Первый урок по алгоритмизации и программированию в 8-м классе «Алгоритмы и исполнители»

Разделы: Информатика


Урок составлен по учебнику «ФГОС ООО. Информатика. 8 класс» авторы: Босова Л.Л., Босова А.Ю.

Целями урока являются

Образовательные:

  • ввести понятие алгоритма,
  • рассмотреть примеры алгоритмов,
  • изучить свойства алгоритмов,
  • познакомиться с историей возникновения термина «алгоритм»;
  • ввести понятие исполнителя алгоритма,
  • рассмотреть примеры формальных и неформальных исполнителей,
  • рассмотреть характеристики формального исполнителя;
  • разобрать типовую задачу в формате ОГЭ (тип 14) на составление программы для формального исполнителя;
  • закрепить рассматриваемый материал с помощью интерактивных и тестовых заданий.

Воспитательные:

  • развитие самостоятельности суждений;
  • умение работать в группе.

Развивающие:

  • развитие логического мышления;
  • развитие алгоритмического мышления;
  • развитие кругозора;
  • развитие памяти, внимательности,
  • умение анализировать свою деятельность.

Урок состоит из следующих этапов:

  1. Мотивация и актуализация.
  2. Введение новых понятий. Алгоритм и примеры алгоритмов. История алгоритма.
  3. Первичное закрепление введённых понятий.
  4. Пробное учебное действие.
  5. Обобщение и фиксация результатов пробного действия.
  6. Введение понятия исполнителя алгоритмов.
  7. Разбор задачи в формате ОГЭ.
  8. Введение новых понятий. Свойства алгоритма.
  9. Закрепление полученных знаний.
  10. Подведение итогов урока и постановка дом. работы.
  11. Рефлексия.

К уроку прилагается авторская презентация, сюжеты видео с YouTube и тестовые задания в ресурсе LearningApps.org

Комментарии к этапам урока

1 этап (слайды 1-7)

«Здравствуйте, ребята! Сегодня мы начинаем с вами изучать новый модуль «Основы алгоритмизации». Тема нашего урока: «Алгоритмы и исполнители». На уроке вы познакомитесь с новыми понятиями: алгоритм, исполнитель алгоритма, узнаете о свойствах алгоритма и научитесь решать задачи для различных исполнителей». Демонстрируются 1-2 слайды презентации.

«Каждый из вас встречается на уроках и в повседневной жизни огромное количество задач самого разного уровня сложности. Рассмотрим примеры». Демонстрируются 3-6 слайды презентации. Учитель обсуждает с учащимися данные процессы.

В итоге ставится проблемная ситуация: «Пополнение счёта телефона через терминал, приготовление блюд, выполнение правил дорожного движения, решение математического уравнения или задачи, организация Умного дома - совершенно разные процессы. Но у них есть общая черта. Какая?». Примерный ответ: для удобства их решения часто предлагаются пошаговые инструкции, при выполнении которых мы можем достичь желаемый результат.

«Как вы думаете, насколько важно следовать данным инструкциям?» Обсуждаем.

«Так что такое алгоритм?» (слайд 7).

2 этап (слайды 8-9)

Вводим понятие алгоритма и рассматриваем схему работы любого алгоритма.

Записываем основные понятия и выводы в тетрадь:

  • определение алгоритма,
  • схему работы алгоритма,
  • "Арабский учёный Мухаммед Аль Хорезми (8-9 век) впервые ввёл понятие алгоритма".

«Чтобы получше разобраться в этом вопросе посмотрим вместе видеосюжет». Демонстрируется сюжет продолжительностью 1:55 об истории возникновения термина «алгоритм». Ссылка: https://youtu.be/WxD5ffQzfLQ.

Мухаммед Аль Хорезми жил ок. 780 – ок. 850. Описал и сформулировал десятичную систему счисления, правила выполнения арифметических действий над целыми числами и обыкновенными дробями. Правила начинались словами: «Алгоризми сказал…».  Алгоризми (Алгоритмус) - это автор правил. Правила стали называть алгоритмами. В XX веке возникла наука, которая занимается теорией алгоритмов.

3 этап (слайды 10-11)

Интерактивное задание «Соберите алгоритм "Открывание входной двери квартиры"» (слайд 10). Варианты правильного ответа на слайде 11. Обращаем внимание, что шаг УБРАТЬ КЛЮЧ можно поставить на последнее место, поэтому получаем два варианта ответа.

4 этап (слайд 12)

Перед введением понятия исполнителя алгоритмов предлагаем учащимся посмотреть два сюжета и ответить на поставленные вопросы.

Сюжет 1. Пылесос. Продолжительность ролика 0:52. Ссылка: https://youtu.be/jPikvNapYqs

Сюжет 2. Медведи в цирке. Продолжительность ролика 0:47. Ссылка: https://youtu.be/PQc6x30rBK8

Вопросы для обсуждения:

  • Что или кто являются героями сюжета?
  • Как можно назвать данные объекты?
  • В чём разница между героями данных сюжетов?
  • В чём разница между действиями героев видеосюжета?

5 этап (слайд 13)

Итоги обсуждения вместе с учащимися можно занести в таблицу на интерактивной доске. Таблица с ответами приведена на слайде 13. Таким образом, мы подготовили учащихся к введению понятия формального и неформального исполнителя алгоритмов.

6 этап (слайды 14-18)

Вводим понятие исполнителя алгоритмов.

Каждый алгоритм предназначен для определённого исполнителя. Исполнитель - это некоторый объект (человек, животное, техническое устройство), способный выполнять определённый набор команд. Мы узнали, что различают формальных и неформальных исполнителей. Формальными исполнителями могут быть технические устройства, например, пылесос (как в нашем сюжете 1) или исполнитель в среде программирования, например, Чертежник, Робот, Черепаха, Кузнечик, Рисователь, Водолей в среде КуМир. К неформальным исполнителям можно отнести человека или животное (как в нашем сюжете 2). Формальный исполнитель выполняет одну и ту же команду всегда одинаково, а неформальный исполнитель может выполнять команду по-разному. Формальные исполнители разнообразны, но все они имеют следующие характеристики:

  • Круг решаемых задач.
  • Среда исполнителя - область, обстановка, условия, в которых действует исполнитель.
  • Система команд исполнителя (СКИ) - совокупность всех команд, которые могут быть выполнены исполнителем.
  • Режимы работы исполнителя. Для многих исполнителей - это режимы непосредственного управления и программного управления.

В качестве примеров обсуждаем характеристики исполнителей Робот, Чертежник и Водолей в среде Кумир. Рассматриваем этапы разработки алгоритма. Подводим итог, что алгоритм можно рассматривать как модель деятельности исполнителя алгоритмов.

7 этап (слайд 19-20)

Рассматриваем задачу в формате ОГЭ (тип 14). Краткое условие и решение задачи учащиеся записывают в тетрадь.

Задача. Система команд Вычислитель состоит из двух команд, которым присвоены номера:

1 - прибавить 1
2 - умножить на 2.

Первая из них увеличивает число на 1, вторая увеличивает число в 2 раза. При записи алгоритмов для краткости указываются лишь номера команд. Например, алгоритм 12211 означает следующую последовательность команд:

прибавь 1
умножь на 2
умножь на 2
прибавь 1
прибавь 1

С помощью такого алгоритма число 1 будет преобразовано в 10.

Запишите алгоритм для исполнителя Вычислитель, содержащий не более 6-ти команд, получения из числа 5 числа 47.

Объяснения к решению:

Эффективный способ решения задач такого типа - "раскрутить" алгоритм с конца.

1 шаг. 47 не делится на 2, значит, на последнем месте алгоритма применялась команда 1. Вычитаем из 47 число 1 и получаем 46.

2 шаг. 46 делится на 2, значит, число 46 могли получить с помощью команды 2. Число 46 делим на 2 и получаем 23. Если есть возможность применить команду 2, то лучше её использовать, чтобы в алгоритме было как можно меньше шагов.

3 шаг. 23 не делится на 2, поэтому получаем 22 (23 - 1).

4 шаг. Из числа 22 получаем 11 с помощью команды, обратной команде 2.

5 шаг. Число 11 не делиться на 2, поэтому получаем 10 с помощью команды, обратной команде 1.

6 шаг. Число 10 делится на 2. Получаем искомое число 5 с помощью команды, обратной команде 2.

Таким образом, восстановленный алгоритм с конца выглядит следующим образом:

47-46-23-22-11-10-5. Значит, прямой алгоритм получения числа 47 из числа 5 выглядит так:

5-10-11-22-23-46-47 и получаем набор команд 212121. В этом алгоритме не более 6-ти команд. 

Ответ: 212121.

8 этап (слайды 21-26) Свойства алгоритма

Как вам уже известно, не всякая последовательность предписаний, инструкция или план действий может называться алгоритмом. Каждый алгоритм обязательно обладает следующими свойствами: дискретность, понятность, определённость, результативность и массовость. Насколько позволяет время обсуждаем свойства и примеры на слайдах.

9 этап

Тестовое задание 1

Проверяем понимание алгоритма и его свойств. Ссылка на задание: https://learningapps.org/4967620.

Выберите, что из перечисленного является алгоритмом. Укажите один или несколько правильных вариантов ответа:

  • План решения квадратного уравнения
  • Характеристика литературного героя
  • Инструкция по сборке шкафа-купе
  • Описание последовательности действий при чрезвычайной ситуации
  • Схема метро
  • Карта Москвы

Правильный ответ:

  1. План решения квадратного уравнения
  2. Инструкция по сборке шкафа-купе
  3. Описание последовательности действий при чрезвычайной ситуации

Тестовое задание 2

Проверяется умение решить задачу в формате ОГЭ (тип 14). Ссылка: https://learningapps.org/4967659.

Ученики на интерактивной доске или мобильных устройствах выполняют тестовое задание.

Если время позволяет, то можно обсудить решения учащихся.

Условие задачи:

Система команд исполнителя Вычислитель состоит из двух команд, которым присвоены номера:

1 - вычти 1
2 - умножь на 3

При записи алгоритма для краткости указываются только номера команд. Составьте алгоритм, содержащий не более 5-ти команд, который число 1 переводит в число 15. Если таких алгоритмов несколько, то запишите один из них.

Комментарий к решению: Рассмотрев алгоритм с конца, получаем следующую цепочку 15–5–6–2–3–1. Таким образом, прямая цепочка вычислений 1–3–2–6–5–15 позволяет получить число 15 из числа 1 за пять команд 21212. Количество команд не более пяти.

Ответ: 21212

Этап 10 (слайд 27)

Подводим общие итоги урока и комментируем домашнее задание. Домашнюю работу можно дать по учебнику - прочитать параграф учебника, ответить на вопросы и выполнить задания после параграфа.

Этап 11 (слайд 28)

Проводим рефлексию. «Выберите вариант картинки, которая соответствует вашей оценке своей деятельности на уроке». Рефлексию можно провести с помощью цветных карточек или с помощью ресурса https://plickers.com/. В этом случае результат будет на экране интерактивной доски.

20.06.2018