Программа курса информатики (ФГОС) для 10, 11 классов

Углубленный уровень

Авторы: Поляков К.Ю., Еремин Е.А.

Пояснительная записка

Целью обучения курсу является подготовка учащихся на уровне требований, предъявляемых Федеральным государственным образовательным стандартом для средней школы (2012 г.). Курс рассчитан на изучение в 10 и 11 классах общеобразовательной средней школы общим объемом 276 учебных часов.

Изучение курса информатики обеспечивается учебно-методическим комплексом (УМК), включающим учебник для 10 класса [1], учебник для 11 класса [2], комплект федеральных цифровых информационно-образовательных ресурсов из коллекции ФЦИОР [3], методическое пособие для учителей, компьютерный практикум.

Учебники обеспечивают изучение теоретического содержания курса. В каждом параграфе имеются задания для закрепления изученного материала. В конце каждой главы содержится сводка основных идей, изложенных в этой главе.

Тематическое планирование построено в соответствии с содержанием учебников. Для каждого раздела указано общее число учебных часов, а также рекомендуемое разделение этого времени на теоретические занятия и практическую работу на компьютере. Учитель может варьировать учебный план, используя предусмотренный резерв учебного времени.

Содержание обучения

Тематическое планирование

10 класс

Общее число часов - 140 ч. Резерв учебного времени - 9 часов.

1. Техника безопасности. Организация рабочего места - 1ч.

Правила техники безопасности. Правила поведения в кабинете информатики.

Учащиеся должны знать:

• опасности для здоровья при работе на компьютере;

• правила техники безопасности;

• правила поведения в кабинете информатики.

2. Информация и информационные процессы - 5 ч.

Информатика и информация. Информационные процессы. Измерение информации. Структура информации. Иерархия. Деревья. Графы.

Учащиеся должны знать:

• понятия «информация», «данные», «знания»;

• понятия «сигнал», «информационный процесс»;

• понятие «бит»;

• основные единицы количества информации;

• понятия «список», «дерево», «граф».

Учащиеся должны уметь:

• определять количество бит, необходимых для выбора из заданного количества вариантов;

• переводить количество информации из одних единиц в другие;

• структурировать текстовую информацию в виде таблицы, графа, дерева;

• определять длину маршрута по весовой матрице графа;

• находить кратчайший путь в графе с небольшим числом вершин.

3. Кодирование информации - 14 ч.

Двоичное кодирование и декодирование. Дискретность. Алфавитный подход к оценке количества информации. Системы счисления. Кодирование текстовой, графической, звуковой и видеоинформации.

Учащиеся должны знать:

• понятия «язык», «алфавит», «кодирование», «декодирование»;

• дискретный принцип кодирования данных в современных компьютерах; принципы дискретизации;

• принципы построения позиционных систем счисления;

• принципы кодирования символов в однобайтовых кодировках и UNICODE;

• принципы растрового и векторного кодирования графических изображений;

• принципы кодирования графических данных, звука и видеоданных.

Учащиеся должны уметь:

• определять количество информации, используя алфавитный подход;

• записывать числа в различных системах счисления и выполнять с ними арифметические действия;

• определять информационный объем текста, графических данных, звука и видеоданных при различных способах кодирования.

4. Логические основы компьютеров - 10 ч.

Логические операции. Диаграммы Эйлера-Венна. Упрощение и синтез логических выражений. Предикаты и кванторы. Логические элементы компьютера.

Учащиеся должны знать:

• понятия «логическое выражение», «предикат», «квантор»;

• основные логические операции;

• правила преобразования логических выражений;

• принципы работы триггера, сумматора.

Учащиеся должны уметь:

• вычислять значение логического выражения при известных исходных данных;

• упрощать логические выражения;

• синтезировать логические выражения по таблице истинности;

• использовать логические выражения для составления запросов к поисковым системам;

• использовать диаграммы Эйлера-Венна для решения задач;

• строить схемы на логических элементах по заданному логическому выражению.

5. Компьютерная арифметика - 4 ч.

Хранение целых и вещественных чисел в памяти компьютера и операции с ними.

Учащиеся должны знать:

• особенности хранения целых и вещественных чисел в памяти компьютера;

• нормализованное представление вещественных чисел;

• битовые логические операции и их применение.

Учащиеся должны уметь:

• строить двоичное представление в памяти для целых и вещественных чисел;

• выполнять арифметические действия с нормализованными числами;

• уметь выполнять битовые логические операции с двоичными данными.

6. Устройство компьютера - 8 ч.

История и перспективы развития компьютерной техники. Архитектура компьютеров. Магистрально-модульный принцип. Процессор. Память. Устройства ввода и вывода.

Учащиеся должны знать:

• основные этапы развития вычислительной техники и их характерные черты;

• принципы устройства компьютеров, понятие «архитектура»;

• принципы обмена данными с внешними устройствами.

Учащиеся должны уметь:

• получать информацию об аппаратных средствах с помощью операционной системы и утилит;

• использовать стандартные внешние устройства.

7. Программное обеспечение (ПО) - 13 ч.

Прикладные программы. Системное программное обеспечение. Системы программирования. Инсталляция программ. Правовая охрана программ и данных.

Учащиеся должны знать:

• классификацию современного ПО;

• функции и состав операционных систем;

• понятия «драйвер» и «утилита»;

• устройство современных файловых систем;

• состав и функции систем программирования.

Учащиеся должны уметь:

• создавать документы с помощью текстовых процессоров;

• использовать онлайн-офисы для совместного редактирования документов;

• выполнять несложные операции в редакторах звуковой и видеоинформации;

• устанавливать программы в одной из операционных систем.

8. Компьютерные сети - 11 ч.

Топология сетей. Локальные сети. Сеть Интернет. Адреса в Интернете. Всемирная паутина. Электронная почта. Электронная коммерция. Интернет и право. Нетикет.

Учащиеся должны знать:

• понятия «компьютерная сеть», «сервер», «клиент», «протокол»;

• классификацию компьютерных сетей;

• принципы пакетного обмена данными;

• принципы построения проводных и беспроводных сетей;

• принципы построения и адресацию в сети Интернет.

Учащиеся должны уметь:

• выполнять простое тестирование сетей;

• определять IP-адрес узла по известному доменному имени;

• использовать поисковые системы;

• использовать электронную почту.

9. Алгоритмизация и программирования - 46 ч.

Переменные и арифметические выражения. Ветвления. Циклы. Процедуры и функции. Рекурсия. Массивы. Перебор элементов. Поиск элемента в массиве. Сортировка. Символьные строки. Преобразования «строка-число». Матрицы. Использование файлов для ввода и вывода данных.

Учащиеся должны знать:

• основные типы данных языка программирования;

• правила вычисления арифметических и логических выражений;

• правила использования базовых конструкций языка программирования: оператора присваивания, условных операторов и операторов цикла;

• понятие «процедура», «функция», «рекурсия», «массив», «строка»;

• правила обращения к файлам для ввода и вывода данных.

Учащиеся должны уметь:

• составлять программы, использующие условный оператор, операторы цикла, процедуры и функции;

• составлять программы, использующие рекурсивные алгоритмов;

• составлять программы для обработки массивов и символьных строк;

• составлять программы, использующие файлы для ввода и вывода данных;

• выполнять отладку программ.

10. Решение вычислительных задач - 12 ч.

Точность вычислений. Решение уравнений. Дискретизация. Оптимизация. Статистические расчеты. Обработка результатов эксперимента.

Учащиеся должны знать:

• понятие «погрешность вычислений»;

• источники погрешностей при вычислениях на компьютере;

• численные методы решения уравнений;

• принципы дискретизации вычислительных задач;

• понятия «минимум» и «максимум», «оптимальное решение»;

• метод наименьших квадратов.

Учащиеся должны уметь:

• оценивать погрешность полученного результата;

• решать уравнения, используя численные методы;

• выполнять дискретизацию вычислительных задач, выбирать шаг дискретизации;

• находить оптимальные решения с помощью табличных процессоров;

• обрабатывать результаты эксперимента.

11. Информационная безопасность - 7 ч.

Вредоносные программы и защита от них. Шифрование. Хэширование и пароли. Стеганография. Безопасность в Интернете.

Учащиеся должны знать:

• понятия «шифрование», «хэширование», «стеганография»;

• правила составления паролей, устойчивых к взлому;

• правила безопасного использования сети Интернет.

Учащиеся должны уметь:

• использовать антивирусные программы;

• составлять надежные пароли;

• использовать программное обеспечения для шифрования данных.

11 класс

Общее число часов: 136 ч. Резерв учебного времени: 9 часов.

1. Техника безопасности. Организация рабочего места - 1 ч.

Правила техники безопасности. Правила поведения в кабине информатики.

Учащиеся должны знать:

• опасности для здоровья при работе на компьютере;

• правила техники безопасности;

• правила поведения в кабинете информатики.

2. Информация и информационные процессы - 10 ч.

Формула Хартли. Информация и вероятность. Формула Шеннона. Передача информации. Помехоустойчивые коды. Сжатие информации без потерь. Алгоритм Хаффмана. Сжатие информации с потерями. Информация и управление. Системный подход. Информационное общество.

Учащиеся должны знать:

• алфавитный и вероятностный подходы к оценке количества информации;

• принципы помехоустойчивого кодирования;

• принципы сжатия информации;

• понятие «префиксный код», условие Фано;

• принципы и область применимости сжатия с потерями;

• понятия «обратная связь», «система»;

• кибернетический подход к исследованию систем;

• понятия «информационные технологии», «информационная культура»;

• основные черты информационного общества.

Учащиеся должны уметь:

• вычислять вероятность события и соответствующее количество информации;

• оценивать время, необходимое для передачи информации по каналу связи;

• использовать помехоустойчивые коды.

3. Моделирование - 13 ч.

Модели и моделирование. Системный подход в моделировании. Использование графов. Этапы моделирования. Моделирование движения. Дискретизация. Математические модели в биологии. Модель «хищник-жертва». Обратная связь. Саморегуляция. Системы массового обслуживания.

Учащиеся должны знать:

• понятия «модель», «оригинал», «моделирование», «адекватность модели»;

• виды моделей и области их применимости;

• понятия «диаграмма», «сетевая модель»;

• этапы моделирования;

• особенности компьютерных моделей;

• понятие «саморегуляция»;

• особенности моделирования систем массового обслуживания.

Учащиеся должны уметь:

• использовать модели различных типов: таблицы, диаграммы, графы;

• использовать готовые модели физических явлений;

• выполнять дискретизацию математических моделей;

• исследовать модели с помощью электронных таблиц и собственных программ.

4. Базы данных - 18 ч.

Информационные системы. Таблицы. Иерархические и сетевые модели. Реляционные базы данных. Запросы. Формы. Отчеты. Нереляционные базы данных. Экспертные системы.

Учащиеся должны знать:

• понятия «информационная система», «база данных», СУБД, «транзакция»;

• понятия «ключ», «поле», «запись», «индекс»;

• различные модели данных и их представление в табличном виде;

• принципы построения реляционных баз данных;

• типы связей между таблицами в реляционных базах данных;

• основные принципы нормализации баз данных;

• принципы построения и использования нереляционных баз данных;

• принципы работы экспертных систем.

Учащиеся должны уметь:

• представлять данные в табличном виде;

• разрабатывать и реализовывать простые реляционные базы данных;

• выполнять простую нормализацию баз данных;

• строить запросы, формы и отчеты в одной из СУБД;

5. Создание веб-сайтов - 19 ч.

Веб-сайты и веб-страницы. Текстовые страницы. Списки. Гиперссылки. Содержание и оформление. Стили. Рисунки на веб-страницах. Мультимедиа. Таблицы. Блочная верстка. XML и XHTML. Динамический HTML. Размещение веб-сайтов.

Учащиеся должны знать:

• понятия «гипертекст», «гипермедиа», «веб-сервер», «браузер», «скрипт»;

• принцип разделения содержания (контента) и оформления сайта;

• основные тэги языка HTML;

• принципы построения XML-документов;

• понятия «динамический HTML», DOM.

Учащиеся должны уметь:

• строить веб-страницы, содержащие гиперссылки, списки, таблицы, рисунки;

• изменять оформление веб-страниц с помощью стилевых файлов;

• выполнять простую блочную верстку;

• использовать Javascript для простейшего программирования веб-страниц.

6. Элементы теории алгоритмов - 6 ч.

Уточнение понятие алгоритма. Универсальные исполнители. Алгоритмически неразрешимые задачи. Сложность вычислений. Доказательство правильности программ.

Учащиеся должны знать:

• понятия «алгоритм», «универсальный исполнитель»;

• понятие «алгоритмически неразрешимая задача»;

• понятие «сложность алгоритма»;

• принципы доказательства правильности программ.

Учащиеся должны уметь:

• составлять простые программы для одного из универсальных исполнителей;

• оценивать вычислительную сложность изученных алгоритмов;

• доказывать правильность простых программ.

7. Алгоритмизация и программирование - 24 ч.

Решето Эратосфена. Длинные числа. Структуры (записи). Динамические массивы. Списки. Использование модулей. Стек. Очередь. Дек. Деревья. Вычисление арифметических выражений. Графы. Жадные алгоритмы (задача Прима-Крускала). Поиск кратчайших путей в графе. Динамическое программирование.

Учащиеся должны знать:

• алгоритм поиска простых чисел с помощью «решета Эратосфена»;

• понятие «длинного числа», принципы хранения и выполнения операций с «длинными» числами;

• понятие структуры (записи), основные операции со структурами;

• понятия «динамический массив», «список», «стек», «очередь», «дек» и операции с ними;

• понятие «дерево» и области применения этой структуры данных;

• понятия «граф», «узел», «ребро»;

• простые алгоритмы на графах;

• принцип динамического программирования.

Учащиеся должны уметь:

• использовать решето Эратосфена;

• программировать простые операции с «длинными» числами;

• использовать различные структуры, грамотно выбирать структуру для конкретной задачи;

• программировать простые алгоритмы на графах;

• программировать алгоритмы, использующие динамическое программирование.

8. Объектно-ориентированное программирование - 13 ч.

Что такое ООП? Объекты и классы. Скрытие внутреннего устройства. Иерархия классов. Программы с графическим интерфейсом. Работа в среде быстрой разработки программ. Модель и представление.

Учащиеся должны знать:

• принципы ООП;

• понятия «объект», «класс», «абстракция», «инкапсуляция», «наследование», «полиморфизм», «виртуальный метод»;

• как строится иерархия классов.

Учащиеся должны уметь:

• выполнять объектно-ориентированный анализ несложных задач;

• строить иерархию объектов;

• программировать простые задачи с использованием ООП;

• строить программы с графическим интерфейсом в одной из RAD-сред.

9. Графика и анимация - 10 ч.

Ввод цифровых изображений. Кадрирование. Коррекция фотографий. Работа с областями. Фильтры. Многослойные изображения. Каналы. Подготовка иллюстраций для веб-сайта. GIF-анимация.

Учащиеся должны знать:

• характеристики цифровых изображений;

• принципы сканирования и выбора режимов сканирования;

• понятия «слой», «канал», «фильтр».

Учащиеся должны уметь:

• выполнять коррекцию фотографий (уровни, цвет, яркость, контраст);

• работать с областями;

• работать с многослойными изображениями;

• использовать каналы;

• выбирать формат для хранения различных типов изображений;

• создавать анимированные изображения.

10. 3D-моделирование и анимация - 13 ч.

Проекции. Работа с объектами. Сеточные модели. Модификаторы. Контуры. Материалы и текстуры. Рендеринг. Анимация. Язык VRML.

Учащиеся должны знать:

• основные принципы работы с 3D-моделями.

Учащиеся должны уметь:

• выполнять преобразования объектов;

• строить и редактировать сеточные модели;

• использовать текстуры, модификаторы, контуры;

• выполнять рендеринг, выбирать его параметры;

• строить простые сцены с помощью языка VRML.

Литература

1. Поляков К.Ю., Еремин Е..А. Информатика. Учебник для 10 кл. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.

2. Поляков К.Ю., Еремин Е..А. Информатика. Учебник для 11 кл. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.

3. Коллекция ФЦИОР (fcior.edu.ru/).

10