Алгоритмическая структура «Цикл»

Модуль: Основы алгоритмизации в робототехнике

Тема урока: Алгоритмическая структура «Цикл»

Цель урока: Сформировать у учащихся представление о циклических алгоритмических структурах, их видах и особенностях применения в робототехнике; научить оптимизировать циклические алгоритмы для эффективного управления робототехническими системами.

Планируемые результаты:

Предметные:

• Знать основные виды циклических структур (с предусловием, с постусловием, счетный)
• Понимать принципы работы циклов различных типов
• Уметь составлять блок-схемы циклических алгоритмов
• Применять циклические структуры в алгоритмах управления роботами
• Оптимизировать циклические алгоритмы для решения робототехнических задач

Метапредметные:

• Регулятивные УУД: умение планировать последовательность действий, оценивать правильность выполнения задачи
• Познавательные УУД: развитие алгоритмического мышления, анализ и синтез алгоритмических конструкций
• Коммуникативные УУД: умение аргументировать свою позицию, работать в группе над созданием алгоритмов

Личностные:

• Формирование логического и критического мышления
• Развитие познавательного интереса к алгоритмизации и программированию
• Воспитание настойчивости при решении задач

Задачи урока:

1. Актуализировать знания о линейных и разветвляющихся алгоритмах
2. Сформировать понимание сущности циклических алгоритмов и их отличия от других алгоритмических структур
3. Изучить особенности работы различных видов циклов (с предусловием, с постусловием, счетный)
4. Научить создавать блок-схемы циклических алгоритмов
5. Продемонстрировать применение циклических алгоритмов в управлении роботами
6. Отработать навыки оптимизации циклических алгоритмов для робототехнических задач

Тип урока: Комбинированный (изучение нового материала + практическая работа)

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение:

• Компьютерный класс с установленной средой программирования для роботов
• Интерактивная доска/проектор
• Презентация по теме “Алгоритмическая структура «Цикл»”
• Раздаточный материал с примерами блок-схем различных типов циклов
• Робототехнические наборы (по количеству групп)
• Карточки с заданиями для практической работы
• Программное обеспечение для создания блок-схем
• Рабочие листы для составления алгоритмов

Образовательные технологии: Проблемное обучение, технология развития критического мышления, практико-ориентированное обучение, работа в малых группах

Межпредметные связи:

• Информатика: структуры данных, алгоритмы, циклические процессы
• Математика: итерационные процессы, последовательности, рекуррентные соотношения
• Физика: повторяющиеся процессы в механических системах

┌───────────┐
│  Начало   │
└─────┬─────┘
      │
┌─────▼─────┐
│Инициализация│
│переменных  │
└─────┬─────┘
      │
   ┌──▼──┐
   │Условие├───Ложь──┐
   └──┬───┘          │
      │Истина        │
      │              │
┌─────▼─────┐        │
│  Тело     │        │
│  цикла    │        │
└─────┬─────┘        │
      │              │
      └───────┐      │
              │      │
┌─────────────▼──────▼┐
│      Конец         │
└────────────────────┘

┌───────────┐
│  Начало   │
└─────┬─────┘
      │
┌─────▼─────┐
│Инициализация│
│переменных  │
└─────┬─────┘
      │
┌─────▼─────┐
│  Тело     │
│  цикла    │
└─────┬─────┘
      │
   ┌──▼──┐
   │Условие├───Истина─┐
   └──┬───┘           │
      │Ложь           │
      │               │
      │       ┌───────▼┐
      │       │        │
      └───────►        │
              │        │
┌─────────────▼────────┐
│      Конец          │
└──────────────────────┘

┌───────────┐
│  Начало   │
└─────┬─────┘
      │
┌─────▼─────┐
│Инициализация│
│счетчика   │
└─────┬─────┘
      │
   ┌──▼──┐
   │Проверка├───Ложь──┐
   │условия│          │
   └──┬───┘           │
      │Истина         │
      │               │
┌─────▼─────┐         │
│  Тело     │         │
│  цикла    │         │
└─────┬─────┘         │
      │               │
┌─────▼─────┐         │
│Изменение  │         │
│счетчика   │         │
└─────┬─────┘         │
      │               │
      └───────┐       │
              │       │
┌─────────────▼───────▼┐
│      Конец          │
└──────────────────────┘

Задача: Движение робота до препятствия

Начало
Установить скорость моторов = 50%
ПОКА (расстояние до препятствия > 10 см)
    Двигаться вперед
КОНЕЦ ЦИКЛА
Остановить роботa
Конец

Задача: Поворот робота до обнаружения линии

Начало
Установить скорость поворота = 30%
ВЫПОЛНЯТЬ
    Поворачивать робота вправо
    Проверить показания датчика цвета
ПОКА (цвет != черный)
Остановить поворот
Конец

Задача: Движение робота по квадратной траектории

Начало
ДЛЯ i ОТ 1 ДО 4
    Двигаться вперед 30 см
    Повернуть на 90 градусов вправо
КОНЕЦ ЦИКЛА
Остановить робота
Конец

Создайте блок-схему алгоритма движения робота до черной линии с использованием цикла с предусловием.

Создайте блок-схему алгоритма, который заставит робота двигаться вдоль стены, поддерживая постоянное расстояние до нее, используя цикл с предусловием и вложенный цикл с постусловием для корректировки положения.

Создайте блок-схему алгоритма для робота, который должен найти и собрать 5 объектов, разбросанных по полю, используя счетный цикл для подсчета найденных объектов и цикл с предусловием для поиска каждого объекта.

За блок-схему циклического алгоритма:

• Корректность изображения блок-схемы (0-2 балла)
• Правильность выбора типа цикла (0-1 балл)
• Правильность условий выхода из цикла (0-1 балл)
• Оптимизация алгоритма (0-1 балл)

За программу управления роботом:

• Работоспособность программы (0-3 балла)
• Применение различных типов циклов (0-2 балла)
• Оптимизация циклических конструкций (0-2 балла)
• Оригинальность решения (0-1 балл)

Шкала перевода баллов в оценку:

• 11-13 баллов - “5”
• 8-10 баллов - “4”
• 6-7 баллов - “3”
• менее 6 баллов - “2”