Конспект урока Алгоритмический конструкции

Бикбулатова Нагима ирбулатовна

учитель информатики МБОУ СОШ п.Приузенский

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

Алгоритмические конструкции

Предмет: Информатика

Класс: 9

Тема и номер урока в теме: Основы алгоритмизации и программирования, 5 урок.

Цель урока: расширить знания учащихся об основных алгоритмических конструкциях, их формальном исполнении средствами графического языка блок-схем; рассмотреть примеры решения задач для Лего-робота.

Задачи:

• обучающие:

  • продолжить формирование понятий алгоритма и исполнителя алгоритма;

  • формировать навыки решения задач с использованием различных алгоритмических конструкций;

  • отрабатывать умения записывать алгоритм с помощью блок-схем;

• • показать примеры программ для Лего-робота.

• развивающие:

• • способствовать развитию логического мышления и внимания, интеллектуальных способностей;

  • способствовать расширению кругозора, как в области информационных технологий, так и в смежных областях;

  • содействовать развитию алгоритмического мышления;

  • развивать исследовательские навыки учащихся.

• воспитательные:

• • • способствовать формированию инициативы, потребности использовать в учебной деятельности информационные технологии;

    • побуждать учащихся мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем;

    • формировать интерес к инженерии.

Тип урока: урок формирования умений и навыков.

Формы работы учащихся: фронтальная, групповая.

Методы обучения:

• по уровню активности учащихся - коллективная и групповая работа учащихся;

• по источнику получения знаний - практическая работа;

• по дидактической цели - формирование знаний, умений, навыков;

• по характеру познавательной деятельности учащихся - частично поисковый (эвристический) метод.

Формируемые компетенции:

• учебно-познавательные - ставить цель и организовывать ее достижение; организовывать планирование, анализ, рефлексию, самооценку своей деятельности;

• коммуникативные - владеть способами взаимодействия с окружающими людьми, способами совместной деятельности в группе;

• информационные - владеть навыками использования информационных технологий для решения учебных задач.

Необходимое техническое оборудование: компьютер (2 шт), мультимедийный проек­тор, экран, интерактивного тестирования и голосования Aktiv Expression2, документ-камера.

Использование робототезированных конструкторов Lego WeDo и Lego Mindstorms NXT:

На данном занятии учащимся предстоит решить задачи для устройств, собранных на основе робототезированных конструкторов Lego WeDo и Lego Mindstorms NXT, которые дают возможность учащимся манипулировать не только виртуальными, но и реальными объектами.

Следует отметить, что на уроках не предусматривается конструирования роботов. Учащимся предлагается работать с готовыми моделями, собранными учениками, занимающимися на кружке по робототехнике.

Для написания программ привлекаются учащиеся класса, знакомые с соответствующим программным обеспечением и умеющие программировать в данных компьютерных средах.

Для организации работы на уроке есть необходимость выделить группу учащихся - программистов и обеспечить их отдельным ноутбуком или ПК с проектором. Задача программистов - по предложенной учащимися блок-схеме составить программу для роботов и продемонстрировать ее работу.

В зависимости от уровня подготовки класса можно решить по одной задаче для каждого робота.

Использование документ-камеры

Основное преимущество этого оборудования заключается в возможности воспроизведения в мельчайших подробностях и с высоким качеством предметов любого типа (документов, фотографий, трехмерных объектов или даже людей), в том числе и в режиме реального времени. Полученное изображение может быть проецировано на экран, введено в компьютер, передано через Интернет или показано на телевизионном экране. Для демонстрации предметов не требуются специальные приготовления, предварительная подготовка слайдов или различных демонстрационных пленок, установка определенной очередности показа предметов и т.д. С помощью документ-камеры практически любой объект можно продемонстрировать широкой аудитории в любое время и в любом ракурсе.

Использование системы интерактивного голосования:

Интерактивная система голосования - эффективный инструмент взаимодействия учителя с учащимися для получения быстрой обратной связи. Система голосования может использоваться для различных целей, но главное ее назначение - это проведение тестирования и проверка уровня знаний учащихся. Учащиеся с помощью пультов отвечают на поставленный вопрос; учитель мгновенно в режиме реального времени получает ответы всех учащихся.

На уроке учащимся предлагается два вида опроса:

• В начале урока ученики отвечают на подготовленные вопросы. На каждую страницу флипчарта добавлен один вопрос. Все ученики одновременно отвечают на один и тот же вопрос. После ответа на каждый вопрос учитель и учащиеся могут увидеть результаты. Учитель имеет возможность оценить уровень усвоения материала класса в целом и каждого ученика в отдельности.

• В конце урока - экспресс-опрос ExpressPoll (Экспресс-опрос ExpressPoll можно проводить в любое время, даже при отсутствии открытого флипчарта или слайда.)

Таблица 1.

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

№

Этап урока

Название используемого оборудования, программного обеспечения, информационных ресурсов

(с указанием порядкового номера из Таблицы 2)

Деятельность учителя

(с указанием действий с оборудованием)

Деятельность ученика

Время в мин

I

Организационный момент.

Приветствует учащихся, проверяет готовность к уроку.

Приветствуют учителя.

1

II

Мотивация учащихся на учебную деятельность. Целеполагание.

Задает вопросы учащимся

Фиксирует на доске план работы на урок.

Отвечают на вопросы учителя, формулируют цели урока и составляют план работы на урок.

5

III

Актуализация опорных знаний.

Система интерактивного голосования ActivExpression 2 (9)

Флипчарт «Тест» (10)

Предлагает учащимся ответить на вопросы теста (всего 9 вопросов)

Запускает программу для проведения тестирования, напоминает учащимся правила ввода ответов.

Отвечают на вопросы теста с помощью пультов для тестирования

8

ФИЗМИНУТКА

Предлагает выполнить упражнения для глаз

Выполняют упражнения

IV

Формирование умений и навыков

(решение задач)

Робот Lego WeDo (1).

Программное обеспечивание WeDo.exe, (3).

Документ-камера (11)

Модель «Ванная комната»

Модель

«Бешенная карусель»»

Класс разбивается на 3 группы (группы 1 и 2 решают предложенные задачи, группа 3 - программисты)

Предлагает учащимся решить задачи для робота Lego WeDo по группам.

Ситуация 1. Для модели «Ванная комната» создайте программу для решения следующей задачи: При посещении ванной комнаты включается вентиляция, при этом на экране появляется надпись «Занято». После того, как человек выходит из ванной комнаты, вентиляция отключается, а на экране появляется надпись «Свободно».

Ситуация 2. Для модели «Бешеная карусель» составьте программу для решения следующей задачи: Карусель начинает работать только после того, как через специальные ворота пройдут 4 человека.

Координирует выполнение задания, осуществляет помощь и консультирование.

Обсуждают предложенную ситуацию и составляют блок-схему для решения задачи в тетрадях, один из учеников с помощью документ-камеры проецирует изображение на экран.

Группа программистов по предложенной блок схеме составляет программу и запускает ее на исполнение.

25

ФИЗМИНУТКА

Робот Lego Mindstorms NXT (2).

Программное обеспечивание Lego Mindstorms NXT, (4).

Документ-камера (11)

Предлагает учащимся (1 группа) решить задачу для робота Lego Mindstorms NXT.

Ситуация 1. Для робота Lego Mindstorms NXT составить программу обхода коробки.

Прежде, чем составить блок-схему и написать программу, ответьте на следующие вопросы:

• что в этой задаче является исходными данными, что - результатом;

• какие действия робота повторяются;

• какую алгоритмическую структуру следует использовать в этом случае.

Координирует выполнение задания, осуществляет помощь и консультирование.

Обсуждают предложенную ситуацию и составляют блок-схему для решения задачи в тетрадях, один из учеников с помощью документ-камеры проецирует изображение на экран.

Группа программистов по предложенной блок схеме составляет программу и запускает ее на исполнение.

Робот Lego Mindstorms NXT (2).

Программное обеспечивание Lego Mindstorms NXT, (4), программа для модели «Сигнализация» (5).

Предлагает учащимся (2 группа) по готовой блок-схеме ответить на вопросы.

• какие алгоритмические конструкции используются; (ветвление и цикл)

• когда произойдет остановка; (цикл бесконечный)

• какая задача может быть решена с помощью данного алгоритма. (охрана объекта - сигнализация)

После обсуждения с помощью документ-камеры проецируют изображение на экран и предлагают свои ответы

Программисты объясняют программу, демонстрируют работу устройства.

V

Подведение итогов урока:

Рефлексия.

Формулирование домашнего задания.

Система интерактивного голосования ActivExpression 2 (9)

Система «Сетевой город. Образование»

Подводит итоги работы.

Задает вопросы учащимся

Обращает внимание на план, который был записан на доске и просит подвести итог выполнения этого плана.

Дает качественную оценку работы класса и отдельных учащихся. Акцентирует внимание на полученных отметках за урок.

Предлагает каждому поработать с Листами самооценивания.

С помощью пультов проводит экспресс-опрос ExpressPoll

Формулирует домашнее задание.

Обращает внимание учащихся на то, что д/з фиксируется в электронных дневниках Системы «Сетевой город. Образование» и на то, что ответы следует присылать по эл. почте.

Отвечают на вопросы.

Отмечают, все ли пункты плана работы были выполнены.

Рефлексия своей деятельности.

Работают с листами самооценки, подсчитывают количество баллов, принимают участие в экспресс-опросе.

Записывают домашнее задание. Задают вопросы учителю.

Задание.

К какому классу технических систем относится турникет. Какова основная задача турникетов?

Составить алгоритм работы турникета в виде блок-схемы.

*Задание для программистов. Написать программу работы турникета (для готовой модели).

** Создать модель турникета и написать программу для работы этой модели.

6

Таблица 2.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМОГО НА УРОКЕ УЧЕБНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ

№

Наименование

Назначение

Робот Lego WeDo

Модель «Ванная комната»

Модель «Бешенная карусель»

Демонстрация работы по предложенным программам

Робот Lego Mindstorms NXT

Демонстрация работы по предложенным программам

Программное обеспечение WeDo.exe

Написание программ для решения задач по предложенным ситуациям для робота Lego WeDo

Программное обеспечение Lego Mindstorms NXT

Написание программ для решения задач по предложенным ситуациям для робота Lego Mindstorms NXT

Программа для модели «Сигнализация»

Демонстрация работы устройства

Система «Сетевой город. Образование»

Запись домашнего задания

Проектор

Проецирование изображения на экран

ПК или ноутбук

Создание программ для роботов

Система интерактивного голосования ActivExpression 2

Выполнение теста и экспресс-опроса

Флипчарт «Тест»

Проведение опроса в начале урока для актуализации опорных знаний

Документ-камера

Проецирование на экран изображения, созданного на бумажном носителе.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

• Приветствие.

• Проверка отсутствующих.

II. Мотивация учащихся на учебную деятельность. Целеполагание

Вы уже знаете множество областей применения компьютера. Какие? (обработка текстов, графики, передача и получение информации, создание справочников, получение расчетов)

Еще одно из важнейших направлений применения компьютеров - управление. Управление объектами происходит по алгоритму.

В 1948 г. в США и Европе вышла книга Норберта Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Кибернетика - это наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах. Управление - это целенаправленное воздействие одних объектов (управляющих) на другие объекты - управляемые. Все управляющие воздействия производятся в форме команд. Команды отдаются с определенной целью.

Как называется последовательность команд по управлению объектом, выполнение которых приводит к достижению заранее поставленной цели? (алгоритмом управления)

Как называется объект управления? (исполнитель алгоритма)

Алгоритмы - это основа программирования.

Стив Джобс считал: "Каждый человек должен учиться программировать, потому что это учит нас думать". (Стив Джобс - американский предприниматель, получивший широкое признание в качестве пионера эры IT-технологий. Один из основателей, председатель совета директоров и CEO (высшее должностное лицо компании) корпорации Apple).

Даже поверхностные знания в области программирования позволяют нам "мыслить алгоритмами", искать процессы, которые можно автоматизировать, и находить варианты, как именно это можно сделать, а при необходимости писать простейшие программы для решения любых задач. Таким образом, чем бы вы ни занимались, такие знания никогда не будут лишними.

Одним из динамично развивающихся направлений программирования является программное управление робототехническими системами. В период развития техники и технологий, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве и быту, актуальной задачей для информатики является ознакомление учащихся с данными инновационными технологиями.

На предыдущих уроках мы говорили с вами о том, что такое алгоритм, какими свойствами обладает алгоритм, рассмотрели основные алгоритмические конструкции. Рассмотрели различные виды исполнителей. В нашем с вами распоряжении есть два робототезировнных конструктора: Lego Wedo, и Lego Mindstorms NXT 2.0. Мы уже познакомились со средой программирования этих роботов.

Сегодня мы рассмотрим несколько ситуаций для каждого из этих исполнителей и составим программы для роботов.

У нас есть готовые конструкции, собранные учениками, посещающими кружок по робототехнике, несколько человек в классе умеют писать программы для роботов (назовем их программистами). Перед нами на уроке стоит задача составить блок-схему, для решения каждой из предложенной ситуаций, программисты должны будут написать соответствующие программы, после чего мы проверим правильность выполнения этих программ.

Продумайте, пожалуйста, план действий на уроке.

(Учащиеся высказывают свои предположения, учитель фиксирует предложения учащихся на доске).

• повторить основные алгоритмические конструкции;

• повторить элементы для блок-схем и их назначение;

• составить блок-схемы для решения предложенных задач;

• составить программы для решения предложенных задач;

• посмотреть, как работают программы.

Итак, тема занятия: «Алгоритмические конструкции»

III. Актуализация опорных знаний.

Задание. (флипчарт «Тест»). С помощью пультов для голосования ответьте на вопросы, которые будут появляться на экране. Обратите внимание на то, что варианты ответов будут разными (множественный выбор, число, текст и т.д.)

ФИЗМИНУТКА (упражнения для глаз)

IV. Формирование умений и навыков

Для каждой из предложенных ситуаций необходимо: выделить исходные условия; определить, что должно быть результатом; определить алгоритмические конструкции, которые будут использоваться; составить блок-схему алгоритма; написать программу; провести эксперимент.

Рассмотрим несколько ситуаций для робота Lego Wedo.

Замечание. Для того чтобы робот реагировал на окружающую среду, ему необходимы специальные устройства. Для робота Lego Wedo одним из таких устройств является датчик движения (ультразвуковой датчик). Модели, с которыми предстоит работать, снабжены таким датчиком.

Ситуация 1. Для модели «Ванная комната» создайте программу для решения следующей задачи: При посещении ванной комнаты включается вентиляция, при этом на экране появляется надпись «Занято». После того, как человек выходит из ванной комнаты, вентиляция отключается, а на экране появляется надпись «Свободно».

(Возможный вариант решения)

Блок-схема

Программа

Ситуация 2. Для модели «Бешеная карусель» составьте программу для решения следующей задачи: Карусель начинает работать только после того, как через специальные ворота пройдут 4 человека.

(Возможный вариант решения)

Блок-схема

Программа

ФИЗМИНУТКА

Рассмотрим несколько ситуаций для робота Lego Mindstorms NXT.

Ситуация 1. Для робота Lego Mindstorms NXT составить программу обхода коробки.

Прежде, чем составить блок-схему и написать программу, ответьте на следующие вопросы:

• что в этой задаче является исходными данными, что - результатом;

• какие действия робота повторяются;

• какую алгоритмическую структуру следует использовать в этом случае.

Ответы учеников (примерные):

• Исходные данные: размер коробки; расстояние, которое проезжает робот при одном обороте колеса; количество оборотов для поворота робота на 90 градусов, начальное положение робота. В результате выполнения программы робот должен обойти коробку.

• Вперед на n оборотов, поворот на 90°. (если коробка имеет квадратную форму). Эти действия повторяются 4 раза. Вперед на n оборотов, поворот на 90°, вперед на m оборотов, поворот на 90° . (если коробка имеет прямоугольную форму). Эти действия повторяются 2 раза.

• В данном случае целесообразно использовать цикл со счетчиком.

(Возможный вариант решения)

Блок-схема

Программа

Замечание для учителя. Возможна ситуация, когда роботу не удается обойти коробку. Если робот успешно обошел коробку, то учитель самостоятельно создает описанную ситуацию и просит детей объяснить, почему это произошло.

(Возможные варианты ответа: программа пишется для конкретного робота, который устанавливается определенным образом (для робота важно начальное положение); погрешность движения робота).

Ситуация 2. По предложенной блок-схеме ответьте на вопросы:

• какие алгоритмические конструкции используются; (ветвление и цикл)

• когда произойдет остановка; (цикл бесконечный)

• какая задача может быть решена с помощью данного алгоритма. (охрана объекта - сигнализация)

Если ученики затрудняются с ответом на последний вопрос, то на него отвечают программисты.

После обсуждения блок-схемы программисты показывают программу, написанную по этой блок-схеме и демонстрируют работу устройства.

Блок-схема

Программа

V. Подведение итогов урока. Формулирование домашнего задания.

Итак, вернемся к нашему плану, который мы наметили в начале урока. Удалось ли нам его выполнить?

Попрошу ответить вас на следующие вопросы:

• что необходимо знать об исполнителе, чтобы составить для него алгоритм? (систему команд исполнителя, исходные данные, результат)

• какие способы записи алгоритмов вам известны? (словесный, с помощью блок-схем, на языке программирования)

• какие алгоритмические конструкции используются для записи алгоритмов? (следование, ветвление, повторение)

• зачем нужно учиться программировать? (Стив Джобс считал: "Каждый человек должен учиться программировать, потому что это учит нас думать".)

Рефлексия.

Было ли вам интересно работать?

• Предлагаю каждому поработать с Листами самооценивания (выбрать вариант Да или Нет). За каждый ответ «Да» поставьте 1 балл, за каждый ответ «Нет» поставьте 0 баллов, посчитайте общее количество баллов (максимальное количество баллов - 16). С помощью пультов введи полученное количество баллов.

Домашнее задание.

Давайте попробуем ответить на вопросы:

• Как организовать подсчет количества посетителей заведения?

• Как организовать ограничение прохода людей в случае, когда необходима проверка права входа для каждого проходящего?

Возможный вариант ответа (необходимо устройство, предназначенное для ограничения прохода людей в случае, когда необходима проверка права входа и выхода для каждого проходящего - турникет).

Задание.

1. К какому классу технических систем относится турникет. Какова основная задача турникетов?

2. Составить алгоритм работы турникета в виде блок-схемы.

3. *Задание для программистов. Написать программу работы турникета (для готовой модели).

4. ** Создать модель турникета и написать программу для работы этой модели.

Обращаю ваше внимание на то, что домашнее задание вы можете посмотреть в своих электронных дневниках. Ответ на первый вопрос необходимо прислать по эл. почте.

Выставление оценок за урок.

Урок закончен. Всем спасибо.