Разработка лабораторных работ по обучению алгоритмизации в среде «Робот» в школьном курсе информатики

выполнение лабораторной работы, будет определяться степенью трудности заданий. Наиболее легкими, по мнению обучаемых, являются лабораторные работы № 1, 2, самыми трудными - № 4, 5.

Отметим, что, по нашему мнению, использование системы GAP привело к тому, что

• был изучен больший объем теоретического материала;

• обучаемые лучше освоили теоретический материал курса, что подтверждается результатами выполнения контрольных работ. Это достигается благодаря тому, что каждую задачу обучаемому приходится прорабатывать более системно (сначала реализовать ее средствами системы компьютерной математики, а затем, получив ответ, аналитически).

Список литературы

1. Голанова А.В., Голикова Е.И. Решение задач теории многочленов средствами системы компьютерной алгебры GAP // XIII Царскосельские чт.: материалы меж-дунар. науч. конф. - СПб.: ЛГУ им. А.С. Пушкина, 2009. - Т. I. - С. 333-337.

2. Дистрибутив системы компьютерной алгебры GAP 4.7.9. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.gap-system.org/Releases/index.html (дата обращения: 15.02.2016).

Т. Ю. Горшкова

Разработка лабораторных работ по обучению алгоритмизации в среде «Робот» в школьном курсе информатики

Современные профессии становятся все более интеллектуально емкими, требующими развитого логического мышления. Поэтому для подготовки школьников к жизни в современном информационном обществе в первую очередь необходимо развивать логическое мышление, способность к анализу и синтезу. Наиболее доступный материал для развития мышления - это изучение темы «Алгоритмизация» и обучение построению алгоритмов при решении любой задачи.

Для знакомства учащихся с алгоритмическим языком используется система «Кумир» (Комплект учебных МИРов). Среда КуМир - система программирования, предназначенная для поддержки начальных курсов информатики и программирования в средней и высшей школе. Основана на методике, разработанной во второй половине 1980-х гг. под руководством академика А.П. Ершова [2]. В системе КуМир используется придуманный А.П. Ершовым школьный алгоритмический язык - простой алголоподобный язык с русской лексикой и встроенными командами управления программными исполнителями (Робот, Чертёжник).

Цель работы - разработка лабораторных работ по обучению алгоритмизации в школьном курсе информатики на базе исполнителя Робот.

В работе последовательно решены следующие задачи: проанализирован федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования по информатике; рассмотрены основные понятия по алгоритмизации и оформлен теоретический материал; описана система КуМир; проведен анализ содержания обучения разделу «Алгоритмизация» в школьном курсе информатики; выполнен отбор содержания лабораторных работ по алгоритмизации в среде Робот; разработана программа курса и система лабораторных работ.

Лабораторные работы разработаны для школьников. Ученикам предлагается для изучения темы шесть лабораторных работ:

№ 1. Первые шаги в среде исполнителя Робот;

№ 2. Циклические алгоритмы в среде исполнителя Робот;

№ 3. Ветвление в среде исполнителя Робот;

№ 4. Вспомогательные алгоритмы в среде исполнителя Робот;

№ 5. Величины в среде исполнителя Робот. Измерение радиации и температуры;

№ 6. Исполнитель Чертежник. Реализация алгоритмов в среде исполнителей Робот и Чертежник.

Предмет «Информатика» на базовом уровне в ФГОС среднего (полного) общего образования призван сформировать:

• владение алгоритмическим мышлением, понимание необходимости формального описания алгоритмов;

• владение умением понимать программы, написанные на выбранном для изучения универсальном алгоритмическом языке высокого уровня, знание основных конструкций программирования (ветвление, цикл, подпрограмма), умение анализировать алгоритмы с использованием таблиц;

• владение стандартными приемами написания на алгоритмическом языке программы для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций программирования, отладки таких программ, использование готовых прикладных компьютерных программ по выбранной специализации.

В основе любого алгоритма лежат три конструкции: последовательное выполнение, ветвление и циклы.

Изучение информатики требует алгоритмического стиля мышления. Под алгоритмом понимают точное и понятное предписание (указание) исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи. Цель обучения алгоритмизации - обучение основным способам организации действий и данных, а также применению алгоритмических конструкций при составлении алгоритмов решения разнообразных классов задач. Алгоритмизация - это процесс составления алгоритма [1]. Алгоритмический язык - это система обозначений и правил для единообразной и точной записи алгоритмов и их исполнения.

Содержание (основные понятия): алгоритм, переменная, типы данных, базовые алгоритмические структуры, алгоритмы над простейшими типами данных, дидактические алгоритмические единицы (школьные классические алгоритмы - аналоги классических алгоритмов), вспомогательный алгоритм - как базовая алгоритмическая структура, пошаговая детализация «снизу-вверх», «сверху-вниз», алгоритмы в обстановке, алгоритмы с величинами.

Методы обучения алгоритмизации: демонстрационных примеров, целесообразно подобранных задач.

Формы обучения алгоритмизации: комбинированный урок (1/2 лекция + 1/2 лабораторная работа), лабораторная работа.

Средства обучения алгоритмизации: исполнители алгоритмов: 1) «Робот», «Чертежник» и др.; 2) язык для записи алгоритмов: алгоритмический, демонстрационные примеры, учебные пособия.

Для разработки лабораторных работ по обучению алгоритмизации была выбрана система Кумир в среде «Робот».

Система Кумир позволяет создавать, отлаживать и выполнять программы на универсальном языке программирования. Система Кумир включает графические исполнители Робот и Чертежник, которыми можно управлять из программы. Говоря неформально, исполнитель - это устройство, которое может выполнять определенный набор действий. Действие может совершаться над внешними для исполнителя данными (параметрами действия) и/или над присущими исполнителю внутренними для него данными (обстановкой исполнителя). Робот - пример встроенного исполнителя.

Лабораторные работы - один из видов самостоятельной работы учащихся, проводимой по заданию преподавателя с применением учебных приборов, инструментов, материалов, установок и других технических средств.

Лабораторные работы имеют следующую структуру:

- цели и задачи обучения;

- теоретические сведения по теме;

- демонстрационные примеры;

- самостоятельные задания.

Алгоритмы обладают целым рядом свойств: понятностью, дискретностью, точностью, результативностью, массовостью. Свойства алгоритма - набор свойств, отличающих алгоритм от любых предписаний и обеспечивающих его автоматическое исполнение.

Запись алгоритма распадается на отдельные указания исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Каждое такое указание называется командой. Каждый алгоритм строится в расчете на некоторого исполнителя. Алгоритм должен быть понятным исполнителю, т. е. каждая его команда должна входить в систему команд исполнителя.

Исполнители - это люди, животные или машины, которые могут понимать и выполнять некоторые команды. Чтобы построить нового исполнителя, в первую очередь необходимо определить его среду - об-обстановку и задать набор команд исполнителя (СКИ).

Робот - это так называемый графический учебный исполнитель (ГРИС), потому что результаты его работы представлены в графическом виде. Среда исполнителя - это предметы, которые окружают исполнителя и с которыми он работает. Система команд исполнителя (СКИ) -это набор команд, который понимает и умеет выполнять исполнитель.

Работа исполнителя не всегда проходит гладко - иногда встречаются ошибки: синтаксические, семантические, логические.

Для решения любой поставленной задачи рекомендуется следующая последовательность этапов.

1. Обсуждение задачи и построение траектории движения исполнителя.

2. Составление алгоритма в общем виде на русском языке.

3. Детализация алгоритма на русском языке.

4. Запись программы (последовательность команд из СКИ).

5. Выполнение.

Линейный алгоритм - алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий.

Разветвляющийся алгоритм - алгоритм, в котором последовательность действий изменяется в зависимости от выполнения некоторых условий.

Циклический алгоритм - алгоритм, в котором некоторая последовательность действий выполняется несколько раз.

Вспомогательный алгоритм - новая команда, которой мы дополняем СКИ исполнителя.

Чтобы составить алгоритм для ЭВМ, надо уметь запоминать, изменять и использовать информацию в памяти ЭВМ. Для этого в алгоритмическом языке используются величины. Каждая величина имеет имя, значение и тип.

Работа имеет практическую значимость, так как представленный материал является законченным учебно-методическим продуктом, готовым к использованию при изучении алгоритмизации в школах.

Список литературы

1. Белов М.П. Основы алгоритмизации в информационных системах: учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ, 2003. - 85 с.

2. Ершов А.П. Монахов В.М., Бешенков С.А. и др. Основы информатики и вычислительной техники: учеб. пособие. в 2 ч. Ч. 1; под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. - М.: Просвещение, 1985. - 96 с.