Мет_інф_Лекція № 8
Лекція № 8
Тема: Методика навчання основ алгоритмізації. Ідеї і методи структурного програмування в шкільному курсі інформатики. Метод послідовного уточнення алгоритму. Методика навчання учнів побудові алгоритмів методом послідовного уточнення.
Питання
Алгоритм, виконавець алгоритму, система команд виконавця.
Методичні рекомендації щодо розвязування завдань.
Алгоритмічна мова, команди алгоритмічної мови.
Розширення поняття величини, типи величин.
Виконання алгоритмів за допомогою таблиць значень або протоколів.
Допоміжні алгоритми.
Основні вимогидо учнів, що випливають із необхідності опановування базовими поняттями:
Виконавець. Розуміти, що таке виконавець алгоритмів (як сполучення «робочого інструмента» і пристрою керування). Мати уяву про властивості виконавця (система команд, елементарна дія); розуміння змісту формального виконання команд; уявляти собі процес керування зі зворотним зв'язком.
Алгоритм. Знати поняття алгоритму (як організованої послідовності дій деякого виконавця), властивості алгоритму, способи запису алгоритму. Знати основні способи організації дій і основні способи організації даних (змінні й таблиці). Уміти виконувати готові алгоритми, складати протоколи виконання алгоритмів, знаходити в них помилки, оцінювати області застосування, вміти складати алгоритми й записувати їх у зручній формі.
Алгоритмічна мова.Знати основні конструкції мови, вміти складати алгоритми й записувати їх на шкільній алгоритмічній мові. Вміти використовувати метод покрокової деталізації алгоритмів.
Цілі.
2 сторони в навчанні алгоритмізації:
навчання структурній методиці побудови алгоритму;
навчання методам роботи з величинами.
Основний зміст навчальної діяльності при вивченні даного розділу - складання й аналіз алгоритмів.
Існує тісний зв'язок між алгоритмом і програмуванням. Програмування можна розглядати як головний спосіб алгоритмізації, а алгоритмічна мова – хоч і проста, але досить потужна мова програмування для рішення завдань школярами.
Однак алгоритмізація не зводиться до програмування. Ціль навчання - не підготовка майбутніх програмістів, а прищеплювання школярам навичок алгоритмічного мислення, що виходить далеко за рамки програмування.
Логічний підхід, прийнятий у шкільному курсі математики, встановлює взаємозв'язок фактів. На відміну від нього, алгоритмічний підхід розглядає взаємозв'язок дій, у картині миру з'являється динаміка. Алгоритмічний підхід дозволяє передавати від людини не тільки знання, але й уміння.
Основні компоненти алгоритмічного мислення - структурний аналіз завдання, розбивка великого завдання на малі, доведення невирішеного завдання до вирішених, планування можливих ситуацій і реакцій на них, розуміння й використання формальних способів запису рішення - носять універсальний характер і мають застосування практично у всіх сферах людської діяльності.
Засоби.
Шкільна алгоритмічна мова - один з основних способів запису алгоритмів, засіб навчання школярів алгоритмізації. Розглянемо характеристики алгоритмічної мови, що забезпечують його навчальну функцію:
Національна лексика. Службові слова зрозумілі учневі. Іноземні слова створюють додаткову складність, вивчення іноземної лексики часто затуманює основну проблему - механізм роботи й використання алгоритмічних конструкцій.
Структурність. Внутрішня структурна одиниця алгоритмічної мови - складена команда - забезпечує єдність структури алгоритму і його запису. Зовнішня структура - ієрархія алгоритмів.
Незалежність від ЕОМ. В алгоритмічній мові немає деталей, пов'язаних з будовою машини, що дозволяє зосередитися на алгоритмічній суті розв'язуваного завдання.
Методи.
Вивчення основних алгоритмічних понять відбувається з мінімальним залученням математики на прикладах керування в автоматичних пристроях. У той же час учитель може варіювати математичну складність курсу в широких межах.
За традиційною методикою вивчення мов програмування спочатку розглядається чергова алгоритмічна конструкція, а потім демонструється її застосування при рішенні завдань. Такий підхід (від теорії до практики) виправданий тільки при наявності стійкої мотивації, інтересу до предмета. Можна використовувати проблемний підхід (від практики до теорії). Алгоритмічні конструкції вводяться по мірі необхідності при розвязуванні конкретних завдань, а потім - у загальному вигляді.
Форми й методи навчання істотно залежать від можливості доступу учнів до ЕОМ.
Поняття алгоритму.
Розглядається поняття, що пронизує весь курс інформатики.
Виклад матеріалу повинне йти за наступною схемою:
Поняття алгоритму вводиться після розгляду декількох прикладів. На перший погляд все просто, але в процесі вивчення цього матеріалу можуть зустрічатися «підводні камені». До вибору прикладів з життя треба підходити обережно. Справа в тому, що чіткий запис навіть дуже простої і зрозумілої ситуації може викликати труднощі.
Типова методична помилка- пропозиція скласти алгоритм про перехід через вулицю. Школярі стикаються із труднощами: 1) відсутність настрою на чіткість мислення - у голові в школяра є цілісний образ даної дії, а потрібно дати формальний, препарований опис. 2) Вони не мають у своєму розпорядженні необхідних засобів для організації дій (вони не знають конструкцій розгалуження, циклів. 3) У завданнях подібного типу важко виділити елементарні дії. Звідси в школяра виникає відчуття, що його змушують викладати складною мовою прості речі.
Учитель повинен насамперед настроїти мислення учнів на максимальну чіткість. Тут найкраще застосувати рольовий метод навчання. Коли від людини потрібно докладного й точного пояснення? Тому можна попросити учня представити себе в ролі пояснюючого, а іншу частину учнів - у ролі людини, яка маже скористатися алгоритмом.
Перші алгоритми повинні бути лінійні й короткі. Алгоритми повинні бути такими, щоб найпростіша зміна порядку дій приводила до невиконання або до невірних результатів.
Приклади:
Пояснити молодшому братові, як відкрити двері ключем.
Вас запросили в гості, а ви не знаєте як проїхати.
У кожному прикладі необхідно звертати увагу на :
те, що ми описуємо складається з послідовності команд, що випливають одна за одною;
кожна команда зрозуміла чи ні;
черговість;
порядок дій;
те, що ми сказали, розраховано на схему поводження взагалі.
Тобто підводимо учнів до формулювання властивостей алгоритму.
Вводимо поняття алгоритму.
Властивості алгоритму.
Результативність. Кожний алгоритм повинен привести до рішення завдання за кінцеве число кроків. Приклад: підбирається така послідовність дій, одна з яких не зрозуміла учням й попросити їх виконати алгоритм. Виходимо на 2 властивість.
Зрозумілість (точність). Покласти кілька ложок цукру - не точна вказівка.
Побудувати приклад, де б дія розривалася. Пройти на 4 поверх, не піднімаючись на 3 поверх. Дискретність. Не закінчивши виконання одної дії, не можна переходити до наступної.
Визначеність. Після виконання кожного кроку, ми повинні знати, до якого кроку переходити.
Масовість. Правила поведінки в театрі.
Розгляд властивостей алгоритму повинен йти на конкретних прикладах.
Формальність
Форми подання алгоритму.
Текстова
Формула
Таблиця
Блок-схема
Мови програмування
Порівняння різних форм подання. Зупинитися докладніше на блок-схемах.
Методика розробки алгоритмів – структурний підхід (алгоритм збирається з 3 основних базових структур).
Послідовність, Розгалуження, Цикл.