Г. Макеевка 2017 год
|
Скачать 426.71 Kb.
|
|
Особенности изучения темы «Алгоритмы» в начальной школе с применение компьютерных обучающих программ Скрипник Станислав Анатольевич г. Макеевка – 2017 год СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 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. 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. Источниками возникновения алгоритмов служат: наблюдение и эксперимент, научная теория, прошлый опыт и другое. Конечно, собрать кубик Рубика можно и без памятки, просто перемещая грани в случайном порядке. Но перебор возможных вариантов может занять долгое время, это будет непроизводительный и неоптимальный процесс. Гораздо удобнее иметь список шагов, последовательное выполнение которых всегда будет приводить к положительному результату. Именно эти принципы легли в такое понятие как «алгоритм». Без алгоритмов были бы невозможны любые виды вычислений, а решение любой проблемы начиналось бы «с нуля» — даже если она была решена множество раз. Применение алгоритмов позволяет быстро решать однотипные задачи, сократить время на поиск решения, автоматизировать процесс его нахождения, а также распространять найденное решение в стандартизованной — а значит, понятной всем форме. Решение многих задач человек может передавать техническим устройствам - ПК, автоматам, роботам и так далее. Применение 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. Алгоритмизация это раздел информатики, изучающий методы и приемы построений алгоритма, а также их свойства, то есть алгоритмика задачи, построения модели и алгоритмизация. Цель данной работы состоит в том, чтобы выявить и доказать необходимость и эффективность изучения алгоритмизации в начальной школе с применением компьютерных обучающих программ. Объектом исследования является активная информационная деятельность младших школьников в процессе изучения темы «Алгоритмы» с помощью компьютерных обучающих программ. Предмет исследования: процесс алгоритмического развития мышления младших школьников на уроках информатики с помощью применения компьютерных обучающих программ. Раздел 1. Теоретические основы развития алгоритмического мышления младших школьников.
Для решения задачи исполнителю необходимо указать последовательность действий, которые он должен выполнить для достижения цели – получения результата. Иначе говоря, исполнителю должен быть указан алгоритм решения задачи, представленный на понятном ему языке. Под исполнителем подразумевается как человек, так и вычислительная машина. Перед решением любой задачи с помощью персонального компьютера (ПК) выполняются следующие этапы: постановка этой задачи, построением сценария и алгоритмизация. Алгоритмизация задачи - процесс разработки (проектирования) алгоритма решения задачи с помощью ПК на основе ее условия и требований к конечному результату. На этапе постановки задачи описываются исходные данные и предпосылки, формируются правила начала и окончания решения задачи (достижения цели), то есть разрабатывается информационная или эквивалентная ей математическая модель. Методом проб и ошибок ведется поиск метода решения задачи (метода вычислений, метода перебора вариантов, метода распознавания образов). На основании этого метода разрабатывается исходный алгоритм, реализация которого принципиально возможна с помощью ПК. При разработке исходного алгоритма и даже при выборе модели пользователь, т. е. человек, решающий конкретную задачу, должен иметь представление о математическом обеспечении ПК. Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи . Алгоритм применительно к ПК - точное предписание, т.е. набор операций и правил их чередования, при помощи которого, начиная с некоторых исходных данных, можно решить задачу фиксированного типа. Команда алгоритма - предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителя. Термин алгоритм происходит от имени узбекского ученого IX века Аль-Хорезми, который в своем труде «Арифметический трактат», переведенном в XII веке с арабского на латынь, изложил правила арифметических действий над числами в позиционной десятичной системе счисления. Эти правила и называли алгоритмами. Таким образом, правила сложения, вычитания, деления, умножения чисел, правила преобразования алгебраических выражений, правила построения геометрических фигур, грамматические правила правописания слов и предложений - все это алгоритмы. Многие правила, инструкции, записанные в различных документах и представляющие собой подробнейшие указания, годные во всевозможных ситуациях, также можно отнести к алгоритмам. Алгоритмы обладают целым рядом свойств: дискретностью, точностью, результативностью, массовостью. Свойства алгоритма - набор свойств, отличающих алгоритм от любых предписаний и обеспечивающих его автоматическое исполнение. Детерминированность (определенность, точность, однозначность). Это свойство заключается в том, что при задании одних и тех же исходных данных несколько раз алгоритм будет выполняться абсолютно одинаково и всегда будет получен один и тот же результат. Свойство детерминированности проявляется также и в том, что на каждом шаге выполнения алгоритма всегда точно известно, что делать дальше, а каждое действие однозначно понятно исполнителю и не может быть истолковано неопределенно. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер. Массовость - выражается в том, что с помощью алгоритма можно решать не одну конкретную задачу, а любую задачу из некоторого класса однотипных задач при всех допустимых значениях исходных данных. Результативность (направленность) - означает, что выполнение алгоритма обязательно должно привести к решению поставленной задачи, либо к сообщению о том, что при заданных исходных величинах задачу решить невозможно. Алгоритмический процесс не может обрываться безрезультатно. Дискретность - означает, что алгоритм состоит из последовательности отдельных шагов - элементарных действий, выполнение которых не представляет сложности. Именно благодаря этому свойству алгоритм может быть реализован на ЭВМ. Конечность (финитность) - заключается в том, что последовательность элементарных действий алгоритма не может быть бесконечной, неограниченной, хотя может быть очень большой (если требуется, например, большая точность вычислений). Корректность - означает, что если алгоритм создан для решения определенной задачи, то для всех исходных данных он должен всегда давать правильный результат и ни для каких исходных данных не будет получен неправильный результат. Если хотя бы один из полученных результатов противоречит хотя бы одному из ранее установленных и получивших признание фактов, алгоритм нельзя признать корректным. 1.2.Основные характеристика алгоритма. Для решения одной и той же задачи, как правило, можно использовать различные алгоритмы. В связи с этим, возникает необходимость сравнивать их между собой, и для этого нужны определенные критерии качества алгоритмов. Временные характеристики алгоритма определяют длительность решения или временную сложность . Длительность решения часто выражается в единицах времени, но удобнее ее выражать через количество операций, так как количество операций не зависит от быстродействия конкретной машины. Временной сложностью алгоритма называется зависимость времени счета, затрачиваемого на получение результатов от объема исходных данных. Временная сложность позволяет определить наибольший размер задачи, которую можно решить с помощью данного алгоритма на ПК. Каждый алгоритм можно характеризовать функцией J[n), выражающей скорость роста объема вычислений при увеличении размерности задачи - п. Если эта зависимость имеет линейный или полиномиальный характер, то алгоритм считается «хорошим», если экспоненциальный - «плохим». Для сложных задач эта характеристика имеет большое значение, т.к. ее изменение значительно сильнее влияет на время решения, чем изменение быстродействия ПК. Например, при зависимости Дп) = 2п увеличение производительности в 10 раз увеличивает размерность задачи, решаемой за то же время, всего на 15% . Объемные характеристики алгоритма определяют его информационную сложность. Информационная сложность связана со сложностью описания, накопления и хранения исходных, промежуточных и результирующих данных при решении определенной задачи. Объем текста алгоритма (программы) определяется количеством операторов, использованных для записи алгоритма. Объем внутренней и внешней памяти необходимой для хранения данных и программ при использовании данного алгоритма определяется на основании расчетов или опытным путем. При недостатке памяти носителей информации используется сегментация программ. Сложность структуры алгоритма определяется количеством маршрутов, по которым может реализовываться процесс вычислений и сложностью каждого маршрута. Очевидно, что при выборе алгоритмов нужно учитывать не только их характеристики качества, но и способ реализации алгоритма. Например, многие итерационные алгоритмы удобны для ПК, но слишком трудоемки для человека. Тип используемой ПК также может влиять на выбор алгоритма (иногда имеет место и обратный вариант, когда сначала определяется алгоритм и лишь затем способ реализации). 1.3.Способы описания алгоритмов. Для строгого задания различных структур данных и алгоритмов их обработки требуется иметь такую систему формальных обозначений и правил, чтобы смысл всякого используемого предписания трактовался точно и однозначно. Соответствующие системы правил называют языками описаний. К средствам описания алгоритмов относятся следующие основные способы их представления: 1. Словесный, представляет собой описание структуры алгоритма на естественном языке. Например, к приборам бытовой техники, как правило, прилагается инструкция по эксплуатации, то есть словесное описание алгоритма, в соответствии с которым данный прибор должен использоваться. 2. Формульно-словесный, аналогично пункту 1, плюс параллельная демонстрация используемых формул. В качестве примера можно привести ведение лекций преподавателем (словесный способ) с одновременной записью формул на доске (формульный). 3. Графический, то есть с помощью блок-схем. Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным. При графическом исполнении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой блочных символов, каждый из которых соответствует выполнению одного из действий. Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки ) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. Символы, наиболее часто употребляемые в блок-схемах. 4. Программный, то есть тексты на языках программирования. Алгоритм, предназначенный для исполнителя на компьютере записывается на языке программирования (языке, понятном ЭВМ). Сейчас известно несколько сот языков программирования. Наиболее популярные: Бейсик, Си, Паскаль, Пролог, ПЛ, Ада и так далее. 1.4.Основные этапы решения задач с помощью обучающих программ. Рекомендуется проводить занятия в кабинете вычислительной технике, активно используя имеющиеся компьютерное оборудование, стандартное программное обеспечение, а также СD - диск, входящий в поставочный комплекс. Структура комплекса по учебной ступени 1-4-х классов содержит основные (взаимосвязанные) составляющие: настоящие методические рекомендации, включающие программу курса и являющиеся самообразующим элементом программно - методического комплекса; учебное пособие (учебник) для моделирования познавательной деятельности учащихся; учебную тетрадь, включающую комплекс практических заданий; электронное приложение, содержащее инструментарий для моделирования самостоятельной деятельности учащегося на компьютере и средства мониторинга этой деятельности учителем. Качественная реализация программы курса возможна при наличии полного программно-методического комплекса, а также соответствующей подготовки педагогов к его применению в педагогической деятельности: Решение каждой задачи необходимо начинать с ее анализа. Это самый важный момент. Хотя в основу работы с рабочими тетрадями положена активность учащихся, тем не менее, при решении многих задач полезно использовать методическую помощь взрослых - родителей, учителя. Некоторые дети не могут сами решать проблемы и подсматривают у соседа. Обратите на этих детей особое внимание. Вызывайте их почаще к доске, чтобы им пришлось самим решать поставленные перед ними задачи. Пересадите их, пусть они посидят некоторое время одни (только постарайтесь это сделать так, чтобы ребенок не подумал, что вы его наказываете), понуждайте их самих принимать решение, заставьте мыслить самостоятельно, пока они еще маленькие Задания в обучающих программах заставляют учеников размышлять, рассуждать, искать и находить вариант решения, а затем доказывать свою правоту. Задания постепенно должны усложняться. Если ученики не справляются с задачей, нужно перейти к более простой. При поиске решения задачи можно применить прием исполнения задачи учениками, что в некоторых случаях способствует лучшей усваиваемости материала. Раздел 2. Применение компьютерных обучающих программ при изучении темы «Алгоритмы». 2.1. Языки программирования для младших школьников. Алгоритмизация как часть программирования является основным, центральным элементом содержания курса информатики. Однако объём её изучения ее остается дискуссионным, что связано как с важностью осуществления фундаментализации курса, так и с необходимостью проведения профориентации на профессию программиста. Поэтому изучение алгоритмизации имеет два аспекта: развивающий и программистский. Развивающий аспект связан с необходимостью развития алгоритмического мышления учащихся как необходимого качества личности современного человека. Программистский аспект носит преимущественно профориентационный характер и связан с необходимостью показа учащимся содержания деятельности программистов. Учащиеся знакомятся с понятиями алгоритма и исполнителя алгоритмов. LightBot – игрушечная среда для самых маленьких (можно использовать с 5-6 лет). Необходимо запрограммировать движение «виртуального» робота. Несмотря на простоту, с помощью LightBot можно не только формировать операционное мышление ребенка, но и изучать такие понятия программирования, как подпрограммы-процедуры. RoboMind – простая среда программирования, которая позволяет начинающим программировать поведение «машинки»- робота. Здесь в доступной форме изучаются популярные методы программирования и основы «искусственного интеллекта». Робот может программироваться на разных языках. Karel, Karel ++, Karel J. Robot – языка для начинающих, они используются для составления программ управления «роботом». Karel использует собственный язык программирования, Karel ++ – язык программирования C++, Karel J. Robot – версия Karel на Java. Guido van Robot – роботом управляют с помощью программы (как в Karel J. Robot), за синтаксисом похожим на Python. Это свободно расширенная программа, работа с которой может быть началом к изучению любого языка программирования. Greenfoot – учебная, объектно-ориентированное Java-среду, разработанное прежде всего в учебных целях. Greenfoot позволяет разрабатывать программы для моделирования и диалоговые игры. Little Wizzard – среда программирования для детей, предназначенное для изучения основных элементов программирования в начальной школе. Используя только мышку, дети получают возможность составлять программы и изучать такие понятия, как переменные, выражения, ветвления, условия и логические блоки. Каждый элемент языка программирования представляет собой интуитивно понятный символ. Peter – средство визуального программирования, предназначенный для простого и быстрого создания приложений для Windows 95/98/NT/ME/2000/XP. Принцип работы похож на разработку графической презентации с созданием программной структуры для управления объектами. Составление программы несколько напоминает составление головоломки из отдельных частиц. Стрелка – программа – тренажер для развития алгоритмического мышления и формирования навыков составления управляющих алгоритмов. К возможностям Scratch относится проекция его ресурсов в психолого-педагогический и методический планы, то есть те его свойства, которые напрямую проистекают из наличных ресурсов. Наиболее существенны, возможности Scratch направленные на: изучение основ алгоритмизации; изучение объектно-ориентированного и событийного программирования; знакомство с технологиями параллельного программирования; моделирование объектов, процессов и явлений; организацию проектной деятельности, как единоличной, так и групповой; организацию научно-познавательной деятельности; установление межпредметных связей в процессе проектной и научно-познавательной деятельности; организацию кружковой работы с направленностью на художественное творчество. (приложение 2.1.) 2.2. Компьютерные обучающие программы в жизни младшего школьника. Информационные технологии уже так крепко вошли в наш мир, что мы, пожалуй, и не представим себе жизнь свою без компьютеров, мобильных телефонов, бытовой техники, автоматизирующей практически все наши рутинные обязанности и т.д. Вот добрались технологии и до той сферы жизнедеятельности, которые многие из нас считают если не главной в жизни, то уж очень важной, это точно – до обучения детей. Многим от этого страшно становится, другие же, напротив, – несказанно этому рады. Классифицировать обучающие детские программы, с точки зрения пользователя, можно по огромному множеству критериев, которые необходимо учитывать при выборе программы. Это и сложность, и возрастная категория, и направление, в котором будет обучаться ребенок и так далее. Специалисты же, как правило, из всех предпочитают следующие 5 направлений:
|
Похожие:
 |
Календарь интересных событий и необычных праздников на 2017 год Дорогие коллеги! При составлении планов на следующий год, предлагаем Вам воспользоваться нашим «Календарём интересных событий и необычных... |
|
26. 12. 2017 №408 Об утверждении Плана работы коллегии Управления... Управления, утвержденного приказом Управления от 15. 03. 2016 №78 (в редакции приказов Управления от 07. 06. 2016 №194, от 29. 06.... |
|
Календарно-тематический план на 2016/ 2017 уч г 2017 / 2018 уч год... Составлен на основании рабочей программы, утвержденной заместителем директора по учебной работе Морковиной Н. А |
|
Доклад муниципального автономного общеобразовательного учреждения... Общеобразовательная организация, унитарная некоммерческая организация – муниципальное автономное учреждение |
|
Информация о результатах государственного контроля (надзора) в сфере... Ате проведенных Росздравнадзором мероприятий за 2017 год было обеспечено изъятие 915 серий лекарственных средств, качество которых... |
 |
2016 -2017 учебный год Учитель технологии: Ломшина Ольга Ивановна... Мы, нижеподписавшиеся: директор школы Каргин В. М., заведующая кабинетом Ломшина О. И., председатель профкома Маркова Е. М., составили... |
|
Отчёт о результатах деятельности отдела загс администрации Лужского... Во исполнение поручения главы администрации Лужского муниципального района Малащенко Олега Михайловича предоставляем отчет о результатах... |
|
Отчет о результатах проведения проверки №02/2017 14. 04. 2017 г г. Челябинск План проведения проверок подведомственных областных государственных учреждений на 2017 год, утвержденный приказом Министерства сельского... |
|
Программа деятельности ког ау до «Центр творчества на Спасской» План мероприятий по административно – хозяйственной деятельности на 2016 – 2017 уч год 46 Контроль выполнения программы деятельности... |
|
Отчет по самообследованию за 2016-2017 учебный год «Детский сад №191 открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (далее Учреждение) за 2016-2017 учебный год составлен... |
|
Регламент соревнований «личный чемпионат москвы 2017 г.» Личный Чемпионат Москвы 2017 г. (Лчм) проводится в соответствии с календарным планом Московской федерации спортивного боулинга (мфб)... |
|
Фгуп «воиг и рги» номенклатура дел на 2017 год Самара 2017 предисловие Номенклатура дел фгуп «Волжское отделение Института геологии и разработки горючих ископаемых» составлена по состоянию на 01. 01.... |
|
Сборник статей по материалам 73-й научно-практической конференции... Н34 Научное обеспечение агропромышленного комплекса : сб ст по материалам 73-й науч практ конф студентов по итогам нир за 2017 год... |
|
Рабочая программа на 2017-2018 учебный год по литературному чтению... Литературное чтение как учебный предмет в особой мере влияет на решение следующих задач |
|
Рабочая программа по английскому языку для 7 класса срок реализации 1 год Педагогического совета Приказ от 30. 08. 2017 №91 Протокол №1 от 30. 08. 2017 Директор гбоу школы №104 |
|
Программа деятельности фонда на 2017-2019 год владивосток «Гарантийный Фонд Приморского края» (далее – Фонда) на 2017-2019 год (далее Программа) подготовлена в соответствии с требованиями... |