Информационная модель среды программирования

Тема: Информационная модель среды программирования

(рассчитано на 2 урока)

Цели урока:

• Познакомить с интерфейсом среды программирования ЛогоМиры;
• Научить правилам записи команд, вывода текста;
• Научить составлять информационные модели для объектов среды ЛогоМиры.

Опорные понятия:

• объект;
• параметры объекта;
• действия;
• среда существование объекта;
• информационная модель объекта;
• цель задачи;
• план решения;
• алгоритм;
• алгоритмизация;
• линейный алгоритм;
• шаг алгоритма;
• порядок выполнения;
• стадии разработки алгоритма.

Новые понятия:

• команда;
• функция (датчик);
• параметр команды;
• математические функции.

Задачи учителя:

• Ввести понятие «среда программирования»;
• Познакомить с интерфейсом среды программирования ЛогоМиры;
• Познакомить с объектами среды программирования;
• Познакомить с правилами записи команд;
• Познакомить с правилами вычисления на компьютере;
• Познакомить с правилами вывода текста;
• Представить информационные модели объектов среды ЛогоМиры.

План урока

1. Организационный момент;

2.  Повторение изученного материала:

• понятия «алгоритм» ;
• история возникновения термина «алгоритм»;
• алгоритмы в различных сферах деятельности человека;
•  «линейный алгоритм»;
• стадии создания алгоритма
1. Информационная модель среды программирования:
• Ввод понятия «среда программирования»;
• Интерфейс среды программирования ЛогоМиры 2.0;
• Объекты среды программирования;
• Правила записи команд;
• Информационные модели объектов среды ЛогоМиры;
• Правила вычисления на компьютере
• Правила вывода текста.
2. Подведение итогов за урок;
3. Домашнее задание – конспект.
• Читать (Практикум по информационным технологиям) тема 7.1, стр. 226-232.
• Повторить: тема 7.3 стр. 66-67.
• Письменно составить в тетради таблицу графических команд (Практикум по информационным технологиям стр. 228 табл.7.1) и выучить их. Выписать отдельно команды, не требующие параметра.
• Письменно: Задание 7.10.Запишите в тетради последовательность команд для рисования фигур:

Методика проведения урока

Ввод понятия «среда программирования»

Каждая программа для компьютера разрабатывается на одном из специальных языков – языков программирования. С сегодняшнего дня мы будем знакомиться с языком ЛОГО. Название ЛОГО образовано от древнегреческого слова «logos», что означает «мысль», «слово».

Основу ЛОГО, как и любго языка, составляет алфавит. Алфавит ЛОГО включает буквы – русские (кириллица) или латинские (латиница), цифры, другие символы, имеющиеся на клавиатуре. Алфавит используется для образования слов.

Среда программирования предоставляет инструменты для создания виртуального (компьютерного) мира, включающего компьютерные объекты, которые взаимодействуют по разработанным собственным алгоритмам. Чтобы научиться создавать свои компьютерные миры, необходимо познакомиться с объектами конкретной среды программирования и овладеть правилами управления ими.

         Среда программирования ЛогоМиры включает инструменты для создания и управления объектами разных видов – графическими, текстовыми, звуковыми, видео. Опыт, приобретаемый в процессе программирования, будет способствовать развитию алгоритмического и логического мышления.

Интерфейс среды программирования ЛогоМиры 2.0

Среда ЛогоМиры имеет стандартный интерфейс Windows-приложений.

Окно приложения состоит из строки заголовка, зоны управления и рабочего поля.

Зона управления включает основное меню, панель инструментов, окно управления.

Основное окно включает все возможные действия пользователя в среде ЛогоМиры.

Панель инструментов состоит из двух частей: кнопок для создания новых объектов и кнопок для редактирования существующих объектов.

Окно управления содержит кнопки выбора одного из режимов работы:

·        Командный центр для управления объектами;

·        Встроенный графический редактор;

·        Редактор малых графических форм.

Управление объектами осуществляется на языке Лого.

         Интерфейс программы среды ЛОГО состоит из трех окон: Рабочее поле; Командный центр или поле команд; Лист программ. После загрузки приложения ЛОГО на экране появляются два окна – Рабочее поле и Командный центр, а также панели с инструментами.

         На Рабочем поле отображается графический Исполнитель в виде Черепашки и результаты его действий. Черепашка может перемещаться по рабочему полю, рисовать. Будем называть верхнюю кромку экрана – Севером, нижнюю – Югом, правую кромку – Востоком, левую – Западом. После загрузки нового листа Черепашка находится в центре Рабочего поля, голова ее направлена на Север.

         Командный центр служит для ввода команд на языке ЛОГО.

Результат работы в среде ЛогоМиры можно сохранить в файле (пункт меню Файл, действие Сохрани проект) только в рабочей версии ЛогоМиры. При этом сохраняются все листы проекта и коллекция форм. Содержимое командного центра не сохраняется. Система ЛогоМиры 2.0 работает с файлами, имеющими расширение (тип) .mw2.

Объекты среды программирования

Целесообразно исследовать среду, используя системный подход. Среда ЛогоМиры позволяет использовать уже известные понятия объекта и его свойств.

·    Проект – документ, создаваемый в приложении и сохраняемый в файле с расширением .mw2.

·    Лист – объект, где создаются виртуальные миры. Каждый лист содержит свое рабочее поле. Проект состоит из одного или нескольких листов, каждый из которых имеет уникальное имя. На рабочем поле размещаются следующие объекты:

ü  Черепашки – графические объекты – исполнители команд;

ü  Текстовые окна – переменные для текстов и чисел;

ü  Рисунки;

ü  Бегунки – переменные для цепых чисел;

ü  Кнопки;

ü  Мультимедиа-объекты (мелодии, звук, видео).

Все объекты можно создавать, удалять, назначать им новые свойства, менять значения этих свойств, измерять их значения.

         В среде ЛогоМиры имеется возможность как визуального, так и программного создания и редактирования всех объектов. Для программного управления объектами используется язык программирования ЛОГО.

         Графический объект «черепашка» появляется на рабочем поле сразу после запуска приложения. Можно создавать на рабочем полн множество черепашек. Все они понимают язык Лого.

Правила работы с экземплярами объектов в компьютерной среде:

o   Каждый объект имеет характеристики (имя, действие, параметры);

o   Характеристики экземпляра объекта можно посмотреть и изменить, используя специальный инструмент Глаз или щелкнуть правой кнопкой мыши на этом объекте;

o   Характеристики экземпляра объекта можно посмотреть и изменить, используя команды языка Лого;

o   Объект выполняет действия, приписанные уму, если щелкнуть по нему левой кнопкой мыши или обратиться к нему по имени.

Дополнительная информация

Лого-проект напоминает книгу, содержащую множество листов. Листу можно дать имя. На каждом листе можно поместить картинки, мелодию, текст, черепашек. Создать, назвать и посмотреть оглавление листов можно через пункт меню Листы. В каждом проекте имеется один лист программ.

На первых шагах познакомимся с ограниченным числом объектов: проектом, листом, черепашкой, текстовым окном, рисунком.

В среде ЛогоМиры можно описывать процессы, которые выполняются параллельно. Эти процессы синхронизируются с помощью специальных средств.

На уровне проекта можно создавать новый атрибут, гак называемый атрибут проекта, для хранения данных, доступных всем объектам. Проекты можно объединять, добавляя в один проект коллекции из другого (листы, формы, программы).

Правила записи команд

В любом языке программирования есть специальные встроенные слова, значение которых заранее определено. Из этих слов составляются предложения, которые называются командами.

Команда – предложение на языке программирования для указания действия объекту.

Среда ЛогоМиры допускает запись команд как в русской, так и в английской нотации.

Знакомство с языком программирования начнем с графических команд.

Название команды (краткая форма)	Параметр	Действия исполнителя
Вперед (вп)	Число шагов	Продвигается в направлении головы на указанное число шагов
Назад (нд)	Число шагов	Продвигается в направлении против головы
Нов_х	Число шагов от оси Х (абсцисса)	Перемещается по горизонтали в точку с указанием абсциссы
Нов_y	Число шагов от оси Y (ордината)	Перемещается по вертикали в точку с указанием ординатыы
Сотри	Нет	Стирается рисунок, состояние Черепашки сохраняется
Домой	Нет	Устанавливается в центр Рабочего поля, голова смотрит на Север
(Пп)	Нет	Поднимает перо
(по)	Номер цвета	Опускает перо
Нов_цвет (нц)	Номер цвета	Принимает цвет с указанным номером
Нов_фон (нф)	Нет	Рабочее поле принимает цвет с указанным номером
(сч)	Нет	Становится невидимым
(пч)	Нет	Становится видимым
Направо (пр)	Число градусов	Поворачивается направо относительно направления, заданного головой Черепашки
Налево (лв)	Число градусов	Поворачивается налево относительно направления, заданного головой Черепашки
Нов_курс (нк)	Число градусов	Поворачивается по часовой стрелке относительно Севера

         Черепашка – Исполнитель для создания графических объектов на Рабочем поле. Расстояние на Рабочем поле измеряется в шагах Черепашки. Один шаг равен одному пикселу. Угол поворота головы Черепашки измеряется в градусах.

Для выполнения некоторых команд необходима дополнительная информация - параметр команды, например число шагов – для команд движения черепашки, число градусов – для команд поворота и т. д. Сначала эти данные задаются явно в виде чисел.

Правило записи команды - на первом месте пишется название, а затем указываются параметры.

Параметр команды – слово, число или выражение, уточняющее действие команды.

Команды домой, по, сотри, сч, пч состоят только из названия, а команды вперед, назад требуют параметра – количества шагов. Если в команде, требующей параметра, не указать его, то в Командном центре появится сообщение об ошибке

         При выполнении команды с параметром компьютер берет в качестве последнего слова, следующее за названием команды.

Например, следующая запись: вперед пп будет интерпретироваться черепашкой как команда двигаться вперед на расстояние пп. Однако это слово не является числом и не сообщает число, поэтому в командном центре появится сообщение об ошибке: пп не передает значения вперед.

         Язык программирования содержит встроенные слова для обозначения команд и функций (датчиков). Команды предназначены для изменения параметров объекта. Для измерения или вычисления значений параметров служат функции (датчики). Датчики используются в качестве параметров для команд.

Запомните правила записи команд!

Правило точного названия. Название команды и датчика должно быть записано без ошибок – точно как в словаре.

Правило одного слова. Между буквами в названии команды и датчика не должно быть пробелов.

Правило пробела. Если в команде есть параметр, то он отделяется от названия пробелом. Если в одной строке записывается несколько команд и датчиков, то они разделяются пробелами.

Задание 7.1

Установите Черепашку в центр командой домой. Введите команду по. Используя команду вперед, продвиньте Черепашку до верхней границы поля. Подсчитайте, сколько шагов прошла Черепашка. С помощью команды назад продвиньте Черепашку до нижней границы Рабочего поля. Подсчитайте количество пройденных Черепашкой шагов. Верните Черепашку домой. После этих опытов на экране появилась вертикальная прямая линия, разделяющая Рабочее поле на правую и левую равные части.

Задание 7.2

Используя команду нов_х, определите расстояние от центра до границ видимого Рабочего поля по горизонтали.

При выполнении заданий 7.1 и 7.2 Черепашка перемещалась по Рабочему полю, но направление ее головы не менялось.

Задание 7.3

Введите по одной в каждой строке команды:

Направо 30

Налево 30

Нов_курс 90

Черепашка сначала поворачивается направо, затем – налево. После выполнения последней команды – голова Черепашки смотрит на Восток. Обратите внимание, что центр Черепашки не меняет своего положения на Рабочем поле.

Задание 7.4

Верните черепашку домой. Наберите в Командном центре приведенную ниже последовательность команд (по три в каждой строке). Команды отделите друг от друга пробелом. Какая фигура появилась на Рабочем поле? Где оказалась Черепашка?

По вперед 50 направо 90

Вперед 50 направо 90 вперед 50

Направо 90 вперед 50 направо 90

домой

Для некоторых команд в языке ЛОГО принята краткая форма. По правилам оформления и результату действия команда с краткой формой записи ничем не отличается от команды с полной формой.

Информационные модели объектов среды ЛогоМиры

После выполнения команды изменяется определенный параметр Рабочего поля или Черепашки.

         По командам движения изменяется положение Черепашки на Рабочем поле и может появиться линия – траектория его движения. Команды управления пером – изменяют положение пера. Команды установки цвета меняют цвет фона Рабочего поля или Черепашки, а команды поворота меняют направление ее головы.

         Все это говорит о том, что и Черепашка, и Рабочее поле являются объектами. Для них, как и для любого объекта, можно составить информационные модели в виде таблиц.

Информационная модель объекта «черепашка»

Параметр Название	Значение	Название датчика для измерения	Действие Название команды для изменения
Имя черепашки	Не более 8 символов	Кто	Нов_черепашка
Форма	Номер или название	Форма (форму)	Нов_форма
Цвет	Номер или название 1, 15, голубой…	Цвет	Изменять свой цвет Нов_цвет
Состояние пера	Поднято, опущено	-	Изменять состояние пера По, пп
Толщина пера	Число пикселей	Размер_пера	Нов_размер_пера
Положение на рабочем поле	Координаты [0 0], [100 125]…	Место, х_коор, у_коор	Передвигаться по Рабочему полю Вперед, назад, нов_место, нов_х, нов_у
Угол поворота головы	Число градусов 0, 90, 270, 30…	Курс	Поворачиваться Направо, налево, нов_курс, курс_на
Размер черепашки	Число пикселей	Размер	Нов_размер

В средах программирования существуют инструменты для измерения параметров объектов. В среде ЛОГО эти инструменты называются датчиками.

Имя объекта – «Рабочее поле»

Параметры объекта		Название датчика в Лого	Действие над объектом
Название	Значение
Цвет фона	0, белый, 15…	Фон	Менять цвет фона
Цвет поля под пером черепашки	0, черный, 45…	Цвет_поля (цп)	Закрашивать фигуры, ограниченные контуром

Правила вычисления на компьютере

В среде программирования ЛОГО можно не только рисовать графические объекты, но и вычислять значения математических выражений. В среде программирования ЛОГО имеются инструменты для работы с числами. Математическое выражение используется как параметр в любой команде, где требуется число. Для изменения порядка вычислений в математическом выражении применяются круглые скобки, как в математике.

         В среде ЛОГО допускается работа с целыми и дробными числами. Дробные числа могут быть представлены с фиксированной или плавающей точкой.

         Знак действия и имя функции (датчика) – это отдельное слово в ЛОГО, поэтому оно отделяется от соседних слов пробелами.

Основные арифметические действия и математические функции

Арифметические действия и математические функции	Обозначение ЛОГО	Пример записи	Результат
Сложение	+	5 + 2	7
Вычитание	-	25 – 10	15
Умножение	*	25 * 12	300
Деление	/	121 / 11	11
Получение случайного числа	Случайный (сл)	Сл 100	Число в интервале от 0 до 99
Вычисление остатка от деления	Остаток	Остаток 100 16	4
Получение целой части числа	Целое	Целое 13,345	13
Получение числа с противоположным знаком	Минус	Минус 567	-567
Округление числа	Округли	Округли 256,561	257

Задание 1.

Черепашка должна нарисовать отрезок длиной 150 шагов. Затем встать на середину этого отрезка.

Введите команды:

Вп 150 нд 150 / 2.

Черепашка окажется точно посередине нарисованного отрезка.

Правила вывода текста

При любом исследовании целесообразно обращать внимание на способы и методы наблюдения за изменениями. Такие изменения параметров черепашки, как цвет или расположение на рабочем поле, можно сразу увидеть. А как узнать, что получилось в результате вычислений? Чтобы узнать, что сообщает датчик или какое число получается после вычисления, надо уметь показывать эти значения на экране, то есть выводить текст. Для этого можно использовать две команды: пиши (print) или покажи (show).

Команды вывода на экран

Название команды	Действие объекта
Пиши	Указанный текст или число выводится в текстовое окно на Рабочем поле
Покажи	Указанный текст или число выводится в Командный центр

Задание 2.

В текстовом окне должна появиться  надпись: Решение примера:25 + 27 и результат указанной суммы.

Введите команды:

Пиши [Решение примера 25 + 27]

Пиши 25 + 27.

Задание 3.

Нарисуйте пунктирную тропинку, состоящую из трех отрезков, длиной по 20 шагов каждый, с расстояниями между ними тоже по 20 шагов. Перепишите команды из Командного центра в тетрадь и нарисуйте полученную тропинку (сторона одной тетрадной клеточки – 10 шагов Черепашки).

Задание 4.

Наберите в одной строке Командного центра указанные ниже команды:

Сотри по вп 50 пр 90 вп 50 пр 90 вп 50 пр 90 вп 50 домой

Задание 5.

Используя команды вперед и направо, установите Черепашку около самой границы Рабочего поля в положения, показанные на рисунке. Для каждого варианта на рисунке ответьте на вопрос: где окажется Черепашка после выполнения команды:

По вп 100?

Дополнительные задания

Задание 1. Показать в командном центре следующие числа:

а). 6,38;                                                              

б). - 1 / 6;                                                    

в). Корень квадратный из 2;

г). число π;

д). 5, умноженное на 10 в степени 6.

Решение

Русская нотация	Английская нотация
а). покажи 6,38	Show 6.38
б). покажи – 1 / 6	Show – 1 / 6
в). Покажи кк 2	Show sqrt 2
г). покажи пи	Show pi
д). покажи степень 10 6	Show power 10 6

Задание 2. Создать бегунки с именами a, b, c, d, t. Интервал значений для всех бегунков – от 0 до 10. Вывести в текстовое окно значения следующих выражений:

а). a + bd + cdt;

б). ab / c + c / ab;

в). сумму b + t, разделенную на a, умножить на а, разделенное на разность d – t.

Решение

Русская нотация	Английская нотация
а). Пиши a + b * d + c * d * t	Print a + b * d + c * d * t
б). Пиши a * b / c + c / a * b	Print a * b / c + c / a * b
в). Пиши (d + t) / a * a / (d – t)	Print (d + t) / a * a / (d – t)

Задание 3. Показать в командном центре результат вычисления по следующим формулам:

а). возвести 1 + а в квадрат;

б). извлечь корень квадратный из 1 + t в квадрате;

в). Абсолютное значение а + bt

Решение

Русская нотация	Английская нотация
а). покажи (1 + а) * (1 + а)	Show (1 + а) * (1 + а)
б). покажи кк (1 + t)	Show sqrt (1 + t)
в). покажи модуль (a + b * t)	Show abs (a + b * t)

Задание 4. Показать в текстовом окне:

а). округленное значение 10 / 3;

б). целую часть числа 12,345;

в). целую часть от деления 17 на 5;

г). остаток от деления 25 на 3;

д). остаток от деления 25 на 5.

Решение

Русская нотация	Английская нотация
а). Пиши округли (10 / 3)	Print round (10 / 3)
б). Пиши целое 12.35	Print int 12.35
в). Пиши целое 17 / 5	Print int 17 / 5
г). Пиши остаток 25 3	Print remainder 25 3
д). Пиши остаток 25 5	Print remainder 25 5

Исследование мультимедийных объектов среды, таких как формы черепашки, рисунки на рабочем поле.

Задание 5.Выполнить команды в командном центре:

а). установить цвет черепашки на 10 больше;

б). установить цвет фона на 20 больше текущего цвета черепашки;

в). Увеличить в 2 раза текущую координату положения черепашки по оси Х;

г). уменьшить на 50 координату положения черепашки по оси Y;

д). увеличить на 180º текущий угол поворота головы черепашки;

е). приклеить черепашку к рабочему полю.

После выполнения задания 5 определите цвет поля под пером черепашки, стоящей на белом фоне и на приклеенном рисунке.

Решение (исходный цвет черепашки – 9, цвет фона – 0):

Русская нотация	Английская нотация
а). Нц цвет + 10	Setc color + 10
б). НФ цвет + 20	Setbg color + 20
в). Нов_х х_коор * 2	Setx xcor * 2
г). Нов_y y_коор -50	Sety ycor -50
д). Нк курс + 180	Seth heading + 180
е). штамп	stamp

После выполнения команды форма черепашки становится рисунком на рабочем поле. Сначала измерьте цвет поля под пером черепашки, стоящей на рабочем поле. Для этого выполним действие «показать в командном центре цвет поля».

Русская нотация	Английская нотация
Покажи цвет_поля	Show colorunder

В командном центре появится номер цвета фона – 49.

Затем установите черепашку на приклеенный рисунок. Снова измерьте цвет поля под пером. Теперь в командном центре появится номер цвета, на котором стоит черепашка, - 29.

Задание 6. Показать в командном центре:

а). текущий цвет черепашки;

б). текущий цвет фона;

в). Координату положения черепашки по оси Х;

г). Координату положения черепашки по оси Y;

д). угол поворота головы черепашки;

е). текущую форму черепашки.

Решение

Русская нотация	Английская нотация
а). покажи цвет	Show color
б). покажи фон	Show bg
в). Покажи x_коор	Show xcor
г). покажи y_коор	Show ycor
д). покажи курс	Show heading
е). покажи форму	Show shape

Пример творческого задания

Каждая книжка начинается с обложки. Оформите первый лист объекта «проект» как обложку.

1.     Разместите на первом листе текстовое окно и напишите в нем ваше имя.

2.     Разместите на рабочем поле рисунок. Для создания рисунка можно воспользоваться встроенным графическим редактором. Кроме того, в вашем распоряжении имеется коллекция форм. Форму можно «одеть» на черепашку и поместить в нужное место рабочего поля. Чтобы эта форма стала частью рисунка, приклейте ее, используя инструмент штамп.

3.     Сделайте текст частью рисунка. Для этого установите текстовому окну свойство прозрачный, а затем приклейте его, используя инструмент штамп.

4.     Удалите ножницами все объекты, кроме рисунка.

Сохраните проект под именем project1.