Розвиток мислення учнів на уроках інформатики

Копотій В.В. Розвиток мислення учнів на уроках інформатики // Комп’ютер у школі та сім’ї – 2006. – №5. – С. 8-11.

Розвиток мислення учнів на уроках інформатики

Копотій Вікторія Володимирівна

Інформаційне суспільство для України – це здебільшого популярний термін європейських декларацій, ніж реальне явище з чітким змістом. Хоча його прихід і пророкують вже чверть сторіччя, світ навколо нас набуває дедалі більше ознак інформаційного суспільства. Завдяки новим можливостям, обсяг і структура знань міняються і кількісно, і якісно щокілька років. Тож раз набута освіта вже не забезпечує сталого професійного рівня, достатнього на все життя. Постійне навчання паралельно з роботою вимагає зміни принципу освіти. А для нового покоління – розробки нової педагогіки: системи виховання особистості, адаптованої до інформаційного суспільства. Формування такої особистості вимагає від учителів школи більших зусиль, ніж звичайне передавання учневі певної суми знань. Розвиток мислення школярів стає основним завданням педагогічного процесу в більшості світових освітніх систем.

Дослідженням розвитку мислення займалися психологи Л.С. Виготський, П.Я. Гальперін, В.В. Давидов, Л.В. Занков, О.В. Запорожець, Д.Б. Ельконін, О.Н. Кабанова-Меллер, А.П. Леонтьєв, С.Д. Максименко, С.Л. Рубінштейн, М.Л. Смульсон, Б.М. Теплов, О.К. Тихомиров та інші. О.Н. Кабанова-Меллер розробила методику, за якою в центрі уваги на уроці перебувають певні прийоми розумової діяльності, але їх структура учням не задається, тому діти знаходяться в умовах самостійного планування послідовності дій.

Як правило, розвиток мислення будують через розвиток розумових дій або операцій. Загальні розумові дії як механізми найбільш повно відображені у працях С.Л. Рубінштейна та його послідовників. Такими діями вважають: аналіз, синтез, аналіз через синтез, порівняння, абстрагування, узагальнення, аналогію та класифікацію.

В американській педагогічній школі широко використовувалась систематика освітніх цілей або Таксономія Блума, запропонована Бенджаміном Блумом в 1956 році [2], за якою у пізнавальній сфері учнів визначається шість рівнів розвитку мислення: знання, розуміння, використання, аналіз, синтез й оцінювання. Аналіз, синтез й оцінювання називають навичками мислення високого рівня.

У 1999 році доктор Лорін Андерсон запропонувала оновлену версію Таксономії Блума [2], що бере до уваги більш широкий діапазон факторів, які впливають на навчання. Оновлена таксономія Блума окремо розглядає знання і пізнавальні процеси. Знання розподіляються на чотири категорії: фактичні, концептуальні, процедурні та метакогнітивні.

Фактичні знання – це основні інформаційні повідомлення, які має людина. До них належать знання термінології, певних деталей і елементів.
Концептуальні знання – це знання про зв’язки між частинами системи, а саме: знання класифікацій і категорій, принципів і узагальнень, теорій, моделей та структур.
Процедурні знання – це знання про те, як виконати певну операцію: до них включені знання алгоритмів, методів та процедур, а також знання критеріїв для визначення, коли застосувати відповідну процедуру.
Метакогнітивні знання – це знання людини про власні процеси мислення. Це стратегічні знання (способи запам’ятовувати й відтворювати інформаційні дані), знання про пізнавальні задачі та самопізнання.

В оновленій таксономії визначається шість навичок мислення. Вони розташовані від найпростішої до найскладнішої: запам’ятовування, розуміння, використання, аналіз, оцінювання і створення (табл.1).

Таблиця 1. Система навичок мислення за оновленою таксономією Б. Блума

Навички мислення	Описове означення	Пізнавальні процеси	Дії учня
Запам’ятовування	Запам’ятовування специфічної інфор-мації та її відтворення	Ідентифікація, відтворення	Описує, згадує, розміщує, називає, розпізнає, показує, переказує, повторює
Розуміння	Осмислення і засвоєння тієї інфор-мації, яку учень запам’ятав. Здатність робити власні висновки на основі одержаної інформації	Інтерпретація, ілюстрація,класифікація, підбиття підсумків, виведення, порівняння, пояснення	Пояснює, обговорює, перетворює, перекладає, підраховує, підсумовує, складає, будує, малює, перевіряє, демонструє, представляє, порівнює, встановлює відповідність, наводить приклад
Використання	Використання знань та умінь у знайомих або нових ситуаціях	Виконання завдання, здійснення проекту	Демонструє застосування знань, розв’язує, обчислює, ілюструє, вирішує нові проблеми, використовує, перетворює
Аналіз	Розбиття, розчленову-вання цілого на складові елементи	Диференціація, організація, виділення категорій	Виділяє, розбирає, розрізняє, розподіляє на частини, визначає, виділяє категорії, класифікує, організовує, експериментує, встановлює співвідношення
Оцінювання	Визначення цінності матеріалів, інформації і методів, коли задана мета, стандарти і критерії	Перевірка, критика	Оцінює, доводить, критикує, порівнює, узагальнює, встановлює, вибирає, визначає місце, перевіряє, відстоює (думку), дебатує, аргументує, визначає цінність, доводить цінність
Створення	Поєднання, об’єднання окремих частин у ціле, щоб сформувати дещо нове або визначити компоненти нової структури	Розробка, планування, створення	Комбінує, компонує, складає, формулює, схематизує, пропонує, розробляє, проводить, проектує, планує, збирає, створює, будує

Для системної дії й одержання позитивного результату необхідно знати не тільки те, що вчителі повинні розвивати в учнів, але і якими засобами можна досягти більш ефективних результатів. Одним із них виступає система завдань і вправ. Тому метою нашої роботи є добір типових завдань, що сприяють розвитку мислення учнів на заняттях з навчального курсу “Інформатика”, на прикладі теми “Засоби ділової графіки” з розділу “Табличний процесор”.

Особливістю цих завдань є те, що вони створені, керуючись оновленою таксономією Б. Блума (при розробці завдань були використані задачі з [1]). Формулювання кожного завдання містить дієслова, що визначають діяльність учня (табл. 1). Відзначимо, що процес розв’язування завдання відповідного рівня передбачає залучення навичок мислення усіх попередніх рівнів, тобто при розв’язуванні вправи, яка передбачає аналіз матеріалу, учень обов’язково залучає знання, демонструє розуміння матеріалу та його використання на практиці.

Типовими завданнями, під час виконання яких учні демонструють свої навички запам’ятовування, є запитання і тестові завдання. При відповіді на запитання учень згадує та переказує вивчений матеріал, а коли працює з тестовими завданнями, то – розпізнає правильну відповідь (табл. 1). У процесі розв’язування завдань 1 та 2 учні демонструють розуміння матеріалу.

Таблиця 2. Тарифи на послуги операторів мобільного зв’язку

Оператор	Пакет	Вихідні дзвінки в мережі оператора	Вихідні дзвінки на номери інших операторів	Плата за з’єднання дзвінка	"SMS" (вихідне повідом-лення)	"MMS" (вихідне повідом-лення)
КИЇВСТАР	ACE&BASE "ПЛЮС"	0,75	1,50	0,27	0,33	0,75
КИЇВСТАР	ACE&BASE "СТАНДАРТ"	1,00	1,00	0,27	0,33	0,75
DJUICE	djuice "Новорічний"	0,05	1,00	0,27	0,25	0,75
DJUICE	DJUICE	0,45	1,50	0,27	0,25	0,75
life:)	life:) "Простір life:)"	0,19	1,20	0,00	0,25	0,75
life:)	life:) "Єдиний"	1,00	1,00	0,00	0,25	0,75
ДЖИНС	"Новий ДЖИНС"	0,45	1,45	0,27	0,25	0,75
МОБІ	МОБІ	0,50	1,00	0,00	0,30	0,00
Welcome	"Універсальний"	1,66	1,66	0,00	0,28	0,00
Welcome	"Партнер"	0,10	1,00	0,00	0,30	0,00
Welcome	"Партнер престиж"	0,50	1,10	0,00	0,30	0,00

Завдання 1. Дано таблицю 2 “Тарифи на послуги операторів мобільного зв’язку”. Побудуйте гістограму для порівняння цін на всі вихідні дзвінки у зазначених пакетах, збережіть її на окремому листі. Побудуйте лінійчасту діаграму для дослідження цін на “SMS” та “MMS” повідомлення у поданих пакетах, збережіть її на тому ж листі, де розташована таблиця.

Рис. 1. Діаграма “Тарифи на послуги зв’язку”

Корисними будуть завдання, які закріплюють навички роботи з вказівками форматування діаграм.

Завдання 2. До раніше створеної діаграми (рис. 1) внести такі зміни, наприклад:

• зменшити (збільшити) заголовок діаграми;
• змінити шрифт заголовка діаграми;
• перемістити легенду так, щоб вона знаходилася над областю побудови діаграми;
• зменшити (збільшити) область побудови діаграми;
• зобразити допоміжні лінії сітки;
• вставити таблицю значень;
• вставити назву вісі Х (осі Y);
• змінити колір відображення окремих даних на діаграмі.

Завдання 1 і 2 є типовими з цієї теми, при розв’язуванні яких учні демонструють розуміння навчального матеріалу. Якщо розглянути дії учнів під час виконання завдання 1, то після прочитання умови завдання вони згадують алгоритм побудови діаграм, виділяють потрібні дані в таблиці, далі будують діаграму, виконуючи вказівки алгоритму. Під час роботи над завданням 2 учні виконують дії аналогічні тим, які застосовуються у процесі виконання завдання 1. Отже, школярі не тільки знають послідовність кроків, потрібних для побудови діаграми, а й розуміють, як це практично реалізувати.

Наступним рівнем розвитку мислення є використання набутих знань та умінь. За означенням (табл. 1) цей рівень передбачає використання знань й умінь у знайомих або нових ситуаціях. Наскільки ситуація або завдання будуть для учнів новими, визначити досить складно. Якщо вчитель попередньо пояснив процес виконання завдання, то у процесі розв’язування учні будуть демонструвати лише знання та розуміння вивченого матеріалу. У випадку, коли в умові завдання присутні нові елементи або ситуації, які вчитель раніше не розглядав, то можна вважати, що при розв’язуванні такого завдання учні використовують знання та навички у нових ситуаціях, як приклад пропонуються завдання 3–5.

Завдання 3. На основі даних таблиці 2 “Тарифи на послуги операторів мобільного зв’язку”, що зберігається на диску, та надрукованої на папері діаграми (рис. 1), створити відповідну діаграму в середовищі табличного процесора.

Зазвичай учням пропонують побудувати діаграму для порівняння певних даних, а в цьому завданні учням надається електронна таблиця та малюнок з діаграмою, і вони самостійно визначають, які дані треба виділити, щоб одержати подану діаграму.

Завдання 4. Дано в електронному вигляді таблицю 2 “Тарифи на послуги операторів мобільного зв’язку” та діаграму (рис. 2), яка відображає співвідношення між цінами на вихідні дзвінки різних операторів мобільного зв’язку. Додати до поданої діаграми такі елементи: підписи до вісі Х, назву до вісі Y, проміжні лінії сітки, назву діаграми.

Рис. 2. Діаграма “Співвідношення між цінами на вихідні дзвінки”

Завдання 5. Поданий на рис. 3 текст набрати у текстовому процесорі та зберегти у вигляді текстового файлу. За даними тексту створити таблицю в табличному процесорі та зберегти в окремій книзі (табл. 3). Побудувати: 1) кругову діаграму для дослідження кількісного співвідношення між категоріями курців; 2) лінійчасту діаграму для порівняння кількості курців-хлопців та дівчат-курців; 3) гістограму для дослідження співвідношення загальної кількості курців до хлопців і дівчат. Усі три діаграми вставити у текстовий документ для ілюстрації тексту.

Таблиця 3. Розповсюдження куріння серед молоді від 13 до 16 років у м. Київ

Категоріїкурців	Примітка	Всього	Хлопці	Дівчата
РАННІ КУРЦІ	курили у віці до 11 років	24,5	34,5	11,3
ТЕПЕРІШНІ КУРЦІ	викурили одну чи більше сигарет упродовж останніх 30 днів	41,1	46,8	33,8
ЗАТЯТІ КУРЦІ	викурили більше 20 сигарет упродовж останніх 30 днів	20	26,8	11,7
ЗАЛЕЖНІ КУРЦІ	викурили шість і більше сигарет на день	14,4	20,6	7

Рис. 3. Статистика тютюнокуріння

В умовах завдань 3–5 з’являються нові ситуації, які, як правило, не розглядаються вчителем і не описані в підручниках. Отже, при розв’язуванні цих завдань учні демонструють використання знань, умінь і навичок у нових ситуаціях.

Під час вивчення теми “Засоби ділової графіки” в учнів виникають сумніви у виборі типу діаграми й аналізі одержаних графічних результатів. Для спрощення виконання цих задач доцільно ознайомити школярів із призначенням кожного типу діаграми [1, с. 181-185]. Завдання 6 має за мету навчити учнів аналізувати вже побудовані діаграми. Його краще розглядати на початковому етапі вивчення даної теми.

Завдання 6. Дано таблицю 2 “Тарифи на послуги операторів мобільного зв’язку” та відповідну діаграму (рис. 1). Дайте відповіді на запитання: Який з пакетів мобільного зв’язку пропонує найвищі (найнижчі) ціни на вихідні дзвінки?
Як змінюються ціна на послуги "SMS" та "MMS" у різних операторів?
Який з пакетів не передбачає плати за з’єднання дзвінка?
При розв’язуванні цього завдання учні спочатку подумки розбирають діаграму на складові частини та виділяють потрібні дані (аналіз) та формулюють відповідь.

Типовим завданням на побудову діаграм є завдання, у котрому потрібно самостійно визначити тип діаграми. При цьому учень виконує такі дії: 1) аналіз таблиці (розбір таблиці на структурні елементи); 2) виділення даних, які треба відобразити у діаграмі; 3) оцінювання даних, критерієм якого є кількісні значення даних та призначення типів діаграм; 4) добір відповідного типу діаграми; 5) побудова діаграми (використання).

Для урізноманітнення типового завдання можна дещо ускладнити умову завдання 5, наприклад, завдання 7.
Завдання 7. Поданий на рис. 3 текст набрати у текстовому процесорі й зберегти у вигляді текстового файлу. За даними тексту створити таблицю в табличному процесорі та зберегти в окремій книзі. Побудувати діаграму: 1) яка демонструє співвідношення між всіма курцями; 2) для порівняння кількості курців-хлопців і дівчат-курців; 3) для дослідження співвідношення загальної кількості курців до хлопців і дівчат. Усі три діаграми вставити в текстовий документ для ілюстрації тексту.
При розв’язуванні цієї задачі учень виконує такі дії: 1) набір тексту в текстовому процесорі (використання); 2) аналіз тексту для виділення структурних елементів, на базі яких необхідно побудувати таблицю (аналіз); 3) створення таблиці за даними тексту (створення); 4) добір даних, які треба відобразити у діаграмі, їх оцінювання, критерієм якого є їх кількісні значення; 5) добір відповідного типу діаграми; 6) побудова діаграми (використання).

Під час вивчення наступних тем розділу “Табличний процесор” можна пропонувати учням комплексні завдання: на базі отриманих результатів пошуку даних, фільтрування та інше, побудувати діаграми. Наприклад, завдання 8.
Для цього завдання можна не давати учням готових таблиць. Достатньо дати їм веб-сайти операторів, де б розташовувалися відповідні тарифи. Або дати їм таблиці з тарифами у тому вигляді, в якому їх пропонує оператор. (За можливості можна запропонувати учням знайти самостійно потрібні дані в мережі Інтернет).

Завдання 8. Нехай є два оператори мобільного зв’язку або два різні пакети оператор 1 (наприклад, life:)) та оператор 2 (наприклад, Київстар ACE&BASE). Визначте однакові для обох операторів послуги, скомпонуйте їх у нову таблицю. Для кожної послуги знайдіть (використовуючи функцію ЯКЩО) оператора, який пропонує меншу ціну на дану послугу (оцінювання). Побудуйте відповідну діаграму для дослідження співвідношення цін на послуги у поданих операторів.

Таблиця 5

Таблиця 5. Тарифи на послуги мобільного зв’язку оператора1 та оператора2

	A	B	C	D
1	Послуга	Тариф оператор1	Тариф оператор 2	Вигідніший оператор
2	Дзвінки на номери мережі фіксованого зв’язку та номери інших операторів мобільного зв’язку у межах України (хвилина розмови)	1,00	1,50	=ЕСЛИ(B2>C2;"Оператор1"
........	.......................	........	.........	.....................

У процесі розв’язування завдання 8 учні: 1) аналізують таблиці, вибирають однотипні послуги, складають нову таблицю (створення), яка може мати вигляд таблиці 5; 2) далі вони за допомогою функції “ЯКЩО” визначають назву оператора, який пропонує за дану послугу меншу ціну (використання); 3) роблять загальний висновок, використовуючи інструмент Автофільтр. (оцінювання); 4) обирають тип діаграми та будують її (аналіз, оцінювання, використання).

У сучасних умовах швидкої зміни та оновлення програмного матеріалу з інформатики вчителі не мають достатньої кількості завдань. Таксономія Блума допомагає їм формулювати умови задач таким чином, щоб навчальний процес сприяв розвитку в учнів навичок мислення високого рівня, сприяє формуванню у них критичного мислення. Наведені завдання, є прикладами для подальших розробок.

Література.

1. Морзе Н.В. Методика навчання інформатики: Навч. посіб.: У 4 ч. / За ред. акад. М.І. Жалдака. – К.: Навчальна книга, 2003. – Ч. ІІ: Методика навчання інформаційних технологій. – 287 с.
2. Програма “IntelÒ innovation in education” <http://www97.intel.com/en/ProjectDesign/ThinkingSkills/ThinkingFrameworks/Bloom_Taxonomy.htm>
3. Слепкань З.И. Психолого-педагогические основы обучения математике: Метод. пособие. – К.: Рад. школа, 1983. – 192 с.
4. Смульсон М.Л. Психологія розвитку інтелекту. – К., 2001. – 276 с.