Методическая схема исполнителей алгоритмов

Методическая схема исполнителей алгоритмов
Методическая схема исполнителей алгоритмов
Методическая схема исполнителей алгоритмов

Алгоритмы и исполнители

Понятие алгоритма непосредственно связано с представлением об исполнителе алгоритма (см. статью “Алгоритмы”).

Взаимосвязь понятий отражена на рисунке:

Схема функционирования исполнителя алгоритмов

Множество команд, которые может выполнять исполнитель, составляют систему команд исполнителя (СКИ). Алгоритм строится из команд СКИ. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, составляют так называемую среду исполнителя. Данные и результаты, изображенные на рисунке, — это объекты, относящиеся к среде исполнителя.

Основные свойства алгоритма (дискретность, понятность, определенность, конечность) обеспечивают возможность формальной работы исполнителя. Отсюда следует, что исполнителем алгоритмов может быть автоматическое устройство. Класс задач, на решение которых ориентирован исполнитель, определяется его системой команд.

В методике обучения алгоритмизации принято выделять две категории исполнителей: исполнители, работающие “в обстановке”, и исполнители, работающие с величинами. Для первой категории средой исполнителя может быть лист (экран), на котором исполнитель формирует изображения (рисунки, чертежи и пр.); лабиринт, который исполнитель должен преодолеть; предметы, которые исполнитель должен расставить в определенном порядке, и т.п.

Исполнители работы с величинами предназначены для обработки числовой или символьной информации. Исполнитель, в систему команд которого входят арифметические и логические операции, может решать вычислительные задачи. Входными данными и результатами для него являются числа. Универсальным исполнителем алгоритмов для работы с величинами является компьютер.

Учебные исполнители

Учебные исполнители алгоритмов — это программные средства, предназначенные для обучения алгоритмизации.

Исторически первым педагогическим программным средством, предназначенным для обучения детей алгоритмизации, был язык программирования LOGO, разработанный в конце 1960-х годов американским педагогом-психологом С.Пейпертом. В состав LOGO входит исполнитель Черепашка, назначение которого — изображение на экране чертежей, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Программы управления Черепашкой составляются из команд: вперед(а), назад(а), направо(в), налево(в), поднять хвост, опустить хвост. Имеется в виду, что Черепашка рисует хвостом, и если хвост опущен, то при перемещении проводится линия, а когда хвост поднят, то линия не рисуется. Кроме того, в языке имеются все основные структурные команды.
В целом LOGO предназначен для обучения структурной методике программирования. От LOGO происходит понятие черепашьей графики, используемой также и в некоторых профессиональных системах компьютерной графики.

Применение исполнителей, работающих “в обстановке”, получило широкое распространение в отечественных учебниках информатики как для начальной, так и для основной школы. Например, в пропедевтическом курсе “Роботландия” (авторы:
Ю.А. Первин, А.А. Дуванов) применяются исполнители “Машинист”, “Переливашка”, “Таракан” и др.
В курсе информатики для основной школы А.Г. Кушниренко и др. используются исполнители “Робот”, “Чертежник”. В учебнике информатики А.Г. Гейна и др. присутствует исполнитель “Паркетчик”.
В базовом курсе информатики И.Г. Семакина и др. используется учебный исполнитель “ГРИС” (ГРафический ИСполнитель). Есть и другие примеры.

Совокупность среды и СКИ исполнителя можно назвать архитектурой исполнителя. Основным дидактическим достоинством учебных исполнителей алгоритмов является наглядность архитектуры исполнителя. Успешность обучения алгоритмизации на учебных исполнителях алгоритмов объясняется тем, что ученикам понятен смысл решаемых задач и ясна архитектура исполнителя. Как известно, дидактический принцип наглядности является одним из важнейших в процессе любого обучения.

Компьютер как исполнитель алгоритмов

Понятие исполнителя используется и при обучении программированию для ЭВМ.

Составление любой программы для компьютера начинается с построения алгоритма. Всякий алгоритм (программа) составляется для конкретного исполнителя, в рамках его системы команд. О каком же исполнителе идет речь в теме “Программирование для ЭВМ”? Ответ очевиден: исполнителем является компьютер. Точнее говоря, исполнителем является комплекс “компьютер + система программирования (СП)”. Программист составляет программу на том языке, на который ориентирована СП. Иногда в литературе по программированию такой комплекс называют “виртуальной ЭВМ”. Например, компьютер с работающей системой программирования на Бейсике называют “Бейсик-машина”; компьютер с работающей системой программирования на Паскале называют “Паскаль-машина” и т.п. Схематически это отражено на рисунке.

Систему команд такого исполнителя называют входным языком. Входным языком исполнителя, представленного на рисунке, является язык программирования Паскаль.

Взаимодействие программиста с компьютером

Методические рекомендации

Обучение методам построения алгоритмов — один из наиболее отработанных разделов школьной информатики. Традиционно применяемым дидактическим средством в этом разделе являются учебные исполнители алгоритмов. Некоторые из таких исполнителей перечислены выше. Для целей обучения подходит любой исполнитель, который удовлетворяет следующим условиям:

· это должен быть исполнитель, работающий “в обстановке”;

· этот исполнитель должен имитировать процесс управления некоторым реальным объектом (черепахой, роботом и др.);

· в системе команд исполнителя должны быть все структурные команды управления (ветвления, циклы);

· исполнитель позволяет использовать вспомогательные алгоритмы (процедуры).

Последние два пункта означают, что на данном исполнителе можно обучать структурной методике алгоритмизации. Всякое педагогическое средство должно соответствовать поставленной учебной цели. Главной целью раздела алгоритмизации является овладение учащимися структурной методикой построения алгоритмов.

Как уже говорилось выше, успешность использования учебных исполнителей для обучения алгоритмизации связана с понятностью для учеников их архитектуры (среды и СКИ). Получив условие задачи, ученик “проектирует” решение этой задачи на архитектуру исполнителя и в результате получает алгоритм решения задачи данным исполнителем.

Аналогичный подход должен лежать в основе методики обучения программированию решения вычислительных задач. Исполнителем вычислительных алгоритмов (алгоритмов работы с величинами) является компьютер. Предлагается следующий подход к описанию архитектуры такого исполнителя.

В состав исполнителя входят: память, процессор, устройство ввода, устройство вывода. Память используется для хранения данных и программы, процессор реализует вычисления и управляет работой всех устройств компьютера; устройства ввода (например, клавиатура) и вывода (например, монитор) обеспечивают взаимодействие между компьютером и человеком. Под всякую величину, используемую в алгоритме, выделяется ячейка памяти.

Основные (неструктурные) команды
СКИ исполнителя

Замечание: на первых порах вместо полного описания команды: вывод <выражение> можно ограничиться частным вариантом: вывод <переменная>. Позже (для языков программирования) ее следует уточнить.

Вот как нужно пояснять процесс выполнения алгоритма сложения двух чисел:

Описанный механизм выполнения алгоритма схематически представлен на рисунке.

Исполнение компьютером вычислительного алгоритма

Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов Методическая схема исполнителей алгоритмов

Тоже читают:



Ульяновск маршрутки схема на карте

Кардиган азиатские косы схема вязания спицами6

Поздравления с днем рождения мужчине егору прикольные

Русский язык схемы предложений 5 класс примеры

Брелки из кожи своими руками для начинающих мастер класс