Министерство образования и науки Челябинской области ГБОУ СО (ССУЗ) «Карталинский многоотраслевой техникум» Методическая разработка открытого урока По предмету «Информатика и ИКТ» Преподаватель: Иманкулова Г.Ф. Карталы, 2012 Тема: Структуры данных: деревья, сети, графы, таблицы. Тип учебного занятия: Урок практикум повторение материала и обобщения знаний и навыков Цели урока: Образовательные: способствовать отработки понятия «граф», «деревья», «таблицы»; закрепления классификаций структур информационных моделей; организация самостоятельной работы над граф-модели и табличные модели систем, строить такие модели, используя их для решения практических задач на уроке. Развивающие: создать условия для развития умения выделять главное, сравнивать, анализировать, обобщать. Способствовать развитию умения принимать самостоятельные решения. Воспитательные: воспитывать внимательность, стремление довести дело до намеченного результата; установление взаимных контактов и обмен опытом между учащимися и преподавателем.; стремиться к воспитанию профессиональны важных личностных качеств обучающихся, используя принцип профессиональной направленности. Компетенции: понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес; владеть информационной культурой, анализировать и оценивать информацию с использованием информационно – коммуникационных технологий. Оборудование: компьютер учителя с мультимедийным проектором, компьютер для каждого студента для выполнения практических заданий. План урока 1. Организационный момент (2 мин) 2. Проверка домашнего задания – фронтальный опрос (7 мин) 3. Повторение изученного, решение логических задач. (10мин) 4. Выполнение практического задания. (5 мин) 5. Решение логической задачи самостоятельно каждый у себя на компьютере (5мин) 6. Самостоятельно выполнения заданий ( 15 мин) 7. Итог урока (1 мин) 8 Задание на дома (1 мин) Ход урока 1. Сообщение темы урока. 2. Проверка домашнего задания – фронтальный опрос. Данные, используемые в любой информационной модели, всегда определенным образом упорядочены, структурированы. Иначе можно сказать так: данные, на которых базируется информационная модель, представляют собой систему со всеми характерными признаками – элементным составом, структурой, назначением. Такие структурированные системы данных часто называют структурами данных На предыдущем уроке теории мы с вами рассматривали часто используемых видов описания структур данных: графы, иерархические структуры (деревья) и таблицы. Озвучьте определение этим понятиям. (Студенты по очереди дают определение понятием. Учитель показывает на слайдах правильный ответ) Граф [graph - от греч. - пишу, изображаю] – это средство для наглядного представления состава и структуры системы. Вершины графа – это компоненты системы изображаемые кружками, овалами, прямоугольниками и пр. Дуги – это направленные линии (стрелки), связывающие компоненты между собой определенным образом. Ребра – это ненаправленные линии, связывающие компоненты между собой определенным образом. Петля – это ребро, соединяющее вершину с нею самой. Вершины, которым не соответствует ни одно ребро, называются "изолированными". Сеть – это граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «многие ко многим» Число ребер, соединяющих две фиксированные вершины, может быть произвольным, поскольку оно определяется количеством и характером связей между соответствующими этим вершинам объектами, В то же время каждому ребру соответствует не более двух вершин. Дерево – это граф, предназначенный для отображения вложенности, подчиненности, наследования и т.п. между объектами. В таком графе нет связанных по замкнутой линии вершин. Каждая вершина связана только с верхней и не связана больше ни с чем. 3. Повторение изученного на уроке теории. Одной из наиболее часто встречающихся структур информационных моделей является таблица. Таблица – универсальное средство представления информации. Чаще всего мы пользуемся прямоугольными таблицами. Простейшая таблица состоит из строк и граф (столбцов). Пересечение строки и столбца образует ячейку. (Слайд) Домашняя библиотека Автор Название Год издания Жанр А. Беляев «Человек – амфибия» 2000 г. Фантастика А. Пушкин «Сказка о царе Салтане» 2003 г. Поэтическая сказка Л. Толстой «Война и мир» 1972 г. Трагедия А. Конан-Дойль «Голубой карбункул» 1980 г. Детектив Данная таблица является примером таблицы типа «объект – свойство». Каждая строка такой таблицы относится к конкретному объекту. В нашем примере объект – это автор книги. Другой тип таблиц называется «объект – объект». Такие таблицы отражают взаимосвязь между различными объектами. Примером является таблица успеваемости учеников по разным предметам. Эта таблица отражает связь между объектами двух типов: учениками и изучаемыми дисциплинами. Оценка (расположена в ячейке) является характеристикой такой связи. (Слайд ) Успеваемость Предмет Ученик Русский язык Алгебра Химия Физика История Музыка Иванов Петр 4 5 5 4 4 5 Ботов Иван 3 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5 5 4 4 5 2 4 4 Волков Илья Галкина Нина Важной разновидностью таблиц типа «объект-объект» являются двоичные матрицы. Двоичные матрицы отражают качественную связь между объектами: есть связь или нет связи. (Слайд ) Переливание крови Конечная вершина Начальная вершина I II III IV 1 1 1 1 I 0 1 0 1 II 0 0 1 1 III 0 0 0 1 IV Может возникнуть вопрос: зачем мы переводим графы в табличную форму? Ведь граф, с точки зрения человека, гораздо нагляднее и понятнее представляет структуру системы, чем таблица. Для человека это действительно так. Однако для компьютерной обработки табличная форма подходит лучше. Многие компьютерные технологии работают с таблицами (базы данных, электронные таблицы); обработку таблиц удобно описывать на универсальных языках программирования. Поэтому представление системы в форме графа обычно используется в теоретических моделях, а в компьютерном моделировании чаще работают с табличным представлением. С помощью таблиц можно находить решения логических задач. Такая форма решения задачи является наиболее наглядной и простой. 4 Решение логической задачи совместно (Слайд) Рассмотрим логическую задачу (Учебник теоретического обучения).(Задание 16 (1) к §14) Иван Петр Семен Николай Иванов Петров Семенов Николаев 5. Выполнение практического задания. 1) Каждый самостоятельно выполняет задание за своим компьютером Учебник стр.79 Задание 5 Европа Брат Ученик включает Франция родственник Сестра посещает Школа включает Париж Первый граф неориентированный. Связь изображается линией без стрелки (ребро), поскольку направление не имеет значения: брат является родственником сестры и сестра является родственником брата. Второй граф ориентированный, т.к. ученик посещает школу, но не наоборот. Если же выбрать тип связи «включает», то стрелка будет направлена в противоположную сторону. Третий граф ориентированный. Здесь обозначена связь «включает». Заметим, что можно нарисовать еще одну дугу такого же типа между вершинами «Европа» и «Париж». Однако она будет нести избыточную информацию, так как из факта, что Франция включает Париж, а Европа включает Францию, следует, что Европа включает Париж. Проверка выполненного задания ( Слайд) 2) Решение логической задачи самостоятельно каждый у себя на компьютере. После решения задачи продемонстрировать результат Задание 16 (2) В ячейки лучше вносить не единицы и нули, а + - и названия городов. Антон Борис Давид Григорий Ольга +П - Мария +М Светлана +Р - Екатерина +Н - 6. Самостоятельно выполнения задания Учебник практикум по «Информатики и ИКТ» Задание 1 Задание 2 Задание 3 Задание 4 7 Итог урока Проверка выполненных заданий. Выставление оценок за урок. Подведение итога урока. 8. Задание на дом §14; вопрос и задания на стр.79 № 10. Приложение Выполнению практическому заданию № 5 Дайте именам возможным связям между следующими объектами и изобразите связи между ними в форме графа: брат и сестра; ученик и школа; Саша и Маша; Москва и Берлин; министр, директор, рабочий; Пушкин и Дантес; Европа, Франция, Париж Пример: Европа Брат Ученик Франция Сестра Школа Париж Приложение Задачи для самостоятельного практического выполнения Задача 1 Нарисовать в виде неориентированного графа сеть, отражающую структуру дорожной связи между населенными пунктами, представленную на рисунке, с учетом следующей дополнительной информации: к расположенному неподалеку поселку Жучкино построили две дороги: от поселка Репкино и от поселка Мышкино. Задание 2 а) Нарисовать граф системы «Компьютер», содержащий следующие вершины: процессор, оперативная память, внешняя память, клавиатура, дисплей, принтер. Соединить их направленными линиями (стрелками), обозначающими отношение «передает информацию». б) К предыдущему графу добавить пунктирные направленные линии, обозначающие отношение «управляет» (работой всех устройств управляет процессор). Задание 3 Нарисовать ориентированный граф (блок-схему) проверки учителем пачки тетрадей. В систему команд входят команды: проверить работу, взять тетрадь из пачки; выставить оценку; выяснить, остались ли еще не проверенные тетради. Задание 4* Построить родословное дерево потомков Владимира Мономаха Потомки Владимира Мономаха Владимир Мономах умер в 1125 г. Он оставил четырех сыновей: Мстислава (год смерти — 1132), Ярополка(1139), Вячеслава Туровского (1154) и Юрия Долгорукого (1157). После Мстислава остались три сына: Изяслав Волынский (1154), Всеволод Новгородский (1138) и Ростислав Смоленский (1168). У Изяслава Волынского был сын Мстислав (1170), у Мстислава — сын Роман (1205), у Романа — Даниил Галйцкий (1264). Ростислав Смоленский имел четырех сыновей: Романа (1180), Рюрика (1215), Давида (1197) и Мстислава Храброго (1180). После Романа Ростиславича остался сын Мстислав Киевский (1224), после Мстислава Храброго — сын Мстислав Удалой (1228). Юрий Долгорукий имел трех сыновей: Андрея Боголюбского (1175), Михаила (1177) и Всеволода (1212). Сыновьями Всеволода были Константин (1217), Юрий (1238) и Ярослав (1246). У Ярослава Всеволодовича было три сына: Александр Невский (1263), Андрей Суздальский (1264) и Ярослав Тверской (1272). Сыновья Александра Невского: Димитрий Переяславский (1294), Андрей Городецкий (1304) и Даниил Московский (1303). У Андрея Суздальского был сын Василий (годы его жизни неизвестны), у Ярослава Тверского — сын Михаил (1318). Глядя на полученное дерево, ответьте на вопрос: сколько поколений князей оно отражает?