Алгоритм. Введение в программирование
Дисциплина: «Информатика», 1 курс
Преподаватель: Н.В. Морозова
Тема занятия: Алгоритм. Введение в программирование
Тип занятия: Изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности.
Цели занятия:
Дидактическая: Сформировать понятия алгоритма, алгоритмизации задачи. Дать понятия компьютерная программа, описание входных, промежуточных и конечных (выходных) данных, Процесс подготовки и решения задачи с применением вычислительной техники.
Развивающая:
Развитие синтезирующего мышления: умения устанавливать единые общие признаки.
Развитие навыков самостоятельной работы с текстом учебника.
Воспитательная: Воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям.
Межпредметные связи: математика, история.
Оборудование: Учебное пособие
Литература: Шафрин Ю.А. Информационные технологии; В 2ч. Ч.1: Основы информатики и информационных технологий. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2001. – 320 с.
Ход занятия
| № | Наименование этапа | Время | Содержание этапа | Деятельность на занятии | Результат этапа | |
| Преподаватель | Студенты | |||||
| 1 | Организационный момент
|
| Подготовка к занятию | Проверка студентов | Готовятся к занятию | Организация занятия |
| 2 | Целеполагание и мотивация учебной деятельности. |
| Создание мотивации обеспечение межпредметных связей | Обозначение темы, цели занятия. (Обозначение проблемы)
| Проговаривают цель, записывают тему в тетради | Создание мотивации, настрой на решение поставленной задачи |
| 3
| Изучение нового материала |
| Обсуждение плана новой темы | Даю план
(Приложение 1) | Слушают, задают вопросы | Настрой на выполнение работы |
|
| Рассказ с элементы беседы | Рассказывает материал | Слушают, отвечают на вопросы, выполняют поставленные задачи, записывают определения | Получение представления о программировании. | ||
| Приложение 1 | ||||||
|
| Самостоятельная работа с учебником | Дает установку на выполнение Шафрин сс. 53, 54, §1.2.6.2; 1.2.6.3; 1.2.6.4. Письменно ответить на вопросы с. 61 | Конспектируют учебный материал в тетрадях. | |||
| 4 | Первичная проверка понимания изученного |
| Выявление пробелов первичного осмысления | Разбирает вопросы учебника
| Отвечают на поставленные вопросы | Коррекция выявленных пробелов |
| 5
| Рефлексия | 5 | Оценка студентами собственной деятельности на занятии | Предлагаю студентам оценить уровень достижения поставленных в начале занятия целей | Делают вывод о полученных знаниях и умениях | Сравнение поставленных целей с достигнутыми |
| 6 | Домашнее задание | 4 | Обеспечение понимания учащимися цели, содержания и способов выполнения д/з
| Комментирую д/з: Шафрин Ю. Информационные технологии, ч. I сс. 53, 54, §1.2.6.2; 1.2.6.3; 1.2.6.4. Читать | Записывают домашнее задание | Установка на выполнение домашнего задания |
| 7 | Подведение итогов учебного занятия. | 5 | Оценка качества работы студентов | Объявляю и комментирую оценки | Слушают, обсуждают результаты занятия | Оценка деятельности студентов |
Приложение 1
1. Понятие алгоритма. Введение в программирование
На прошлом занятии мы рассмотрели общие принципы моделирования, т.е. формального представления некоторого реального объекта (системы, явления и т.д.)
Сегодншняя задача – описать процесс обработки наших данных на некотором искусственном языке, «понятном» компьютеру. Компьютер при всей своей вычислительной мощи является быстрым, аккуратным, точным и вместе с тем совершенно тупым исполнителем. При использовании его при решении различных задач нельзя рассчитывать на то, что компьютер о чем-то догадается сам, ему для работы нужны очень точные и подробные инструкции. Мы должны научиться составлять некий алгоритм процесса обработки и перевести его на машинный язык.
АЛГОРИТМ – строго установленный порядок выполнения каких-то действий, необходимых для получения конечного результата.
Само слово «алгоритм» – арабского происхождения. Одна из версий предполагает, что в основу данного термина положена арабская фамилия «аль-Хорезми» (Мухаммеда из Хорезма, области в нынешней республике Узбекистан). Мухаммед аль-Хорезми еще в IX веке разработал правила выполнения 4-х действий арифметики. Многие годы понятие «алгоритм» использовалось математиками д/описания правил решения математических задач. Например, существуют алгоритм вычисления квадратного корня положительного числа; нахождения наибольшего общего делителя 2-х чисел и многие др.
Как ни странно это может прозвучать, в реальной жизни мы постоянно сталкиваемся с алгоритмами:
инструкция по пользованию телефоном-автоматом, содержащая порядок действий необходимых для успешного телефонного звонка.
правила использования бытовой техники и многое другое в краткой, лаконичной форме сообщают нам, что надо делать в той или иной ситуации, определяя тем самым алгоритм нашего поведения.
В предмете информатика алгоритм является основой для разработки тех инструкций, которыми руководствуется компьютер при работе, но напрямую использовать алгоритм мы не сможем, так как он пишется на естественном человеческом языке, компьютеру не понятном.
Для того, чтобы компьютер понял алгоритм его переводят на язык понятный машине и именной такой алгоритм, записанный в на машинном языке называется программой.
Давайте запишем определения:
Алгоритм – это последовательность точных предписаний, понятных исполнителю (компьютеру, роботу и пр.), совершить последовательность действий, направленных на достижение конкретного результата.
Пример алгоритма. Самостоятельно решить:
Классическая история о козе, капусте и волке, которых необходимо переправить на другой берег реки с помощью одной лодки и перевозчика. Нам необходимо разработать алгоритм для проведения этой операции.
Исходное состояние задачи: все на левом берегу. Налагаемые ограничения: не допустить, чтобы кто-нибудь кого-нибудь съел во время перевозки.
Обозначим движущуюся лодку стрелкой, волка, козу, капусту буквами – В, КЗ, КП.
Первой везем козу. Другие варианты не возможны, т. к. приводят к нарушению условий.
Лодка возвращается обратно, забирает капусту и везет на другой берег.
Капусту с козой оставлять нельзя, забираем козу обратно.
Оставляем козу, забираем волка и везем его к капусте.
Затем возвращаемся за козой и перевозим ее на другой берег.
Задача решена.
Любой алгоритм имеет ряд обязательных свойств:
дискретность – разбиение процесса решения задачи на более простые этапы (шаги выполнения), выполнение которых компьютером или человеком не вызывает затруднений.
определенность алгоритма – однозначность выполнения каждого отдельного шага.
выполнимость – конечность действий алгоритма, позволяющая получить желаемый результата при допустимых исходных данных за конечное число шагов.
массовость – пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.
Алгоритм любой задачи можно описать, используя 4типа управляющих структур (алгоритмов):
Линейный – команды выполняются одна за другой в том порядке, в котором записаны в программе.
Ветвление (выбор) – данные влияют на ход выполнения программы. В программе заложены разные пути следования, по ходу действия выбирается один из возможных вариантов.
Цикл (повторение) – алгоритм, в котором отдельные операции или группы операций выполняются несколько раз.
Подпрограмма – набор команд. Записан отдельно от основной программы. Может быть вызван из любого места основной программы.
Разрабатывая алгоритм решения, следует:
Записать – что дано в задаче, и продумать, какие исходные данные и под какими именами будут введены в ячейки памяти.
Записать – что требуется найти, и продумать, как и под какими именами в ячейках памяти разместятся полученные результаты (промежуточные и конечные).{продумать, с какой точностью должен быть выведен конечный числовой результат}
Продумать основные шаги решения задачи. Сформулировать в форме приказа и записать цель выполнения каждого шага. (Задача разбивается на подзадачи. Если задача сложная, то действия действия этого пункта повторяют д/каждой подзадачи).
Записать команды полученного алгоритма на выбранном языке программирования.
Способы записи алгоритмов
словесный
формульный
т абличный
графический
После разработки алгоритма мы переводим его на язык понятный машине.
2. Компьютерная программа, описание входных, промежуточных и конечных (выходных) данных
Алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины), называется машинной программой.
Команда машинной программы или машинная команда – элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически без каких-либо дополнительных указаний и пояснений.
Программирование – теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ.
Процесс перевода алгоритма в машинную программу называется трансляцией. Делом это оказалось не простым. Слова составляющие язык ЭВМ (машинный язык) весьма далеки от понятий которыми оперирует человек. Для составления вразумительных текстов на таком языке требуется довольно высокая квалификация; все это первоначально сдерживало применение ЭВМ. Программисты, заинтересованные в облегчении своего труда и производители ЭВМ, заинтересованные в расширении рынка, стали искать выход. Первым шагом на пути «очеловечивания» машинного языка стало создание программ, переводящих символические имена в машинные коды. Затем были созданы программы, транслирующие арифметические выражения и, наконец, в 1958 году вступил в строй транслятор Фортрана – первого широко используемого языка программирования. С тех пор было создано множество языков программирования.
Компьютер, руководствуясь командами из машинной программы, производит обработку информации, для этого в процессе работы он использует различные данные.
Используемые данные разделяются на:
Входные – поступают в компьютер и используются в качестве условий для решения задачи.
Промежуточные или внутренние – используются внутри программы для хранения и обработки информации.
Выходные – данные, полученные в результате работы программы по обработке информации. Могут быть представлены в виде: текста, графиков, видеоряда и т. д.
3. Процесс подготовки и решения задачи с применением вычислительной техники.
Теперь давайте рассмотрим общий порядок действий, которые необходимо предпринять для решения задачи, исследования явления при помощи вычислительной техники.
Его можно представить в виде схемы:
Явление, процесс, задача è модельèалгоритмèпрограммаèкомпьютерèрезультат.
