Алгоритмы, виды, способы описания

Тема: Алгоритмы и способы их описания

Вид занятия: урок

Тип урока: урок изучения нового учебного материала

Цели урока:

Образовательная: Дать понятия алгоритма и его исполнителя, изучить свойства и способы описания алгоритмов; обобщить и закрепить знания по изученному материалу.

Развивающая: Способствовать развитию познавательного интереса к изучаемой дисциплине, любознательности студентов, развитие мыслительных способностей, памяти, внимания, умения сравнивать и анализировать.

Воспитательная: Воспитание внимательности, собранности; привитие навыков самостоятельной работы; умения самооценивать уровень усвоения изученного материала.

Методы обучения: информационно-развивающий (беседа, объяснение), наглядно-иллюстративный (демонстрация слайдов), репродуктивный (решение заданий на закрепление материала, тестирование).

Межпредметные связи: дисциплины «Математика», «История»

Внутрипредметные связи:

темы «Составление линейных алгоритмов», «Составление разветвляющихся алгоритмов», «Составление циклических алгоритмов», «Линейные структуры», «Разветвляющиеся структуры», «Циклические структуры».

Ход занятия:

Организационный момент :

Приветствие

Определение отсутствующих студентов

Организация внимания студентов

Мотивация учебной деятельности

Сообщение темы, цели и плана урока

Актуализация опорных знаний

Устный опрос по вопросам:

Скажите, где вы уже встречались с термином “алгоритм”?

Как вы понимаете этот термин?

Приведите примеры алгоритмов из различных областей деятельности человека

Изучение и освоение нового материала

Закрепление и обобщение изученного материала

Рефлексия

Подведение итогов занятия

Сообщение домашнего задания

1. Понятие алгоритма и его исполнителя.

Свойства алгоритмов

Способы записи алгоритмов

Команда присваивания

Решение заданий

Тестирование

Мотивация учебной деятельности

Преподаватель сообщает студентам следующее:

Сегодня мы с вами начинаем изучать новый раздел. Как называется этот загадочный раздел, вы должны угадать, посмотрев на экран! Демонстрируется слайд 1 (см. Приложение 1).

Сообщение темы, плана цели урока

Сообщается тема урока, формулируются цели. При сообщении темы занятия демонстрируются слайды 2-3 (см. Приложение 1).

Актуализация опорных знаний

Вопросы для актуализации:

Скажите, где вы уже встречались с термином «алгоритм»? (При решении задач по физике, химии, математике.)

Как вы понимаете этот термин? (Порядок действий, последовательность действий, план решения и т.д.)

Рассмотрим задачу: решить уравнение ax2+bx+c=0. Как вы будете решать задачу? (Исходные данные a, b, c, результат – x) Демонстрируется слайд 5 (см. Приложение 1).

Какая последовательность действий должна быть? (D=b-4ac, если D0, то , если D = 0, то , если D

Приведите примеры из различных областей. (Инструкции, рецепты и т.д.)

Изучение и освоение нового материала.  Понятие алгоритма и его исполнителя

Преподаватель сообщает следующее:

Любой человек ежедневно встречается с множеством задач от самых простых и хорошо известных до очень сложных. Для многих задач существуют определенные правила (инструкции, предписания), объясняющие исполнителю, как решать данную задачу.

В течение всей жизни каждый человек постоянно пользуется набором всевозможных алгоритмов - правил, которые заложены природой, даны воспитанием, обучением, тренировкой, выработаны на основе собственного опыта. Эти правила человек может изучить заранее или сформулировать сам в процессе решения задачи. Чем точнее и понятнее будут описаны правила решения задач, тем быстрее человек овладеет ими и будет эффективнее их применять.

Инструкции, в которых указано, как пользоваться лифтом, телефоном, различными автоматами и бытовыми приборами, правила перехода улицы, оказания первой медицинской помощи, распорядок дня, кулинарные рецепты, порядок проведения химического опыта, правила вычислений, методы решения алгебраических и геометрических задач - все это можно считать алгоритмами.

Решение многих задач человек может передавать техническим устройствам – автоматам, электронным вычислительным машинам, роботам. Применение таких технических устройств предъявляет очень строгие требования к точности описания правил и последовательности выполнения действий. Поэтому разрабатываются специальные языки для четкого и строгого описания различных правил. Это одна из задач информатики.

Студентам предлагается записать в тетради понятие алгоритма.

Алгоритм – это базовое понятие информатики, не имеет строгого определения, но описать его можно так: алгоритм - это конечная последовательность действий исполнителя, направленная на решение поставленной задачи.

Слово алгоритм происходит от латинской формы «algorithmi» – написания имени великого узбекского математика и астронома IX в. аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических действий. Первоначально под алгоритмами и понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над многозначными числами. В дальнейшем это понятие стали использовать вообще для обозначения последовательности действий, приводящих к решению поставленной задачи.

Рассмотрим пример. Рецепт приготовления чая (предположим, что чай готовят два человека одновременно).

1. Вскипятить свежую воду.

Ополоснуть заварной чайник крутым кипятком.

Положить чай из расчёта 1 чайную ложку на чашку чая и сразу залить кипятком.

Через 3-5 минут помешать.

Добавить сахар по вкусу.

Получится ли одинаковый чай? (Нет, т.к. они могут положить разное количество сахара.)

Преподаватель. Следовательно, результат зависит от исполнителя.

Смысл понятия алгоритм в том, что посредством алгоритма задаётся последовательность действий, допустимых для некоторого исполнителя и обеспечивающая достижение поставленной цели.

Алгоритм предполагает наличие исполнителя — человека или технического устройства (автомат, робот, компьютер) со строго определенным набором возможных команд. Совокупность команд, которые могут быть выполнены исполнителем, называется системой команд исполнителя (СКИ). Исполнитель может исполнять команды из СКИ и ничего более.

1. Основные свойства алгоритмов

Мы рассмотрели разные последовательности действий. Как же среди них выделить алгоритмы? (Они должны иметь общие свойства.)

Студентам предлагается записать в тетради свойства алгоритмов.

Свойства алгоритмов.

Дискретность – разрывность, отделённость одного действия от другого.

Детерминированность – однозначность, определённость формулировок, не допускающая разных толкований (Иначе говоря, алгоритм не должен оставлять места для произвола исполнителя. Поэтому такие команды, как ,например, «Взять две-три ложки песку (что значит» две-три», какие ложки- чайные или столовые, какого песка?), не могут встречаться в алгоритмах. Очевидно, что понятные в определенных ситуациях для человека предписания такого типа могут поставить в тупик робота).

Конечность – каждое отдельное действие (и весь алгоритм) должно быть выполнено (имеет предел).

Результативность – получение результата после конечного числа шагов, предусматривающее все возможные варианты.

Массовость – возможность решать множество однотипных задач.

1. Способы записи алгоритмов

Преподаватель. Как мы сейчас представили алгоритм? (Словами)

А при решении квадратного уравнения? (Формулами с пояснениями)

А как записать алгоритм для компьютера, чтобы ему это было понятно? (В виде программы)

Способы записи алгоритмов.

Словесный или словесно-формульный – рассчитан на исполнителя-человека.

Графический – с помощью геометрических фигур, для исполнителя-человека, а также как подготовительный этап для реализации на компьютере.

Программа – для исполнителя-компьютера.

Преподаватель. Рассмотрим графический способ записи алгоритмов.

Студентам предлагается записать в тетради понятие блок-схемы, основные графические формы записи алгоритмов. В схеме алгоритма каждому типу действий (ввод исходных данных, вычисление, проверка условия, управление циклом, вывод результатов, окончание) соответствует своя геометрическая фигура — блок. Блоки соединяются линиями со стрелками, указывающими последовательность действий. Внутри блока записывается содержание соответствующего действия. Совокупность блоков образует блок-схему алгоритма.

Основные блоки, используемые при графической форме записи алгоритмов:

1. Команда присваивания

Одной из основных команд в алгоритмах является команда присваивания. Записывается она так:

:=

Знак «:=» читается «присвоить».

Например, Y := A читается: «переменной Y присвоить значение величины А». После выполнения команды присваивания значение переменной, записанной слева от знака «:=», становится равным значению выражения, записанного справа от знака «:=».

Примеры команд присваивания: х: =1/2; z:=2z; I := i+1.

Студенты предлагается записать в тетради понятие команды присваивания. Демонстрируются слайды 21 (см. Приложение 1).

Свойства присваивания:

пока переменной не присвоено значение, она остается не определенной;

значение, присвоенное переменной, сохраняется в ней вплоть до выполнения следующего присваивания этой переменной нового значения;

новое значение, присвоенное переменной, заменяет её предыдущее значение.

Закрепление (обобщение и систематизация изученного материала). 

Преподаватель. Сегодня мы с вами вспомнили понятие «алгоритм», известное вам со школьного курса информатики, изучили свойства алгоритмов и способы их записи. Давайте еще раз вспомним формы записи алгоритмов. (Словесная, графическая)

Является ли алгоритмом следующая последовательность действий:

1. Достать ключ.

Вставить в замочную скважину.

Повернуть два раза по часовой стрелке.

Вынуть ключ.

Открыть дверь. (Да, по определению.)

В сказке герою даётся поручение: “Пойди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю, что”. Можно ли этот набор действий считать алгоритмом? Обоснуйте, используя свойства алгоритма. (Нет, т.к. отсутствуют все свойства.)

Подведение итогов урока

Преподаватель отмечает работу студентов. Произносит заключительное слово. Сообщение домашнего задания

Студентам предлагается записать домашнее задание:

1) выучить основные понятия и определения;

Тестовые задания

Вариант 1

1. Алгоритм – это …

А) формулами с пояснениями

Б) знания или сведения о ком-либо или о чем-либо

В) конечная последовательность действий исполнителя, направленная на решение поставленной задачи

2. Что такое «Исполнитель алгоритма»?

А) задача

Б) человек

В) техническое устройство

3. Какими свойствами обладают алгоритмы?

А) достоверность, актуальность, важность

Б) результативность, массовость, дискретность

В) целостность, новизна, релевантность

4. В какой форме записываются алгоритмы?

А) словесной

Б) модульной

В) сложной

5. Что такое блок-схема?

А) блок задачи

Б) схема электрической цепи

В) форма графического представления алгоритма

Вариант 2

1. От написания имени какого ученого происходит название слова «Алгоритм»?

А) Аль-Фараби

Б) Аль-Хорезми

В) Аль Пачино

2. Что такое "Система команд исполнителя"?

А) задача

Б) получение результата после конечного числа шагов

В) совокупность команд, которые могут быть выполнены исполнителем

3. Разрывность, отделённость одного действия от другого – это…

А) дискретность

Б) целостность

В) достоверность

4. Графический способ записи алгоритма – это…

А) способ записи с помощью слов

Б) способ записи с помощью формул

В) способ записи с помощью геометрических фигур

5. Из каких блок-схем состоит линейный алгоритм?

А) начало, ввод данных, действие

Б) цикл, действие, конец

В) начало, принятие решения, цикл
Вариант-1     Вариант-2

1.В       1. Б.

2.Б,В    2. В

3.Б       3. А

4.А       4. В

5.В       5. А

Критерии оценивания:

5 правильных ответов – «5»

4 правильных ответа – «4»

3 правильных ответа – «3»