Методика изучения темы «Алгоритм. Свойства алгоритма».
В проекте стандарта и обязательном минимуме по информатике содержание алгоритмической линии определяется через перечень понятий: алгоритм, свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов, система команд исполнителя; формальное исполнение алгоритмов; основные алгоритмические конструкции; вспомогательные алгоритмы.
Изучение алгоритмизации в школьной информатике может иметь два целевых аспекта: первый - развивающий аспект, под которым понимается развитие алгоритмического мышления учащихся; второй - программистский аспект. Составление программы для ЭВМ начинается с построения алгоритма; важнейшим качеством профессионального программиста является развитое алгоритмическое мышление.
Вопрос о месте и объеме темы программирования в базовом курсе решается в двух аспектах. Первый аспект связан с усилением фундаментальной компоненты курса информатики. Ученикам дается представление о том, что такое языки программирования. Второй аспект носит профориентационный характер.
В учебнике Семакина И. Г. понятие «алгоритм» является центральным.
Под алгоритмом понимают понятное и точное предписание (указание) исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи.
Указание на выполнение каждого отдельного действия названо командой, а «совокупность команд, которые могут быть выполнены исполнителем, называется системой команд исполнителя». В качестве основного свойства алгоритма подчеркивается формальный характер работы исполнителя при его выполнении. Отсюда делается вывод о том, что исполнителем алгоритма может быть автомат (машина, робот). На этой идее основан принцип программного управления работой компьютера, поскольку программа - это и есть алгоритм, представленный на языке, «понятном» компьютеру - на языке программирования.
Одним из основных методических достижений учебника является введение в школьную информатику учебного алгоритмического языка. Алгоритмический язык А. П. Ершова можно назвать русскоязычным псевдокодом, предназначенным для обучения методике структурного программирования. Наряду с использованием алгоритмического языка для описания алгоритмов активно используются блок-схемы. Подчеркивается необходимость стандартного изображения блок-схем, чего также требует методика структурного подхода к программированию.
В учебнике И.Г.Семакина применен отличный от рассмотренных подход к теме алгоритмизации. Его можно назвать кибернетическим подходом. Алгоритм трактуется как информационный компонент системы управления. Такой подход дает возможность ввести в содержание базового курса новую содержательную линию - линию управления. Это многоплановая линия, которая позволяет затронуть следующие вопросы.
• элементы теоретической кибернетики: кибернетическая модель управления с обратной связью;
• элементы прикладной кибернетики: структура компьютерных систем автоматического управления (систем с программным управлением); назначение автоматизированных систем управления;
• основы теории алгоритмов.
Для обучения детей алгоритмизации, используется язык ЛОГО. В целом ЛОГО предназначен для обучения структурной методике программирования.
Языком описания алгоритмов для всех исполнителей является учебный алгоритмический язык (АЯ). Введение всякой новой конструкции алгоритмического языка происходит по одинаковой методической схеме:
• рассматривается новая задача, требующая введения новой конструкции;
• описывается алгоритм решения этой задачи;
• дается формальное описание данной конструкции в общем виде.
Второе направление алгоритмической линии - алгоритмы решения вычислительных задач. Для построения таких алгоритмов используется Бейсик. В учебнике В. А. Каймина изучение алгоритмизации ориентируется на исполнителя-ЭВМ.
В учебнике третьего поколения А.Г.Гейна и др. существенно изменился подход к обучению алгоритмизации. Введен новый учебный исполнитель Паркетчик. Для того, чтобы подчеркнуть формальный характер работы исполнителей алгоритмов, авторы используют термин «Бездумные исполнители» - БИ. Паркетчик предназначен для методичного обучения структурному способу построения алгоритмов.
Цели изучения темы в базовом курсе информатики:ввести понятие алгоритма, развить алгоритмическое мышление (операторное), познакомить с языком записи алгоритма.
Изучаемые вопросы:
♦Определение алгоритма.
♦ Свойства алгоритма.
♦ Типы алгоритмических задач.
♦ Определение и свойства алгоритма.
В определении алгоритма содержатся основные понятия, связанные с алгоритмом и его главные свойства.
Взаимосвязь понятий отражена на рисунке.
Центральным объектом в этой системе является ИСПОЛНИТЕЛЬ алгоритмов. Вводится понятие исполнителя. Исполнитель - это тот объект (или субъект), для управления которым составляется алгоритм. Алгоритм может включать в себя только команды, входящие в СКИ.
Далее приводятся свойства алгоритма:
• понятность.
• точность.
• конечность.
• результативность.
• исходные данные.
• Дискретность. Дискретность состоит в том, что команды алгоритма выполняются последовательно, с точной фиксацией моментов окончания выполнения одной команды и начала выполнения следующей.
• Массовость. Свойство массовости выражается в том, что алгоритм единым образом применяется к любой конкретной формулировке задачи, для решения которой он разработан.
Основные типы учебных алгоритмических задач. Для закрепления основных понятий, связанных с определением алгоритма, полезно рассмотреть с учениками несколько заданий следующего содержания:
1) выполнить роль исполнителя: дан алгоритм, формально исполнить его;
2) определить исполнителя и систему команд для данного вида работы;
3) в рамках данной системы команд построить алгоритм;
4) определить необходимый набор исходных данных для решения задачи.
Пример 1:Назвать исполнителя следующего вида работы - выдача заработной платы; определить СКИ исполнителя.
Решение.Очевидно, исполнителя можно назвать «Кассир». Система команд, которые он должен уметь выполнять, следующая:
-найти в ведомости получателя;
-посчитать деньги;
-выдать деньги.
В задачах такого типа нужно учить учеников разбивать работу исполнителя на сравнительно простые действия, которые требуют формального исполнения. Команда «выдать зарплату» не удовлетворяет таким требованиям.
При построении СКИ решаются две проблемы: проблема элементарности команд и проблема полноты системы команд. Система команд исполнителя называется полной, если она содержит весь минимально-необходимый набор команд, позволяющий построить любой алгоритм в том классе задач, на который ориентирован исполнитель.
Пример 2:Описать систему команд исполнителя «Геометр», который мог бы выполнять геометрические построения с помощью циркуля и линейки.
Решение.Ученикам знаком класс задач, которые в геометрии называются задачами на построение с помощью линейки, циркуля и карандаша. Полной системой команд для исполнителя «Геометр» является следующий список:
1. Провести отрезок прямой между двумя данными точками.
2. Установить раствор циркуля, равный длине данного отрезка.
3. Установить ножку циркуля в данную точку.
4. Провести окружность.
5. Выделить общие точки двух линий (пересечения или касания).
Пример 3:Записать для Геометра алгоритм решения следующей задачи: дан отрезок АВ; построить окружность, для которой отрезок АВ является диаметром.
Решение.
Алгоритм ОКРУЖНОСТЬ ДАННОГО ДИАМЕТРА
начало
установить ножку циркуля в т. А
установить раствор циркуля, равный АВ
провести окружность
установить ножку циркуля в т. В
провести окружность
выделить точки пересечения окружностей: т. С и т. D
провести отрезок CD
выделить точку пересечения АВ и CD: т.О.
установить ножку циркуля в т.О.
установить раствор циркуля, равный ОВ
провести окружность
конец
Пример 4:Определить полный набор данных для вычисления стоимости покупок в магазине.
Ответ:количество каждого вида купленных товаров и цена единицы товара (1 кг или 1 штуки).
Пример 5:Определить полный набор данных для вычисления месячной платы за расход электроэнергии.
Ответ:показания счетчика в конце предыдущего и в конце настоящего месяца, стоимость 1 квт/часа.
Дата добавления: 2016-07-18; просмотров: 3359;