חשיבה מחשובית ורובוטיקה שיעור 3
נושא השיעור: אלגוריתם
במבט לאחור...
מטרות השיעור
•הלומדים יכירו את המושג אלגוריתם.�• הלומדים יתנסו בכתיבת אלגוריתם לפעולות יומיומיות.�• הלומדים יקשרו בין המושג אלגוריתם לעולם הרובוטיקה.
לאחר שלמדנו מה הוא רובוט, והגדרנו את המערכת הטכנולוגית �בעזרת המושגים קלט, עיבוד, ופלט, נעבור לשלב הבא ונשאל:�
בכדי לענות על השאלה ולהבין כיצד מתרחש תהליך העיבוד �עלינו להכיר את המושג אלגוריתם (באנגלית Algorithm)
כיצד הרובוט מבצע משימות?
כיצד הוא יודע מה לבצע?
אלגוריתם
אלגוריתם הוא רצף של פעולות, �המתארות כיצד לפתור בעיה או לבצע משימה מסוימת.�
מהו אלגוריתם?
המושג "אלגוריתם" שייך לתחום המתמטיקה ומדעי המחשב,� אך גם בחיי היומיום אנו משתמשים בו�
גם רצף פעולות שגרתיות שאנו מבצעים� ביום יום, הן בבסיסן פעולות אלגוריתמיות �
התלמידים יעלו רעיונות למשימות שניתן ללמוד לבצע,� בעזרת הוראות ברורות
לאחר שקראתם את האלגוריתם חשבו:
האם רובוט היה מצליח לבצע את המשימה בשלמותה?�(לרובוט בשונה מבני אדם אין ידע מוקדם, הוא אינו יודע מה זה חלבון, �חלמון, מעט שמן).
קלט
בשיעור הקודם למדנו על קלט ופלט כיצד הם קשורים לאלגוריתם? אלגוריתם להכנת "ביצת עין" מקבל כקלט את המצרכים� (ביצה, שמן) ומוציא כפלט- ביצת העין. �אלגוריתם להפעלת "מכונת כביסה" מקבל כקלט את אבקת הכביסה, המרכך, הבגדים ומוציא כפלט- כביסה נקיה וריחנית.
קלט ופלט באלגוריתם
עיבוד
פלט
הוראות חד משמעיות
בכתיבת אלגוריתם נקפיד על:
נקודת סיום
סדר פעולות
סדר הפעולות
צפו בסרטון הבא:�
https://www.youtube.com/watch?v=cDA3_5982h8&ab_channel=JoshDarnit
מה המסקנה?
המסקנה: כדי שהמשימה תתבצע בשלמותה, חשוב להקפיד על ניסוח ברור ומדויק של הפעולות. שינוי בסדר הפעולות עלול לגרום לטעות בתוצאה הסופית. �
בסרטון, האב הכין סנדוויץ' לילדים שלו, בהתאם לרצף הפעולות שהגדירו. �ראינו שכאשר רצף הפעולות לא נכתב באופן מדויק, לא ניתן להגיע לתוצאה טובה.�
סדר הפעולות
בואו נתרגל את סדר הפעולות באלגוריתם להכנת פיצה, לחצו על הקישור
בכתיבת אלגוריתם נקפיד על ניסוח ברור ומדויק
הוראות חד משמעיות, הן הוראות שיש להן רק משמעות אחת, �כלומר כל מי שיקרא אותן יבין את אותו הדבר בדיוק.��לדוגמה: ההוראה "עליך לפסוע מספר צעדים" אינה חד משמעית, �כל אדם עלול לבצע אותה אחרת, כיוון שלא כתבנו את מספר הצעדים המדויק.
הוראות חד משמעיות
בכתיבת אלגוריתם נקפיד על הוראות חד משמעיות
השלב האחרון והחשוב באלגוריתם הוא נקודת סיום/ נקודת עצירה. �לרוב בני האדם, יש ידע קודם כאשר הם מבצעים פעולות ולכן גם אם לא נכתוב להם "לכבות את הגז"/ "לסגור את הברז" הם ידעו לעשות זאת. לעומת זאת, כאשר האלגוריתם נכתב לאנשים ללא ידע קודם/ לרובוטים עלינו להקפיד להוסיף נקודת עצירה,�לדוגמה: "כבו את הגז כאשר החלבון זהוב בשוליים".
נקודת סיום
בכתיבת אלגוריתם נקפיד על נקודת סיום/ נקודת עצירה
הקפידו על:� 1. סדר הפעולות 2. הוראות חד משמעיות 3. נקודת סיום�
כתבו אלגוריתם לשטיפת ידיים נכונה
כתבו אלגוריתם לחציית כביש בבטחה
הוסיפו באלגוריתם �פקודות כגון "חזרו"�או משפט תנאי �"אם"... "אז"
הקפידו על:� 1. סדר הפעולות 2. הוראות חד משמעיות 3. נקודת סיום�
1. התלמידים יבחרו פעולה פשוטה שמבצעים בשגרה ויכתבו עבורה אלגוריתם.�למשל: כתיבה במחברת (הוצאת כלי כתיבה מהקלמר, פתיחת מחברת וכו')�שריכת שרוכי הנעליים, הליכה משער בית הספר לבית שלנו (התייחסות לכיוונים, עצירה לפני מעבר כביש).
2. התלמידים יקראו בפני חבריהם את האלגוריתם שכתבו,� החברים יבצעו את המשימה לפי ההוראות.
3. דיון לאחר התנסות:
האם כל התלמידים ביצעו את המשימה בהצלחה?� האם היה הבדל באופן הביצוע?
מה קרה כשהתלמידים פעלו בדיוק, לפי הפעולות שהגדרתם?
הצעה לפעילות
השלימו את המשפט:�
אלגוריתם טוב הוא:
הצעת פעילות נוספת:
הדביקו על הרצפה את הספרה 8� כספרה המוצגת בשעון דיגיטלי�(בעזרת 7 קווים).
כל תלמיד יבחר ספרה מבין� הספרות 1-9 ויכתוב אלגוריתם לספרה זו: הקפידו על נקודת התחלה, מספר צעדים וכו'.
שעון דיגיטלי מציג את הספרות באמצעות תצוגת שבעה קטעים.
הצעה לפעילות נוספת
לדוגמה: הספרה 7 -� עמוד על הנקודה השמאלית העליונה, �צעד קטע (צעד) אחד קדימה, הסתובב ימינה 90 מעלות, �צעד שני צעדים קדימה. �מה הספרה שהתקבלה? �
הכנות מקדימות: הדביקו על הרצפה בעזרת סרט הדבקה את שבעת הקטעים, �כפי שמוצגים בשעון דיגיטלי.
1
2
3
4
6
5
7
��רצף הפעולות של האלגוריתם, מתורגמות לקוד (תוכנה) �שמתכנתים אל הרובוט או המחשב. �הרובוט פועל בהתאם לקוד שהוגדר עבורו.
לאחר שהבנו את המושג אלגוריתם, נצלול בחזרה לתחום הרובוטיקה�ולשאלה איתה פתחנו את השיעור: �
הקשר שבין אלגוריתם לרובוטיקה
חשוב לזכור!�אחת ממטרות הרובוט,� היא לפתור בעיות� עבור האדם
כיצד הרובוט לומד לבצע משימות?
�בעזרת האלגוריתם.
על שם מי קרוי האלגוריתם?
האלגוריתם קרוי על שמו של חוקר מדע ומתמטיקאי בשם�מוחמד אבן מוסא אל-ח'ואריזמי (Muammad ibn Ms al-Khwrizm) �המושג אלגוריתם נוצר משיבוש שמו בתרגום הלטיני של השם �אל-ח'ואריזמי ל-Algorithmi�אל-ח'ואריזמי תרם תרומה משמעותית לתחומי מדע רבים�ואף פיתח את תורת האלגברה.
�
אז מה למדנו....
לסיכום
אנו מזמינים אתכם לסכם את המוצג ביחידה זו על ידי חידון
אלגוריתם
דרך שיטתית או רצף של פעולות, המתארות כיצד לפתור בעיה או לבצע משימה מסוימת
בכתיבת אלגוריתם נקפיד על:
1. סדר הפעולות�2. הוראות חד משמעיות�3. נקודת סיום
שפת קוד
השפה בה נכתוב את האלגוריתם לרובוט, על מנת שיבצע את המשימה הדרושה.
צפו בפרק מרתק ומשעשע על אלגוריתם
אלגוריתם בבריינפופ