Конспект урока по Информатике "Техника безопасности в кабинете информатики. Алгоритм и его формальное исполнение. Свойства алгоритма и его исполнители" 9 класс

Автор материала: Левщанова Татьяна Михайловна.

Место работы: муниципальное бюджетное образовательное учреждение « Большеигнатовская средняя общеобразовательная школа».

Должность автора: учитель информатики и математики.

Урок №1. Техника безопасности в кабинете информатики. Алгоритм и его формальное исполнение. Свойства алгоритма и его исполнители.

Цели урока:

помочь учащимся получить представление о технике безопасности в кабинете информатики, алгоритме и его формальном исполнении, свойствах алгоритма и его исполнителях;
воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
развитие познавательных интересов, навыков работы на компьютере, самоконтроля, умения конспектировать.

Оборудование:

доска, компьютер, компьютерная презентация.

План урока:

1. Орг. момент. (1 мин)

2. Проверка знаний. (5 мин)

3. Теоретическая часть. (15 мин)

4. Практическая часть. (15 мин)

5. Д/з (2 мин)

6. Вопросы учеников. (5 мин)

7. Итог урока. (2 мин)

Ход урока:

1. Орг. момент.

Приветствие, проверка присутствующих. Объяснение хода урока.

2. Проверка знаний.

3.Теоретическая часть. ТБ

На предыдущих уроках мы изучали структуру и назначение устройств, из которых состоит компьютер, попытались выяснить, как представляется информация в ЭВМ. Но нами не был затронут самый важный вопрос: каким образом на ЭВМ удается решать различные сложные задачи, если она умеет выполнять лишь простейшие операции?

Главная особенность всех вычислений машины состоит в том, что в основе ее работы лежит программный принцип управления. Это означает, что для решения как самой простой, так и самой сложной задачи пользователю необходимо использовать перечень инструкций или команд, следуя которым шаг за шагом ЭВМ выдаст необходимый результат.

Таким образом, для того, чтобы решать задачу на ЭВМ, ее необходимо сначала, как говорят, алгоритмизировать. Именно алгоритмический принцип и лежит в основе работы всех ЭВМ.

Не нужно думать, что изучение и построение алгоритмов понадобится только тем, учащимся, которые изберут профессию программистов. Умение выделять алгоритмическую суть явления и строить алгоритмы - очень важно для человека любой профессии.

Понятие алгоритма ценно не только практическим использованием, оно имеет также важное общеобразовательное и мировоззренческое значение. Навыки алгоритмического мышления способствуют: формированию особого стиля культуры человека, составляющими которого являются: целеустремленность и сосредоточенность, объективность и точность, логичность и последовательность в планировании и выполнении своих действий, умение четко и лаконично выражать свои мысли, правильно ставить задачу и находить окончательные пути ее решения, быстро ориентироваться в стремительном потоке информации.

Понятие алгоритма не есть для нас что-то новое и необычное. Встречаются они в нашей повседневной жизни почти на каждом шагу. Так, утром мама перед вашим уходом в школу дает вам такую инструкцию: "Когда придешь со школы, сразу пообедай и не забудь вымыть посуду. После этого подмети пол, купи в магазине молоко и хлеб. Сделав покупки, погуляй часок и начинай выполнять домашнее задание".

Эта инструкция состоит из последовательности отдельных указаний, которые определяют ваше поведение. Это и есть - алгоритм.

Каждый из нас, не задумываясь, ежедневно использует сотни различных алгоритмов. Например, правила сложения, вычитания, деления, умножения чисел; правила преобразования алгебраических выражений; грамматические правила правописания слов и предложений, а также различные инструкции и правила, рецепты и указания - все это алгоритмы.

Для приготовления омлета с сыром можно руководствоваться следующей последовательностью действий:

50 г мякоти белого хлеба намочить в 3 столовых ложках молока и размять

разбить в эту смесь 3 яйца, и все это хорошо взбить лежкой;

всыпать сюда 50 г тертого сыра посолить, перемешать и вылит на горячую сковороду с 1 столовой лож кой масла жарить на сильном огне, слегка помешивая.

Приведенный рецепт тоже относится к алгоритмам.

Много примеров алгоритмов имеется в школьных предметах. Но боле всего таких примеров в школьном курсе математики. Это и понятно: ведь математика и занимается, по существу, изучением различных алгоритмов и созданием новых.

Название "алгоритм" произошло от латинской формы имени величайшего среднеазиатского математика Мухаммеда ибн Муса ал-Хорезми (Alhorithmi), жившего в 783—850 гг. В своей книге "Об индийском счете" он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними "столбиком", знакомые теперь каждому школьнику. В XII веке эта книга была переведена на латынь и получила широкое распространение в Европе.

Алгоpитм — заранее заданное понятное и точное пpедписание возможному исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

среда;
элементарные действия;
система команд;
отказы.

Сpеда (или обстановка) — это "место обитания" исполнителя.

Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка — системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды.

После вызова команды исполнитель совершает соответствующее элементарное действие.

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды.

Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов "почему" и "зачем".

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

Примеры исполнителей.

Исполнитель «Робот».

Среда обитания клетчатое поле со стенами. Система команд :вверх, вниз, вправо, влево, закрасить. Элементарные действия закрашивает клетки на поле.

Исполнитель «Чертежник».

Среда обитания бесконечное клетчатое поле . Система команд :поднять перо ,опустить перо, сместиться на вектор, сместиться в точку. Элементарные действия создает рисунки.

Исполнитель «Квадратор», «Утроитель», «Умножитель» и т.д.

Среда обитания экран монитора. Система команд :1.возвести в квадрат, 2.прибавить 1.() Элементарные действия -действия с числами.

Основные свойства алгоритмов следующие:

1. Понятность для исполнителя — исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.

2. Дискpетность (прерывность, раздельность) — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

3.Опpеделенность — каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический хаpактеp и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4. Pезультативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число шагов алгоpитм либо должен пpиводить к pешению задачи, либо после конечного числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных результатов.

5. Массовость означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиваться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

словесная (запись на естественном языке);
графическая (изображения из графических символов);
псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);
программная (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой.

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов. Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ), описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. "Основы информатики и вычислительной техники", 1991. Этот язык в дальнейшем мы будем называть просто "алгоритмический язык".

Основные служебные слова

алг (алгоритм)

сим (символьный)

дано

для

да

арг (аргумент)

лит (литерный)

надо

от

нет

рез (результат)

лог (логический)

если

до

при

нач (начало)

таб(таблица)

то

знач

выбор

кон (конец)

нц (начало цикла)

иначе

ввод

цел (целый)

кц (конец цикла)

все

или

вывод

вещ (вещественный)

длин (длина)

пока

не

утв

Общий вид алгоритма:

алг название алгоритма (аргументы и результаты)

дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма

нач описание промежуточных величин

| последовательность команд (тело алгоритма)

Кон

Программная (тексты на языках программирования).

Система программирования Паскаль является интегрированной средой программирования, т.к. она включает в себя редактор, компилятор, отладчик и имеет много сервисных возможностей.

Преимущества языка программирования Паскаль перед другими системами:
-краткость языка (некоторые называют его “спартанским” языком программирования);
-легкость программирования на нем;
-мобильность написанных программ;
-возможность эффективной реализации и пригодность с точки зрения формальных методов отладки программ;

Первоначальные недостатки языка Паскаль:
-невозможность передачи функциям массивов переменной длины;
-отсутствие нормальных средств работы с динамической памятью;
-ограниченная библиотека ввода-вывода;
-отсутствие средств для подключения функций написанных на других языках;
-отсутствие средств раздельной компиляции и т. п.

Паскаль

Program Name;{ название программы без пробелов }

{ разделы описаний записываются по мере надобности }

Uses- раздел объявления модулей;

label- раздел описания меток;

const- раздел описания констант;

type- раздел описания нестандартных типов;

var - раздел описания переменных (используется чаще всего);

function - раздел описания функций;

procedure- раздел описания процедур;

{ основная программа }

Begin

{ тело основной программы }

Readkey; или Readln; - ожидание нажатия клавиши (Enter) для просмотра результата.

End.

Зарезервированные слова нельзя использовать в качестве имен переменных, констант, функций, процедур и типов. Текст программы может записываться как большими, так и маленькими буквами. Русские буквы используются только для комментариев, которые записываются двумя способами: { текст комментария } или (* текст комментария *).

Отметим, что в любое место программы можно добавлять поясняющий текст - комментарии. Комментарии ограничиваются парой символов: { } или (* *). Комментарий может размещаться в одной строке или занимать несколько строк, например,

(Вычисление переменной X}

{*Не найден ни один элемент массива.

Начало нового поиска*)

Описание модулей

Одними из основных элементов системы программирования Паскаль являются библиотечные модули. Это файлы с расширением tpu, которые служат средством создания библиотек подпрограмм. Чтобы программа могла получить доступ к библиотечному модулю, его имя должно быть указано в разделе описания uses, например,

uses Crt, Graph;

Перечислим наиболее популярные модули в составе Паскаль :

System - подключается по умолчанию, поскольку обеспечивает работу всех остальных модулей системы;

Crt - включает в себя средства управления дисплеем и клавиатурой компьютера;

dos - содержит средства, реализующие различные функции MS-DOS;

Graph - имеет в своем составе графические средства для эффективной работы с видеоадаптерами CGA, EGA, VGA, HERC и др.

Описание меток

В программе, написанной на Паскале, перед любым оператором можно поставить метку. Метка отмечает обычно инструкцию, к которой можно перейти из любого места программы с помощью оператора перехода. В качестве метки может выступать любое сочетание из букв и цифр длиной до 127 символов.

Все используемые в программе метки должны быть описаны. Раздел описания меток начинается со слова label и имеет, например, вид:

label

Ml, Tok, llab, 123;

В разделе операторов после идентификатора метки ставится двоеточие, которое указывает компилятору, что данный идентификатор является меткой:

Ml: <оператор>

Tok: <оператор>

Количество описанных меток может превышать число использованных меток, и это не будет считаться ошибкой. Поэтому программист может заранее описать избыточное количество меток и применять их по мере расширения программы.

4. Практическая часть.

АиПО: компьютер с установленной ОС Линукс .

Цель работы: научится создавать алгоритмы исполнителей Робот, Черепашка, Чертежник, Квадратор, Утроитель и т.д.

Ход работы

Задание №1. Учебник А.Г. Кушнеренко, « Основы информатики и ВТ» стр.28-31.

Исполнитель «Робот».

Робот -работает на клетчатом поле (между клетками могут быть расположены стены) и умещается целиком в одной клетке.

Задание №2. Учебник А.Г. Кушнеренко, « Основы информатики и ВТ» стр.32-35.

Исполнитель « Чертежник».

Чертежник – предназначен для построения рисунков, чертежей, графиков и т.д. на бесконечном листе бумаги.

4 команды:

Поднять перо

Опустить перо

Сместится в точку ( арг вещ х, y)

Сместится на вектор ( арг вещ х, y)

Разбор примера буква М

Задание №3.

У исполнителя Калькулятор две команды, которым присвоены номера:
1. прибавь 1
2. умножь на 3
Выполняя первую из них, Калькулятор прибавляет к числу на экране 1, а выполняя вторую, умножает его на 3. Запишите порядок команд в программе получения из числа 1 числа 45, содержащей не более 5 команд, указывая лишь номера команд. (например, программа 21211 – это программа, содержащая следующие команды:
умножь на3
прибавь 1
умножь на 3
прибавь 1
прибавь 1, которые преобразуют число 3 в 32)
У исполнителя Калькулятор две команды, которым присвоены номера:
1. вычти 3
2. умножь на 4
Выполняя первую из них, Калькулятор уменьшает число на экране на 3, а выполняя вторую, увеличивает его на 4. Запишите порядок команд в программе получения из числа 2 числа 500, содержащей не более 5 команд, указывая лишь номера команд. (например, программа 21211 – это программа, содержащая следующие команды:
умножь на 4
вычти 3
умножь на 4
вычти 3
вычти 3, которые преобразуют число 5 в 62)
У исполнителя Калькулятор две команды, которым присвоены номера:
1. умножь на 2
2. прибавь 3
Выполняя первую из них, Калькулятор умножает число на экране на 2, а выполняя вторую, прибавляет к нему 3. Запишите порядок команд в программе получения из числа 0 числа 30, содержащей не более 5 команд, указывая лишь номера команд. (например, программа 21211 – это программа, содержащая следующие команды:
прибавь 3
умножь на 2
прибавь 3
умножь на 2
умножь на 2, которые преобразуют число 1 в 44)
У исполнителя Квадратор две команды, которым присвоены номера:
1. возведи в квадрат
2. вычти 1
Первая из них возводит в квадрат число на экране, а вторая – уменьшает его на 1. Запишите порядок команд в программе получения из числа 5 числа 225, содержащей не более 4 команд, указывая лишь номера команд (например, программа 21211 – это программа, содержащая следующие команды:
вычти 1
возведи в квадрат
вычти 1
возведи в квадрат
возведи в квадрат, которые преобразуют число 3 в 81)
У исполнителя Утроитель две команды, которым присвоены номера:
1. прибавь 2
2. умножь на 3
Первая из них увеличивает число на экране на 2, а вторая – утраивает его. Запишите порядок команд в программе получения из числа 2 числа 40, содержащей не более 5 команд, указывая лишь номера команд (например, программа 21211 – это программа, содержащая следующие команды:
умножь на 3
прибавь 2
умножь на 3
прибавь 2
прибавь 2, которые преобразуют число 3 в 37)
У исполнителя Калькулятор две команды, которым присвоены номера:

1. прибавь 2

2. умножь на 3

Первая из них увеличивает число на экране на 2, вторая – утраивает его. Запишите порядок команд в алгоритме получения из числа 0 числа 28, содержащем не более 6 команд, указывая лишь номера команд (например, программа 21211 это программа

умножь на 3

прибавь 2

умножь на 3

прибавь 2

которая преобразует число 1 в число 19.)

У исполнителя Утроитель две команды, которым присвоены номера:

1. вычти один

2. умножь на три

Первая из них уменьшает число на экране на 1, вторая – утраивает его. Запишите порядок команд в алгоритме получения из числа 5 числа 26, содержащем не более 5 команд, указывая лишь номера команд. (Например, 21211 – это алгоритм:

умножь на три

вычти один

умножь на три

вычти один

который преобразует число 2 в 13.)

Если таких алгоритмов более одного, то запишите любой из них.

У исполнителя Утроитель две команды, которым присвоены номера:

1 – вычти 2

2 – умножь на три

Первая из них уменьшает число на экране на 2, вторая – утраивает его. Запишите порядок команд в алгоритме получения из числа 11 числа 13, содержащем не более 5 команд, указывая лишь номера команд. (Например, 21211 – это алгоритм:

умножь на три

вычти 2

умножь на три

вычти 2

вычти 2,

который преобразует число 2 в 8).

Если таких алгоритмов более одного, то запишите любой из них.

У исполнителя Конструктор две команды, которым присвоены номера:

1. приписать 2

2. разделить на 2

Первая из них приписывает к числу на экране справа цифру 2, вторая – делит его на 2.

Запишите порядок команд в алгоритме получения из числа 1 числа 16, содержащем не более 5 команд, указывая только номера команд (например, 22212 – это алгоритм:

разделить на 2

приписать 2

разделить на 2

который преобразует число 8 в число 6.)

Если таких алгоритмов более одного, запишите любой из них.

У исполнителя Квадратор две команды, которым присвоены номера:

1 – возведи в квадрат

2 – прибавь 1

Первая из них возводит число на экране в квадрат, вторая – увеличивает его на 1. Запишите порядок команд в алгоритме получения из числа 1 числа 10, содержащем не более 4 команд, указывая лишь номера команд. (Например, 12122 – это алгоритм:

возведи в квадрат

прибавь 1

возведи в квадрат

прибавь 1

который преобразует число 1 в 6).

У исполнителя Калькулятор две команды, которым присвоены номера:

1. прибавь 3

2. умножь на 2

Первая из них увеличивает число на экране на 3, вторая – удваивает его. Запишите порядок команд в алгоритме получения из числа 1 числа 47, содержащем не более 6 команд, указывая лишь номера команд (например, программа 21211 это программа

умножь на 2

прибавь 3

умножь на 2

прибавь 3

которая преобразует число 1 в число 16.)

Задание 3.

Школьный АЯ

Free Pascal

алг Знакомство (арг лит Имя, рез лит t)

нач

вывод "Как тебя зовут ?"

ввод Имя