Выполнение алгоритмов для исполнителей
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока научиться пошагово выполнять алгоритмы для формальных исполнителей, фиксировать состояние исполнителя после каждого действия и объяснять причину результата в практических задачах.
- Познакомиться с понятиями «исполнитель», «система команд исполнителя», «среда исполнителя», «алгоритм» и «трассировка алгоритма».
- Научиться выполнять линейные и ветвящиеся алгоритмы по их записи, таблице команд или блок-схеме.
- Развивать умение анализировать последовательность действий, находить ошибку и предлагать исправленный алгоритм.
- Формировать ответственное отношение к точности инструкций и понимание связи алгоритмов с программированием, математикой и инженерными задачами.
Планируемые результаты
Личностные
- Понимать значение точного выполнения инструкций для будущей учебной и профессиональной деятельности.
- Проявлять интерес к исследованию поведения формальных исполнителей и поиску нескольких способов решения задачи.
- Осознавать необходимость самоконтроля при работе с алгоритмами и программным кодом.
- Принимать ответственность за результат индивидуальной и парной работы.
Метапредметные
- Уметь планировать последовательность действий и проверять её по промежуточным результатам.
- Извлекать информацию из текстового алгоритма, таблицы команд, блок-схемы и условных обозначений.
- Сравнивать ожидаемый и фактический результат, находить место возникновения ошибки.
- Аргументированно объяснять решение партнёру и корректно обсуждать разные варианты алгоритма.
- Применять навыки алгоритмического мышления при решении практической задачи из области математики и робототехники.
Предметные
- Знать назначение исполнителя, среды исполнителя и системы команд исполнителя.
- Уметь определять допустимость команды в конкретной позиции исполнителя.
- Уметь выполнять алгоритм пошагово и оформлять трассировочную таблицу.
- Уметь определять результат выполнения алгоритма и обнаруживать ошибочную команду.
- Владеть приёмом разбиения сложного алгоритма на последовательность проверяемых действий.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный смысл изучения алгоритмов через связь с программированием и будущими профессиями.
- Оценивают собственную готовность внимательно проверять последовательность действий.
- Проявляют самостоятельность при выборе способа оформления трассировки.
- Принимают возможность ошибки как повод для анализа и улучшения решения.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практической работы и планируют порядок её выполнения.
- Используют трассировочную таблицу для текущего самоконтроля.
- Сопоставляют полученный результат с условием и исправляют найденные неточности.
- Оценивают качество решения по заданным критериям.
- Распределяют время между обязательным и повышенным заданиями.
Познавательные УУД
- Выделяют команды, параметры, условия и конечный результат алгоритма.
- Моделируют положение и состояние исполнителя после каждого шага.
- Анализируют причинно-следственные связи между командой и изменением состояния среды.
- Преобразуют текстовое описание алгоритма в таблицу или блок-схему.
- Находят закономерность и формулируют обобщённое правило выполнения алгоритмов.
Коммуникативные УУД
- Объясняют партнёру ход трассировки, используя точные термины.
- Задают уточняющие вопросы о допустимости и результате команды.
- Распределяют роли в паре: исполнитель, контролёр и докладчик.
- Аргументированно сравнивают два решения и приходят к общему выводу.
- Корректно сообщают об ошибке и предлагают способ её исправления.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или экранную карточку с моделью исполнителя «Робот»: поле 6×6 клеток, стены, начальная позиция и направление движения.
- Распечатать по одной карточке на парту с системой команд: «вперёд», «налево», «направо», «закрасить», а также с условиями «если впереди свободно» и «иначе».
- Распечатать индивидуальные листы трассировки — по одному на каждого ученика, всего по числу учащихся.
- Подготовить три уровня практических заданий: базовый, повышающий и исследовательский; разместить их на отдельных карточках.
- Вывести на доску памятку: «Прочитай команду → проверь допустимость → измени состояние → запиши результат».
- Подготовить таймер, маркеры, стикеры трёх цветов и проектор или интерактивную доску.
- Разместить на экране межпредметную задачу о движении робота по координатной сетке и определении конечной точки.
- Подготовить эталонные ответы для самопроверки и лист критериев: точность трассировки, объяснение результата, обнаружение ошибки.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в практическую деятельность и показать связь алгоритмов с реальными автоматизированными системами.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране изображение робота-доставщика: "Представьте, что автономный робот должен доставить посылку в нужную точку здания. Робот не понимает наших намерений и выполняет только допустимые команды. Сегодня мы проверим, сможете ли вы точно управлять таким исполнителем." | Рассматривают схему робота, формулируют предположение: "Роботу нужны точные команды и описание среды". |
2 мин | Учитель объявляет приём «Проблемный вопрос»: "Что произойдёт, если в алгоритме будет одна команда, которую исполнитель не может выполнить? Получит ли робот правильный результат? Запишите свой прогноз одним предложением." | Индивидуально записывают прогноз, затем сравнивают его с ответом соседа: "Алгоритм может остановиться или привести не туда, если команду не проверить". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что алгоритм работает не сам по себе, а только в конкретной среде и для конкретного исполнителя. Теперь проверим, какие знания помогут нам выполнять команды без ошибок."
Этап 2. Актуализация знаний. Что такое исполнитель? (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия алгоритма, исполнителя, команды и результата.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на доске четыре объекта: калькулятор, робот-пылесос, человек и компьютерную программу. "Кого или что можно назвать исполнителем алгоритма? Какие команды доступны каждому объекту?" Учитель фиксирует ответы в кластере. | Называют исполнителей и приводят команды: "Калькулятор выполняет арифметические операции, робот-пылесос движется и меняет направление, программа выполняет инструкции". |
3 мин | Учитель проводит приём «Тонкие и толстые вопросы»: "Что такое команда? Что такое система команд? Почему команда должна быть допустимой? Что изменяется после выполнения команды?" | Отвечают: "Команда — указание исполнителю; система команд — набор доступных действий; состояние среды может измениться". Формулируют пример недопустимой команды: "Идти вперёд, если впереди стена". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что результат зависит от исполнителя, его среды и допустимости команд. Сейчас мы найдём место, где обычно возникает затруднение при выполнении алгоритма."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: обнаружить необходимость пошаговой трассировки и сформулировать цель практической работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает поле 5×5 клеток с роботом в клетке $(2,2)$, направленным вверх, и алгоритм: «вперёд; направо; вперёд; вперёд; налево; вперёд». "Не перемещайте робота мысленно сразу в конечную точку. Попробуйте назвать положение после третьей команды. Почему ответы могут различаться?" | Выполняют первые три команды на мини-схеме, отвечают: "После третьей команды робот находится в клетке $(3,4)$ и направлен вправо". Объясняют, что без фиксации промежуточных состояний легко потерять направление. |
2 мин | Учитель формулирует задачу: "Сегодня мы научимся выполнять алгоритм по шагам, фиксировать координаты, направление и изменения среды, а затем объяснять полученный результат. Какой порядок действий нам нужен?" | Предлагают план: "Прочитать алгоритм, определить начальное состояние, выполнить команды по очереди, записать промежуточные результаты, проверить ответ". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема найдена: мы ошибаемся, когда пропускаем промежуточные состояния. Сформулированный вами план станет рабочим алгоритмом нашего урока."
Этап 4. Открытие нового знания через практику (10 мин)
Цель этапа: освоить алгоритм трассировки на примере формального исполнителя и самостоятельно вывести правило проверки команд.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки с полем и показывает памятку: "Работаем по четырём шагам: фиксируем начальное состояние; читаем одну команду; проверяем, может ли исполнитель её выполнить; записываем новое состояние. Не переходите к следующей команде, пока не заполнили строку таблицы." | Записывают начальное состояние исполнителя: координаты, направление, наличие стен. Заполняют первые строки трассировочной таблицы вместе с учителем. |
4 мин | Учитель предлагает алгоритм: «вперёд; направо; вперёд; если впереди свободно, то вперёд, иначе налево; вперёд». "На экране отмечена стена. Сначала определите условие, затем выполните только подходящую ветвь. Почему нельзя выполнить обе команды?" | В парах выполняют алгоритм, в каждой строке записывают команду, координаты, направление и комментарий. Формулируют: "При ветвлении выбирается одна из двух ветвей в зависимости от условия". |
3 мин | Учитель проводит межпредметную связь с математикой: "Координаты робота можно рассматривать как точку на координатной сетке. Движение вверх увеличивает вторую координату, движение вправо — первую, если оси выбраны стандартно. Сравните работу робота с пошаговым изменением координат точки." | Переносят три положения робота на координатную сетку, сравнивают изменения координат и направления. Отвечают: "Каждая команда задаёт переход из одного состояния в другое". |
Запись в тетрадях
Записывают: «Трассировка алгоритма — последовательная фиксация состояния исполнителя после каждой команды. При выполнении алгоритма необходимо проверять допустимость команды и учитывать только выбранную ветвь условия».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы получили универсальный способ выполнения алгоритма: не угадывать конечный ответ, а последовательно фиксировать каждое изменение. Теперь проверим этот способ на новых маршрутах."
Этап 5. Первичное закрепление. Практикум в парах (8 мин)
Цель этапа: закрепить выполнение линейных и ветвящихся алгоритмов в условиях парной практической работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель объясняет роли: "В каждой паре один ученик становится оператором и читает команды, второй — контролёром и заполняет таблицу. Через четыре минуты поменяйтесь ролями. Контролёр имеет право остановить выполнение, если команда не проверена." | Распределяют роли, получают карточки и подготавливают трассировочные таблицы. |
4 мин | Учитель раздаёт задание: "Исполнитель находится в клетке $(1,1)$ и направлен вправо. Выполните команды: вперёд; вперёд; налево; вперёд; если впереди свободно, то вперёд, иначе направо; вперёд. На поле есть стена перед клеткой $(3,2)$. Запишите конечные координаты и направление." | Выполняют команды по шагам, отмечают препятствие, выбирают ветвь условия, получают согласованный ответ и объясняют его партнёру. |
3 мин | Учитель предлагает взаимопроверку: "Обменяйтесь листами с соседней парой. Проверьте три пункта: начальное состояние, каждую команду, конечный результат. Если нашли расхождение, не исправляйте молча — поставьте знак вопроса и объясните место расхождения." | Проверяют работу другой пары, отмечают совпадения и расхождения, формулируют комментарий: "Ошибка возникла на команде ... , потому что ...". |
Эталон решения
Начальное состояние: $(1,1)$, направление вправо. После первой команды: $(2,1)$, вправо. После второй: $(3,1)$, вправо. После команды «налево»: направление вверх, координаты не меняются. После команды «вперёд»: $(3,2)$, вверх. Если впереди стена, условие ложно, поэтому выполняется команда «направо»: направление вправо. Последняя команда переводит исполнителя в $(4,2)$. Конечное состояние: $(4,2)$, направление вправо.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Практика показала, что контролёр в паре выполняет роль отладчика: он не просто смотрит на ответ, а проверяет каждый переход. Теперь вы выполните задание самостоятельно и выберете уровень сложности."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное владение приёмом трассировки и умение находить ошибку в готовом алгоритме.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель предлагает выбор: "Выполните обязательное задание, затем при наличии времени переходите к повышенному. Работайте индивидуально. На листе должны быть видны все промежуточные состояния, а не только конечный ответ." | Выбирают карточку и записывают на листе начальное состояние. |
5 мин | Учитель раздаёт базовое задание: "Исполнитель находится в $(2,2)$ и направлен вверх. Выполните команды: вперёд; направо; вперёд; налево; вперёд. Определите конечные координаты и направление. Затем объясните, какая команда изменила только направление." | Индивидуально заполняют трассировочную таблицу, получают конечное состояние $(3,4)$, направление вверх, отмечают команды «направо» и «налево» как изменяющие направление. |
2 мин | Учитель предлагает повышенное задание: "Найдите ошибку в записи ученика: после команды «направо» он переместил робота на соседнюю клетку. Объясните ошибку и исправьте строку таблицы." | Пишут: "После поворота координаты не изменяются; меняется только направление". Исправляют таблицу. |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране и проводит самопроверку по критериям: "Поставьте плюс за верное начальное состояние, за каждую правильно выполненную команду и за объяснение ошибки. Если есть расхождение, обведите строку и запишите, что нужно повторить." | Сверяют решение с эталоном, подсчитывают успешные шаги, отмечают личное затруднение. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь каждый из вас проверил собственное умение выполнять алгоритм. Осталось обобщить, где такой навык используется за пределами кабинета информатики и как оценить качество решения."
Этап 7. Рефлексия, межпредметное обобщение и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осмыслить результат урока, связать трассировку с математикой и робототехникой, зафиксировать дальнейшую работу дома.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на экране три области применения: движение робота по координатной сетке, пошаговый расчёт в электронных таблицах, выполнение команд в компьютерной игре. "Где в каждом случае нужно фиксировать промежуточное состояние? Что общего у этих задач?" | Называют области применения и формулируют: "Везде результат зависит от последовательности действий и текущего состояния системы". |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Поднимите зелёную карточку, если уверенно выполняете линейный алгоритм; жёлтую — если ошибаетесь в условиях; красную — если нужна совместная отработка. На стикере допишите: «Сегодня я научился...», «Мне нужно повторить...»." | Поднимают карточки, заполняют стикеры, формулируют личный результат и затруднение. |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание и контрольные вопросы: "Перед выходом ответьте устно: что такое исполнитель, зачем нужна трассировка и почему после поворота координаты могут не измениться?" | Отвечают: "Исполнитель выполняет систему команд; трассировка показывает изменения по шагам; поворот меняет направление, но не положение". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы работали не с готовым ответом, а с процессом его получения. Точная трассировка помогает находить ошибки в алгоритмах, программах и моделях движения. На следующем уроке мы перейдём от выполнения алгоритмов к их записи и анализу эффективности."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — без ошибок выполнен обязательный алгоритм, заполнены все промежуточные состояния, правильно обработано условие, найдено и объяснено ошибочное действие в повышенном задании.
- «4» — правильно определён конечный результат и большая часть промежуточных состояний, допущена одна неточность в направлении или оформлении, но способ решения понятен.
- «3» — выполнена основная последовательность команд, однако пропущены промежуточные шаги или неверно обработана одна ветвь; после подсказки ошибка исправлена.
- Ниже базового уровня — конечный ответ не подтверждён трассировкой, не различены поворот и перемещение, требуется повторная работа с памяткой.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что изменяется после выполнения команды исполнителя: положение, направление или состояние среды? | Проверка понимания структуры состояния исполнителя. |
На каком шаге вашей трассировки возникло затруднение и почему? | Выявление точек затруднения в алгоритме выполнения команд. |
Почему конечного ответа недостаточно для проверки алгоритма? | Осознание значения промежуточных состояний и самоконтроля. |
Где этот способ можно применить в математике, программировании или робототехнике? | Осмысление межпредметной связи и практической ценности темы. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы научились выполнять алгоритмы не предположительно, а строго по шагам. Самая частая ошибка — перепутать поворот с перемещением или пропустить проверку условия. Если вы фиксируете состояние после каждой команды, место ошибки становится видимым. На следующем уроке мы будем составлять и анализировать алгоритмы для исполнителей, сравнивая разные способы достижения одной цели."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 4 алгоритма для исполнителя на клетчатом поле: два линейных и два с условием. Для каждого оформить трассировочную таблицу с командами, координатами и направлением. | Закрепляет пошаговое выполнение команд; при проверке обратить внимание на начальное состояние и обработку условий. |
Средний (повышающий) | Решить 2 задачи на поиск ошибки в готовой трассировке и составить исправленный вариант алгоритма для достижения заданной конечной клетки. | Развивает анализ, отладку и умение аргументировать исправление. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать собственный алгоритм из 8–12 команд для движения исполнителя по координатной сетке с одним препятствием и двумя условиями; подготовить поле, команды и эталонную трассировку. | Формирует умение создавать алгоритмы, моделировать работу исполнителя и проверять решение другого ученика. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют исполнителем? Что входит в его состояние? Как проверить допустимость команды? Чем линейный алгоритм отличается от алгоритма с ветвлением? Почему трассировку выполняют последовательно, а не только по конечному результату?»
