Статья на тему "Методика изучения темы "Одномерные и двумерные массивы" в условиях реализации ФГОС" (11-й класс)

Методика изучения темы «Одномерные и двумерные массивы» в условиях реализации ФГОС.

Для изучения курса информатики в условиях внедрения ФГОС недостаточно использования традиционных средств обучения, требуется комплексное оснащение курса, включающего в себя электронный учебник, систему практических  и тестовых заданий, дидактических материалов для самостоятельной работы и проектной деятельности обучающихся. В статье рассматривается изучение темы «Массивы» в условиях реализации ФГОС в старших классах. Необходимость чёткого понимания этой темы объясняется её важностью при решении практических задач в случаях, когда в задаче приходится иметь дело с большим, но конечным количеством однотипных упорядоченных данных.

В разделе базового курса «Введение в программирование» структурированные величины, к которым относятся массивы,  рассматриваются в ознакомительном порядке. Это обедняет содержание обучения, не дает возможность сформировать целостное представление о понятиях «информация», «данные», «обработка информации и данных». Кроме того, устойчивые знания и умения составлять программы для  задач практического характера необходимы на экзаменах по информатике.

Следовательно, без понимания информационной сущности таблиц и основных алгоритмов их обработки невозможно формирование полноценных представлений о возможностях ЭВМ и принципах его работы. Для построения сколь-нибудь сложных и содержательных программ необходимо уверенное владение общими принципами применения таблиц и базовыми приемами их обработки. В статье будет рассмотрен ряд простых алгоритмов, которые могут быть использованы  при построении более сложных с использованием языка программирования Pascal.

В начале изучения темы мотивом её освоения может являться задача, требующая большого количества ввода данных и последующей их обработки. Например, учащимся предлагается вычислить среднюю температуру за месяц, используя данные показаний за каждые сутки. Очевидно, что решение данной задачи требует использования одномерного массива в качестве хранилища данных. Совместно с учителем учащиеся формулируют понятие одномерного массива, а затем изучают его структуру и способ описания на языке программирования. Точно так же можно подвести учащихся к необходимости использования двумерного массива (задача, где данные представлены в форме таблицы). Далее, учащиеся совместно с учителем формулируют цели изучения массивов, изучают структуру описания нового типа данных «массив», например, на языке Паскаль.

Логическим продолжением изучения данной темы может служить совместный с учащимися разбор алгоритмов заполнения массивов с помощью оператора ввода, генератора случайных чисел, используя операторы цикла для обработки каждого элемента массива. Важно дать возможность каждому учащемуся помочь выбрать приемлемый метод заполнения массивов, показать преимущества и недостатки каждого из них. Вести совместное обсуждение удобно, выведя с помощью проектора каждый новый метод заполнения на экран и проводя своеобразную презентацию (можно даже в игровой форме) каждого из них.

На следующем этапе учащиеся разбирают готовые программы и отвечают на поставленный в задании вопрос. Несколько заданий учитель разбирает вместе с учащимися. Примером конкретного набора задач этого этапа (на примере одномерных массивов) может служить следующая таблица:

Задание_1. Сколько элементов массива B будут иметь положительные значения? for n:=1 to 100 do     A[n]:=n-10; for n:=1 to 100 do     B[n]:=A[n]*n; 1)    10   2) 50  3) 90  4) 100	Алгоритм решения (устно): 1.   Составим частичную трассировочную таблицу для первого цикла: А={-9, -8, …-1, 0, 1, 2, ….90}- массив содержит 90 положительных чисел. 2.   При выполнении второго цикла количество положительных чисел не изменится, т.к. элементы массива умножаются на их порядковый номер. 3.   Ответ = 3
Задание_2.  Чему будут равны элементы этого массива после выполнения фрагмента программы? for i:=0 to 9 do  A[i]:=9-i; for i:=0 to 4 do  begin    k:=A[i];    A[i]:=A[9-i];    A[9-i]:=k;        end; Ответ: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	Алгоритм решения: Составим трассировочную таблицу. Во второй строке таблицы запишем исходное состояние массива.  В третьей строке – новое значение массива после выполнение второго цикла. Вспомогательная переменная k используется для  хранения текущего элемента массива во время обмена значениями двух переменных. I=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A[i]=9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A[i]=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Задание_3.  Значения элементов массива A[1..15] задаются с помощью следующего фрагмента программы. Какие значения будут присвоены элементам A[5], A[8]? for n:=1 to 15 do     A[n]:=sqr(n);  for n:=1 to 15 do     begin        if n mod 2<>0          then А[n] := sqrt(A[n])          else A[n] := A[1];                                   end;	Алгоритм решения: Составим частичную трассировочную таблицу. N=1 2 3 4 5 6 7 8 A[n]=1 4 9 16 25 36 49 64 A[n]=1 5 1 Если индекс элемента является нечетным числом, то новое значение элемента – квадратный корень из исходного элемента массива, в противном случае – становится равным первому элементу(1). Ответ A[5]=5, A[8]=1

Следующий этап – знакомство с типовыми алгоритмами обработки массивов и формированием умений использовать эти алгоритмы при решении практических задач. Представленные задачи учитель разбирает вместе с учащимися, делая акцент не только на самом алгоритме, но и на его временной эффективности и объёме затрачиваемой памяти.  Алгоритм решения обсуждается устно, затем оформляется программа. Дополнением может служить возможность использования этих алгоритмов в рамках других дисциплин с целью оптимизации затрат на обработку каких- либо данных (практическая значимость и межпредметная связь).

Следующий этап – решение практических задач, требующих умений применять при разработке программы различные типовые алгоритмы. Такие задачи встречаются и в экзаменационных материалах. Алгоритмы решения обсуждаются устно в форме дискуссии, находятся оптимальные пути решения каждой задачи.

Ярким примером использования такого метода обучения в рамках ФГОС как работа в группах может служить изучение различных способов сортировки массивов. Учащиеся, разбитые в группы (по 5-6 человек) получают карточки, на которых размещается какой-то способ сортировки (его программная реализация) и практическая задача, к которой этот способ следует применить. По окончании работы в группах, представители каждой из них презентуют свой способ сортировки (можно с привлечением остальных участников группы показать, как он работает), а также показывают решение данной им задачи. Происходит совместное обсуждение данного решения, разбираются возможные ошибки и недочёты.

После завершения изучения темы «Массивы» учащимся в рамках проектной деятельности может быть предложено самостоятельное изучение массивов, применяя другой язык программирования или специальные программы.

Таким образом, на примере темы «Массивы» была показана методика их изучения в рамках реализации ФГОС с привлечением как традиционных, так и методов обучения в рамках деятельностного подхода.

Литература

1.     Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 11 класса / Н.Д. Угринович. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 387 с.

2.     Андреева Е. В., Босова Л. Л., Фалина И. Н Математические основы информатики. Элективный курс: Учебное пособие – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 328 с.

Краткое описание документа:

В статье автором рассматривается проблематика изучения темы "Одномерные и двумерные массивы" в связи с введинием ФГОСов сначала в младшей, а в последующем и в старшей школе. Делается попытка рассмотрения отдельных аспектов изучения каждого вида массивов в рамках применения методики деятельностного подхода,составляющего базовую часть новых ФГОСов. Рассматривается поэтапное изучение каждого раздела темы с возможным привлечением нестандартных методов и средств обучения (таких как электронный учебник, интерактивная презентация). Методика позволит учителю лучше адаптироваться к новым стандартам.