Управляющей команды организации действий в алгоритмах

«Психическое развитие, особенно интеллектуальное развитие человека, осуществляется только в условиях преодоления "препятствий", интеллектуальных трудностей. Нужда, потребность – главный источник психического развития человека.

Матюшкин А.М.

Необходимые знания по информатике, умения и навыки учащиеся приобретают только путём самостоятельных интеллектуальных усилий. Учитель должен направлять учащихся, организовывать учебный процесс, используя различные формы, методы и средства обучения так, чтобы учение стало интересным и продуктивным. Команда «повторение с предусловием» является одной из тем содержательной линии «Алгоритмизация и программирование». При изучении этой темы желательно использовать частично-поисковый метод проблемного обучения, эвристический метод. Проблемное обучение – система методов и средств, обеспечивающих возможности творческого участия учащихся в процессе усвоения новых знаний, формирование творческого мышления и познавательных интересов личности. Этот метод в информатике предполагает мотивацию введения новых команд при изучении алгоритмических языков, реализацию процесса «переоткрытия» этой команды, наподобие процесса её открытия разработчиками изучаемой системы программирования. При этом учитель подводит учащихся к «переоткрытию» новой команды, расчленяет этот процесс на этапы, облегчая самостоятельную и творческую деятельность учащихся, сокращает время на решение проблемной задачи.

Изучение нового материала можно провести по следующему плану:

1. Проверка домашнего задания и подготовка к изучению нового материала.

2. Постановка проблемной задачи. Эвристическая беседа, при проведении которой учащиеся подводятся к необходимости введения новой команды языка программирования для описания алгоритмов решения практических задач на компьютере.

3. «Переоткрытие» учащимися команды «повторения с предусловием», формирование синтаксиса команды, алгоритма её выполнения.

4. Решение проблемной задачи с использованием введенной команды, описание условий, когда желательно использовать команду «повторение с предусловием», выделение преимуществ использования этой команды при описании алгоритмов решения практических задач.

5. Использование команды «повторения с предусловием» при решении практических задач.

Детализируем некоторые этапы урока. Учащиеся до того изучили тему «Графические возможности языка программирования Turbo Pascal».

1 этап. На предыдущем уроке учащимся можно дать опережающее задание.

Задача 1. Описать алгоритм рисования на экране 5 концентрических окружностей с центром в точке (300,250) и с радиусом r. Для первой окружности r равно 20, для второй – r равно 40, … , для пятой окружности r равно 180.

Задача 2. Три туриста подошли к реке, по которой катаются на лодке два мальчика. Описать алгоритм переправы на другой берег туристов, если лодка вмещает либо одного туриста, либо одного или двух мальчиков, а мальчика и туриста уже не вмещает.

При анализе и сравнении алгоритмов решения поставленных задач учащиеся отмечают, что алгоритмы содержат многократно повторяющиеся команды: 5 раз повторяются две команды в первом алгоритме, 3 раза повторяется серия из 4-х команд во втором алгоритме.

Предполагаемые решения задач.

1. Алгоритм построения окружностей. program circle1; uses crt,graph; var gd,gm,r,c:integer; begin clrscr; gd:=detect; gm:=detect; initgraph (gd, gm,''); r:=0; r:=r + 20; circle(300,250,r); r:=r+20; circle(300,250,r); r:=r+20; circle(300,250,r); r:=r+20; circle(300,250,r); r:=r+20; circle(300,250,r); closegraph; end.

2. Алгоритм переправы туристов. алг переправа нач Два мальчика на левый берег; Один мальчик на правый берег; Один турист на левый берег; Один мальчик на правый берег; Два мальчика на левый берег; Один мальчик на правый берег; Один турист на левый берег; Один мальчик на правый берег; Два мальчика на левый берег; Один мальчик на правый берег; Один турист на левый берег; Один мальчик на правый берег; кон

2 этап. Далее учащимся можно предложить проблемную задачу.

Задача 3. Описать алгоритм рисования на экране монитора 20 концентрических окружностей с радиусами, изменяющимися от 20 до 380 с шагом 20, и центром в точке (300,250).

В результате анализа решения поставленной задачи, учащиеся приходят к необходимости расширения системы команд исполнителя для компактной записи алгоритма, т. е. введения новой команды.

3 этап. Для формирования команды «повторение с предусловием» учащимся можно предложить житейскую задачу.

Задача 4. Описать алгоритм для исполнителя Перевозчика переправы с правого берега на левый берег туристов, прибывающих на правый берег в автобусе. Перевозчик не вникает в условие задачи, а умеет только формально командовать, отдавая приказания мальчикам и туристам. Условия перевозки как в задаче 2. Алгоритм должен быть выполнен без нашего участия.

Учащиеся предлагают сформировать для перевозчика такую команду: «пока на левом берегу есть хотя бы один турист, выполняй 4 команды, выделенные в задаче 2». Команда повторения сформирована, можно записать эту команду сначала на частично формализованном языке, затем на языке Turbo Pascal.

Частично формализованный язык	Язык программирования Turbo Pascal
нцпока на левом берегу есть хотя бы один турист, делай Два мальчика на левый берег Один мальчик на правый берег Один турист на левый берег Один мальчик на правый берег кц	r:= 20 while r<380 do begin circle(300,250,r); r:=r+20; end;

Учащиеся формируют алгоритм исполнения команды с предусловием, так как они хотят, чтобы команда выполнялась, что совпадает с алгоритмом исполнения этой команды в языке Turbo Pascal.

Блок – схема исполнения команды «пока»	Алгоритм исполнения команды повторения «пока»
	По этой команде сначала проверяется условие P. Если оно выполняется, то производятся действия, определяемые функциональным блоком S, затем снова проверяется условие P и так далее. При невыполнении условия P (по стрелке с надписью «нет») происходит выход из цикла, далее выполняются операторы, следующие за данной командой.

Сформированная команда используется для компактной записи алгоритмов решения задач 3 и 4.

Учащиеся делают вывод, что использование команды повторения с предусловием делает решение задачи компактным. Команда повторения с предусловием задает небольшим описанием большое количество действий. Команды повторения в описании алгоритмов решения задач применяются тогда, когда необходимо повторить серию команд с изменяющимися параметрами многократно в одном и том же месте алгоритма.

Кодирование команды повторения «пока» на алгоритмических

языках

Вопросы и задания к семинарским занятиям

Тема: Алгоритмизация и программирование

Выполните задания 1-9, результаты своей работы доложите в студенческой аудитории.

1. Определите место и роль темы «Алгоритмизация и программирование» в решении общеобразовательных задач предмета «Информатика и ИКТ». Какое место этой теме отводят авторы учебных пособий и почему? Какое место отвели бы Вы? Выбор обоснуйте. Как менялось со временем место и содержание темы «Алгоритмизация и программирование» в предмете «Информатика и ИКТ»?

2. Проведите сравнительный дидактический анализ содержания учебного материала по данной теме в различных учебниках и учебных пособиях для общеобразовательных учреждений на каждой ступени непрерывного курса изучения информатики. Соотнесите содержание учебного материала с требованиями государственного стандарта образования по информатике.

3. Сформулируйте цели и задачи, стоящие перед учителем в процессе организации изучения школьниками данной темы. Какие учебные цели соответственно должны стоять перед учащимися?

4. Проанализируйте программное обеспечение в поддержку изучения темы «Алгоритмизация и программирование». Определите дидактические цели использования выбранного программного обеспечения при изучении темы.

5. Выявите базовые понятия темы «Алгоритмизация и программирование», определите этапы, формы и методы их формирования, установите отношения между выделенными понятиями. Составьте терминологический словарь по базовым понятиям темы. Определите общеобразовательный и мировоззренческий аспекты базовых понятий темы.

6. Отберите содержание учебного материала по теме «Алгоритмы, свойства алгоритмов. Способы записи алгоритмов» в соответствии с уровнем психического развития школьника на выбранном конкретном возрастном этапе. Составьте логико-структурную модель отобранного учебного материала по теме.

7. Рассмотрите системы учебных исполнителей и их назначение в различных учебниках по информатике и ИКТ. Рассмотрите схемы знакомства с выбранными исполнителями (среда, система команд исполнителей). Какие основные положения составляют методику структурного подхода к алгоритмизации и программированию? Каким требованиям должен удовлетворять учебный исполнитель для использования его в учебном процессе по этой методике?

8. По каким критериям Вы хотите построить последовательность рассматриваемых на занятиях задач при изучении темы «Алгоритмы, свойства алгоритмов. Способы записи алгоритмов»? Приведите примеры задач, которые нужно рассмотреть с учащимися, для наиболее полного осознания ими понятия алгоритма. Представьте систему задач для формирования одного из основного понятий содержательной линии «Алгоритмизация и программирование». Мотивируйте свои предложения.

9. Составьте словесное, графическое описание игровых алгоритмов:

а) игра «Баше»; б) игра «Ханойская башня»;

в) игра «Жизнь»; г) другие игровые алгоритмы.

Продумайте возможность их использования при введении основных понятий данной темы.

10.Подготовьте конспекты уроков по предложенным ниже темам, учитывая направленность урока (урок по изучению нового материала; урок по закреплению изученного материала; урок проверки знаний, умений и навыков; урок по систематизации и обобщению изученного и др.):

а) алгоритмы и их свойства;

б) исполнители алгоритмов, схема знакомств с исполнителем;

в) способы записи алгоритмов;

г) формальное исполнение алгоритма, возможность автоматизации исполнения алгоритма;

д) базовые управляющие структуры организации действий в алгоритмах решения задач;

д) введение типов данных выбранного вами языка программирования[37];

е) выработка умений и навыков по составлению алгоритмов отобранных Вами задач на данном этапе изучения информатики.

Апробируйте проведение фрагментов разработанных уроков в студенческой аудитории.

11. Разработайте по выбранной схеме технологическую карту серии уроков по одной теме содержательной линии «Алгоритмизация и программирование». Проведите презентацию своих разработок в студенческой аудитории.

12. Проанализируйтедидактическиевозможности учебного материала содержательной линии «Алгоритмизация и программирование» на каждой ступени непрерывного курса изучения информатики для реализации задач:

а) формирования системно-информационных представлений и информационной культуры учащихся в процессе изучения предмета «Информатика и ИКТ»

б) развивающего обучения.

Доложите результаты своего дидактического анализа в студенческой аудитории.