Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А «Компьютерное программирование», научно-технической направленности, разработана в 2010году, срок реализации 2 года, возраст обучающихся 12-18 лет форма организации образовательной деятельности – кружок автор программ

 

                                _______________В.А. Гольдберг

 «____»______________20010г.                                                                                                                                                 

 

 

 

 

Р А Б О Ч А Я   П Р О Г Р А М М А

«Компьютерное программирование»,

научно-технической направленности,

разработана в 2010году,  срок реализации 2 года, возраст обучающихся 12-18 лет

форма организации образовательной деятельности – кружок

автор программы  Турбина Т.Д.

 

 

Пояснительная записка

Рабочая программа составлена на основе типовой программы  «Компьютерное программирование», научно-технической направленности,

разработанной в 2005 году,  И.В. Барковой со сроком реализации два года, возраст обучающихся 12-18 лет

Компьютерное программирование – составление программ на языке программирования для решения определённых задач на компьютере.

            Программа пропедевтического двухгодичного изучения нацелена на подготовку к

обучающихся к изучению дисциплины программирования в высших,  средних учебных заведениях технического профиля,  и параллельно лучше освоить курс информатики.

            Программа обучения профессионально ориентирует подростков к получению специальности программиста, даёт возможность оценить свои перспективы в этой области.

            Приоритеты в обучении - овладение умением составлять алгоритмы и развитие логического мышления, а компьютер инструмент -  для решения задач.

            Цель программы – пропедевтика начал компьютерного программирования.

Задачи программы

·   подростки должны  научиться основам алгоритмических языков программирования;

·   воспитанники должны научиться составлению алгоритмов;

· познакомиться их с принципами организации компьютерной техники,

с популярными прикладными программами;

·   развить своё логическое мышление;

· развить навыки самоорганизации, уверенности в себе.

          Программирование дается в ключе прикладной математики.

            Данная программа рассчитана на 2 года. Она включает в себя два основных раздела:

1.   Алгоритмические языки программирования (Турбо-Бейсик - 1^ый год, Турбо-Паскаль - 2^ой год).

2.   Основы знаний, необходимых пользователю (Norton Commander,
MS-DOS, архиваторы и т.д.).

            Программа ориентирована на учащихся 7-11 классов общеобразовательной школы, желающих заниматься программированием в будущем или же познакомиться с компьютерным программированием с целью подготовки к изучению этого предмета в высшем или средне-специальном учебном заведении. Обучение по данной программе не требует наличия у подростка компьютерной техники вне компьютерного класса, в котором проводятся занятия.

            Для овладения программированием необходимы знания по математике, умение логически мыслить, поэтому в младшую группу (первый год обучения) принимаются школьники, начиная 7 класса. Это обусловлено недостаточной математической подготовкой учащихся младшего возраста. Им ещё не известны некоторые математические принципы, необходимые для решения задач по программированию. Ребята старшего возраста лучше усваивают материал программы. Как показывает практика, легче всего это удается учащимся 8 класса и старше.

                        Так как основной целью начального курса (Турбо-Бейсик) является обучение воспитанников основам алгоритмического программирования, в данную образовательную программу включены элементы Турбо-Бейсика, имеющиеся практически во всех алгоритмических языках программирования. Язык Турбо-Бейсик очень прост для освоения и поэтому подходит для начального обучения, позволяя уделить больше времени составлению алгоритмов. Большое внимание в процессе обучения уделяется оформлению программ, делающему их более понятными. Таким образом, в результате первого года обучения подростки знакомятся со специальностью программиста, приобретают простейшие профессиональные навыки.

Основной целью первого года обучения является не освоение определенного языка программирования, а закладывание основ для дальнейшего изучения компьютерных языков. Знания, полученные учащимися в 1-ый год обучения, помогут им при изучении любого алгоритмического языка.

            Результатом обучения по программе 1-го года является умение учащихся составлять алгоритмы, писать небольшие программы на языке Турбо-Паскаль, проверять их работоспособность.

            Подростки на 2-м году обучения изучают алгоритмический язык программирования Турбо-Паскаль. Паскаль – более «строгий» язык, с самого начала задуманный как язык для обучения. Изучая Турбо-Паскаль после Турбо-Бейсика, ребята на практике убеждаются, что алгоритмические языки программирования похожи друг на друга. Основные команды сохраняются, изменяя лишь свое начертание. Сохраняется и принцип решения задач, построения программ. Но Турбо-Паскаль – это уже современный язык, приспособленный для работы с объектами. Изложение основ объектно-ориентированного программирования  входит в программу  2-го года обучения.

            Набор в группу при работе по данной образовательной программе происходит по результатам собеседования.

            Для успешного освоения учащимися компьютерного программирования совершенно необходимо индивидуальное использование компьютера каждым подростком. Исходя из вышеизложенного, а также из практического опыта, наиболее целесообразным  является  формирование групп первого и второго года обучения не более чем из 12 человек.

Прогнозируемые результаты

1 год обучения.

Знания:

·   Общий подход к решению задач по программированию.

·   Виды алгоритмов.

·   Основы Турбо-Бейсика.

·   Начала алгебры и логики.

·   Графические возможности Турбо-Бейсика.

·   Понятие «хороший стиль программирования».

·  Основные элементы компьютеров.

Умения:

·   Писать простейшие программы на языке Турбо-Бейсик.

·   Работать с файлами, используя команды MS-DOS и оболочку Norton Commander.

·  Восстановить работоспособность компьютера в случае повреждения системных файлов.

·   Архивировать файлы.

·   Создавать программы, рисующие несложные картинки.

· Создавать читаемые программы (т.е. использовать «хороший стиль программирования»).

·   Работать с числами в различных позиционных системах счисления.

Личностные качества:

·   Навыки самостоятельной работы.

·   Дисциплинированность, общая организованность.

·   Уверенность в работе с компьютером.

·   Профессиональная подготовка к получению профессии программиста.

2 год обучения.

Знания:

·   Подход к написанию программ: этика программирования, стиль программирования.

·   Методы, используемые в программировании.

·   Основы Турбо-Паскаля.

·   Начала объектно-ориентированного программирования.

·   Некоторые принципы современного программирования.

·   Основы устройства и принципа организации компьютеров.

·   Команды операционной системы MS-DOS.

Умения:

·      Создавать программы на языке Турбо-Паскаль.

·     Конструировать многомодульные программы.

·     Программировать работу с файлами.

·  Создавать читаемые программы (т.е. использовать на практике «хороший стиль программирования»).

·    Решать задачи с нечётко поставленным условием.

·    Организовывать  интерфейс с пользователем.

·    Работать с компьютерной литературой.

Личностные качества:

·    Самостоятельность в выполнении полученных заданий.

·    Профессиональная организованность.

·    Уверенность в себе при решении задач.

Учебно-тематический план

Первый год обучения

№	Тема	Всего  часов	В том числе:
			теоретич.	практич.
1	Вводное занятие.	1	1	-
2	Знакомство с компьютером. Основы знаний, необходимые пользователю.	20	10	10
3	Основные понятия информатики. Подход к написанию программ.	9	4	5
4	Начала программирования. Реализация трёх типов алгоритмов.	62	7	55
5	Различные элементы языка Турбо-Бейсик.	22	4	18
6	Графические возможности Турбо-Бейсика.	12	2	10
7	Подведение итогов года.	4	-	4
8	Игровые занятия.	14	14	-
ИТОГО:		144	42	102

 

Второй год обучения

№	Тема	Всего часов	В том числе:
			теоретич.	практич.
1	Вводное занятие.	1	1	-
2	Повторение материала, пройденного в прошедшем году.	8	3	5
3	Знания, необходимые пользователю.	6	4	2
4	Теоретические основы программирования.  Алгоритмы для решения некоторых популярных задач.	11	4	7
5	Основы Турбо-Паскаля.	44	12	32
6	Создание многомодульных программ.	18	3	15
7	Интерфейс с пользователем.	17	2	15
8	Начала современного программирования.	21	4	17
9	Подведение итогов года.	4	-	4
10	Игровые занятия.	14	14	-
ИТОГО:		144	47	97

 

Содержание программы

Условные обозначения:

л. – лекция (педагог объясняет тему одновременно для всех учащихся);

т. – теория (воспитанник индивидуально изучает теоретический материал по какой-либо теме, который предлагается педагогом в напечатанном виде, снабжённом примерами, адаптированном для понимания подростком данного возраста; материал по каждой теме должен помещаться на отдельном листе формата А5 с двух сторон);

з. – задачи (учащийся получает индивидуальное задание, требующее составления программы; все программы вначале оформляются в тетради, затем демонстрируются преподавателю, после чего заносятся в компьютер);

п.р. – практическая работа (воспитанник индивидуально выполняет задание, связанное с работой на компьютере; предполагается помощь педагога при выполнении задания);

с.р. – самостоятельная работа (подросток индивидуально или в составе группы учащихся выполняет задание, связанное с программированием; предполагается помощь педагога в процессе выполнения задания – используется только для группы 2 года обучения);

к.р. – контрольная работа (работа, выполняемая воспитанником индивидуально с целью контроля освоения им данной темы; используется в качестве ориентира для преподавателя при планировании учебного процесса).

Содержание занятий первого года обучения

Тема 1. Вводное занятие.

Техника безопасности при работе с компьютером. Правила внутреннего распорядка и поведения в коллективе.

Тема 2.Знакомство с компьютером. Основы знаний, необходимых пользователю.

Устройство компьютера (л., п.р.).

История вычислительной техники. Основные элементы компьютеров: определения, практическое занятие по сборке компьютера из элементов.

Знакомство с клавиатурой (л., п.р.).

Предназначение клавиш. Работа на клавиатурном тренажере.

Файловая оболочка Norton Commander (л., п.р., к.р.).

Файловая система компьютера. Понятия «файл», «директория», «диск», правила формирования имен в MS DOS. Расширение имени файла: предназначение, популярные расширения, исполняемые файлы.

Работа в Norton Commander: копирование, удаление, перемещение файлов и директорий; работа с группой файлов и директорий; создание директорий.

Командная строка в Norton Commander: определение, помещение имени файла или директории в командную строку, вызов предыдущей и последующей командной строки.

Примечание. Продолжительность лекции – 1 занятие (1,5 – 2 часа). На следующем занятии проводится контрольная работа, составленная из трёх частей: диктант по основным понятиям (команды в Norton Commander, правила формирования имён файлов в MS DOS); письменное задание по определениям (Norton Commander, понятия полного имени файла, расширения имени файла и т.д.); практическое задание (каждый учащийся получает письменное задание, которое он должен выполнить за компьютером). Ввиду важности темы, контрольная работа по Norton Commander выполняется каждым воспитанником вплоть до получения положительной оценки по каждой из трёх частей.

Операционная система MS-DOS (л., п.р., к.р.).

Единицы информации в компьютере. Кодирование информации, ASCII-коды.

Определение операционной системы. Цель изучения команд операционной системы. Внешние и внутренние команды MS-DOS.

Диски: понятия «дорожка», «сектор», «форматирование». Форматирование дискет.

Примечание. Продолжительность лекции – 1 занятие (2,5 – 3 часа). На следующем занятии проводится контрольная работа, составленная из двух частей: письменное задание по командам MS-DOS и практическое задание на компьютере. Контрольная работа по MS-DOS выполняется учащимся вплоть до получения положительной оценки по каждой из двух частей.

Архиваторы (л., п.р.).

Понятия «архив», «заархивировать», «разархивировать», «архиватор». Предназначение архиваторов. Принцип работы архиваторов. Команды архиваторов ZIP и RAR. Архиваторы Win Rar, WinZip. Работа с этими архиваторами: создание архива, извлечение файлов из архива, создание многотомного и саморазархивирующегося архива. Работа в командном и пакетном режимах.

Примечание. Лекция и практическое занятие (возможно совмещение). Продолжительность занятия – 2,5-3 часа. После изложения теоретического материала учащиеся получают общее задание, требующее применения всех полученных знаний.

Системы счисления (л., к.р.).

Позиционные системы счисления. Основные системы счисления (двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и десятичная) и их предназначение. Преобразование целых и нецелых чисел из двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системы счисления в десятичную и обратно. Арифметические действия. Причина неточного представления нецелых чисел.

Примечание. Основная цель лекции – помощь подросткам в изучении курса информатики в школе. Продолжительность лекционного занятия – 1,5-2 часа. Контрольная работа состоит в переводе чисел из одной системы счисления в другую, а также в использовании элементарных арифметических операций для чисел в различных системах счисления. Контрольная работа выполняется письменно. Допустимо выполнение контрольной работы в качестве домашнего задания.

Тема 3. Основные понятия информатики. Подход к написанию программ.

Введение (л., п.р., к.р.).

Турбо-редактор как среда разработки программ на языке программирования Турбо-Бейсик. Комбинации клавиш для работы в Турбо-редакторе.

Правила разработки программ (л., к.р.).

Последовательность действий при разработке программ: постановка задачи, выбор метода решения, составление алгоритма, составление программы, запись программы в компьютер, отладка программы, тестирование программы.

«Правила хорошего тона» при разработке программ: читаемость и корректность программ, защита от неправильного ввода, понятия хорошего и плохого «стиля программирования».

Основные понятия информатики (л., к.р.).

Алгоритмы и их виды: прямой, разветвлённый, циклический. Способы записи алгоритмов: плана, блок-схема, программа.

Тема 4. Начало программирования. Реализация трёх типов алгоритмов.

Основные понятия программирования (т., к.р.).

Переменные. Правила записи имён переменных. Типы данных – целый, нецелый (вещественный), строковый.

Прямые алгоритмы (т., з., к.р.).

Оператор присваивания. Оператор вывода данных на экран. Оператор очистки экрана. Оператор временной задержки работы программы. Оператор ввода данных с клавиатуры.

Разветвлённые алгоритмы (т., з., к.р.).

Алгебра логики: простые и составные логические выражения, логическое сложение, логическое умножение, отрицание; таблица истинности.

Оператор условия для одного оператора, оператор условия для нескольких операторов (многострочный).

Циклические алгоритмы (т., з., к.р.).

Оператор параметрического цикла (for).

Операторы логических циклов (while, do).

Тема 5. Различные элементы языка Турбо-Бейсик (т., з., к.р.).

Генератор случайных чисел. Функции, позволяющие отследить нажатие клавиш (instat, inkey$). Массивы.

Тема 6. Графические возможности Турбо-Бейсика (т., п.р., з., к.р.).

Переход в графический режим. Возврат в текстовый режим.

Элементарные фигуры: отрезок, рамка, закрашенный прямоугольник, окружность, эллипс, дуга окружности, дуга эллипса, точка.

Команды изменения цвета: изменение цвета фона, изменение цвета выводимых символов, изменение цвета замкнутых областей (заливка).

Тема 7. Подведение итогов года.

Возможны различные формы – викторины, конкурсы, контрольные работы и т.д.

Тема 8. Игровые занятия.

 Содержание занятий второго года обучения

Тема 1. Вводное занятие.

Техника безопасности при работе с компьютерами. Правила внутреннего распорядка и поведения в коллективе.

Тема 2. Повторение материала, пройденного в прошедшем году.

Индивидуальная беседа с каждым учащимся по всем темам, изученным им в прошедшем учебном году.

Тема 3. Знания, необходимые пользователю.

Устройство компьютера (л., п.р.).

Основные элементы компьютера: отличия однотипных элементов разного класса и различных производителей. Практическое занятие по сбору компьютера. Настройка BIOS компьютеров разных моделей.

Популярные операционные системы (ОС) (л., п.р.).

Операционные системы MS-DOS, Windows, Unix и Unix-подобные. История возникновения и область применения различных ОС. Командные файлы MS-DOS: предназначение, используемые команды, передача параметров. Практическая работа в MS-DOS с составлением и запуском на выполнение командных файлов.

Тема 4. Теоретические основы программирования. Алгоритмы для решения некоторых популярных задач.

Правила решения задач по программированию (л.).

Общий подход к решению задач по программированию:

·    определение структуры (состава и взаимосвязи данных);

·    разделение задачи на подзадачи, определение взаимодействия частей программы;

·    выбор стандартных (известных) алгоритмов для каждой подзадачи, разработка новых алгоритмов для тех задач, для которых не удалось найти известных алгоритмов;

·    помодульная реализация алгоритмов в виде программного кода;

· отладка программы (поиск ошибок в использовании элементов языка программирования);

·    тестирование программы (поиск ошибок в полученных результатах);

·    при необходимости – возврат к предыдущим этапам, начиная с первого.

Особенности работы программистов:

• условность разбиения работы на этапы;
• проблема недоопределенности данных;
• ограниченность времени на разработку, влекущая за собой недостаточную проработку каждого этапа и, как следствие, ухудшение качества разработанной программы;
• документация на английском языке.

Этика программирования. Требования к программным разработкам: дружественный, интуитивно-понятный интерфейс, защита от неправильного ввода, документированность программ; читаемость программ, использование элементов «хорошего стиля программирования».

Алгоритмы для решения некоторых задач (л., с.р.).

Алгоритмы сортировки массивов. Алгоритмы сортировки файлов. Генераторы случайных чисел. Численные методы решения математических задач.

Примечание. Не все перечисленные алгоритмы обязательны для изучения. Обычно педагог выбирает некоторые из перечисленных алгоритмов или, возможно, рассказывает о других. Параллельно с изучением стандартных алгоритмов возможна отработка иных навыков: работа в группе программистов, публичное выступление и т.д. Занятия по стандартным алгоритмам проводятся во второй половине учебного года, когда учащиеся накопили определённую базу знаний по языку программирования Турбо-Паскаль. Во время проведения занятий подчёркивается, что знание ряда базовых алгоритмов необходимо любому программисту.

Тема 5. Основы Турбо-Паскаля.

Введение (т., з., к.р.).

Турбо-редактор как среда разработки программ на языке Турбо-Паскаль. Комбинации клавиш для работы в Турбо-редакторе.

Структура Паскаль-программы. Обзор принципиальных отличий Турбо-Паскаля от Турбо-Бейсика.

Переменные. Правила записи имён переменных.

Операторы Турбо-Паскаля (т., з., к.р.).

Оператор присваивания. Оператор вывода данных на экран. Оператор ввода данных с клавиатуры. Оператор очистки экрана. Оператор условия. Операторы цикла: параметрического и логических. Генератор случайных чисел.

Типы данных Турбо-Паскаля. Работа с ними (т., з., к.р.).

Числовые типы данных – целые и нецелые (вещественные). Операции с элементами этих типов. Символьный (char) и строковый (string) типы данных. Логический тип данных. Алгебра логики.

Массивы: одномерный (вектор), двумерный (матрица) и многомерный. Определение, область применения, описание массива в программ, доступ к элементам. Понятия «квадратная матрица», «главная диагональ», «побочная диагональ». Стандартные задачи на массивы: поиск максимального/минимального элемента, вычисление суммы элементов, перестановка элементов.

Другие порядковые типы: перечисляемый тип, тип-диапазон. Файловые типы: текстовые файлы, типизированные файлы. Область эффективного применения каждого из видов файлов.

Тема 6. Создание многомодульных программ (т., з.).

Процедуры и функции. Предназначение: последовательная разработка программ, создание читаемых программ, «хороший стиль программирования», работа в коллективе программистов. Правила записи. Локальные и глобальные переменные. Формальные и фактические параметры.

Модули – правила записи, принцип создания многомодульных программ.

Тема 7. Интерфейс с пользователем (т., з.).

Создание дружественного интерфейса с пользователем. Защита от неправильного ввода. Функции, позволяющие отследить нажатие клавиш (keypressed, readkey).

Тема 8. Начала современного программирования.

Основы объектно-ориентированного программирования (т., з.).

Тип «запись»: область применения, описание типа, доступ к полям.

Объектно-ориентированное программирование (л., с.р.).

Обзор современных языков и принципов построения программ. Понятия «объект», «класс». Разработка интерфейса с помощью языков программирования Visual Basic, Delphi, Visual C++.

Тема 9. Подведение итогов года.

Возможны различные формы – викторины, конкурсы, контрольные работы и т.д.

Тема 10. Игровые занятия.

 Методическое обеспечение программы

Методика проведения заключительных занятий (подведения итогов)

            С целью получения корректной информации о знаниях учащихся не рекомендуется проводить заключительное занятие в виде контрольной работы. Лучшим решением будет использование нестандартных форм подведения итогов года, включающих в себя элементы игры. Выбор той или иной формы осуществляется преподавателем, исходя из особенностей конкретной группы подростков.

Разберём три наиболее интересных варианта проведения итоговых занятий, опробованных на практике. Все предложенные варианты предполагают совместное участие в них как тех, кто занимается по программе только первый год, так и тех, кто учится уже второй год.

Конкурс компьютерных программ

            Этот способ подведения итогов можно рекомендовать для учащихся второго года обучения, а также для тех учащихся первого года обучения, которые освоили программу первого года не позднее, чем к середине апреля.

            Важно, чтобы участие в конкурсе было добровольным, то есть свои программы представляли бы лишь те, кто сам выбрал для себя именно эту форму зачёта. С целью повышения образовательного эффекта  рекомендуется дать возможность воспитаннику самостоятельно придумать задание к программе и лично эту программу разработать. Педагог в этом случае должен вмешиваться в работу учащегося лишь при возникновении серьёзных осложнений в разработке проекта.

            Работа над собственным (не учебным) проектом позволяет подростку лучше разобраться в пройденном материале, почувствовать себя программистом-профессионалом.

Викторина

            Участники разбиваются на две команды, соревнующиеся друг с другом. В викторину входят несколько заданий:

·  составление и решение кроссворда по информатике;

·  решение задачи по известному условию и восстановление условия по предоставленному решению;

·   печатание текста (на скорость).

Конкурс-зачёт «Преподаватель-учащийся»

            Наиболее интересным вариантом подведения итогов года является конкурс «Преподаватель-учащийся», суть которого состоит в следующем: из всех участников конкурса педагог формирует пары. В каждой из которых один из подростков назначается «учащимся», а другой – «преподавателем». Каждая пара получает некоторую тему для изучения и некоторое время на подготовку. По окончании подготовки «учащийся» отчитывается о проделанной работе перед «преподавателем».

            Тема, выбираемая для каждой пары, должна быть уже изучена «преподавателем» в процессе освоения программы, но незнакома «учащемуся». Во время подготовки «преподаватель» имеет возможность пользоваться всем дидактическим материалом, имеющимся у педагога, а также консультироваться с педагогом как по содержанию темы, так и по вопросам преподавания. «Учащийся» излагает изученную тему без помощи своего «преподавателя» во время индивидуальной беседы с педагогом. Рекомендуется разбить такую беседу на два этапа: воспроизведение ребенком содержания освоенной темы и решение им задачи по той же теме.

Техническое и программное обеспечение

Для реализации данной программы требуются IBM-совместимые компьютеры с процессором типа Intel 80286 и выше. Желательно соответствие между числом учащихся и числом компьютеров как 1:1.

На компьютерах должна быть установлена операционная система
MS-DOS или Windows технологии ’95 (Windows’95, Windows’98, Windows ME и т.д.).

Требуются следующие прикладные программы:

·   файловая оболочка Norton Commander или подобная ей (например, Volcov Commander, Dos Navigator, FAR)  для проведения лекционно-практического занятия в группе 1-го года обучения по теме «Norton Commander»;

·  архиваторы (RAR, ZIP, Win Rar, Win Zip) для проведения лекционно-практического занятия в группе 1-го года обучения по теме «Архиваторы»; в случае отсутствия на компьютерах какого-либо из архиваторов их изучение не включается в практическую часть занятия;

·  языки программирования Turbo Basic (для 1-го года обучения), Turbo Pascal версии не ниже 5.0 (для 2-го года обучения).

Для практической реализации лекционного занятия «Объектно-ориентированное программирование» на втором году обучения требуется компьютер 80486 DX с операционной системой Windows ’95 или ее более поздней версией, а также установленными языками программирования Visual Basic, Delphi, Visual C++. В случае отсутствия необходимой технической или программной базы возможно проведение перечисленных лекционных занятий без использования компьютера. В этом случае рекомендуется снабжать учащихся графическим изображением основных положений лекции (напечатанной на листе бумаги копией экрана).

Список литературы, рекомендованный обучающимся

1.   Фаронов В.В. Программирование на персональных ЭВМ в среде Турбо-Паскаль. – М.: Изд-во МГТУ, 1991.

2.   Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. 5-е издание. – М.: Финансы и статистика, 1994.

3.   Финогенов К.Г., Черных В.И. MS-DOS 6.0. – М.: ABF, 1993.