«Программирование прикладных задач на языке Turbo Pascal» Колесниченко Е.В.
рабочая программа по информатике и икт (10 класс) на тему

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Гимназия № 56»

Элективный курс

«Программирование прикладных задач на языке Turbo Pascal»

Составитель: Колесниченко Елена Владимировна, учитель информатики

Ижевск 2014

Пояснительная записка

Программа определяет содержание элективного курса «Программирование прикладных задач на языке Turbo Pascal». Предназначена для обучающихся 10-11 классов информационно-технологического и физико-математического профилей, владеющих основными алгоритмическими конструкциями языка Turbo Pascal. В программе предусмотрена межпредметная интеграция с математикой, синергетикой, физикой. Задачи, представленные в программе, носят прикладной характер.

Курс «Программирование прикладных задач на языке Turbo Pascal» направлен на углубленное изучение раздела «Алгоритмизация и программирование» Изучая данный курс, учащиеся прочнее усваивают основы алгоритмизации, приобщаются к алгоритмической культуре, получают представление о профессии программиста. Данный элективный курс позволит старшеклассникам, имеющим склонность к программированию успешнее подготовиться к ЕГЭ по информатике. Объем программы 68 часов. Программа курса имеет модульную структуру. Каждый модуль может быть дополнен по усмотрению преподавателя. Изучение модулей можно проводить в произвольном порядке. В программе предусмотрена проектная деятельность обучающихся, которая может быть реализована как в виде сетевого проекта по представлению результатов, так и индивидуальной работы. В качестве сетевых платформ могут использоваться сервисы Google, Web 2.0., дистанционные системы.

Владение навыками алгоритмического мышления и понимание необходимости формального описания алгоритмов является одним из требований ФГОС по освоению предметных результатов курса информатики на базовом и профильном уровнях.

Для успешного решения различных задач необходимо знать алгоритмические конструкции более сложные, чем предусмотренные для изучения в базовом курсе. В курсе рассматриваются такие конструкции как вложенные циклы, процедуры, алгоритмы сортировки, рекуррентные соотношения, рекурсия и другие.

В курсе рассматриваются вопросы вычисления сумм рядов, рядов, содержащих факториалы (происходит знакомство с элементами комбинаторики), разложения функций в ряд, оцениваются погрешности вычислений. Вопросы математики и информатики представляются как единое целое. Учащиеся изучают математическую теорию и учатся программировать те задачи, вычисления в ручную которых представляет определенные сложности.

В программу курса  включена работа по изучению операций над комплексными числами. В ней вводится расширение понятия числа. К действительным числам присоединяются новые – мнимые. Введение мнимых чисел вызвано тем обстоятельством, что в области действительных чисел невозможно извлечение квадратного корня из отрицательного числа, невозможно решение квадратного уравнения с отрицательным дискриминантом. Введение мнимых чисел оказывается полезным при решении многих задач естествознания и техники: задач распространения звука, света, задач радиотехники. Не обойтись без комплексных чисел и при изучении фрактальной геометрии, знакомство с которой также начато в данном пособии.

Вопросы информационных систем рассматриваются на примере организации записей, решения задач по обработке данных разных типов. Предлагаются задачи на составление структур записей и на организацию записей в файл.

Выводу данных во внешний файл и соответствующей обработке их посвящен отдельный модуль. Данная работа особенно актуальна при обработке больших массивов данных, при решении экспериментальных задач, когда данные вводить с клавиатуры нецелесообразно.

В курсе положено начало для изучения численных методов. Сложные вычислительные задачи, возникающие при исследовании физических и технических проблем, можно разбить на ряд элементарных, таких как вычисление интеграла, решение уравнений. Для каждой задачи существует множество методов решения. Подобные методы являются вариациями одного–двух методов решения. Численные методы являются одним из мощных средств решения задачи. Но помимо разработки математической модели еще необходима разработка алгоритма решения для компьтера. Главная задача численных методов – это нахождение решения с требуемой точностью. Погрешность метода связана с тем, что точные оператор и исходные данные заменяются приближенными. Например, интеграл заменяют суммой, производную – разностью, функцию многочленом или строят бесконечный итерационный процесс и заканчивают его после конечного числа итераций.

Большое внимание уделяется в курсе компьютерной графике. Рассматриваются вопросы по работе с графическим режимом, вопросы построения простейших геометрических объектов, вопросы создания анимационных изображений. Отдельно рассматриваются вопросы по построению графиков функций. В качестве заданий предлагаются задачи из работы по решению уравнений приближенными методами. Учащиеся после построения графика функций имеют возможность сравнить результаты: корни функций, полученные расчетным путем с геометрическим методом.

Изучения графику, невозможно обойти фрактальные структуры, изумительные по своей красоте. Математическое понятие фрактала выделяет объекты, обладающие структурами различных масштабов, как больших, так и малых и отражает иерархический принцип самоорганизации. Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. В самом простом случае небольшая часть фрактала содержит информацию о всем фрактале. Главная особенность фрактальных структур состоит в том, что можно выбрав область на изображении множества, увеличить её, получая при этом новое красивое изображение.

Одно из главных применений фракталов - это машинная графика. Роль фракталов в машинной графике сегодня достаточно велика. Они приходят на помощь, например, когда требуется, с помощью нескольких коэффициентов, задать линии и поверхности очень сложной формы. С помощью фракталов можно создать поверхности очень сложной формы, а изменяя всего несколько коэффициентов в уравнении добиваться практически бесконечных вариантов исходного изображения. Фрактальная геометрия незаменима при генерации искусственных облаков, гор, поверхности моря.

Процессы, порождающие фрактальные структуры изучаются в математике и физике. Это процессы с обратной связью, в которых одно и та же операция выполняется снова и снова, когда результат одной итерации является начальным значением для следующей.

В курсе рассматриваются виды фракталов, вводится понятие аттрактора, фазового пространства, закрепляется понятие рекурсии.

В курсе рассматриваются  вопросы решения графических задач повышенной сложности. Рассмотрены задачи построения движущихся объектов, построения двух графиков на одной плоскости. Рассматриваются вопросы построения  анимационных фракталов, и фрактальной лупы.

Изучение элективного курса направлено на достижение следующих целей:

• формирование информационной грамотности в области программирования прикладных задач и задач повышенной сложности;
• овладение умениями строить математические объекты информатики, программы на языке программирования высокого уровня, удовлетворяющие заданному описанию;
• развитие алгоритмического мышления, способностей к формализации, элементов системного мышления;
• воспитание культуры проектной деятельности, в том числе умения планировать, работать в коллективе; чувства ответственности за результаты своего труда, используемые другими людьми; установки на позитивную социальную деятельность в информационном обществе, недопустимости действий, нарушающих правовые и этические нормы работы с информацией;
• приобретение опыта создания прикладных программ, программ повышенной сложности, оформления отчетов, проектных работ

Задачи

• Углубленное  изучение раздела «Программирование на языках высокого уровня» 
• Удовлетворение образовательных потребностей обучающихся.
• Формирование интереса к изучению профессий, связанных с программированием.
• Подготовка творческих работ для научно-практических конференций.
• Формирование операционного стиля мышления (элементов информационной культуры, развития коммуникативных умений и навыков) и творческих способностей учащихся.

При обучении используется личностно - деятельностный подход, интерактивность, обучение через опыт и сотрудничество, междисциплинарная интеграция, содействующая становлению целостного мировоззрения.

Предполагаемые результаты:

личностные: самоопределение обучающихся в выборе будущей профессии;

метапредметные: освоение способов получения новых знаний;

предметные: умение самостоятельно составлять программы разной сложности.

Контроль знаний и умений. Текущий контроль уровня усвоения материала осуществляется по результатам выполнения учащимися практикумов по каждому разделу курса. Знания теоретического материала проверяются с помощью тестовых заданий.

После выполнения каждого модуля курса обучающиеся выполняют проектную работу.

Приоритетными направлениями реализации программы являются:

• личностная ориентация образования, предполагающая развитие индивидуальных способностей учащихся, учет их интересов и склонностей при выборе индивидуальной образовательной траектории;
• креативность образования, предусматривающая наличие содержания, формируемого самими учащимися в виде их творческой образовательной продукции, относящейся к изучаемым дисциплинам;
• усиление в содержании деятельностного компонента и практической направленности, представляющих собой основные виды и способы учебной деятельности.

После изучения элективного курса учащиеся должны иметь представление о разработке прикладных исполняемых программ, имеющих практическое применение.

Учащиеся должны знать:

• структуру интегрированной оболочки Turbo Pascal;
• способы отладки программ;
• организацию баз данных;
• множества;
• стандартные модули языка;
• основные способы и приемы создания графических объектов;
• способы моделирования фрактальных изображений.

Учащиеся должны уметь:

• разрабатывать программы с организацией ввода и вывода данных на внешние устройства;
• разрабатывать программы, содержащие рекурсивные алгоритмы;
• составлять программы, в которых используются пользовательские подпрограммы - процедуры и функции;
• использовать стандартные процедуры и функции, содержащиеся в стандартных модулях;
• решать прикладные задачи численными методами;
• создавать графические изображения;
• разрабатывать прикладные программы.

Методической поддержкой курса является учебное пособие «Алгоритмы и программы» и дистанционный курс «Решение задач на ЭВМ».

Тематическое планирование курса

Литература

1. Фаронов В.В. Основы Турбо Паскаля. - М: учебный инженерный центр МВТУ – ФЕСТО ДИДАКТИК, 1992.
2. Хершель Р. Turbo Pascal.  - Вологда: МИК, 1991.
3. Марченко А.И., Марченко Л.А.. Программирование в среде Турбо Паскаль. - М.: Бином Универсал, К.: ЮНИОР , 1997.
4. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. - Москва, 1972.
5. Пулькин С.П. Теория и практика вычислений. - Москва, Просвещение, 1985.
6. Колесниченко Е.В. Turbo Pascal. – Ижевск. Издательский дом Удмуртский университет, 2002.
7. Пайтген Х.-О., Рихтер П.Х - Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем. М., Мир, 1993.
8. Колесниченко Е.В. Алгоритмы и программы. Программирование прикладных задач на языке Turbo Pascal. Издательство Удмуртский университет. Ижевск, 2014.