Учебная среда исполнители. Методические материалы: Учебная среда «Исполнители»

Материал взят с сайта Константина Полякова , там же появляются все обновления. Рекомендуем для подробного изучения! Сайт стоит потраченного на него времени.

1. Алгоритмы и исполнители 3

Что такое алгоритм? 3

Исполнители 3

Старинные задачи 5

Какие бывают алгоритмы? 5

Программы 6

Задача о перевозчике 7

Ханойские башни (рекурсивные алгоритмы) 8

2. Исполнитель Робот 10

Среда Робота 10

Основные команды Робота 10

Простейшая программа (задача z1-3.maz) 11

Какие ошибки могут быть у Робота? 11

Работа в системе Исполнители 11

Задачи 12

3. Циклы 14

Что такое цикл (задача z2-3.maz)? 14

Правила использования оператора цикла 14

Вложенные циклы (задача z3-3.maz) 15

4. Алгоритмы с обратной связью 16

Что такое обратная связь и зачем она нужна? 16

Как Робот использует обратную связь? 16

Цикл с условием 17

Правила использования цикла пока 17

Задачи 19

5. Условный оператор 21

Что такое условный оператор (задача z5-3.maz)? 21

Правила использования условного оператора 22

Сокращенная форма 22

Что такое сложные условия (задача z6-3.maz)? 23

Правила использования сложных условий 23

6. Переменные и арифметические выражения 25

Зачем нужны переменные (задача z7-3.maz)? 25

Что такое переменная? 26

Объявление переменных 26

Правила работы с переменными 27

Арифметические выражения 28

Цикл с параметром 29

Задачи 30

7. Диалоговые программы 31

Что такое диалоговая программа? 31

Вывод на экран (задача z8-3.maz) 31

Правила использования оператора вывода 32

Ввод данных 32

Правила использования оператора ввода 33

Задачи 33

Вычисления с циклами 34

Задачи 35

8. Процедуры 36

Зачем нужны процедуры? 36

Как ввести новую команду (задача z10-3.maz)? 36

Правила использования процедур 38

Процедуры с параметрами (задача z11-3.maz) 39

Правила использования процедур с параметрами 40

9. Методы составления программ 42

Метод "сверху вниз” 42

Метод "снизу вверх” 42

Комбинированный способ 43

Пример составления программы 43

10. Исполнитель Черепаха 49

Как работает Черепаха? 49

Какие команды понимает Черепаха? 49

Как управлять Черепахой? 49

Как раскрасить рисунок? 49

Окружности 50

Циклы 51

Вложенные циклы 52

Процедуры 53

Процедуры с параметрами 55

Переменные 58

11. Исполнитель Чертежник 64

Прямоугольная система координат 64

Как управлять Чертежником? 64

Использование процедур 66

Процедуры с параметрами 67

Циклы и переменные 68

Сравнение Чертежника и Черепахи 70

Переменные и использование памяти 70

Цикл с параметром 72

Система может быть использована для решения задач по темам «Исполнитель и его команды», «Процедуры», «Функции», «Циклы», «Условные операторы», «Переменные», «Арифметические выражения», «Логические операции и логические переменные», «Глобальные переменные», «Операторы ввода и вывода», «Символьные строки», «Массивы», «Матрицы» и др.

Язык программирования в среде Исполнители полностью русифицирован , программы набираются и редактируются с помощью встроенного редактора с подсветкой синтаксиса.

Поддерживаются базовые конструкции языка Си .

Сообщения об ошибках при трансляции и выполнении выводятся на русском языке.

Существует встроенный отладчик с возможность выполнения программ в пошаговом режиме с трассировкой процедур и функций. Значения переменных можно контролировать во время выполнения программы в пошаговом режиме.

Действия исполнителей отображаются на экране, используется анимация .

Для исполнителя Робот выполняется проверка правильности решения задачи после окончания работы программы.

Системные требования

Программа работает под управлением 32-разрядных операционных систем линейки Windows : Windows 95 , Windows 98 ,Windows NT , Windows 2000 , Windows XP и совместимых с ними. Работает на всех современных компьютерах, занимает около1 Мб на жестком диске.

В операционной системе Linux можно запускать программу в среде Wine . Дополнительно нужно скопировать файлы шрифтов из папки Windows\Fonts (с компьютера, на котором установлена Windows ) в папку /home/user/.wine/drive_c/windows/Fonts/ на компьютере с Linux .

После распаковки архива программа сразу же находится в работоспособном состоянии и не требует никаких дополнительных настроек.

Впервые за много лет преподавания информатики в профильных классах я начал изучение программирования не с «серьезного языка», а со среды исполнителя. А все дело в том, что я нашел замечательный исполнитель, который совмещает в себе простоту задачи (робот перемещается по прямоугольному полю и сажает «картошку») и замечательные языковые возможности. Исполнитель, а также методические рекомендации к нему созданы питерским учителем Константином Поляковым .

На самом деле в одной программе прячется три исполнителя (робот-черепашка-чертежник). Особое спасибо автору за удобный интерфейс для создания собственных задач, двуязычный интерфейс программного кода.

При изучении темы ученики знакомятся:

• со средой исполнителя, его системой команд;
• линейными алгоритмами;
• циклическими конструкциями;
• условным оператором;
• подпрограммами;
• переменными (sic! исполнитель понимает четыре типа данных и может выполнять с ними произвольные преобразования);
• диалоговыми программами.

При написании программ особое внимание уделялось:

• универсальности программ (есть если в задаче сказано, что лабиринт произвольный, то будьте добры учесть все возможные ситуации);
• красоте написанию программы (чем короче код, чем он выразительнее, тем лучше).

Примеры задач

Код для поля исполнителя, а также программный код для предложенных задач находится во вложении.

Задача: Исполнитель находится на первой строчке произвольного поля. На верхней строчке находится база, куда нужно прийти. На пути робота произвольное количество стен, в каждой из которых есть хотя бы один проход. Напишите программу, которая проведет робота к базе.

пример программного кода:

программа
{
пока(не база)
{
пока(впереди_свободно)
{
вперед(1);
}
направо;
пока(впереди_свободно)
{
вперед(1);
}
кругом;
пока(справа_стена и не база)
{
вперед(1);
}
направо;
}
}

Задача: Робот находится на поле произвольного размера, где в произвольных местах находятся грядки. Робот должен дойти до базы, которая находится в правом верхнем углу и посадить цветы.

Поле для этой задачи создано учеником Городского классического лицея г. Кемерово Аксеновым Виталием.

пример программного кода:

Программа
{
пока(не база)
{
qqq;
направо;
вперед(1);
направо;
}
qqq;
}
qqq
{
пока(впереди_свободно)
{
вперед(1);
}
кругом;
пока(впереди_свободно)
{
если(грядка)
{
посади;
}
вперед(1);
}
если(грядка)
{
посади;
}
}

P.S.

На каникулах ребята получили задание придумать свою сложную задачу для одноклассников, решить ее поле с задачей выложить на форуме в ЭЖ . На каникулах ветка форума была заполнена десятками причудливых задач. На первом уроке следующей четверти были выбраны «самая красивая задача» и «самая сложная».

скриншот ветки форума

Какого исполнителя выбрать?

В принципе, курс начального обучения программированию может строиться на основе любого исполнителя, а также нескольких исполнителей. За несколько лет работы автор успешно применял различные варианты (Робот , Черепаха , Черепаха+Чертежник и т.д.).

Тем не менее, в настоящее время курс алгоритмизации для 6 класса математического направления строится полностью на использовании исполнителя Робот . Это связано с тем, что Робот позволяет наиболее логично строить методически полный курс обучения, включающий практически все базовые конструкции, в том числе условные операторы.

Исполнитель Робот

1. Основные команды (2 часа).
2. Цикл повтори (2 часа).
3. Вложенные циклы (2 часа).
4. Циклы с условием (2 часа).
5. Условные операторы (2 часа).
6. Сложные условия (2 часа).
7. Переменные (2 часа).
8. Вывод данных (2 часа).
9. Процедуры (2 часа).

На все темы, кроме первой (теоретической) отводится 1 час теории и 1 час практики. На каждом практическом занятии на компьютерах ученикам предлагается 3 задачи (на оценки «3», «4» и «5»).

Набор задач для Робота (лабиринты), используемый автором, после распаковки находится в подкаталоге MAZE , а их решения — в подкаталоге PROGRAM\ROBOT . Имя программы совпадает с именем соответствущей ей задачи.

Два числа в названии задач означают номер темы и оценку ученика. Например, задача z4-5.maz относится к теме 4 (Циклы с условием) и ученик, решивший ее, получает оценку «5».

Исполнитель Черепаха

Если курс строится на основе исполнителя Черепаха , достаточно сложно найти естественные примеры на условный оператор и сложные условия. Тем не менее, появляется возможность расказать о рекурсивных процедурах.

Курс рассчитан на 26 часов (14 часов теории и 12 практических занятий) и включает следующие темы:

1. Алгоритмы и исполнители (2 часа).
2. Основные команды (2 часа).
3. Цикл повтори (2 часа).
4. Вложенные циклы (2 часа).
5. Циклы с условием (2 часа).
6. Переменные (2 часа).
7. Условные операторы (2 часа).
8. Вывод данных (2 часа).
9. Ввод данных. Вычисления (2 часа).
10. Процедуры (2 часа).
11. Процедуры с параметрами (2 часа).
12. Введение в cтруктурное программирование (2 часа).

Исполнитель Чертежник

Исполнитель Чертежник позволяет познакомить учащихся с декартовой системой координат и понятием вектора. Кроме того, команды Чертежника в наибольшей степени напоминают графические команды, используемые в распространенных системах программирования как для MS DOS, так и для Windows. Этот исполнитель дает возможность наиболее естественно ввести понятие цикла с переменной (цикла for ).

На уроках исполнитель Чертежник может использоваться как самостоятельно, так и в качестве второго исполнителя (вместе с Черепахой или Роботом ).

Главная проблема заключается в том, что к 6-ому классу дети чаще всего не знают понятия «система координат» и не изучали на уроках математики отрицательные числа.

Курс рассчитан на 26 часов (14 часов теории и 12 практических занятий) и включает следующие темы:

1. Алгоритмы и исполнители (2 часа).
2. Основные команды (2 часа).
3. Цикл повтори (2 часа).
4. Вложенные циклы (2 часа).
5. Переменные (2 часа).
6. Циклы с переменной (2 часа).
7. Цикл с условием (2 часа).
8. Условные операторы (2 часа).
9. Ввод и вывод данных. Вычисления (2 часа).
10. Процедуры (2 часа).
11. Процедуры с параметрами (2 часа).
12. Рекурсивные процедуры (2 часа).
13. Введение в cтруктурное программирование (2 часа).

Курс, независимый от исполнителей

В программе реализованы все возможности, позволяющие использовать среду Исполнители для обучения основам программирования на языке Си (без обращения к исполнителям). Этот курс может быть предназначен для 7-9 классов. Даже для учеников 10-11 классов, программирующих на языке Си , может оказаться удобным отлаживать начальные версии программ в русскоязычной среде системы Исполнители .

Курс рассчитан на 32 часа (16 часов теории и 16 практических занятий) и включает следующие темы:

1. Переменные. Ввод и вывод. Оператор присваивания.
2. Цикл for .
3. Условные операторы.
4. Сложные условия.
5. Циклы с условием.
6. Графические программы.
7. Процедуры.
8. Случайные числа.
9. Рекурсия.
10. Массивы.
11. Поиск в массивах.
12. Сортировка массивов.
13. Символьные строки.
14. Встроенные функции для работы с символьными строками.
15. Подпрограммы-функции.
16. Матрицы.

Примеры задач после распаковки архива находятся в подкаталоге PROGRAM\KURS . Два числа в названии примера означают номер темы и оценку ученика. Например, задача pr4-5.prg относится к теме 4 (Сложные условия) и ученик, решивший ее, получает оценку «5».