обнаружения и дифференциации проявления различных компонентов исследуемого приема. Здесь же нами были отрефлексированы различные требования методическою характера. В частности, стало очевидным, что методика должна сочетать простоту и доступность, конфликтность ситуация для более выраженного проявления нормативного анализа, а такие по возможности допускать широкие вариации сложности заданий для большей чувствительности эксперементальной методики к прототипным формам мысленного эксперимента. Всем этим требованиям удовлетворяла комбинаторная игра, условно названная нами "фишки", которая является вариацией известных древних восточных игр (аналоги этих игр в европейской культуре получили распространение под названием "Ним", "Задачи Баше").
В третьей серия эксперимента для оценки действий испытуемых использовались показатели, характеризующие способ решения задачи: результативный, процедурный, регулятивный и нормативный (аналитический). Результативный показатель позволяет дифференцировать результаты решения по правильности и полноте. Полный ответ предполагает исчерпывающий анализ всех возможных вариантов решения путем их перебора, либо посредством указания инварианта, к которому могут быть сведены все возможные расположения фишек в данной конкретной позиции или в игре в целом.
Процедурный показатель отражает процессуальную сторону решения. Согласно данному показателю наилучшая форма ответа - анализ от конца в чистом виде. При решении задачи такая форма проявляется в последовательности шагов решения, Промежуточный тип решения по данному показателю можно охарактеризовать как непоследовательный и "возвратно-поступательный".
Регулятивный показатель позволяет фиксировать такие особенности ответов испытуемых, как меру принятия задачи, выраженность оснований собственного пояска, данный показатель дает возможность дифференцировать ответа испытуемых по развернутости и степени выраженности мотивировок и обоснований, по наличию элементов самодоказательства, самопроверки (например, в ответах могут содержаться формулировки типа "посмотрим: единственный да это возможный ход?" и т.п.).
Аналитический показатель позволяет фиксировать наличие определенных средств нормативного анализа в решениях испытуемых, учет в процессе решения ограничивающих правил, использование различных операций логической обработки. Под этими операциями понимаются все те моменты поиска испытуемыми решения задач, которые связывают в описании их рассуждений различные перехода (типа; поэтому…; следовательно. такое положение возникает тогда, когда. и т.д.). Использование этого показателя вместе с перечисленными выше позволяет построить приблизительную типологию стратегий поиска решения алгоритмических задач школьниками и типологию основных ошибок такого поиска.
В целом результаты данного этапа исследования свидетельствовали о весьма слабом развитии у учащихся 9-10 классов искомого приема "анализ от конца", понимаемого как особый вид мысленного эксперимента, имеющего законченную форму с включением в нее процедурных, аналитических и регулятивных компонентов. Разработанные показатели позволили установить различные индивидуальные "профили" приемов у испытуемых, которые можно было условно отнести к прототипам формам развития приема.
Полученные результаты привели также к предположению о том, что формообразующей основой, детерминантой приема является допущение, играющее роль интенции и запускающее весь процесс рефлексивной игры. Следствием такого смещения акцента в вопросе об иерархии компонентов приема является положение о вторичности процедурного компонента по отношению к формирующей доминанте приема, какой является допущение. Причем, произвольный акт допущения содержит в себе и регулятивную и мотивационную доминанту.
На этом этапе исследования был сформулирован ряд положений, касающихся психологических особенностей развития приема "анализ от конца" и закономерностей его формирования у школьников.
1. Возможно формирование полноценного приема "анализ от конца" на основе введения детей в способы поиска решения задач через допущение как форму рефлексивной игры.
2. Сформированная культура рефлексивной игры в некоторых случаях может приводить к самостоятельному открытию субъектом процедуры поиска решения.
3. Целенаправленное обучение приему "анализ от конца", в котором сам прием и его составляющие компоненты являются прямым объектом усвоения (отработки) обеспечивает формирование у субъекта высокого уровня рефлексивной игры как предпосылки освоения информационной культуры.
Названные версии были положены в основу заключительного этапа исследования условий обучения школьников ОИ и ВТ.
В третьей главе диссертации описан заключительный этап исследования, целью которого стали подготовка и проведение констатирующего и формирующего экспериментов. В индивидуальных экспериментах заключительного этапа участвовали 73 школьника 9 классов 91 и 1140 школ г. Москвы, обучающихся ОИ и ВТ.
В парной констатирующей серии были получены данные, позволившие выделить 4 группы детей испытуемых, различающихся по способу поиска решения алгоритмических задач и соответственно по уровню сформированности приема "анализ от конца". Так испытуемые первой группы (7 человек) не смогли выработать подход к решению задачи. Мотивируя свой отказ, они, как правило, аргументировали его тем, что не могут предсказать действия противника (типа "как я могу знать, куда он пойдет. " и т.п.). Попытки экспериментатора стимулировать поиски решения испытуемых не имели успеха.
Испытуемые второй группы (33 человека) также не могли найти правильного решения задачи, однако в отдельных случаях демонстрировали решения в опоре на прием "анализ от конца".
Третья группа испытуемых (29 человек) решили задачу, указав в итоге правильный ответ, но допускали при этом различные противоречия и ошибки в поиске решения.
И, наконец, четвертая группа (4 человека) решила задачу, применяя прием "анализ от конца" в составе основных его компонентов. Испытуемые первых трех групп продолжили работу в следующей экспериментальной серии.
В методиках этой экспериментальной серии были учтены следу щи в условия, необходимые для формирования приема:
- во-первых, в них использовалась фиксация развернутой процедуры реализации поиска решения алгоритмической задачи как анализ от конца;
- во-вторых, применялось построение причинно-следственных цепочек от конца к началу посредством нормативного анализа;
- в-третьих, в этих методиках обеспечивалась обработка начала поиска решения на основе допущения как рефлексивной игры. Основная идея заключалась в том, чтобы, используя эти элементы действия, провести с испытуемыми разных подгрупп отработку различных компонентов приема на примере других комбинаторных задач.
Первоначально испытуемым предлагался подробный текст решения типичной комбинаторной задачи. В тексте содержались моменты, иллюстрирующие рациональность применения приема и эффект "правильности" получаемых результатов. Текст служил опорой для совместного разбора испытуемыми и экспериментатором способа решения задачи. Специально акцентировались рефлексивные моменты в процессе пояска решения. В инструкции эти моменты выделялись как указания типа: "здесь необходимо вспомнить о первом этапе применения приема "анализ от конца", "необходимо допустить, что цель уже достигнута", или - "здесь необходимо спросить. " и т.д. Демонстрация решения сопровождалась комментариями, подчеркивающими произвольные характер применения приема, его законченность и "сюжетную заданность".
Следующая инструкция была направлена на отработку элементов нормативного анализа. По нашим представлениям, в большинстве задач комбинаторного типа построение причинно-следственных цепочек при развертывании конечных расположений элементов задачи в направлении от конца к началу включает в себя учет основных правил (норм и ограничении), заданных условиями задачи и диктуемых логическим законом необходимости я достаточности. Поэтому в качестве примера на атом этапе исследования были взяты ситуации из известной комбинаторной задачи "Миссионеры и каннибалы". На примере этой задачи было показано, как при анализе от конца на каждом этапе решения последовательно учитываются ограничения, заданные в условиях, и правило необходимости. Далее испытуемые получали для решения задачу на переливание жидкости (с новыми условиями) со специальной инструкцией показать построение всех вариантов цепочек и выделить переходы, при которых часть вариантов отбрасывается как неудовлетворяющая требованиям нормативного анализа. Кроме того, была разработана инструкция на включение испытуемых в рефлексивную игру - "допущение". Заканчивалась данная серия возвращением к исходной игре "фишки", в которой била изменены некоторые условия. В задании от испытуемых требовалось продемонстрировать применение приема "анализ от конца" на данной задаче.
В соответствии с версиями, выдвинутыми на предыдущем этапе исследования, общий ход заключительной фазы экспериментального исследования сводился к следующему. Испытуемые, принимавшие участие в предварительных индивидуальных экспериментах, разделившиеся по показателям поиска решения на три группа (соответственно 7, 33 я 29 человек), были распределены на три пары примерно одинаковых одноименных подгрупп - соответственно в I-й - 3 и 4 человека, вo II-й - 17 и 16 человек и в III-й - 15 и 14 человек.
Испытуемые, относящиеся к группе "А", получили "инструкцию о подробной отработкой приема, а испытуемые группы "Б" проходили отработку приема в два этапа сначала с отработкой "допущения" и контрольным решением, затем с отработкой нормативного компонента последующим решением контрольной задачи.
Полученные результаты показали, что наиболее успешное продвижение и освоение приема было обнаружено у испытуемых III-ей группы "а". Все 15 испытуемые, успешно справившись с контрольным заданием, продемонстрировали развернутый поиск решения через "анализ от конца". Наибольшие трудности в группе "А" отмечались у испытуемых 1-3 подгруппы и состояли в затруднении школьников фиксировать ход решения задачи на вербальном уровне. Эти испытуемые решали контрольную задачу лишь с помощью экспериментатора. Во второй подгруппе «А» к правильному самостоятельному решению при решении контрольной задачи пришли 6 испытуемых, остальные 11 испытуемых продемонстрировали свернутые решения в своих paccуждениях. Основные ошибка, допущенные ими в ходе решения - это ошибки нормативного плана.
В группе "Б" после первого этапа контрольную задачу решили правильно по 4 испытуемых 2-й и 3-ей подгрупп. Их решение можно было охарактеризовать как «фрагментарный» «анализ от конца". После второго этапа эксперимента контрольная задача была решена применением анализа от конца I испытуемым 1-й подгруппы, 6-ю испытуемыми II-ой подгруппы и 8-ю испытуемыми III-ей подгруппы. Полученные данные свидетельствовали о достоверности теоретических представлений о генезисе приема "анализ от конца" как обобщенного приема поиска решения алгоритмических задач и подтверждали возможность формирования этого приема при опоре на разработанные представления о составе компонентов. Более успешное решение контрольных задач испытуемыми группы "А" доказывало значение целостного подхода к формированию обобщенного приема, при котором объектом прямого усвоения учащимися становился прием как единица усвоения. Результаты, которые продемонстрировали испытуемые группы "Б", дают основания к констатации неоднозначности связей между компонентами обобщенного приема. В целом картина решений задач испытуемыми в контрольной серии показала достаточно большой разброс индивидуальных характеристик этих решений и большую зависимость этих характеристик от актуального уровня сформировавшей рефлексивных и логических средств.
Полученные результаты позволили вернуться к соображениям, определяющим актуальность как исследования проблем формирования конкретна приемов мышления, так и внедрения полученных результатов в практику школьного обучения. Как уже отмечалось, существующие подходы к проблемам освоения компьютерной грамотности, характеризующиеся различными ограничениями, усилением акцентов на второстепенных деталях и недостаточным вниманием к базисным моментам подготовки. В обучении по-преимуществу выдерживается линия на изучение множества конкретных сведений, обозначений, условных ходов, различных решений частных задач. При этом КГ ровно, как и познавательное развитие, лишь декларируется как непосредственная цель обучения, на деле же изначально является произвольный продуктом обучения.
Кардинальная перестройка курса ОИ и ВТ, на наш взгляд, может быть осуществлена лишь на пути изменения самой парадигмы обучения.
Тогда смена должна, по нашему мнению, привести к наделению компьютерной грамотности принципиально новым содержанием. Причем в качестве нового содержания КГ может выступить специфика человеческой деятельности по решению задач информатики. В диссертации сформулированы некоторые рекомендации, которые отражают одну из возможных версий новой парадигмы обучения ОИ и ВТ. По нашему представлению, центральным звеном нового содержания курса ОИ и ВТ, предполагающего КГ в качества прямого и непосредственного объекта усвоения, может быть понятие задачи в ее генерализованном виде. Тогда основными "направляющими" курса должны стать две компоненты: задачи (их виды и структуры) и соответствующие способы (приемы) решения. Эти компоненты должны быть представлены в единстве на всех этапах обучения, образуя в нем необходимый контекст для организации рефлексивного управления и самоуправления в обучении. Соотнесение типов задач со способами и средствами их решения позволит добиться большей теоретической цельности и последовательности курса основ информатики и вычислительной техники.
В заключении диссертации сформулированы выводы, подтверждающие гипотезу исследования и основные положения, вынесенные на защиту.
1. Теоретический подход к познавательному развитию как становлению базисных приемов решения алгоритмических задач является правомерным при оценке эффективности обучения школьников основам информатики и вычислительной техники.
2. Одним из психологических критериев развития мышления учащихся в процессе усвоения содержания нового учебного предмета является прием "анализ от конца". Основу этого приема составляет способность ученика к пояску решения задачи через анализ данной в условиях конкретной цели (посредством допущения, что цель достигнута) и последующим развертыванием от "конца к началу" последовательных шагов решения.
3. Становление приема "анализ от конца" существенно видоизменяет основные характеристики пояска решения алгоритмических задач по линии регламентации процесса решения - сокращения необязательных проб и усиления доказательности решения.
4. Развитие мышления школьников, к которому приводит усвоение нового учебного предмета, зависит от содержания и методов обучения. Установлено, что в сложившихся условиях обучения основам информатики я вычислительной техники формирование у школьников такого базисного компонента компьютерной грамотности, как прием "анализ от конца", в должной степени не обеспечивается.
5. Результаты исследования свидетельствуют о том, что формирование обобщенных приемов решения алгоритмических задач, при котором сам прием и его основные компоненты выступают в качестве прямых объектов усвоения, является наиболее аффективным для введения школьников в содержание нового учебного предмета и развития полноценных способов решения алгоритмических задач.
Содержание диссертации отражено в следующих публикациях автора:
I. Динамика становления рефлексивных актов в продуктивной мыслительной деятельности // Вопросы психологии. - 1984. - №5. - С.117-124 (в соавторстве).
2. Проблемы развития мышления школьников при освоении основ информатики и вычислительной техники // Психолого-педагогические вопросы компьютерного обучения в средней школе. Материала Всесоюзной научно-практической конференции. Москва, 1989 г. - 0,1 п.л,
3. Методика определения влияния обучения ОИ и ВТ на умственное развитие учащихся (в соавторстве). - 1,0 п.л. (в печати).
4. Психологические проблемы обучения информатике в школах СССР (в соавторстве). София, 1990 г. - 1,0 п.л.
5. Computer Literacy Acquisition as a Psychological .Problem // The Second International Congress for Research cm Activity on Theory, Lahti, Finland , 1990.