Урок інформатики на тему: "Поняття алгоритму. Властивості алгоритмів. Форми подання алгоритмів. Виконавець алгоритму».

Наталя Григорівна Чернюх, викладач інформаційних технологій, інформатики, математики

Урок  інформатики на тему: "Поняття алгоритму. Властивості алгоритмів. Форми подання  алгоритмів. Виконавець алгоритму».

Одним з головних завдань, яке повинен ставити перед собою викладач професійно-технічного навчального закладу, – дати учням глибокі та міцні знання, засобами свого предмета розкрити красу їхньої майбутньої професії. Сутність принципу професійної спрямованості викладання загальноосвітніх предметів в професійно-технічних навчальних закладах полягає в такій організації навчання, яка, не порушуючи систематичності викладання предмета, а також логіки його подання, забезпечує більш детальну проробку професійно значущого навчального матеріалу, ілюструючи практичне значення даного предмета для розвитку тієї чи іншої галузі виробництва.

При проведенні уроку з інформатики для групи кухарів з теми «Поняття алгоритму. Властивості алгоритмів. Форми подання алгоритмів. Виконавець алгоритму» для кращого засвоєння навчального матеріалу та зацікавленості учнями матеріалу я використовувала багато прикладів з технології приготування їжі.

Міжпредметні зв'язки виступають як дидактична умова, що сприяє піднесенню рівня науковості й доступності навчання мови, активізації пізнавальної діяльності учнів, поліпшенню якості знань, умінь і навичок. Реалізація міжпредметних зв'язків дає змогу економно і водночас інтенсивно використовувати час на уроках.

Ідея реалізації інтегративного підходу до навчання та міжпредметних зв’язків на уроках – важливий фактор, що сприяє підвищенню якості навчально-виховного процесу.

Тема: Поняття алгоритму. Властивості алгоритмів. Форми подання алгоритмів. Виконавець алгоритму.

Мета:

навчальна: сформувати  поняття алгоритму, форм подання алгоритму, виконавця алгоритму; сформувати уявлення про: різні види алгоритмів та їх виконання, різні методи подання алгоритмів, загальні основи термінології алгоритмізації; формувати вміння використовувати: графічні схеми базових структур, алгоритмів для опису алгоритмів, різні засоби подання алгоритмів.

розвивальна: розвивати логічне мислення, розумову активність учнів, цілеспрямованість, пам'ять;

виховна: уважність, вміння самостійно приймати рішення.

Тип уроку: засвоєння нових знань, формування вмінь.

Вид уроку: лекція з елементами  презентації.

Методи навчання: пояснювально-ілюстративний.

Форми організації: фронтально-групова

Міжпредметні зв’язки: математика, технологія приготування їжі та організація вироб-ництва.

Засоби навчання: комп’ютери, таблиці, роздавальний матеріал, картки самооцінювання знань учня.

Структура уроку

I. Організаційний етап ………………………………………………………….…2 хв.

II. Актуалізація теми уроку……………………………………………………...3 хв.

III. Мотивація навчальної діяльності……………………………………………3хв.

IV. Засвоєння нових знань………………………………………………………15хв.

1.   Алгоритм. Історична довідка.
2.   Виконавець  алгоритму. Основні характеристики.
3.   Властивості алгоритму.
4.   Форми подання алгоритму.
5.   Основні елементи блок - схем алгоритму.

V. Формування вмінь та навичок…………………………………………………8хв.

Колективне виконання практичного завдання.

VI. Узагальнення та осмислення набутих знань………………………….…….8хв.

Самостійно скласти блок-схему приготування соусів.

VII. Підбиття підсумків уроку……………………………………………………..3хв.

VIII. Домашнє завдання………………………………………………………..…1хв.

VIIII. Рефлексія…………………………………………………………………....2хв.

Хід уроку

I. Організаційний етап

Оголошення теми та мети уроку, його ролі в темі, курсі інформатики в цілому та в професійній орієнтації.

II. Актуалізація теми уроку

1. Чому потрібно записувати алгоритми?

2. Що таке мови і для чого вони існують?

3.Чи потрібні якісь загальні правила під час записування алгоритмів? Чому?

III. Мотивація навчальної діяльності.

Кожен із вас зустрічався з таким поняттям, як алгоритм, у повсякденному житті, хоча навіть не здогадувався про це. Ось декілька прикладів.

1. Вранці ви вирішили приготувати собі кави . Щоб отримати склянку цього напою вам потрібно зробити послідовність певних дій, які приведуть до потрібного результату.

2. За спеціальністю ви - кухарі, отже готуючи будь-яку нову страву, як правило, ви орієнтуєтеся на кулінарну книгу, де послідовно розписано, що за чим потрібно робити, тобто ви орієнтуєтеся на послідовний алгоритм, який раніше хтось склав.

3. Ви не раз зустрічались з алгоритмами в різних науках: хімії – отримання тієї чи іншої сполуки ; математиці – виконання арифметичних дій, правила знаходження розв’язків рівняння, побудова різних геометричних тіл та знаходження невідомих елементів цих фігур, рекомендації щодо розв’язування типових задач.

Тепер ми можемо сформулювати, що ж таке алгоритм.

IV. Засвоєння нових знань

1. Алгоритм. Історична довідка.

Алгоритм - це точний і зрозумілий опис послідовності дій над заданими об’єктами , що дозволяє отримати кінцевий результат. До слова алгоритм близькі за значенням слова спосіб, рецепт. Найбільше прикладів алгоритмів в математиці – науці, у якій власне й зародилося це поняття.  По суті, математика вивчає різні алгоритми і створює  нові. До алгоритмів належать правила виконання арифметичних дій.

Однак алгоритми в інформатиці – це не тільки рецепт розв’язування задач. Алгоритми розробляють, насамперед з метою автоматизації дій виконавця.

Складання алгоритму починається з розбивання описуваного процесу на послідовність окремих кроків. Властивість розбивання алгоритму  на окремі кроки називають дискретністю алгоритму. Кожний крок алгоритму формулюється в вигляді інструкцій (команд), тобто визначених дій виконавця. Для вас алгоритм – це складання технологічної карти.

 2. Виконавець  алгоритму. Основні характеристики.

Алгоритми складаються з орієнтацією на певного виконавця алгоритму.

Виконавець алгоритму – це істота (людина, свійська тварина) або неістота (робот, автомат , комп’ютерна система), яка може виконувати всі вказівки заданого алгоритму.

Основні характеристики виконавця алгоритму:

1. Середовище виконання – умови, в яких може діяти виконавець.
2. Елементарні дії – найпростіші дії, які може виконати виконавець.
3. Система команд виконавця – сукупність допустимих команд виконавця.

Допустимі команди – команди, які зрозумілі виконавцю і можуть бути ним виконані. Недопустимі команди – команди, які не можуть бути виконані виконавцем.

Процес алгоритмізації – це визначення елементарних дій і порядку у вигляді послідовності команд виконання.

Отже, від виконавця алгоритму залежить алгоритм розв’язування однієї й тієї самої задачі. Наприклад: риття ями (виконавці — людина або екскаватор), розв'язування математичної задачі (учень або комп'ютер). Розглянемо декілька прикладів, пов’язаних з вашою професією. Потрібно приготувати м’ясний фарш. Виконавцем алгоритму можете бути ви, працюючі на звичайній м’ясорубці або електром’ясорубці.

Усі ми з вами любимо смачні справи, наприклад домашню локшину, чебуреки, а також тістечка з листкового або пісочного тіста. Готуючи ці страви, доводиться докласти чимало зусиль, щоб тісто було тонким. Вдома ми використовуємо звичайну качалку, але в умовах виробництва іі використовувати недоцільно. Щоб розкачати пласт тіста, на підприємствах харчування використовують машину для розкачування тіста МРТ-60М. Виконавцем даного процесу можете бути кухар або тісторозкачувальна машина,  яка призначена для розкачування крутого дріжджового, листкового і пісочного тіста.

Отже, поняття алго­ритму в інформатиці є фундаментальним, тобто та­ким, яке не визначається через інші ще більш прості поняття (для порівняння у фізиці — поняття простору й часу, у математиці — точка).

Поняття алгоритму належить до фундаментальних понять математики. Доречним прикладом із математики можна навести відому теорему Піфагора: «Квадрат гіпотенузи дорівнює сумі квадратів катетів». Керуючись тільки формулюванням цієї тео­реми, ви можете дістати потрібний результат, тобто гіпотенузу.

3. Властивості алгоритмів

Зрозумілість. 

Визначеність. 

Дискретність

Масовість

Результативність. 

Формальність. 

Скінченність.

1. Зрозумілість

Щоб виконавець міг досягти поставленої мети, користуючись алгоритмом, він повинен уміти виконувати кожну його вказівку, тобто розуміти кожну з команд, що входять до алгоритму.

Наприклад, вам потрібно приготувати стейк. Якщо вам це завдання дали б на початку першого курсу, то ви не знали як правильно виконати це завдання. Зараз на другому курсі, ви знаєте яку частину нарізки вам потрібно брати, знаєте час приготування різних видів стейків за часом просмаження.

2. Результативність.

Очевидно, що виконання будь-якого алгоритму повинне завершуватися одержанням результатів. Тобто ситуації, що в деяких випадках можуть призвести до так званого «зациклення», повинні бути виключені під час складання алгоритму. Наприклад, розглянемо таку ситуацію: роботові дано завдання залишити кімнату (замкнутий простір), не виконуючи руйнівних дій. У цьому випадку, якщо роботу не дати вказівки відчинити двері (що, можливо, зачинені), то спроби залишити приміщення можуть бути безуспішними.

Наприклад, вам потрібно приготувати яйця. «Мішечок», рідкі та круті. Ви маєте одну сировина, один спосіб теплової обробки, але різний результат  в залежності від часу варіння. Яйця «мішечок» готуються - 4-5 хв; рідкі - 2 -3хв.; круті – 7-8 хв.

3. Визначеність (однозначність, детермінованість)

Зрозумілий алгоритм все ж таки не повинен містити вказівки, зміст яких може сприйматися неоднозначне. Наприклад, вказівки «почисти картоплю», «посоли за смаком», «взяти 2-3 ложки цукру», «трохи підігрій молоко», «прибери в квартирі» є неоднозначними, тому що в різних випадках можуть призвести до різних результатів. Не випадкову для приготування страви за рецептом вказується конкретна маса продуктів, що використовуються.

Наприклад:  рецепт сирників: 250 г сиру домашнього; 1 велике яйце; 2 ст. л. цукру; 1 ч. л. ванільного цукру; 2 ст. л. з гіркою борошна.

Точність — це властивість алгоритму, що полягає в тому, що алгоритм повинен бути однозначно витлумачений і на кожному кроці виконавець повинен знати, що йому робити далі.

4. Дискретність(розривність)

Дискретність алгоритму означає, що його виконання зводиться до виконання окремих дій (кроків) у певній послідовності.

При цьому для виконання дій їх розбивають у визначеній послідовності на прості кроки. Виконати дії наступного розпорядження можна лише виконавши дії попереднього.  Наприклад,  виготовлення сирників за запропонованим рецептом: Змішати до однорідної маси всі інгредієнти. Сформувати 7 кульок, злегка запанірувати їх у борошні, розплескати і обсмажити на олії.

5. Масовість

Масовість алгоритму означає,що алгоритм може бути застосованим до цілого класу однотипних задач, для яких спільними є умова та хід розв’язання.

Дуже важливо, щоб складений алгоритм забезпечу­вав розв'язання не однієї окремої задачі, а міг вико­нувати розв'язання широкого класу задач цього типу. Наприклад, алгоритм розв’язування квадратного рівняння. Отже, під масовістю ал­горитму мається на увазі можливість його застосу­вання для виконання великої кількості однотипних завдань.

Наприклад випікання смаколиків виробів кондитерським цехом.

Однак поряд з масовими алгоритмами складаються і застосовуються немасові алгоритми. Наприклад, алгоритм приготування конкретного  салату (наприклад, грецького)  на конкретну кількість осіб.

6. Формальність.

Виконання алгоритмів носить формальний характер: виконавець не повинен розуміти жодну з команд, може не знати мети виконання алгоритму і все одно отримає результат. На цьому побудовані всі технічні пристрої, призначені для виконання різноманітних алгоритмів.

Картопляне пюре протирання в гарячому стані, щоб воно було пишне та однорідне. Або випікання коржів торта «Наполеон» в духовці при температурі 220^оС.

7. Скінченність.

Скінченність алгоритму означає, що його виконання виконавець закінчить після скінченної (можливо, досить великої) кількості кроків і за скінчений час при будь-яких допустимих значеннях початкових даних. Продовжимо наш приклад: випікання коржів торта «Наполеон» при температурі 220 ^о С за 7-8 хв.

4. Форми подання алгоритму

Перший спосіб — словесний (кулінарні рецепти, правила).

Подання  алгоритмів  виконавцю за допомогою сло­весного опису.

Приклад №1. Любий кулінарний рецепт.

Другий спосіб — словесно-формульний (подача у вигляді таблиць, формул, схем, малюнків).

Приклад №1. Приготування бутерброду з маслом та сиром.

Приклад №2. Правила роботи учнів в комп’ютерному класі.

Приклад №3. Алгоритмів, що записані у вигляді умовних позначок на купленому товарі, щодо його користування (заварювання чаю, приготування різних страв, використовуючи інструкцію на упаковці товару, прання білизни тощо).

Приклад №4. У математиці наявність формул дозволяє розв'язати задачу навіть «не використовуючи слів».

Третій спосіб — графічний (запис за допомогою блок-схеми).

Цей метод був запропонований в інформатиці для наочності представлення алгоритму за допомогою набору спеціальних блоків, для полегшення переходу від запису алгоритмів до написання програм.

Основні елементи блок - схем алгоритму.

Четвертий спосіб — навчальні алгоритмічні мови (псевдокоди).

Ці мови мають жорстко визначений синтаксис і вже максимально наближені до машинної мови (мови програмування). Але створені вони з навчальною метою, тому мають зрозумілий для людей вигляд, Ці псевдокоди мають програмну реалізацію і дуже широко застосовуються на етапі навчання основ програмування.

П'ятий спосіб максимально наближений до комп'ютера — це мови програмування.

Справа в тому, що найчастіше в практиці виконавцем створеного людиною алгоритму є машина, тож алгоритм повинен складатися мовою, зрозумілою для комп'ютера, тобто мовою програмування.

Інші способи – специфічні способи подання алгоритмів, такі, як запис музики за допомогою нот.

Існують чотири базові структури алгоритмів: лінійні; розгалужені; циклічні;

змішані.

V. Формування вмінь та навичок.

1. Виконання практичного завдання. На прикладі приготування вареників (1,стр.115) з групою закріплює набуті знання та пояснює як правильно складати алгоритм, використовуючи базові структури алгоритмів.

Приклад №1. Приготування вареників

1.Зачитуємо рецепт з підручника.

Питання. Який спосіб описання даного алгоритму? (Словесний)

2.Розглядаємо таблицю технологічного приготування вареників.

Питання. Який спосіб описання даного алгоритму? (Словесно-формульний)

3.Запишемо даний алгоритм в вигляді блок-схеми. (Додаток 1)

Питання. Який спосіб описання даного алгоритму? (Графічний)

VI. Узагальнення та осмислення набутих знань.

На уроках теоретичного навчання ви вивчаєте тему «Приготування соусів».

З  лабораторного практикуму з предмету «Технологія приготування їжі» самостійно скласти алгоритм приготування соусу в вигляді блок-схеми. (1, стр 65) з наступним оцінюванням:

1.Заправка для салатів – 2 бали.

2.Соус  сметанний - 3 бали

3.Соус томатний – 4 бали

4.Соус білий основний -5 балів.

VII. Підбиття підсумків уроку

Підбиваються підсумки та робиться аналіз вивченого матеріалу.

Контрольні питання до теми:

1.Щотаке алгоритм? Наведіть приклади алгоритмів з вашої професії.

2. Перелічіть основні властивості алгоритмів.

3. Перелічіть способи подання алгоритмів.

4. Що таке блок-схема алгоритму?

5. Які блоки використовуються при складанні блок-схем?

VIII. Домашнє завдання

Опрацювати конспект уроку.

VIIII. Рефлексія

Я намагалася підібрати матеріал для заняття так , щоб він був для вас цікавим і корисним. І мені цікаво дізнатись  який у вас настрій після цього заняття? Доповніть, будь ласка, запропоновану фразу:

Я дізнався ... ;

Я навчився ... ;

Я зрозумів, що можу ... ;

Мені сподобалося ... ;

Для мене стало новим ... ;

Мене здивувало ... ;

У мене вийшло ... ;

Я придбав ...;

Мені захотілося ... ;

Мене надихнуло ... ;

Мій настрій…

Список використаних джерел:

1.Антонець Л.І., Куба О.М.. Лабораторний практикум з предмета «Технологія приготування їжі» та організація виробництва. «Факт», Київ, 2003.- 301стр

2.Корнієнко М.М, Іванова І.Д.. Інформатика. Основи алгоритмізації і програмування. Видавництво «Ранок», 2009.- 48стр

 3.Ривкінд Й.Я. Інформатика 11 клас. Рівень стандарту. Київ «Ґенеза», 2011.-300стр

4.Сіраждінов С.Х., Матвієвська Г.П. «Аль- Хорезмі – видатний математик і астроном середньовіччя», М. «Просвещение», 1983. -77стр.

Додаток 1

Додаток 1