Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Управление и алгоритмы. Ролевая игра «Педсовет»" 9 класс

Ролевая игра «Педсовет»
Южанина Анастасия Владимировна
Учитель информатики и ИКТ
ГБОУ СОШ №151
Тема урока: Управление и алгоритмы
Тип урока: обобщение и систематизация знаний
Время: 45 минут
Дидактическая цель занятия:
Закрепить знания по теме «Управление и алгоритмы».
Закрепить навыки пользования Перволого.
Развивать у школьников умение излагать мысли, моделировать ситуацию.
Оборудование: компьютеры, столы, листочки, цветные ручки, фломастеры.
Подготовительный этап: игра рассчитывается на 10 человек. Дети заранее готовятся к
уроку, а именно повторяют изученный раздел. Перед уроком делаем «круглый стол», где будет
проходить педсовет.
Роли:
МО учителей историк (2 человека).
1. Светлана Петровна - рассказывает историю возникновения кибернетики, называет
основателя этой науки и указывает, в каком году вышла первая книга по кибернетике.
2. Галина Николаевна - рассказывает, что такое управление, что такое алгоритм
управления, как он возник и где применяется.
МО учителей математики(5 человек).
1. Дмитрий Владимирович - объясняет понятие управления с обратной связью, рисует
схему на листке.
2. Святослав Иванович – поясняет, что такое алгоритм и кто является исполнителем
алгоритма?
3. Александр Вадимович – рассказывает о свойствах алгоритма, поясняет понятие
алгоритмического языка.
4. Екатерина Васильевна–рассказывает о вспомогательных алгоритмах.
5. Ян Иванович- учит рисовать квадрат двумя способами, рассказывает про
циклические и линейные алгоритмы.
МО учителей информатики (3 человека).
1. Екатерина Яковлевна – поясняет, что такое программа.
2. Александра Сергеевна – рассказывает о ГРИС, выделяя назначение и возможности.
3. Петр Иванович – создает программу написания слова «ШКОЛА» в ПервоЛого.
Ход мероприятия:
Ребята, мы изучили еще одну главу, но перед тем, как написать контрольную работу, мы
проведем ролевую игру. На предыдущем уроке я вас об этом предупреждала, вы должны были
повторить теоретический материал. Давайте сядем за круглый стол. Сегодня представим, что вы
окончили школу и все стали учителями. Кто-то историком, кто-то математиком, а кто-то
информатиком. Но перед тем, как мы распределим роли, вы должны выполнить несколько
заданий. На столах лежат листочки, используя ГРИС, вы должны написать программный код для
буквы Ш(кто первый правильновыполнит это задание, тот получает роль 3 информатика,
следующие 2 человека - роли других двух учителей информатики). Ребята, кто основоположник
кибернетики? (кто первый ответ, тот будет историком 1, который расскажет об этом
подробнее).Что такое управление? (поясните кратко своими словами). Этот человек нам и
расскажет об этом подробнее и получает роль историка№2. Остальным достается роль учителей
математики.
Чтобы вы отвечали с ходу, четко, ясно, я вам дам 7 минут на подготовку для того, чтобы
найти этот материал у вас в учебнике и в раздаточном материале. Сегодня у нас в школе
внеплановый педсовет. Но будут присутствовать не все учителя, сейчас я объясню почему.
Нам в школу поступило следующее письмо «Проводится конкурс директоров школ,
которые должны предоставить на конкурс обучающую программу по теме «Управление
алгоритмами, и создание рисунков в программе Перволого». Вот такое необычное задание,
казалось бы не связанное с работой директора школы. Но все же, чтобы защитить честь своей
школы, я тоже решила поучаствовать. Но, так как я в этом совсем не разбираюсь, я попрошу вас
мне помочь. Подготовьте меня по данному направлению, у меня уже появилась тысяча вопросов,
на которые мне необходимы ответы опытных специалистов, поэтому я собрала не всех
предметников, а только тех, которые разбираются в этой области. Вы мне поможете?
Основной этап: Дети сидят за «круглым столом». Педсовет начинается.
Директор: Давайте начнем с возникновения кибернетики, как она возникла и кто ее
основоположник? Я думаю, здесь мне может помочь Светлана Петровна.
Историк 1. Возникновение кибернетики
В 1948 году в США и Европе вышла книга американского математика Норберта Винера
«Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Эта книга провозгласила рождение
новой науки — кибернетики.
Не случайно время появления этого научного направления совпало с созданием первых
ЭВМ. Н. Винер предвидел, что использование ЭВМ для управления станет одним из важнейших
их приложений, а для этого потребуется глубокий теоретический анализ самого процесса
управления. Этому и посвящена наука кибернетика.
Директор: Спасибо, Светлана Петровна. Теперь я знаю, что это за наука и кто ее создатель.
А что же тогда такое управление? Думаю, Галина Николаевна знает.
Историк 2. Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые
являются управляющими, на другие объекты — управляемые.
Простейшая ситуация — два объекта: один — управляющий, второй — управляемый.
Например: человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении
взаимодействие между такими объектами можно описать схемой, изображенной на листочке.
Рис.3.1. Схема системы управления без обратной связи
С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует
рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд.
В примере с телевизором через пульт управления передаются команды следующего типа:
«включить/выключить», «переключить канал», «увеличить/уменьшить громкость». Хозяин
передает собаке команды голосом: «Сидеть!», «Лежать!», «Взять!». Световые сигналы светофора
шофер воспринимает как команды: красный — «стоять», зеленый — «ехать», желтый —
«приготовиться».
Директор: я видела, что существует управление с обратной связью. Что это такое? Как это
можно зарисовать схематично и объяснить. Дмитрий Владимирович, объясните мне, пожалуйста,
со своими примерами.
Математик 1.
Если мы возьмем все тот же пример, что приводили нам историки ( хозяин с собакой) то
объяснить это можно так: Совсем иначе протекает процесс управления телевизором или собакой.
Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на
результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном
канале, то он переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду
«лежать!», хозяин повторит эту команду.
Из этих примеров можно сделать вывод, что управление происходит эффективнее, если
управляющий не только отдает команды, т. е. работает прямая связь, но и принимает
информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.
Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объектауправления
управляющему объекту.
Модель управления с обратной связью
Управлению с обратной связью соответствует схема, которую я изобразил на листке.
Рис.3.2. Схема системы управления с обратной связью
Директор: Спасибо, Дмитрий Владимирович, я усвоила. Всю жизнь мы сталкиваемся с
определенными алгоритмами. Но у этого слова есть научное определение. Откуда оно произошло
и кто основоположник? Кто является исполнителем алгоритма, мне поможет Святослав Иванович.
Математик 2. Само слово «алгоритм» происходит от имени выдающегося математика
средневекового Востока Мухаммеда аль-Хорезми (787-850). Им были предложены приемы
выполнения арифметических вычислений с многозначными числами (вам они хорошо знакомы из
школьной математики). Позже в Европе эти приемы назвали алгоритмами, от Algorithmi —
латинского написания имени аль-Хорезми. В наше время понятие алгоритма понимается шире, не
ограничивается только арифметическими вычислениями. Алгоритм — понятное и точное
предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую
отисходных данных к искомому результату. От предыдущих ораторов Вы узнали, что алгоритм
— это последовательность команд управления каким-либо объектом. Мы назвали его объектом
управления или исполнителем алгоритма. Им может быть как техническое устройство, так и
живое существо.
Рассмотрим исполнителя-человека. Для него можно сформулировать множество
алгоритмов, например алгоритмы арифметических вычислений. С таким же успехом можно
назвать алгоритмами множество различных инструкций, предписывающих последовательность
действий человека для выполнения какой-либо работы. Например, кулинарный рецепт — это
алгоритм работы повара с целью приготовления блюда; инструкция по сборке машинки из деталей
детского конструктора — алгоритм для ребенка; инструкция по использованию кухонного
комбайна — алгоритм для домохозяйки.
Директор: Спасибо за развернутый ответ, Святослав Иванович. Какие бывают свойства
алгоритма. Александр Вадимович, поможете?
Математик 3.
Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельно
выполняемых шагов.
Это свойство алгоритма называется дискретностью.
Всякий алгоритм составляется в расчете на конкретного исполнителя с учетом его
возможностей. Для того чтобы алгоритм был выполним, нельзя включать в него команды, которые
исполнитель не в состоянии выполнить. Нельзя повару поручать работу токаря, какая бы
подробная инструкция ему ни давалась. У каждого исполнителя имеется свой перечень команд,
которые он может исполнить. Такой перечень называется системой команд исполнителя
алгоритмов (СКИ).
Алгоритм, составленный для конкретного исполнителя, должен включать только те
команды, которые входят в систему команд исполнителя.
Это свойство алгоритма называется понятностью.
Каждая команда алгоритма должна определять однозначное действие исполнителя.
Это свойство алгоритма называется точностью.
Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений
исполнителем, не предусмотренных составителем алгоритма.
Еще одно важное требование, предъявляемое к алгоритму — это свойство конечности
(иногда говорят — результативности) алгоритма. Это значит, что:
Исполнение алгоритма должно завершиться за конечное число шагов.
Директор:спасибо, Александр Вадимович, приведите пример алгоритма, обладающий
конечностью? Очень много теории, я узнала, что такое алгоритм, что такое кибернетика, свойства
и многое другое, давайте будем переходить к практическим действиям. Ведь все эти знания мне
нужно применить на практике. Мне нужно выполнить работу в программе. А что это вообще
такое? говоря научным языком, Екатерина Яковлевна, объясните мне.
Информатик 1:Программа — это алгоритм, записанный на языке исполнителя.
Иначе можно сказать так; алгоритм и программа не отличаются по содержанию, но могут
отличаться по форме.
Для алгоритма строго не определяется форма его представления. Алгоритм можно
изобразить графически, можно — словесно, можно — какими-нибудь специальными значками,
понятными только его автору. Но программа должна быть записана на языке исполнителя.
Директор: Мне нужно научиться пользоваться Перволого, для этого нужно узнать, что же
такое ГРИС, назначение и возможности?Назовите примеры системы команд управления.
Александра Сергеевна, вопрос к вам.
Информатик 2:Учебные исполнители используются для обучения составлению
управляющих алгоритмов. Что умеет делать ГРИС? Он может перемещаться по полю и своим
хвостом рисовать на этом поле (предположим, что у него есть хвост, к которому привязан кусочек
мела).
Обстановка, в которой действует исполнитель, называется средой исполнителя. Состояние
исполнителя на поле определяется, во-первых, его местоположением (в какой точке поля он
находится), во-вторых, направлением (куда он смотрит). Направление будем определять, как на
географической карте: вверх — на север, вниз — на юг, влево — на запад, вправо — на восток.
ГРИС может шагать или прыгать по линиям сетки, а также поворачиваться. Поворачиваться он
умеет только против часовой стрелки.
Графический исполнитель — это объект управления. А управлять им будем мы.
Директор: Уже многое становится понятным. Может быть уже начнем практиковать?
Научите меня рисовать квадратик. Ян Иванович, вопрос к вам. Каким образом я смогу нарисовать
линию до конца рабочего поля, такое возможно?
Математик 5: Возможно. Для того чтобы нарисовать один квадрат можно использовать
линейный алгоритм. А для того, чтобы нарисовать линию до конца рабочего поля будем
использовать циклический алгоритм (показывает, используя свои умения).
В режиме прямого управления система команд исполнителя следующая:
шаг — перемещение ГРИС на один шаг вперед с рисованием линии;
поворот — поворот на 90° против часовой стрелки;
прыжок — перемещение на один шаг вперед без рисования линии.
Эти команды будем называть простыми командами.
Например, пусть требуется нарисовать квадрат со стороной, равной одному шагу. Исходное
положение ГРИС — в левом нижнем углу квадрата, направление — на восток. Будем отмечать
состояние исполнителя маленькой стрелкой. Тогда последовательность команд и результаты их
выполнения будут следующими:
Шаг-поворот-шаг-поворот-шаг-поворот-шаг. Мы и нарисовали квадрат.
Директор: А если мне нужно три квадрата? Неужели каждый так прописывать? Екатерина
Васильевна?И напишите код для числа 444.
Математик 4.
Алгоритм, по которому решается некоторая подзадача из основной задачи и который, как
правило, выполняется многократно, называется вспомогательным алгоритмом.
Вспомогательный алгоритм, записанный на языке программирования, называется
подпрограммой или процедурой. Давайте составим программный код для следующего числа:
1919. В таком случае программа решения поставленной задачи разделяется на основную
программу (основной алгоритм) и процедуры (вспомогательные алгоритмы). Каждая процедура
должна иметь свое уникальное имя. Для рассматриваемой задачи имена процедур выберем
следующими: ЕДИНИЦА и ДЕВЯТЬ. Тогда в основной программе команды обращения к этим
процедурам будут такими:
Сделай ЕДИНИЦА сделай ДЕВЯТЬ
По этим командам управление передается соответствующим процедурам, и после их
выполнения управление вернется к следующей команде основной программы.
Договоримся, что начальное и конечное состояния ГРИС при вычерчивании каждой цифры
будут такими (внизу, на восток). У единицы начальное и конечное состояния совпадают. Основная
программа:
программа Число 1919 нач сделай ЕДИНИЦА прыжок сделай ДЕВЯТЬ прыжок сделай
ЕДИНИЦА прыжок сделай ДЕВЯТЬ кон
Данный пример познакомил вас с новой командой из СКИ графического исполнителя —
командой обращения к процедуре. Ее формат, т. е. общий вид, следующий:
сделай имя процедуры>
Описание вспомогательного алгоритма (процедуры)
Вот и все! Так просто! Но теперь надо «объяснить» исполнителю, что такое ЕДИНИЦА и
что такое ДЕВЯТЬ. Это делается в описаниях процедур (здесь порядок выполнения — по
столбцам):
Директор: Спасибо! А Петр Иванович нам поможет осуществить это с помощью
Перволого. Напишем «ШКОЛА»на центральном компьютере.
Заключительный этап: Сегодня я узнала много нового, вы смогли подготовить меня к
конкурсу. Думаю, благодаря вам я займу первое место! Педсовет окончен.
Давайте подведем итоги. Что изучили мы в данной главе? Готовы написать контрольную
работу? Как вы можете оценить свои знания?
Скачать материал

Информатика - еще материалы к урокам: