Методика изучения темы «Алгоритмы работы с величинами».

Цели изучения темы:ввести понятие «величина», познакомить основными характеристиками величины, познакомить с действиями, выполняемыми над величинами в алгоритме, сформировать навык построения алгоритмов для работы с величинами.

Изучаемые вопросы:

♦ЭВМ - исполнитель алгоритмов.

♦ Понятие «величина», характеристики величин.

♦ Действия, выполняемые над величинами.

Можно выделить две стороны в обучении алгоритмизации:

- обучение структурной методике построения алгоритмов;

- обучение методам работы с величинами.

Знакомясь с программным управлением исполнителями, ученики осваивали методику структурного программирования. При этом понятие «величина» могло быть не затронуто вовсе. Однако с величинами ученики уже встречались в других темах базового курса: в частности, при изучении баз данных, электронных таблиц. Теперь требуется объединить навыки структурной алгоритмизации и навыки работы с величинами.

Учащимся следует сказать что, всякий алгоритм (программа) составляется для конкретного исполнителя, в рамках его системы команд. О каком же исполнителе идет речь в теме «программирование для ЭВМ»? Ответ очевиден: исполнителем является компьютер. Исполнителем является комплекс «ЭВМ + система программирования (СП)».

Для описания алгоритмов работы с величинами следует, как и раньше, использовать блок-схемы и учебный алгоритмический язык. Описание алгоритмов должно быть ориентировано на исполнителя со структурным входным языком, независимо оттого, какой язык программирования будет использоваться на следующем этапе.

Понятие величины вводится с использованием рассуждения учителя, Которое заключается в следующем: компьютер работает с информацией. Информация, обрабатываемая компьютерной программой, называется данными. Величина - это отдельный информационный объект, отдельная единица данных. Команды в компьютерной программе определяют действия, выполняемые над величинами. По отношению к программе данные делятся на исходные, результаты (окончательные данные) и промежуточные данные, которые получаются в процессе вычислений.

Например, при решении квадратного уравнения: ах+bх+с= О, исходными данными являются коэффициенты а, b, с; результатами - корни уравнения: х₁, x₂; промежуточными данными - дискриминант уравнения: D = b²- 4 ас.

Важнейшим понятием, которое должны усвоить ученики, является следующее: всякая величина занимает свое определенное место в памяти ЭВМ - ячейку памяти. В результате в сознании учеников должен закрепиться образ ячейки памяти, сохраняющей величину. Термин «ячейка памяти» рекомендуется употреблять и в дальнейшем для обозначения места хранения величины.

У всякой величины имеются три основных характеристики: имя, значение и тип. На уровне машинных команд всякая величина идентифицируется адресом ячейки памяти, в которой она хранится, а ее значение - двоичный код в этой ячейке.

Теперь о типах величин - типах данных. С понятием типа данных ученики уже могли встречаться, изучая базы данных и электронные таблицы. Это понятие является фундаментальным для программирования. Поэтому в данном разделе базового курса происходит возврат к знакомому разговору о типах, но на новом уровне.

Учащиеся знакомятся с минимально-необходимым набором основных типов данных, к которому относятся следующие: целый, вещественный, логический и символьный.

Таблица 1.Свойства основных типов данных

Действия над величинами, определяемые алгоритмом (программой), основываются на следующей иерархии понятий: операция - выражение - команда, или оператор - система команд (рис. 1).

Рис. 1. Средства выполнения действий над величинами.

Операция - простейшее законченное действие над данными. Операции для основных типов данных перечислены в приведенной выше таблице.

Выражение - запись в алгоритме (программе), определяющая последовательность операций для вычисления некоторой величины.

Команда - входящее в запись алгоритма типовое предписание Исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Команды Присваивания, ввода, вывода называются простыми командами; команды цикла и ветвления - составными, или структурными.

Узловыми понятиями в программировании являются понятия переменной и присваивания. Процесс решения вычислительной задачи - это процесс последовательного изменения значений переменных. В итоге в определенных переменных получается искомый результат. Переменная получает определенное значение в результате присваивания.

Команда присваивания имеет следующий вид:

<переменная> := <выражение>

Знак «:=» надо читать как «присвоить». Это инструкция, которая обозначает следующий порядок действий:

1) вычислить выражение;

2) присвоить полученное значение переменной.

Обратите внимание учеников на то, что команда выполняется справа налево. Нельзя путать команду присваивания с математическим равенством! Особенно часто путаница возникает в тех случаях, когда в качестве знака присваивания используется знак «=» и учитель читает его как «равно». В некоторых языках программирования знак «=» используется как присваивание, например, в Бейсике и Си. В любом случае надо говорить «присвоить».