Алгоритмы и алгоритмизация в школьном курсе информатики

 Приветствие. Рабочий настрой. Сообщение темы

2. Закрепление ранее изученного

На прошлом уроке  вы познакомились с новым для  вас понятием – алгоритм. Выяснили, что такое алгоритм, и какими свойствами обладает алгоритм. Также мы отметили, что нас будут интересовать именно алгоритмы и поэтому сегодня мы познакомимся со способами построения алгоритмов.

Итак, начиная с 50-х годов, т.е. еще с эпохи ЭВМ первого поколения, программисты стали использовать графические схемы, изображающие алгоритмы, которые получили название блок-схемы ²¹.

Блок-схема состоит  из фигур (блоков), обозначающих отдельные  действия исполнителя, и стрелок, соединяющих  эти блоки и указывающих на последовательность их выполнения. Внутри каждого блока записывается выполняемое действие. Сама форма блока подсказывает характер операций, которую он обозначает. Для придания наглядности и единообразия схемам алгоритмов все графические элементы стандартизированы.

 

	Начало / конец.
	Вычисление команд.
	Условия.
	Ввод / вывод данных.

 

3. Задания для закрепления

Задания:

1. По кулинарному рецепту приготовления орехового напитка составьте словесный алгоритм.

Орехи истолочь в деревянной ступке, растворить в горячем молоке. Затем варить 10 минут на слабом огне. Подавать охлажденным.

Продукты: 250г очищенных  грецких орехов, 0,8л молока, 120г  сахара.

2. Составьте словесный алгоритм деления отрезка пополам с помощью циркуля и линейки.

К каждой задаче составить графическое представление решения

Решение:

Задание №1

• 250г очищенных грецких орехов истолочь в деревянной ступке (а).
• 0.8л молока разогреть до температуры 100⁰ С (б).
• Добавить 120г сахара в горячее молоко (в).
• Варить 10 минут на слабом огне (г).
• Подавать охлажденным (д).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №2

• Взять циркуль и линейку (а).
• Иголку циркуля ставим в один из концов отрезка – рисуем окружность (б).
• Иголку циркуля ставим в другой конец отрезка –  рисуем окружность (в).
• Через точку пересечения окружностей проводим перпендикуляр к  отрезку (г).
• Точка пересечения отрезка и перпендикуляра середина (д).

 

4. Итоги урока

• Когда начали использовать блок-схемы?
• Из чего состоит блок-схема?
• Что записывается внутри каждого блока?

 

 

 

 

 

 

3.

ТЕМА: «Структуры алгоритмов»

Цели:

1. Углубить знания об алгоритмах и, в частности, дать представление о различных структурах алгоритмов.
2. Развивать умение строить алгоритмы, отличать алгоритм от набора действий.
3. Воспитывать усидчивость, дисциплину.

Ход урока:

1. Орг. Момент

Приветствие. Рабочий  настрой. Сообщение темы.

2. Закрепление ранее изученного.

На прошлом уроке  вы познакомились со способами построения алгоритма, с помощью блок-схемы. Сегодня мы рассмотрим основные типы алгоритмических структур.

Итак,

1. Линейный алгоритм.

Существует большое  количество алгоритмов, в которых  команды должны быть выполнены последовательно  одна за другой ²². Такие последовательности команд будем называть сериями, а алгоритмы, состоящие из таких серий, линейными.

 

 

 

 

 

 

 

На блок-схеме хорошо видна структура линейного алгоритма, по которой исполнителю удобно отслеживать  процесс его выполнения.

2. Линейное ветвление

В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды  выполняются последовательно друг за другом, в алгоритмическую структуру «ветвление» входит условие, в зависимости от выполнения или не выполнения которого реализуется та или иная последовательность команд (серия).

Будем называть условием  высказывание, которое может быть либо истинным, либо ложным. Условие, записанное на формальном языке, называется условным или логическим выражением.

Условные выражения  могут быть простыми и сложными. Простое условие включает в себя два числа, две переменных или два арифметических выражения, которые сравниваются между собой с использованием операций сравнения (<,>=).

Сложное условие –  это последовательность простых  условий, объединенных между собой  знаками логических операций (и, или).

 

3. Вложенные ветвления

Данная алгоритмическая  структура применяется для решения  ветвления со многими вариантами серий команд. В структуру выбора (вложенные ветвления) входят несколько условий, проверка которых осуществляется в строгой последовательности их записи в команде выбора. При истинности одного из условий выполняется соответствующая последовательность команд.

4. Циклические алгоритмы

В алгоритмическую структуру  «цикл» входит серия команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла.

Циклические алгоритмические  структуры двух типов:

• Циклы со счетчиком, в которых тело цикла выполняется определенное количество раз;
• Циклы с условием, в которых тело цикла выполняется, пока условие истинно.

Цикл со счетчиком. Когда заранее известно, какое число повторений тела цикла необходимо выполнить, можно воспользоваться циклической инструкцией (оператором цикла со счетчиком).  пока…повторять

 

 

 

 

 

                           

Цикл с условием

Часто бывает так, что  необходимо повторить тело цикла, но заранее не известно, какое количество раз это надо сделать ²³. В таких случаях количество повторений  зависит от некоторого условия. Такой цикл реализуется с помощью инструкции.       делай…пока.

Проверка выхода из цикла  проводится с помощью ключевых слов пока…повторять, повторять…пока.

Эти слова придают  одному и тому же условию противоположный смысл.

Ключевые слова пока…повторять обеспечивают выполнение цикла, пока выполняется условие, то есть пока условие имеет значение «истина». Как только условие примет значение «ложь», выполнение цикла закончится. В этом случае условие является условием продолжения цикла.

 

 

 

 

 

 

 

Ключевые слова повторять…пока обеспечивает выполнение цикла, пока не выполняется условие, то есть пока условие имеет значение «ложь». Как только условие примет значение «истина», выполнение цикла закончится. В этом случае условие является условием завершения цикла

 

 

 

 

3. Задания для закрепления

 Задания:

Какой тип алгоритмической  структуры необходимо применить, если:

• Последовательность команд должна быть выполнена определенное количество раз;
• Последовательность команд выполняется или не выполняется в зависимости от условия;
• Последовательность команд должна быть обязательно выполнена хотя бы один раз и должна повторяться до тех пор, пока условие справедливо?

 

 

№1 Составьте блок-схему алгоритма вычисления периметра и площади прямоугольного треугольника по длинам двух катетов.

 

№2 Заданы три числа. Известно, что два равны между собой, а третье отлично от них. Составьте блок-схему нахождения числа, отличного от двух других.

 

 

 4. Итоги урока

• Что представляет собой линейный алгоритм?
• Что называется условием и каким оно может быть?
• Что входит в структуру выбора?
• Какие типы алгоритмических структур вы знаете?
• Чем отличаются ключевые слова повторять…пока и пока…повторять?

 

2. Главная цель курса информатики в школе развитие алгоритмического мышления

Существует особый алгоритмический  стиль мышления, и его развитие есть важная общеобразовательная задача.

Многие педагоги и  методисты исходят из того постулата, что человек может мыслить по-разному, что существуют разные стили мышления. Математика и логика развивают математический или логический стиль мышления, то есть умение рассуждать, пользоваться математическими формулами в рассуждениях, умение из одних утверждений логически выводить другие (теоремы из аксиом и уже известных теорем). Литература и история в большей степени связаны с какими-то менее рациональными аспектами сопереживания, этики и  морали (этот стиль мышления условно можно назвать «гуманитарным»). Ряд школьных предметов – таких как астрономия или география, - вообще не нацелены на развитие какого- либо стиля мышления (цель этих предметов - изложение знаний в конкретной области, расширение кругозора учащихся) ²⁴.

Существует  особый «алгоритмический стиль мышления» его развитие представляет самостоятельную ценность, также как и развитие мышления человека вообще. Педагог  должен развивать все стороны мышления, которые только возможно выделить. И если в какой-либо области удается выделить какой-то характерный стиль мышления (умение думать) человека, то развитие этой черты мышления должно объявляться самоцелью, как необходимый элемент общей культуры, и внедряться в общее образование.

 И поэтому практически  весь курс информатики в школе нацелен на то, что надо развивать алгоритмический стиль мышления, умение думать алгоритмически, а тем самым и умение думать  вообще ²⁵.

Одна из целей курса  информатики -  это развитие алгоритмического стиля мышления. Умение обращаться с компьютером или знание конкретных программных систем не входит в непосредственные его цели.

На данном этапе развития методики преподавания информатики  существует огромное количество учебников  и учебной литературы, будут появляться все новые и новые, и большинство  из них - хорошие. Но когда вы выбираете тот или иной учебник, вы должны исходить, в первую очередь, из целей учебника, сопоставляя их с теми целями, которые перед курсом информатики ставите вы.

«Алгоритмический стиль  мышления», а что это значит –  каждый понимает по-своему. И хотя обычно имеется некоторое общее представление о том, что это такое, можно привести пример ситуации, показывающей, что «алгоритмический» стиль мышления вообще существует. Не давая точного определения, можно попытаться показать, что стоит за словами «алгоритмический стиль мышления», сформулировать проблемы, задачи, для решения которых человек должен мыслить алгоритмически, рассмотреть какие-то рассуждения, характерные для данного стиля мышления, показать методы решений «чисто алгоритмических» задач. В учебнике для этого используется специально сконструированная среда, например, Робот на клетчатом поле, которая может быть представлена следующим образом: