Типы исполнителей для развития логического мышления

Под логическим мышлением понимается мыслительный процесс, во время которого используется логика. Логика, в свою очередь, необходима для выполнения алгоритма, который представляет собой точное описание последовательности действий некоторого исполнителя. Исполнителем действий может быть человек, животное или машина - компьютер, телефон, электронно-механическое устройство, робот, виртуальный объект и др.

Виртуальный объект выделен отдельно по той причине, что управление им, реальным объектом или компьютером как целым происходит разным образом.

Исполнители могут быть неформальными - люди, животные или формальными - машины. Неформальный исполнитель может изменять переданную ему последовательность действий, например,  мама сказала сыну купить молока, а он купил и молока, и сладкую булочку. Собаке приказали лежать, а она села на задние лапы. В отличие от этого формальный исполнитель не может (не должен) изменять алгоритм. От него требуется лишь точное выполнение переданных ему команд.

Взаимодействие с каждым типом исполнителей имеет свои особенности. Какой из них эффективнее использовать для развития логического мышления у людей разного возраста?

Для начала определим круг рассматриваемых исполнителей:

• человек;
• электронно-механическое устройство (робот);
• электронное устройство (компьютер, телефон, планшет);
• виртуальный объект (изображение на экране).

Использование человека в качестве исполнителя даёт возможность реализовать бескомпьютерную форму обучения, при которой не требуется ни компьютерный класс, ни дорогостоящие робототехнические изделия, ни специальные требования к месту проведения занятий, ни погружения в среду разработки и изучения языка команд или программирования. Благодаря этому всё внимание учащихся фокусируется на сути объясняемого материала.

Другое преимущество взаимодействия с  исполнителем-человеком заключается в том, что оно происходит привычным, непосредственным и понятным образом в реальном физическом мире. Команды даются на родном языке так, как это происходит в повседневной жизни, когда от человека просят или требуют выполнить то или иное действие. Человек является неформальным исполнителем, и его роль играет преподаватель, демонстрирующий модель поведения робота. Учащиеся при этом выступают в роли программистов. После небольшой практики и понимания учащимися отличий в поведении человека и робота, а также определения допустимых команд, учащиеся делятся на исполнителей и программистов.

Одной из важнейших задач IT является создание механизмов и роботов, призванных полностью или частично заменить человека. Но для этого сначала нужно понять, в чём состоит деятельность человека, какие элементарные действия он совершает для выполнения той или иной задачи. Например, преподаватель даёт команду исполнителю-ученику выключить в классе свет, а всему классу внимательно наблюдать за этим. После выключения света предлагается обсудить последовательность действий, которую совершил исполнитель-человек для выполнения этой задачи. Затем вызывается другой ученик, который будет играть роль робота, и предлагается создать алгоритм для выполнение им этого же действия.

Высокая степень интереса, наглядности и понимания материала при использовании исполнителя-человека достигается как за счёт использования активного вовлечения в игру учащихся, так и демонстрация решения практических задач в окружающей обстановке и с использованием имеющихся под рукой предметов. Здесь не нужно ничего представлять и выдумывать. Все действия исполнителя-человека хорошо видны и всем знакомы - движение, остановка, поворот, подача звукового сигнала, столкновение с препятствием, выключение света, закрывание двери. Поимо ручного управления можно смоделировать и программное, передав исполнителю лист с командами или выписав их на доске.

При помощи исполнителя-человека можно демонстрировать не только работу исполнителя, но и работу компьютера, разных алгоритмов и даже инструкции языка программирования, превращая её в простое театрализованное действие, которое детьми и взрослыми воспринимается лучше картинок в учебнике или на экране компьютера. Это как езда на велосипеде. Можно прочитать учебник, посмотреть множество картинок и обучающих видеороликов, но когда сам садишься на велосипед, то всё воспринимается иначе. Понимание езды на нём приходит через ощущения.

Работа с исполнителем-человеком помогает лучше понять ограничения возможностей людей и физического мира, а также цели создания компьютеров и роботов. Без данного опыта компьютеры и роботы будут восприниматься лишь в качестве развлечения.

Человек-исполнитель является неформальным исполнителем, и по целому ряду причин он не может в точности показать работу устройств и виртуальных объектов. Для чего тогда его использовать? Как выполняет действия человек - это понятно, да и практическая работа происходит на компьютере. Не логичнее ли сразу начать с неё? Если сразу перейти к виртуальным исполнителям - Черепашке, Роботу, котику и др. Это приведёт к формированию логического мышления на основе виртуального мира, зачастую слабо связанного с реальностью хотя бы по той причине, что там либо думать вообще не надо, либо это происходит иным образом. И проблема не в том, что всю жизнь человек работает неэффективно и поступает нелогично, а в том, что он расслабляется и вообще перестаёт думать, попадая в различные и крайне неприятные ситуации. Он привыкает к тому, что беды случаются где-то там далеко с другими людьми, а уж с ним-то ничего не произойдёт. Но так думали и те, кто уже попал в хронику происшествий.

Недостаточно заполнить рабочие места компьютерами, нужно ещё и логично управлять ими. Заметьте, до появления компьютеров они не использовались в образовательном процессе, но не без основания можно сказать, что логическое мышление в ходе учёбы развивалось неплохо, что подтверждает не только ностальгия по советскому образованию, но и технический потенциях, на чём основываются современные достижения.

После практического взаимодействия с исполнителем-человеком требуется практика взаимодействия с другими типами исполнителей. Что выбрать, знакомство с виртуальным объектом или роботами? Если приобретение дорогостоящих роботов-конструкторов невозможно, то ответ очевиден - с виртуальными объектами. Если есть и компьютеры, и роботы, то сложности выбора также нет, если выбрать программную среду, которая позволяет управлять как реальными устройствами, так и их виртуальными моделями. Не каждый может позволить себе приобрести домой робототехнический конструктор Лего, поэтому дома он может практиковаться в работе с виртуальным роботом, а на занятии - реальным механизмом.

Можно ли в целях экономии ресурсов ограничиться практикой работы только с виртуальными исполнителями? Можно, но скажите, что вам самим будет интереснее - двигать картинки черепах и котиков по экрану, или поиграть с радиоуправляемой моделью автомобиля, собрать свой квадракоптер с видеокамерой или испечь настоящий пирог? Образовательное учреждение должно давать возможность детям не только увидеть на картинках, но и познакомиться на практике с возможно большим видом практической деятельности. Так есть же кружки в школе! Есть, но, если среди них нет того, который заинтересовал ребёнка, то тереотизированные шольные уроки очень быстро приведут к тому, что его любимым занятием будет самое простое - игра в компьютерные игры и соцсети. С виртуальным объектом работать проще. Не нужно учитывать техническую составляющую и физику реального мира. Но использование только виртуального мира приведёт к ситуации, когда пользователь станет приложением к компьютеру, а не наоборот. Лет 30 назад само наличие компьютера вызывало интерес, но сейчас этого недостаточно. Откуда у школьника возникнет интерес к технике, если помимо компьютера в школе ему ничего не могут предложить? Компьютер есть и у него дома, и даже лучше.

При использовании в качестве исполнитела механизмов, компьютеров или виртуальных изображений, взаимодействие с ними происходит косвенным образом. Учащийся при помощи какого-то устройства формирует команды, а затем другое устройство или изображение выполняет эти команды. Какие программные среды при этом использовать? Я склоняюсь к тому, чтобы использовать те среды разработки и языки программирования, которые востребованы на практике и позволяют обеспечить непрерывный процесс обучения, без необходимости переучивания. Представьте такую картину. Человек учится 7 лет в музыкальной школе. В первом и втором классе он обучается игре на фортепиано, в третьем и четвёртом - на скрипке, в пятом и шестом учится играть на трубе, а в седьмом - на балалайке. Что получится на выходе? Я не берусь обсуждать программные среды и языки, которые включены в школьный курс информатики, но сам бы выбрал такую среду и язык программирования, чтобы в средней школе не переучиваться тому, навык чего приобрёл в начальной, а в старшей школе не переучиваться тому, чему практически научился в средней. В этом плане визуальное программирование с использованием графических блоков имеет преимущество, так как оно не привязано к языкам программирования и можно сосредоточить внимание на логике.

Подведём итог, оценив некоторые преимущества и недостатки использования различных типов исполнителей алгоритмов.