Алгоритмы при решении задач по химии
Покупка
Тематика:
Педагогика общего среднего образования
Издательство:
Директ-Медиа
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 21
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-4499-0504-8
Артикул: 801766.01.99
Доступ онлайн
В корзину
В пособии рассматриваются алгоритмы при решении задач по химии. Пособие предназначено для студентов направления подготовки «Химия» и учителей химии. Текст печатается в авторской редакции.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.15: Психология и педагогика
- ВО - Магистратура
- 04.04.01: Химия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Т. Н. Валуева, А. М. Краснова АЛГОРИТМЫ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ Учебное пособие для студентов направления подготовки «Химия» Москва Берлин 2019
УДК 372.854(072)+54(075) ББК 74.262.4я7+24р20я8 В15 Рецензент: Карташова Т. Д. — кандидат химических наук, доцент кафедры химии ФГБОУ ВО «ТулГУ» Валуева, Т. Н. В15 Алгоритмы при решении задач по химии : учебное пособие для студентов направления подготовки «Химия» / Т. Н. Валуева, А. М. Краснова. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 21 с. ISBN 978-5-4499-0504-8 В пособии рассматриваются алгоритмы при решении задач по химии. Пособие предназначено для студентов направления подготовки «Химия» и учителей химии. Текст печатается в авторской редакции. УДК 372.854(072)+54(075) ББК 74.262.4я7+24р20я8 ISBN 978-5-4499-0504-8 © Валуева, Т. Н., Краснова, А. М., текст, 2019 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019
Стремление научить учащихся, как строить мыслительный процесс при решении задачи, как и в какой последовательности действовать, оперировать условиями задачи, привело к новому направлению в методике обучения учащихся решению задач – к использованию алгоритмов при решении задач, что оказалось весьма заманчивым и привлекло внимание учителей химии, ибо использование алгоритмов обязательно приводит к получению правильного решения задачи. Слово «алгоритм» – транслитерация, т. е. передача букв одной письменности посредством букв другой письменности, имени великого древневосточного математика IX в. Мухаммеда ибн Мусы аль-Хорезми (что означает «из Хорезма») – algorithmi, который сформулировал правила выполнения четырех арифметических действий над числами в десятичной системе исчисления. Слово «алгорифм» связано с именем знаменитого древнегреческого математика Евклида, который так назвал сформулированные им правила нахождения наибольшего общего делителя двух чисел. 3
Систему правил выполнения математических действий в Европе называли термином «алгоризм», который впоследствии переродился в «алгоритм», обозначавший правила решения задач определенного вида (не обязательно математического). В ХХ веке понятие «алгоритм» стало объектом математического изучения, затем перешагнуло за пределы математики и нашло применение в различных областях науки и техники. В настоящее время существует множество определений данного термина. Например, в математике под алгоритмом понимают всякую систему вычислений, которая выполняется по строго определенным правилам и после какого-либо числа шагов заведомо приводит к решению поставленной задачи. В инженерной практике под алгоритмом понимают конечную последовательность точно определенных действий, приводящих к решению поставленной задачи. Однако алгоритм – это не только предписание последовательных действий по решению задач определенного типа. Алгоритмы сопровождают человека в форме различных правил и инструкций повсюду. Правила дорожного движения, 4
кулинарный рецепт, инструкция по использованию электробытовых приборов – все это алгоритмы. Не может обойтись без алгоритмов и химия. Алгоритм в школьном курсе химии – это: – правила составления химических формул и уравнений; – последовательность описания химических элементов, свойств веществ, протекания химических реакций; рациональный способ решения расчетных, экспериментальных и расчетно-экспериментальных задач; – оптимальный план проведения химического анализа неорганических и органических веществ; – определенный порядок приготовления растворов заданной концентрации и т. д. Одно из основных свойств алгоритма – массовость. Это свойство характеризует возможность с помощью алгоритма решать задачи определенного типа, а не только одну конкретную задачу. Следующим важным свойством алгоритма является дискретность. Это свойство обусловливает пошаговый (дискретный) характер алгоритма. Преобразование исходных данных в конечный результат осуществляется дискретно, т.е. действия или команды в каждый последующий момент вре- 5
мени выполняются по четким правилам вслед за действиями, имевшими место в предыдущий момент времени. Только выполнив одно указание, можно перейти к выполнению следующего. Основным свойством алгоритма является детерминированность ( однозначная определенность) – ориентированность на определенного исполнителя. Это свойство требует, чтобы каждое указание алгоритма было понятно исполнителю, не вызывало неоднозначного его понимания и неопределенного исполнения. Это особенно важно для исполнителя-машины. Одно из важнейших свойств алгоритма – результативность. Последовательное выполнение всех предписываемых действий должно привести к решению задачи за конечное число шагов, поскольку алгоритм всегда имеет целью получение искомого результата. Перечисленные выше важнейшие свойства алгоритма позволяют сформулировать следующее определение: алгоритм – конечная последовательность точно сформулированных правил решения некоторых типов задач. Способы реализации алгоритмов в педагогике, психологии и частной методике специфичны, ибо в этой сфере существенную роль играет человеческий фактор. В связи с 6
этим в отличие от строго математического понятия «алгоритм» было введено понятие «алгоритмическое предписание». Алгоритмические предписания не имеют жесткой конструкции, менее формализованы, так как допускают оперирование не только объектами природы, но и в большей степени содержанием, смыслом операций, требуют реализации специфических человеческих способов действий, включающих в себя осознание объектов действия и смысла операций над этими объектами. Алгоритмические предписания широко используются в обучении химии. С целью успешного формирования у уча- щихся навыков владения химическим языком В. Я. Вивюрский разработал алгоритмические предписания для составления химических формул при изучении неорга- нической и органической химии. В качестве примера им приведено алгоритмическое предписание по составлению формул оксидов: 1. Изобразить символы химических элементов: FeO 2. Проставить над символом каждого элемента валент- ность римскими цифрами: III II 7
FeO 3. Найти наименьшее общее кратное чисел, выражающих валентность обоих элементов: 6 4. Проставить наименьшее общее кратное арабской циф- рой над символами элементов: 6 III II FeO 5. Разделить наименьшее общее кратное на валентность каждого химического элемента в отдельности: 6:3=2, 6:2=3 6. Полученные числа и есть индексы к символам химических элементов: Fe2O3 Как видно из примера, при разработке алгоритма необ- ходимо формализовать процесс решения аналогичных задач, с тем чтобы свести его к применению в конечной последова- тельности простых и точных правил. Таким образом, алгоритмические предписания – это алгоритмы, предна- значенные специально для человека и учитывающие осо- бенности его психики и интеллекта, включающие в себя 8
правила, направленные не только на формальные, но и на содержательные операции. При разработке и построении алгоритмов можно фикси- ровать их различными способами: запись на естественном языке, запись в виде блок-схемы, запись на алгоритмическом языке. В настоящее время в большинстве случаев использу- ется запись алгоритмов на естественном языке, которая рас- падается на отдельные указания исполнителю выполнить не- которые законченные действия. Эти указания, которые выполняют последовательно одно за другим, называют ко- мандами. В обучении химии можно успешно использовать блок-схемы алгоритмов. При этом действуют следующим образом. В алгоритме выделяют типичные действия (этапы): обработка объекта, проверка условия, начало и конец преоб- разования объекта, ввод исходных данных и вывод результа- та. Все эти этапы можно наглядно представить в виде блок- схемы алгоритма. Блок-схема алгоритма является системой определенным образом связанных между собой плоских геометрических фигур. В блок-схемах алгоритмов каждому этапу соответствует определенное условное обозначение – геометрическая фигура. 9
Блок-схема позволяет наглядно представить структуру алгоритма. Схемы обычно применяют с целью изображения промежуточных вариантов алгоритма и программы. Окончательный вариант алгоритма, реализуемый в программе для ЭВМ, должен быть записан на алгоритмическом языке. Параллелограмм – ввод исходных данных и вывод результатов; ромб – проверка условия (выбор решения); прямоугольник – обработка данных объекта; овал – начало и конец преобразования объекта. Алгоритмический язык – это целая система обозначений и правил для единообразной и точной записи алгоритмов и их исполнения. Он имеет свой словарь: служебные слова, команды, величины и т. д. Из служебных слов в химии могут быть использованы следующие: алг – алгоритм если при 10
Доступ онлайн
В корзину