Рабочая программа элективного курса по информатике «Язык Python: основы программирования, реализация известных алгоритмов»

Рабочая программа элективного курса по информатике

11 класс

«Язык Python: основы программирования,
реализация известных алгоритмов»

Составитель: Тузов Александр Анатольевич,
учитель информатики высшей категории

2014 г.

Пояснительная записка

Элективный курс по информатике  «Язык Python: основы программирования,
реализация известных алгоритмов»Основы программирования на Python" представляет собой вводный курс по программированию, дающий представление о базовых понятиях структурного программирования (данных, операциях, переменных, ветвлениях в программе, циклах и функциях, массивах,  файлах), о реализации с помощь. Python наиболее известных в математическом обеспечении программирования алгоритмов:

·     Алгоритм Евклида (нахождение наибольшего общего делителя)

·     Вычисление факториала на языке программирования Python

·     Двоичный (бинарный) поиск элемента в массиве

·     Замена элементов в списке

·     Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную

·     Решето Эратосфена - алгоритм определения простых чисел

·     Сортировка выбором (поиск минимума и перестановка)

·     Сортировка методом пузырька 

·     Сумма и произведение цифр числа

·     Тестирование простоты числа методом перебора делителей

·     Числа Фибоначчи (вычисление с помощью цикла while и рекурсии)

Выбор Python обусловлен тем, что это язык, обладающий рядом преимуществ перед другими языками: ясность кода, быстрота реализации. По состоянию на июль 2014 года (http://prog-school.ru/2014/07/python-1-po-populyarnosti) Python вышел на 1-е место в программах начального обучения программированию в университетах США, пишет журнал Communication of the ACM.

27 из 39 крупнейших факультетов программирования (69%) в университетах предлагают курсы обучения на Python. Ситуация изменилась в последние три года. В частности, недавно на Python перевели вводные курсы программирования Массачусетский технологический институт и Калифорнийский университет в Беркли. На втором месте по популярности находится Java (22 из 39), далее следуют MATLAB (8), C++ (6), C (6), Scheme (4), Scratch (3).  Автор исследования в журнале Communication of the ACM проделал хорошую работу, собрав информацию с названиями курсов программирования во всех университетах. Список постепенно обновляется, по мере того, как читатели присылают уточнённую информацию из своих вузов.
Список «крупнейших» факультетов ИТ взят из этого рейтинга: .http://grad-schools.usnews.rankingsandreviews.com/best-graduate-schools/top-science-schools/computer-science-rankings

Другие критерии выбора языка программирования:

·        Язык программирования – средство, а не цель

·        Свободная кросс-платформенная реализация

·        Удобная среда разработки, адаптированная

·        для учебного процесса

·        Широкая распространенность,

·        поддерживаемость и развиваемость языка

·        Возможность автоматической проверки

·        Понятность языка и легкое восприятие учащимися

Достоинства языка Python:

·        Современный язык программирования, с богатыми возможностями и большой стандартной библиотекой

·        Используется для промышленного программирования, для решения “домашних” прикладных задач и для обучения

·        Кросс-платформенная, свободная реализация

·        Хорошо документирован (python.org)

·        Имеется во всех Linux-дистрибутивах, свободен и для windows.

Особенности языка Python:

·        Интерпретируемый

·        Блоки кода выделяются величиной отступа:

            max = A[0]

           for elem in A:

                if elem > max:

                      max = elem

·        Динамическая типизация переменных

         a = 2 + 2

         a = "hello"

Полностью объектно-ориентированный

         print(" ".join(map(str,
          sorted(list(map(int,input().split()))))))

Python – язык на все вкусы:

·        Высокоуровневые структуры данных: списки, множества, ассоциативные массивы

·        Элементы функционального программирования

·        Разработка GUI

·        Сетевые приложения

·        Web-приложения

·        Базы данных

Предельно лаконичный и понятный синтаксис:

Версии 2 и 3 языка Python:

·        Сейчас существует две основные версии языка – 2 и 3, которые не полностью совместимы

·        Много наработок именно по версии 2

·        Версия 3 более совершенна с точки зрения дизайна языка

·        Тем не менее, версия 2 более не развивается, поэтому рекомендуется сразу же использовать версию 3

Автоматическая проверка:

·        Поддержка в системе ejudge и других

·        Поддерживается на сайте  http://informatics.mccme.ru

·        Поддержка учебных курсов от начального обучения программированию до олимпиад высокого уровня

• Поддерживается на других сайтах: http://neerc.ifmo.ru/school/
   http://www.codeforces.ru

Межпредметные связи:

·        с математикой (повторение, изучение основных алгоритмов математического обеспечения программирования),

·        с английским языком (предлагается использование в качестве дополнительной литературы популярных книги для детей по Python на английском языке)

Наш выбор Python для преподавания в элективном курсе лишь естественный выбор помочь ученикам сделать первые шаги по одному из современных и перспективных путей развития IT-индустрии, не дожидаясь, пока раскачаются чиновники и издательства по выпуску печатных версий элективного курса

Курс рассчитан на 35 часов ( 1 час в неделю) и основан на авторских курсах «Основы программирования на Python», «Реализация известных алгоритмов на языке программирования Python», разработанных С.В.. Шапошниковой, МБОУ ДОД ЦД(Ю)ТТ "Городской" г. Липецка  (sshap@yandex[тчк]ru)и распространяемых согласно лицензии GNU FDL:

http://younglinux.info/python.php (http://window.edu.ru/resource/825/76825)

http://younglinux.info/algorithm,

http://younglinux.info/sites/default/files/plan_12_II.pdf

http://younglinux.info/sites/default/files/lablin_eduprog_2011.pdf

В курсе предлагается использовать задачную методику . Курс разбит на темы, каждая тема сопровождается минимальным теоретическим введением и несколькими десятками задач. Автоматическая система проверки на сайте: http://informatics.mccme.ru. Просмотр сданных решений. Подбор задач для каждого ученика необходимо выполнять исходя из их умственных способностей и психологического настроя к программированию, Задачи каждому ученику выдаются адресно. задачи для каждого ученика посильные, т.е. он заведомо уверен в своем успехе.

Учебно-тематический план

№ п/п	Тема	Кол-во часов
1	История языков программирования.. Язык Python. Простейшие программы. Реализация вычислений и ветвлений.	6
2	Реализация циклических, вспомогательных алгоритмов алгоритмов. Рекурсия.	7
3	Словари. Массивы. Обработка массивов	8
4	Символьные строки. Обработка символьных строк.	7
5	Матрицы. Ввод, вывод, обработка матриц. Чтеие и запись текстовых файлов.	5
6	Резерв времени	2
	Итого:	35

 

Содержание программы

История языков программирования. Компиляция и интерпретация.

Знакомство с Python и средами программирования.

Типы данных в программировании. Определение переменной.

Ввод данных с клавиатуры.

Логические выражения.

Условный оператор. Инструкция if.

Множественное ветвление.

Цикл While и For.

Строки как последовательности символов.

Списки — изменяемые последовательности. Массивы.
Основные задачи обработки массивов: поиск, сортировка, реверс, ...

Введение в словари.

Функции в программировании. Параметры и аргументы функций.
Локальные и глобальные переменные. Процедуры.

Файлы. Чтение текстового файла. Запись в файл.

Алгоритм Евклида (нахождение наибольшего общего делителя)

Вычисление факториала на языке программирования Python

Двоичный (бинарный) поиск элемента в массиве

Замена элементов в списке

Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную

Решето Эратосфена - алгоритм определения простых чисел

Сортировка выбором (поиск минимума и перестановка)

Сортировка методом пузырька 

Сумма и произведение цифр числа

Тестирование простоты числа методом перебора делителей

Числа Фибоначчи (вычисление с помощью цикла while и рекурсии)

Требования к планируемым результатам

После изучения курса учащиеся должны:

- знать место языка Python среди языков программирования высокого уровня,

- знать особенности структуры программы, представленной на языке Python,

- иметь представление о модулях, входящих в состав среды Python?

- знать возможности и ограничения использования готовых модулей,

- иметь представление о величине, ее характеристиках,

- знать что такое операция, операнд и их характеристики,

- знать принципиальные отличия величин структурированных и не структурированных,

- иметь представление о таких структурах данных, как число, текст, кортеж, список, словарь,

- иметь представление о составе арифметического выражения;

- знать математические функции, входящие в Python,

- иметь представление о логических выражениях и входящих в них операндах, операциях и функциях,

- уметь записывать примеры арифметических и логических выражений всех атрибутов, которые могут в них входить,

- знать основные операторы языка Python, их синтаксис,

- иметь представление о процессе исполнения каждого из операторов,

- уметь разрабатывать программы обработки числовой и символьной информации,

- уметь разрабатывать программы (линейные, разветвляющиеся и с циклами),

- иметь представление о значении полноценных процедур и функций для структурно-ориентированного языка высокого уровня,

- знать правила описания процедур и функций в Python  и построение вызова процедуры,

- знать принципиальные отличия между формальными, локальными и глобальными переменными,

- знать  область действия описаний в процедурах,

- иметь представление о рекурсии, знать ее реализацию на Python,

- владеть основными приемами формирования процедуры и функции,

- знать, как c с помощь. Списков  определять в программе тип «массив»,          «матрица»

- знать свойства данных типа «массив», «матрица»

- уметь воспроизводить алгоритмы сортировки массивов и матриц, поиска в упорядоченном массиве, распространять эти алгоритмы на сортировку и поиск в нечисловых массивах

- уметь читать и записывать текстовые файлы в заданном формате.

- решать основные алгоритмические задачи, представленные в пояснительной записке,  в среде Python.

Календарно-тематическое планирование

Номер урока	Тема урока	Плановые сроки прохождения	Скорректированные сроки прохожде-ния
1.	История языков программирования.Знакомство с Python Простейшие программы.	5.9
2.	Вычисления. Стандартные функции.	12.9
3.	Условный оператор.	19.9
4.	Сложные условия.	26.9
5.	Множественный выбор.	3.10
6.	Контрольная работа «Ветвления».	10.10
7.	Цикл с условием.	17.10
8.	Цикл с переменной.	24.10
9.	Вложенные циклы.	31.10
10.	Процедуры.	14.11
11.	Функции.	21.11
12.	Рекурсия.	28.11
13.	Контрольная работа «Циклы, процедуры, функции».	5.12
14.	Введение в словари	12.12
15.	Массивы. Перебор элементов массива.	19.12
16.	Поиск в массиве.	26.12
17.	Алгоритмы обработки массивов (реверс, сдвиг).	16.1
18.	Отбор элементов массива по условию.	23.1
19.	Сортировка массивов. Метод пузырька, метод выбора	30.1
20.	Двоичный поиск в массиве.	6.2
21.	Контрольная работа «Массивы».	13.2
22.	Символьные строки.	20.2
23.	Функции для работы с символьными строками.	27.2
24.	Преобразования «строка-число».	6.3
25.	Строки в процедурах и функциях.	13.3
26.	Сравнение и сортировка строк.	20.3
27.	Практикум: обработка символьных строк.	27.3
28.	Контрольная работа «Символьные строки».	3.4
29.	Матрицы. Ввод матриц с клавиатуры, с пом. генератора случайных чисел..	10,4
30.	Обработка матриц.	17.4
31.	Файловый ввод и вывод.	24.4
32.	Обработка смешанных данных, записанных в файле.	7.5
33.	Контрольная работа «Матрицы. Файлы».	12.5
34.       35	Резерв времени

Приведённые в пояснительной записке наиболее известные алгоритмы реализуются различными способами  на Языке Python в ходе изучения тем, представленных в поурочно-тематическом планировании.

 

Перечень учебно-методического обеспечения

• Ресурсы сайта Л. Шапошниковой (http://younglinux.info) , содержащие

◦         авторские программы

▪         http://younglinux.info/python.php (http://window.edu.ru/resource/825/76825)

▪         http://younglinux.info/algorithm

◦         учебные пособия http://younglinux.info/sites/default/files/python_structured_programming.pdf

• Сайт Д.П.Кириенко. Московский институт открытого образования. Школа №179

◦         http://www.179.ru/~dk/python.html

·         Ресурсы сайта профессора, доктора технических наук, учителя информатики высшей категории, автора учебников по информатике К.Ю. Полякова:

◦         http://kpolyakov.spb.ru/loadstat.php?f=/download/ch10-8_python.pdf

◦         http://kpolyakov.spb.ru/loadstat.php?f=/download/slides10-8py.zip

◦         http://kpolyakov.spb.ru/download/progr1011.doc

◦         http://kpolyakov.spb.ru/download/infobr_2013-6.pdf

·         Сайт  дистанционная подготовка по информатике
http://informatics.mccme.ru/

◦         http://informatics.mccme.ru/course/view.php?id=95

·         Изучаем Python  Автор: Марк Лутц  Издательство: Символ-Плюс  ISBN 978-5-93286-159-2, 978-0-596-15806-4; 2011 г.  Переводчик: А. Киселев

·         Head First Python. Автор: Paul Barry. Bздательство: O'Reilly, год: 2010, Язык: Английский, страниц: 494, формат: pdf, размер: 33 МБ
(http://forcoder.ru/python/head-first-python-1191)

·         Hello World!
Computer Programming for Kids and Other Beginners
Second edition,  Warren D. Sande and Carter Sande
http://helloworldbookblog.com/

·         Python for Kids. A Playful Introduction to Programming
by Jason R. Briggs
2012, 344 pp.
ISBN: 978-1-59327-407-8
Full Color
http://www.nostarch.com/pythonforkids)

• Язык Python: http://www.python.org
• Среда разработки Wing IDE:  http://www.wingware.com