Программтрование химических процессов

Министерство образования Республики Башкортостан ГАОУ Стерлитамакский колледж строительства, экономики  и права М е т о д и ч е с к а я   р а з р а б о т к а внеклассного мероприятия для преподавателей информатики КОНКУРС ПРОГРАММНЫХ ПРОЕКТОВ Стерлитамак, 2010 УТВЕРЖДАЮ Методист ГАОУ СКСЭиП ___________Р.А. Латыпова «____» марта 2010г. Методическая разработка внеклассного мероприятия для преподавателей информатики КОНКУРС ПРОГРАММНЫХ ПРОЕКТОВ Составители:  преподаватель первой категории информационных дисциплин Е.В.Симакова преподаватель второй категории информационных дисциплин Ю.О. Маркова Рецензенты:  преподаватель первой категории информационных дисциплин Е.А.Долгих Методическая   разработка   предназначена   для   преподавателей   информатики   и содержит описание организации конкурса среди студентов I курса в ходе изучения   Материалы   методической   разработки раздела   «Языки   программирования». ориентированы   на   активизацию   познавательной   деятельности   студентов   в   учебном процессе. Рассмотрен   на   заседании   комиссии математических, естественнонаучных дисциплин, спецдисциплин специальности 230105 (2203) «Программное обеспечение вычислительной и автоматизированных систем»  протокол №____ от ______________ техники       2 Председатель предметной комиссии _________________ С.К. Дмитриева 3 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ........................................................................................................................................................... ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................................. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КОНКУРСА................................................................................................................................ ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ............................................................................................................................................. 1. Подготовительный этап...................................................................................................................................... 1.1. Графика в циклах.......................................................................................................................................... 1.2. Создание анимационных эффектов............................................................................................................. 1.3. Построение графиков функций................................................................................................................. 1.4. Задачи на движение точки по различным траекториям........................................................................... 2. Организационный этап...................................................................................................................................... 2.1. Постановка задачи...................................................................................................................................... 2.2. Реализация проекта.................................................................................................................................... 3. Демонстрация итогов........................................................................................................................................ 4 ВВЕДЕНИЕ Актуальность использования информационных технологий в учебном процессе обусловлена тем, что компьютерные технологии создают новые возможности получения знаний, предоставляют широкие возможности для развития личности и самореализации. Компьютерные   технологии   существенно   усиливают   мотивацию изучения   учебных   дисциплин,   и   выводят   процесс   обучения   на   более высокий качественный уровень. На   занятиях   необходимо   формировать   у   студентов   способность самостоятельно   мыслить,   добывать   и   применять   знания,   тщательно обдумывать принимаемые решения и четко планировать действия.  Для достижения таких результатов наиболее эффективной формой организации   работы   студентов   считается   метод   проектов.   Проектная деятельность на занятиях по информатике позволяет:  сформировать   у   студентов   необходимые   навыки самостоятельной работы с вычислительной техникой;  повысить мотивацию и творческую активность;  усилить   интеграционную   составляющую   обучения,   так   как   в дальнейшем студенты смогут применять полученные навыки и умения в других областях. Непременным   условием   проектной   деятельности   является   наличие заранее   выработанных   представлений   о   конечном   продукте,   этапов проектирования   и   реализации   проекта,   включая   его   осмысление   и рефлексию результатов. В   качестве   организации   проектной   деятельности   студентов   может быть использован конкурс программных проектов, который ориентирован на   обеспечение   условий   для   становления   и   самореализации   студента, владеющего   способностями   к   профессиональному   и   интеллектуальному творчеству. 5 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КОНКУРСА Цели:   Повышение интереса к изучению информатики  Активизацию   познавательной   и   творческой   деятельности студентов в учебном процессе Задачи:   Закрепление   навыков   реализации   циклической   структуры   и графических операторов в среде программирования;  Развитие графических навыков, пространственного мышления, творческих способностей, умения работать в коллективе;  Формирование   личностных   качеств,   необходимых   для эффективной профессиональной деятельности. Межпредметные связи:  «Высшая математика» (уравнение эллипса, Декартова листа);  «Химия» (виды гибридизации: SP3, SP2, SP) 6 ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ 1. Подготовительный этап На практических занятиях были разобраны программы, реализующие различные способы использования циклической конструкции «Для» 1.1. Графика в циклах Орнамент «Косичка» CLS SCREEN 12 X=10 Y=10 FOR I=Y TO 430 STEP 20 LINE(X,I)­(X,I+10),2 LINE–(X+5,I+15),2 LINE(X+10,I)­ (X+10,I+10),2 LINE–(X,I+20),2 LINE(X+20,I)­ (X+20,I+10),2 LINE–(X+10,I+20),2 LINE(X+15,I+15)­ LINE(X+10,I)­ (X+20,I+20),2 (X+10,I+10),2 LINE–(X,I+20),2 LINE(X+20,I)­ (X+20,I+10),2 LINE–(X+10,I+20),2 LINE(X+15,I+15)­ (X+20,I+20),2 NEXT I X=600 NEXT I X=30 Y=30 FOR I=X TO 580 STEP 20 LINE(I,Y)­(I+10,Y),2 LINE–(I+15,Y­5),2 LINE(I,Y­10)­(I+10,Y­10),2 LINE–(I+20,Y),2 LINE(I,Y­20)­(I+10,Y­20),2 Y=10 FOR I=Y TO 430 STEP 20 LINE–(I+20,Y­10),2 LINE(I+15,Y­15)­(I+20,Y­ LINE(X,I)­(X,I+10),2 LINE–(X+5,I+15),2 20),2 NEXT I X=30 7 Y=450 LINE(I,Y­20)­(I+10,Y­20),2 FOR I=X TO 580 STEP 20 LINE(I,Y)­(I+10,Y),2 LINE–(I+20,Y­10),2 LINE(I+15,Y­15)­(I+20,Y­ LINE–(I+15,Y­5),2 LINE(I,Y­10)­(I+10,Y­10),2 20),2 NEXT I LINE–(I+20,Y),2 8 1.2. Создание анимационных эффектов 9 «Звездное небо» «Конфетти» CLS SCREEN 12 FOR I=1 TO 300 X=INT(RND*640) Y=INT(RND*450) C=INT(RND*16) PSET(X,Y),C FOR G=1 TO 500 NEXT G NEXT I «Разноцветные лучи» CLS SCREEN 12 FOR I=1 TO 300 X=INT(RND*640) Y=INT(RND*450) C=INT(RND*16) LINE(320,240)­ (X,Y),С FOR G=1 TO 500 NEXT G NEXT I CLS SCREEN 12 FOR I=1 TO 300 X=INT(RND*640) Y=INT(RND*450) C=INT(RND*16) R=INT(RND*50) CIRCLE(X,Y),R,C PAINT(X,Y),C,C FOR G=1 TO 1000 NEXT G NEXT I «Вальс прямоугольников» CLS SCREEN 12 FOR I=1 TO 300 X=INT(RND*640) Y=INT(RND*450) X1=INT(RND*570) Y2=INT(RND*250) C=INT(RND*16) LINE(X,Y)­ (X1,Y1),C PAINT(X,Y),C,C FOR G=1 TO 1000 NEXT G NEXT I 1.3. Построение графиков функций CLS SCREEN 12 REM  установка   новой системы координат WINDOW (­5,­5)­(5,5) REM  изображение   оси REM  масштабирование оси OX FOR I= ­4 TO 4 LINE (I, ­ .1)­(I, .1) NEXT I REM  масштабирование оси OY FOR I= ­4 TO 4 LINE ( ­ .1, I)­( .1, I) NEXT I ОХ LINE (­5,0)­(5,0), 15 REM  рисование   стрелки направления   оси ОХ LINE (4.8, .2)­(5,0),15 LINE (5,0)­(4.8, ­ .2),15 REM  изображение  оси ОY LINE (0,­5)­(0,5), 15 REM  рисование   стрелки направления   оси ОY LINE ( ­ .2, 4.8)­(0,5),15 LINE (0,5)­( .2, 4.8),15 REM подпись оси OX LOCATE 16,78 PRINT “X” REM подпись оси OY LOCATE 1, 38 PRINT “Y” REM  подпись   начала координат LOCATE 16, 42 PRINT “0” REM построение графика функции y=sin FOR X= ­ 5 TO 5 STEP . 01 Y=SIN(X) PSET (X, Y), 3 NEXT X REM  изменение   цвета текста  COLOR 3 REM  подпись   графика функции y=sin LOCATE 14, 65 PRINT “Y=SIN(X)” REM построение графика функции y=x^2 FOR X= ­ 5 TO 5 STEP . 01 Y=X^2 PSET (X, Y), 2 NEXT X REM  изменение   цвета текста  COLOR 2 REM  подпись   графика   функции y= x^2 LOCATE 12, 42 PRINT “Y=Х^2” END 1.4. Задачи на движение точки по различным траекториям Движение  по  Эллипсу  Движение   по с уравнением                   A = 3 B = 2 FOR   X   =   ­3   TO   3 STEP .01 Y = B * SQR(1 ­ (X / A) ^ 2) PSET (X, Y), 12 FOR G = 1 TO 5000 NEXT G NEXT X FOR   X   =   3   TO   ­3 STEP ­.01 Y   =   ­B   *   SQR(1   ­ (X / A) ^ 2) PSET (X, Y), 12 FOR G = 1 TO 5000 NEXT G NEXT X части   Декартова листа,   заданного параметрическими уравнениями A = 4 FOR  T  =   40  TO  0 STEP ­.01 X = 3 * A * (T / 2) / (1 + T ^ 3) Y = ­(3 * A * T ^ 2 / (1 + T ^ 3)) PSET (X, Y), 14 FOR J = 1 TO 5000 NEXT J NEXT T 2. Организационный этап 2.1. Постановка задачи После изучения тем «Графические операторы», «Организация   движения   объектов»,   «Циклические структуры в программировании» студентам  I  курса было   сообщено   о   проведении   конкурса   по информатике и предложено следующее задание:  На   примере   атома   водорода   составить программу, которая позволит увидеть изменение в траекториях   движения   электронов   в   атоме   в ходе   химического   процесса   –   гибридизация.   Для реализации использовать предложенный справочный материал: программы     Для   образования   молекулы   метана   атом углерода переходит в возбужденное состояние. В присоединении   атомов   водорода   участвуют   1   s­ электрон   и   3   p­электрона   внешнего энергетического уровня атома углерода Для   достижения   более   эффективного перекрывания орбиталей необходимо изменить их формы   и   энергии,   что   приводит   к   появлению гибридных орбиталей. Число гибридных орбиталей равно числу  атомных орбиталей,  участвующих  в гибридизации. Гибридные орбитали одинаковы по форме   электронного   облака   и   по   энергии.   По сравнению   с   атомными   орбиталями   они   более вытянуты в направлении образования химических связей   и   поэтому   обуславливают   лучшее перекрывание электронных облаков. Гибридная   орбиталь   больше   вытянута   по одну сторону ядра, чем по другую. При   образовании   молекулы   метана   1   s­ электрон   и   3   p­электрона   атома   углерода образуют   четыре   одинаковых   гибридных орбитали, расположенных под углом 109,5° друг к другу и направленных к вершинам тетраэдра Этот   тип   гибридизации   называется   sp3­ гибридизацией. 2.2. Реализация проекта В течение нескольких пар студенты составляли программу,   реализующую   процесс   гибридизации   в атоме.   Лучший   проект   студенток   группы   ГК­11 Садретдиновой   Регины   и   Галлимовой   Дарьи   был представлен   на   ежегодном   Форуме   по информационным технологиям «Молодежь – Наука ­ IT»   среди   студентов   учреждений   среднего профессионального   образования   Стерлитамакского региона Республики Башкортостан. CLS SCREEN 12 WINDOW   (­10,   ­10)­ (10, 10) PSET (X + 4, Y), 9 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT X E = 4 F = 1 FOR X = 4 TO ­4 STEP Y = SQR(F ^ 2 * (1 ­ (X / ­.01 E) ^ 2)) PSET (X ­ 4, Y), 9 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT X FOR X = ­4 TO 4 STEP . 01 Y = ­SQR(F ^ 2 * (1 ­ (X / E) ^ 2)) PSET (X ­ 4, Y), 9 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT X REM 2 VOS C = 4 D = 1 FOR Y = ­4 TO 4 STEP . 01 X   =  SQR(D   ^  2  *  (1  ­ (Y / C) ^ 2)) PSET (X, Y + 4), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y FOR Y = 4 TO ­4 STEP ­.01 REM ELLIPS A = 3 B = 2 FOR X = ­3 TO 3 STEP . Y = B * SQR(1 ­ (X / A) PSET (X, Y), 12 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT X FOR X = 3 TO ­3 STEP Y = ­B * SQR(1 ­ (X / A) PSET (X, Y), 12 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT X REM 1 VOS C = 4 D = 1 FOR X = ­4 TO 4 STEP . Y   =  SQR(D   ^  2  *  (1  ­ PSET (X + 4, Y), 9 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G FOR X = 4 TO ­4 STEP 01 ^ 2) ­.01 ^ 2) 01 ­.01 (X / C) ^ 2)) Y = ­SQR(D ^ 2 * (1 ­ (X / C) ^ 2)) X = ­SQR(D ^ 2 * (1 ­ (Y / C) ^ 2)) PSET (X, Y + 4), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y E = 4 F = 1 FOR Y = 4 TO ­4 STEP X = SQR(F ^ 2 * (1 ­ (Y / ­.01 E) ^ 2)) PSET (X, Y ­ 4), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y FOR Y = ­4 TO 4 STEP . 01 X = ­SQR(F ^ 2 * (1 ­ (Y / E) ^ 2)) PSET (X, Y ­ 4), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y A = 4 FOR T = 0 TO 50 STEP . X = 3 * A * (T / 2) / (1 + Y = 3 * A * T ^ 2 / (1 + PSET (X, Y), 13 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T A = ­4 FOR T = 40 TO 0 STEP LINE ­(6, ­3), 15 LINE ­(3, ­3), 15 LINE (6, 0)­(3, 0), 15 FOR J = 1 TO 1000000 NEXT J CLS REM 1 VOS C = 4 D = 1 FOR Y = ­4 TO 4 STEP . 01 X   =  SQR(D   ^  2  *  (1  ­ (Y / C) ^ 2)) PSET (X, Y + 4), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y FOR Y = 4 TO ­4 STEP ­.01 X = ­SQR(D ^ 2 * (1 ­ (Y / C) ^ 2)) PSET (X, Y + 4), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y E = 1 F = .5 FOR Y = 1 TO ­1 STEP ­.01 X = SQR(F ^ 2 * (1 ­ (Y / E) ^ 2)) PSET (X, Y ­ 1), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y FOR Y = ­1 TO 1 STEP . 01 T ^ 3) T ^ 3) ­.01 T ^ 3) T ^ 3) X = 3 * A * (T / 2) / (1 + 01 Y = 3 * A * T ^ 2 / (1 + X = ­SQR(F ^ 2 * (1 ­ (Y / E) ^ 2)) PSET (X, Y), 13 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T FOR J = 1 TO 1000000 NEXT J CLS LINE (­2, 3)­(­5, 3), 15 LINE ­(­5, 0), 15 LINE ­(­2, 0), 15 LINE ­(­2, ­3), 15 LINE ­(­5, ­3), 15 LINE (­1, ­3)­(­1, 3), 15 LINE ­(2, 3), 15 LINE ­(2, 0), 15 LINE ­(­1, 0), 15 LINE (3, 3)­(6, 3), 15 PSET (X, Y ­ 1), 10 FOR G = 1 TO 1000 NEXT G NEXT Y REM 2 VOS A = 1 FOR T = 0 TO 50 STEP . X = 3 * A * T / (1 + T ^ Y = 2 * A * T ^ 2 / (1 + PSET (X, Y), 13 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T A = ­4 01 3) T ^ 3) FOR T = 40 TO 0 STEP X = 3 * A * (T / 2) / (1 + Y = 3 * A * T ^ 2 / (1 + PSET (X, Y), 13 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T REM 3 VOS A = 1 FOR T = 0 TO 50 STEP . X = ­(3 * A * T / (1 + T ^ Y = 2 * A * T ^ 2 / (1 + PSET (X, Y), 14 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T A = 4 FOR T = 40 TO 0 STEP X = 3 * A * (T / 2) / (1 + ­.01 T ^ 3) T ^ 3) 01 3)) T ^ 3) ­.01 T ^ 3) Y = ­(3 * A * T ^ 2 / (1 + T ^ 3)) PSET (X, Y), 14 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T REM 4 VOS A = 1 FOR T = 0 TO 50 STEP . X = ­(3 * A * T / (1 + T ^ Y = 1 * A * T ^ 2 / (1 + PSET (X, Y), 11 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T A = 6 FOR T = 40 TO 0 STEP X = 4 * A * (T / 2) / (1 + 01 3)) T ^ 3) ­.01 T ^ 3) Y = ­(1 * A * T ^ 2 / (1 + T ^ 3)) PSET (X, Y), 11 FOR J = 1 TO 1000 NEXT J NEXT T 3. Демонстрация итогов Движение электрона по эллипсу Движение электрона по правильным восьмеркам Движение электрона по гибридным орбиталям (неправильным восьмеркам) Итоговое строение орбиталей при SP3­гибридизации