Психолого-педагогические подходы к формированию абстрактного мышления при обучении школьников программированию

Известно, что способность к абстрактному мышлению мышления является одной из важнейших интеллектуальных способностей, которая должна быть сформирована у школьников, ориентированных на профессиональную деятельность программиста. Эта способность лежит в основе овладения такими  важными компонентами методологий программирования как абстракция данных, модульности и управления [3].

В большинстве существующих методических разработках проблема развития абстрактного мышления, как правило, не рассматривается отдельно, однако в методических публикациях часто упоминаются одни и те же темы, которые плохо усваиваются учащимися, такие как работа с циклами, определение модульной структуры программы, в том числе структуры классов. Нетрудно заметить, что все эти проблемы связаны с недостаточным уровнем развития абстрактного и системного мышления.

В отличие от известных подходов, ориентирующихся, прежде всего, на развитие критического мышления и предназначенных преимущественно для учащихся физико-математических школ мы строим наш подход на теории развития понятий Л.С. Выготского [1]. Согласно этой теории каждый уровень развития понятийного мышления характеризуется своей степенью абстрактности понятий. Развитие же понятий, обусловлено их функциональностью. Применительно к обучению программированию это означает, что преподавателю в своей работе следует ориентироваться на текущий уровень развития абстрактного мышления учащихся. Этот уровень зависит как от подготовки учащегося, так и от его возраста. Исходя из этого на курсы «Основы программирования» ДЮКЦ ИТМО принимаются школьники не младше 12 лет. К этому возрасту складываются психофизиологические предпосылки развития полноценного понятийного мышления, а также должны активно формироваться алгебраические понятия «переменная» и «функция». В то же время свободная возможность выбора направления компьютерных технологий на курсах ДЮКЦ предполагает наличие внутренней мотивации учащегося на изучение курса программирования [2].

Успешное овладение программированием невозможно без формирования множества новых понятий («тип переменной», «цикл», «функция» и т.д.) по сути своей являющихся абстрактными и имеющих некоторое синтаксическое выражение в том или ином языке программирования. Мы предположили, что основным условием успешного освоения данных понятий является мотивация. В процессе отработки методики были рассмотрены два основных типа мотивации введения нового понятия, относящиеся к случаям, когда:

• без нового понятия принципиально нельзя решить задачу (например, решение задачи подсчета среднегодовой температуры невозможно без введения структуры для хранения исходных данных)
• новое понятие существенно упрощает решение (например, разработка программных модулей упрощает как понимание задачи, так и ее решение).

Как и первый, так и второй тип мотивации может существовать только в контексте интересной учащемуся задачи, либо как ее изначальное ограничение (например, само условие задачи требует ее реализации в виде системы программных модулей), либо как способ преодоления препятствий, которые возникают непосредственно при решении задачи.

В процессе наблюдений за школьниками, изучающими «Основы программирования», нами было замечено, что «мотивация упрощения» чаще всего отсутствует, если она напрямую не связана с ситуацией какого-либо внешнего ограничения (требования преподавателя, ограничение времени и конкуренция при проведении олимпиады и пр.). Поэтому на занятиях по программированию чаще всего бывает бесполезно просто взывать к тому, чтобы школьники пытались мыслить абстрактно. Необходимо их поставить в такие условия, чтобы они с одной стороны захотели преодолеть трудности, а с другой – поняли, что для преодоления трудностей нужно сформировать  новый инструмент – абстрактное понятие. Осознание способа преодоления трудностей с помощью абстрактных понятий и его успешное неоднократное использование позволит закрепить навык абстрактного мышления учащихся.