Тема: § 53 Алгоритмическая структура «Цикл».

 Технологическая карта урока

Тема урока: § 53 Алгоритмическая структура «Цикл». § 54 Практическая работа «Составление цепочки команд».

Цели урока:

• Понять концепцию и назначение циклов в алгоритмических структурах.
• Научиться использовать циклы для оптимизации алгоритмов.
• Разработать и протестировать цепочку команд с использованием циклов.

Задачи урока:

• Объяснить учащимся, что такое цикл и где он применяется.
• Научить составлять алгоритмы с использованием циклов.
• Практически применить знания для создания цепочки команд.

Оборудование и материалы:

• Компьютеры с установленным программным обеспечением для программирования (например, Scratch, Python и т.д.).
• Инструкции по использованию циклов в выбранном программном обеспечении.
• Примеры алгоритмов с циклами и без для сравнения.

ПЛАН УРОКА

Вводная часть (10 минут):

1. • Объяснение понятия "цикл" и его роли в программировании.
   • Примеры использования циклов в повседневной жизни и в программировании.
2. Основная часть (20 минут):
   • Теоретическое объяснение алгоритмических структур с циклами (for, while).
   • Демонстрация примеров алгоритмов с использованием циклов на доске или через проектор.
3. Практическая работа (25 минут):
   • Раздача заданий на составление цепочки команд с использованием циклов.
   • Самостоятельная работа учащихся на компьютерах, преподаватель оказывает помощь при необходимости.
4. Обсуждение и анализ (10 минут):
   • Учащиеся демонстрируют свои цепочки команд и объясняют, как они использовали циклы.
   • Анализ эффективности использования циклов в алгоритмах.
5. Заключительная часть (5 минут):
   • Подведение итогов урока.
   • Обсуждение того, как использование циклов может упростить программирование и сделать код более читаемым и эффективным.

Домашнее задание:

• Придумать и записать алгоритм для решения задачи из повседневной жизни с использованием циклов.
• Создать программу с циклами, которая выполняет заданную последовательность действий.

Критерии оценки:

• Понимание концепции циклов и их применения в алгоритмах.
• Способность самостоятельно составлять алгоритмы с использованием циклов.
• Качество и корректность выполнения практической работы.

Эта технологическая карта урока поможет учащимся освоить важный аспект программирования — использование циклов для упрощения и оптимизации кода.

Ход урока:

1. Вводная часть (10 минут):
   
   
   Объяснение понятия "цикл" и его роли в программировании:
   
   
   Цикл в программировании — это базовая конструкция, которая позволяет повторять определённый блок кода несколько раз. Циклы используются для выполнения задач, которые требуют повторения, и являются одним из ключевых элементов структурного программирования.
   
   
   Существуют различные типы циклов, но основные из них — это:
   
   
   • Цикл с предусловием (while): выполняется, пока заданное условие истинно.
   • Цикл с постусловием (do-while): выполняется хотя бы один раз, а затем продолжает выполняться, пока условие истинно.
   • Цикл со счётчиком (for): выполняется определённое количество раз, которое задаётся счётчиком.
   
   
   Циклы позволяют сократить количество кода, избежать его дублирования и упростить структуру программы. Они делают код более читаемым и легким для поддержки.
   
   
   Примеры использования циклов в повседневной жизни и в программировании:
   
   
   В повседневной жизни циклы можно сравнить с любой рутинной деятельностью, которую мы повторяем многократно. Например:
   
   
   • Приготовление чая: Выполняем одни и те же шаги (наполнить чайник водой, включить его, дождаться закипания) каждый раз, когда хотим выпить чай.
   • Тренировки: Выполнение определённого упражнения несколько подходов подряд с небольшим отдыхом между ними.
   
   
   В программировании циклы используются для решения аналогичных задач, например:
   
   
   • Обработка коллекций данных: Если у нас есть список из ста элементов и нам нужно выполнить одну и ту же операцию для каждого элемента, мы используем цикл, чтобы пройти по всему списку и выполнить эту операцию, вместо того чтобы писать сто раз один и тот же код.
   • Игры: В игровом цикле (game loop) цикл используется для постоянного обновления состояния игры и отрисовки графики на экране.
   
   
   Таким образом, циклы являются мощным инструментом в программировании, позволяющим эффективно управлять повторяющимися процессами как в коде, так и в реальной жизни.
   
   
   
   
   
2. Основная часть (20 минут):
   
   

   Теоретическое объяснение алгоритмических структур с циклами (for, while):

   
   

   Циклы являются фундаментальными алгоритмическими структурами, которые позволяют программе выполнять повторяющиеся действия. Два основных типа циклов, которые часто используются в программировании, — это циклы for и while.

   
   

   Цикл for:
   Цикл for обычно используется, когда заранее известно количество итераций. Он состоит из трёх основных частей: инициализации, условия и инкремента (или декремента).

   
   

   Структура цикла for в большинстве языков программирования выглядит следующим образом:

   
   

   plaintext

   for (инициализация; условие; инкремент) {
       // Код для выполнения на каждой итерации
   }
   

   
   

   Цикл while:
   Цикл while используется, когда количество итераций неизвестно заранее и зависит от выполнения определённого условия. Цикл продолжает выполняться до тех пор, пока условие истинно.

   
   

   Структура цикла while выглядит так:

   
   

   plaintext

   while (условие) {
       // Код для выполнения на каждой итерации
   }
   

   
   

   Демонстрация примеров алгоритмов с использованием циклов на доске или через проектор:

   
   

   Пример с циклом for:
   Допустим, у нас есть задача напечатать числа от 1 до 5. Используя цикл for, мы можем легко решить эту задачу следующим образом:

   
   

   plaintext

   for (int i = 1; i <= 5; i++) {
       print(i);
   }
   

   
   

   На доске или проекторе вы можете показать, как переменная i инициализируется значением 1, условие i <= 5 проверяется перед каждой итерацией, и i увеличивается на 1 после каждой итерации.

   
   

   Пример с циклом while:
   Рассмотрим задачу, в которой необходимо ждать, пока пользователь не введёт определённое слово, например "выход". Мы можем использовать цикл while для этого:

   
   

   plaintext

   String userInput;
   while (!"выход".equals(userInput)) {
       userInput = getUserInput(); // Функция для получения ввода пользователя
       print("Вы ввели: " + userInput);
   }
   

   
   

   На доске или проекторе покажите, как цикл while начинается с проверки условия, и если условие истинно (пользователь не ввёл "выход"), код внутри цикла выполняется, запрашивая ввод пользователя и печатая его.

   
   

   Эти примеры помогут учащимся визуализировать, как работают циклы for и while, и понять, в каких ситуациях каждый из них может быть полезен.
   
   
   
   

   
   
3. Практическая работа (25 минут):
   
   

   Для выполнения этой части урока вам понадобится подготовить задания, которые учащиеся будут выполнять самостоятельно на компьютерах. Вот примеры заданий, которые можно раздать учащимся для работы с циклами:

   
   

   Задание 1: Цикл for

   
   

   • Напишите программу, используя цикл for, которая выводит на экран числа от 1 до 10.
   • Модифицируйте программу так, чтобы она выводила только чётные числа в этом диапазоне.

   
   

   Задание 2: Цикл while

   
   

   • Создайте программу, которая использует цикл while для чтения чисел, введённых пользователем, до тех пор, пока не будет введено число 0. После этого программа должна вывести сумму всех введённых чисел.
   • Дополните программу так, чтобы она также подсчитывала количество введённых чисел (не считая 0).

   
   

   Задание 3: Вложенные циклы

   
   

   • Используйте вложенные циклы for для вывода на экран таблицы умножения от 1 до 5.

   
   

   Задание 4: Цикл с условием

   
   

   • Напишите программу с циклом while, которая запрашивает у пользователя ввод строки и продолжает это делать до тех пор, пока пользователь не введёт "стоп".

   
   

   Инструкции для учащихся:

   
   

   1. Откройте среду программирования на вашем компьютере.
   2. Выберите задание, которое вы хотите выполнить, или выполните их по порядку.
   3. Напишите код для каждого задания, используя соответствующие циклы.
   4. Проверьте свой код на ошибки и убедитесь, что он работает правильно.
   5. Если у вас возникнут вопросы или проблемы, поднимите руку, и я подойду, чтобы помочь вам.

   
   

   Роль преподавателя:

   
   

   • Обойдите класс, чтобы убедиться, что каждый учащийся начал работу над заданием.
   • Будьте внимательны к учащимся, которые могут испытывать трудности, и предложите помощь при необходимости.
   • Поощряйте учащихся думать самостоятельно и искать решения, прежде чем предоставлять ответы.
   • Подчеркните важность тестирования кода и исправления ошибок как части процесса программирования.

   
   

   После того как учащиеся завершат задания, можно провести обсуждение, в ходе которого они поделятся своими решениями и подходами к выполнению заданий. Это поможет укрепить их понимание циклов и их применения в программировании.
   
   
   
   
4. Обсуждение и анализ (10 минут):
   
   

   После того как учащиеся завершат выполнение своих заданий, можно организовать демонстрацию их работ. Вот как это можно сделать:

   
   

   Демонстрация цепочек команд:

   
   

   1. Подготовка к демонстрации:
      • Каждый учащийся или группа учащихся готовятся представить свою программу.
      • Убедитесь, что у каждого есть возможность подключить свой компьютер к проектору или разделить экран в случае онлайн-урока.
   2. Порядок демонстрации:
      • Учащиеся по очереди демонстрируют свои программы, показывая код и результат его выполнения.
      • Во время демонстрации каждый учащийся объясняет, как он использовал циклы для решения задачи и какие решения были приняты для оптимизации алгоритма.
   3. Обсуждение и анализ:
      • После каждой демонстрации проведите краткое обсуждение, позволяя другим учащимся задавать вопросы и делиться своими наблюдениями.
      • Обратите внимание на то, как использование циклов повлияло на эффективность и читаемость кода.

   
   

   Анализ эффективности использования циклов:

   
   

   1. Сравнение подходов:
      • Сравните различные подходы, которые учащиеся использовали в своих программах. Обсудите, какие из них были более эффективными и почему.
   2. Оптимизация кода:
      • Рассмотрите примеры, где использование циклов помогло уменьшить количество кода и сделать его более организованным.
      • Обсудите случаи, когда циклы могут быть неэффективны или их использование может привести к ошибкам, таким как бесконечные циклы.
   3. Лучшие практики:
      • Подчеркните важность правильного выбора типа цикла для конкретной задачи.
      • Объясните, как важно учитывать условия выхода из цикла, чтобы избежать бесконечного выполнения.
   4. Рефлексия:
      • Попросите учащихся подумать о том, как они могли бы улучшить свои программы, используя полученные знания о циклах.
      • Обсудите, какие навыки, связанные с использованием циклов, они смогли развить в ходе выполнения задания.

   
   

   Этот этап урока поможет учащимся лучше понять, как циклы могут быть использованы для создания эффективных и оптимизированных алгоритмов, а также даст им возможность учиться на примерах своих сверстников.
   
   
   

   
   
5. Заключительная часть (5 минут):
   
   

   Подведение итогов урока — это момент, когда можно обобщить изученный материал и подчеркнуть ключевые моменты, которые учащиеся должны усвоить. Вот как это можно сделать:

   
   

   Подведение итогов:

   
   

   1. Обобщение основных понятий:
      • Повторите, что такое циклы и какие типы циклов (for, while) были изучены.
      • Напомните учащимся о роли циклов в программировании и о том, как они помогают избежать дублирования кода.
   2. Преимущества использования циклов:
      • Обсудите, как циклы упрощают программирование, позволяя выполнять повторяющиеся действия без необходимости писать один и тот же код многократно.
      • Подчеркните, что циклы делают код более читаемым и легким для понимания, что важно при работе в команде и при поддержке кода.
   3. Эффективность циклов:
      • Обсудите, как правильное использование циклов может повысить эффективность программы, сократив время выполнения и количество используемой памяти.
      • Укажите на важность определения условий выхода из цикла, чтобы избежать бесконечного выполнения и других потенциальных проблем.
   4. Примеры из практической работы:
      • Вспомните некоторые примеры из демонстраций учащихся, которые хорошо иллюстрируют использование циклов.
      • Похвалите учащихся за творческий подход и успешное решение задач.
   5. Рефлексия и обратная связь:
      • Попросите учащихся поделиться своими впечатлениями о том, что было полезно и что они узнали в ходе урока.
      • Ответьте на возникшие вопросы и предложите дополнительные ресурсы для изучения, если учащиеся заинтересованы в дальнейшем изучении темы.

   
   

   Заключение:

   
   

   • Подчеркните, что навыки работы с циклами являются фундаментальными для любого программиста и найдут применение в различных областях программирования.
   • Напомните учащимся о домашнем задании и о том, что они должны практиковать использование циклов для укрепления своих навыков.

   
   

   Подведение итогов урока помогает учащимся систематизировать знания и подготавливает их к дальнейшему самостоятельному изучению темы, а также к применению полученных знаний в практических задачах.
   
   
   

   
   

Домашнее задание:

• Придумать и записать алгоритм для решения задачи из повседневной жизни с использованием циклов.
• Создать программу с циклами, которая выполняет заданную последовательность действий.
  
  
  ОБРАЗЕЦ
  
  
  Давайте рассмотрим простую задачу из повседневной жизни, которую можно автоматизировать с помощью циклов: напоминание о питье воды в течение дня.
  
  
  Задача: Напоминание о необходимости выпить стакан воды каждые 2 часа в течение рабочего дня (предположим, что рабочий день длится 8 часов).
  
  
  Алгоритм:
  
  
  1. Начать рабочий день.
  2. Установить счётчик времени на 0.
  3. Пока счётчик времени меньше 8 часов:
     • Подождать 2 часа.
     • Вывести напоминание: "Пора выпить воду".
     • Увеличить счётчик времени на 2.
  4. Закончить рабочий день.
  
  
  Теперь давайте преобразуем этот алгоритм в простую программу на языке Python, используя цикл:
  
  
  python

  import time
  
  # Установим общее количество напоминаний в рабочий день
  total_reminders = 8 // 2
  # Счётчик напоминаний
  reminders_count = 0
  
  print("Рабочий день начался. Время пить воду каждые 2 часа.")
  
  while reminders_count < total_reminders:
      # Ждём 2 часа (для примера используем 5 секунд)
      time.sleep(5)
      
      # Увеличиваем счётчик напоминаний
      reminders_count += 1
      
      # Выводим напоминание
      print(f"Напоминание {reminders_count}. Пора выпить стакан воды!")
  
  print("Рабочий день закончился. Надеюсь, вы выпили достаточно воды сегодня!")
  

  
  
  В этой программе мы используем цикл while для повторения напоминания о необходимости выпить воду. В реальной программе вместо time.sleep(5) мы бы использовали задержку в 2 часа (7200 секунд), но для примера мы сократили время ожидания.
  
  
  Этот пример показывает, как можно использовать циклы для автоматизации повторяющихся задач в повседневной жизни, делая их более управляемыми и организованными.
  
  
  
  

Критерии оценки:

• Понимание концепции циклов и их применения в алгоритмах.
• Способность самостоятельно составлять алгоритмы с использованием циклов.
• Качество и корректность выполнения практической работы.

Эта технологическая карта урока поможет учащимся освоить важный аспект программирования — использование циклов для упрощения и оптимизации кода.