Практическая работа "Исполнитель Чертежник. Вспомогательные алгоритмы"
Практическая работа «Исполнитель Чертежник. Использование вспомогательных алгоритмов с аргументами»
Задание А. Нужный нам вспомогательный алгоритм (который рисует квадрат определенной длины) можно записать так:
алг
квадрат(арг вещ
а)
нач
. опустить перо
. сместиться на вектор
(0,а)
. сместиться на вектор
(а,0)
. сместиться на вектор
(0,-а)
. сместиться на вектор
(-а,0)
. поднять перо
кон
Запись «алг квадрат(арг вещ а)» означает, что у алгоритма «квадрат» есть один аргумент (арг) «а», который может быть произвольным вещественным (вещ) числом. Для того чтобы вызвать этот алгоритм нужно написать, например, «квадрат(2)» - получим квадрат со стороной 2 или «квадрат(3)» - получим квадрат со стороной 3 и т. п. Какое-то конкретное значение «а» получит только во время работы программы во время соответствующего вспомогательного алгоритма. И везде вместо «а» будет подставлено компьютером это число.
Программа для рисования это рисунка может быть такой:
использовать Чертежник
алг
квадраты
нач
. сместиться в точку
(1,1)
. квадрат(2)
. сместиться в точку
(4,1)
. квадрат(3)
. сместиться в точку
(8,1)
. квадрат(4)
. сместиться в точку
(13,1)
. квадрат(5)
. сместиться в точку
(0,0)
кон
алг
квадрат(арг вещ
а)
нач
. опустить перо
. сместиться на вектор
(0,а)
. сместиться на вектор
(а,0)
. сместиться на вектор
(0,-а)
. сместиться на вектор
(-а,0)
. поднять перо
кон
Задание Б. Научим Чертежника новым командам. Одна из команд пусть называется «линия(арг вещ x1,y1,x2,y2) » – для рисования линии из точки (x1,y1) в точку (x2,y2).
алг
линия(арг вещ
x1, y1, x2, y2)
нач
. сместиться в точку
(x1,y1)
. опустить перо
. сместиться в точку
(x2,y2)
. поднять перо
кон
Задание В. Вторая команда пусть называется «прямоугольник(арг вещ x1,y1,x2,y2) » для рисования прямоугольника. Точка (x1,y1) одна точка диагонали АС прямоугольника, точка (x2,y2) – противоположная. Перед записью алгоритма нужно понять чему равны координаты двух других точек.
Вспомогательный алгоритм может быть таким:
алг
прямоугольник(арг вещ
x1, y1, x2, y2)
нач
. сместиться в точку
(x1,y1)
. опустить перо
. сместиться в точку
(x2,y1)
. сместиться в точку
(x2,y2)
. сместиться в точку
(x1,y2)
. сместиться в точку
(x1,y1)
. поднять перо
кон
Задание Г. Теперь используя эти команды нарисуем домик:
использовать Чертежник
алг
домик
нач
. прямоугольник(2,1,8,5)
. прямоугольник(3,2,5,4)
. прямоугольник(6,1,7,4)
. линия(1,4,5,8)
. линия(5,8,9,4)
кон
алг
линия(арг вещ
x1, y1, x2, y2)
нач
. сместиться в точку
(x1,y1)
. опустить перо
. сместиться в точку
(x2,y2)
. поднять перо
кон
алг
прямоугольник(арг вещ
x1, y1, x2, y2)
нач
. сместиться в точку
(x1,y1)
. опустить перо
. сместиться в точку
(x2,y1)
. сместиться в точку
(x2,y2)
. сместиться в точку
(x1,y2)
. сместиться в точку
(x1,y1)
. поднять перо
кон
Примечание: естественно, одновременно с этими командами мы можем использовать и стандартные команды чертежника (сместиться в точку, сместиться на вектор …).
Задание Д. Нарисуйте самостоятельно, что нарисует Чертежник выполнив алгоритм:
использовать Чертежник
алг
спираль
нач
. сместиться в точку
(3,3)
. опустить перо
. виток(1); виток(3); виток(5); виток(7); виток (9)
. поднять перо
кон
алг
виток(арг вещ
а)
нач
. сместиться на вектор
(а, 0)
. сместиться на вектор
(0, -а)
. сместиться на вектор
(-а-1,0)
. сместиться на вектор
(0, а+1)
кон.
Рассмотрим задание: необходимо нарисовать несколько, например три,
квадрата.
Алгоритм может выглядеть так (см. ниже). Но получается слишком много одних
и тех же строк, выделим их желтым цветом. А если нам захочется нарисовать
десять одинаковых квадратов? Сто?
использовать Чертежник
алг
квадраты 1
нач
. сместиться в точку
(-4,1)
. опустить
перо
. сместиться на вектор
(0,2)
. сместиться на вектор
(2,0)
. сместиться на вектор
(0,-2)
. сместиться на вектор
(-2,0)
. поднять перо
. сместиться в точку
(-1,1)
. опустить
перо
. сместиться на вектор
(0,2)
. сместиться на вектор
(2,0)
. сместиться на вектор
(0,-2)
. сместиться на вектор
(-2,0)
. поднять перо
. сместиться в точку
(2,1)
. опустить
перо
. сместиться на вектор
(0,2)
. сместиться на вектор
(2,0)
. сместиться на вектор
(0,-2)
. сместиться на вектор
(-2,0)
. поднять перо
. сместиться в точку
(0,0)
кон
При создании средних по размеру программ используется структурное программирование, идея которого заключается в том, что структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. Программа разбивается на множество подпрограмм (вспомогательных алгоритмов), каждая из которых выполняет какое-то действие, предусмотренное исходным заданием.
Комбинируя вспомогательные алгоритмы, удается сформировать итоговый алгоритм используя блоки кода (подпрограммы), имеющих определенную смысловую нагрузку. Обращаться к ним, можно по их имени. Очень важная характеристика вспомогательных алгоритмов - это возможность их повторного использования.
Блоки кода выделенные желтым цветом запишем отдельным алгоритмом. Назовем его квадрат. Таким образом, мы как бы научим Чертежника новой команде квадрат.
использовать Чертежник
алг
квадраты
нач
. сместиться в точку
(-4,1)
. квадрат
. сместиться в точку
(-1,1)
. квадрат
. сместиться в точку
(2,1)
. квадрат
. сместиться в точку
(0,0)
кон
алг
квадрат
нач
. опустить перо
. сместиться на вектор
(0,2)
. сместиться на вектор
(2,0)
. сместиться на вектор
(0,-2)
. сместиться на вектор
(-2,0)
. поднять перо
кон
Получили более компактный и понятный алгоритм. Там, где какие-то части программы повторяются (используются) несколько раз, удобно использовать вспомогательные алгоритмы.
Обратите внимание - если нам потребуется изменить алгоритм так чтобы рисовались квадраты со стороной не два, а три, то при использовании вспомогательного алгоритма количество правок заметно уменьшается.
Примечание: все алгоритмы в программе на КуМире пишутся друг за другом, для удобства их можно отделять пустой строкой, главным считается алгоритм записанный первым, именно он начинает выполняться после запуска программы.
Метод последовательной детализации
Использованный нами подход облегчает программирование сложных задач. Задача разбивается на более простые подзадачи. Решение каждой оформляется в виде вспомогательного алгоритма, а основной алгоритм организует связку между ними.
Метод программирования, при котором сначала пишется основная программа, в ней записываются обращения к пока еще не составленным подпрограммам, а потом описываются эти подпрограммы, называется методом последовательной (пошаговой) детализации. Причем количество шагов детализации может быть гораздо большим, чем в нашем примере, поскольку сами подпрограммы могут содержать внутри себя обращения к другим подпрограммам.
Сборочный метод
Возможен и другой подход к построению сложных программ: первоначально составляется множество подпрограмм, которые могут понадобиться при решении задачи, а затем пишется основная программа, содержащая обращения к ним. Подпрограммы могут быть объединены в библиотеку подпрограмм и сохранены в долговременной памяти компьютера. Такую библиотеку можно постепенно пополнять новыми подпрограммами.
Например, если для управления графическим исполнителем создать библиотеку процедур рисования всех букв и цифр, то программа получения любого текста будет состоять из команд обращения к библиотечным процедурам.
Описанный метод называется сборочным программированием.
Часто в литературе по программированию используется такая терминология: метод последовательной детализации называют программированием сверху вниз, а сборочный метод - программированием снизу вверх.
Задание 1. Измените полученный алгоритм, так чтобы рисовалось 5, 7 или 10 квадратов.
Задание 2. Составьте программы лес, используя вспомогательный алгоритм елка, и улица, используя вспомогательный алгоритм домик.
Задание 3. Цифры в почтовом индексе записываются следующим образом:
Составьте вспомогательные алгоритмы рисования этих цифр. Можно сделать
это с одноклассниками - каждому по цифре, а потом объедините их вместе.
Составьте программу рисования индексов городов Унеча (243300), Елец
(399770), Таганрог (347900), Торжок (172011), Плёс (155555). В программе
используйте вспомогательные алгоритмы.
СХЕМА УРОКА ИНФОРМАТИКИ
Тема занятия«Использование вспомогательных алгоритмов для Чертёжника»
Возраст обучающихся
1 2 лет (6 класс)
Тип урока
Усвоения новых знаний
Форма урока
Модульный урок
Цель урока:
Формировать представление учащихся о понятии «вспомогательный алгоритм» как об одном из способов оптимизации программного кода
Задачи урока:
развить представления учащихся об исполнителях
закрепить представление об алгоритме как модели деятельности исполнителя
познакомить со вспомогательными алгоритмами
закрепить навыки управления исполнителем Чертёжник
Планируемые результаты
предметные – умения разработки алгоритмов для управления исполнителем;
метапредметные – умения самостоятельно планировать пути достижения целей; соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности, определять способы действий в рамках предложенных условий, корректировать свои действия в соответствии с зменяющейся ситуацией; оценивать правильность выполнения учебной задачи; умение разбивать задачу на подзадачи; опыт принятия решений и управления исполнителями с помощью составленных для них алгоритмов;
личностные – способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом, понять значение развитого алгоритмического мышления для современного человека.
Материально-техническое оснащение (дидактические средства и т.п.)
Учителю: презентация урока; раздаточный материал
Ученику: ручка шариковая, карандаш, линейка, учебник, рабочая тетрадь
УМК (видеоряд)
Мультимедийная презентация, раздаточный материал для каждого ученика: технологическая карта урока, лист приложений
Использованные материалы
Информатика: методическое пособие для 5-6 классов/Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2014
Информатика: Учебник для 6 класса/Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013
Информатика: Рабочая тетрадь для 6 класса/Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013
Тема: Вспомогательные алгоритмы для Чертёжника
Технологическая карта (модуль) урока
Рейтинговая оценка(мах. балл)
УЭ – 0
2 мин.
Интегрирующая цель: у программистов есть список правил хорошего стиля, одно из этих правил гласит: «Не повторяй себя», это означает, что нужно избегать многократного дублирования участков программного кода. Сегодня на уроке:
вы познакомитесь с одним из способов оптимизации программного кода
будете совершенствовать свои умения и навыки работы в среде программирования КуМир
будете развивать логическое мышление, критическое отношение к получаемой информации
УЭ – 1
Актуализация опорных знаний.
Цель : актуализировать полученные знания
Задание 1.
а) сместиться в точку (5,2) __________
б) сместиться на вектор (3,4) ________
в) сместиться в точку (1,4) __________
Задание 2.
использовать Чертёжник
алг
нач
сместиться в точку (2,4)
сместиться в точку (4,1)
сместиться в точку (0,0)
кон
использовать Чертёжник
алг
нач
опустить перо
сместиться на вектор (0,3)
сместиться на вектор (3,0)
сместиться на вектор (0,-3)
сместиться на вектор (-3,0)
кон
Внимательно прочитайте цель УЭ – 1
Работайте в модуле в паре
Проверьте себя по ответам выписанным на доске
Правильно выполненное задание 1 оценивается в 3 балла, по 1 баллу за каждый пункт (а, б, в)
Правильно выполненное задание 2 оценивается в 2 балла, по 1 баллу за каждый пункт (а, б)
Максимальное количество баллов за работу с УЭ-1 = 5
____________
УЭ – 2
Изучение нового материала.
13 мин.
Цель: познакомиться с понятием вспомогательный алгоритм, расширить круг задач, которые могут быть решены с использованием вспомогательного алгоритма, учиться составлять основной и вспомогательный алгоритм для исполнителя Чертежник
На прошлом уроке вы составляли алгоритм для чертежника, исполняя который он рисует одну звездочку.
Определите недостатки такого алгоритма:
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
Как можно избежать перечисленных трудностей
_________________________________
_________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
Внимательно прочитайте цель УЭ – 2
Индивидуальная работа с заданиями 1 – 3
При работе с пунктом 4 воспользуйтесь материалом, изложенным в параграфе 18 вашего учебника (стр. 123 – 125), презентацией учителя
Обсуждение пунктов 1 - 4 – групповая работа во фронтальном режиме
Задание 5 – 6 выполните индивидуально
9
Оценка заданий
Задание 1-2 выполнено верно по 1 баллу
____________
В задании 3 указано хотя бы 3 недостатка – 1 балл
_____________
В задании 4 указаны способы решения проблемы:
1 способ = 1 балл, 2 способа = 2 балла
_____________
Задание 5. На координатной плоскости расположены 6-8 звезд, размер которых соответствует «Звездочке» - 1 балл
____________
Составлен основной алгоритм «Космос» - 3 балл
____________
УЭ – 3
Практическая работа
Цель: Формировать умение работать со вспомогательными алгоритмами в среде программирования КуМир
Задание 1. Реализуйте составленный вами алгоритм в системе программирования КуМир
Задание 2 (творческое). Подумайте, какой летательный аппарат может находиться в космосе:
а) изобразите его на координатной плоскости рядом со звездами на бумаге
б) дополните ваш алгоритм кодом летательного аппарата, реализуйте в системе программирования КуМир
Внимательно прочитайте цель УЭ – 3
Индивидуальная работа с заданиями
О выполнении каждого задания сообщайте учитель, для осуществления контроля
Пример можно подсмотреть в приложении 1
Максимальное количество баллов за работу с УЭ-2 = 6
Правильно выполненное задание 1 оценивается в 2
Задание 2 (творческое) выполненное полностью оценивается в 4 баллов
_____________
УЭ – 4
Рефлексия
Цель: Проанализировать свои достижения на уроке
Дайте ответ на каждый вопрос
1. Прочитайте еще раз цели урока
2. Достигли ли вы заданных целей?
__________________________________
3. Что мешало достижению целей?
__________________________________
4. Что показалось наиболее трудным?
__________________________________
5. Что не вызывало затруднений?
__________________________________
6. Как вы оцениваете свою работу?
7.Вы набрали меньше 20 баллов? (если «да», то поработайте дома и у вас есть шанс пройти повторное тестирование). Желаю удачи!
Просмотри все записи сделанные на уроке.
§18(3), №6 на стр. 128; №216.
Внимательно прочитайте цель УЭ – 4
Ответьте на вопросы
Подсчитайте количество баллов, поставьте себе оценку (Приложение 2, Приложение 3)
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Пример, выполненного задания
Приложение 2
Лист контроля
Фамилия, Имя ______________________________________________
Приложение 3
17 -19(85 – 99%)
высокий
Ты просто молодец!
15 - 16
(75 – 84 %)
средний
Еще чуть-чуть и будет «5»
10 - 14
(50 – 74%)
низкий
Будьте внимательнее
1 - 9
(0,7 – 49%)
очень низкий
И о чем Вы думаете на уроке?
нулевой
Вы не присутствовали на уроке?
Ответы
УЭ – 1
Задание 1. Начальное положение Чертёжника – точка А, в какую точку он сместиться, выполнив команду:
а) сместиться в точку (5,2) ____ F ______
б) сместиться на вектор (3,4) __ C ______
в) сместиться в точку (1,4) ____ A ______
Задание 2. Начальное положение Чертёжника – начало координат, перо поднято. Выполните алгоритм и определите, какую фигуру он нарисует.
а) НИЧЕГО, НЕ БЫЛО КОМАНДЫ ОПУСТИТЬ ПЕРО
использовать Чертёжник
алг
нач
сместиться в точку (2,4)
сместиться в точку (4,1)
сместиться в точку (0,0)
кон
б) КВАДРАТ
использовать Чертёжник
алг
нач
опустить перо
сместиться на вектор (0,3)
сместиться на вектор (3,0)
сместиться на вектор (0,-3)
сместиться на вектор (-3,0)
кон
УЭ – 2
Как должен измениться алгоритм, если Чертежнику необходимо нарисовать звездное небо, на котором 20, 50, 1000 звезд?
В нем станет больше команд
Сколько строк займет алгоритм для 10 звезд?
Определите недостатки такого алгоритма: громоздкий, дублирование, большая вероятность допустить ошибку
Как можно избежать перечисленных трудностей: использовать вспомогательный алгоритм, могут назвать еще цикл
На координатной плоскости расположите 6 – 8 звезд, размер каждой должен соответствовать звездочке, которую вы рисовали на прошлом уроке
Запишите основной алгоритм «Космос», используя в качестве вспомогательного алгоритма алгоритм «Звездочка»
использовать Чертежник
алг космос
нач
сместиться в точку (1,1)
звездочка
сместиться на вектор (2, 2)
звездочка
сместиться на вектор (-2, 2)
звездочка
сместиться на вектор (2, 2)
звездочка
ракета
сместиться в точку (13,1)
звездочка
сместиться на вектор (-2, 2)
звездочка
сместиться на вектор (2, 2)
звездочка
сместиться на вектор (-2, 2)
звездочка
кон
алг звездочка
нач
опустить перо
установить цвет ("желтый")
сместиться на вектор(1,2)
сместиться на вектор(1,-2)
сместиться на вектор(-2,1)
сместиться на вектор(2,0)
сместиться на вектор(-2,-1)
поднять перо
кон
алг ракета
нач
сместиться в точку (6,1)
опустить перо
установить цвет ("красный")
сместиться на вектор(0,1)
сместиться на вектор(1,1)
сместиться на вектор(0,4)
сместиться на вектор(1,1)
сместиться на вектор(1,-1)
сместиться на вектор(0,-4)
сместиться на вектор(1,-1)
сместиться на вектор(0,-1)
сместиться на вектор(-1,1)
сместиться на вектор(-1,-1)
сместиться на вектор(-1,1)
сместиться на вектор(-1,-1)
поднять перо
Исполнитель Робот. Вспомогательные алгоритмы (2ч)
Цель: ввести понятие основного и вспомогательного алгоритма; объяснить правила использования вспомогательного алгоритма; разобрать примеры алгоритмов с использованием вспомогательного. Отработать практические навыки построения алгоритмов методом последовательного уточнения.
План урока
1.Ввод новых терминов (основного и вспомогательного алгоритма, вызова) и объяснение новых понятий.
2.Разбор примеров решения задач с применением вспомогательного алгоритма.
3. Практическая работа
При решении некоторых задач удобно разбить их на более мелкие подзадачи, каждую из которых можно оформит как самостоятельный алгоритм. В этом случае сначала составляется так называемый основной алгоритм, в котором для решения подзадач используются вызовы вспомогательных алгоритмов, которые дописываются позднее. Такой способ решения называется методом последовательного уточнения. Он позволяет работать над проектом группе программистов, каждый при этом решает свою подзадачу.
В процессе решения задачи каждый вспомогательный алгоритм может при необходимости быть разбит на более мелкие вспомогательные алгоритмы.
Команда выполнения вспомогательного алгоритма называется вызовом и записывается в теле основного алгоритма.
Один и тот же алгоритм может рассматриваться как основной и вспомогательный по отношению к другим алгоритмам. В алгоритмическом языке сначала записывается основной алгоритм, ниже подряд записываются вспомогательные.
Задача1:
Робот находится в верхнем левом углу поля. Стен и закрашенных клеток нет. Составить алгоритм, с использованием вспомогательного, рисующий четыре крестика на одной горизонтали. Конечное положение Робота может быть произвольным.
Решение
Разбор на доске:
Задача2. Робот находится в верхнем левом углу поля. Стен и закрашенных клеток нет. Составьте алгоритм, который закрашивает в шахматном порядке квадрат 8 х 8. Конечное положение Робота может быть произвольным.
Практическая работа на ПК «Решение задачи с использованием вспомогательных алгоритмов»
Задача1 . Робот находится в нижнем левом углу поля. Стен и закрашенных клеток нет. Составьте алгоритм, который закрашивает 6 вертикальных полос одинаковой длины в 6 клеток. Конечное положение Робота может быть произвольным.
Задача2 . Используя вспомогательные, составьте алгоритм для закрашивания клеток, образующих число 1212.
Домашнее задание
: Придумайте алгоритм, рисующий следующее изображение: Для решения задачи примените два вспомогательных алгоритма.
