Формирование вычислительного мышления у учащихся 5-6 классов: структурный анализ

Автор: Покровский Дмитрий Тимурович

Организация: ГБОУ СОШ № 134 Красногвардейского района

Населенный пункт: г. Санкт-Петербург

В современном образовательном процессе особое внимание уделяется развитию вычислительного мышления, которое становится неотъемлемой частью общей математической грамотности учащихся. В условиях стремительного развития технологий и увеличения объема информации, с которой сталкиваются школьники, формирование вычислительного мышления становится особенно актуальным. Это связано с необходимостью подготовки учащихся к жизни в цифровом обществе, где умение работать с данными и применять математические знания в различных ситуациях играет ключевую роль.

Актуальность данной работы обусловлена тем, что в 5–6 классах происходит формирование основ математического мышления, и именно в этот период закладываются базовые навыки, которые будут необходимы в дальнейшем обучении. Важно отметить, что вычислительные навыки не только способствуют успешному освоению математики, но и влияют на развитие логического мышления, критического анализа и способности к решению проблем. В связи с этим, необходимо разработать методические рекомендации, направленные на эффективное развитие вычислительного мышления у обучающихся.

Понятие вычислительного мышления охватывает целый ряд процессов, связанных с анализом, решением проблем и созданием алгоритмов. Оно включает в себя навыки, необходимые для разбиения сложных задач на более простые, что упрощает их понимание и реализацию. Данная концепция, предложенная Сеймуром Пейпертом, позволяет рассматривать вычислительное мышление как многогранное явление, применимое как в программировании, так и в повседневной жизни[1].

Вычислительное мышление выделяется своей итерационной природой, состоящей из трех ключевых этапов: формулировки проблемы, разработка алгоритма и реализация решения[2]. Этот подход не только помогает в решении конкретных задач, но и развивает общие аналитические способности, критическое мышление и творческое решение проблем у учеников. Значимость вычислительного мышления возрастает в контексте современных образовательных тенденций, когда акцент делается на развитие критических и аналитических навыков, необходимых для успешной ориентации в информации и технологиях[3].

Необходимо отметить, что вычислительное мышление можно эффективно развивать у обучающихся 5–6 классов. Этот возрастной диапазон предоставляет уникальные возможности для формирования умений, необходимых для анализа и решения задач. Дети начинают воспринимать сложные концепции и алгоритмы, что создает основу для дальнейшего освоения компьютерных наук[4]. Методические подходы, направленные на активное вовлечение учащихся в процесс обучения, могут значительно улучшить их способности к критическому мышлению и проблемному решению, что в свою очередь способствует более глубокому пониманию математических понятий.

Развитие вычислительной культуры у обучающихся 5–6 классов представляет собой многогранный процесс, в который включаются не только базовые навыки вычислений, но и умение применять их в различных жизненных ситуациях[5]. В современных образовательных реалиях акцент делается на междисциплинарном подходе, что создает обширные возможности для формирования вычислительного мышления. Этот подход, в свою очередь, позволяет учащимся воспроизводить и использовать формулировки математических законов и правил не только в ходе изучения математики, но и в рамках других предметов, что важно для их дальнейшего обучения.

Несомненно, диагностика уровня вычислительной культуры является важным аспектом в этом процессе[6]. Существуют различные методики оценки, включая анализ работы учащихся на контрольных и тестовых заданиях. Это позволяет не только выявить ошибки, но и понять причины их возникновения, что актуально для оптимизации учебного процесса. Например, исследования показывают, что вычислительные навыки школьников за последние годы значительно ухудшились, что отражает необходимость внесения изменений в подходы к обучению.

Важно отметить, что вычислительная культура включает не только механическую сторону, но и осознанное использование вычислительных навыков. При формировании этого умения у учащихся 5–6 классов важно учитывать, что в этом возрасте они начинают более активно осваивать правила работы с дробями и другими математическими понятиями. Участие в практической деятельности, решение задач, связанных с реальными ситуациями, способствует закреплению полученных знаний и формированию прочной базы для дальнейшего изучения математики.

Также рассматривается необходимость построения диагностики вычислительной культуры как интегративного результата обучения. Согласно исследованиям, вычислительная культура школьников формируется не только через усвоение алгоритмов, но и через развитие таких качеств, как логичность, абстрактное мышление и способность к самоанализу. Это позволяет учащимся не только успешно решать математические задачи, но также осознанно подходить к процессу обучения и применять полученные знания в различных сферах[7].

Применение современных информационных технологий не только в обучении, но и в диагностике навыков вычислений может значительно улучшить качество образования. Например, использование онлайн-ресурсов и платформ для оценивания вычислительных навыков способствует более точному и эффективному анализу успешности учеников[8]. Такой подход открывает новые горизонты для формирования вычислительной культуры, которая будет актуальна в условиях быстро меняющегося мира.

Рисунок 1. Примеры задач для формирования вычислительных умений у школьников

Рисунок 2. Примеры задач для формирования вычислительных умений у школьников

Контрольные работы в предметах математики для 5-6 классов представляют собой важный инструмент оценки знаний и умений учащихся. Учитывая требования Федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС), контрольные и самостоятельные работы адаптированы по уровням сложности, что позволяет учитывать индивидуальные особенности учеников.

Задания в контрольных работах охватывают широкий спектр тем, включая операции с дробями, вычисления с натуральными числами, а также текстовые задачи, основанные на жизненных ситуациях. Это создает возможность для проверки не только теоретических знаний, но и практических умений, что важно для формирования вычислительного мышления. Работы могут включать как задания повышенной сложности, так и более простые, что способствует дифференциации обучения и может оказать положительное влияние на мотивацию учащихся.

Методические рекомендации для учителей позволяют эффективно организовать контроль за усвоением материала. Они описывают не только проведение контрольных мероприятий, но и стратегию встраивания оценки в учебный процесс. При этом важно, чтобы учителя могли использовать результаты оценочных работ для выявления проблемных зон в знаниях и умениях учащихся. Рекомендуется обращать особое внимание на анализ ошибок, что поможет глубже понять, какие навыки нуждаются в дополнительной практике.

Важным этапом становится рассмотрение деятельностного подхода (в современном дискурсе иногда встречается формулировка «проактивный подход») в обучении математике. Он становится инструментом, который помогает развивать не только академические знания, но и навыки самостоятельного мышления у учащихся. При использовании этого метода акцент смещается на активное вовлечение учеников в процесс учебы. Важный аспект заключается и в том, чтобы формировать у обучающихся навыки, необходимые для решения реальных задач, что в свою очередь сопутствует повышению интереса и мотивации к предмету[9].

В контексте деятельностного подхода необходимо оценивать выполнение практико-ориентированных задач, которые требуют от учащихся применения математических концептов в различных жизненных ситуациях. Эффективность такого подхода проявляется в том, что учащиеся учатся работать в команде, выдвигать гипотезы, проверять их и принимать обоснованные решения. Таким образом, образовательный процесс выходит за рамки классической системы, привнося в него элементы реальности и практики, что значительно улучшает качество усвоения материала.

Введение в обучение активных методов также предполагает, что преподаватели будут использовать современные технологии, чтобы сделать процесс изучения более интерактивным. Согласно принципам данного подхода, главной задачей является создание образовательной среды, в которой ученики чувствуют себя комфортно и могут свободно обсуждать и выдвигать свои идеи. В таких условиях формируется укорененное стремление к самостоятельному обучению и рефлексии, что значительно повышает уровень вычислительного мышления[10].

Одной из главных задач статьи является рассмотрение методических рекомендаций для преподавателей, так как они актуализируют подходы к преподаванию математики в учебных заведениях, учитывая новые вызовы образовательного процесса. В последнем послании, подготовленном М.А. Гончаровой, Е.Н. Даниленко и Н.В. Решетниковой, характеризуются ключевые компоненты, способствующие улучшению образовательных результатов обучающихся[11].

Первым аспектом является оценивание достижений. Основываясь на принципах, предусмотренных ФГОС ОС, рекомендации подчеркивают значимость правильного выбора форм и методов оценки, которые должны быть адекватны специфике преподавания математики. Это приводит к более глубокому пониманию учащимися предмета и выработке умений, необходимых для решения нестандартных задач.

Важно отметить, что планируемые результаты обучения формируются с учетом обстоятельств, которые позволят учителям организовать учебный процесс более эффективно. К примеру, учителя могут использовать инновационные методы активизации учебного процесса, чтобы вовлечь обучающихся в активную деятельность и развить их вычислительные навыки. Таким образом, создание дидактических материалов, ориентированных на уровень подготовки студентов, станет необходимым условием для достижения наилучших результатов.

Методические рекомендации акцентируют внимание на активизации учебного процесса. Внедрение моделирования, проектной деятельности и коллаборации между учащимися может повысить уровень вовлеченности и усвоения материала. Этот подход, в свою очередь, формирует не только информированность, но и критическое мышление, что является важной частью вычислительного мышления.

Методические рекомендации по оценке результатов развития вычислительного мышления в 5–6 классах также включают в себя принцип подхода к оцениванию достижений учащихся, соответствующий требованиям ФГОС. Важным аспектом данных рекомендаций является использование различных форм оценивания: от стартовых работ до контрольных операций и проектов, что позволяет более глубоко оценить метапредметные результаты образования.

Среди новых подходов, изложенных в методических документах, подчеркиваются роль и цель критериального оценивания. Критериальное оценивание нацеленo на анализ достижений учеников через призму конкретных заданий, предлагая как структуру, так и содержание критериев. Это позволяет учителю не только фиксировать рекорды, но и систематизировать процесс формирования вычислительного мышления[12].

Данные подходы помогают не только оценить знания, но и выявляют особенности развития вычислительного мышления. Логика и последовательность выполнения заданий, а также критический подход к решению проблем становятся взаимоувязанными показателями, которые фиксируют уровень вычислительной культуры у учеников.

В результате исследования было выявлено, что вычислительное мышление является неотъемлемой частью образовательного процесса, особенно в контексте изучения математики. Оно не только способствует формированию необходимых вычислительных навыков, но и развивает общую математическую грамотность учащихся, что в свою очередь влияет на их успехи в других предметах и в жизни в целом.

Одним из ключевых аспектов, рассмотренных в работе, является необходимость диагностики уровня вычислительной культуры учащихся в начале учебного года. Это позволяет не только оценить исходный уровень знаний и умений, но и выявить пробелы, которые необходимо устранить в процессе обучения. Диагностические работы служат основой для дальнейшего планирования учебного процесса и помогают учителям адаптировать свои методики в соответствии с потребностями и возможностями каждого ученика.

Контрольные работы, как инструмент формирования вычислительных умений, также играют важную роль в развитии вычислительного мышления. Они должны содержать задачи, направленные на развитие ключевых навыков, таких как умение анализировать, синтезировать и применять знания в различных ситуациях. Важно, чтобы контрольные работы не только проверяли знания, но и способствовали их углублению, побуждая учащихся к активному поиску решений и нестандартному мышлению.

Проактивный подход в обучении математике, который был предложен в работе, подразумевает активное вовлечение учащихся в процесс обучения. Это может быть достигнуто через использование различных методов и приемов, таких как проектная деятельность, групповые задания и игровые элементы. Такой подход не только делает обучение более интересным и увлекательным, но и способствует развитию критического мышления и способности к самостоятельному решению задач.

Методические рекомендации для преподавателей, представленные в работе, направлены на создание благоприятной образовательной среды, способствующей развитию вычислительного мышления. Важно, чтобы учителя использовали разнообразные методы и подходы, учитывающие индивидуальные особенности учащихся, их интересы и уровень подготовки. Это позволит создать условия для успешного освоения математических понятий и навыков.

Оценка результатов развития вычислительного мышления должна быть комплексной и многоуровневой. Она должна учитывать не только достижения учащихся в рамках контрольных работ, но и их активность, интерес к предмету, а также способность применять полученные знания в практической деятельности. Важно, чтобы оценка была конструктивной и способствовала дальнейшему развитию учащихся.

В заключение, можно сказать, что развитие вычислительного мышления у обучающихся 5–6 классов является важной задачей, требующей комплексного подхода и применения разнообразных методических приемов. Успех в этой области будет способствовать не только повышению уровня математической грамотности, но и формированию у учащихся навыков, необходимых для успешной жизни в современном мире.

 

Литература

1. Беспалова, Ю. А. Формирование вычислительной культуры у обучающихся 5–6-х классов / Ю. А. Беспалова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. – 2023. –№ 23 (470). – С. 511-513. – URL: https://moluch.ru/archive/470/103837/ (дата обращения: 16.04.2025).
2. Вольфенгаген, В. Э. Область между практическими навыками и фундаментальными принципами вычислений [Электрон. ресурс] // Аппликативные вычислительные системы: материалы III Международной конференции АВС 2012. Москва, 26–28 ноября 2012 г. С. 1–7.
3. Гончарова М. А. Формирование и развитие умений учиться в условиях информатизации образования / М. А. Гончарова, Н. В. Решетникова / Современные информационные технологии и ИТ-образование. –2011. – №7. – С. 315-320. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-i-razvitie-umeniy-uchitsya-v-usloviyah-informatizatsii-obrazovaniya (дата обращения: 28.04.2025).
4. Гончарова М. А. Формирование и развитие умений учиться в условиях информатизации образования / М. А. Гончарова, Н. В. Решетникова / Современные информационные технологии и ИТ-образование. –2011. – №7. – С. 315-320. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-i-razvitie-umeniy-uchitsya-v-usloviyah-informatizatsii-obrazovaniya (дата обращения: 28.02025).
5. Ивашова, О. А. Вычислительная культура младших школьников: междисциплинарный подход // Известия РГПУ им. А. И. Герцена. – 2012. – №14 – С. 151-162. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vychislitelnaya-kultura-mladshih-shkolnikov-mezhdistsiplinarnyy-podhod (дата обращения: 04.05.2025).
6. Ломова А.Е. Современные технологии индивидуального обучения математике: роль онлайн-ресурсов и искусственного интеллекта // Современные научные исследования и инновации. – 2025. – № 5. – [Электронный ресурс]. – URL: https://web.snauka.ru/issues/2025/05/103277 (дата обращения: 07.05.2025).
7. Муканова. Р. Ж. Критериальное оценивание как новый подход оценивания в современной школе / Р. Ж. Муканова, Г. С. Искакова / Sciences of Europe. 2022. – №91-1. – С. 52-5 – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kriterialnoe-otsenivanie-kak-novyy-podhod-otsenivaniya-v-sovremennoy-shkole (дата обращения: 11.04.2025).
8. Пейперт С. Переворот в сознании: дети, компьютеры и плодотворные идеи: перевод с англ. – Москва: Педагогика, 1989. – 220 с.
9. Сахарчук, Е. И. Реализация деятельн остного подхода в обучении математике / Е. И. Сахарчук, Л. С. Сагателова / Известия ВГПУ. – 2013. – №5 (80). – С. 92-96. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-deyateln-ostnogo-podhoda-v-obuchenii-matematike (дата обращения: 005.2025).
10. Тарасова, Т. А. Практико-ориентированный подход в обучении математике // KANT. – 2020. – №3 (36). – С. 397-403. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/praktiko-orientirovannyy-podhod-v-obuchenii-matematike (дата обращения: 04.05.2025).
11. Хеннер, Е. К. Вычислительное мышление // Образование и наука. – 2016. – №2 (131). – С.18-33. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vychislitelnoe-myshlenie (дата обращения: 15.04.2025).

Опубликовано: 15.05.2025