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 (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: .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 informatics.mccme.ru

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

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

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

younglinux.info/algorithm,

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

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: 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

История языков программирования.Знакомство с Python

Простейшие программы.

5.9

Вычисления. Стандартные функции.

12.9

Условный оператор.

19.9

Сложные условия.

26.9

Множественный выбор.

3.10

Контрольная работа «Ветвления».

10.10

Цикл с условием.

17.10

Цикл с переменной.

24.10

Вложенные циклы.

31.10

Процедуры.

14.11

Функции.

21.11

Рекурсия.

28.11

Контрольная работа «Циклы, процедуры, функции».

5.12

Введение в словари

12.12

Массивы. Перебор элементов массива.

19.12

Поиск в массиве.

26.12

Алгоритмы обработки массивов (реверс, сдвиг).

16.1

Отбор элементов массива по условию.

23.1

Сортировка массивов. Метод пузырька, метод выбора

30.1

Двоичный поиск в массиве.

6.2

Контрольная работа «Массивы».

13.2

Символьные строки.

20.2

Функции для работы с символьными строками.

27.2

Преобразования «строка-число».

6.3

Строки в процедурах и функциях.

13.3

Сравнение и сортировка строк.

20.3

Практикум: обработка символьных строк.

27.3

Контрольная работа «Символьные строки».

3.4

Матрицы. Ввод матриц с клавиатуры, с пом. генератора случайных чисел..

10,4

Обработка матриц.

17.4

Файловый ввод и вывод.

24.4

Обработка смешанных данных, записанных в файле.

7.5

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 (younglinux.info) , содержащие

  • авторские программы

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

    • younglinux.info/algorithm

  • учебные пособия younglinux.info/sites/default/files/python_structured_programming.pdf

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

  • 179.ru/~dk/python.html
    
    

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

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

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

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

  • kpolyakov.spb.ru/download/infobr_2013-6.pdf

• Сайт дистанционная подготовка по информатике
  informatics.mccme.ru/

  • 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
  (forcoder.ru/python/head-first-python-1191)

• Hello World!
  Computer Programming for Kids and Other Beginners
  Second edition, Warren D. Sande and Carter Sande
  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
  nostarch.com/pythonforkids)

• Язык Python: python.org

• Среда разработки Wing IDE: wingware.com