Методика изучения темы: «Алгоритмы»

Министерство образования и молодежной политики Чувашской Республики

БОУ ДПО (ПК) С «Чувашский республиканский институт образования»

Минобразования Чувашии

Кафедра математики и информационных технологий

Курсовая работа

по курсу «Совершенствование методики преподавания базового курса  информатики и ИКТ в школе»

Тема: Методика изучения темы: «Алгоритмы»

Выполнил: учитель Байгильдинской

средней общеобразовательной

школы Канашского района

Николаев Алексей Михайлович

Чебоксары, 2015

Содержание

Введение

1. Методика преподавания темы «Алгоритмы» в курсе информатики

1.1 Методика преподавания курса информатики

1.2 Методика введения понятия алгоритм

1.3 Обучение методам построения алгоритмов

2. Разработка уроков по теме «Алгоритм»

2.1 Урок информатики в 9-м классе по теме "Понятие алгоритма"

2.2 Урок информатики в 10 классе «Типы алгоритмических структур»

2.3 Методические рекомендации учителю информатики при обучении темы «Алгоритмы»

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В связи с изучением базового курса предмета в 7-9 классах, программирование в 9 классе стало изучаться в меньшем объеме, на уровне знакомства с одним из языков программирования, но основные конструкции языка были востребованы в некоторых других разделах информатики (устройство компьютера, логика, электронные таблицы). У детей сложилось не однозначное отношение к изучению темы. Некоторые считали, что информатику можно знать без темы «Алгоритмизация и программирование», хотя значимость темы никто не отрицал. Поэтому, как выход из положения, считаю, что практическое применение и дополнительные часы для работы можно найти при изучении темы «Моделирование». Например, при обработке табличного типа данных в программных средах Excel, Word и Pascal. Если учесть, что объектно-ориентированное программирование продолжает изучаться в 10-11 классах (Н.Угринович Информатика и информационные технологии), то считаю, что при правильной методике преподавания, ученики должны получить необходимый объем знаний по этой теме.

Актуальность: В течение всего периода преподавания информатики в школе (с 1985 года) актуальность темы «Алгоритмизация и программирование» претерпела значительные изменения. В силу некоторых обстоятельств: наличия теоретической базы предмета и технического обеспечение кабинета информатики, значимость преподавания темы в период с 2005 года по 2010 год значительно снизилась. Точнее надо сказать, уменьшилось количество уроков, отводимых на изучение этой темы в старших классах. Большая часть времени отводится на преподавание тем цикла «Информационные и коммуникационные технологии». Наряду с этим нисколько не изменились требования к уровню усвоения знаний и умений этого раздела программы по информатике, так как он остается основой фундаментальных знаний по предмету.

Тема курсовой работы: методика изучения темы «Алгоритмы».

Цель работы: изучение методики обучения учащихся по теме «Алгоритмы».

Задачи:

1. изучить общие сведения о методике преподавания информатики и темы «Алгоритмы»;

2. разработать 2 урока по данной теме;

3. составить методические рекомендации учителю информатики по преподаванию темы «Алгоритмы».

Методы исследования: анализ теоретических источников и публикаций по теме, обобщение и интерпретация результатов исследования, формулирование методических рекомендаций, разработка уроков по изученной теме.

1. Методика преподавания темы «Алгоритмы» в курсе информатики

 

1.1 Методика преподавания курса информатики

Цели образования являются прерогативой государства, которое на основе действующей законодательной базы формирует общие принципы своей педагогической политики. Согласно Статье 2 Закона Российской Федерации «Об образовании» в числе таких принципов на первом месте стоит «...гуманистический характер образования, приоритет общечеловеческих ценностей, жизни и здоровья человека, свободного развития личности; воспитание гражданственности и любви к Родине». Образование в России имеет целью становление самостоятельной, свободной, культурной, нравственной личности, сознающей ответственность перед семьей, обществом и государством, уважающей права, свободы других граждан, Конституцию и законы, способной к взаимопониманию между людьми, народами, различными расовыми, национальными, этническими, религиозными, социальными группами.

Главные задачи общеобразовательной школы:

• обеспечение усвоения учащимися системы знаний, определяемой общественными и производственными потребностями;

• формирование научного миропонимания, политической, экономической, правовой культуры, гуманистических ценностей и идеалов, творческого мышления, самостоятельности в пополнении знаний;

• удовлетворение национально-культурных потребностей населения, воспитание физически и морально здорового поколения;

• выработка у молодежи осознанной гражданской позиции, человеческого достоинства, стремления к участию в демократическом самоуправлении, ответственности за свои поступки.

Данные задачи справедливы и для школьного курса Информатики и ИКТ. Общие цели, которые ставятся перед системой общего школьного образования: образовательные и развивающие цели; практические цели; воспитательные цели. Образовательная и развивающая цель обучения информатике в школе – дать каждому школьнику начальные фундаментальные знания основ науки информатики.

Практическая цель школьного курса информатики – внести вклад в трудовую и технологическую подготовку учащихся, т.е. вооружить их теми знаниями, умениями и навыками, которые могли бы обеспечить подготовку к трудовой деятельности после окончания школы.

Воспитательная цель школьного курса информатики обеспечивается, прежде всего, тем мощным мировоззренческим воздействием на ученика, которое оказывает осознание возможностей и роли вычислительной техники и средств информационных технологий в развитии общества и цивилизации в целом.

Все эти цели очень тесно связанны между собой, достижение каждой из них не возможно без достижения остальных. По отдельности же эти цели не могут быть достигнуты.

Данные три цели расплывчаты, но при переложении их на уроки информатики получаются конкретные цели. Их проектирование должно основываться, прежде всего, на анализе фундаментальных основ науки информатики, ее положение среди других наук и роли, которую она выполняет в обществе на современном этапе его развития.

Вместе с введением в школу общеобразовательного предмета «Основы информатики и вычислительной техники» началось формирование новой области педагогической науки – методики преподавания информатики. Объектом данной науки является Обучение информатики.

Согласно классификации научных специальностей, этот раздел педагогики, исследующий закономерности обучения информатике на современном этапе ее развития в соответствии с целями, поставленными обществом, получил новое название – «Теория и методика обучения и воспитания (информатике; по уровням образования)».

Важную роль в развитии методики преподавания информатики сыграли дидактические исследования целей и содержания общего кибернетического образования, накопленный отечественной школой еще до введения предмета информатики практический опыт преподавания учащимся элементов кибернетики, алгоритмизации и программирования, элементов логики, вычислительной и дискретной математики.

Но теория и методика обучения информатике и в настоящее время интенсивно развивается; школьному предмету информатики уже более двух десятков лет, но многие задачи в новой педагогической науке возникли совсем недавно и не успели получить ещё ни глубокого теоретического обоснования, ни длительной опытной проверки.

Методика преподавания информатики ставит перед собой следующие цели: определить конкретные цели изучения информатики, а также содержание соответствующего общеобразовательного предмета и его место в учебном плане средней школы; разработать и предложить школе и учителю-практику наиболее рациональные методы и организационные формы обучения, направленные на достижение поставленных целей; рассмотреть всю совокупность средств обучения информатике (учебные пособия, программные средства, технические средства и т.п.) и разработать рекомендации по их применению в практике работы учителя.

Основная особенность курса МПИ – связь с другими, прежде всего методического цикла, предметами.

Как отмечает Н.В. Софронова, «преподавание информатики на современном уровне опирается на сведения из различных областей научного знания: биологии (биологические самоуправляемые системы, такие как человек, другой живой организм), истории и обществоведения (общественные социальные системы), русского языка (грамматика, синтаксис, семантика и пр.), логики (мышление, формальные операции, истина, ложь), математики (числа, переменные, функции, множества, знаки, действия), психологии (восприятие, мышление, коммуникации)»

Другой особенностью МПИ является динамический, изменяющийся характер самой информатики и как науки, и как учебного предмета, ее нестабильность, постоянное развитие и совершенствование как технических, так и особенно программных средств. В этих условиях вынужденным и плодотворным решением является максимальная опора на результаты общей дидактики, на конкретные методики близких дисциплин – математики и физики.

Еще одна особенность МПИ – связь предмета с использованием компьютера, который обладает несравненно большей “самостоятельностью”, чем любой другой прибор.

 

1.2 Методика введения понятия алгоритм

Изучение алгоритмизации и программирования делится на два этапа, это и есть само изучение алгоритмизации, а затем программирования. Во многих учебных программах останавливаются только на изучении алгоритмизации, так как небольшое количество учителей информатики имеют должный уровень подготовки для преподавания программирования на каком-либо конкретном языке программирования.

Изучение алгоритмизации помогает развить у учащихся алгоритмическое мышление, что само по себе является базой для освоения программирования. Поэтому изучение алгоритмизации является важной частью курса информатики и при преподавании этой части курса учитель должен быть особенно внимателен и осторожен.

В образовательном стандарте базового курса по информатики и ИКТ основное содержание по линии алгоритмизации определяется через следующие понятия:

-алгоритм, свойства алгоритма, способы записи алгоритмов;

-исполнители алгоритмов (назначение, среда, режим работы, система команд);

-компьютер как формальный исполнитель алгоритмов;

-основные алгоритмические конструкции (следование, ветвление, повторение);

-разбиение задачи на подзадачи, вспомогательный алгоритм;

-алгоритмы работы с величинами (тип данных, ввод и вывод данных).

Изучение алгоритмизации начинается с введения понятия алгоритма. Понятие алгоритма относится к исходным математическим понятиям, поэтому не может быть определено через другие, более простые понятия. Из-за этого определение алгоритма в школьных учебниках по информатике отличается большим разнообразием. Вот некоторые из них:

В учебнике И.Г. Семакина и др. алгоритм определяется как последовательность команд, управляющих работой какого-либо объекта, и далее дается более строгое определение – понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату.

В учебнике А.Г. Кушниренко алгоритм определяется как программа, записанная на специальном школьном алгоритмическом языке.

В учебнике Н.Д. Угриновича алгоритм вводится как чёткое описание последовательности действий.

В обыденной жизни дети не встречаются с этими понятиями дословно, но они находят применение алгоритмов в различной деятельности человека, о чем важно сообщить детям на первом же уроке и подтвердить это примерами. Вводя понятие алгоритма, учителю следует акцентировать внимание учащихся на том, что алгоритм всегда составляется с ориентацией на исполнителя алгоритма. На мой взгляд, для этого хорошо подходит определение, приведенное в учебнике И.Г. Семакина и др.

Так как одной из особенностей курса «Алгоритмизация и программирование» является его практическая направленность, то понятие исполнителя алгоритма следует вводит на основе практических примеров из жизни учащихся. Основным исполнителем на начальном моменте изучения темы должен быть человек. Ученики сами должны выступить в роли исполнителей не сложных алгоритмов, например рисование окружности при помощи циркуля. В зависимости от класса в котором изучается данная тема задачи для исполнителя могут быть и сложнее: найти корень квадратного уравнения, построить вписанную в треугольник окружность, и т. д.

Основной характеристикой исполнителя, с точки зрения управления, является система команд исполнителя (СКИ). Это конечное множество команд, которые понимает исполнитель, т.е. умеет их выполнять. Для знакомства с СКИ можно дать ученикам такой алгоритм, который они заведомо не смогут выполнить. После этого должно следовать закрепление данного понятия на основе задач определения СКИ у различных исполнителей.

СКИ определяет первое свойство алгоритма – понятность, то есть алгоритм может включать в себя только команды, входящие в СКИ. Он не должен быть рассчитан на принятие исполнителем самостоятельных решений, не предусмотренных составителем алгоритма.

После свойства понятности следует свойство точность. Опять же можно привести несколько примеров алгоритмов, которые выполняются не точно. Вот один из них: кулинарный рецепт можно рассматривать как алгоритм для исполнителя-повара по приготовлению блюда. Но если одним из пунктов в нем будет написано: «Положить несколько ложек сахара», то это пример неточной команды. Сколько ложек? Каких ложек (чайных, столовых)? Каждый повар может это понимать по-своему, и результаты будут разными. Пример точной команды: «Положить 2 столовые ложки сахара».

Еще одно свойство, которое отражено в определении алгоритма – конечность. Оно формулируется так: исполнение алгоритма и, следовательно, получение искомого результата должно завершиться за конечное число шагов. Здесь под шагом подразумевается выполнение отдельной команды. В данном случае это свойство отражает ситуации, когда алгоритм «зацикливается» и не дает результата. Такой алгоритм бесполезен, учащиеся должны научится отличать эти алгоритмы.

Еще одно свойство алгоритма дискретность. «Дискретность состоит в том, что команды алгоритма выполняются последовательно, с точной фиксацией моментов окончания выполнения одной команды и начала выполнения следующей». Требование последовательного выполнения команд заложено в определении алгоритма, но, на мой взгляд, на данном свойстве нужно заострить внимание. Не каждый ребенок сможет выделить его из определения алгоритма.

«Свойство массовости выражается в том, что алгоритм единым образом применяется к любой конкретной формулировке задачи, для решения которой он разработан». От свойства массовость легко перейти к такому понятию как исходные данные. По сути, это свойство можно назвать универсальностью алгоритма по отношению к исходным данным решаемой задачи. Данное свойство не является необходимым свойством алгоритма, а скорее определяет качество алгоритма: универсальный алгоритм лучше неуниверсального (алгоритм решения частной задачи – тоже алгоритм!). Следует указать учащимся на то, что исполнителю всегда необходимо иметь исходные данные с которыми он будет работать (деньги, продукты, детали, таблицы чисел и т.п.). Например, исполнителю, решающему математическую задачу нужна исходная числовая информация, которая обычно задаётся в условии. Если вам нужно найти номер телефона нужного человека, то исходными данными будут фамилия человека, его инициалы, телефонная книга, а иногда ещё и домашний адрес, так как Ивановых или Петровых с одинаковыми инициалами может оказаться в телефонной книге несколько.

Если все данные свойства выполняются, то исполнитель выполняет алгоритм формально. Это означает, что при выполнении алгоритма исполнитель строго следует командам и не какого творчества с его стороны быть не может. Отсюда следует вывод о возможности создания автоматических исполнителей. Таким автоматическим исполнителем по обработке информации является компьютер. Дети сами могут назвать таких автоматических исполнителей: роботы, станки с автоматическим управлением, автоматическая стиральная машина и так далее.

После того как все свойства алгоритма разобраны следует их закрепить при помощи задач. Для этого 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.

В качестве примера задачи первого типа можно использовать алгоритм игры Баше, рассматриваемый в учебниках. Правила игры определены так: в игре используются 7, 11, 15, 19 предметов. За один ход можно брать 1, 2 или 3 предмета. Проигрывает тот игрок, который берет последний предмет. Предлагается алгоритм выигрыша для первого игрока. После того как ученики поиграли в эту игру по тем правилам, что описаны в учебнике, можно предложить им несколько заданий аналитического характера на тему игры Баше. Задания могут быть предложены в качестве домашней работы.

Теперь рассмотрим пример задания второго типа.

Задача: 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).

Необходимо обратить внимание учеников на элементарность каждой команды. Делить их на более простые не имеет смысла.

При построении СКИ ученики должны решать 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.

Отрешения предыдущей задачи можно перейти к задачам третьего типа. Оставив исполнитель и СКИ прежними ученикам можно дать такую задачу: «Записать для исполнителя Геометр алгоритм построения окружности, для которой задан её диаметр отрезком АВ».

Данный переход способствует лучшему восприятию задачи, так как ученики уже знакомы с исполнителем и его СКИ.

Решение: 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. Сит. 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.

С учениками необходимо проанализировать данную задачу на соответствие свойствам алгоритма. Учеников следует подвести к такому выводу: «данный алгоритм удовлетворяет всем основным свойствам: понятности, точности, конечности; благодаря чему может исполняться формально».

Задания четвертого типа относятся к проблеме постановки задач на построение алгоритмов. Для выполнения требуемой работы – решения данной задачи – необходим не только алгоритм, но и полный набор исходных данных. Это могут быть какие-то материальные объекты (например, детали для сборки устройства; продукты для приготовления блюда и пр.) или информация (числовые данные для расчетов). Вот пример задачи на определение полного набора данных.

Задача: Определить полный набор данных для вычисления времени падения кирпича с крыши дома.

Ответ: высота дома, ускорение свободного падения.

1.3 Обучение методам построения алгоритмов

Главной целью раздела алгоритмизации является овладение учащимися структурной методикой построения алгоритмов. Традиционно применяемым дидактическим средством в этом разделе являются учебные исполнители алгоритмов. Главным достоинством учебных исполнителей является: ясность для ученика решаемых задач, наглядность процесса работы в ходе выполнения программы. Как известно, дидактический принцип наглядности является одним из важнейших в процессе любого обучения.

Для того чтобы ученикам было легко работать с учебными исполнителями, они должны удовлетворяет следующим условиям:

• это должен быть исполнитель, работающий «в обстановке»;

• этот исполнитель должен имитировать процесс управления некоторым реальным объектом (черепахой, роботом и др.);

• в системе команд исполнителя должны быть все структурные команды управления (ветвления, циклы);

• исполнитель позволяет использовать вспомогательные алгоритмы (процедуры).

Изучая работу любого исполнителя алгоритмов, учителю следует привести его характеристики, совокупность которых называется архитектурой исполнителя. К ним относятся:

·                   среда, в которой работает исполнитель;

·                   режим работы исполнителя;

·                   система команд исполнителя;

·                   данные, с которыми работает исполнитель.

Обучение программированию лучше организовать в ходе решения задач, подобранных в специально выстроенной последовательности, которая определяется следующими дидактическими принципами:

От простого к сложному – т.е. постепенное усложнение решаемых задач.

-Новизна – каждая задача должна вносить новый элемент знаний – новую команду, новый приём программирования.

-Наследование – решение каждой следующей задачи требует использования знаний, полученных при решении предыдущих.

Для написания алгоритмов в учебных исполнителей используется алгоритмический язык и блок-схемы. С ними можно познакомить на одном уроке, а затем продолжать изучение алгоритмизации и блок-схем совместно с построением алгоритмов на учебных исполнителях. Это поможет изучить основные алгоритмические структуры с теоретической и практической стороны.

Основное достоинство блок-схем – наглядность представления структуры алгоритма. Это достигается изображением блок-схем стандартным способом – сверху вниз.

Алгоритмический язык есть текстовая форма описания алгоритма, которая близка к языку программирования, но как таковым ещё не является, и поэтому не имеет строгого синтаксиса. Для структурирования текста алгоритма в алгоритмическом языке используются строчные отступы. При этом соблюдается правило: все конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне (отступе), а вложенные конструкции смещаются относительно внешней вправо. Это правило улучшает наглядность структуры алгоритма. Поэтому учителю желательно потратить определённое учебное время на формирование навыка правильной записи алгоритма.

После ознакомления с архитектурой исполнителя и способами записи алгоритмов следует приступить к решению задач, соответствующих приведенным выше дидактическим принципам. Только практическая работа на учебных исполнителях помогает освоить построение алгоритмов.

На практических занятиях используются следующие типы задач:

• составление простых линейных алгоритмов;

• составление и использование вспомогательных алгоритмов;

• составление циклических алгоритмов;

• использование ветвлений в алгоритмах;

•использование метода последовательной детализации при составлении сложных алгоритмов.

При разборе этой задачи необходимо обратить внимание учеников на два обстоятельства. Первое: управление учебным исполнителем для достижения поставленной цели будет происходить без обратной связи. В данном случае алгоритм управления будет иметь линейную структуру.

Второе: алгоритм зависит не только от сформулированной цели (искомого результата), но и от исходного состояния исполнителя. Если бы исходное состояние было другим, то был бы другим и алгоритм, несмотря на то, что в результате получается один и тот же рисунок. Для алгоритмов работы «в обстановке» начальное состояние исполнителя является исходным данным задачи. Состояние учебного исполнителя определяется местом его расположения на поле и ориентацией. Результатом же выполнения алгоритма становится не только рисунок (главная цель), но и конечное состояние исполнителя.

Следующие задачи должны помочь составить и использовать вспомогательные алгоритмы. Обычно рассматривается такая задача: составить алгоритм рисования числа «1919».

Решая данную задачу можно поступить следующим образом: предложить ученикам написать алгоритм прежними средствами. Такое задание, очевидно, не вызовет энтузиазма учеников, поскольку принцип им уже понятен, а писать длинный линейный алгоритм довольно скучно. В этой ситуации вполне возможно самостоятельное «открытие» учениками идеи вспомогательного алгоритма. Обратив внимание на то, что в рисунке дважды присутствуют цифры «1» и «9», ученики могут прийти к идее отдельного описания алгоритмов рисования этих цифр, а затем использования их для получения четырехзначного числа «1919». После обсуждения этой идеи необходимо ввести понятие вспомогательного алгоритма и объясняет, как производится его описание и использование.

Умение использовать вспомогательные алгоритмы необходимо вырабатывать у учеников как можно раньше, уже на примерах линейных алгоритмов. Важнейший прием алгоритмизации и программирования – декомпозиция задачи, т.е. выделение в исходной задаче некоторых более простых подзадач. Алгоритмы решения таких подзадач называются вспомогательными алгоритмами, а реализующие их программы – подпрограммами (процедурами). Таким образом, решение исходной задачи разбивается на несколько алгоритмов: основной алгоритм и вспомогательные алгоритмы. Как правило, в основном алгоритме происходит многократное обращение к вспомогательному алгоритму.

Далее следует изучение циклов. Для составления циклических алгоритмов, следует сначала теоретически подготовить учащихся. Необходимо подробно разобрать циклические алгоритмы при помощи блок схем и алгоритмического языка. И только потом переходить на практику, иначе дети могут не усвоить циклы, и действовать по примерам, не думая о содержании задачи.

Примером задачи на циклы может служить задача на составление алгоритм рисования горизонтальной линии, проведенной от края до края поля. Эта задача вносит в данную тему следующие новые элементы: управление с обратной связью; структурная команда цикла. Обратная связь между объектом управления и управляющей системой заключается в том, что перед выполнением каждого шага проверяется условие «впереди не край?». Если оно истинно, т.е. ответ положительный, то делается шаг, в противном случае выполнение цикла прекращается.

Команда цикла является структурной командой в отличие от простых команд «шаг», «поворот», «прыжок». Структурная команда включает в себя несколько действий: проверка условия, выполнение тела цикла, которое, в свою очередь, может состоять из нескольких команд.

И наконец, изучение основных алгоритмических структур заканчивается ветвлением. Тут можно предложить такую задачу: нарисовать орнамент, состоящий из квадратов, расположенных по краю поля. На примере этой задачи еще раз демонстрируется методика последовательной детализации. Причем, в отличие от предыдущих программ, здесь используется два шага детализации, поскольку в процедуре РЯД содержится обращение к процедуре следующего уровня – КВАДРАТ.

2. Разработка уроков по теме «Алгоритм»

 

2.1 Урок информатики в 9-м классе по теме "Понятие алгоритма"

Цель урока: Работа над понятием «алгоритм».

Задачи:

·                   Образовательные

- Познакомить учащихся с понятием «алгоритм»;

- Организовать совместную деятельность по изучению свойств алгоритма;

- Рассмотреть виды алгоритмов;

- Изучить формы записи алгоритмов;

- Формирование навыков составления алгоритмов посредством команд (шагов);

·                     Развивающие

- Формирование устойчивой познавательной учебной деятельности:

- Развитие познавательного интереса, творческой активности учащихся;

- Развитие у школьников умения правильно излагать мысли;

- Развитие учебно-организационных умений: организовать себя на выполнение поставленной задачи, осуществлять самоконтроль и самоанализ учебной деятельности;

- Развитие навыков самостоятельной работы;

- Развивать алгоритмическое, логическое мышление, память, внимание.

·                     Воспитательные

- Воспитать умение работать в группе;

- Способствовать формированию познавательного интереса к предмету, потребность пользоваться дополнительной литературой;

- Воспитывать этические нормы общения, дисциплинированность, ответственность.

Тип урока: изучение нового материала.

Материальное обеспечение:

·                     компьютерный класс (один компьютер на одного учащегося);

·                     мультимедиа проектор;

·                     кроссворд по теме;

·                     электронный тест.

План урока:

Ход урока:

1. Организационный момент и постановка цели урока

2. проверка знаний ранее изученного материала

- Здравствуйте, ребята! Садитесь. Наш урок сегодня будет посвящен изучению очень важного понятия в информатике – Алгоритма. Скажите, что вы знаете об алгоритме и алгоритмизации? На каких уроках, кроме информатики, вы слышали об этом понятии?

3. изучение нового материала

- Молодцы! А теперь запишите в тетрадь число и тему урока: «Понятие алгоритма».

Происхождение понятия алгоритма связано с именем великого среднеазиатского ученого Аль Хорезми, жившего в 9 веке н.э. Им были сформулированы впервые правила выполнения четырех арифметических действий с многозначными числами. Эти правила носили название алгоритм.

Единого «истинного» определения понятия «алгоритм» нет.

Учитель: Наша учеба, работа, личные дела – это каждодневное, ежечасное решение различных задач. Каждая задача требует для своего решения выполнения определенных действий. Многократно решая задачи, можно заметить, что необходимые действия должны выполняться в строго определенном порядке. В таких случаях принято говорить об алгоритме решения задач. Вы решили порадовать маму и в день её рождения испечь любимый торт. Для этого вы возьмете кулинарную книгу и найдете там подходящий рецепт. Например такой (на экране): Торт “Весна”

Для теста: 200 г маргарина, 200 г сметаны, 3 стакана муки, 1 ч.л. соли.

Для бисквита: 4 яйца, 1 стакан сахара, 1 стакан муки.

Для начинки: 1 стакан яблочного конфитюра, полстакана сахарной пудры.

Муку и масло положить в миску, порубить ножом, чтобы получилась маслянистая крупа, влить сметану, смешанную солью. И быстро замесить тесто. Разложить его на смазанный маслом противень ровным слоем, прижимая пальцами, поставить в хорошо нагретую духовку и слегка подрумянить. Затем вынуть. Смазать яблочной начинкой, сверху залить ровным слоем смеси для бисквита. Снова поставить в печь, убавив огонь. Когда бисквит зарумянится и пропечется, вынуть торт, и обсыпать сахарной пудрой. Чтобы приготовить торт нам нужно выполнить определенную последовательность действий, описанных в рецепте. А еще давайте вспомним правила решения квадратных уравнений.

Последовательность действий в этих двух примерах принято называть алгоритмом. Понятие алгоритма считается одним из древнейших. К началу 20 века слово «алгоритм» означало «всякий арифметический или алгебраический процесс, который выполняется по строго определенным правилам», именно так оно объясняется в Большой советской энциклопедии (1926).

Понятие «алгоритм» возникло задолго до появления ЭВМ, но с развитием вычислительной техники его роль значительно возросла. В работах Поста (логик), Винера, Маркова (советский математик) слово «алгоритм» обрело новую жизнь. Вот некоторые определения понятия «Алгоритм»:

«Алгоритм – это конечный набор правил, который определяет последовательность операций для решения конкретного множества задач и обладает пятью важными чертами: конечность, определённость, ввод, вывод, эффективность». (Дональд Эрвин Кнут).

«Алгоритм – это всякая система вычислений, выполняемых по строго определённым правилам, которая после какого-либо числа шагов заведомо приводит к решению поставленной задачи». (А. Колмогоров).

«Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, идущий от варьируемых исходных данных к искомому результату». (А. Марков).

«Алгоритм – строго детерминированная последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд». (Н.Д. Угринович).

Алгоритм – это точная инструкция, а инструкции встречаются во всех областях человеческой деятельности. Однако не всякую инструкцию можно назвать алгоритмом. Решая задачу, человек часто не задумывается над тем, как он это делает, и порой, затрудняется записать последовательность выполняемых действий. Но для того, чтобы поручить решение задачи автоматическому устройству необходимо составить алгоритм с четким указанием последовательности действий. Чтобы автоматическое устройство могло решить задачу в соответствии с алгоритмом, оно должно понимать каждое указание алгоритма. Алгоритм применяется к искомому набору исходных величин, называемых аргументами. Цель исполнения алгоритма получение определенного результата, если в результате исполнения алгоритма не достигнута определенная цель, значит алгоритм либо неверен, либо не завершен.

Алгоритмом называется точная инструкция исполнителю в понятной для него форме, определяющая процесс достижения поставленной цели на основе имеющихся исходных данных за конечное число шагов.

Для изучения свойств алгоритмов учитель организует работу учащихся таким образом, чтобы они сами их выявили. Класс делится на несколько групп. Каждая группа должна составить подробную инструкцию для какого-либо действия: заваривание чая, решение уравнения, переход дороги по светофору, лепка снеговика, рисование круга на компьютере, перевод натуральных чисел из десятичной системы счисления в двоичную, решение логической задачи «Волк, коза и капуста» и др. Инструкцию ученики оформляют на альбомных листах. Инструкции учащихся вывешиваются на доске и обсуждаются по следующим вопросам:

·                     Все ли инструкции понятны? (понятность)

·                     Все ли команды четко прописаны и в правильной последовательности? (детерминированность)

·                     Что общего во всех этих инструкциях? (дискретность)

·                     Что получается после выполнения каждого алгоритма? (результативность)

·                     Можно ли один алгоритм, например инструкцию по завариванию чая, применить для выполнения аналогичного действия, например заваривания травяного сбора? (массовость)

4. Самостоятельная работа

Электронный тест на закрепление изученного материала по теме «Управление и кибернетика. Алгоритмы».

1. Наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах?

1.                 менеджмент;

2.                 кибернетика;

3.                 информатика;

4.                 математика.

2. Основатель кибернетики?

1.                 Джон фон Нейман;

2.                 Блез Паскаль;

3.                 Норберт Винер;

4.                 Чарльз Беббидж.

3. В каком году вышла первая книга по кибернетике?

1.                 1984

2.                 1848

3.                 1948

4.                 1884

4. Что такое алгоритм?

1.                 последовательность действий, приводящая к достижению заранее поставленной цели;

2.                 знания, сведения, которые получает человек из различных источников;

3.                 некоторое упрощенное подобие реального объекта;

4.                 процесс, связанный с получением, хранением, обработкой и передачей информации.

5. Свойствами алгоритма являются:

1.                 новизна, понятность, массовость, дискретность, результативность;

2.                 дискретность, результативность, детерминированность, массовость, понятность;

3.                 массовость, понятность, условность, четкость, однозначность;

4.                 четкость, однозначность, массовость, дискретность, результативность.

6. Расчлененность алгоритма на отдельные шаги, возможность выполнения которых исполнителем не вызывает сомнений, отражена в свойстве алгоритма, которое называется:

1.                 однозначностью;

2.                 результативностью;

3.                 понятностью;

4.                 дискретностью.

7. Какое из ниже перечисленных свойств не относится к основным свойствам алгоритма?

1.                 Результативность;

2.                 Массовость;

3.                 Корректность;

4.                 Определенность.

8. Представление алгоритма с помощью символов языка устно или письменно называется:

1.                 словесным;

2.                 графическим;

3.                 программным;

4.                 псевдокоды.

9. Запись алгоритма в виде последовательности команд компьютеру называется:

1.                 вербальной;

2.                 словесной;

3.                 графической;

4.                 программной.

10. Возможность применения алгоритма для решения целого класса типовых задач обеспечивает свойство:

1.                 Результативность;

2.                 Массовость;

3.                 Понятность;

4.                 Определенность.

5. Анализ и рефлексия.

Детям выставляются отметки за урок с комментариями.

Рефлексия.

Дайте ответы на следующие вопросы:

·                     Что нового мы изучили на уроке?

·                     Зачем нужны алгоритмы?

·                     Какую практическую значимость имеют полученные знания?

·                     Что вам удалось сделать на уроке?

6. Инструктаж по домашнему заданию.

Домашнее задание: § 40. Составить алгоритм (на выбор):

·         Алгоритм чтения параграфа;

·         Алгоритм повторения (через 15 минут, 6 часов и день);

·         Алгоритм подготовки и выступления.

 

2.2 Урок информатики в 10 классе «Типы алгоритмических структур»

информатика обучение алгоритм урок

Оборудование: мультимедиа проектор.

Цели и задачи урока:

1. Воспитательная: развитие познавательного интереса к программированию, стремления к самообразованию, самоконтролю и анализу своих действий.

2. Учебная: закрепление понятия алгоритм, способов его записи, первичное формирование понятий о типах алгоритмических структур: линейная, ветвления, выбор, цикл, записи их в виде блок – схем.

3. Развивающая: развитие алгоритмического мышления, памяти внимательности, расширение кругозора.

Ход урока:

1. Организационный момент.

Здравствуйте ребята! Сегодня мы с вами продолжим работу по изучению алгоритмов и очень скоро я буду приветствовать вас: «Здравствуйте, юные программисты». Все приготовимся для интенсивной работы на уроке. Урок будем сопровождать слайдами.

2. проверка знаний полученных ранее.

Вы уж знаете что такое алгоритм? Напомните мне.....

Совершенно верно. Все данные вами определения верны. Но выберем из них те, в которых наиболее полно отражены свойства алгоритма. Какие?... (понятность, дискретность, определенность, результативность, массовость)

Вы знаете что алгоритмы можно записать несколькими способами. Сегодня мы будем работать с двумя из них:словесный и графический способ. Вспомним как называются известные вам элементы блок – схемы. (демонстрируется слайд: фигуры с вопросами, а затем с полной информацией)

Для работы сегодня ком еще надо вспомнить команду присвоения? Как она записывается? Что означает выражение на слайде? Какое значение примет переменная а?

Предлагаю поработать в группах: в словесной форме записать алгоритм

А) рецепт приготовления чая

Б) Правописание приставок без- и бес- (бесстрашный, беззаботный, беспечный и др.)

С) Имея ведро, наполнить бочку из водоема.

Задания даются на карточках.

После представленных алгоритмов делаем сравнение. Действительно. в первом случае команды выполняются одна за другой, во втором из двух команд выполняется только одна в зависимости от условия. А в третьей задаче повторяется одна и та же команда несколько раз. То есть мы видим разнообразие алгоритмов. Изучением основных алгоритмических структур мы и займемся сегодня. демонстрируется слайд с названием темы и перечнем обучающих задач новой темы.

3. Изложение нового материала

Можем ли мы записать алгоритмы рассмотренные ранее в виде блок – схемы?... С помощь слайдов рассматриваем блок – схемы каждой задачи. Делаем выводы о существовании трех разных базовых структур- следования, ветвления, цикла и соответственно линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов. (Все определения записаны на слайдах и в опорных конспектах).

Вернемся к задаче с ветвлением. Поменяем условие если корень начинается с гласной на если корень начинается с согласной. Что нужно изменить в блок схеме, чтобы алгоритм работал правильно?

В жизни встречаются задачи разного содержания условий, оно может быть составным, например, при х>0 and y=5. Решать задачи с составными условиями мы будем чуть позже.

Алгоритм ветвления имеет разные варианты. С помощью слайда рассмотрим разновидности:

·         если – то

·         если – то – иначе

·         выбор

·         выбор иначе

Какие задачи вы можете предложить к этим конструкциям?...

Алгоритм цикла также имеет разные варианты. С помощью слайда рассмотрим разновидности:

В задаче о заполнении бочки можно ли условие поставить после команды действий принеси ведро воды и вылей в бочку. Как тогда запишется условие?

Отсюда, делает вывод о существовании цикла до и цикла пока. Вводим понятие тело цикла

С помощью слайда рассматриваем цикл для (цикл со счетчиком).Прошу привести примеры таких задач.

Итак, мы рассмотрели все основные типы алгоритмических структур. Зная их и конечно комбинируя вместе вы успешно справитесь с любой задачей.

Делаем физминутку. По тренажеру глаз все 5 упражнений повторить по 10 раз. Сделать для мышц шеи упражнение «Любопытная Варвара». Я в это время раздаю ОК.

Какой структуры алгоритм ваших действий при выполнении упражнения для глаз? (5 раз конструкция цикл). Сколько раз повторяется команда тела цикла?(10 раз)

4. Закрепление

Задание 1. К данной блок схеме составить условие задачи и реализовать ее для известных вводных величин.(Задание проецируется со слайда)

а) модуль числа. б) Сумма натуральных чисел от 1 до N

Задание 2. В группах самостоятельная работа.

Написать блок – схему для нахождения

А) y= {4, если а>0 Б) по данному радиусу площадь и длину круга

3, если а<=0

С) Перед выходным папа сказал сыну: " давай спланируем завтрашний день. Если будет хорошая погода, то проведем день в лесу. Если будет плохая, займемся конструированием, а затем посмотрим фильм по телевизору. Постройте блок – схему действий папы и сына.

Измените блок -схему, если отец принял предложение сына: «Хорошо бы вернуться из леса к началу телефильма».

Проверка решения с помощь слайдов. Учащиеся выставляют самооценку в карточки контроля знаний.

Для проверки усвоения темы дается следующий тест(выполняется на листочках, после самопроверки сдается без исправлений учителю):

1. Алгоритм, в котором, в зависимости от выполнения или невыполнения какого- либо условия, выполняется та или иная последовательность действий, называется... (разветвляющийся)

2. Алгоритм, отдельные действия которого многократно повторяются, называется...(циклический).

3. Перечислить три основных типа алгоритмов...(Линейные, разветвляющиеся, циклические)

4. (смотрим на слайд) Какой будет результат выполнения программы, при х=3?

5. Базовая структура, образованная из последовательности действий, следующих одно за другим, называется... (следование)

6. Алгоритм, состоящий из базовой структуры следование называется...(линейным)

Сделаем самопроверку и самооценку по слайду.

5. Домашнее задание:

Список литературы для совершенствования знаний

1. Н Угринович «Информатика и информационные технологии 10–11», п4.2, стр. 150–157.

2. Л. З. Шауцукова «Информатика 10–11», п 7.9, стр. 173–177.

3 С. В.. Андреева «Основы алгоритмизации», тетрадь, стр. 1–52, выполнять задания по выбору.

 

2.3 Методические рекомендации учителю информатики при обучении темы «Алгоритмы»

Тема “Алгоритмизация и программирование” изучается на всех ступенях средней школы, но на разном уровне. В начальной школе происходит знакомство на интуитивном уровне с понятиями алгоритма, алгоритмических конструкций, основ алгебры логики. В качестве учебных задач рассматривают бытовые, игровые, сказочные алгоритмы.

В средних классах школы в рамках данной темы происходит уточнение понятия алгоритма, основы алгебры логики излагаются на более формальном уровне. При решении учебных задач учащиеся знакомятся с разными способами записи алгоритмов, изучают свойства алгоритма, рассматривают некоторые алгоритмы (алгоритм Евклида, сортировка данных и т.д.).

В старших классах, и особенно в классах физико-математического, информационно-технологического профилей, изучение этой темы строится в соответствии со Стандартом. Успешность учащихся в освоении этой темы во многом зависит от приобретенных ими общеучебных навыков в предыдущие годы обучения. Без сомнения, навыки, составляющие основу алгоритмического мышления, должны формироваться, начиная с младших классов.

Требования к знаниям и умениям учащихся по линии алгоритмизации и программирования

Учащиеся должны знать:

что такое алгоритм; какова роль алгоритма в системах управления;

в чем состоят основные свойства алгоритма;

способы записи алгоритмов: блок-схемы, учебный алгоритмический язык;

основные алгоритмические конструкции: следование, ветвление, цикл; структуры алгоритмов;

назначение вспомогательных алгоритмов; технологии построения сложных алгоритмов: метод последовательной детализации и сборочный (библиотечный) метод;

основные свойства величин в алгоритмах обработки информации: что такое имя, тип, значение величины; смысл присваивания;

назначение языков программирования;

разницу между языками программирования высокого уровня и машинно-ориентированными языками;

правила представления данных на одном из языков программирования высокого уровня (например, на Паскале); правила записи основных операторов: ввода, вывода, присваивания, цикла, ветвления; правила записи программы; понятие: трансляция; назначение систем программирования; содержание этапов разработки программы: алгоритмизация – кодирование – отладка – тестирование.

Учащиеся должны уметь:

пользоваться языком блок-схем, понимать описания алгоритмов на учебном алгоритмическом языке;

выполнять трассировку алгоритма для известного исполнителя;

составлять несложные линейные, ветвящиеся и циклические алгоритмы управления одним из учебных исполнителей;

выделять подзадачи; определять и использовать вспомогательные алгоритмы;

составлять несложные программы решения вычислительных задач с целыми числами;

программировать простой диалог;

работать в среде одной из систем программирования (например, Турбо Паскаль);

осуществлять отладку и тестирование программы.

Тем не менее сама тема имеет очень важное, в том числе культурологическое, значение, и в профильной школе должна быть рассмотрена обязательно, а в основной – по крайней мере должен быть сформулирован сам факт существования алгоритмически неразрешимых задач. Ведь сам по себе этот факт является весьма неочевидным, о чем говорят и многовековые попытки решить те или иные проблемы (задача доказать их возможную алгоритмическую неразрешимость при этом изначально даже не ставилась). Ученики также воспринимают данный факт с недоверием, причем даже после доказательства неразрешимости, например, проблемы останова. Ведь их практический опыт подсказывает, что очень часто они сами могут эту проблему для конкретной программы решить, в том числе и доказать, что определенная программа на конкретных входных данных зациклится. Здесь очень важно провести грань между решением задачи для частного случая и построением универсального алгоритма. Действительно, проблему останова для конкретной программы или даже класса программ решить можно. Так, для программы, состоящей только из линейных конструкций, легко показать, что она всегда закончит свою работу. Приведенное же доказательство говорит о невозможности построения общего алгоритма, пригодного для любых программ и входных данных.

Заключение

Развитие информационных коммуникаций (объединение компьютеров в локальные и глобальные сети, создание баз данных и знаний, а также экспертных систем) создает уникальную учебную среду, которая дополняет или заменяет традиционные формы обучения. Прогресс в этой области позволяет реализовать два основных принципа будущей системы образования – его непрерывности и доступности. При этом информационные технологии сами становятся учебным предметом, при изучении которого могут быть апробированы новые формы и методы обучения. Поэтому уже с 3 класса программа усложняется. Вводится понятие алгоритма как пошагового описания целенаправленной деятельности. Формирование логического мышления идет в процессе создания и выполнения простейших алгоритмов. Ученики приобретают навыки самостоятельного исследования, развивают интуицию, учатся делать логические выводы при работе с «черными ящиками». Рассматриваются основы графического интерфейса, как более простого и привычного для пользователя.

В старшей школе продолжается формирование логического мышления, но к нему добавляется алгоритмическое мышление. Которое начинает формироваться с начала изучения темы алгоритм, и продолжает на всем протяжении линии «Алгоритмизация и программирование». В данной курсовой работе были изучены методики преподавания темы из курса информатики «Алгоритмы». В первой главе данной работы исследованы методики всего курса преподавания информатики в школе, методика введения понятия алгоритм и методика обучения построения алгоритмов.

Во второй главе были разработаны 2 урока и представлены в виде плана-конспекта. Первый урок для 9 класса на тему «Понятие алгоритма», второй урок для 10 класса «Типы алгоритмических структур». А также в этой главе обобщены методические рекомендации при обучении теме «Алгоритмы».

Список использованной литературы

1. Лапчик М.П. Методика преподавания информатики [Текст] / М.П. Лапчик – М.: Мир, 2003. – 440с

2. Михалевич B.C., Каныгин Ю.М., Гриценко В.И. Информатика – новая область науки и практики Кибернетика. Становление информатики. [Текст] / В.С. Михалевич, Ю.М. Каныгин, В.И. Гриценко – М.: Наука, 1986. -221с.

3. Закон РФ «Об образовании» Федеральный закон от 29.12.2012 №273-Ф «Об образовании в Российской Федерации».

4. Семакин И.Г. Информатика: Учеб. по базовому курсу [Текст] / И.Г.Семакин, Л.А. Залогова, С.В.Русаков, Л.В.Шестакова. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 1998.-543с.

5. Лапчик М.П. Вычисления. Алгоритмизация. Программирование: Пособие для учителя. [Текст] / М.П. Лапчик – М.: Просвещение, 1988.-167с.

6. Шауцукова Л.З. Информатика: Учеб. пособие для 10– 11 кл. общеобразоват. учреждений [Текст] / Л.З. Шауцукова. – М.: Просвещение, 2000.- 342с.

7. Мациевский С.В. Учебное пособие [Текст] / С.В. Мациевский, С.А. Ишанов, С.В. Клевцур – Калининград: Изд-во КГУ, 2003. – 140 с.

8. Потапов Ю. В. Учебно-методическое пособие. [Текст] / Ю.В. Потапов, И.Л. Фукс, -Томск: Томский гос. ун-т, 2001. – 48 с.

9. Сафронов И.К. Задачник-практикум по информатике [Текст] / И.К. Сафронов – Санкт- Петербург: БХВ-Петербург, 2002 г.- 432 с.

10. Совертков П.И. Занимательное компьютерное моделирование в элементарной математике. Учебное пособие. [Текст] / П.И. Совертков – Москва: Гелиос АРВ, 2004 г.- 384 с.

11. Златопольский Д.М. Интеллектуальные игры в информатике. [Текст] / Д.М. Златопольский – Москва: БХВ-Петербург, 2004 г.- 390 с.

12. Макарова Н.В. Информатика и ИКТ. 10 класс. Базовый уровень. [Текст] / Н.В. Макарова – Санкт-Петербург: Питер, 2008 г.- 256 с.

13. Макарова Н.В. Информатика и ИКТ. 11 класс. Базовый уровень. [Текст] / Н.В. Макарова – Санкт-Петербург: Питер, 2008 г.- 224 с.  

14. Панкратова Л.П. Контроль знаний по информатике: тесты, контрольные задания, экзаменационные вопросы, компьютерные проекты. [Текст] / Л.П. Панкратова, Е.Н. Челак – Москва: БХВ-Петербург, 2004 г.- 448 с.

15. Немцова Т.И. Практикум по информатике. [Текст] / Т.И. Немцова, Ю.В. Назарова – Москва: Форум, Инфра-М, 2006 г.- 320 с.

16. Гусева А.И. Учимся информатике. Задачи и методы их решения. [Текст] / А.И. Гусева – Санкт-Петербург: Диалог-МИФИ, 2001 г.- 384 с.

Размещено на Allbest.ru