VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тренажер по решению заданий при подготовке к ОГЭ в среде программирования КУМИР
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Одной из задач курса Информатика и ИКТ в школе является освоение приемов построения простых вычислительных алгоритмов и их реализации на языке программирования, познакомиться с азами работы систем программирования.
Кумир - очень удобен для изучения основ алгоритмизации и программирования. Этот среда имеет интерфейс на русском языке. И поможет ученикам сформировать алгоритмическое мышление. Умение писать программы, а также умение планировать, которое необходимо каждому человеку.
Являясь учащимся 9 класса, который планирует сдавать экзамен по информатике, мне стало интересно разработать тренажер по решению заданий при подготовке к ОГЭ в среде программирования КУМИР. Это и послужило при выборе темы моего проекта.
Гипотеза: наша разработка поможет учащимся при подготовке к ОГЭ и для успешной сдачи экзаменов.
Проблема: Требуется разработать тренажер с решениями экзаменационных задач, содержащих алгоритм чертежника и робота
Объект исследования: алгоритмы исполнителей «Чертежник» и «Робот».
Предмет исследования: способы обработки алгоритмов для исполнителей «Чертёжник» и «Робот».
Цель исследования: разработать тренажер с решениями экзаменационных задач, содержащих алгоритм чертежника и робота.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
Изучить теоретический материал по теме.
Решить типовые задачи, содержащие алгоритмы исполнителей «Чертежник» и «Робот» из материалов ОГЭ.
Разработать рекомендации по решению таких задач.
На основе полученных данных, разработать тренажер с решениями экзаменационных задач, содержащих алгоритмы для исполнителей «Чертежник» и «Робота».
Провести тестирование эффективности решения задач, используя наши рекомендации.
Провести опрос о эффективности наших рекомендаций.
Методы исследования: теоретический анализ; изучение литературы; описательный; моделирование; эксперимент.
Актуальность работы заключается в успешной подготовке учащихся к аттестационным испытаниям с помощью информационно-коммуникационных технологий и применения специально разработанных правил для решения экзаменационных задач.
Практическая часть может использоваться на занятиях по подготовке к ОГЭ, а также на уроках темы «Программирование».
Знакомство с средой программирования КУМИР
Язык КУМИР - универсальный язык программирования, его прототипом послужил "школьный язык программирования", разработанный А.П. Ершовым в первой половине 80-х годов ХХ века.
С истема КУМИР позволяет создавать, отлаживать и выполнять программы. Несложные программы Вы сможете начать писать и выполнять практически сразу после знакомства с системой, однако система КУМИР позволяет создавать и достаточно большие, сложные программы. Во время редактирования программы система КУМИР автоматически производит синтаксический разбор и сообщает о найденных ошибках.
В то же время КУМИР является учебной системой. В неё встроено несколько графических исполнителей, действия которых визуализируются на их "игровом поле" или арене.
Кроме обычных средств программирования Кумир имеет интерактивные средства управления исполнителями - панелью управления, которая дает выполнять определенный набор действий. Система КУМИР включает встроенные графические исполнители.
В данном комплексе для программирования используется свой язык. Кстати, язык программирования, используемый для работы в данной программе, также называется Кумир. Сам язык, условно разбит на несколько групп, разделенных по своей функциональной составляющей: команды алгоритмического языка; команды Робота; команды Чертёжника.
Язык программирования может работать с несколькими типами величин: целые; вещественные; логические; символьные; литерные.
В языке программирования также присутствуют все основные математические и алгебраические функции. Это позволит совмещать изучение, как основ программирования, так и такие предметы как математика, алгебра, геометрия, физика.
Недостатки системы:
недостаточная скорость выполнения команд;
нет классической графики;
данный язык больше нигде не применяется (хотя это аналог Паскаля и можно дальше развиваться по этому пути).
Основные достоинства:
все команды на русском языке;
присутствует диагностика ошибок;
бесплатное и лицензионное ПО;
удобное предоставление отладочной информации;
возможность построения заготовок задач;
возможность создания шаблонов программ.
Особенности работы с данным продуктом и языком программирования
Язык программирования используется с русской лексикой и понятной структурой. Это дает возможность даже ученику, ранее не занимавшемуся никогда программированием, начать писать несложные, но интересные программы буквально через пару уроков. Но это не отменяет того, что Кумир позволяет создавать довольно сложные программы для своего уровня.
А втоматическая проверка при редактировании программы также большой плюс система. В случае нахождения ошибок будет выведено информационное сообщение. Работа программы выводится или в виде текста на экран, или позволяет задействовать виртуальных исполнителей — устройства, которые могу выполнять определенный набор действий, заложенных в программе.
И конечно, ради чего создавалась данная программа. Это чтобы можно было сдавать ОГЭ и ЕГЭ по информатике. Сертифицировать иностранные продукты в наше время проблематично и поэтому был создан собственный продукт.
Алгоритм «Чертежник»
Исполнитель Чертежник предназначен для построения линий, рисунков, чертежей, графиков на бесконечном во все стороны листе. На чертежном листе задана прямоугольная система координат.
Ч ертежник имеет перо, которое может подниматься, опускаться и перемещаться.
При перемещении опущенного пера за ним остается отрезок от старого положения пера до нового.
Чертежник может менять цвет пера, что позволяет рисовать цветные картинки.
При запуске Чертежника (по умолчанию):
Перо находится в начале координат
Перо поднято
Цвет чернил – черный.
В любой момент если кликнуть по перу правой кнопкой мышки, то можно увидеть текущие координаты Чертежника.
Пользуясь кнопками - пиктограммами в верхней части окна Чертежника, можно менять масштаб рисунка, установить шаг сетки или вообще не отображать сетку на рисунке, показывать весь рисунок.
Чертежник умеет выполнять 6 команд:
поднять перо
опустить перо
сместиться в точку (вещ x, y)
сместиться на вектор (вещ дх, ду)
установить цвет (лит наименование цвета)
надпись (вещ ширина_символа, лит текст)
Команда сместиться в точку
сместиться в точку (вещ x, y)
перемещает Чертежника в точку с координатами (х, у), которые указываются относительно начала координат (абсолютные координаты).
После выполнения команды текущими становятся координаты (x, y).
Е сли перед выполнением этой команды перо Чертежника опущено, то на поле останется след - линия, соединяющая предыдущее положение Чертежника с указанной точкой.
Например:Команда сместиться на вектор (вещ дx, дy)
Перемещает Чертежникана дx по горизонтали и на дy по вертикали.
Происходит относительное смещение положения пера.
Если начальные координаты Чертежника были (х, у), то после выполнения команды Чертежник будет находиться в точке с координатами (x + дx, y + дy).
Если перед выполнением команды перо было опущено, то останется след в виде отрезка, соединяющего точки (x, y) и (x + дx, y + дy).
Вычисление координат вектора
Р ассмотрим задачу перемещения Чертежника из точки с координатами А1(x1, y1) в точку А2(x2, y2) с помощью команды сместиться на вектор (дх, ду).
Смещение на вектор означает переход Чертежника на дх вправо и на ду вверх от начального положения. Необходимо вычислить смещение дх и ду.
Команда установить цвет (лит наименование цвета)
задает цвет, которым будут прорисованы все последующие линии.
Допускается 9 цветов:
”черный”,”белый”, ”красный”, ”оранжевый”, ”желтый”, ”зеленый”, ”голубой”, ”синий”, ”фиолетовый”.
По умолчанию Чертежник рисует черным цветом.
Команда «надпись» имеет вид:
надпись (вещ ширина символа, лит текст)
Текст пишется на поле Чертежника начиная от его текущего положения.
«Ширина символа» равна ширине буквы с отступом после нее. Измеряется в клетках поля Чертежника.
После выполнения команды «надпись» перо Чертежника находится в правом нижнем крае надписи.
Положение пера –такое же, что и перед выполнением команды.
Вспомогательные алгоритмы
расположены ниже основного
в заголовке перечисляются формальные параметры, они обозначаются именами
алг Пр(арг вещ х, у, а, в)
для каждого параметра указывают тип
однотипные параметры перечисляются через запятую
В основном алгоритме
при вызове вспомогательного алгоритма в скобках указывают фактические параметры в том же порядке Пр(х, у, а, в)
Вспомогательный алгоритм можно вызывать сколько угодно раз.
Алгоритм «Робот»
Г рафический исполнитель Робот "живет" на прямоугольном поле из квадратных клеток, может переходить между соседними клетками и закрашивать клетки.
Между соседними (по сторонам) клетками может стоять стена, через которую Робот пройти не может. На практике поле всегда ограниченного размера, а стенки стоят в заданных местах в зависимости от задачи. Задача состоит в закрашивании определенных клеток и остановке робота в заданном месте.
У Робота есть пять команд-приказов:
вверх
вниз
влево
вправо
закрасить
При выполнении одной из первых четырех команд Робот перемещается на одну клетку соответственно: вверх ↑, вниз ↓, влево ←, вправо →. Если Робот получит команду передвижения через стену, то он разрушится (произойдет отказ). По команде закрасить закрашивается клетка, в которой Робот находится в настоящий момент (если клетка уже закрашена, отказа не происходит).
Робот – это исполнитель алгоритмов. И как у каждого исполнителя, у него есть своя система команд. То есть набор команд, которые робот понимает.
Вот основные команды робота:
вверх
перемещает робота на одну клетку вверх
вниз
перемещает робота на одну клетку вниз
влево
перемещает робота на одну клетку влево
вправо
перемещает робота на одну клетку вправо
закрасить
закрашивает ячейку, в которой стоит робот
Программирование на языке КУМИР
П римеры решения задач, содержащих алгоритм «Чертёжник»
П римеры решения задач, содержащих алгоритм «Робот»
Исследовательская деятельность
Создание тренажера
Тренажер разработан в виде веб-страницы, средствами HTML. Страницы — сайтов- это набор текстовых файлов, размеченных на языке HTML. Эти файлы, будучи загруженными на его компьютер, понимаются и обрабатываются браузером и выводятся на средство отображения пользователя. Язык HTML позволяет форматировать текст, различать в нём функциональные элементы, создавать гипертекстовые ссылки и вставлять в отображаемую страницу изображения, звукозаписи и другие мультимедийные элементы.
Главная страница отражает тематику тренажера, история создания среды Кумир, ссылки на другие страницы.
Рисунок – Главная страница
При нажатии на гиперссылки переходим на страницы, где размещены задания и ссылка на решения этих заданий.
Рисунок – Ссылки на задания
Рисуцнок – Страница с заданиями и их решением
Помимо заданий на странице размещены рекомендации к решению заданий.
Рис.12 – Вид рекомендаций
Опрос учеников 9 классов, применявших рекомендации
Ученикам 9-х классов был представлен разбор заданий с алгоритмами Чертежника и Робота в ОГЭ. Были розданы для самостоятельной работы, разработанные нами рекомендации для решения этих заданий и других задач по теме «Программирование». После этого предлагалась опросный лист с вопросом:
Помогли ли тебе наши рекомендации?
Ответы:
Помогли, я стал(а) разбираться в задачах, содержащих алгоритмы Чертежника и Робота …………………………………….………..63%
Скорее да, чем нет………………………….12%
Я разбирался(лась)…………………………..1%
Нет, не помогли……………………………….18%
Не понял(а), что написано…………..………6%
Рисунок – Результаты опроса
Выводы
Исходя из полученных первичных данных можно сделать вывод, что разработанный тренажер, может быть средством подготовки к ОГЭ, что подтверждает нашу гипотезу.
Заключение
Подготовка к ОГЭ по информатике сложный процесс. Задачи ОГЭ нередко вызывают затруднения. Экзамен можно сдать на самые высокие баллы, если, конечно, приложить силу воли, организованность, целеустремленность, а также имея под рукой хорошие, доступные для понимания средства подготовки.
В ходе работы поставленная мною цель была достигнута. Гипотеза данного исследования подтверждена, а именно, разработанный нами тренажер поможет учащимся при подготовке к ОГЭ.
При реализации данного проекта мною было выполнены следующие задачи:
И теоретический материал по теме.
Прорешены типовые задачи, содержащие алгоритмы исполнителей «Чертежник» и «Робот» из материалов ОГЭ.
Разработаны некоторые рекомендации по решению задач, содержащие алгоритмы исполнителей «Чертежник» и «Робот»
Разработана пробная версия тренажера с решениями экзаменационных задач, содержащих алгоритмы исполнителей «Чертежник» и «Робот».
Проведено тестирование эффективности решения задач, используя разработанные рекомендации.
Проведен опрос одноклассников о эффективности наших рекомендаций.
Разработанный тренажер планируется доработать, наполнить материалами и изменить структуру страниц, проработать дизайн.
Список используемой литературы
М. Ю. Монахов, А. А. Воронин. – Создаём школьный сайт в Интернете. Элективный курс: Учебное пособие. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.
И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер. Информатика. 10-й класс. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.
Н. Д. Угринович. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.
Поисковые системы в сети Интернет [Электронный ресурс] режим доступа: https://html5book.ru/osnovy-html
Поисковые системы в сети Интернет [Электронный ресурс] режим доступа: https://www.niisi.ru/kumir/
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Тренажер, по решению заданий при подготовке к ОГЭ в среде программирования КУМИР
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Код страницы на HTML