Урок 13.Інструктаж з БЖД. Комп'ютерні програми. Мови програмування. Програми- транслятори

Доброго дня, діти! Сьогодні ми з вами почнемо вивчати одну з найцікавіших тем у комп'ютерних науках – комп'ютерні програми, мови програмування та програми-транслятори. Ця тема важлива не лише для вашого розуміння інформатики, а й для подальшого розвитку в сфері технологій. Знання програмування стає необхідним не тільки для розробників, а й для кожного, хто працює з сучасними технологіями. Уміння створювати власні програми дозволить вам більш глибоко розуміти роботу комп'ютера, вирішувати різні завдання ефективніше та розвивати логічне мислення.

Актуальність і застосування в житті

У сучасному світі комп'ютерні програми проникають у всі сфери життя. Вони забезпечують роботу мобільних телефонів, автоматизують заводи, допомагають лікарям ставити діагнози, зменшують час на виконання рутинних завдань і відкривають нові горизонти для творчості. Програмування використовується для створення програм, які допомагають керувати транспортом, забезпечувати захист інформації та навіть запускати космічні апарати. Ось кілька прикладів, де програмування відіграє важливу роль у нашому повсякденному житті:

1. Автоматизація: Багато процесів у промисловості й бізнесі автоматизовані завдяки програмам, які написані програмістами. Це може бути облік товарів у магазині, управління виробничими лініями на заводі або робота банкоматів.

2. Мобільні додатки: Кожна програма на вашому смартфоні – це результат роботи програмістів. Ігри, соціальні мережі, калькулятори та інші додатки розробляються за допомогою мов програмування.

3. Штучний інтелект: Завдяки програмам і алгоритмам, розробленим програмістами, машини можуть вчитися, аналізувати величезні обсяги даних і робити передбачення. Наприклад, системи рекомендацій на YouTube або Netflix працюють на основі штучного інтелекту.

4. Вебсайти та Інтернет: Інтернет сам по собі – це результат програмування. Всі сайти, які ви відвідуєте, розроблені за допомогою різних мов програмування.

Отже, знання про комп'ютерні програми та мови програмування важливі не тільки для програмістів, але й для кожного, хто хоче бути успішним у сучасному світі технологій.

Основні теоретичні відомості і терміни

Тепер перейдемо до основної частини нашого уроку. Щоб краще зрозуміти, як працюють комп'ютери та програми, нам потрібно розглянути кілька ключових термінів.

1. Комп'ютерні програми

Комп'ютерна програма – це набір інструкцій, який комп'ютер виконує для досягнення певної мети. Ці інструкції можуть бути різними, від простих команд, як додавання двох чисел, до складних алгоритмів, які керують автомобілем або симулюють політ ракети.

Програми пишуться на мовах програмування, які використовують зрозумілі для людини символи та конструкції, які потім комп'ютер перетворює на команди для виконання. Написання програм називається програмуванням, а спеціаліст, що пише програми, – програмістом.

2. Мови програмування

Мова програмування – це штучна мова, створена для того, щоб люди могли писати програми. Кожна мова програмування має свій набір правил і синтаксису, які визначають, як можна складати програми.

Мови програмування поділяються на високо- та низькорівневі:

• Високорівневі мови (наприклад, Python, Java, C++) ближчі до людської мови. Вони зручні для написання програм, оскільки дозволяють використовувати прості команди та не вимагають від програміста знати, як працює комп'ютер на низькому рівні.

• Низькорівневі мови (наприклад, Assembler) ближчі до машинної мови комп'ютера. Вони менш зрозумілі для людини, але дають більше контролю над апаратною частиною комп'ютера.

Основними характеристиками мов програмування є:

• Синтаксис – набір правил, які визначають, як повинна бути написана програма.

• Семантика – те, як комп'ютер розуміє інструкції, написані в програмі.

• Алгоритм – послідовність дій, яку програма повинна виконати для досягнення певної мети.

3. Програми-транслятори

Комп'ютери не розуміють мов програмування напряму. Вони розуміють тільки машинний код, що складається з нулів і одиниць. Щоб комп'ютер зміг виконати програму, написану на високорівневій мові, її потрібно перетворити в машинний код. Це роблять спеціальні програми, які називаються трансляторами.

Транслятори бувають двох типів:

• Компілятори: перекладають програму повністю перед її виконанням. Наприклад, мова C++ використовує компілятор.

• Інтерпретатори: виконують програму построково, перекладаючи кожну інструкцію під час виконання. Наприклад, Python використовує інтерпретатор.

4. Етапи створення комп'ютерної програми

Процес створення програми зазвичай проходить кілька етапів:

1. Аналіз проблеми – чітке визначення задачі, яку потрібно вирішити.

2. Проєктування алгоритму – розробка послідовності дій, яку програма повинна виконати для вирішення проблеми.

3. Написання програми – створення коду на мові програмування.

4. Тестування – перевірка роботи програми на різних вхідних даних.

5. Виправлення помилок – знаходження та усунення помилок, які можуть виникати під час виконання програми.

6. Оптимізація – поліпшення роботи програми, наприклад, для підвищення швидкості виконання або зменшення використання ресурсів.

5. Сучасні мови програмування

На сьогодні існує велика кількість мов програмування, і кожна з них має свої переваги та недоліки. Найпопулярніші з них:

• Python – проста у вивченні мова, яку часто використовують для навчання програмуванню, а також для розробки веб-застосунків, аналізу даних і штучного інтелекту.

• JavaScript – мова програмування для створення інтерактивних елементів на веб-сторінках.

• Java – одна з найпопулярніших мов для розробки корпоративних програм і додатків для Android.

• C++ – потужна мова, яка використовується для створення складних системних програм, ігор та інших продуктивних застосунків.

• Scratch – візуальна мова програмування для початківців, яка дозволяє створювати прості програми за допомогою блоків.

6. Програміст та його завдання

Програміст – це спеціаліст, який створює комп'ютерні програми. Основні завдання програміста:

• Розробка алгоритмів для вирішення конкретних завдань.

• Написання програм на обраній мові програмування.

• Тестування програм для перевірки їх правильності.

• Оптимізація програм для підвищення ефективності їх роботи.

Програмування – це захопливий процес, який дозволяє перетворювати ідеї на реальність за допомогою комп'ютерного коду.

Підсумок уроку

Знання програмування відкриває перед вами безмежні можливості. Це не тільки захопливий інтелектуальний виклик, але й практичний інструмент, який допоможе вам у майбутньому вирішувати різні завдання. Сьогодні ми лише почали знайомство з комп'ютерними програмами, мовами програмування та програмами-трансляторами, а далі нас чекають практичні заняття, де ми зможемо закріпити ці знання на практиці.

Запам'ятайте, що програмування – це не просто написання коду, це процес мислення, який допомагає розвивати ваше логічне та критичне мислення. Успіхів вам у вивченні цього цікавого й корисного предмета!

Завдання №1 з підручника на стор. 67

Assembler

Текст:

Assembler - це мова низького рівня, яка працює безпосередньо з апаратними засобами комп'ютера. Кожна команда в Assembler має прямий відповідник в машинному коді. Це дозволяє досягти максимальної ефективності і контролю над процесором. Однак, програмування на Assembler - досить складний процес, що вимагає глибоких знань архітектури комп'ютера.

• Використання: Створення драйверів пристроїв, вбудованих систем (мікроконтролери), оптимізація критичних ділянок коду.

• Переваги: Максимальна продуктивність, низьке споживання ресурсів.

• Недоліки: Складність програмування, залежність від архітектури процесора.

Fortran

Текст:

Fortran (FORmula TRANslation) - одна з найстаріших мов програмування, створена спеціально для наукових обчислень. Вона має багату історію і досі використовується в наукових дослідженнях, інженерних розрахунках і фінансовій сфері.

• Використання: Наукові обчислення, інженерні розрахунки, фінансове моделювання.

• Переваги: Висока ефективність для числових обчислень, велика кількість наукових бібліотек.

• Недоліки: Складний синтаксис для сучасних розробників, обмежені можливості для об'єктно-орієнтованого програмування.

Cobol

Текст:

Cobol (COmmon Business Oriented Language) - мова програмування, розроблена для обробки великих обсягів даних у бізнес-сфері. Вона широко використовувалася в банківській системі, бухгалтерському обліку та інших галузях, де потрібна робота з даними. Хоча з'явилися нові мови, багато старих систем, написаних на Cobol, досі функціонують.

• Використання: Банківська система, бухгалтерський облік, управління запасами.

• Переваги: Надійність, стабільність, велика кількість готових рішень.

• Недоліки: Складний синтаксис, обмежені можливості для розробки сучасних додатків.

Prolog

Текст:

Prolog - логічна мова програмування, заснована на принципах математичної логіки. Вона використовується для вирішення задач штучного інтелекту, таких як експертні системи, природна мова і планування. Prolog дозволяє описувати знання у вигляді логічних правил і фактів.

• Використання: Штучний інтелект, експертні системи, природна мова, автоматичне доведення теорем.

• Переваги: Компактний і виразний код, зручність для вирішення логічних задач.

• Недоліки: Не дуже підходить для розробки великих і складних програмних систем.

Ruby

Текст:

Ruby - динамічна, об'єктно-орієнтована мова програмування, відома своєю простотою і елегантністю. Вона широко використовується для веб-розробки (framework Ruby on Rails), автоматизації завдань і створення прототипів.

• Використання: Веб-розробка, автоматизація, data science, DevOps.

• Переваги: Простий і інтуїтивний синтаксис, велика кількість бібліотек, активне співтовариство.

• Недоліки: Може бути менш ефективною, ніж деякі інші мови, для задач, що вимагають високої продуктивності.

Lisp

Текст:

Lisp - одна з найстаріших мов програмування, що має великий вплив на розвиток інших мов. Вона використовується в штучному інтелекті, символьної обробки і функціональному програмуванні. Lisp відома своєю гнучкістю і можливістю метапрограмування.

• Використання: Штучний інтелект, символьна обробка, лінгвістика, компілятори.

• Переваги: Гнучкість, потужні можливості для маніпуляції з даними, велика експресивність.

• Недоліки: Нестандартний синтаксис, може бути складним для вивчення для початківців.

1. Що таке комп'ютерна програма?

• а) Це апаратний пристрій для зберігання інформації

• б) Набір інструкцій, що виконує комп'ютер

• в) Операційна система

• г) Пристрій введення даних
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

2. Яка з наведених мов є високорівневою мовою програмування?

• а) Assembler

• б) Python

• в) Машинний код

• г) Байт-код
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

3. Що таке алгоритм?

• а) Програма для редагування тексту

• б) Послідовність дій для досягнення мети

• в) Компілятор

• г) Модель комп'ютера
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

4. Яка з програм є інтерпретатором?

• а) GCC

• б) Python

• в) Microsoft Word

• г) Adobe Photoshop
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

5. Яка мова програмування призначена для початківців та має візуальний інтерфейс?

• а) Scratch

• б) C++

• в) Java

• г) HTML
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

6. Що таке компіляція?

• а) Переведення коду з високорівневої мови в машинний код

• б) Створення алгоритму

• в) Перевірка орфографії в тексті

• г) Налаштування комп'ютера
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

7. Що таке синтаксис у програмуванні?

• а) Опис програми

• б) Правила написання коду на мові програмування

• в) Тип комп'ютерної гри

• г) Вид операційної системи
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

8. Яка мова програмування використовується для створення веб-сторінок?

• а) Python

• б) C++

• в) JavaScript

• г) Assembler
  Правильна відповідь: в
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

9. Що таке програміст?

• а) Спеціаліст з тестування програм

• б) Спеціаліст, що створює програми

• в) Адміністратор баз даних

• г) Спеціаліст з обслуговування техніки
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

10. Яка програма-транслятор перекладає програму перед її виконанням?

• а) Інтерпретатор

• б) Компілятор

• в) Редактор коду

• г) Операційна система
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

11. Яка мова програмування використовується для створення програм для Android?

• а) Java

• б) PHP

• в) Ruby

• г) HTML
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

12. Що таке тестування програми?

• а) Вибір мови програмування

• б) Перевірка правильності роботи програми

• в) Написання коду

• г) Створення графічного інтерфейсу
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

13. Яка мова програмування відома своєю простотою у вивченні?

• а) Python

• б) JavaScript

• в) C#

• г) Assembler
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

14. Що означає термін "інтерпретація коду"?

• а) Виконання програми на комп'ютері

• б) Переведення програми в машинний код під час виконання

• в) Створення текстових файлів

• г) Розробка алгоритму
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

15. Що таке машинний код?

• а) Програма, що складається з простих інструкцій

• б) Код, який комп'ютер розуміє напряму

• в) Мова для написання програм

• г) Редактор текстів
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

16. Що таке налагодження програми?

• а) Створення інтерфейсу користувача

• б) Виправлення помилок у програмі

• в) Збір даних для програми

• г) Написання коду
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

17. Яка мова використовується для автоматизації серверних процесів?

• а) Python

• б) HTML

• в) C++

• г) PHP
  Правильна відповідь: г
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

18. Яке програмне забезпечення використовується для створення графічних інтерфейсів програм?

• а) IDE

• б) Інтерпретатор

• в) Редактор тексту

• г) Файловий менеджер
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

19. Що таке налагодження коду?

• а) Виконання програми

• б) Виправлення помилок

• в) Написання нових функцій

• г) Компіляція програми
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

20. Яка мова використовується для написання серверних скриптів?

• а) Java

• б) PHP

• в) HTML

• г) CSS
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

21. Що таке операційна система?

• а) Програма для компіляції коду

• б) Набір програм, що керує роботою комп'ютера

• в) Редактор текстів

• г) Інструмент для створення графіки
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

22. Що означає термін "баг" у програмуванні?

• а) Успішне виконання програми

• б) Помилка в коді

• в) Створення інтерфейсу

• г) Використання транслятора
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

23. Що таке відкрите програмне забезпечення?

• а) Програми, що можна безкоштовно використовувати та змінювати

• б) Програми для створення текстових документів

• в) Програми, що не потребують інтернету

• г) Програми для тестування
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 4. Безпечно та відповідально використовує інформаційні технології

24. Що таке середовище розробки (IDE)?

• а) Програма для створення графіки

• б) Інструмент для написання, налагодження та компіляції програм

• в) Інтернет-браузер

• г) Операційна система
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

25. Яка з мов програмування є процедурною?

• а) Python

• б) C++

• в) HTML

• г) Scratch
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

26. Що таке закоментований код?

• а) Частина програми, що не виконується

• б) Фрагмент коду, що виконується кілька разів

• в) Рядки коду для компілятора

• г) Частина, що відповідає за графічний інтерфейс
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

27. Яка мова програмування найчастіше використовується для створення ігор?

• а) HTML

• б) C++

• в) PHP

• г) Python
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

28. Що означає термін "змінна" в програмуванні?

• а) Інструкція для комп'ютера

• б) Ім'я для збереження значення в пам'яті

• в) Тип даних

• г) Файл у програмі
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 1. Працює з інформацією, даними, моделями

29. Яка мова використовується для обробки даних у великих системах?

• а) SQL

• б) CSS

• в) PHP

• г) Scratch
  Правильна відповідь: а
  Критерій: 2. Створює інформаційні продукти

30. Що таке виконуваний файл?

• а) Текстовий файл

• б) Файл, що містить програму для виконання

• в) Файл для графіки

• г) Музичний файл
  Правильна відповідь: б
  Критерій: 3. Працює в цифровому середовищі

Критерії:

• 1. Працює з інформацією, даними, моделями: 1, 3, 6, 7, 12, 14, 16, 19, 22, 26, 28

• 2. Створює інформаційні продукти: 5, 8, 11, 13, 17, 20, 25, 27, 29

• 3. Працює в цифровому середовищі: 2, 4, 9, 10, 15, 18, 21, 24, 30

• 4. Безпечно та відповідально використовує інформаційні технології: 23