Текст программы взят из книги:
advertisement
Текст программы взят из книги: А.Г. Гейн. Информатика и ИКТ. Программы общеобразовательных учреждений 10-11 классы – М.: «Просвещение», 2009. А. Г. Гейн Программа курса «Информатика и ИКТ» для 10-11 классов, базовый уровень Пояснительная записка Предлагаемая программа базового курса информатики составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по информатике и информационным технологиям, утвержденного Министерством образования РФ, и научно-методической концепцией авторов учебного комплекта, представленного учебниками [1, 2] и методическими пособиями для учителя [3, 4]. В ней отражены все требования обязательного минимума к базовому образованию по информатике учащихся 10-11 классов. Основными целями изучения профильного курса «Информатика и информационно-коммуникационные технологии» в заключительном звене школьного образования являются — освоение и систематизация знаний, относящаяся к математическим объектам информатики, построению описаний объектов и процессов, позволяющих осуществить их компьютерное моделирование, средствам моделирования информационных процессов в технических, биологических и социальных системах; — приобретение умений и выработка навыков, обеспечивающих эффективную работу с информацией, представленной в различных формах, с использованием компьютера и других средств информационнокоммуникационных технологий, а также знаний о средствах и методах предотвращения последствий несанкционированного взаимодействия с информацией (как целенаправленного, так и непреднамеренного) и умений защищать информацию от вредоносного воздействия; — развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей, в том числе с использованием информационнокоммуникационных технологий; дальнейшее развитие алгоритмического и логического мышления учащихся; — воспитание ответственного отношения к информации, опирающееся на этические и правовые нормы ее использования и распространения, владение способами коммуникации и выработка умений противостоять негативным информационным воздействиям; — создание условий для приобретения информационнокоммуникационной компетентности, обеспечивающей применение полученных знаний и умений для решения задач, возникающих в повседневной и учебной деятельности, а также для прогнозирования и выбора сферы деятельности после окончания школы. Профильный уровень изучения информатики призван также обеспечить поддержку других предметов, которые не являются профилирующими. Это означает, что курс информатики на профильном уровне наряду с освоением фундаментального компонента информатики решает задачи прикладного характера. Фундаментальной компонент нацелен в первую очередь на освоение системы базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование научной картины мира, роль информационных процессов в социальных, биологических и технических системах. Учащиеся при этом должны научиться сознательно и рационально использовать возможности, предоставляемые компьютерной техникой, для решения разнообразных задач. Тем самым содержание профильного курса отражает четыре важнейших аспекта общеобразовательной значимости курса информатики: — мировоззренческий аспект, связанный с формированием у учащихся знаний о системно-информационных подходах и методах в анализе окружающего мира, о роли информации в управлении, особенностях самоуправляемых систем, общих закономерностях информационных процессов; — социальный аспект, связанный пониманием основных закономерностей процесса информатизации общества, с воспитанием информационной культуры личности, обеспечивающей возможность успешной информационной деятельности в профессиональной, общественной и бытовой сферах, а также социальную защищенность человека в информационном обществе; — «пользовательский» аспект, связанный с подготовкой к практической деятельности в условиях широкого использования информационных компьютерных технологий как в профессиональной, так и социальнобытовой сферах; — логико-алгоритмический аспект, связанный в первую очередь с развитием мышления учащихся. В соответствии с вышесказанным содержание курса раскрывается в следующих четырех основных дидактических линиях: 1. Информация и ее представление средствами языка. 2. Формализация и моделирование как основа решения задач с помощью компьютера. 3. Алгоритмы как средство управления и организации деятельности. 4. Информационные и коммуникационные технологии. Эти линии носят сквозной характер, т.е. изучение учебного материала, содержащегося в каждой из них, начинается с первых уроков 10-го класса и продолжается до заключительных уроков 11-го класса. Программа трактует профильный курс информатики как дисциплину, направленную, с одной стороны, на формирование у учащихся теоретической базы, с другой стороны — на овладение учащимися конкретными навыками использования компьютерных технологий в различных сферах человеческой деятельности. К теоретической базе мы относим знание закономерностей, которым подчинены информационные процессы, разнообразных способов представления и преобразования информации, общих принципов решения задач с помощью компьютера, понимание того, что значит поставить задачу и построить компьютерную модель, знание основных способов алгоритмизации, а также общее представление о принципах строения и работы компьютера. Важным компонентом теоретической базы информатики является знание и понимание основных социально-технологических тенденций, связанных с глобальной информатизацией общества. Совершенствование навыков использования информационных технологий, приобретенных учащимися при изучении информатики в среднем звене школьного образования, опирается на умения работать с готовыми программными средствами: базами данных и информационнопоисковыми системами, редакторами текстов и средствами обработки компьютерной графики, электронными таблицами, трансляторами с языков программирования и другими инструментальными и прикладными программами. Существенным компонентом практической части профильного курса информатики является приобретение умений реализовывать разнообразные проекты с использованием соответствующих информационных компьютерных технологий. В соответствии с этим занятия по информатике делятся на теоретическую и практическую части. На теоретической части осваиваются основные понятия и методы, разрабатываются информационные модели и алгоритмы для решения задач. В ходе практических работ (лабораторных работ в компьютерном классе) учащиеся пишут программы и проводят компьютерные эксперименты. Значительная часть лабораторных работ должна носить исследовательский характер — в ходе выполнения такой работы учащиеся «открывают» новые свойства, новые закономерности, исследуют обнаруженные ими эффекты, производят оптимизацию. Ниже раскрывается содержание каждой из дидактических линий, а затем приводится тематическое планирование изучаемого материала. Напомним, что каждая из дидактических линий имеет сквозной характер, т.е. развертывается в течение всего двухлетнего курса, тематическое планирование же показывает, какой именно фрагмент дидактической линии изучается в данный временной промежуток. СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ Ниже для каждого пункта соответствующей дидактической линии раскрывается его содержание и формулируются основные результаты обучения в форме требований к уровню подготовки выпускников. В рубриках «Учащиеся должны знать» и «Учащиеся должны понимать» приведены требования по усвоению того учебного материала, который должен воспроизводиться учащимися с пониманием смысла изучаемых понятий, принципов и закономерностей. В рубрику «Учащиеся должны уметь» включены требования к освоению учащимися более сложных видов деятельности (в том числе, творческих): создавать информационные объекты и оперировать с ними, оценивать числовые параметры информационных объектов и процессов, применять средства информационных технологий для решения различных задач, определять необходимую информацию и проводить ее поиск, осуществлять проектную деятельность. Содержание профильного курса информатики полностью включает в себя содержание базового курса. Поэтому в некоторых случаях даны свернутые формулировки требований к уровню подготовки выпускников. 1. Информация и ее представление средствами языка 1.1. Информация и информационные процессы Роль информации в жизни общества. Исторические аспекты хранения, преобразования и передачи информации. Информатика как наука об информационных процессах и системах, а также о технических средствах, повышающих их эффективность и автоматизированность. Основные задачи информатики как области научного знания и технологии. Текстовая и графическая информация. Необходимость применения компьютеров для обработки информации. Обыденное и научно-техническое понимание термина «информация». Понятия сигнала и канала связи. Помехи и искажения при передаче информации. Кодирование и декодирование информации. Понятие двоичного кодирования. Кодовые таблицы. Дискретизация и квантование звуковой и видеоинформации. Цветовые модели RGB, HSB, CMY и CMYK. Измерение количества информации: различные подходы. Единицы количества информации. Методы сжатия информации. Архивирование данных. Особенности обработки информации человеком. Методы свертывания информации, применяемые человеком. Информационная грамотность личности. Информатизация общества и ее основные следствия. Защита от негативного информационного воздействия. Право в информационной сфере. Коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки. Защита информации. Учащиеся должны знать: — определение предмета информатики; — содержание понятий «информация» и «информационный процесс»; — основные свойства информации: достоверность, актуальность, объективность, полнота, избыточность; — научно-техническое определение понятия информации; — виды сигналов: дискретный и аналоговый; — понятия дискретизации сигнала и квантования; — основные цветовые модели, используемые для кодирования информации; — различные подходы к определению количества информации и названия основных единиц количества информации; — понятие кодового расстояния: — понятия кода, обнаруживающего ошибки, и кода, исправляющего ошибки; — принципы, на которых строятся алгоритмы сжатия информации; — понятия обратимых и необратимых алгоритмов сжатия информации; — алгоритм Хаффмана сжатия информации; — основные типы файлов с графической, звуковой и видеоинформацией; — методы свертывания информации: выделение ключевых слов, стратегия магнита, кластеризация; — определение информационной грамотности; — содержание понятий «информационное общество», «информационная культура личности» и «информационная культура общества»; — основные положения информационного права; — основные направления информатики как науки и области применения компьютера. Учащиеся должны понимать: — что научно-техническое определение информации и ее количества необходимо при ее автоматизированной обработке и хранении, а также при передаче по каналам связи; — универсальность двоичного кодирования; — зависимость получаемого кода от метода кодирования, в частности, от использования кодовой таблицы; — зависимость количества информации, содержащейся в передаваемом сообщении, от способа кодирования; — различия между формальным и эвристическим способами обработки информации; — сжатие и свертка информации возможно только за счет ее избыточности; — различия между обратимыми и необратимыми алгоритмами сжатия информации; — необходимость защиты от негативного воздействия информации. Учащиеся должны уметь: — определять количество информации в конкретных сообщениях (при заданном способе кодирования), в том числе при кодировании видео и аудио информации; — определять объем памяти компьютера, необходимый для хранения данной информации; — использовать различные цветовые модели кодирования информации; — осуществлять сжатие данных с помощью программ-архиваторов; — вычислять кодовое расстояние между словами; — использовать понятие кодового расстояния для обнаружения и исправления ошибок; — исполнять алгоритм Хаффмана; — применять методы свертывания информации; — использовать информацию из разных источников с соблюдением требований информационного права (в том числе, правил цитирования); — применять простейшие приемы проверки информации на объективность и достоверность. 1.2. Организация вычислений с помощью компьютера Приложение «Калькулятор» и его возможности. Понятие электронной таблицы; типы ячеек электронной таблицы; заполнение электронной таблицы данными и формулами; форматы данных. Основные операции, допускаемые электронными таблицами. Сортировка и фильтрация. Построение диаграмм и графиков. Режимы «Подбор параметра» и «Поиск решения». Учащиеся должны знать: — общие принципы размещения информации в электронной таблице; — основные способы получения результатов с использованием электронной таблицы, в том числе, графические формы отображения результатов; — возможности режимов «Подбор параметра» и «Поиск решения». Учащиеся должны уметь: — использовать приложение «Калькулятор» для простейших расчетов и перевода чисел из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную системы и обратно. — размещать информацию в электронной таблице в подходящих форматах данных; — решать вычислительные задачи с помощью электронных таблиц; — использовать графические возможности электронной таблицы для визуализации результатов вычислений; — применять «Подбор параметра» и «Поиск решения» в задачах компьютерного моделирования. 1.3. Системы хранения и поиска данных Хранение данных в информационно-поисковых системах (ИПС). Базы данных. СУБД и ее функции. Поиск, замена и добавление информации. Запросы по одному и нескольким признакам. Решение информационнопоисковых задач. Учащиеся должны знать: — определение и назначение баз данных и ИПС; — типы баз данных (иерархический, реляционный, сетевой); — понятие СУБД, ее назначение и основные функции; — понятия признака и запроса (простого и сложного) на поиск информации в ИПС; — основные операции с данными, допускаемые в базах данных. Учащиеся должны понимать: — что ИПС существенно облегчают хранение и поиск нужной информации; — необходимость разных ИПС для разных жизненных задач; — влияние объема памяти, быстродействия и других характеристик компьютера на возможности, предоставляемые базой данных. Учащиеся должны уметь: — пользоваться учебной ИПС (изменять и добавлять данные, искать информацию, составляя простые и сложные запросы, сортировать данные, хранящиеся в ИПС); — проектировать и создавать реляционную базу данных с помощью какойлибо доступной СУБД. 1.4. Обработка текстов и изображений с помощью компьютера. Мультимедиатехнологии. Текстовый редактор: его назначение и основные функции. Работа с текстовым редактором. Создание и редактирование текстов с математическим содержанием. Использование систем двуязычного перевода и электронных словарей. Гипертекст. Браузеры. Элементы HTML. Машинная графика; графический экран; система координат; цвет; графические примитивы; основные операции редактирования изображений. Презентации. Компьютерные средства создания презентаций. Работа со звуком. Создание информационных объектов средствами мультимедийных технологий. Учащиеся должны знать: — возможности текстового редактора; — основные понятия машинной графики; — основные операции редактирования изображений; — понятие презентации и средства их создания. Учащиеся должны уметь: — работать с конкретным текстовым редактором; — пользоваться компьютерными средствами двуязычного перевода и электронными словарями; — пользоваться конкретным графическим редактором при построении простейших изображений; — использовать компьютерные средства обработки фотоизображений; — создавать компьютерные презентации и использовать их для представления результатов своей проектной деятельности — проектировать и создавать информационные объекты средствами мультмедиатехнологий. 1.5. Телекоммуникационные системы Понятие о локальных и глобальных компьютерных сетях. Принципы работы модема и сетевой карты. Принципы работы глобальной компьютерной сети и электронной почты. Серверы. Интернет: его ресурсы, возможности, опасности. Адресация в Интернете. Поиск информации в компьютерных сетях. Основные сервисы Интернета. IPтелефония. Этика Интернета. Защита информации в телекоммуникационных сетях. Учащиеся должны знать: — принципы работы модема и сетевой карты, принципы работы локальной и глобальной компьютерных сетей и электронной почты; — ресурсы и наиболее употребительные сервисы Интернета; — основные виды атак на компьютер в сети; — основные средства антивирусной защиты. Учащиеся должны понимать: — сущность третьей информационной революции, связанной с появлением глобальных компьютерных сетей, в частности Интернета; — особенности этики и опасности Интернета. Учащиеся должны уметь: — пользоваться услугами электронной почты, — ориентироваться в информационном пространстве сети Интернет, осуществлять поиск информации в Интернете; — применять средства защиты от информационных атак на компьютеры в сети. 2. Моделирование как основа решения задач с помощью компьютера 2.1. Информационные и компьютерные модели Понятие модели объекта, процесса или явления. Понятие моделирования; связь моделирования с решением «жизненной» задачи. Виды моделей. Информационные и математические модели. Существенные и несущественные факторы. Процесс формализации. Понятия хорошо и плохо поставленной задачи. Место формализации в постановке задачи. Понятие системы. Системный подход к построению информационной модели. Графы как средство описания структурных моделей. Фактографические модели. Статические и динамические системы. Моделирование физических процессов. Математические модели в биологии. Детерминированные и вероятностные модели. Датчики случайных чисел. Метод Монте-Карло. Моделирование вероятностных процессов в физике Понятие моделей массового обслуживания. Компьютерное моделирование процессов в обществе. Глобальные модели. Модели искусственного интеллекта. Логико-математические модели. Алгебра высказываний. Отношения и предикаты. Базы знаний и экспертные системы. Реляционная модель экспертной системы. Представление о языках логического программирования. Понятие компьютерной модели. Выбор компьютерной технологии для решения задачи. Понятие адекватности модели. Нахождение области адекватности модели. Этапы решения задач с помощью компьютера: построение компьютерной модели, проведение компьютерного эксперимента и анализ его результатов. Уточнение модели. Учащиеся должны знать: — понятие модели и ее важнейших для компьютерной практики видах: информационной и математической; — понятие системы; — понятия статических и динамических систем; — понятия детерминированных и вероятностных моделей; — понятие датчика случайных чисел; — понятие задачи массового обслуживания; — основные методы описания логических моделей (булевы функции, предикаты); — законы алгебры высказываний; — понятие экспертной системы; — понятие адекватности модели и что каждая модель характеризуется своей областью адекватности. Учащиеся должны понимать: — необходимость хорошей постановки задачи и построения модели; — неоднозначность выбора модели, зависимость модели от выбора существенных факторов; — зависимость модели от выбора информационной технологии для ее реализации; — зависимость ответа к задаче от выбора модели; необходимость уточнения модели для получения более точного результата: — преимущества компьютерного эксперимента перед натурным экспериментом. Учащиеся должны уметь: — распознавать, плохо или хорошо поставлена та или иная задача; — формулировать предположения, лежащие в основе модели, выделять исходные данные и результаты в простейших компьютерных моделях; — строить простейшие компьютерные модели (статические и динамические, детерминированные и вероятностные) и выполнять их компьютерную реализацию; — использовать датчик случайных чисел для построения вероятностных моделей; — проверять качество датчика случайных чисел с помощью критерия 2; — использовать метод Монте-Карло для приближенного вычисления площадей фигур и объемов тел; — выполнять преобразования логических выражений; — составлять таблицу истинности для булевой функции и записывать булеву функцию по ее таблице истинности; — вычислять значение предиката по заданным значениям переменных; — анализировать соответствие модели исходной задаче. 2.2. Информатика в задачах управления Понятие управления объектом или процессом. Потоки информации в системах управления. Общая схема системы управления. Задача управления. Управляющие воздействия в задачах управления. Управление по принципу обратной связи. Прогноз состояния системы как управляемого объекта. Неоднозначность выбора способа управления в моделях задач управления. Игра как модель управления. Типы игр: конечные и бесконечные, детерминированные и вероятностные, с полной информацией и неполной информацией. Дерево игры. Стратегии. Проигрышные и выигрышные позиции. Инвариант стратегии. Учащиеся должны знать: — что задача управления – это задача достижения определенной цели с помощью тех или иных воздействий на управляемый объект при соблюдении ограничений как на сам объект, так и на управляющие воздействия; — понятия управления, управляемого объекта, управляющей системы, воздействия; — понятие управления по принципу обратной связи; — определение игры как модели управления; — типы игр: конечные и бесконечные, детерминированные и вероятностные, с полной информацией и неполной информацией; — понятие дерева игры; — понятие стратегии; — понятия проигрышных и выигрышных позиций; — понятие инварианта стратегии. Учащиеся должны понимать: — что задачи управления принадлежат к числу плохо поставленных задач (и потому требуют построения моделей); — что если цель управления может быть достигнута несколькими способами, обычно стремятся найти оптимальный, при этом в термин «оптимальный способ» можно вкладывать разное содержание; — что управление без «обратной связи», как правило, менее эффективно, чем управление на основе этого принципа, однако нельзя полагаться только на информацию, полученную по обратной связи (она может быть неполной, искаженной, опоздавшей); — что игра является одним из видов моделей процесса управления; — различие между понятиями «алгоритм» и «стратегия». Учащиеся должны уметь: — в задачах управления выделять объект управления, цель, которую нужно достигнуть в результате управления, управляющие воздействия, условия и ограничения, за которые система не может выходить в процессе движения к цели; — строить простейшие модели управления по принципу обратной связи, проводить компьютерные эксперименты с такими моделями; — строить дерево вариантов конечной детерминированной игры с полной информацией — строить множества выигрышных и проигрышных позиций; — находить инвариант стратегии для простых игр типа Ним. 2.3. Методы вычислений, используемые при компьютерном моделировании Метод рекуррентных соотношений. Метод деления пополам. Методы поиска функции, приближенно описывающей экспериментальные данные. Алгоритмы сортировки. Методы исследования процессов, смоделированных с помощью компьютера (управление процессами, определение в компьютерном эксперименте границ нормального протекания процесса и т.д.) Алгоритмы на графах. Поиск в глубину и в ширину. Алгоритм Краскала для нахождения каркаса минимального веса. Учащиеся должны знать: — указанные методы; — алгоритмы поиска в глубину и ширину; — алгоритм Краскала выделения каркаса минимального веса. Учащиеся должны понимать: — что при решении задачи на компьютере можно пользоваться разными методами; — что одни методы могут быть эффективнее других (например, метод деления пополам обычно эффективнее метода простого перебора). Учащиеся должны уметь: — применять указанные методы для построения и компьютерного исследования моделей; — алгоритмы поиска на графе в глубину и ширину; — алгоритм Краскала поиска каркаса минимального веса. 3. Алгоритмы как средство управления и организации деятельности 3.1. Алгоритмы и исполнители Понятие алгоритма. Понятие исполнителя алгоритма. Примеры алгоритмов и исполнителей. Конечные автоматы. Язык, распознаваемый конечным автоматом. Машина Тьюринга как универсальный исполнитель для обработки символьной информации. Способы организации действий в алгоритме и основные алгоритмические конструкции: Ветвление в полной и неполной форме. Цикл в форме «Пока» и в форме «Для каждого». Понятие вспомогательного алгоритма, заголовка, аргументов и результатов вспомогательного алгоритма. Локальные и глобальные переменные вспомогательного алгоритма. Применение вспомогательных алгоритмов. Метод пошаговой детализации. Рекурсия. Понятие алгоритмически неразрешимой задачи. Примеры алгоритмически неразрешимых задач. Математические методы исследования алгоритмов. Лимитирующая функция и инвариант цикла. Учащиеся должны знать: — понятие алгоритма как организованной последовательности действий, допустимых для некоторого исполнителя, которая записана на подходящем формализованном языке; — определение программы как алгоритма, записанного на формальном языке, понятном исполнителю, имитируемому на компьютере; — определение двух форм ветвления: полной (имеющей две ветви) и неполной (имеющей одну ветвь); — определение цикла и две его формы: «пока» и «делать от ... до ... с шагом ...». — определение вспомогательного алгоритма как произвольного алгоритма, снабженного заголовком, позволяющим вызывать этот алгоритм из других алгоритмов; — суть метода пошаговой детализации; — понятие конечного автомата; — способы задания конечного автомата (таблицей переходов или ориентированным графом); — понятие языка, распознаваемого конечным автоматом; — понятие универсального исполнителя; — понятие алгоритмически неразрешимой задачи; — понятия лимитирующей функции и инварианта цикла. Учащиеся должны понимать: — что имитация с помощью компьютера исполнителя алгоритмов означает имитацию на компьютере его допустимых действий и устройства управления; — что ветвление в алгоритмах появляется тогда, когда исполнителю необходимо сделать выбор одного из нескольких наборов действий в зависимости от некоторого условия; — что проверка условия, используемого для организации ветвления или цикла, должна являться допустимым действием исполнителя (в частности, если исполнитель не умеет проверять условия, то для него нельзя писать разветвляющиеся алгоритмы); — что любой выбор можно свести к одному или нескольким ветвлениям; — что при записи ветвлений необходим указатель конца ветвления, отделяющий ветвление от остальной части алгоритма (при отсутствии такого указателя алгоритм становится двусмысленным); — что появление циклов в алгоритме обусловлено необходимостью повторять определенный набор действий до тех пор, пока выполняется некоторое условие; — что цикл «пока» может выполнять любой исполнитель, который умеет проверять условия, а цикл «делать от ... до ... с шагом ...» – только исполнитель, умеющий работать с числовыми переменными; — что условие продолжения цикла проверяется только перед очередным выполнением тела цикла; исполнение прекращается лишь в том случае, если к моменту очередного выполнения тела цикла условие оказывается нарушенным (в частности, если условие цикла не выполнено с самого начала, то тело цикла не исполнится ни разу); по ходу исполнения тела цикла условие может нарушиться, но это не вызовет прекращения исполнения тела цикла; — что при записи цикла необходим указатель конца цикла, отделяющий тело цикла от остальных действий алгоритма; — что в роли вспомогательного может выступать любой алгоритм, если его снабдить соответствующим заголовком; — что в заголовке вспомогательного алгоритма нужно указать название, аргументы (то есть имена тех переменных, значения которых передаются вспомогательному алгоритму из основного) и результаты (то есть имена тех переменных, значения которых передаются из вспомогательного алгоритма основному); — что создание вспомогательного алгоритма равносильно для исполнителя добавлению еще одно его допустимого действия: в результате выделения вспомогательного алгоритма подробные объяснения того, что нужно делать, можно заменить одной командой вызова вспомогательного алгоритма; — что составление алгоритма из вспомогательных алгоритмов подобно сборке изделия из готовых блоков: чем крупнее и универсальнее блоки, тем легче сборка; — что вспомогательные алгоритмы выступают в качестве сменных деталей алгоритмов: для перестройки основного алгоритма на решение другой задачи часто достаточно заменить вспомогательный алгоритм другим вспомогательным алгоритмом, имеющим те же аргументы и результаты; — что вспомогательные алгоритмы реализуют этапы в пошаговой детализации решения задачи; — что при решении многих задач на компьютере можно пользоваться стандартными алгоритмами (например: при поиске оптимального решения жизненной задачи часто необходимы алгоритмы нахождения максимума или минимума из нескольких чисел). Учащиеся должны уметь: — распознавать, подходит ли данный исполнитель для решения задач из данного класса; — определять примерный набор допустимых действий для решения данного класса жизненных задач — записывать разветвляющиеся и циклические алгоритмы, не допуская двусмысленности записи (так, из записи алгоритма должно быть понятно, из каких действий состоит тело ветвления или цикла, где начинается и кончается ветвление или цикл); — применять ветвления и циклы при решении задач (при переходе от модели к алгоритму); — составлять протоколы исполнения разветвляющихся и циклических алгоритмов, мысленно совершая действия алгоритма и комментируя их; — записывать разветвляющиеся и циклические алгоритмы в виде программ; — составлять протоколы исполнения алгоритмов, содержащих вспомогательные алгоритмы; оформлять вспомогательные алгоритмы в виде подпрограмм; — использовать готовые вспомогательные алгоритмы при составлении алгоритмов; — пользоваться методом пошаговой детализации алгоритмов; — участвовать в коллективном составлении алгоритмов методом пошаговой детализации в качестве «руководителя», распределяющего задания, и «подчиненного», выполняющего задания «руководителя»; — использовать простейшие приемы отладки разветвляющихся и циклических программ, а также программ, содержащих подпрограммы; — строить граф конечного автомата по таблице переходов и наоборот; — определять состояние, в котором будет находиться конечный автомат после применения к нему заданного слова; — в простейших случаях определять, является ли заданный язык распознаваемым; —исполнять алгоритмы, написанные для машины Тьюринга; — для простых задач преобразований символьных последовательностей составлять алгоритмы решения этих задач на машине Тьюринга; — приводить примеры алгоритмически неразрешимых задач; — доказывать алгоритмическую неразрешимость задачи останова; — исследовать несложный вычислительный алгоритм с целью определения области его применимости; — определять результат исполнения алгоритма и доказывать, что результат будет именно таким (в частности, с использованием инварианта цикла). 3.2. Организация данных Переменные и действия с ними. Операция присваивания. Типы переменных: числовые типы, строковый и логический (булевый). Операции над числовыми переменными. Операции над строковыми переменными. Операции над логическими переменными. Применение переменных разного типа при решении задач с помощью компьютера. Понятия массива и его элемента. Операции над массивами. Применение массивов при решении задач. Представление графа матрицей смежности и списком ребер. Стек и очередь. Использование структур данных при реализации алгоритмов на графах. Учащиеся должны знать: — определение переменной; — понятия имени, типа и значения переменной; — основные операции, выполняемые над переменными (для каждого типа); — определение массива; — обозначения элементов массива; — основные операции, выполняемые над массивами; — понятия стека и очереди и основные операции, выполняемые над этими структурами данных. Учащиеся должны понимать: — в чем отличие числовой переменной в информатике от числовой переменной в математике; — какова роль типа переменной при организации вычислений; — что многие задачи требуют обработки большого количества однотипных данных; — что организация данных – необходимый этап при составлении алгоритмов обработки большого количества данных; — что в алгоритмах обработки массивов целесообразно применять цикл «Делать от ... до ... с шагом ...» (в таких случаях обычно заранее известно число повторений тела цикла); — в чем отличие стека от очереди. Учащиеся должны уметь: — использовать переменные разных типов при составлении алгоритмов; — использовать простейшие приемы отладки программ, содержащих операции над переменными; — составлять протоколы выполнения алгоритмов, содержащих действия над элементами массивов; — использовать массивы при составлении алгоритмов; — записывать алгоритмы, содержащие действия над массивами, в виде программ для их исполнения на компьютере; — применять массивы при решении задач (при переходе от модели к алгоритму); — использовать простейшие приемы отладки программ, содержащих операции над массивами — переходить от представления графа матрицей смежности или списком ребер к его графическому изображению и обратно; — составлять алгоритмы преобразования матрицы смежности в список ребер заданного графа и обратно; — использовать структуры данных «стек» и «очередь» при создании алгоритмов. 3.3. Основы языка программирования Язык программирования как одно из средств «общения» с компьютером. Реализация основных способов организации действий в языке программирования, реализация в нем основных способов организации данных. Учащиеся должны знать: — реализацию основных способов организации действий и данных в языке программирования. Учащиеся должны понимать: — что изучить язык программирования означает узнать, как в нем называются те или иные допустимые действия, и как оформляются алгоритмические конструкции. Учащиеся должны уметь: — составлять протоколы выполнения программ, содержащих различные алгоритмические конструкции и формы организации данных; — записывать программы на изучаемом языке программирования; — проводить вычислительный эксперимент с готовой программой, написанной на языке программирования; — выполнять ручную прокрутку программы и отлаживать ее на компьютере. 4. Основы вычислительной техники 4.1. Представление информации в компьютере Системы счисления. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы. Действия с числами в двоичной системе. Алгоритмы перевода чисел из одной системы счисления в другую. Представление числовой информации в компьютере. Числа с фиксированной и плавающей запятой. Прямой и дополнительный коды целого отрицательного числа Представление чисел в нормализованном виде. Особенности компьютерной арифметики. Эффекты округления и переполнения разрядной сетки. Учащиеся должны знать: — принципы записи чисел в позиционной системе счисления; — алгоритмы перевода чисел из одной позиционной системы счисления в другую (в том числе, специальный алгоритм для перевода чисел в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах); — представление чисел целого типа; — представление чисел в нормализованном виде; — какие последствия влечет ограниченность разрядной сетки. Учащиеся должны понимать: — причины использования двоичной системы при работе с компьютером; — почему целесообразно использовать дополнительный код для представления отрицательных чисел; — к каким последствиям могут приводить ошибки округления и переполнения разрядной сетки. Учащиеся должны уметь: — переводить числа из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления и обратно; — переводить числа из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную системы и обратно; — записывать прямой и дополнительный коды целых чисел; — записывать числа в нормализованном виде; — выполнять операции над числами, представленными в машинном коде; — приводить примеры, демонстрирующие особенности компьютерной арифметики. 4.2. Основы микроэлектронной и микропроцессорной техники Понятие об аппаратном интерфейсе. Контроллер. Понятие об оперативной памяти, внешних накопителях, устройствах сбора, передачи цифровой информации. Функциональная организация компьютера. Логические элементы. Управление памятью и внешними устройствами. Триггер. Основные виды триггеров. Принципы работы триггера. Учащиеся должны знать: — функциональную организацию компьютера, основные логические элементы и вентили; — назначение центрального процессора, оперативной памяти, внешних устройств; — основные принципы работы процессора и оперативной памяти; — основные принципы создания и применения микропроцессорной техники. Учащиеся должны понимать: — единство логических принципов устройства любого компьютера. Учащиеся должны уметь: — пользоваться внешними устройствами хранения информации, сканирующими и печатающими устройствами; — пользоваться электронными средствами получения информации (фотоаппаратом, веб-камерой, микрофоном, микроскопом и др.). 4.3. Системное и прикладное программное обеспечение Файл и файловые системы. Графический интерфейс для работы с файлами. Понятие об ОС и программах-оболочках. Простейшие системные работы в конкретной ОС. Системные стандартные программы. Трансляторы с языков программирования. Антивирусная профилактика. Учащиеся должны знать: — функции ОС, взаимодействие ОС и программы пользователя. Учащиеся должны уметь: — проводить простейшие системные работы в конкретной ОС (создание, удаление, переименование, копирование наборов данных и т.п.); — уметь использовать конкретную оболочку для ОС; — инсталлировать и деинсталлировать прикладное программное обеспечение; — транслировать программы, записанные на языке программирования, и диагностировать ошибки трансляции; — использовать антивирусные средства защиты компьютера. ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ В тематическом планировании указано как общее количество часов, отводимых на изучение данной темы, так и их распределение на изучение теоретической части и проведение компьютерных лабораторных работ. Всего часов Теория Практика 10 класс 6 4 2 7 3 4 автоматы. 10 7 3 4. Основные направления информатики 2 2 1 5. Декларативная и процедурная информация. Простейшие 8 4 4 14 5 9 5 3 2 8. Моделирование процессов живой и неживой природы. 21 8 13 Тема 1. Информация и информационные процессы. Язык как средство сохранения и передачи информации. Кодирование информации. Универсальность двоичного кодирования. Восстановление навыков работы на компьютере и с основными средствами информационных технологий. 2. Понятие информационной модели. Системный подход в моделировании. 3. Алгоритмы и их свойства. Конечные Распознаваемые языки. Машина Тьюринга. базы данных. Обработка экспериментальных данных. 6. Вспомогательный алгоритм. Метод пошаговой детализации. Понятие подпрограммы. Алгоритмически неразрешимые задачи. Рекуррентные и рекурсивные алгоритмы. Обработка массивов. 7. Метод деления пополам. Количество информации (формула Хартли) Нахождение границ адекватности модели. 9. Датчики случайных чисел и вероятностные модели. Метод 15 6 9 6 5 1 9 5 3 12. Экспертные системы 7 3 4 13. Основы логического программирования 5 4 1 связи. 11 6 5 Монте-Карло. 10. Высказывания. Операции над высказываниями. Алгебра высказываний. Дизъюнктивная нормальная форма. 11. Отношения. Реляционные модели. Функциональные отношения. Предикаты. Кванторы. Логические основы реляционных баз данных. 14. Понятие управления. Понятие обратной Построение управления по принципу обратной связи. Глобальные модели. 15. Повторение. Резерв учителя 13 5 9 Итого 140 70 70 Всего часов Теория Практика 11 класс 5 3 2 17.Методы работы с информацией. Свертывание информации 4 3 1 18.Моделирование как базовый элемент информационной 6 4 2 Тема 16.Информационная культура общества и личности. Социальные эффекты информатизации. Восстановление навыков работы на компьютере. грамотности. Моделирование в задачах управления 19.Международные исследования по оценке уровня 1 1 0 7 4 3 7 5 2 7 5 2 4 4 0 7 4 3 23 10 13 14 9 5 информационной грамотности учащихся 20.Кодирование числовой информации. Системы счисления. Алгоритмы перевода из системы счисления с одним основанием в систему счисления с другим основанием. 21.Кодирование символьной информации. Кодовые таблицы. Кодирование изображений. Универсальность двоичного кодирования. 22.Кодирование с заданными свойствами. Коды, исправляющие ошибки. Префиксные коды и алгоритмы сжатия символьной информации. Алгоритмы сжатия видеоинформации. Сжатие звуковой информации. 23.Логические основы работы компьютера. Математические основы работы арифметического устройства. Булевы функции. Логика оперативной памяти компьютера. 24.Представление чисел в компьютере. Особенности компьютерной арифметики. 25.Основные информационные объекты, их создание и обработка. Средства и технологии создания и обработки текстовых информационных объектов. Компьютерные словари и системы перевода текстов. Средства и технологии создания и обработки графических информационных объектов. Компьютерные презентации. 26.Телекоммуникационные сети и Интернет. Поисковые системы в Интернете. Сервисы Интернета. Интернеттелефония. Правовые вопросы Интернета. Безопасность и этика Интернета. Защита информации. 27.Математические методы исследования алгоритмов. 8 5 3 20 9 11 13 7 6 30.Повторение. Подготовка к ЕГЭ 12 8 4 31.Резерв учителя 2 0 2 140 81 59 Понятие лимитирующей функции и инварианта. 28.Свойства графов, представление графов и алгоритмы. Определения и простейшие свойства графов. Способы задания графов. Алгоритмы обхода связного графа. Понятие стека. Деревья и каркасы. 29.Игра как модель управления. Граф игры. Стратегия игры. Выигрышные и проигрышные позиции. Инвариант игры. Стратегии на основе инварианта. Функции выигрыша. Стратегии на основе функции выигрыша. Итого СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Основная литература Гейн А. Г. Информатика и ИКТ: учеб, для 10 кл. общеобразоват. учреждений: базовый и профильный уровни / А. Г. Гейн, А. Б. Ливчак, А. И. Сенокосов, Н. А. Юнерман. — М.: Просвещение, 2008. Гейн А. Г. Информатика и ИКТ: учеб, для 11 кл. общеобразоват. учреждений: базовый и профильный уровни / А. Г. Гейн, А. И. Сенокосов. — М.: Просвещение, 2009. Гейн А. Г. Информатика и информационные технологии: кн. для учителя: метод, рекомендации к учеб. 10 кл. / А. Г. Гейн. — М.: Просвещение, 2008. Гейн А. Г. Информатика и информационные технологии: кн. для учителя: метод, рекомендации к учеб. 11 кл. / А. Г. Гейн, Н. А. Юнерман, А. А. Гейн. — М.: Просвещение, 2009. Гейн А. Г. Задачник-практикум по информатике и информационным технологиям: кн. для учащихся 7—11 кл. общеобразоват. учреждений / А. Г. Гейн, Н. А. Юнерман. — М.: Просвещение, 2003. Дополнительная литература Андреева Е. В. Математические основы информатики / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. — М.: ЛБЗ, 2005. Аршинов М. И. Коды и математика / М. И. Аршинов, Л. Е. Садовский. — М.: Наука, 1983. Верещагин Н. К. Вычислимые функции / Н. К. Верещагин, А. Шень. — М.: МЦМНО, 2002. Информатика. Задачник-практикум. В 2 т. / под ред. И. Г. Семакина, Е. К. Хеннера. — М.: ЛБЗ, 1999. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход / Н. Кристофидес. — М.: Мир, 1978. Липский В. Комбинаторика для программистов / В. Липский. — М.: Мир, 1988. Окулов С. М. Основы программирования / С. М. Окулов. — М.: ЛБЗ, 2006. Окулов С. М. Программирование в алгоритмах / С. М. Окулов. — М.: ЛБЗ, 2006. Шень А. Программирование: теоремы и задачи / А. Шень. — М.: МЦМНО, 2004.
