Понятие алгоритма. Исполнители алгоритмов
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся сформулируют признаки алгоритма, различат исполнителя и систему команд, а также составят и проверят алгоритм из 4–6 команд для выбранного исполнителя.
- Сформировать представление об алгоритме как точном, понятном и конечном описании последовательности действий для достижения результата.
- Научить выделять исполнителя алгоритма, его систему команд и допустимые действия в предложенных ситуациях.
- Развивать умение анализировать последовательность команд, находить ошибки и исправлять алгоритм в парной работе.
- Формировать ответственное отношение к точности инструкций и показать связь алгоритмов с математикой, естественными науками, бытовыми действиями и будущими профессиями.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение точности и последовательности действий для достижения результата.
- Проявляют интерес к применению алгоритмов в программировании, инженерии, робототехнике и повседневной жизни.
- Принимают необходимость проверки собственных действий и корректного отношения к идеям одноклассников.
- Развивают самостоятельность при выборе уровня сложности задания и способа представления алгоритма.
Метапредметные
- Выделяют существенные признаки алгоритма и классифицируют инструкции по их назначению.
- Работают с информацией: читают условие, преобразуют его в последовательность команд, проверяют результат.
- Планируют решение учебной задачи, осуществляют пошаговый контроль и вносят коррективы.
- Сотрудничают в паре, формулируют вопросы и аргументируют, почему предложенная последовательность является или не является алгоритмом.
Предметные
- Знать понятия «алгоритм», «исполнитель алгоритма», «система команд исполнителя».
- Уметь называть исполнителя, его цель и допустимые команды в конкретной ситуации.
- Уметь составлять линейный алгоритм из точных, понятных и конечных команд.
- Уметь выполнять алгоритм, находить в нём ошибку и объяснять причину невозможности выполнения команды.
- Владеть навыком представления алгоритма в виде нумерованного списка команд и словесной схемы.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к алгоритмам через связь темы с выбранной профессией или цифровым устройством.
- Осознают ответственность автора инструкции за понятность и безопасность предложенных действий.
- Оценивают собственную готовность работать точно и доводить алгоритм до результата.
- Уважительно принимают различные способы решения одной задачи, если они приводят к правильному результату.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель работы с алгоритмом и планируют последовательность шагов.
- Сверяют каждую команду с возможностями выбранного исполнителя.
- Обнаруживают несоответствие между командой и результатом, предлагают исправление.
- Оценивают работу по критериям точности, понятности, конечности и достижимости результата.
Познавательные УУД
- Сравнивают бытовые инструкции и алгоритмы, выделяя общие признаки.
- Моделируют решение задачи последовательностью команд.
- Анализируют ошибочный алгоритм и устанавливают место возникновения ошибки.
- Извлекают из условия сведения об исполнителе, цели и системе команд.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: автор алгоритма и исполнитель-проверяющий.
- Формулируют инструкции так, чтобы партнёр мог выполнить их без дополнительных пояснений.
- Задают уточняющие вопросы о непонятных или недопустимых командах.
- Аргументированно обсуждают различия между двумя алгоритмами и корректно предлагают улучшения.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или запись на доске с определением алгоритма, признаками точности, понятности, конечности и результативности.
- Распечатать карточки для парной работы: по одной карточке на пару, всего по числу пар в классе, с описаниями исполнителей и их систем команд.
- Подготовить отдельные карточки трёх уровней сложности: базовые — составление алгоритма, повышающие — поиск ошибки, дополнительные — разработка алгоритма для робота или навигатора.
- Распечатать мини-лист самооценки и билет на выход по одному экземпляру на каждого ученика.
- Подготовить на доске таблицу с графами «Исполнитель», «Цель», «Система команд», «Алгоритм», «Результат».
- Подготовить маркеры, стикеры двух цветов и таймер на 2–4 минуты для парной работы.
- Подготовить изображения или короткие описания бытовых и профессиональных алгоритмов: рецепт, инструкция по сборке, маршрут, программа робота.
- Обеспечить проектор или интерактивную доску; при наличии компьютеров подготовить простой демонстрационный алгоритм перемещения исполнителя по клетчатому полю.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и вызвать интерес к проблеме точности инструкций.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы начнём тему, которая встречается не только в информатике. Поднимите руку те, кто сегодня пользовался инструкцией: рецептом, маршрутом, приложением или настройками устройства. Посмотрите, сколько разных действий мы выполняем по заранее заданной последовательности." | Поднимают руки, называют примеры: "рецепт", "маршрут", "инструкция к игре", "настройка телефона". |
3 мин | Учитель показывает на экране две инструкции: «Приготовить чай» и «Сделать чай: налить воду, вскипятить её, положить пакетик в чашку, залить кипятком, подождать несколько минут». Учитель спрашивает: "Какая инструкция понятнее? Что произойдёт, если изменить порядок действий? Почему компьютер не может догадаться, что мы имели в виду?" | Сравнивают инструкции, обсуждают с соседом 30 секунд и формулируют вывод: "Компьютеру нужны точные команды и порядок их выполнения". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что одна и та же задача может быть описана понятно или непонятно. Сегодня разберёмся, как называется точная последовательность действий, кто её выполняет и какие команды ему можно давать."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о командах, исполнителях и последовательности действий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Вспомните, какие команды вы выполняли сегодня до прихода в школу. Запишите две команды и укажите, кто их выполнял. Затем сравните ответы с соседом." | Индивидуально записывают команды «открыть дверь», «перейти дорогу», «включить компьютер», затем обсуждают в парах и называют исполнителей: человек, светофор, компьютер. |
3 мин | Учитель фиксирует ответы в таблице на доске и уточняет: "Может ли исполнитель выполнить любую команду? Что произойдёт, если дать чайнику команду 'нарисуй круг'? От чего зависит возможность выполнения команды?" | Отвечают: "Исполнитель может выполнять только доступные ему команды"; приводят примеры невозможных команд и объясняют, что система команд зависит от исполнителя. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы уже используем важные слова: команда, исполнитель, последовательность. Теперь проверим, достаточно ли просто перечислить действия, чтобы получился алгоритм."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать проблему урока и совместно определить признаки алгоритма.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает проблемный вопрос: "Перед вами последовательность: взять лист, сделать красивую фигуру, исправить ошибку, закончить работу. Можно ли назвать это алгоритмом для компьютера? Какие слова мешают его выполнить?" Учитель принимает разные версии, не давая готового определения. | Анализируют команды и отмечают неопределённые слова: "красивую", "исправить ошибку". Предполагают: "Компьютеру нужны измеримые и однозначные действия". |
2 мин | Учитель записывает тему и спрашивает: "Какую цель поставим? Какие вопросы нужно выяснить, чтобы создавать алгоритмы?" На доске появляются вопросы: что такое алгоритм, кто его выполняет, какие команды допустимы, как проверить результат. | Формулируют цель урока: "Научиться распознавать и составлять алгоритмы"; предлагают план действий и записывают тему. |
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 понятна: инструкция должна быть рассчитана на конкретного исполнителя и состоять из выполнимых команд. Перейдём к формулировке признаков алгоритма."
Этап 4. Открытие нового знания (9 мин)
Цель этапа: сформировать понятие алгоритма, исполнителя и системы команд через анализ примеров.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель показывает на доске три примера: рецепт приготовления бутерброда, маршрут по клетчатому полю и последовательность действий программы. Объясняет: "Алгоритм — это точное и понятное описание последовательности действий, выполнение которой приводит к получению результата. Важны не только команды, но и тот, кто их выполняет. Исполнитель — человек, устройство или программа, способные выполнять команды алгоритма. Система команд исполнителя — набор команд, которые он понимает и может выполнить." | Слушают объяснение, выделяют в каждом примере исполнителя, команды и результат. Отвечают: "В рецепте исполнитель — человек, в маршруте — человек или робот, в программе — компьютерная система". |
3 мин | Учитель поэтапно раскрывает признаки алгоритма: "Команда должна быть понятной, последовательность — точной, действия — выполнимыми для данного исполнителя, а выполнение должно завершаться результатом. Посмотрите на слово 'конечность': алгоритм нельзя выполнять бесконечно, если задача предполагает результат." | Записывают признаки алгоритма, приводят по одному примеру точной и неточной команды: "сделать три шага вперёд" и "идти немного вперёд". |
2 мин | Учитель проводит мини-проверку: "Определите, является ли алгоритмом инструкция 'найти интересную книгу'. Чего в ней не хватает? Как её изменить для робота-поисковика?" | Формулируют: "Инструкция неопределённая, потому что слово 'интересную' субъективно"; предлагают вариант с конкретным условием и системой команд. |
Запись в тетрадях
- Алгоритм — точное и понятное описание последовательности действий, выполнение которой приводит к результату.
- Исполнитель алгоритма — человек, устройство или программа, выполняющие команды.
- Система команд исполнителя — набор команд, понятных и доступных данному исполнителю.
- Признаки алгоритма: понятность, точность, выполнимость, конечность, результативность.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть определения и критерии. Проверим их не на готовых примерах, а в роли авторов алгоритма и исполнителей."
Этап 5. Первичное закрепление. Парная работа (8 мин)
Цель этапа: научить выделять исполнителя и составлять для него последовательность выполнимых команд.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель объясняет работу в парах: "Каждая пара получает карточку с исполнителем. Один из вас — автор алгоритма, второй — проверяющий исполнитель. Выберите один из вариантов: робот на клетчатом поле, пользователь приложения или почтовый сортировщик. На карточке укажите цель и систему команд." | Выбирают вариант, распределяют роли, записывают исполнителя, цель и 4–6 допустимых команд. |
4 мин | Учитель даёт инструкцию: "Составьте алгоритм достижения цели. Команды должны быть пронумерованы, однозначны и выполнимы. Проверяющий выполняет их буквально и ставит стикер: зелёный — всё понятно, жёлтый — нужна точность, красный — команда невыполнима. Не подсказывайте устно во время первой проверки." | Авторы записывают алгоритмы, проверяющие выполняют их буквально, отмечают непонятные места. Затем пары исправляют неточные команды. |
2 мин | Учитель приглашает две пары представить результат: "Назовите исполнителя, цель, одну спорную команду и объясните, как вы её исправили." | Представляют алгоритмы, например: "Исполнитель — робот; команда 'идти вперёд' заменена на 'переместиться на одну клетку вверх'". Другие учащиеся называют признаки алгоритма, которые удалось соблюсти. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Парная проверка показала, что автор алгоритма не может рассчитывать на догадку исполнителя. Теперь каждый самостоятельно проверит, умеет ли он анализировать алгоритм и находить ошибку."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание понятия алгоритма и его признаков.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: "Выберите уровень самостоятельно. Базовый вариант: определите исполнителя и результат в двух алгоритмах. Повышающий: найдите две ошибки в алгоритме для робота. Дополнительный: составьте собственный алгоритм для цифрового помощника. Работайте без подсказок, затем проверьте себя по критериям на доске." | Выбирают уровень и выполняют задание. В повышающем варианте анализируют алгоритм: «повернуть вправо» без уточнения направления движения и «переместиться на пять клеток» при наличии только двух свободных клеток. |
3 мин | Учитель открывает эталон: "Сверьте не только ответ, но и объяснение. За каждый правильно определённый элемент поставьте один балл. Ошибку исправьте другой ручкой. Если решение отличается, проверьте, приводит ли оно к цели и доступно ли исполнителю." | Проверяют работу по эталону, подсчитывают баллы, исправляют ошибки и отмечают в листе самооценки: «могу определить исполнителя», «могу составить команду», «могу найти ошибку». |
Эталон решения
Для алгоритма «робот находится в нижней левой клетке и должен попасть в верхнюю правую клетку поля 3 × 3» возможен вариант: 1) «Переместиться на одну клетку вверх». 2) «Переместиться на одну клетку вверх». 3) «Переместиться на одну клетку вправо». 4) «Переместиться на одну клетку вправо». Алгоритм конечен, команды точны и выполнимы, результат — робот находится в верхней правой клетке.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы проверили себя индивидуально и увидели, что качество алгоритма определяется не внешним видом, а возможностью получить нужный результат. Осталось связать новое понятие с другими предметами и жизненными ситуациями."
Этап 7. Межпредметная связь и включение в систему знаний (4 мин)
Цель этапа: показать универсальность алгоритмического мышления через связи с математикой, естественными науками и технологией.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает четыре ситуации: решение линейного уравнения, проведение опыта по физике, построение геометрической фигуры и сортировка данных. Спрашивает: "Где здесь есть исполнитель, система команд и результат? Почему математическое правило или инструкция к опыту можно рассматривать как алгоритм?" | В парах выбирают одну ситуацию и выделяют три элемента. Например: "Исполнитель — ученик, команды — перенести слагаемое, привести подобные, проверить, результат — найденное значение переменной". |
2 мин | Учитель связывает ответы с профессиями: "Алгоритмы создают программисты, инженеры, аналитики, врачи и специалисты по робототехнике. Как ошибка в алгоритме может повлиять на результат в реальной профессии?" | Приводят последствия: ошибка в навигаторе меняет маршрут, ошибка в медицинском расчёте опасна, ошибка робота нарушает производство. Формулируют вывод о необходимости проверки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Алгоритм не ограничивается программированием: он помогает описывать действия в математике, науке и профессиях. Завершим урок проверкой того, что каждый из вас забирает с собой."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить результаты урока, выявить затруднения и объяснить разноуровневое домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт билет на выход: "Закончите три фразы: 'Алгоритм — это...', 'Исполнитель может...', 'Сегодня мне нужно потренировать...'. Затем покажите карточку: зелёная — могу составить алгоритм, жёлтая — нужна тренировка, красная — нужна помощь." | Индивидуально заполняют билет на выход, выбирают цвет самооценки и сдают лист при выходе. |
1 мин | Учитель объясняет домашнюю работу: "Выберите один из трёх уровней. В каждом варианте важно указать исполнителя, систему команд, последовательность действий и результат. Не переписывайте готовую инструкцию без анализа — объясните, почему она является алгоритмом." | Записывают выбранный уровень домашнего задания, задают уточняющие вопросы и отмечают критерии проверки. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно определены исполнитель, цель и система команд; алгоритм содержит 4–6 точных, понятных и выполнимых команд, приводит к результату; ученик самостоятельно нашёл и исправил ошибку.
- «4» — правильно определены основные элементы, алгоритм приводит к результату, но содержит одну неточную формулировку или требует небольшой коррекции.
- «3» — названы исполнитель и цель, однако в алгоритме есть две и более неточные либо невыполнимые команды; после подсказки исправлена хотя бы одна ошибка.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое алгоритм и какие признаки помогают его узнать? | Проверка осознания ключевого определения и признаков алгоритма. |
Кто является исполнителем в выбранном вами примере и какие команды он может выполнять? | Выявление понимания связи между исполнителем и системой команд. |
Какая команда в вашей парной работе потребовала уточнения и почему? | Выявление умения анализировать точность и выполнимость команд. |
Что получилось уверенно, а что нужно повторить? | Субъективная оценка освоения темы и планирование коррекции. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что алгоритм — это не просто список действий, а точная, понятная и конечная последовательность команд для конкретного исполнителя. Самая частая ошибка — использовать слова, которые человек понимает по догадке, а исполнитель выполнить не может. Проверка алгоритма должна включать выполнение каждой команды и оценку результата. На следующем уроке мы рассмотрим способы записи алгоритмов и начнём составлять их в более формальной форме."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Описать два бытовых алгоритма по 5–7 команд в каждом, например приготовление напитка и поиск маршрута. Для каждого указать исполнителя, цель и результат; подчеркнуть команды. | Закрепляет определение алгоритма и умение выделять его основные элементы; при проверке смотреть на точность, понятность и конечность команд. |
Средний (повышающий) | Составить алгоритм для исполнителя «робот на клетчатом поле»: привести его из стартовой клетки в заданную конечную клетку за 6–8 команд, затем записать одну возможную ошибку и её исправление. | Развивает моделирование, пошаговый контроль и умение учитывать систему команд исполнителя. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать алгоритм для цифрового помощника или робота в одной из сфер: медицина, транспорт, производство, образование. Записать 8–10 команд и объяснить, какие последствия может вызвать неточная команда. | Формирует функциональную грамотность, системное и критическое мышление, связывает тему с будущими профессиями. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Чем алгоритм отличается от произвольного описания действий?», «Почему исполнитель не может выполнить любую команду?», «Какие четыре признака алгоритма вы назовёте?», «Как проверить, что алгоритм приводит к нужному результату?»
