Теория и методика преподавания раздела "Алгоритмизация и программирование" в школьном курсе информатики
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
·водится вдали от края и выход на границу поля произойти не может. В этом случае алгоритм управления будет иметь линейную структуру.
Второе: алгоритм зависит не только от сформулированной цели (искомого результата), но и от исходного состояния исполнителя. Если бы исходное состояние было другим (например, Ру находится в нижней точке вертикального отрезка и направлен на север), то был бы другим и алгоритм, несмотря на то, что в результате получается один и тот же рисунок. Для алгоритмов работы в обстановке начальное состояние исполнителя является исходным данным задачи. Состояние Кенгуренка определяется местом его расположения на поле и ориентацией. Результатом же выполнения алгоритма становится не только рисунок (главная цель), но и конечное состояние исполнителя.
Задача 2: естественным образом выводит на идею вспомогательного алгоритма. Задание следующее: составить алгоритм рисования числа 1919. Учитель может поступить следующим образом: предложить ученикам написать алгоритм прежними средствами, т.е. используя только три основные команды: шаг, поворот, прыжок. Такое задание, очевидно, не вызовет энтузиазма учеников, поскольку принцип им уже понятен, а писать длинный линейный алгоритм довольно скучно. В этой ситуации вполне возможно самостоятельное открытие учениками идеи вспомогательного алгоритма. Обратив внимание на то, что в рисунке дважды присутствуют цифры 1 и 9, ученики могут прийти к идее отдельного описания алгоритмов рисования этих цифр, а затем использования их для получения четырехзначного числа 1919. После обсуждения этой идеи учитель вводит понятие вспомогательного алгоритма и объясняет, как производится его описание и использование. На языке Кенгуренка вспомогательный алгоритм называется процедурой.
Умение использовать вспомогательные алгоритмы необходимо вырабатывать у учеников как можно раньше, уже на примерах линейных алгоритмов. Важнейший прием алгоритмизации и программирования - декомпозиция задачи, т.е. выделение в исходной задаче некоторых более простых подзадач. Алгоритмы решения таких подзадач называются вспомогательными алгоритмами, а реализующие их программы - подпрограммами (процедурами). Таким образом, решение исходной задачи разбивается на несколько алгоритмов: основной алгоритм и вспомогательные алгоритмы. Как правило, в основном алгоритме происходит многократное обращение к вспомогательному алгоритму.
Существуют две методики программирования с использованием подпрограмм: метод последовательной детализации, или сверху вниз, и сборочный метод, или снизу вверх. При построении сложных алгоритмов наиболее эффективным является метод последовательной детализации. В этом случае программирование начинается с составления основного алгоритма. В нем записываются обращения к вспомогательным алгоритмам, которые пока еще не составлены. Но уже на этом этапе необходимо решить вопрос о спецификациях подпрограмм, т.е. об их входах и выходах. Для графического исполнителя спецификации заключаются в ответах на вопросы: какой рисунок создает подпрограмма, каким должно быть исходное состояние исполнителя, каким будет конечное состояние исполнителя.
Задача 3: составить алгоритм рисования горизонтальной линии, проведенной от края до края поля. Эта задача вносит в данную тему следующие новые элементы: управление с обратной связью; структурная команда цикла. Обратная связь между объектом управления (Кенгуренком) и управляющей системой заключается в том, что перед выполнением каждого шага проверяется условие впереди не край?. Если оно истинно, т.е. ответ положительный, то делается шаг, в противном случае выполнение цикла прекращается.
Механизм обратной связи наглядно иллюстрируется в отладочном режиме исполнения программы. В этом режиме анимационными средствами на экране изображается мальчик Кристофер, который отдает команды управления Кенгуренку. В начале каждого цикла Кристофер спрашивает Ру: Впереди не край? и получает в ответ: Да или Нет. Дальнейшие действия зависят от ответа.
Команда цикла является структурной командой в отличие от простых команд шаг, поворот, прыжок. Структурная команда включает в себя несколько действий: проверка условия, выполнение тела цикла, которое, в свою очередь, может состоять из нескольких команд.
В теории алгоритмов существует два типа циклов: цикл с предусловием и цикл с постусловием. Цикл с предусловием (другое его название - цикл-пока) является основным видом циклической структуры и достаточен для построения любого циклического алгоритма. В языке исполнителя Кенгуренок имеется только команда цикл-пока.
Задача 4: построить прямоугольную рамку по краю поля. Решение этой задачи требует объединения умений, полученных учениками при решении предыдущих задач. Циклическая программа рисования линии оформляется в виде процедуры ЛИНИЯ. А в основной программе происходит четырехкратное обращение к этой процедуре.
Задача 5: расчертить экран горизонтальными линиями. Эта задача является прямым продолжением предыдущей задачи. Усложнение заключается в том, что используются две процедуры: ЛИНИЯ и ВОЗВРАТ. Кроме того, основной алгоритм сам становится циклическим. Здесь снова нужно отметить то важное обстоятельство, что при использовании процедур в основной программе необходимо учитывать начальное и конечное состояние исполнителя при их выполнении.
Задача