KONSPEKT DO LEKCJI INFORMATYKI

W KLASIE II LO.

PROWADZĄCY: Dorota Gołojuch.

DATA: 26.10.98.

PRZEDMIOT: Elementy informatyki.

5 LO w Rzeszowie.

KLASA: II.

TEMAT: Rozwiązywanie problemów algorytmicznych przy pomocy komputera.

CELE LEKCJI:

1. Zapamiętanie wiadomości przez ucznia:

• uczeń zna def. algorytmu i problemu

• uczeń zna etapy rozwiązywania problemu za pomocą komputera

• uczeń zna sposoby zapisywania algorytmów

• uczeń zna cechy poprawnego algorytmu.

2. Zrozumienie wiadomości przez ucznia:

• uczeń rozumie budowę algorytmu

• uczeń rozumie potrzebę tworzenia algorytmów.

3. Umiejętność zastos. wiadomości zdobytych przez ucznia w sytuacjach typowych:

• uczeń potrafi wymienić sytuacje problemowe i ułożyć do nich odpowiedni algorytm.

Przebieg lekcji:

Czynności nauczyciela

Czynności uczniów

Rozsadzam uczniów przy stolikach i sprawdzam obecność. Dzisiaj zajmiemy się algorytmami. Zapiszcie temat lekcji: Kto mi powie co to jest problem? Proszę podać przykłady sytuacji problemowej? Czy każde zadanie z matematyki jest problemem? 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 właśnie takiego schematu tzn. 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 i problemu w zeszytach. 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. Jak już powiedziałam komputer może służyć do rozwiązywania problemów. Użytkownik musi jednak wykonać wiele czynności zanim otrzyma wynik zadania. Może zapiszecie sobie w zeszytach: III. Etapy rozwiązywania problemu za pomocą komputera: Jasne i proste sformułowanie problemu ze szczególnym uwzględnieniem danych wejściowych i wyjściowych. Analiza problemu. Sformułowanie (wyszukanie) drogi rozwiązania podczas analizy . Napisanie algorytmu prowadzącego do rozwiązania (schemat blokowy, język potoczny). Przetłumaczenie algorytmu na język zrozumiały przez komputer (napisanie programu). Sprawdzenie czyli wyszukanie błędów składniowych. Uruchomienie programu i wyszukanie błędów logicznych. Etapy te łatwo zrozumieć na przykładzie zadania matematycznego, które pierwsze czyta się kilka razy aby dobrze go zrozumieć czyli wyodrębnić cel do osiągnięcia, następnie wypisuje się dane i szukane a później wzór z którego będzie się korzystać... W zeszytach zanotujcie również IV. Sposoby zapisywania algorytmów: W języku naturalnym. Za pomocą schematów blokowych. W języku formalnym. W języku programowania. Jak myślicie jakie cechy powinien posiadać algorytm? (dyskusja nauczyciela z uczniami). Zapiszcie więc w zeszytach: V. Cechy algorytmu: Skończoność - realizowany ciąg operacji powinien mieć swój koniec. Określoność - operacje oraz porządek ich wykonywania powinny być ściśle określone nie pozostawiając miejsca na dowolną interpretacje użytkownika.. Ogólność - stosowanie algorytmu nie ogranicza się do jednego, pojedynczego przypadku, ale odnosi się do pewnej klasy zadań. Efektywność - algorytm powinien prowadzić do rozwiązania możliwie prosta drogą. Prostym przykładem zbliżonym konstrukcją do algorytmu o budowie sekwencyjnej (sekwencja polega na wykonywaniu kolejnych, następujących po sobie poleceń) jest przepis pieczenia ciasta: 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, Nie, ponieważ problem pojawia się wtedy gdy nie mamy wystarczającej wiedzy do jego rozwiązanie. Aby rozwiązać np.: trudne dla nas zadanie z matematyki należy poszerzyć wiadomości z działu, którego problem dotyczy. Uczennice piszą: I. Problem to rodzaj zadania (sytuacji), którego podmiot (osoba rozwiązująca problem) nie może rozwiązać za pomocą posiadanego zasobu wiedzy. Rozwiązanie jego jest możliwe dzięki czynności myślenia produkcyjnego, które prowadzi do wzbogacenia wiedzy podmiotu. II. Algorytm to skończony ciąg operacji wraz ze ściśle sprecyzowanym porządkiem ich wykonywania, które po realizacji dają rozwiązanie dowolnego zadania z określonej dziedziny. Uczniowie piszą. Uczniowie piszą. Algorytm powinien być skończony, określony, ogólny i efektywny. Uczniowie piszą. 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).

Moje wnioski do lekcji:

1. Uczniowie byli zainteresowani przebiegiem lekcji (mimo czysto teoretycznego jej charakteru).

2. Uczniowie często zgłaszali się do udzielania odpowiedzi.

3. Po końcowej powtórce mogę stwierdzić, iż dzieci zrozumiały podawane im treści.

---