Двох найбільш зрозумілих алгоритмах: сортуванні бульбашкою (Bubble Sort) та сортуванні вибором (Selection Sort).

Ось короткий план, цікаві задачі та код для перевірки у Google Colab.

1. Основні алгоритми (теорія)

Сортування бульбашкою (Bubble Sort)

Алгоритм порівнює сусідні елементи і міняє їх місцями, якщо вони стоять у неправильному порядку. Найбільші елементи "спливають" у кінець списку, як бульбашки повітря у воді.

Сортування вибором (Selection Sort)

Ми шукаємо найменший елемент у списку і міняємо його місцями з першим елементом. Потім шукаємо другий найменший і ставимо на друге місце, і так далі.

2. Практичні задачі (Python)

Ти можеш просто скопіювати цей код у клітинки Google Colab і натиснути "Run".

Задача 1: Біологія (Ріст рослин)

Умова: У тебе є дані про висоту соняшників (у см) на дослідній ділянці. Упорядкуй їх від найнижчого до найвищого методом бульбашки.

Python

# Дані: висота соняшників
heights = [150, 120, 185, 130, 165]

def bubble_sort(arr):
 n = len(arr)
 for i in range(n):
 for j in range(0, n - i - 1):
 if arr[j] > arr[j + 1]:
 # Міняємо місцями
 arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
 return arr

print("Впорядкована висота соняшників:", bubble_sort(heights))

Пояснення: Внутрішній цикл порівнює 150 і 120. Оскільки 150 > 120, вони міняються місцями. Так триває, поки найбільше число 185 не опиниться в кінці.

Задача 2: Хімія (Атомна маса)

Умова: Маємо список значень атомних мас деяких елементів. Потрібно впорядкувати їх за зростанням, використовуючи сортування вибором.

Python

# Дані: атомні маси (H, O, C, N)
atomic_masses = [1.008, 15.999, 12.011, 14.007]

def selection_sort(arr):
 for i in range(len(arr)):
 min_idx = i
 for j in range(i + 1, len(arr)):
 if arr[j] < arr[min_idx]:
 min_idx = j
 # Міняємо знайдений мінімум з першим елементом
 arr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]
 return arr

print("Атомні маси за зростанням:", selection_sort(atomic_masses))

Пояснення: Алгоритм спочатку знаходить найменше число (1.008) і переконується, що воно на першому місці. Потім шукає мінімум серед решти (15.999, 12.011, 14.007) — це 12.011 — і ставить його на друге місце.

Задача 3: Фізика (Швидкість об'єктів)

Умова: Виміряно швидкості руху п'яти автомобілів (м/с). Використай вбудовану функцію Python для швидкої перевірки, але додай умову: якщо швидкість однакова, порядок не має значення.

Python

# Дані: швидкості
speeds = [25.5, 10.0, 32.2, 10.0, 15.8]

# Вбудований метод Python (найшвидший)
speeds.sort()

print("Швидкості від найменшої до найбільшої:", speeds)

Пояснення: У Python є вбудована функція .sort(), яка використовує алгоритм Timsort. Він набагато швидший за "бульбашку", але для навчання важливо знати обидва методи.

Як захистити проєкт?

1. Покажи код: Відкрий Google Colab.

2. Поясни складність: "бульбашка" — це просто, але повільно для великих списків (якщо елементів буде 1 000 000, комп'ютер "замислиться").

3. Зроби висновок: Сортування допомагає вченим аналізувати дані (наприклад, знаходити найшвидші частинки або найвищі рослини).

Тема пошуку максимуму та мінімуму — це класика програмування, яка вчить комп'ютер «порівнювати» і «запам'ятовувати».

Задача: «Експедиція на Говерлу»

Група альпіністів вимірювала температуру повітря на різних висотах під час підйому на гору. Дані вони записували у список (масив).

Твоє завдання:

1. Створити список, що містить 10 значень температури (наприклад, від -10 до +15 градусів).

2. Знайти найвищу температуру, щоб знати, коли було найтепліше.

3. Знайти найнижчу температуру, щоб визначити пік холоду.

4. Вивести ці значення на екран з поясненням.

2. Побудуй діаграму за даними задачі

Задача: "Магазин фруктів"

У тебе є список цін на фрукти (у гривнях). Тобі потрібно:

1. Знайти всі фрукти, які коштують менше ніж 50 грн, і підняти їхню ціну на 5 грн (акція закінчилася).

2. Порахувати, скільки фруктів після зміни ціни коштують більше ніж 100 грн.

Програма на Python (Самостійно)... 

Як це працює (Пояснення для уроку)

• for i in range(len(prices)): цей цикл використовується, коли нам потрібно змінити елементи. Ми звертаємося до кожного фрукта за його "номером" (індексом) i.

• prices[i] = ...: так ми переписуємо старе значення на нове.

• expensive_count: це змінна-лічильник. Щоразу, коли ми знаходимо число більше за 100, ми додаємо до неї одиницю.

План проєкту

1. Вступ: Що таке теплоенергетика та її роль у сучасному світі.

2. Принцип роботи ТЕС: Як тепло перетворюється на електрику.

3. Екологічні проблеми: Побічні ефекти спалювання палива.

4. Енергоефективність: Чому важливо зберігати ресурси.

5. Способи збереження енергії: Від промислових масштабів до власної оселі.

6. Висновок.

1. Що таке теплоенергетика?

Це галузь енергетики, що займається перетворенням теплової енергії (яка виділяється при спалюванні палива) на електричну або механічну.

• Основні види палива: вугілля, природний газ, мазут, торф.

2. Як працює теплова електростанція (ТЕС)?

Процес базується на законах термодинаміки:

Shutterstock

Огляд

1. У котлі спалюється паливо, нагріваючи воду.

2. Вода перетворюється на пару високого тиску.

3. Пара обертає турбіну, яка з’єднана з електрогенератором.

4. Генератор виробляє струм.

3. Екологічні наслідки

Теплоенергетика — один із найбільших забруднювачів:

• Викиди $CO_2$: спричиняють парниковий ефект.

• Смог та кислотні дощі: через викиди оксидів сірки та азоту.

• Теплове забруднення: скидання гарячої води у водойми порушує екосистеми.

4. Способи збереження енергоресурсів

Збереження енергії — це найдешевший та найчистіший "вид палива".

На державному та промисловому рівнях:

• Когенерація: одночасне виробництво електрики та тепла (використання "відпрацьованого" тепла для опалення міст).

• Модернізація обладнання: підвищення ККД (коефіцієнта корисної дії) установок.

• Перехід на відновлювані джерела: заміна вугілля сонячною та вітровою енергією.

В побуті (що можеш зробити ти):

• Теплоізоляція стін та вікон: зменшує втрати тепла взимку (фізика: зменшення теплопровідності стін).

• Встановлення термоголовок на радіатори: регулювання температури залежно від потреби.

• Використання відбивальних екранів: за батареями (фізика: відбивання інфрачервоного випромінювання назад у кімнату).

Цікавий факт для проєкту

Чи знаєш ти, що ККД звичайної теплової електростанції рідко перевищує 35–40%? Більша частина енергії палива просто "гріє повітря" навколо. Саме тому енергозбереження є таким важливим.

Висновок

Теплоенергетика залишається основою світової енергетики, але вона вичерпує ресурси планети. Перехід до енергоефективних технологій — це не просто економія грошей, а спосіб зберегти довкілля для майбутнього.

Завдання: «Аналіз оцінок учня»

Умова: У тебе є список оцінок учня за семестр. Тобі потрібно:

1. Вивести початковий список.

2. Додати нову оцінку в кінець списку.

3. Виправити одну з оцінок (наприклад, другу за рахунком).

4. Обчислити середній бал.

5. Вивести повідомлення, чи є учень «відмінником» (якщо середній бал 10 або вище).

6. Код для виконання в Google Colab:

   Python
   

   Як це перевірити в Google Colab:

7. Перейди за посиланням colab.research.google.com.

8. Натисни "New Notebook" (Новий блокнот).

9. Короткі пояснення для 8 класу:

10. list (список) — це набір елементів у квадратних дужках [].

11. append() — додає елемент у кінець.

12. len() — рахує кількість елементів у списку.

13. sum() — додає всі числа у списку.

14. grades[1] — звернення до елемента за його номером (індексом). Пам’ятай, що в програмуванні рахуємо з 0.

15. Скопіюй наведений вище код у комірку.

16. Натисни кнопку Play (трикутник зліва від комірки) або комбінацію клавіш Ctrl + Enter.

Нанотехнології — це майбутнє, яке створюється вже сьогодні. 

 Доповідь: Нанороботи — маленькі велетні майбутнього

Що таке нанороботи?

Нанороботи (або наноботи) — це машини, розмір яких порівнянний з розміром молекули (від 0,1 до 100 нанометрів). Щоб ти розумів масштаб: людська волосина приблизно в 50 000 разів товща за нанобота.

 Галузі майбутнього використання

1. Медицина (Наномедицина):

   • Адресна доставка ліків: Роботи доставлятимуть ліки безпосередньо до хворої клітини, не зачіпаючи здорові.

   • Мікрохірургія: Проведення операцій всередині судин або навіть редагування ДНК.

   • Боротьба з вірусами: Наноботи, що імітують імунні клітини для знищення бактерій.

2. Екологія:

   • Очищення океанів від мікропластику.

   • Фільтрація питної води на молекулярному рівні.

3. Електроніка:

   • Створення надпотужних процесорів розміром з порошинку.

   • Самоочисні та самовідновлювальні матеріали (наприклад, екран смартфона, що сам «затягує» подряпини).

Дослідження та візуалізація

Щоб твоє дослідження виглядало професійно, використай Google Таблиці для аналізу даних.

Приклад структури таблиці в Google Sheets:

Ти можеш створити таблицю "Порівняння можливостей сучасної медицини та наномедицини":

Інфографіка:

Для презентації варто створити інфографіку (наприклад, у ГуглТаблицях), де центром буде наноробот, а навколо нього — іконки галузей (серце — медицина, дерево — екологія, чип — техніка).

Таблиця 1: Порівняння розмірів (для інфографіки)

Ці дані допоможуть візуалізувати, наскільки малими є нанороботи.

Таблиця 2: Прогноз розвитку ринку нанотехнологій (2024–2030)

Ці дані показують, які галузі отримають найбільше грошей, а отже, і робочих місць у майбутньому.

Як використати ці дані в Google Таблицях для дослідження:

1. Створення діаграми: Встав Таблицю 2 у Google Sheets. Виділи її та натисни Вставити > Діаграма. Обери "Кругову діаграму", щоб показати частку ринку, або "Стовпчасту", щоб показати темпи росту.

2. Обчислення: Використай формулу, щоб порахувати, скільки наноботів поміститься на зрізі однієї волосини: =100000 / 100. (Результат тебе вразить — близько 1000 штук в ряд!).

3. Порівняльна ефективність: Можеш додати дані про те, що нанороботи (наприклад, "респіроцити") можуть переносити у 236 разів більше кисню, ніж звичайні клітини крові.

 Твоє міні-дослідження (ідея для висновку)

"Згідно з прогнозами, до 2030 року ринок наномедицини зросте майже у 5 разів. Це означає, що коли ми закінчимо університети, професія 'оператор медичних нанороботів' може стати такою ж звичною, як зараз стоматолог."

Важливо показати, як формули допомагають у реальному житті.

5 практичних завдань для роботи в Excel або Google Таблицях, що охоплюють різні види функцій:

Об'єднай ці завдання в один проект «Особистий бюджет та успішність», де на різних аркушах однієї таблиці будуть різні розрахунки. Це ідеально підходить для вимог 8 класу!

1. Завдання «Аналітик оцінок» (Математичні та Статистичні функції)

Контекст: У тебе є список учнів та їхні оцінки за контрольну роботу.

• Завдання: 1. Обчисли суму всіх балів класу (SUM).
  2. Знайди середній бал класу (AVERAGE).
  3. Визнач найвищу та найнижчу оцінку в класі (MAX, MIN).
  4. Порахуй, скільки всього учнів писали роботу (COUNT).

2. Завдання «Кишенькові гроші» (Статистичні функції)

Контекст: Ти ведеш облік своїх витрат за тиждень (категорії: їдальня, проїзд, розваги).

• Завдання: 1. Порахуй загальну суму витрат за кожен день. 2. Використовуючи функцію AVERAGE, дізнайся, скільки в середньому ти витрачаєш на день. 3. Використовуючи функцію COUNTIF, порахуй, скільки разів за тиждень твої витрати перевищували 50 грн.

3. Завдання «Мрія про новий гаджет» (Фінансові функції)

Контекст: Ти хочеш купити телефон за 12 000 грн. У тебе вже є 2 000 грн, і ти плануєш відкладати по 500 грн щомісяця на депозит під 10% річних.

• Завдання: 1. Використай функцію FV (майбутня вартість), щоб дізнатися, скільки грошей у тебе буде через рік. 2. Або використай функцію PMT, щоб розрахувати, скільки треба відкладати щомісяця, щоб назбирати на телефон за пів року.

4. Завдання «Магазин канцтоварів» (Математичні функції та логіка)

Контекст: Склади таблицю товарів: назва, ціна, кількість.

• Завдання: 1. Обчисли вартість кожного товару (ціна * кількість). 2. Застосуй функцію ROUND, щоб округлити ціни до цілого числа, якщо вони мають копійки. 3. Знайди загальну вартість усієї закупівлі.

5. Завдання «Метеорологічна станція» (Комплексне завдання)

Контекст: Дано таблицю температур повітря за кожен день місяця.

• Завдання: 1. Обчисли середню температуру за місяць. 2. Знайди кількість днів, коли була плюсова температура (використай COUNTIF). 3. Знайди різницю між найтеплішим та найхолоднішим днем (MAX мінус MIN).

Порада для навчального проекту:

Об'єднай ці завдання в один проект «Особистий бюджет та успішність», де на різних аркушах однієї таблиці будуть різні розрахунки. Це ідеально підходить для вимог 8 класу!

Новий рік. Вікторина 

+ Завд.6 ст. 64

Презентація: Дані та їх структури. Класифікація. Великі дані (8 клас)

Слайд 1: Титульний

• Заголовок: Дані та їх структури. Класифікація. Великі дані.

• Дисципліна: Інформатика, 8 клас.

• Підручник: Морзе Н.В., Барна О.В.

• Ваше ім'я/Дата.

Слайд 2: Що таке Дані? 

• Заголовок: Дані: основа інформатики.

• Визначення: Дані — це зафіксовані відомості про об'єкти, події чи явища, які можуть бути опрацьовані комп'ютером (збережені, передані, змінені).

• Ключова ідея: Самі по собі дані не завжди є інформацією. Вони стають інформацією лише після їх опрацювання, коли їх можна зрозуміти та використати для прийняття рішень.

  • Приклад: Число 45 (Дані) $\to$ 45 років вчителю (Інформація).

• Види даних за формою подання:

  • Числові: 1, 3.14, 1000.

  • Текстові: Літери, слова, речення.

  • Графічні: Зображення, фотографії .

  • Звукові: Музика, мова.

  • Відео: Рухомі зображення зі звуком.

Слайд 3: Структури Даних (Прості) 

• Заголовок: Як дані "живуть" разом? Структури даних.

• Визначення: Структура даних — це спосіб організації, зберігання та керування даними для ефективного доступу та модифікації.

• Прості (Елементарні) структури даних:

  • 1. Поле (Field): Одинична неподільна одиниця даних.

    • Приклад: Ім'я, Вік, Дата.

  • 2. Запис (Record): Сукупність логічно пов'язаних полів.

    • Приклад: Учень: {ПІБ: Іванов, Клас: 8-А, День народження: 10.05.2010}.

Слайд 4: Структури Даних (Складні) 

• Заголовок: Складні структури даних.

• 3. Таблиця (Table) / Масив: Сукупність однотипних записів (рядків), які мають однакову структуру полів (стовпців).

  • Це основна структура для зберігання даних у базах даних (БД) та електронних таблицях.

• 4. Файл: Іменована область на носії інформації (диску), де зберігається певна сукупність даних.

  • Приклади: document.docx, image.jpg, presentation.pptx.

• 5. Список / Черга / Стек: Більш складні структури, що використовуються в програмуванні для організації послідовностей даних. .

Слайд 5: Класифікація Даних 

• Заголовок: Класифікація даних: Як їх впорядкувати?

• Дані класифікують за різними ознаками. Для нас важлива їхня організація та природа:

  • 1. За типом: Числові, текстові, графічні, звукові, відео (Ми вже розглядали).

  • 2. За структурою:

    • Структуровані: Дані, організовані у чітко визначені структури (наприклад, таблиці, як у базах даних).

      • Приклад: Таблиця з ПІБ, адресами та телефонами учнів.

    • Неструктуровані: Дані, які не мають чіткої внутрішньої структури. Вони займають до 80% усіх даних!

      • Приклад: Текст електронного листа, фотографії, пости в соціальних мережах, відео на YouTube.

    • Напівструктуровані: Містять маркери, які дозволяють їх частково організувати (наприклад, теги в HTML, JSON-файли).

Слайд 6: Що таке Великі Дані (Big Data)? 

• Заголовок: Big Data: Чому звичайні дані стали "Великими"?

• Визначення: Великі дані (Big Data) — це надзвичайно великі обсяги структурованих і неструктурованих даних, які є занадто великими, швидкими або складними для обробки традиційними методами.

• Головна мета: Знаходити у цих даних приховані закономірності, тенденції та відкриття, які допомагають приймати рішення.

  • Приклади: Прогнозування епідемій, рекомендації Netflix, пробки на Google Maps.

Слайд 7: Характеристики Big Data (3 V) 

• Заголовок: Три "V" Великих Даних (3 V's).

• Для характеристики Big Data використовують 3 головні ознаки (3 V's):

  • 1. Обсяг (Volume): Надзвичайно велика кількість даних (петабайти, зетабайти).

  • 2. Швидкість (Velocity): Дані надходять з дуже високою швидкістю (наприклад, дані з датчиків або повідомлення в Twitter).

  • 3. Різноманітність (Variety): Дані надходять у різних форматах (текст, відео, зображення, логічні файли) — це і є структуровані, неструктуровані та напівструктуровані дані! [Image illustrating the 3 V's of Big Data - Volume, Velocity, Variety].

Слайд 8: Де використовуються Великі Дані? 

• Заголовок: Застосування Big Data.

• Медицина: Аналіз мільйонів історій хвороби для пошуку ефективних ліків.

• Торгівля: Рекомендації товарів (Amazon, Rozetka) на основі ваших попередніх покупок.

• Транспорт: Оптимізація маршрутів, керування трафіком у містах (Google Maps).

• Фінанси: Виявлення шахрайства та ризиків.

• Наука: Обробка даних з телескопів, прискорювачів частинок.

Слайд 9: Підсумки та Запитання 

• Заголовок: Підведемо підсумки.

• Дані $\to$ основа, яка після опрацювання стає Інформацією.

• Структури даних $\to$ спосіб організації даних (Поле, Запис, Таблиця, Файл).

• Класифікація: Основний поділ — на Структуровані та Неструктуровані дані.

• Big Data $\to$ це дані з великим Обсягом, високою Швидкістю надходження та великою Різноманітністю (3 V's).

• Запитання до учнів: Який вид даних (текстові, графічні чи числові) є найпоширенішим у соціальних мережах?

Слайд 10: Дякую за увагу! 

• Заголовок: Дякую за увагу!

• (Контактна інформація або просто зображення).