Разработка урока по информатике «Создание движущихся графических объектов с помощью циклических операторов»

Цели урока:

закрепление знаний о циклических вычислительных процессах, навыков работы с графическими операторами языка QBasic, получение нестандартных умений работы с циклическими операторами, закрепление навыков работы на координатной плоскости, приёмов математического моделирования, а также развитие математического мышления учащихся.

Ход урока.

1. Восстановление опорных знаний:

а) учащимся предлагается вспомнить определение и привести примеры циклических вычислительных процессов;

б) выводится на экран общий вид операторов цикла с параметром:

FOR X=X₀ TO X_n STEP H

тело

цикла

NEXT X,

и задаётся вопрос о том, что означают фигурируемые в конструкции переменные

(X- параметр цикла, X₀-его начальное значение X_n-его конечное значение, H- шаг изменения параметра);

в) аналогично выводятся на экран изученные ранее графические операторы языка QBasic:

оператор построения отрезка

LINE(X₁,Y₁)-(X₂,Y₂), C

оператор построения окружности

CIRCLE (X, Y), R, C

и задаётся вопрос о том, что означают переменные

((X₁, Y₁),(X₂, Y₂) – координаты начала и конца отрезка,

 С-номер цвета, (X,Y) – координаты центра окружности,

 R - её радиус,

C - её цвет);

г) даётся задание выразить координаты точек B, C, D, E через координаты точки A, с учётом цены деления 10, и расположения осей аналогичное экранной системе координат.

Перед учащимися ставится вопрос: «Каким образом можно на практике применить сочетание графических операторов и циклических процессов?»

Предполагаемый ответ: «Для создания движущихся изображений»

Ставится задача на урок: с помощью изученных ранее операторов цикла и графических операторов создать программу, моделирующую движение объекта.

1. Рассматривается горизонтальное движение графического объекта вдоль экрана (назовём его «колесо»):

Перед учащимися ставятся вопросы: « Является ли этот процесс циклическим? Если да, то какой параметр изменяется?» 

Среди возможных ответов X, Y, R (радиус круга) очевидным является X.

Учащимся предлагается составить программу создающую горизонтальное движение колеса на экране.

Предполагаемый результат:

SCREEN 12

FOR x = 75 TO 640 STEP 1

CIRCLE (x, 200), 20, 4

NEXT x

После тестирования программы учащиеся получают не то, что ожидали увидеть.

После обсуждения полученного результата учащиеся приходят к выводу:

созданная ими программа работает таким образом, что компьютер, рисуя каждый раз круг на точку левее, не стирает предыдущее колесо.

Ставится вопрос о том, как решить эту проблему.

Ответ (либо найденный самостоятельно при обсуждении, либо подсказанный учителем):

аналогом стирания колеса может служить рисование в том же месте колеса окрашенного в цвет экрана «0».

Учащимся предлагается доработать программу соответствующим образом.

Предполагаемый результат:

SCREEN 12

FOR x = 75 TO 640 STEP 1

CIRCLE (x, 200), 20, 4

CIRCLE (x, 200), 20, 0

NEXT x

После тестирования программы учащиеся получают пустой экран.

Весь материал - в документе.

Урок по теме

«Создание движущихся графических объектов с помощью циклических операторов»

Тип урока: урок совершенствования знаний умений, навыков.

Цели урока: закрепление знаний о циклических вычислительных процессах, навыков работы с графическими операторами языка QBasic, получение нестандартных умений работы с циклическими операторами, закрепление навыков работы на координатной плоскости, приёмов математического моделирования, а также развитие математического мышления учащихся.

Ход урока:

1. Восстановление опорных знаний:

а) учащимся предлагается вспомнить определение и привести примеры циклических вычислительных процессов;

б) выводится на экран общий вид операторов цикла с параметром:

FOR X=X₀ TO X_n STEP H

тело

цикла

NEXT X,

и задаётся вопрос о том, что означают фигурируемые в конструкции переменные

(X- параметр цикла, X₀-его начальное значение X_n-его конечное значение, H- шаг изменения параметра);

в) аналогично выводятся на экран изученные ранее графические операторы языка QBasic:

оператор построения отрезка

LINE(X₁,Y₁)-(X₂,Y₂),C

оператор построения окружности

CIRCLE (X,Y),R,C

и задаётся вопрос о том, что означают переменные

((X₁,Y₁),(X₂,Y₂) – координаты начала и конца отрезка,

С-номер цвета, (X,Y) – координаты центра окружности,

R - её радиус,

C- её цвет);

г) даётся задание выразить координаты точек B, C, D, E через координаты точки A, с учётом цены деления 10, и расположения осей аналогичное экранной системе координат

X

Y

Перед учащимися ставится вопрос: «Каким образом можно на практике применить сочетание графических операторов и циклических процессов?»

Предполагаемый ответ: «Для создания движущихся изображений»

Ставится задача на урок: с помощью изученных ранее операторов цикла и графических операторов создать программу, моделирующую движение объекта.

1. Рассматривается горизонтальное движение графического объекта вдоль экрана (назовём его «колесо»):

Перед учащимися ставятся вопросы: « Является ли этот процесс циклическим? Если да, то какой параметр изменяется?»

Среди возможных ответов X, Y, R (радиус круга) очевидным является X.

Учащимся предлагается составить программу создающую горизонтальное движение колеса на экране.

Предполагаемый результат:

SCREEN 12

FOR x = 75 TO 640 STEP 1

CIRCLE (x, 200), 20, 4

NEXT x

После тестирования программы учащиеся получают не то, что ожидали увидеть:

После обсуждения полученного результата учащиеся приходят к выводу:

созданная ими программа работает таким образом, что компьютер, рисуя каждый раз круг на точку левее, не стирает предыдущее колесо.

Ставится вопрос о том, как решить эту проблему.

Ответ (либо найденный самостоятельно при обсуждении, либо подсказанный учителем):

аналогом стирания колеса может служить рисование в том же месте колеса окрашенного в цвет экрана «0».

Учащимся предлагается доработать программу соответствующим образом.

Предполагаемый результат:

SCREEN 12

FOR x = 75 TO 640 STEP 1

CIRCLE (x, 200), 20, 4

CIRCLE (x, 200), 20, 0

NEXT x

После тестирования программы учащиеся получают пустой экран:

Для разгадки такого неожиданного результата учащимся задаются наводящие вопросы:

1. Какова приблизительно, по вашему мнению, частота процессоров наших системных блоков, и что она означает?

Точный ответ 2,8 ГГц означает приблизительно 2,8 миллиарда операций в секунду.

1. Сколько кадров в секунду способен воспринимать глаз человека?

Ответ 24 кадра.

После чего учащиеся приходят к выводу о том, компьютер стирает круг раньше, чем они успевают его увидеть.

Для решения этой проблемы учащимся даётся технология задержки по времени, когда для разделения во времени процессов рисования и стирания между соответствующими частями программы ставится пустой цикл на большое количество повторений.

Учащимся предлагается доработать программу соответствующим образом, подобрав самим .соответствующее количество повторений в зависимости от реальной производительности их компьютера.

Один из возможных правильных результатов:

SCREEN 12

FOR x = 75 TO 640 STEP 1

CIRCLE (x, 200), 20, 4

FOR i = 0 TO 5000

NEXT i

CIRCLE (x, 200), 20, 0

NEXT x

1. После освоения техники движения простейших графических объектов учащимся предлагается следующая практическая работа:

а) на карточках, которые раздаются ученикам, в координатной сетке изображены графические объекты (машины, тележки и т. п.), которые варьируются по сложности, в зависимости от уровня владения программированием участника задания;

б) взяв за опорную точку центр нашего «колеса», выразить координаты всех узловых точек изображения;

в) составить и протестировать программу, которая моделировала бы на экране горизонтальное движение заданного графического объекта.

Один из возможных результатов (движение машины):

SCREEN 12

FOR x = 75 TO 640 STEP 1

CIRCLE (x, 200), 20, 4

CIRCLE (x + 125, 200), 20, 4

LINE (x, 100)-(x + 75, 100)

LINE (x, 100)-(x, 150)

LINE (x + 75, 100)-(x + 125, 150)

LINE (x - 50, 150)-(x, 150)

LINE (x + 125, 150)-(x + 200, 150)

LINE (x - 50, 150)-(x - 50, 200)

LINE (x + 200, 150)-(x + 200, 200)

LINE (x - 50, 200)-(x - 20, 200)

LINE (x + 20, 200)-(x + 100, 200)

LINE (x + 145, 200)-(x + 200, 200)

FOR i = 0 TO 5000

NEXT i

CIRCLE (x, 200), 20, 0

CIRCLE (x + 125, 200), 20, 0

LINE (x, 100)-(x + 75, 100), 0

LINE (x, 100)-(x, 150), 0

LINE (x + 75, 100)-(x + 125, 150), 0

LINE (x - 50, 150)-(x, 150), 0

LINE (x + 125, 150)-(x + 200, 150), 0

LINE (x - 50, 150)-(x - 50, 200), 0

LINE (x - 50, 200)-(x - 20, 200), 0

LINE (x + 200, 150)-(x + 200, 200), 0

LINE (x + 20, 200)-(x + 100, 200), 0

LINE (x + 145, 200)-(x + 200, 200), 0

NEXT x

4. Подведение итогов

Учащиеся предъявляют результаты работы своих программ, сравнивают их, выбирают самые работоспособные и самые красивые.

Ставится вопрос о том, как можно в дальнейшем развить и применить полученные умения (составление простейших компьютерных игр и т. п.)

В качестве домашнего задания учащимся предлагается продумать математическую модель для движения объекта по прямой, не параллельной координатным осям.