ДИПЛОМ. ДИПЛОМ, Аружан. Дипломды Жмыс білім беру бадарламасы 6В01504 (5В011200) химия петропавловск, 2022
 Скачать 3.54 Mb.
|
|
Қ  азақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігіМ. Қозыбаев атындағы Солтүстік Қазақстан Университеті Сұлтанғали А. С. Химия сабақтарында алгоритмдік оқытуды тиімді қолдану ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС Білім беру бағдарламасы:6В01504 (5В011200) – ХИМИЯ Петропавловск, 2022 Қазақстан Республиасының Білім және ғылым министрлігі М. Қозыбаев атындағы Солтүстік Қазақстан Университеті Математика және жаратылыстану ғылымдарының факультеті «Химия және химиялық технологиялар» кафедрасы «Қорғауға рұқсат етілген» Кафедра меңгерушісі Химия ғылымдарының кандидаты, профессор Дюрягина А.Н. 2022 ж. «___»_____________ ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС Тақырыбы: «Химия сабақтарында алгоритмдік оқытуды тиімді қолдану» Білім беру бағдарламасы 6В01504 (5В011200) – «Химия» Орындаған: ___________Сұлтанғали А. С. Ғылыми жетекші: Магистр, аға оқытушы ___________Сарсембаева А. О.    Петропаловск, 2022АҢДАТПА Алгоритм - бұл бастапқы деректерден қажетті нәтижеге әкелетін әрекеттер тізбегін көрсететін ереже. Бұл процедура алгоритмдік процесс деп аталады, ал әрекет оның қадамы деп аталады. Алгоритмдерде ұсынылғандай, оқушылардың өз ойларын және тапсырманы шешудің барлық жолдарын кесте түрінде ұйымдастыра білу, оқушылардың ойлауын едәуір тәртіпке келтіреді, қажетті практикалық сапаға айналады, болашақта алгоритмдік тілді тез және саналы түрде меңгеру дағдыларын қалыптастырады. Химия курсында алгоритмдер бойынша жұмыс оқушылардың ақыл-ой белсенділігін арттырады және олардың логикалық ойлауын дамытады. АННОТАЦИЯ Алгоритм – это правило, указывающее цепочку действий, в результате которых от исходных данных мы приходим к искомому результату. Такой порядок действий называется алгоритмическим процессом, а каждое действие – его шагом. Способности учащихся оформить свои рассуждения и весь ход решения задания в виде таблицы, как это предложено в алгоритмах, существенно дисциплинирует мышление школьников, становится необходимым практическим качеством, формирует навыки более быстрого и сознательного овладения алгоритмическим языком в будущем. Работа по алгоритмам в курсе химии активизирует умственную деятельность школьников и развивает их логическое мышление. ANNOTATION An algorithm is a rule indicating a chain of actions, as a result of which we come to the desired result from the source data. This order of actions is called an algorithmic process, and each action is its step. The ability of students to formalize their reasoning and the entire course of solving the task in the form of a table, as proposed in algorithms, significantly disciplines the thinking of school children, becomes a necessary practical quality, forms skills for faster and more conscious mastery of algorithmic language in the future. Working on algorithms in the chemistry course activates the mental activity of schoolchildren and develops their logicalthinking. МАЗМҰНЫ 1.4 Есептеу химиялық есептерін шешу алгоритмдері 17 КІРІСПЕ Қазіргі уақытта бұл терминнің көптеген анықтамалары бар. Біз олардың бірнешеуін ғана береміз. Математикада алгоритм қатаң белгіленген ережелерге сәйкес орындалатын және кез-келген қадамнан кейін белгілі бір мәселені шешуге әкелетін кез-келген есептеу жүйесін білдіреді. Инженерлік тәжірибеде алгоритм дегеніміз мәселені шешуге әкелетін нақты анықталған әрекеттердің түпкілікті реттілігі деп түсініледі. Алайда, алгоритм - бұл белгілі бір типтегі есептерді шешуге арналған дәйекті әрекеттердің рецепті ғана емес. Алгоритмдер адамды әр түрлі ережелер мен нұсқаулар түрінде сүйемелдейді. Жол ережелері, аспаздық рецепт, электр тұрмыстық техниканы пайдалану жөніндегі нұсқаулық-мұның бәрі алгоритмдер. Бұл дипломдық жұмыстың өзектілігі: химия мазмұны көлемді білімді қамтиды, сондықтан сабақта оқушыларға қиындық тудыратын формулалар, теңдеулер, фактілер, есептер шығару мен заңдар болып табылады. Бүгінгі таңда оқушыларға жаңартылған білім беру жүйесінде алгоритмдік оқыту әдісі тиімді болып келеді. Алгоритмді тиімді қолдану, білім алушының логикалық ойлау қабілеті мен түрлі деңгейдегі тапсырмаларды уақытты үнемдей отырып орындауына мүмкіндік береді. Дипломдық жұмыстың мақсаты: пән бойынша білім сапасын арттыруда алгоритмі бар тапсырмалар проблемаларды шешіп, мақсатқа жету үшін көмектеседі. Химия сабағында алгоритімі бар тапсырмаларды беру оқушылардың ойлауын едәуір тәртіпке келтіреді, болашақта алгоритмдік тілді тез және саналы түрде меңгеру дағдылары қалыптасады. Дипломдық жұмыстың негізгі міндеттері: Бейорганикалық және органикалық химиядағы тапсырмалардың алгоритмдеріне шолу жасау. Жаңартылған білім беру жүйесінде мектептерде сабақтарда берілетін тапсырмалардың алгоритмдерін құрастыру. 8-сыныптардың химия сабақтарындағы алгоритмдік тапсырмалар жинағын дайындау. Ғылыми жаңашылдығы: химия мектебінде алгоритмдік оқытудың тиімді қолдану әдістері және оны маңызын оқыту үрдісіне әртүрлі тәсілдер бойынша оқушылардың білімін жетілдіру. Зерттеу обьектісі: Қожаберген жырау атындағы №6 орта мектепте 8 сынып оқушыларының химия пәнінен оқыту үдерісі. Зерттеу пәні: химия сабақтарында алгоритмдік оқытуды тиімді қолдану үрдісі. Зерттеу әдісі: теориялық оқыту жүйесі, химия пәнін оқытуда алгоритмді оқытуды қолдану әдістері, сабақ жүйесін талдау, оны сапалық және сандық талдау, алынған нәтижені көрнекі түрде көрсету. Дипломдық жұмыстың құрылымы: дипломдық жұмыс кіріспеден, екі бөлімнен, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен және приложениядан тұрады. 1. ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ 1.1 Химиялық формулалар мен теңдеулерді құрастыру алгоритмдері "Алгоритм" сөзі латын жазуынан шыққан Ұлы Ежелгі Шығыс математигі IX ғ. ибн Мұса әл-Хорезми ("Хорезмнен" дегенді білдіреді) — algorithmi, ол төрт ережені орындады. Ондық сандар жүйесіндегі сандар бойынша арифметикалық амалдар. "Алгорифм" сөзі атақты ежелгі грек математигі Евклидтің есімімен байланысты, ол өзі тұжырымдаған екі санның ең үлкен ортақ бөлгішін табу ережелерін атады. Еуропада математикалық әрекеттерді орындау ережелерінің жүйесі "алгоритм" термині деп аталды, ол кейіннен белгілі бір түрдегі есептерді шешу ережелерін (міндетті түрде арифметикалық емес) білдіретін "алгоритмге" айналды. ХХ ғасырда. "алгоритм" ұғымы математикалық зерттеу объектісіне айналды, содан кейін математикадан асып, ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында қолдануды тапты. Қазіргі уақытта бұл терминнің көптеген анықтамалары бар. Біз олардың бірнешеуін ғана береміз. Математикада алгоритм қатаң белгіленген ережелерге сәйкес орындалатын және кез-келген қадамнан кейін белгілі бір мәселені шешуге әкелетін кез-келген есептеу жүйесін білдіреді. Инженерлік тәжірибеде алгоритм дегеніміз мәселені шешуге әкелетін нақты анықталған әрекеттердің түпкілікті реттілігі деп түсініледі. Алайда, алгоритм - бұл белгілі бір типтегі есептерді шешуге арналған дәйекті әрекеттердің рецепті ғана емес. Алгоритмдер адамды әр түрлі ережелер мен нұсқаулар түрінде сүйемелдейді. Жол ережелері, аспаздық рецепт, электр тұрмыстық техниканы пайдалану жөніндегі нұсқаулық-мұның бәрі алгоритмдер. Алгоритмдер мен химиясыз мүмкін емес. Мектептегі химия курсындағы Алгоритмдер: химиялық формулалар мен теңдеулерді құрастыру ережелері; химиялық элементтерді, заттардың қасиеттерін, химиялық реакциялардың ағымын сипаттау реттілігі; есептеу, эксперименттік және есептеу-эксперименттік есептерді шешудің ұтымды тәсілі; Бейорганикалық және органикалық заттарға химиялық талдау жүргізудің оңтайлы жоспары; берілген концентрация ерітінділерін дайындаудың белгілі бір тәртібі және т.б. Алгоритмнің негізгі қасиеттерінің бірі-масса. Бұл қасиет алгоритмнің көмегімен мәселелерді шешу мүмкіндігін сипаттайды тек бір нақты тапсырма емес, белгілі бір тип. Егер алгоритм осы мәселені шешу үшін жасалған болса, онда ол осы тапсырмаға жататын барлық типтегі есептерді шешу үшін қолданылуы керек. Алгоритмнің келесі маңызды қасиеті-дискреттілік. Бұл қасиет алгоритмнің қадамдық (дискретті) сипатын анықтайды. Бастапқы деректерді соңына түрлендіру нәтиже дискретті түрде жүзеге асырылады, яғни уақыттың әрбір келесі сәтіндегі әрекеттер немесе командалар уақыттың алдыңғы сәтінде орын алған әрекеттерден кейін нақты ережелерге сәйкес орындалады. Тек бір нұсқауды орындау арқылы сіз келесі нұсқауды орындауға кірісе аласыз. Алгоритмнің негізгі қасиеті-детерминизм (бір мәнді айқындық) - белгілі бір орындаушыға бағдарлану. Бұл сипат алгоритмнің әр нұсқауының орындаушыға түсінікті болуын, оның түсініксіздігін және белгісіз орындалуын талап етеді. Бұл әсіресе автомобиль орындаушысы үшін өте маңызды. Егер машина үшін алгоритм, мысалы, "бастау" деп жазылса және "бастау" немесе "бастау" (адамға түсінікті) көрсетілсе, онда мұндай алгоритм, әдетте, машина арқылы жүзеге асырылмайды. Алгоритмнің маңызды қасиеттерінің бірі-тиімділік. Жүйелі орындау барлық ұйғарылған іс-қимыл әкелуі тиіс міндеттерді шешу үшін соңғы қадам саны, өйткені алгоритмі әрдайым мақсаты нақты нәтиже алу. Алгоритмнің жоғарыда аталған маңызды қасиеттері келесі анықтаманы тұжырымдауға мүмкіндік береді: алгоритм-соңғы мәселелердің кейбір түрлерін шешудің нақты тұжырымдалған ережелерінің дәйектілігі [17]. Алгоритмдік оқытудың артықшылықтары: жаппай оқыту жағдайында оқушыларға жеке көзқарас мүмкіндігі жасалады; оқушыдан мұғалімге үздіксіз кері байланыс жүзеге асырылады; оқушы үнемі белсенді күйде ұсталады. Кемшіліктері: кез-келген материалды кезең-кезеңімен өңдеуге болмайды, оқушының психикалық дамуы репродуктивті операциялармен шектеледі; оқу іс-әрекетінде шығармашылық жоқ; оқуда қарым-қатынас пен эмоциялар жетіспейді. Мәселе: сыныптағы барлық балалар зерттелетін материалды есту арқылы қабылдай және есте сақтай алмайды. Бұл мәселені шешу үшін қызмет жоспарын жазып, көрнекілікті көбірек пайдалану керек. Мен ұсынған алгоритмдерді сабақтарда жаңа материалды түсіндіру және зерттелген материалды бекіту кезінде қолданамын. Бұл қалай болады: 1. Барлық әрекеттерді нақты түсіндіре отырып, зерттелетін материалды түсіндіруде дайын алгоритм беріледі. 2. Осы дағдылар мен дағдылар алгоритмі бойынша жұмыс (мұғалім > мықты оқушылар > үй тапсырмасы арқылы). 3. Білімді, іскерлікті тексеру (өзіндік жұмыс). Математикада алгоритмдерді әзірлеу және құру кезінде оларды нақты құрылғыларда және адам факторында жүзеге асыру жолдары толығымен дерексіз. Кибернетика мен компьютерлік технологияның дамуымен есте сақталатын ақпарат көлемінде белгілі бір шектеулері бар белгілі бір құрылғыларда алгоритмдерді орындау әдістері туралы мәселе ерекше өзекті болды. Алгоритмдерді педагогика, психология, дидактика және жеке әдістемеде жүзеге асырудың нақты әдістері, өйткені бұл салада маңызды рөлді адам факторы ойнайды. Осыған байланысты және қатаң математикалық "алгоритм" ұғымынан айырмашылығы "алгоритмдік рецепт" немесе "рецепт" деген жаңа ұғым енгізілді алгоритмдік тип". Алгоритмдік ұйғарымдар мен айырмашылығы математикалық алгоритмдер, жоқ қатты конструкциялы, кем қалыптастырылған, өйткені жіберіледі операция жасау ғана емес объектілері белгілік табиғат, бірақ көбінесе мазмұнына, мағынасына операцияларды талап етеді іске асыру ерекше адам (машина емес) іс-әрекет тәсілдерін қамтитын ұғыну объектілерінің іс-әрекеттері мен осы объектілердегі операциялардың мағынасы. Алгоритмдік нұсқаулар химияны оқытуда да кеңінен қолданылады. Оқушылардың химиялық тілді меңгеру дағдыларын табысты қалыптастыру мақсатында В.Я. Вивюрский Бейорганикалық және органикалық химияны зерттеуде химиялық формулаларды құрастыру үшін алгоритмдік ұйғарымдар (жүйелі іс-қимыл бағдарламалары) әзірледі. Мысал ретінде оксидтердің формулаларын құрастырудың алгоритмдік нұсқаулар келтіреміз: 1.Химиялық элементтің таңбаларын сызыңыз: FeO ІІІ ІІ 2.Әр элементтің таңбасының үстіне рим цифрымен валенттілік қойыңыз: FeO 3.Екі элементтің валенттілігін білдіретін сандардың ең кіші жалпы көбейтіндісін табыңыз: 6 4.Араб цифрының ең аз жалпы көбейтіндісін элемент таңбаларының үстіне қойыңыз: 6 III II FeO 5.Әрбір химиялық элементтің валенттілігіне ең кіші жалпы көбейтінді бөліңіз: 6:3=2 және 6:2=3 6.Алынған сандар химиялық элементтердің таңбаларына индекстер болып табылады: Fe2O3. Көрсетілген химиялық элементтер (темір және т. б.) үшін көрсетілген әрекеттер тізбегін өте қысқа және дәл орындау темір (III) оксидінің формуласын жасадық. Мысалдан көрініп тұрғандай, алгоритмді жасау кезінде оны қарапайым және нақты ережелердің соңғы тізбегінде қолдану үшін ұқсас есептерді шешу процесін (кез-келген оксидтердің формулаларын жасау) рәсімдеу қажет. Сонымен қатар, жоғарыда келтірілген мысал алгоритмдік рецепттер адамға арнайы жасалған және оның психикасы мен ақыл-ойының ерекшеліктерін ескеретін Алгоритмдер, соның ішінде формальды ғана емес, сонымен қатар маңызды операциялар. Химияны оқытуда қолданылатын алгоритмдерді әзірлеу кезінде, оның негізгі қасиеттерімен (масса, детерминизм, дискреттілік және тиімділік) тығыз байланысты талаптар ескеріледі. Алгоритм конструктивтілік (яғни, алгоритммен белгіленген әрекеттер жүзеге асырылатын объектілердің біркелкі танылуы) және нақты орындалуы күмән мен келіспеушілік тудырмайтын ережелер жиынтығы, операциялар сияқты талаптарға жауап беруі керек. Алгоритмдерді жасау кезінде бұл талаптар қалай орындалады? Біріншіден, операциялардың әсерінен түрлендірілетін объектілердің аймағы (шекаралары) алдын-ала белгіленеді. Бұл объектілердің біржақты танылуы сөзсіз және алдын-ала анықталған болып саналады. Химияда мұндай нысандар химиялық таңбалар мен элементтер, формулалар мен заттар, теңдеулер мен химиялық реакциялар, сондай-ақ химиялық процесс болуы мүмкін [2]. Химияны оқытуда көбінесе кейбір стандартты қатарлардың объектілерімен жұмыс істеу керек (химиялық белгілер). Бұл белгілі бір мақсаттарға жету үшін қажет (теориялық білімді, эксперименттік дағдыларды қалыптастыру, химиялық тілді меңгеру және т.б.). Химиялық белгілердің артында белгілі бір белгісіз мазмұн бар (Fе — темір, Н2SO4 — күкірт қышқылы және т.б.). Алгоритмдеу процесінде нақты мазмұннан абстракция жасау алгоритм бойынша орындаушының әрекетін жеңілдетеді. Объектілерді бөлгеннен кейін олармен операциялардың соңғы жиынтығы жазылады. Сонымен, оксидтердің химиялық формулаларын құру алгоритмін жасау үшін келесі операциялардың соңғы жиынтығы жазылады: химиялық элементтердің валенттілігін анықтау, ең аз жалпы көбейтіндіні табу, химиялық элементтердің таңбаларына индекстерді есептеу және т. б. Олардың орындылығы мен элементарлығы, сондай-ақ берілген объектілердің конструктивтілігі сөзсіз және алдын-ала анықталған болып саналады. Операциялардың орындалуы мен элементарлығы бір-бірімен тығыз байланысты. Алгоритм операцияларын орындау үшін олардың элементарлығын анықтау керек, яғни рецепттегі нұсқауларды қаншалықты бөлуге ("ұсақтауға") болатындығын анықтау керек. Кесте 1.1 - Химиялық элементті сипаттау алгоритмі
Химияны оқытуда алгоритмдер тізбегінің блогын сәтті қолдануға болады. Бұл жағдайда мыналарды ескеру қажет. Алгоритм объектіні өңдеудің типтік әрекеттерін (кезеңдерін), жағдайды тексеруді, объектіні түрлендірудің басталуы мен аяқталуын, бастапқы деректерді енгізуді және нәтижені шығаруды ажыратады. Барлық осы кезеңдерді алгоритмнің блок схемасында анық көрсетуге болады. Алгоритмнің схемасы-бұл белгілі бір жолмен байланысқан жазық геометриялық фигуралардың жүйесі. Алгоритмдер блоктарында әр кезең белгілі бір белгіге сәйкес келетін геометриялық фигура:  параллелограмм -бастапқы деректерді енгізу және нәтижені шығару,  тіктөртбұрыш -объектінің деректерін өңдеу,  ромб -шартты тексеру (шешім қабылдау)  овал -нысанды түрлендірудің басталуы мен аяқталуы. Блок-схемада көрініп тұрғандай, объектіні өңдеу кезеңімен байланысты команда үшін функционалды блок — бір кірісі және бір шығысы бар тіктөртбұрыш қолданылады. Шартты тексеру кезеңіне сәйкес келетін логикалық типтегі командалар үшін логикалық блок-бір кірісі және екі шығысы бар ромбус (бұтақты ұйымдастыруға ыңғайлы). Блок-схема алгоритмнің құрылымын көрнекі түрде көрсетуге мүмкіндік береді. Бұл жағдайда сызықтық емес, алгоритмнің тармақталған құрылымы айқын көрінеді. Схемалар әдетте алгоритм мен бағдарламаның аралық нұсқаларын бейнелеу үшін қолданылады. Алгоритмнің соңғы нұсқасы, әдетте, орындаушы — компьютерге арналған бағдарламада жүзеге асырылады. Алгоритмнің бұл нұсқасы алгоритмдік тілде жазылуы керек. Мысал ретінде зерттелетін ерітінді ортасының реакциясын эксперименттік анықтау алгоритмінің блок-схемасын келтіреміз (1-блок-схема). Ерітінді ортасының реакциясын анықтау алгоритмі Блок-схема-1  басталу    Пробиркаға 1мл ерітінді құямыз Пробиркаға күлгін түсті лакмус қағазын саламыз      Лакмус қағазы - қызыл  Лакмус қағазы - көк  Орта қышқыл и        Орта негіз Орта бейтарап  соңы     соңы  Химияны оқытуды оңтайландыру үшін алгоритмдік тілді қолданған жөн. Алгоритмдік тілді қолдану зерттелетін материалда маңызды нәрсені бөлуге мүмкіндік береді, оқушылардың интегралды білімі мен дағдыларын, пәнаралық объектілерді зерттеуге деген қызығушылығын және т. б. қалыптастыру. Алгоритмдік тіл табиғи тілге жақын, бірақ оған математикалық символизм (сандар, белгілер, жақшалар және т.б.), арифметикалық және логикалық амалдар кіреді. Алгоритмдік тіл-бұл алгоритмдерді біркелкі және дәл жазуға және оларды орындауға арналған белгілер мен ережелердің тұтас жүйесі. Оның өз сөздігі бар: қызметтік сөздер, командалар, шамалар және т. б. Химиядағы қызметтік сөздерден: алг (алгоритм), басы(басталуы), соңы(соңы), цб (циклдің басы) сияқты пайдаланылуы мүмкін, егер, әйтпесе, таңдау, иә, жоқ және т. б. Алгоритмдік тілді, ерітінді ортасының реакциясын анықтау алгоритмін қолдана отырып жазамыз: Алг ерітінді ортасының реакциясын анықтау Басы пробиркаға 1мл ерітінді құйыңыз, күлгін лакмус сынағымен ерітіндіні сынап көріңіз егер қағаз қызыл болса онда: орта қышқыл әйтпесе: қағаз көк онда: сілтілі орта әйтпесе: қағаз түсі өзгермейді онда: орта бейтарап барлық соңы Бұл мысалда тармақтау командаларының дизайны қолданылады. Қызметтік таңдау сөздерімен таңдау командаларының дизайнын қолдана отырып, алгоритмді келесідей жазуға болады: Алг ерітінді ортасының реакциясын анықтау Басы пробиркаға 1мл ерітінді құйыңыз, күлгін лакмус сынағымен ерітінді сынап көріңіз таңдау қағазда қызыл жауап: орта қышқыл қағаз көк жауап: сілтілік орта қағаз түсі өзгермеген кезде жауап: орта бейтарап барлық соңы Мектепте химияны оқытуда қолданылатын алгоритмдер әртүрлі және мазмұны жағынан көп. Алайда, олардың құрылымында олардың барлығын үш негізгі түрге бөлуге болады. Химияны оқытуда алгоритмдерді қолдану, оларды диаграммаларда, табиғи және алгоритмдік тілдерде әзірлеу және ұсыну құрылымдық тәсілді жүзеге асыруға негізделген. Алгоритмдерді жасаудағы құрылымдық тәсіл бірнеше негізгі құрылымдарды қолдануға негізделген. Бұл: "келесі", "тармақталу", "цикл". "Келесі" негізгі құрылымы бір-бірінен кейінгі бірнеше функционалды блоктардан тұрады:      Бұл құрылым алгоритмдердің сызықтық түріне тән (қараңыз табл. 1) Химиялық формулаларды, теңдеулерді құрастыруда, есептеу есептерін шешуде және т. б. химияны оқытуда кеңінен қолданылады. "Тармақтаудың" негізгі құрылымы кейбір шарттарды тексеретін логикалық блокты қамтиды:   шарт  жоқ Бұл құрылым алгоритмдердің тармақталған түріне сәйкес келеді (1-блок-схеманы қараңыз). Тармақталған алгоритмдер химияны оқытуда, мысалы, сапалы есептерді шешуде кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, алгоритмдерде тексерілетін жағдайлар ретінде қолдануға болады: химиялық элементтердің сипаттамалары, заттар мен иондардың қасиеттері, химиялық реакциялардың белгілері (түрлі-түсті жауын-шашынның түсуі, газдардың шығуы және т.б.). "Цикл" негізгі құрылымы шартты тексеретін логикалық блоктан және функционалды блоктан тұрады. Соңғысы логикалық блокқа дейін және одан кейін орналастырылуы мүмкін, мысалы:          "Цикл" құрылымы функционалды блоктың белгілі бір жағдайларында бірнеше рет орындалуымен сипатталады. Бұл құрылым химияны оқыту процесінде кеңінен қолдануға болатын алгоритмдердің циклдік түріне сәйкес келеді, өйткені тиімді білім мен дағдыларды қалыптастыру байланысты нұсқауларға сәйкес белгілі бір әрекеттерді бірнеше рет орындау. Сонымен, химияны оқытуда қолданылатын алгоритмдерді жасау және жобалау кезінде олардың негізгі құрылымдарын ескеру, оларға сәйкес алгоритмдердің негізгі түрлерін (сызықтық, тармақталған, циклдік), сондай-ақ олардың мүмкін комбинацияларын жүзеге асыру қажет [17]. Алгоритмдер бір нақты мәселені емес, бір типтегі бірқатар мәселелерді шешу үшін жасалады және қолданылады. Есептердің белгілі бір түрін шешуге қажетті алгоритмді әзірлеу және құру процесі Алгоритмдеу деп аталады. Әзірленген Алгоритмдер бағдарламалардың негізі болып табылады ЭЕМ-ге арналған. "Алгоритм" ұғымы "бағдарлама"ұғымына қарағанда жалпы. Бағдарлама-бұл компьютер тілінде берілген есептердің кейбір түрлерін шешу алгоритмінің сипаттамасы. В тар мағынада бағдарлама - бұл дәйекті әрекеттер жүйесі. Жоғарыда айтылғандай, алгоритмді жазу әртүрлі жолдармен жүзеге асырылады (табиғи тілде, алгоритмдік тілде және ағын схемалары түрінде). Алгоритмнің жазбасын машина үшін түсінікті ету үшін оны бағдарламалау процесінде машина тіліне аудару керек. Бағдарламалау дегеніміз не? Бағдарламалау - бұл есептерді компьютерлердің көмегімен шешуге дайындаудың күрделі процесі. Процесс келесі негізгі кезеңдерден тұрады: 1.Алгоритмдік сипаттама түрінде есепті "шешу жоспарын" құру. 2.Бағдарламалау тілінде "шешім жоспары" сипаттамасы — бағдарламаны құру. 3.Көрсетілім бағдарламасы программалау тілін машина тіліне түріндегі реттілігі команда іске асырылуы ЭЕМ мен шығару процесі. Бағдарламаланатын микрокалькуляторды ("Электроника МК-64") пайдаланып, мысалы, заттың салыстырмалы молекулалық массасын (Мг) есептеу үшін бірдей типтегі бірқатар есептеулерді шешуге тырысайық. Осы типтегі есептерді шешу үшін ең алдымен алгоритмдік сипаттама жасаймыз: 1.Заттың химиялық формуласын жалпы түрде жазамыз: A/ BmCnD / (A, B, C, D — химиялық элементтердің белгілері,/, m, P, t — формулалардағы индекстер). 2. Салыстырмалы атомдық массалардың (Ar) анықтамалық кестесін қолдана отырып, заттың құрамына кіретін элементтердің Ar мәндерін жазамыз. 3.Mr мәнін формуладағы әр элементтің атомдарының санына Ar көбейтіндісінің қосындысы ретінде табамыз (1): Mr (AlBmCnDr) = Ar (A) · l + Ar (B) · m + Ar (C) ·n + Ar (D) · t (1) 4.Біз толық жауап тұжырымдаймыз. Математикалық формуланы қалай түрлендіруге болады (2): Ar (A) · l + Ar (B) · m + Ar (C) · n + Ar (D) · t (2) машина оны шешуі үшін? Бұл мәселені шешу байланысты математикалық формула негізінде есептеу алгоритмін жасаумен. Бұл алгоритмді жалпы түрде келесідей елестетуге болады ("электроника MK-64" және "MK-46"үшін):
Бағдарлама алгоритм негізінде бағдарламаланатын микрокалькулятор үшін қол жетімді тілде қалай жасалады? МК адрестік жадына (жад кестесі) 8 ұяшық бөлінеді (А мәндері үшін 4, химиялық элементтер үшін 4, әрқайсысының атомдарының санын есепке алу үшін 4 химиялық элемент):
Адрестік жад ұяшықтарының нөмірлерін ескере отырып, есептеу алгоритмі жад командаларына айналады:
Содан кейін командалар тізбегі және оларға сәйкес мекен-жайлар мен операциялар кодтары болатын бағдарлама жасалады (1.2-кесте). Кесте 1.2 - Mr есептеу бағдарламасы
Қарастырылған мысал көрсеткендей, алгоритмдер негізінде бағдарламалар құру оңай емес. Оқушыларды химия пәнінен тыс жұмыста mg есептеу бағдарламасын жасауға және қолдануға үйрету. Сабақта химияны оқыту мәселелерін шешу тұрғысынан бағдарламалау режимінде Мг есептеу практикалық емес, тіпті зиянды екені түсінікті. Жоғарыда келтірілген мысалда алгоритмді бағдарламаларға түрлендіру үшін кодтардың символдық сандық тілі қолданылды. Көріп отырғаныңыздай, алгоритм мен бағдарлама арасындағы ең тікелей байланыс. Жақсы дамыған алгоритм болмаса, Орындаушыға (адамға немесе машинаға) бағытталған бағдарлама жасау мүмкін емес. Алгоритмдік негізде жазылған Алгоритмдер Орындаушыға-адамға жіберіледі, бірақ олардың кейбір нақтылауымен оларды компьютерде іске асыруға болады. Алгоритмге нақтылау нақты (жұмыс) бағдарламалау тілі арқылы енгізіледі.Қазіргі уақытта бағдарламаларды жазу үшін 500-ден астам түрлі тілдер бар. Олардың ішінде тек математикалық есептеулерге (Фортран, АПЛ), оқу мақсаттарын жүзеге асыруға (Бейсик, Паскаль), арнайы мектеп алгоритмдік тілі және т. б. бағытталған тілдер бар. Бейсик тілі 1965 жылы дербес компьютерлерге қатысты оқу мақсаттары үшін әзірленген. Бейсик тіліндегі бағдарлама нөмірленген жолдардан тұрады. Нөмірімен тіркелген, жолдар керек негізгі тіл командасы. Егер жолда бірнеше команда болса, соңғылары қос нүкте немесе нүктелі үтірмен бөлінеді [6]. 1.2 Формулаларды жасау кезіндеі алгоритмдік нұсқаулар Химиялық формулаларды жасауда қолданылатын алгоритмдер, олар адам орындаушысына бағытталған алгоритмдік ережелер арқылы жүзеге асырылады. Валенттілік бойынша химиялық формулаларды құрастыру алдымен химияны оқытуда жиі қолданылатын барлық білім химиялық элементтердің таңбалары. Валенттілік формулаларын құрастырудың мысалдары келтірілген. Кесте 1.3 - Екілік қосылыстар формулаларын құру алгоритмі
Кесте 1.4 - Негізгі формулаларды құру алгоритмі
Кесте 1.5 - Құрамында оттегі бар тұздардың формулаларын жасау алгоритмі
Кесте 1.6 - Көмірсутектер формулаларын олардың атауы бойынша құрастыру алгоритмі
Формулаларды құрастыруға арналған алгоритмдік рецепттерді әзірлеу кезінде негізінен "ұстану"негізгі құрылымдары жүзеге асырылады. Егер сіз алгоритмдердің жазбаларын табиғи тілден блок-схемаларға аударсаңыз, онда бұл алгоритмдердің сызықтық түрі айқын көрінеді. 1.3 Химиялық теңдеулерді құрастырудағы алгоритмдік нұсқаулар Химиялық реакциялар теңдеулерін құру алгоритмдерін игеру үшін химиялық белгілерді, бейорганикалық және органикалық заттардың химиялық формулаларын құру алгоритмдерін, теориялық мәселелерді, стехиометриялық заңдылықтарды (мысалы, заттар массасының сақталу заңы, Авогадро заңы) терең түсіну, көптеген дағдыларды қалыптастыру қажет, атап айтқанда өзіндік жұмыс және өзін-өзі бақылау. Құрастыруға арналған алгоритмдік ұйғарымдарды әзірлеу кезінде теңдеулер сонымен қатар "келесі" негізгі құрылымы бар сызықтық алгоритмдерді жүзеге асырады. Химиялық реакциялар теңдеулерін құрастыруға арналған алгоритмдік нұсқауларға мысалдар келтірейік. Кесте 1.7 - Химиялық теңдеулерді құрастыру алгоритмі
Ескерту. Химиялық теңдеулерді жалпы түрде (молекулалық теңдеулер) құрастыруға кіріспес бұрын, химиялық белгілерді жазу, заттардың жіктелуі, құрамы мен қасиеттері, жіктелуі химиялық реакциялар, химияның ұғымдары мен заңдары [8]. |