Денисова Людмила Викторовна
кандидат педагогических наук, доцент кафедры информатики и методики преподавания информатики, Оренбургский государственный педагогический университет, г. Оренбург
lv-denisova@yandex.ru

Дженжер Вадим Олегович
кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой информатики и методики преподавания информатики, Оренбургский государственный педагогический университет, г. Оренбург
vdjenjer@yandex.ru

Математическая подготовка учащихся начальной школы для работы в среде программирования Scratch

В настоящее время мы занимаемся разработкой методики организации внеучебной проектной научно-познавательной деятельности школьника. Актуальность этой работы определяется тремя основными причинами: личностной, общеобразовательной и нормативной. Во-первых, проектная деятельность позволяет реализовать личностный подход к обучению и воспитанию, что достаточно сложно обеспечить в условиях традиционной классно-урочной системы. Тема проекта, способы и средства его реализации, партнёры, темп выполнения — всё это выбирается учеником в соответствии со своими предпочтениями. Во-вторых, разделение человеческого знания на предметы условно и имеет смысл с позиции технологического подхода к организации образования, но бессмысленно с точки зрения природы. Проложить мостики между различными дисциплинами и сформировать целостную картину мира можно лишь в междисциплинарной деятельности. В-третьих, общеобразовательные стандарты второго поколения включают в себя обязательную внеурочную деятельность, которая представлена (помимо прочих) проектным и научно-познавательным направлениями [1]. Это влечёт за собой необходимость разработки методики организации такой деятельности.

В качестве средства организации проектной деятельности мы выбрали среду программирования Scratch [2], определяющими особенностями которой являются объектная ориентированность, визуальное проектирование программ из стандартных блоков, бесплатность, русскоязычность, многоплатформенность, многочисленное, дружелюбное и динамично развивающееся сообщество пользователей (более подробно описано в [3]).

Мы начинаем работать с детьми в гимназии № 3 г. Оренбурга со второго класса. К этому моменту они уже умеют свободно читать и писать, выполнять простейшие арифметические операции, а также имеют первичные навыки работы с персональным компьютером. Работа в среде Scratch может оказать значительное влияние на развитие ученика. Но в начальной школе овладение навыками работы в этой среде наталкивается на неготовность школьника к использованию некоторых команд, связанных с такими понятиями из математики, как отрицательное число, десятичная дробь, декартова система координат, поворот (градусная мера угла) и других. Часть этих команд понадобится уже при выполнении первых проектов. Например, команда ждать (n) секунд (требуется знание десятичных дробей).

В соответствии с общеобразовательными стандартами перечисленные понятия изучаются в следующих классах:

• отрицательные числа: пятый (УМК Э. Г. Гельфман, М. А. Холодной и др.) или шестой классы (УМК Н. Я. Виленкина);

• рациональные числа (десятичная дробь): пятый класс;

• декартова система координат: первая (положительная) четверть — конец четвёртого класса (УМК Л. Г. Петерсон); координатная прямая — пятый класс (УМК Э. Г. Гельфман, М. А. Холодной и др.);  координатная плоскость — шестой класс;

• градусная мера угла: конец четвёртого класса (УМК Л. Г. Петерсон), пятый класс.

Таким образом, имеется противоречие между позиционированием Scratch как языка программирования для детей и недостаточной математической подготовкой младшего школьника для работы в этой среде. Мы видим два возможных подхода к разрешению этого противоречия. Первый подход достаточно полно представлен в [4] и связан с объяснением указанных математических понятий традиционным способом по мере возникновения необходимости в них.

Второй подход основан на использовании для введения базовых математических понятий специально разработанных цифровых образовательных ресурсов (ЦОР). Возможно использование готовых ЦОР, но в целях повышения мотивации занятий в среде Scratch, предпочтительно, чтобы разработки велись в этой же среде. Здесь будет представлен именно этот подход.

Возникает вопрос о правомерности введения перечисленных математических понятий в начальной школе, т. е. о соответствии этих понятий возрастным особенностям младшего школьника. Здесь мы ориентируемся на опыт отечественных педагогов и психологов, выдвинувших и обосновавших теорию развивающего и опережающего обучения. Многолетние эксперименты, проводимые в российских школах по методикам Л. В. Занкова, Д. Б. Эльконина и В. В. Давыдова, С. Н. Лысенковой показали, что в специально организованной учебной деятельности младшему школьнику вполне доступны для усвоения теоретические и абстрактные понятия. Более того, опыт С. Н. Лысенковой и других учителей позволяет утверждать, что программа начальной школы может быть пройдена в более сжатые сроки за счёт опережающего введения нового материала.

Таким образом, некоторые не изучаемые в начальной школе математические понятия можно вводить с опережением при определённых условиях, учитывающих возрастные и психологические особенности младшего школьника. Известно, что в младшем школьном возрасте преобладает наглядно-образное и постепенно развивается абстрактно-логическое мышление. Поэтому обучение младшего школьника строится с опорой на наглядность, что можно реализовать, используя цифровые образовательные ресурсы.

Под цифровыми образовательными ресурсами понимают представленные в цифровой форме фотографии, видеофрагменты, статические и динамические модели, объекты виртуальной реальности и интерактивного моделирования, картографические материалы, звукозаписи, символьные объекты и деловую графику, текстовые документы и иные учебные материалы, направленные на реализацию целей и задач современного образования.

Предпринимаются попытки классификации всего разнообразия ЦОР. Так, можно выделить следующие их типы: расширяющие и дополняющие УМК; контрольно-диагностические; информационные источники сложной структуры; инновационные учебно-методические комплексы; дистанционные информационные ресурсы.

Наибольшее распространение в учебном процессе сегодня имеют ЦОР первого типа, которые расширяют и дополняют УМК и используются учителем непосредственно при объяснении нового или закреплении уже пройденного материала (презентации, тренажёры и др.). Это объясняется, в первую очередь, лёгкостью создания небольшого ресурса, ориентированного на поддержку одной конкретной темы. Кроме того, ЦОР такого типа заметно дешевле профессиональных пакетов образовательных программ, особенно если разрабатываются самим учителем.

Однако использование в учебном процессе таких ресурсов связано с существенным недостатком, который мы выявили в результате опроса учителей информатики Оренбургской области, слушателей курсов повышения квалификации ИПКиППРО ОГПУ. Оказалось, что редкие учителя информатики при создании своих ЦОР выходят за рамки обычных презентаций и практически не используют в качестве средств разработки что-либо помимо широко распространённого MS PowerPoint. Flash-анимация и ActionScript, Silverlight, Authorware, различные языки программирования (Java, Delphi, C# и др.) — всё это остаётся мало востребованным учителями (особенно «не-информатиками» по диплому) в силу специфичности этих средств и сложности их освоения. Поэтому потенциально заложенные в ЦОР преимущества их использования на уроке (интерактивность, индивидуальный подход, наглядность и, главное, повышение мотивации учеников) зачастую оказываются нереализованными.

В то же время Scratch настолько прост в освоении и богат своими возможностями, что мы рассматриваем его как перспективный инструмент разработки ЦОР, в том числе и для изучения самого Scratch.

Под руководством авторов на Scratch разработаны ЦОР для введения четырёх математических понятий: отрицательного числа, десятичной дроби, декартовой системы координат и градусной меры угла (разработка выполнена на кафедре информатики и методики преподавания информатики Оренбургского государственного педагогического университета студенткой V курса отделения «Информатика» М. А. Михайловой; с разработкой можно ознакомиться по адресу: http://scratch.mit.edu/galleries/view/88472 ).

Преимущества, получаемые педагогом при использовании такого подхода, по сравнению с применением крупных профессиональных ЦОР, состоят в следующем.

1. Узкая направленность собственных разработок приводит к их небольшому размеру и простому интерфейсу. Это позволяет сосредоточиться на материале, избегая долгого изучения самого программного продукта.

2. Появляется возможность быстрого создания ЦОР с заданными дидактическими характеристиками. Как известно, ученики могут не понимать материал, но при этом непонимание будет у каждого своё. Это зависит и от общего развития ученика, и от знаний по конкретной теме, и от психотипа, и даже от настроения. Учитель может разрабатывать различные продукты, ориентируясь на особенности той или иной группы школьников, практически в реальном времени.

3. Как следствие предыдущего, использование нескольких различных ЦОР по одной и той же теме вносит разнообразие и повышает интерес и мотивацию учащихся. Кроме того, полезным оказывается взглянуть на один и тот же объект с разных сторон 

4. Нам представляется очень важным, что ЦОР может разрабатываться не только учителем, но и более старшими школьниками для младших. Возврат к уже давно пройденному и, казалось бы, понятому материалу, осмысленное его повторение зачастую приводят к обнаружению ранее не замеченных «подводных камней». Попытка объяснить материал другому — хороший повод для рефлексии, более объективного взгляда на собственные знания 

5. Разработка ЦОР влечёт за собой более глубокое изучение учениками языка программирования Scratch и превращение последнего в «инструмент для думания» (А. Кей). Это означает, что язык программирования перестаёт быть узконаправленным средством решения задач по информатике, а становится средством организации мыслительной деятельности ребёнка.

6. Создание ЦОР — это полноценный проект. Он полезен для ученика-разработчика ясной положительной мотивацией, которая обусловлена очевидной социальной значимостью проекта. Создаются условия для возникновения целеполагания, проявления самостоятельности, обязательной самооценки после апробации своего продукта в «боевых» условиях.

7. У младших школьников, пользователей готовых ЦОР, повышается мотивация изучения Scratch, так как они видят хорошие образцы программных продуктов, разработанных в той же самой среде, которую они изучают.

Таким образом, решение возникшей проблемы привело нас к разработке довольно общего подхода, который кратко описывается в нескольких словах: трудности, возникающие при изучении языка программирования (Scratch) можно разрешать при помощи самого языка программирования. Этот подход хорошо зарекомендовал себя в нашей работе и, как нам думается, является переносимым и масштабируемым.

Литература

1. Савинов Е. Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Начальная школа. — М.: Просвещение, 2010. — 191 с. (Стандарты второго поколения).

2. Scratch: [электронный ресурс]. / URL: http://scratch.mit.edu    (дата доступа 07.07.2010)

3. Рындак В. Г., Дженжер В. О., Денисова Л. В. Концепция организации внеучебной проектной научно-познавательной деятельности школьника. // Образование и наука. Известия УрО РАО. — Екатеринбург: Изд-во УрО РАО, 2009. — № 7 (64). — С. 12–22.

4. Рындак В. Г., Дженжер В. О., Денисова Л. В. Проектная деятельность школьника в среде программирования Scratch: учебно-методическое пособие. — Оренбург: ОГИМ, 2010. — 106 с. URL: http://sites.google.com/site/orenscratch/nasi-razrabotki  (дата доступа 07.07.2010)

Исследование выполнено при поддержке Рособразования в рамках реализации АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009–2010 годы) (№ 3.1.2/4125).

Рекомендовано к публикации:
Е.В.Пискунова, доктор педагогических наук, член Редакционной Коллегии