Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Информационные технологии и программирование на языке С++»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ «МАЛАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ГОРОДА СЕВАСТОПОЛЯ»

РАССМОТРЕНО                                                                              УТВЕРЖДАЮ 

на методическом совете       Директор ГБОУ« ЦДОД  Протокол №_____        «МАН г. Севастополя» от __________2016 г.      __________А.Л. Сонин

«___»_________2016 г.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

«Информационные технологии и программирование на языке С++»

(срок реализации один год, для учащихся 15-16 лет)

Автор: Липко Иван Юрьевич, педагог дополнительного образования

Севастополь

2016

Пояснительная записка

Информатизация общества и повсеместное внедрение информационных технологий вполне очевидны. Однако помимо чисто пользовательского отношения к технике необходимо понимание и умение работы на уровне разработчика. Это позволит не только понимать ограниченность технических устройств и закономерности, по которым они работают, но создавать свои программы.

Современный этап развития информационных технологий (ИТ) характеризуется хорошо развитым аппаратным обеспечением, которое можно условно разбить на группы: мобильное, настольное, микроконтроллеры и микрокомпьютеры. Все эти направления имеют целые семейства устройств и программного обеспечения (ПО), которые доступны для работы даже детям. Однако возникает вопрос о выборе такого языка программирования, таких средств разработки, которые позволяли бы учащемуся, выполнив учебную программу, продолжить изучать особенности устройств и технологий самостоятельно.

Одним из наиболее востребованных на рынке языков программирования является С++. Синтаксис С++ похож на другие современные языки, что позволит легче переходить к ним, в частности на C#, PHP, Javascript. Поэтому предлагается создание программного обеспечения для настольных ПЭВМ на языке программирования С++ с использованием инструментария библиотеки Qt, с упором на понимание и реализацию принципов объектно-ориентированного программирования (ООП).

Направленность дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Информационные технологии и

программирование на языке С++» (далее – Программы) техническая, по степени авторства она является модифицированной (Дединский И.Р. Программа интегративного курса информатики для физико-математического профиля многопрофильной школы / И.Р. Дединский МФТИ, Кафедра информатики), с профессионально-ориентированным уровнем освоения материала.

Актуальность. Необходимость в нашей стране инженерных кадров, в том числе программистов, была высказана на самом высоком уровне. Данная Программа позволяет учащимся понять азы профессии программиста и изучить основы работы современных средств разработки ПО.

Новизна Программы заключается в том, что она ориентирована на промышленные подходы к программированию, изучение принципов работы библиотеки Qt, которая позволяет создавать кроссплатформенные программы на одном языке программирования, подход к написанию программ не только как упражнений, но и пошаговая разработка одной «большой» программы. В этом и заключается отличие от предшествующих и подобных образовательных программ, где для изучения языковых конструкций используются только академические задачи.

Педагогическая целесообразность заключается в том, что по окончании курса обучения учащиеся имеют навыки создания программ с помощью актуальных средств разработки. Знание синтаксиса языка программирования С++ даёт преимущества при изучении других языков.

Цель Программы – формирование компетентной личности, владеющей знаниями о базовых вопросах разработки ПО, имеющих мотивацию самостоятельного изучения ИТ через создание программ современными средствами разработки.

Задачи состоят в том, чтобы сформировать у учащихся следующие компетентности:

-          познавательную, формирующую    желание      понять        и        освоить:

синтаксис языка, основные принципы ООП, средства разработки и алгоритмы их работы, принципы работы ПО и АО, виджетов;

-          практическую, позволяющую: применять язык и структуры данных для реализации алгоритмов, а алгоритмы для решения задач; создавать пользовательский интерфейс; знать и уметь пользоваться основными источниками получения тематической информации, методами формирования поисковых запросов;

-          творческую, развивающую умения: планировать разработку ПО; технологическое мышление; грамотно формулировать вопросы;

-          социальную, воспитывающую: чувство отзывчивости и взаимопомощи; положительные привычки труда (создание рабочего настроения, организованность); инициативу и настойчивость.

Программа разработана для учащихся 15-16 лет (9-11 класс), которые интересуются компьютерами, ИТ, робототехникой. Они должны владеть базовыми курсами ИТ и программирования, что включает:

-          знание устройства компьютера;

-          основы алгоритмизации (в т.ч. циклы, подпрограммы);

-          синтаксис языка (например, Паскаль, Java, C, Python и т.д.);

-          основные и пользовательские типы данных; - работа с файлами.

Для освоения Программы принимаются учащиеся по результатам собеседования и прохождения доступных online-тестов на знание языка программирования и устройства компьютера.

Срок реализации Программы: один учебный год, 216 часов.

Характеристика образовательного процесса

Формы организации деятельности: групповые, фронтальные, индивидуальные.

Основные методы обучения, в основе которых лежит способ организации занятий: словесные, наглядные, практические; в основе которых лежит уровень деятельности детей: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский.

Типы занятий, которые могут быть использованы на занятиях: 

-                      изучения, освоения и формирования новых знаний, умений и навыков;

-                      закрепление и совершенствование знаний, умений и навыков; 

-контроля и коррекции знаний, умений и навыков; - комбинированные.

Формы занятий: практическая работа, лекция, беседа, соревнование, конкурс, защита проектов, творческая встреча с интересными людьми.

Режим занятий творческого объединения: 2 раза в неделю по 3 часа. Учебный час соответствует 45 минутам. Согласно требованиям СанПиН, обязателен перерыв на 15 минут после окончания каждого часа занятий. Прогнозируемый результат освоения Программы Учащиеся будут знать и понимать:

-                      принципы проектирования пользовательского интерфейса;

-                      основные принципы ООП;

-                      принципы реализации многопоточности;

-                      метод сущность-связь для построения БД;

-                      средства создания программ;

-                      алгоритмы и структуры данных;

-                      литературные источники, способы поиска информации.

Учащиеся будут уметь создавать программы:

-                      с графическим пользовательским интерфейсом;

-                      сетевые и мультимедиа приложения;

-                      для решения научных и повседневных задач;

-                      для обработки данных, СУБД;

-                      уметь оформить и представить результаты своей деятельности.

Основополагающим критерием эффективности реализации Программы будет степень сформированности указанных выше

компетентностей, что рассматривается, как способность учащимися решать определенный круг задач.

Формы подведения итогов реализации Программы

Текущая проверка уровня усвоенных знаний проводится в форме беседы, наблюдений, решения упражнений, выполнения этапов разработки.

Промежуточная проверка уровня усвоенных знаний проводится в форме контроля выполненных этапов создания программ, презентаций, прототипов, результатов участия в конференциях и выставках.

Итоговый контроль – создание и защита творческого проекта.

Учебно-тематический план занятий

Раздел/Тема		Количество часов
		Теория	Практика	Всего
1. Введение		3		3
1.1.	Техника безопасности и правила поведения в ЦДОД.        Цели и        задачи           творческого объединения	3		3
2. Программирование с помощью Qt Creator и ООП		45	99	144
2.1.	Проект. Типы данных. Компиляция	3	3	6
2.2.	Основные конструкции. Отладка	3	6	9
2.3.	ОПП. Пользовательский интерфейс	9	12	21
2.4.	Мультимедийные классы	3	15	18
2.5.	Работа с файлами	6	12	18
2.6.	Принципы ООП:          наследование, полиморфизм.	6	12	18
2.7.	Сетевые приложения	6	18	24
2.8.	Виджеты. QEdit. Таблица	3	12	15
2.9.	Многопоточность	6	9	15
3. Основы командной разработки		3	9	12
3.1.	Система контроля версий Git	3	9	12
4. Основы проектирования и создания баз данных		9	21	30
4.1.	Реляционные БД	6	9	15
4.2.	Язык запросов SQL	3	12	15
5. Разработка и защита творческой работы		6	18	24
5.1.	Поиск темы, задачи, проблемы	3	3	6
5.2.	Создание программы.	3	15	18
6. Итоговое занятие			3	3
ИТОГО		66	150	216

Содержание Программы

1.  Введение (3 часа)

1.1. Техника безопасности и правила поведения в ЦДОД. Цели и задачи творческого объединения.

Обзор курса и используемых инструментов. Исполнитель, множество команд исполнителя. Компьютер как исполнитель. Интерактивная игра «Тупой художник». Память компьютера. Викторина «Как засунуть жирафа в холодильник?». О программистах (профессиональные и личные качества; владение ПО).

Раздел 2. Программирование  с  помощью  Qt   Creator  и  ООП 

(144 часа)

2.1. Проект. Типы данных. Компиляция

Теоретическая часть. Среда Qt Creator. Проект в Qt Creator. MVC.

Типы данных Qt. Операции с переменными. Компиляция. MOC.

Практическая работа. Решение задач на усвоение синтаксиса.

2.2. Основные конструкции. Отладка

Теоретическая часть. Циклы. Условные операторы. Модули и подпрограммы. Область видимости и время жизни переменных. Подпрограммы. Массивы. Оформление кода. Рефакторинг. Указатель на память. Трассировка программ (таблица трассировки).

Практическая работа. Решение задач на усвоение синтаксиса.

Отладка и трассировка.

2.3. ОПП. Пользовательский интерфейс

Теоретическая часть. Что такое класс (+История). Методы и поля. Инкапсуляция. Абстракция. Использование методов класса. Код класса. Слоты и Сигналы. Виджеты. QButton, QLabel, QLineEdit. QString::number. QString->toInt()/toFloat(). Проектирование классов. Логика пользователя и логика программы. QDialog.

Практическая работа. Программы с графическим интерфейсом.

Проект – пользовательский интерфейс и основная логика. 2.4. Мультимедийные классы

                Теоретическая     часть.           Мультимедийные     классы:     QSound.

QMediaPlayer. QMovie. QGraphicsScene. QUrl.

Практическая работа. Программы со звуковым сопровождением.

Проект – звуковое сопровождение. 2.5. Работа с файлами

Теоретическая часть. Файлы. Чтение и запись. Текстовые файлы. Бинарные файлы. QFile. Формат и расширение файла.

Практическая работа. Программы с сохранением данных. Чтение заголовков файлов известных форматов. Проект – работа с файлами.

2.6. Принципы ООП: наследование, полиморфизм.

Теоретическая часть. Наследование. Полиморфизм. Динамическая и статическая типизация.

Практическая работа. Проектирование классов для решения задач.

2.7. Сетевые приложения

Теоретическая часть. Сетевые приложения. Модель сети. Адресация. Протоколы (TCP/IP, UDP). QTcp, QUdp, QSocket.

Практическая работа. Создание сетевых программ. Проект – создание сервера и клиента.

2.8. Виджеты. QEdit. Таблица

Теоретическая часть. QEdit. Таблица. Ячейка. Слоты.

Практическая работа. Создание программ с GUI.

2.9. Многопоточность.

Теоретическая часть. QThread. Модель памяти и ЦП: конвейер.

                Практическая     работа.     Создание     программ     с     применением

многопоточности.

Раздел 3. Основы командной разработки (12 часов)

3.1. Система контроля версий Git

Теоретическая часть. Система команд. Жизненный цикл.

                Практическая      работа.      Создание,      обновление,      скачивание

репозитория. Многофайловое обновление.

Раздел 4. Основы проектирования и создания баз данных (30часов)

4.1. Реляционные БД.

 Теоретическая часть. Реляционные  БД. Метод сущность-связь. Таблица.

Практическая работа. БД пользователей. БД сайта новостей (новость, комментарий, источник).

4.2. Язык запросов SQL.

Теоретическая часть. Язык запросов SQL . INSERT, SELECT, CREATE, UPDATE, DELETE. Создание запросов.

Практическая работа. Интерпретатор SQL-запросов. Создание БД магазина компьютеров, домашней библиотеки.

Раздел 5. Разработка и защита творческой работы (24 часа)

5.1. Поиск темы, задачи, проблемы

Теоретическая часть. Источники актуальных вопросов: журналы, статьи, монографии. Поисковые запросы. Что такое проблема. Что такое проект.

                Практическая     работа.     Идентификация     проблемной     области:

актуальность, проблема, цель, решение.

5.2. Создание программы.

                Теоретическая      часть.      Формирование      целей.     Декомпозиция

программы. Макет. Написание кода. Тестирование.

Практическая работа. Создание прототипа проекта. Создание документации и примеров к проекту (SDK). Создание презентации и речи к выступлению.

Раздел 6. Итоговое занятие (3 часа) 

Практическая работа. Публичное выступление, формулирование вопросов и ответов на них. Формирование идей и решений для проектов.

Работа над ошибками.

Методическое обеспечение Программы

№ п/п	Название раздела		Методическое обеспечение
1.	Введение		Подбельский В.В. Язык СИ++. Глава 1. Кормен Т. Алгоритмы. Построение и анализ Презентации, задачи Поурочные планы
2.	ООП	Программирование с помощью Qt Creator и	Соглашения по оформлению кода команды RSDN Подбельский В.В. Язык СИ++. Глава 2-4. M. Уэит Язык Си: руководство для начинающих. Главы 2,3,5. Прата С. Язык С Руководство для начинающих. Главы 2,3,4,5,6. Вайсфельд М. Объектно-ориентированное мышление. Главы 1,2,4,5,6,7,9. Подбельский В.В. Язык СИ++. Глава 9,10. Прата С. Язык С Руководство для начинающих. Главы 10, 12, 13. Встроенная документация среды. Проектирование польз. интерфейса на персональных компьютерах. Стандарт фирмы IBM. Методическая разработка «Работа с сетью в Qt». Задачи, презентации, исходные коды. Поурочные планы
3.	Основы        командной разработки		Ben Lynn, Магия Git. Главы 1,2,3. Поурочные планы
4.	Основы проектирования и создания баз данных		Коннолли Т. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Задачи, презентации, исходные коды, видео. Поурочные планы
5.	Разработка и защита творческой работы		Методическая разработка «Создание и воспроизведение презентации». Работы      прошлых    лет:   программа, пояснительная записка, презентация.

Материально-техническое обеспечение Программы

№ п\п	Наименование оборудования	Количество (шт.)
1.	ЦП: 2ГГц, 2 ядра	10
2.	ОЗУ: 4 Гб	10
3.	Жёсткий диск: 120Гб	10
4.	Видеокарта с поддержкой OpenGL 3.1 и выше	10
5.	Сетевая карта 100/1000Mbps и соединение с сетью Интернет	10
6.	Монитор	10
7.	Клавиатура	10
8.	Мышь	10
9.	Проектор	1
10.	Цветной принтер и сканер	1
11.	Доска (для мела или электронная)	1
11.	Доска (для мела или электронная)	1
12.	Канцелярский комплект (ручка, карандаш, тетрадь в клетку 24-36 листов)	10
13.	Рабочее место учащегося	10
14.	Рабочее место педагога	1

В расчёте на группу необходимо следующее программное обеспечение:

№ п\п	Наименование ПО	Количество (шт.)
1.	Операционная система Windows (или другая с поддержкой ПО)	11
2.	Среда разработки Visual Studio Express С++	11
3.	Среда разработки Qt Creator with MinGW	11
5.	СУБД с поддержкой MySQL	11
6.	Текстовый редактор Notepad++ или другой	11
7.	Система контроля версий Git	11
9.	Браузер Firefox или другой	11
10.	Офисный пакет OpenOffice или другой	11

ЛИТЕРАТУРА

Нормативные документы,

 регламентирующие образовательную деятельность

1.  Федеральный Закон от 29.12.2012 N273-ФЗ.

2.  Распоряжение Правительства РФ от 29.05.2015 г. N996-р «Стратегия развития воспитания в Российской Федерации на период до 2025 года».

3.  Распоряжение Правительства РФ от 04.09.2014 г. №1726-р «Концепция развития дополнительного образования детей».

4.  Постановление Министерства здравоохранения РФ от 13.10.2014 г. №27 «Новые эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей».

5.  Письмо Министерства образования и науки РФ от 11.12.2006 г. №06-1844 «О примерных требованиях к программам дополнительного образования

детей».

6.  Приказ Министерства образования и науки РФ от 29.08.2013 г. №1008 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программ».

7.  Письмо Министерства образования и науки от 18.11.2015 г. №09-3242 «Методические рекомендации по проектированию дополнительных общеразвивающих программ».

8.  Устав ГБОУ «ЦДОД «Малая академия наук города Севастополя.

Список литературы,

использованной  для написания Программы

1. Дагене В.А. и др. 100 задач по программированию. М., Просвещение, 1993. 2. Дединский И.Р. Программа интегративного курса информатики для физико-математического профиля многопрофильной школы / И.Р.

Дединский МФТИ, Кафедра информатики.

3.      Прата С. Язык С Руководство для начинающих: пер. с англ. Л.Н.

Горинович и В.С. Явниловича/M. Уэит С. Прата Д. Мартин М: «Мир», – 1988 г. – 345 с.

4.      Вайсфельд М. Объектно-ориентированное мышление. - Спб.: Питер, 2014. 

–304 с.: ил. 

5.      Проектирование       пользовательского        интерфейса          на      персональных компьютерах. Стандарт фирмы IBM. – Вильнюс: DBS Ltd., 1992.

6.      Соглашения по оформлению кода команды RSDN

7.      Филатова Л.О.. Компетентностный подход к построению содержания обучения как фактор развития преемственности школьного и вузовского образования//Дополнительное образование. – 2005.– №7. – С.9-11.

8.      Хуторской А.В. Компетентностный подход в обучении. Научнометодическое пособие. – М.: Издательство «Эйдос»; Издательство Института образования человека, 2013. – 73 с. : ил. (Серия «Новые стандарты»).

9.      Щерабакова, В.В. Формирование ключевых компетенций как средство развития личности / В.В. Щербакова // Высшее образование сегодня. – 2008.

– №10. – С. 39-41.

Список литературы,  рекомендованной для учащихся

1.   Axo А. Структуры данных и алгоритмы: Пер. с англ./Axo А., Д. Хопкрофт,

Д.Ульман, : М. : Издательский дом «Вильяме», 2003.  – 384 с.

2.   Вайсфельд М. Объектно-ориентированное мышление. - СПб.: Питер, 2014.

- 304 с.: ил.

3.           Коннолли Т. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика/Т.Коннолли, К.Бегг, А.Страчан - М.: Вильямс, 2003 г. – 1440 с.

4.           Кормен Т. Алгоритмы. Построение и анализ/Т. Кормен, Ч. Лейзер, М.:

Мир, 2003 г. – 893 с.

5.           Окулов С.М. Программирование в алгоритмах / С.М. Окулов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2002. – 341 с.

6.           Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си: Пер. с англ. – 2-е изд., перераб. и доп. М., Финансы и статистика, 1992.

7.           Подбельский В.В. Язык СИ++: Учеб. пособие. 5-е издание / В.В.

Подбельский, М.: Финансы и статистика, 2003 г. - 560 с.

8.           Прата С. Язык С. Руководство для начинающих: пер. с англ. Л.Н.

Горинович и В.С. Явниловича/M. Уэит С. Прата Д. Мартин М: "Мир", - 1988 г. – 345 с.

9.           Прата С. Язык С++ Лекции и упражнения. 6-е издание: Пер. с англ./ С.

Прата, М.:Вильямс, 2012 г. – 1248 с.

10.      Страуструп Б. Язык программирования Си++. М., 1999.

11.      Фридман A. С/С++. Архив программ/A. Фридман, Л. Кландер, М.

Михаэлис, Х. Шильдт – M.:БИНОМ, 2001 г. – 640 с: ил.

12.      Ben Lynn, Магия Git. August 2007.

13.      Уэит М. Язык Си: руководство для начинающих / M. Уэит С. Прата Д.

Мартин. Перевод Л.Н.Горинович, В.С. Явнилович. М.: Мир, 1984, 1988. 345 с.

Интернет-ресурсы:

-   habrahabr.ru (habrahabr.ru/post/172091) – коллективный блог по теме ИТ;

-   dou.ua – коллективный блог по теме ИТ;

-   gizmodo.com – новостной сайт по теме ИТ;

-   techcrunch.com – новостной сайт по теме ИТ;

-   slashdot.org – новостной сайт по теме ИТ;

-   algolist.manual.ru  описание алгоритмов и их реализации;

-   codeacademy.com – онлайн школа программирования;

-   codeproject.com – онлайн олимпиадное программирование;

-   learn-c.org – статьи по языку С;

-   learncpp.com – статьи по языку С++;

-   stackoverflow.com – ответы на частовстречающиеся вопросы;

-   rsdn.ru – документация по технологиям Microsoft;

-   gaperton.livejournal.com/32772.html, */35460.html, */33585.html – Статьи о мышлении и практике написания программного кода «Читай код».

Список литературы, рекомендованной для родителей

1.                 Берлинский К. Набор серебряных пуль – удачные проектные решения при разработке ПО / К. Берлинский – 2004. – 99с.

2.                 Карр Николас Дж. Блеск и нищета информационных технологий: Почему ИТ не являются конкурентным преимуществом. / Пер. с англ. / Дж. Карр Николас – М.: Издательский дом «Секрет фирмы», 2005. – 176 с.