KONSPEKT DO LEKCJI INFORMATYKI

W KLASIE 8 SZKOŁY PODSTAWOWEJ

PROWADZĄCY: Dorota Gołojuch.

DATA: 26.10.98.

PRZEDMIOT: Elementy informatyki

5 LO w Rzeszowie.

KLASA: 2

TEMAT: Rozwiązywanie problemów algorytmicznych przy pomocy komputera.

CELE LEKCJI:

• Podanie definicji algorytmu, którym nazywamy pewien jednoznaczny sposób postępowania, który prowadzi do rozwiązania konkretnego problemu.

• Zapoznanie uczniów z przykładami prostych algorytmów.

• Zaznajomienie z konstrukcją schematu blokowego algorytmu.

Przebieg lekcji:

Czynności nauczyciela

Czynności uczniów

Rozsadzam uczniów przy stolikach i sprawdzam obecność. Dzisiaj powiem wam o algorytmach. Zapiszcie temat lekcji: Kto mi powie co to jest problem? Proszę podać przykłady sytuacji problemowej? Co należy zrobić aby rozwiązać dany problem? Moglibyśmy więc powiedzieć, że w oparciu o potrzebną wiedzę do rozwiązania zadania należy ułożyć pewien plan działania zgodnie z którym będziemy rozwiązywać problem. Taki schemat postępowania dzięki któremu dane zadanie zostanie rozwiązane nazywamy algorytmem. Komputer może służyć do rozwiązywania problemów przez podanie mu dokładnego opisu czynności jakie ma wykonać, ponieważ posiada on już wiedzę potrzebną do ich wykonania. Komputer jest więc maszyną sterowaną przez człowieka, którą można nauczyć reagowania na polecenia, a wtedy z takich poleceń można skonstruować opis bardziej złożonych działań. Bardzo ogólną postać podobnego opisu postępowania będziemy nazywać algorytmem. Zapiszcie zatem definicję algorytmu. Ostatecznym wykonawcą instrukcji zawartej w algorytmie jest procesor. Instrukcje te powinny być dla procesora zrozumiałe. W każdym algorytmie powinien się znaleźć: Opis startu, w tym m.in. konieczne dane wejściowe i wyliczenie warunków rozpoczęcia pracy, opis wykonania, tzn. co robić i ewentualnie jak, opis zatrzymania pracy, czyli jakie warunki muszą być spełnione, aby proces wykonywania poleceń został zakończony. Najbardziej znaczącą częścią algorytmu jest jego część środkowa, czyli opis wykonania. Dla osiągnięcia celu równie ważne jest zrozumiałość poleceń, jak i kolejność ich wykonywania. Zatem oprócz instrukcji mówiących o tym, co należy zrobić, muszą znaleźć się w algorytmie instrukcje sterujące kolejnością wykonania. Zastosowanie instrukcji sterujących pozwala na budowanie pewnych struktur, nazywanych strukturami sterowania. Najprostszą strukturę sterowania nazywamy następstwem (sekwencją); polega ona na wykonywaniu kolejnych, następujących po sobie poleceń. Taką budowę posiada np. algorytm pieczenia ciasta, który wygląda następująco: Rozetrzyj tłuszcz z cukrem i jajkami, dodaj mąkę, dodaj proszek do pieczenia, wymieszaj, wyłóż do formy, wstaw do piekarnika. Powiedzcie, co należy zrobić, aby przyrządzić ciasto. A co się stanie, jeżeli ciasto będziemy przyrządzać w przypadkowej kolejności? Tak samo jest w przypadku algorytmu. Ważna jest kolejność postępowania, aby otrzymać rozwiązanie. Możliwości zastosowań takich prostych struktur sekwencyjnych ograniczają się wyłącznie do najprostszych algorytmów. Znacznie częściej konstruuje się algorytmy, które będą zawierały opis reakcji na różne warunki lub wymagania. Takie struktury muszą zawierać instrukcje, które nazywamy rozgałęzieniami warunkowymi. Rozgałęzienie takie jest konstrukcją o następującym schemacie: Jeżeli zaszła sytuacja A, to wykonaj polecenie X, w przeciwnym wypadku wykonaj polecenie Y. W najprostszej konstrukcji takiego rozgałęzienia mamy możliwość dokonania wyboru jednej z dwóch możliwości. Przykładowy algorytm pieczenia ciasta możemy rozbudować o taką konstrukcję rozgałęzienia warunkowego: Jeśli chcesz mieć ciasto kakaowe, to dodaj kakao. W praktyce ten algorytm może wyglądać następująco: Rozetrzyj tłuszcz z cukrem i jajkami, Dodaj mąkę, Dodaj proszek do pieczenia, wymieszaj, czy chcesz mieć ciasto kakaowe? (tak) (nie) dodaj kakao, wyłóż do formy, wyłóż do formy, wstaw do piekarnika. Wstaw do piekarnika. Do tej pory mówiłam o budowie algorytmów. Teraz zajmiemy się obiektami, którymi algorytmy manipulują. Wszystkie te obiekty: potrzebne algorytmowi do rozpoczęcia działań, tworzone przez algorytm dla jego własnych celów, będące wynikiem jego działania nazywamy danymi. Dane mogą być różnego typu. Najczęściej, w algorytmach wykonywanych przez komputery, są to liczby i słowa. Ten podział jest istotny, ponieważ inne operacje możemy wykonywać na liczbach, a inne na słowach. W algorytmach obok poleceń wykonania pewnych działań pojawiają się również pytania. Do opisu algorytmu można używać języka potocznego, ale ma to sens wtedy, gdy wykonawca ten język rozumie. Algorytm przeznaczony dla komputera musi być napisany w języku zrozumiałym dla komputera. Możemy użyć do tego celu języka LOGO, Pascal, Basic lub innego. Tak przedstawione algorytmy nazywamy programami lub procedurami. Istnieje jeszcze inny sposób opisu algorytmu - schemat blokowy. Schemat blokowy jest graficznym przedstawieniem zbioru instrukcji (operacji) i wzajemnych powiązań między nimi, które określają kolejność wykonywanych akcji. Schemat blokowy jest zbudowany z figur geometrycznych zwanych skrzynkami oraz połączeń między nimi. Podam wam kilka podstawowych skrzynek. W algorytmach rozwiązań zadań matematycznych pojawia się operacja podstawiania. W schemacie blokowym umieszczamy ją w polu prostokątnym. Na przykład zapis x:= 5 oznacza podstawienie w miejsce zmiennej x liczby 5, natomiast zapis a:= a + 1 oznacza zastąpienie ostatniej wartości zmiennej a tą wartością powiększoną o 1. Na koniec lekcji podam wam przykład schematu algorytmu, dotyczący operacji arytmetycznych na zmiennych oznaczonych n i x. Algorytm ten został napisany w języku LOGO. Wynikiem wykonania tego algorytmu jest obliczenie i wypisanie kwadratów liczb naturalnych mniejszych od 20.

Uczniowie siadają przy stolikach. Piszą temat: „Rozwiązywanie problemów algorytmicznych przy pomocy komputera”. Problem jest rodzajem zadania, którego nie można rozwiązać za pomocą posiadanego zasobu wiedzy. Problemem może być np.: zadanie z matematyki czy fizyki, Aby rozwiązać np.: trudne dla nas zadanie z matematyki należy poszerzyć wiadomości z działu, którego problem dotyczy. Uczennice piszą: „Algorytmem nazywamy pewien jednoznaczny sposób postępowania, który prowadzi do rozwiązania konkretnego problemu.” Najpierw należy przygotować wszystkie składniki, a później dodawać je w odpowiedniej kolejności wg przepisu. Ciasto nie wyjdzie. Schemat blokowy składa się z: Skrzynki graniczne START/STOP- mają kształt owalu; wskazują początek i koniec wykonywania schematu blokowego. Ze skrzynki START wychodzi tylko jedno połączenie, natomiast skrzynka STOP nie ma połączenia wychodzącego. Skrzynka operacyjna- jest prostokątem, w którym Znajdują się instrukcje. Ze skrzynki tej wychodzi tylko jedno połączenie. Skrzynka warunkowa (decyzyjna)- jest rombem, w którym umieszcza się warunek decydujący o dalszej kolejności wykonywania operacji. Ze skrzynki wychodzą dwa połączenia: jedno oznaczone przez T (TAK), a drugie oznaczone przez N (NIE).

opis operacji

start

stop

warunek

T

N

---