Государственный лицей «Вторая школа»

Авторская образовательная программа по курсу «Информатика»

Автор-составитель А. И. Маргулев

Москва, 2001

Оглавление

Пояснительная записка
Содержание программы
  Раздел 1. Информация и компьютер
  Раздел 2. Алгоритмизация и программирование
  Раздел 3. Современные технологии программирования
    Вариант С++
    Вариант Visual Basic
  Раздел 4. Современные информационные технологии
Примерные годовые тематические планы
  Первый год обучения
  Второй год обучения
  Третий год обучения
    Вариант С++
    Вариант Visual Basic
  Четвертый год обучения
Требования к результатам обучения
Литература

Пояснительная записка

Настоящая программа рассчитана на следующие условия:

Тип учебного заведения: физико-математический лицей (Государственный лицей "Вторая школа").

Учебный план: занятия в течение четырех лет (8–11 классы) по два часа в неделю. Общий объем курса – 272 часа.

Школьная подготовка учащихся: предполагается, как основной вариант, отсутствие школьной подготовки по информатике.

Компьютерная техника: компьютеры типа IBM PC уровня 3+ (в основной школе допустимо оснащение уровня 2).

Основой для данной программы является "Обязательный минимум содержания среднего (полного) общего образования", утвержденный приказом Министерства образования от 30.06.1999 № 56, а также образовательные модули по информатике и информационным технологиям, разработанные в МИПКРО.

Предлагаемая программа имеет системно-информационный характер; ее целью является формирование у учащихся системно-информационного взгляда на мир, включающего абстрагирование, моделирование, и алгоритмическое мышление, а также навыков владения компьютером как на уровне "грамотного пользователя", так и начинающего программиста. В рамках этих задач значительное внимание уделено изучению программирования и методам решения прикладных задач на компьютере, освоение учащимися основных информационных технологий, включая технологии локальных и глобальных сетей.

Программа полностью охватывает тематику модулей Б2–Б4, Б6–Б9, У1-У4, а также часть материала модулей Б1, Б5, Д5, Д10. Она делится на четыре раздела, каждый из которых соответствует году обучения.

В первом разделе программы представлены три линии параллельно изучаемого материала: информационная, компьютерная и алгоритмическая. Элементы каждой из линий могут присутствовать в материалах одного урока. Предметную основу, на которой прослеживаются эти линии, составляют введение в теоретические основы информатики (включая элементы алгебры логики, кодирование и представление данных в ЭВМ), архитектура и элементная база компьютера IBM PC, операционная система с интерфейсом командной строки MS-DOS (включая такие вопросы, как работа с командной оболочкой, конфигурирование системы, командные файлы), объектно-ориентированная среда ОС MS Windows 9x/NT и ее стандартные приложения. Можно провести также деление материала на "программистскую" и "пользовательскую" составляющие; последняя представлена изучением работы с файловой системой средствами Norton Commander, Проводника, оболочки Far; изучением стандартных приложений MS Windows (Paint, Wordpad, Калькулятор).

Во втором разделе ведущей становится алгоритмическая линия. После начального ознакомления с алгоритмизацией – теоретической стороной и практикой на основе исполнителя "Пылесосик" – изучается программирование на языке С. Выбор в качестве учебного языка профессионального (системного) программирования направлен прежде всего на обеспечение скорейшей адаптации выпускников лицея к интенсивному программированию на С и С++ в рамках соответствующих курсов профильных вузов (МГУ, Физтех и др.).

В третьем разделе разделе программы ведущей также является алгоритмическая линия, в которой делается упор на развитие абстрагирования и навыков моделирования в условиях изучения объектно-ориентированного программирования на языке С++, либо, с учетом пожеланий учащихся, программирования в среде быстрой разработки Visual Basic 5(6). Вариант С++ (имеющий более выраженную профессиональную направленность) целесообразен, по нашему мнению, только в том случае, если не менее чем у 25% учащихся по освоении программы второго раздела проявилась склонность к самостоятельному программированию на языке С. Вариант Visual Basic имеет свои преимущества: направляет изучение современных технологий программирования "вширь". Работа в простой визуальной среде разработки облегчает учащимся изучение технологий компонентно-объектой модели (СОМ) и событийного управления программой.

Четвертый раздел отражает материал информационно-технологической линии, с той особенностью, что в качестве элемента технологии в нем присутствует и программирование (Web-страничные и CGI скрипты). Вынесение материала данной линии в завершающую стадию обучения позволяет опереться на приобретенный к этому моменту учащимися опыт освоения приложений и сместить "центр тяжести" обучения с традиционных офисных технологий (Word, Excel, Access) на бурно развивающиеся технологии локальных и глобальных сетей. Имеется и частная предпосылка для возможности и целесообразности такого смещения: локальная сеть кабинета ВТ и активная организационно-техническая работа кафедры информатики по вовлечению учащихся в развитие общешкольного сервера (www.sch2.ru).

Материал сетевых технологий включает в себя следующие теоретические вопросы:

• предпосылки к возникновению, история создания, классификация и основные функции сетей; принцип работы Интернета: коммутация пакетов и семейство протоколов TCP/IP;
• основы стандартных технологий локальных сетей, их аппаратное и программное обеспечение; сетевое коммутационное оборудование;
• модель взаимодействия открытых систем (OSI); принцип инкапсуляции пакетов; стек протоколов;
• адресация пакетов и структуризация сетей;
• сетевые службы и поддерживающие их протоколы.

Данный материал преподается в лекционной форме в течение полугода (16 часов), а во время параллельных практических занятий осваивается материал офисных технологий.

Во втором полугодии изучается практическая составляющая "сетевой" части программы: основы создания гипертекстовых сетевых документов (включая средства JavaScript), работа с электронной почтой, программирование обработки форма на сервере. При этом "продвинутая" категория учащихся работает по индивидуальным планам над курсовыми заданиями по указанной тематике.

Содержание программы

Раздел 1. Информация и компьютер

1. Информация в окружающем мире, сообщение; виды и формы представления, единицы измерения. Информационные процессы: получение, передача, преобразование и использование; данные. Принципы кодирования различных форм информации на компьютере.
2. Техника безопасности и правила поведения в кабинете ВТ (ежегодно).
3. Системы счисления: двоичная, 8-я и 16-я., перевод из одной системы в другую. Кодирование чисел в ЭВМ. Целая компьютерная арифметика.
4. Принципы фон Неймана. Основные устройства компьютера, их функции и взаимосвязь, программное управление и файловая структура. Знакомство с графическим интерфейсом ОС Windows.9х(NT). Просмотр файловой структуры средствами Проводника и оболочки Far. Ввод данных с клавиатуры. Кодовая таблица. Работа с файлами в Far.
5. Элементы алгебры логики. Логические операции. Таблицы истинности. Логические функции и их преобразование. Логические схемы компьютера, полусумматор. Логические вычисления в приложении Калькулятор.
6. Понятие о программном обеспечении ЭВМ. Операционные системы, утилиты, оболочки. Инструментальные средства разработки приложений. Операционная система MS DOS. Ее назначение, структурные компоненты и подсистемы.
7. Интерфейс пользователя MS DOS. Основные команды. Командные файлы. Конфигурирационные файлы и их использование.
8. Логическая и физическая структуры диска. Кластеры. Поддержка файловой системы. Таблица FAT. Структура каталога. Таблица разделов.
9. Программный интерфейс MS-DOS. Система прерываний. Процесс загрузки MS-DOS.
10. Объектно-ориентированная среда ОС Windows, типы графических объектов. Элементы управления. Стандартные приложения на примере текстового (WordPad) и графического (Paint) редакторов.

Раздел 2. Алгоритмизация и программирование

1. Алгоритмы и их свойства. Основные алгоритмические структуры. Способы записи алгоритмов. Исполнители. Вспомогательные алгоритмы. Моделирование и формализация.
2. Реализация алгоритмов в исполнителе "Пылесосик".
3. Технологические этапы программирования: модель, сценарий, алгоритм, программа, анализ результатов.
4. Язык программирования С и его управляющие конструкции. Первый проект: реализация команд исполнителя Пылесосик на языке С. Знакомство с интегрированной средой Borland C++.
5. Алфавит, лексемы, синтаксические конструкции языка С. Модульное программирование. Головные файлы. Обзор основных средств языка С (операции, выражения, инструкции, декларации).Отладка проекта "Пылесосик".
6. Величины и их характеристики. Базовые типы данных в С их форматы и декларации. Стандартные библиотеки функций. Программы, реализующие типовые алгоритмы; их отладка.
7. Операции в С. Выражения. Производные типы и их декларации. Конструирование типов посредством операторов и шаблонов размещения в памяти. Принципы грамматического разбора выражений.
8. Управляющие конструкции языка С (12 инструкций).
9. Принципы структурного программирования. Метод последовательной детализации. Разработка программ (нахождение НОД по алгоритму Евклида, решение уравнения методом половинного деления, моделирование движения жидкости в замкнутом контуре).
10. Методы численного интегрирования (площадь под графиком ¦(x)). Программы реализующие метод трапеций и метод Симпсона.
11. Массивы. Задачи на поиск в массиве. Сортировка по ключу. Сортировка методом пузырька массива фамилий. Алгоритм и программа быстрой сортировки.
12. Многомерные массивы. Матрицы и действия с ними. Транспонирование матриц. Программа умножения матриц.

Раздел 3. Современные технологии программирования

Вариант С++

1. Недостатки процедурного программирования и их преодоление в объектно-ориентированном (ООП). Классы как средство инкапсуляции данных. ООП и объектная среда ОС Windows. Объявление класса и способы создания объектов. Создание простейшего класса Men.
2. Конструкторы и деструкторы. Конструкторы с параметрами. Создание и работа с базовым классом Point.
3. Дружественные функции. Проект "Пылесосик" с классами.
4. Наследование. Создание производного от Point класса Circle.
5. Статический полиморфизм. Перегрузка конструкторов и других методов. Ссылки. Пример с классом String.
6. Динамический полиморфизм и виртуальные функции. Эксперимент с классами Point и Circle.
7. Создание игры "Морской бой" методом проектов.

Вариант Visual Basic

1. Новая парадигма программирования в ОС с графическим интерфейсом. Интегрированная среда разработки VB: окна, панель инструментов, система меню, справочная система. Виды проектов, форма приложения. Создание простейшего проекта.
2. Структура программ на VB. Основные свойства и методы формы и стандартных элементов управления. Основные типы данных, инструкции и стандартные функции. Разработка приложения "Калькулятор".
3. Мультимедийный проект "Словарная обучалка".
4. Понятие о Компонентно-объектной модели (COM); спецификация ActiveX. Клиенты и серверы. OLE-автоматизация. Регистрация компонентов и библиотеки типов. Пример работы с сервером OLE-автоматизации.
5. Пользовательский элемент управления. Проект "Исполнитель Черепашка".
6. Работа методом проектов по дополнению системы команд исполнителя "Черепашка".

Раздел 4. Современные информационные технологии

1. Редактор Word. Интерфейс: окна, меню, панели инструментов. Форматирование абзацев. Колонки. Стили. Структура документа. Форматирование страниц и разделов. Работа с таблицами. Работа с графикой. Установка параметров работы Word.
2. Понятие об электронной таблице. Структура, типы данных. Электронная таблица Excel. Редактирование, форматирование. Мастер создания диаграмм. Построение с помощью Excel графиков функций, включая параметрические.
3. Модели данных и информационные системы. Реляционные базы данных (БД) и нормализация. БД Access, ее объекты и режимы работы. Создание модельной БД "Книготорговля" и подготовка запросов .
4. Предпосылки к возникновению, история создания, классификация и основные функции сетей; принцип работы Интернета: коммутация пакетов и семейство протоколов TCP/IP.
5. Стандартные (базовые) технологии локальных сетей на примере Ethernet и Token Ring, их аппаратное и программное обеспечение.
6. Понятие о физической и логической структуризации сетей. Сетевое коммутационное оборудование. Повторители, концентраторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы.
7. Виды адресации в сетях. Протокол ARP.
8. Модель взаимодействия открытых систем (OSI); принцип инкапсуляции пакетов; стек протоколов.
9. Сетевые службы как клиент-серверные системы. Службы E-mail и WWW.
10. Основы HTML. Создание Web-документа в Блокноте и в редакторе MS Front Page 98.
11. Использование JavaScript. Создание динамического HTML-документа.

Обработка форм при помощи CGI-скриптов.

Примерные годовые тематические планы

Первый год обучения

Второй год обучения

Третий год обучения

Вариант С++

Вариант Visual Basic

Четвертый год обучения

Требования к результатам обучения

По окончании первого года обучения учащиеся должны:

• уметь приводить примеры информационных процессов из окружающей;
• понимать взаимосвязь понятий "сообщение" и "информация", знать свойства информации, единицы ее измерения;
• знать принцип записи чисел в позиционной системе счисления, уметь переводить величины из одной системы в другую (в частности, для систем с основанием 10, 2, 8, 16;
• знать принципы фон Неймана, форматы представления чисел в ЭВМ, основы компьютерной арифметики;
• понимать магистрально-модульную архитектуру компьютера, представлять его основные функциональные элементы и их логическую структуру, основные и периферийные устройства, знать технику безопасности и правила работы на компьютере в кабинете информатики;
• знать основные понятия формальной логики, логические функции, представлять логические выражения в виде формул и таблиц истинности, уметь применять законы алгебры логики для преобразования формул, строить реализующие их функциональные схемы;
• знать пользовательский интерфейс ОС MS-DOS и Windows 9x/NT, уметь работать в них с файловой подсистемой штатными средствами, а также с помощью специализированных оболочек;
• представлять структуру MS-DOS, процесс ее загрузки, ее конфигурирование, функционирование файловой подсистемы и логическую структуру жесткого диска, системы прерываний, использование командных файлов.
• уметь создавать текстовые документы и графические объекты в стандартных приложениях Windows 9x/NT (WordPad, Paint).

По окончании второго года обучения учащиеся должны:

• знать концепцию исполнителя, понятие алгоритма, его свойства, основные алгоритмические конструкции;
• иметь представление о сущности формализации и методе моделирования, строить простейшие модели и исследовать их с помощью компьютера путем написания соответствующих программ;
• знать и иметь навык соблюдения принципов структурного программирования, уметь использовать при написании программ метод последовательной детализации;
• знать основные форматы представления данных в ЭВМ;
• уметь реализовывать на языке программирования решение типовых расчетных, поисково-сортировочных и имитационно-модельных задач.

По окончании третьего года обучения учащиеся должны:

• знать принципы объектно-ориентированного программирования (ООП) и его место в технологиях программирования;
• уметь реализовывать объектно-ориентированный подход в решениях задач на ЭВМ (вариант 1), либо уметь использовать средства визуального и событийного программирования для создания приложений Windows, включая мультимедийные проекты (вариант 2).

По окончании четвертого года обучения учащиеся должны:

• уметь использовать средства текстового редактора / настольной издательской системы (Word) для создания различных типов текстовых и комбинированных документов в расчете на различные формы конечного представления;
• знать назначение и возможности электронных таблиц (Excel), уметь использовать их в экономических и математических расчетах и задачах, в документообороте и деловой графике;
• иметь представление о моделях представления данных, об информационных системах, знать назначение, возможности, объекты и режимы работы реляционной БД (Access), уметь проводить нормализацию исходного представления данных и реализовывать ее в структуру с различными типами межтабличных связей, уметь готовить запросы к БД и упорядочивать в ней информацию;
• знать историю создания и развития сетей разных уровней (Интернет, локальные, территориальные);
• иметь представление о принципе коммутации пакетов, стеке протоколов TCP/IP и его место в модели взаимодействия открытых ситстем, о базовых технологиях локальных сетей, об аппаратном и программном обеспечении сетей, об их физической и логической структуризации;
• знать виды адресации в сетях;
• знать основные сетевые службы, уметь регистрироваться в качестве клиента Сети на удаленном компьютере, уметь работать с электронной почтой и "всемирной паутиной" (WWW);
• уметь создавать статические и динамические документы HTML, разрабатывать Web-сайты;
• иметь представление о CGI-программировании.

Литература

1. "Обязательный минимум содержания среднего (полного) общего образования", утвержденный приказом Министерства образования от 30.06.1999 № 56 // Информатика. 1999. № 38. С. 2.
2. Образовательные модули по курсу информатики и информационным технологиям в Московском базисном учебном плане // Н.Д. Угринович, Д.В. Новенко. Информатика и информационные технологии: примерное поурочное планирование с применением интерактивных средств обучения. М., 1999. С. 3.
3. Информатика // Учебные стандарты школ России. Государственные стандарты начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования. Книга 2. Математика. Естественно-научные дисциплины. М., 1998. С. 148.