Разработка несложных алгоритмов с использованием циклов для управления формальными исполнителями
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться составлять и формально выполнять несложные алгоритмы с циклами для исполнителя «Робот», фиксируя исходное состояние, команды и результат в таблице трассировки.
- Актуализировать знания об алгоритме, исполнителе и системе команд исполнителя.
- Сформировать понимание того, что цикл позволяет кратко записать повторяющуюся последовательность команд.
- Научить прослеживать выполнение алгоритма с циклом по шагам и определять конечное состояние формального исполнителя.
- Развивать внимательность, ответственность, навыки парной работы, самоконтроля и взаимопроверки.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют ответственное и внимательное отношение к точному выполнению команд алгоритма.
- Осознают значение алгоритмического мышления для управления роботами и техническими устройствами.
- Принимают необходимость проверки каждого шага и добросовестного исправления ошибок.
- Соблюдают правила сотрудничества и уважительно относятся к мнению партнёра.
Метапредметные
- Планируют последовательность действий при выполнении алгоритма и контролируют промежуточный результат.
- Анализируют текст алгоритма, выделяют повторяющиеся действия и заменяют их циклом.
- Работают с таблицей трассировки как с моделью изменения состояния исполнителя.
- Формулируют выводы, аргументируют ответ и выполняют взаимопроверку в паре.
- Используют интерактивную доску или компьютер для визуального моделирования движения исполнителя.
Предметные
- Знать назначение формального исполнителя, системы команд и цикла.
- Уметь составлять алгоритм с повторением команд для исполнителя «Робот».
- Уметь формально выполнять команды в заданной последовательности, не пропуская шаги.
- Уметь заполнять таблицу трассировки и определять конечное положение исполнителя.
- Уметь находить ошибку в алгоритме с циклом и объяснять способ её исправления.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный смысл изучения циклов через связь с управлением роботами и программируемыми устройствами.
- Оценивают собственную готовность внимательно выполнять формальные инструкции.
- Проявляют самостоятельность при выборе уровня задания.
- Осознают ценность точности, аккуратности и взаимопомощи в алгоритмической деятельности.
Регулятивные УУД
- Совместно формулируют цель урока и план её достижения.
- Планируют выполнение команд по строкам таблицы трассировки.
- Сравнивают полученный результат с условием и эталоном.
- Находят и исправляют ошибку после самопроверки или взаимопроверки.
- Оценивают степень достижения цели по листу самооценки.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки алгоритма и цикла.
- Сравнивают длинную последовательность повторяющихся команд с её записью через цикл.
- Моделируют движение исполнителя на клетчатом поле.
- Строят пошаговую таблицу изменения состояния объекта.
- Анализируют ошибочную программу и устанавливают причину неправильного результата.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли исполнителя и контролёра при работе в паре.
- Задают уточняющие вопросы о порядке выполнения команд.
- Объясняют партнёру способ получения конечного состояния.
- Аргументируют обнаруженную ошибку и предлагают исправление.
- Согласовывают общий результат без замены работы партнёра своей.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить компьютер учителя, проектор или интерактивную доску и изображение клетчатого поля с исполнителем «Робот».
- Вывести на экран систему команд: «вверх», «вниз», «влево», «вправо», а также запись цикла с указанием числа повторений.
- Подготовить демонстрационный алгоритм: «повтори 3 раза: вправо, вверх» и начальное положение робота на клетчатом поле.
- Распечатать карточки с алгоритмами трёх уровней: по одной карточке на пару и по одной индивидуальной карточке на каждого ученика.
- Распечатать таблицы трассировки с графами «Номер шага», «Команда», «Положение робота», «Направление движения».
- Подготовить карточки «минимум», «базовый уровень» и «повышенный уровень» для выбора задания.
- Разместить на доске схему: «исходное состояние → команда → новое состояние» и памятку «не пропускай ни одной команды».
- Подготовить стикеры или карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для приёма «Светофор».
- Подготовить задания с межпредметным контекстом: маршрут робота по клетчатому полю и повторяющиеся движения, связанные с геометрическим построением.
- Проверить, что на партах есть тетради, ручки и линейки; при наличии оборудования открыть простую интерактивную модель движения робота.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить обучающихся в учебную деятельность и показать практическую необходимость точного выполнения алгоритма.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране клетчатое поле с роботом: "Здравствуйте, ребята. Представьте, что робот должен добраться до отмеченной клетки. Он получает команды не в виде общего пожелания, а в виде точной последовательности действий. Посмотрите на поле и предположите, что произойдёт, если робот пропустит одну команду или выполнит команды в другом порядке. Сегодня мы проверим, почему для исполнителя важен каждый шаг." | Готовят рабочее место, рассматривают поле, высказывают предположения: "Робот окажется не в той клетке", "маршрут изменится", "он может столкнуться с препятствием". |
2 мин | Учитель использует приём «Проблемный вопрос»: "Можно ли сразу назвать конечное положение робота, не прослеживая весь маршрут? А если одна и та же команда повторяется несколько раз? Как записать такой алгоритм короче, но не потерять точность? Запишите одним предложением, что вы хотели бы сегодня научиться делать." | Индивидуально формулируют ожидание, затем обсуждают его с соседом 30 секунд и предлагают варианты: "Научиться выполнять алгоритм по шагам", "научиться записывать повторения с помощью цикла". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что даже простой маршрут требует точности. Теперь вспомним, кто выполняет команды и какие свойства алгоритма уже помогают нам рассуждать о действиях робота."
Этап 2. Актуализация опорных знаний (6 мин)
Цель этапа: восстановить понятия «алгоритм», «исполнитель» и «система команд» как основу изучения циклов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит эвристическую беседу: "Что называют алгоритмом? Кто такой исполнитель алгоритма? Какие команды может выполнять формальный исполнитель? Почему исполнитель не должен самостоятельно менять порядок команд? Приведите по одному примеру исполнителя из информатики и повседневной жизни." Учитель фиксирует ключевые слова на доске. | Отвечают: "Алгоритм — это последовательность команд", "исполнитель выполняет команды", "система команд задаёт допустимые действия"; приводят примеры робота, компьютера, навигатора, человека по инструкции. |
3 мин | Учитель показывает две записи: «вправо, вправо, вправо, вверх» и «повтори 3 раза: вправо; вверх». Спрашивает: "Одинаков ли результат этих записей? Что вторая запись делает понятнее? На каком месте может возникнуть ошибка?" Учитель напоминает, что каждая команда должна быть доступна исполнителю. | Сравнивают записи в парах, отмечают, что результат зависит от точного понимания тела цикла, формулируют: "Повторяется блок команд", "ошибка возможна в числе повторений или порядке команд". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что исполнитель действует только в пределах своей системы команд. Теперь создадим ситуацию, в которой без пошагового анализа нельзя уверенно определить результат."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: выявить затруднение при выполнении алгоритма с циклом и совместно сформулировать цель урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует начальное положение робота в клетке A1 и алгоритм: "Повтори 3 раза: вправо, вверх. Посмотрите на поле. Не выполняйте команды вслух, сначала предположите конечную клетку. Затем проверим предположение пошагово. Где окажется робот?" | Рассматривают поле, индивидуально делают прогноз, записывают предполагаемую конечную клетку и объяснение. |
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала сравните свои прогнозы с соседом. Если ответы различаются, найдите, на каком повторении возникло расхождение. Какой способ поможет получить доказательный ответ?" Учитель подводит класс к формулировке цели. | Обсуждают решение в парах, называют причину расхождения, формулируют цель: "Научиться выполнять цикл по шагам и записывать результат каждого шага в таблице трассировки". |
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 определена: мысленного предположения недостаточно, нужен точный пошаговый способ. Сейчас мы откроем этот способ и применим его к исполнителю «Робот»."
Этап 4. Открытие нового знания. Формальное выполнение цикла (9 мин)
Цель этапа: сформировать алгоритм формального исполнения программы с циклом и научить заполнять таблицу трассировки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель записывает на доске определение: "Формальное исполнение алгоритма — это точное выполнение исполнителем всех команд в заданной последовательности без пропусков и самостоятельных изменений." Затем добавляет: "Цикл позволяет повторить указанную группу команд заданное число раз. Важно выполнить тело цикла полностью, затем перейти к следующему повторению." | Записывают определение, выделяют слова «точное», «последовательность», «без пропусков», задают уточняющие вопросы. |
4 мин | Учитель показывает таблицу трассировки и демонстрирует алгоритм: "Начальное положение робота — A1. Алгоритм: повтори 2 раза: вправо, вверх. В первой строке фиксируем исходное состояние. Затем выполняем вправо и записываем новое положение, после этого вверх. Только завершив первый круг, начинаем второй." Учитель пошагово перемещает значок робота на поле. | Заполняют таблицу: исходное состояние A1; после команды «вправо» — B1; после команды «вверх» — B2; после второго «вправо» — C2; после второго «вверх» — C3. Формулируют вывод: "Конечное положение — C3". |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "Что записываем до выполнения первой команды? Почему нельзя записать только конечную клетку? Как понять, что цикл выполнен полностью?" На доске фиксирует памятку: «1. Запиши начало. 2. Выполни одну команду. 3. Запиши новое состояние. 4. Повтори до окончания цикла. 5. Проверь результат». | Отвечают: "Начальное состояние", "чтобы увидеть каждый переход", "по числу повторений"; переписывают памятку в тетрадь. |
Запись в тетрадях
Записать определение формального исполнения алгоритма, назначение цикла и памятку пошаговой трассировки: «исходное состояние → команда → новое состояние → проверка числа повторений».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы получили способ, который превращает движение робота в проверяемую таблицу. Теперь применим его в парах: один будет выполнять команды, а второй — контролировать и фиксировать каждый шаг."
Этап 5. Первичное закрепление. Парная работа (8 мин)
Цель этапа: закрепить составление и формальное выполнение алгоритмов с циклами через распределение ролей в паре.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку с клетчатым полем, начальным положением робота и алгоритмом: "В первой попытке один из вас — исполнитель, второй — контролёр. Исполнитель перемещает робота по командам, контролёр заполняет таблицу трассировки и останавливает партнёра, если команда пропущена. Через четыре минуты поменяйтесь ролями." | Распределяют роли, подготавливают карточку и таблицу, договариваются о порядке взаимодействия. |
4 мин | Учитель предлагает алгоритм первой карточки: "Начальное положение — A1. Повтори 3 раза: вправо, вверх. Выполняйте команды по одной, вслух называйте номер повторения и фиксируйте каждое состояние. Не переходите к следующей команде без записи в таблице." | Выполняют алгоритм в паре. Один перемещает маркер: A1 → B1 → B2 → C2 → C3 → D3; второй записывает шаги и конечное состояние D3. Обмениваются уточнениями. |
3 мин | Учитель предлагает поменяться ролями и раздаёт второй алгоритм: "Начальное положение — C3. Повтори 2 раза: влево, вниз, вправо. Сравните конечный результат с начальным положением и объясните, почему робот не остался в исходной клетке или вернулся в неё." Учитель наблюдает и задаёт вопросы о числе команд внутри одного повторения. | Меняются ролями, выполняют шесть команд тела цикла по шагам, фиксируют состояния, определяют конечное положение и формулируют ответ партнёру. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "В паре легче заметить пропуск команды, но каждый из вас должен уметь выполнить алгоритм самостоятельно. Далее проверим индивидуальное понимание и отдельно потренируем поиск ошибки."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное умение выполнять алгоритм с циклом, определять результат и находить ошибку.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель предлагает выбор уровня: "Выберите карточку, на которой сможете показать самостоятельный результат. Минимум: выполните один цикл и заполните таблицу. Базовый уровень: определите конечное положение и объясните ход решения. Повышенный уровень: найдите ошибку в алгоритме и исправьте её. Работайте молча, каждую команду заносите в отдельную строку." | Выбирают карточку. Выполняют алгоритм индивидуально, заполняют таблицу трассировки, записывают конечное состояние и объяснение. |
2 мин | Учитель выводит на экран эталонные траектории и говорит: "Проверьте не только конечную клетку, но и промежуточные состояния. Если ответ отличается, найдите первый шаг расхождения. Исправление начинайте именно с него." | Сопоставляют свою таблицу с эталоном, выделяют первый ошибочный шаг, исправляют решение. |
2 мин | Учитель проводит краткую взаимопроверку: "Обменяйтесь листами с соседом. Поставьте знак рядом с каждой верно заполненной строкой. Если нашли ошибку, напишите короткую рекомендацию: «Проверь число повторений» или «Не пропускай команду внутри цикла»." | Проверяют работу соседа по эталону, записывают одну конкретную рекомендацию, возвращают лист и принимают исправление. |
Эталон решения
Для алгоритма «Начальное положение — A1. Повтори 2 раза: вправо, вверх» трассировка выполняется так: исходное состояние A1; после первого «вправо» — B1; после первого «вверх» — B2; после второго «вправо» — C2; после второго «вверх» — C3. Конечное положение робота — C3. Ошибка возникает, если ученик выполняет только одно повторение или меняет порядок команд внутри тела цикла.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что конечный ответ надёжен только тогда, когда подтверждён всей последовательностью промежуточных состояний. Обобщим, где этот способ нужен за пределами учебного поля и как мы оцениваем собственный результат."
Этап 7. Обобщение, межпредметная связь и рефлексия (5 мин)
Цель этапа: обобщить способ формального исполнения, связать его с управлением техническими системами и оценить достижение цели.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель задаёт межпредметный вопрос: "Маршрут робота по клеткам похож на построение фигуры на координатной сетке. Где ещё важно выполнять команды строго по порядку: в робототехнике, навигации, технологической инструкции? Почему ошибка в одном шаге может изменить весь результат?" | Приводят примеры управления роботом, навигатором, автоматической линией; связывают движение по клеткам с координатами и построением маршрута; формулируют: "Одна ошибка меняет последующие состояния". |
2 мин | Учитель предлагает завершить фразы: "Сегодня я узнал...", "Теперь я умею...", "Мне было трудно..." Затем проводит приём «Светофор»: "Зелёная карточка означает, что вы можете выполнить цикл и заполнить трассировку; жёлтая — нужна ещё одна тренировка; красная — требуется моя помощь." | Устно завершают фразы, поднимают карточку выбранного цвета, называют конкретное затруднение: «число повторений», «порядок команд», «заполнение промежуточных состояний». |
1 мин | Учитель возвращает класс к цели: "Мы ставили задачу научиться разрабатывать и формально выполнять алгоритмы с циклами. Покажите большим пальцем, насколько цель достигнута, и назовите одно доказательство: таблица, найденная ошибка или объяснение партнёру." | Оценивают собственный результат, называют выполненное действие и записывают в листе самооценки: «могу самостоятельно», «могу с подсказкой» или «нужна помощь». |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнен алгоритм с циклом, заполнены все строки таблицы трассировки, правильно определено конечное состояние и объяснена найденная ошибка в усложнённом задании.
- «4» — правильно определено конечное состояние и заполнена большая часть таблицы, допущена одна неточность в промежуточной записи или объяснении.
- «3» — выполнена основная последовательность команд, но допущены ошибки в числе повторений, порядке команд или фиксации промежуточных состояний; после подсказки результат исправлен.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что означает формально исполнить алгоритм с циклом? | Проверка понимания ключевого понятия и значения точной последовательности команд. |
Какой шаг таблицы трассировки помогает найти ошибку первым? | Выявление понимания роли промежуточных состояний и самоконтроля. |
Что было труднее: составить цикл, выполнить его или проверить результат? | Выявление точек затруднения для последующей коррекции. |
Где можно применить такой способ управления в реальной жизни? | Осознание практической и межпредметной значимости изученного материала. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы научились превращать повторяющиеся команды в цикл и выполнять его формально, по шагам. Главное правило — не угадывать конечное положение, а фиксировать каждое изменение состояния исполнителя. Типичная ошибка — выполнить не весь блок цикла или перепутать порядок команд. На следующем уроке мы продолжим составлять алгоритмы для формальных исполнителей и потренируемся находить ошибки в более сложных программах."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 3 несложных алгоритма для исполнителя «Робот» с одним циклом; для каждого записать начальное положение, все команды и конечное состояние в таблице трассировки. | Закрепляет пошаговое выполнение цикла; при проверке смотреть на число повторений и наличие каждой промежуточной записи. |
Средний (повышающий) | Составить 2 собственных алгоритма с циклом для перемещения робота по клетчатому полю и выполнить их формально, указав конечные клетки. | Развивает умение самостоятельно проектировать алгоритм и проверять его результат; при проверке оценивать корректность тела цикла и маршрута. |
Продвинутый (дополнительный) | Разобрать один ошибочный алгоритм с циклом: определить первый неверный шаг, объяснить причину ошибки и предложить исправленный вариант, после чего заполнить новую таблицу трассировки. | Формирует навыки анализа, оценки и коррекции алгоритма; при проверке смотреть на доказательность исправления и точность трассировки. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что такое цикл?», «Почему при формальном исполнении нельзя пропускать промежуточные состояния?», «Как проверить, что тело цикла выполнено нужное число раз?»
