Рабочая программа спецкурса по информатике "Математические основы информатики"
рабочая программа по информатике и икт (7 класс) на тему

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Новосибирска

«Новосибирский городской педагогический лицей имени А.С. Пушкина»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

спецкурса по информатике

7 класс

«Математические основы информатики»

Разработала: Шенкнехт Т.А.,

учитель информатики

Новосибирск, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Сегодня человеческая деятельность в технологическом плане меняется очень быстро, на смену существующим технологиям и их конкретным техническим воплощениям быстро приходят новые, которые специалисту приходится осваивать заново. В этих условиях велика роль фундаментального образования, обеспечивающего профессиональную мобильность человека, готовность его к освоению новых технологий, в том числе информационных. Данная программа описывает обучение математическим основам информатики.  Настоящая программа разработана в целях реализации ФГОС нового поколения школы второй ступени. Она ориентирована на реализацию общеинтеллектуального направления. Содержание учебного материала программы соответствует целям предпрофильного обучения и обладает новизной для обучающихся.

Формы и методы работы выбраны с учетом осуществления дифференциации и индивидуализации образовательной деятельности в контексте Концепции модернизации российского образования. Здесь закладываются основные компетенции, связанные с математическими вычислениями в информатике.

Цель программы: создание в образовательном пространстве школы условий для успешной профильной подготовки обучающихся, привитие интереса к профессиям, связанным с прикладной информатикой и математикой.

Задачи:

• формирование у обучаемых системное представление о теоретической базе информационных и коммуникационных технологий;
• выявление взаимосвязи и взаимовлияние математики и информатики;
• привитие учащимся навыков, требуемых большинством видов современной деятельности (налаживание контактов с другими членами коллектива,
• планирование и организация совместной деятельности и т. д.);
• формирование умения решения исследовательских задач; решения практических задач, требующих получения законченного продукта;
• развитие способности к самообучению.
• создание атмосферы сотрудничества обучающихся при решении задач, когда востребованными являются соответствующие коммуникативные умения;
• формирование активной жизненной позиции;
• потребности в самообразовании, самовоспитании;
•  создание условий для развития интереса к саморазвитию, самооценке своих достижений.

В основу программы положены следующие нормативные документы:

1. Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» (статья 11, 12, 13,18), от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ. 2.
2. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (приказ Минобрнауки России от 17 декабря 2010 г. №1897).
3. Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения (Письмо департамента общего образования Министерства образования науки Российской Федерации от 01 ноября 2011 г. № 03-776).
4. Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 29 декабря 2010 г. № 189 г. Москва «Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях». Зарегистрирован в Минюсте РФ 3 марта 2011 г.
5. Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 31 марта 2014 г. № 253 г. Москва «Об утверждении федерального перечня учебников, рекомендованных к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего и среднего общего образования».
6. Примерные программы по учебным предметам. Информатика. 7-9 классы.  М.: Просвещение, 2011. – 32 с. - (Стандарты второго поколения). /Рук. О.В. Платонова

В основе содержания и структуры данного учебного курса лежит концепция профильного образования. Программа по целевой направленности является профессионально-прикладной, развивающей, личностно ориентированной. Это специальный курс для углубленного обучения, в котором теория строго дозирована и тесно связана с практической деятельностью.

Курс ориентирован на дополнительное образование учащихся 7 классов и рассчитан на год.

Общая характеристика курса

Курс «Математические основы информатики» носит интегрированный междисциплинарный характер, материал курса раскрывает взаимосвязь математики и информатики, показывает, как развитие одной из этих научных областей стимулировало развитие другой. Так как учащиеся имеют различные базовые знания, большое внимание в программе уделяется индивидуальной работе.

Курс ориентирован на учащихся инженерно-технологического класса, желающих расширить свои представления о математике в информатике и информатике в математики. Спецкурс дает представление о математических задачах, возникающих в информатике. Рассматривается теория кодирования и декодирования информации, дается понятие о формальных языках, формальных грамматиках и автоматах, рассматривается формализация интуитивного понятия алгоритма, вычислительной сложности алгоритма и изучаются некоторые конкретные алгоритмы, связанные со сжатием информации и задачами на графах.

В основу работы с учащимися по изучению курса «Математические основы информатики» может быть положена методика, базирующаяся на следующих принципах развивающего обучения:

1. принцип обучения на высоком уровне трудности;
2. принцип ведущей роли теоретических знаний;
3. принцип концентрированности организации учебного процесса;
4. принцип группового или коллективного взаимодействия;
5. принцип полифункциональности учебных заданий.

Программа имеет связь с базовым предметом - математикой, в ней четко прослеживаются межпредметные связи.

Описание места курса в учебном плане

Курсу отводится по 1 часу в неделю в течение одного года обучения  7классы; всего 35 учебных часов.

Курс «Математические основы информатики» имеет блочно-модульную структуру, учебное пособие состоит из 4 глав, которые можно изучать в произвольном порядке.

Распределение учебного времени представлено ниже в таблице:

Результаты освоения учебного курса

Личностные результаты – это сформировавшаяся в образовательном процессе система ценностных отношений учащихся к себе, другим участникам образовательного процесса, самому образовательному процессу, объектам познания, результатам образовательной деятельности. Основными личностными результатами, формируемыми при изучении информатики в основной школе, являются:

• наличие представлений об информации как важнейшем стратегическом ресурсе развития личности, государства, общества;
• понимание роли информационных процессов в современном мире;
• владение первичными навыками анализа и критичной оценки получаемой информации;
• ответственное отношение к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения;
• развитие чувства личной ответственности за качество окружающей информационной среды;
• способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом, понять значимость подготовки в области информатики и ИКТ в условиях развития информационного общества;
• готовность к повышению своего образовательного уровня и продолжению обучения с использованием средств и методов информатики и ИКТ;
• способность и готовность к общению и сотрудничеству со сверстниками и взрослыми в процессе образовательной, общественно-полезной, учебно-исследовательской, творческой деятельности;
• способность и готовность к принятию ценностей здорового образа жизни за счет знания основных гигиенических, эргономических и технических условий безопасной эксплуатации средств ИКТ.

Метапредметные результаты – освоенные обучающимися на базе одного, нескольких или всех учебных предметов способы деятельности, применимые как в рамках образовательного процесса, так и в других жизненных ситуациях. Основными метапредметными результатами, формируемыми при изучении информатики в основной школе, являются:

Регулятивные:

• получение опыта использования методов и средств информатики для исследования и создания различных графических объектов;
• умение создавать и поддерживать индивидуальную информационную среду, обеспечивать защиту значимой информации и личную информационную безопасность;
• владение основными общеучебными умениями информационного характера: анализа ситуации, планирования деятельности и др.;
• умение решать задачи из разных сфер человеческой деятельности с применением методов информатики и средств ИК
• владение основными общеучебными умениями информационного характера: анализа ситуации, планирования деятельности, обобщения и сравнения данных и др.;
• получение опыта использования методов средств информатики: моделирования; формализации и структурирования информации; компьютерного эксперимента при исследовании различных объектов, явлений и процессов;
• владение навыками постановки задачи на основе известной и усвоенной информации и того, что еще неизвестно;
• планирование деятельности: определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата, составление плана и последовательности действий;
• умение решать задачи из разных сфер человеческой деятельности с применением методов информатики и средств ИКТ.
• умение выбирать источники информации, необходимые для решения задачи (средства массовой информации, электронные базы данных, Интернет и др.).
• представление знаково-символических моделей на формальных языках;
• планирование деятельности: определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата, составление плана и последовательности действий;
• контроль в форме сличения результата действия с заданным эталоном;
• коррекция деятельности: внесение необходимых дополнений и корректив в план действий;
• владение навыками постановки задачи на основе известной и усвоенной информации и того, что еще неизвестно;
• владение основными общеучебными умениями информационного характера: анализа ситуации, планирования деятельности, обобщения и сравнения данных и др.;
• умение решать задачи из разных сфер человеческой деятельности с применением методов информатики и средств ИКТ;

Познавательные:

• оценивание числовых параметров информационных процессов (объема памяти, необходимого для хранения информации, скорости обработки и передачи информации и пр.);
• построение простейших функциональных схем основных устройств компьютера;
• решение задач из разных сфер человеческой деятельности с применением средств информационных технологий;
• выбор языка представления информации в соответствии с поставленной целью, определение внешней и внутренней формы представления информации, отвечающей данной задаче автоматической обработки информации (таблицы, схемы, диаграммы, списки и др.);
• преобразование информации из одной формы представления в другую без потери ее смысла и полноты;
• решение задач из разных сфер человеческой деятельности с применением средств информационных технологий.
• освоение основных понятий и методов информатики;
• выбор языка представления информации в соответствии с поставленной целью, определение внешней и внутренней формы представления информации, отвечающей данной задаче автоматической обработки информации (таблицы, схемы, графы, диаграммы, массивы, списки и др.);
• развитие представлений об информационных моделях и важности их использования в современном информационном обществе;
• построение моделей объектов и процессов из различных предметных областей с использованием типовых средств (таблиц, графиков, диаграмм, формул, программ и пр.);
• освоение основных конструкций процедурного языка программирования;
• освоение методики решения задач по составлению типового набора учебных алгоритмов; использование основных алгоритмических конструкций для построения алгоритма, проверки его правильности путем тестирования и/или анализа хода выполнения, нахождение и исправление типовых ошибок с использованием современных программных средств;
• вычисление логических выражений, записанных на изучаемом языке программирования; построение таблиц истинности и упрощение сложных высказываний с помощью законов алгебры логики;
• решение задач из разных сфер человеческой деятельности с применением средств информационных технологий.

Коммуникативные:

• соблюдение норм этикета, российских и международных законов при передаче информации по телекоммуникационным каналам.
• осознание основных психологических особенностей восприятия информации человеком;
• получение представления о возможностях получения и передачи информации с помощью электронных средств связи, о важнейших характеристиках каналов связи;
• овладение навыками использования основных средств телекоммуникаций, форматирования запроса на поиск информации в Интернете с помощью программ навигации (браузеров) и поисковых программ, осуществления передачи информации по электронной почте и др.;
• соблюдение норм этикета, российских и международных законов при передаче информации по телекоммуникационным каналам.

Предметные результаты включают в себя: освоенные обучающимися в ходе изучения учебного предмета умения специфические для данной предметной области, виды деятельности по получению нового знания в рамках учебного предмета, его преобразованию и применению в учебных, учебно-проектных и социально-проектных ситуациях, формирование научного типа мышления, научных представлений о ключевых теориях, типах и видах отношений, владение научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приемами. В соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом общего образования основные предметные результаты изучения информатики в основной школе отражают:

• формирование информационной и алгоритмической культуры;
• формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации;
• развитие основных навыков и умений использования компьютерных устройств;
• формирование представления об основных изучаемых понятиях: информация, алгоритм, модель – и их свойствах;
• развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе; развитие умений составить и записать алгоритм для конкретного исполнителя; формирование знаний об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях; знакомство с одним из языков программирования и основными алгоритмическими структурами  линейной, условной и циклической;
• формирование умений формализации и структурирования информации, умения выбирать способ представления данных в соответствии с поставленной задачей  таблицы, схемы, графики, диаграммы, с использованием соответствующих программных средств обработки данных;
• формирование навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами и в Интернете, умения соблюдать нормы информационной этики и права.

Содержание учебного курса

Модуль 1. Системы счисления

Тема «Системы счисления» обычно изучается в базовом курсе информатики, поэтому школьники обладают определенными знаниями и навыками, в основном, перевода целых десятичных чисел в двоичную систему и обратно.

Цели изучения темы:

• раскрыть принципы построения систем счисления и в первую очередь позиционных систем;
• изучить свойства позиционных систем счисления;
• показать, на каких идеях основаны алгоритмы перевода чисел из одной системы счисления в другую;
• раскрыть связь между системой счисления, используемой для кодирования информации в компьютере, и архитектурой компьютера;
• познакомить с основными недостатками использования двоичной системы компьютере;
• рассказать о системах счисления, отличных от двоичной, используемых в компьютерных системах.

Модуль 2. Представление информации в компьютере

Разработка современных способов оцифровки информации  один из ярких примеров сотрудничества специалистов разных профилей: математиков, биологов, физиков, инженеров, программистов и пользователей. Широко распространенные форматы хранения естественной информации (МРЗ, JPEG, MPEG и др.) используют в процессе сжатия информации сложные математические методы. Естественно, что в не вводится «сложная математика», а только рассказывается о путях, современных подходах к представлению информации в компьютере.

Вопросы, рассматриваемые в данном модуле, практически не представлены в базовом курсе информатики.

Цели изучения темы:

• достаточно подробно показать учащимся способы компьютерного представления целых и вещественных чисел;
• выявить общие инварианты представления текстовой, графической и звуковой информации;
• познакомить с основными теоретическими подходами к решению проблемы сжатия информации.

Модуль 3. Введение в алгебру логики

Цели изучения темы:

• • достаточно строго изложить основные понятия алгебры логики, используемые в информатике;
• показать взаимосвязь изложенной теории с практическими потребностями информатики и математики;
• систематизировать знания, ранее полученные по этой теме.

Модуль 4. Элементы теории алгоритмов

Этот модуль можно назвать «Популярное введение в теорию алгоритмов». Нынешние учащиеся воспринимают современную вычислительную технику как естественную составляющую сегодняшней жизни.

Они воспитываются под «флагом» всемогущества компьютера. У них даже не возникает сомнения, что некоторые задачи невозможно решить на современных компьютерах, а часть задач решить невозможно в принципе. И тем более они не представляют, что еще 100 лет тому назад не существовало таких вычислительных устройств, на которых можно было решать задачи разных классов.

Тема «Алгоритмизация» входит в базовый курс информатики, и, как правило, школьники знакомы с такими понятиями как «алгоритм», «исполнитель», «среда исполнителя» и др. Многие умеют и программировать. При изучении данного модуля наибольшее внимание следует уделить тем разделам (параграфам), содержание которых не входит в базовый курс информатики. Следует отметить, что целью изучения данной темы не является научить учащихся составлять алгоритмы. Алгоритмичность мышления формируется в течение всего периода обучения в школе. Однако при изучении этой темы необходимо решать достаточно много задач на составление алгоритмов и оценку их вычислительной сложности, так как изучение отдельных разделов теории алгоритмов без разработки самих алгоритмов невозможно.

Цели изучения темы:

• формирование представления о предпосылках и этапах развития области математики «Теория алгоритмов» и непосредственно самой вычислительной техники;
• знакомство с формальным (математически строгим) определением алгоритма;
• знакомство с понятиями «вычислимая функция», «алгоритмически неразрешимые задачи» и «сложность алгоритма».

Тематическое планирование по учебному курсу

Учебно-методическое и материально-техническое обеспечения курса

Для реализации целей и задач обучения информатики по данной программе используется УМК «Лабораторий знаний» (издательство «БИНОМ») и другие.

Литература:

1. Андреева Е.В., Босова Л.Л., Фалина И.Н. Математические основы информатики. Элективный курс: Учебное пособие – М., БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005 – 328 с.

2. Андреева Е.В., Босова Л.Л., Фалина И.Н. Математические основы информатики. Элективный курс: методическое пособие – М., БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 – 312 с.
3. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Информатика. Программа для основной школы: 5-6 классы. 7–9 классы. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
4. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Информатика. 7-9 классы: методическое пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
5. Босова Л.Л. Набор цифровых образовательных ресурсов «Информатика 5-7». – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007

Интернет-ресурсы:

1. www//metodist.lbz.ru
2. Я иду на урок информатика (методическая разработка). – Режим доступа: www.festival.1septembtr.ru
3. Уроки-конспекты. – Режим доступа: www.pedsovet.ru

Технические средства

Компьютерный класс: рабочее место преподавателя и 10 рабочих мест учащихся; локальная вычислительная сеть с выхода в сеть Интернет. .

• принтер (черно/белой печати, формата А4), позволяющий фиксировать на бумаге информацию;
• цветной принтер (формата А4),
• документ-камера;
• мультимедиа-проектор с потолочным креплением в комплекте с интерактивной доской;
• устройства для ввода визуальной и звуковой информации (сканер, микрофон, видеокамера, Web-камера);
• устройства вывода звуковой информации, а именно наушники для индивидуальной работы со звуковой информацией, колонки;
• оборудование, обеспечивающее подключение к сети Интернет (комплект оборудования для подключения к сети Интернет, сервер

Программные средства:

• Операционная система – Windows;
• Система программирования;
• Интегрированное офисное приложение, включающее текстовый редактор, растровый и векторный графические редакторы, программу разработки презентаций и электронные таблицы;
• Мультимедиа проигрыватель (входит в состав операционных систем или др.);
• Программы для тестирования компьютера и работы с файлами;
•  Программы для кодирования информации, систем счисления и основ логики.
•  Программы-тренажеры
• Программы архиваторы
• Комплект презентаций по каждому классу
• Конструктор тестов.
• Программы для создания и разработки алгоритмов.

Планируемые результаты изучения курса

Планируемые результаты освоения обучающимися основной образовательной программы основного общего образования уточняют и конкретизируют общее понимание личностных, метапредметных и предметных результатов как с позиции организации их достижения в образовательном процессе, так и с позиции оценки достижения этих результатов.

Выпускник научится:

• использовать термины «информация», «сообщение», «данные», «кодирование», а также понимать разницу между употреблением этих терминов в обыденной речи и в информатике;
• описывать размер двоичных текстов, используя термины «бит», «байт» и производные от них; использовать термины, описывающие скорость передачи данных;
• записывать в двоичной системе целые числа от 0 до 256;
• кодировать и декодировать тексты при известной кодовой таблице;
• использовать основные способы графического представления числовой информации.
• понимать термины «исполнитель», «состояние исполнителя», «система команд»; понимать различие между непосредственным и программным управлением исполнителем;
• понимать термин «алгоритм»; знать основные свойства алгоритмов (фиксированная система команд, пошаговое выполнение, детерминированность, возможность возникновения отказа при выполнении команды);
• составлять неветвящиеся (линейные) алгоритмы управления исполнителями и записывать их на выбранном алгоритмическом языке (языке программирования);
• использовать логические значения, операции и выражения с ними;
• понимать (формально выполнять) алгоритмы, описанные с использованием конструкций ветвления (условные операторы) и повторения (циклы), вспомогательных алгоритмов, простых и табличных величин;
• создавать алгоритмы для решения несложных задач, используя конструкции ветвления (условные операторы) и повторения (циклы), вспомогательные алгоритмы и простые величины;
• создавать и выполнять программы для решения несложных алгоритмических задач в выбранной среде программирования.

Выпускник получит возможность:

• познакомиться с примерами использования формальных (математических) моделей, понять разницу между математической (формальной) моделью объекта и его натурной («вещественной») моделью, между математической (формальной) моделью объекта/явления и его словесным (литературным) описанием;
• узнать о том, что любые данные можно описать, используя алфавит, содержащий только два символа, например, 0 и 1;
• познакомиться с тем, как информация (данные) представляется в современных компьютерах;
• познакомиться с двоичной системой счисления;
• познакомиться с двоичным кодированием текстов и наиболее употребительными современными кодами.
• углубить и развить представления о современной научной картине мира, об информации как одном из основных понятий современной науки, об информационных процессах и их роли в современном мире;
• научиться определять мощность алфавита, используемого для записи сообщения;
• научиться оценивать информационный объём сообщения, записанного символами произвольного алфавита
• переводить небольшие десятичные числа из восьмеричной и шестнадцатеричной системы счисления в десятичную систему счисления;
• познакомиться с тем, как информация представляется в компьютере, в том числе с двоичным кодированием текстов, графических изображений, звука;
• научиться решать логические задачи с использованием таблиц истинности;
• научиться решать логические задачи путем составления логических выражений и их преобразования с использованием основных свойств логических операций.
• сформировать представление о моделировании как методе научного познания; о компьютерных моделях и их использовании для исследования объектов окружающего мира;
• познакомиться с примерами использования графов и деревьев при описании реальных объектов и процессов
• по данному алгоритму определять, для решения какой задачи он предназначен;
• разрабатывать в среде формального исполнителя короткие алгоритмы, содержащие базовые алгоритмические конструкции;
• разрабатывать и записывать на языке программирования эффективные алгоритмы, содержащие базовые алгоритмические конструкции.
• закрепить представления о требованиях техники безопасности, гигиены, эргономики и ресурсосбережения при работе со средствами информационных и коммуникационных технологий;
• сформировать понимание принципов действия различных средств информатизации, их возможностей, технических и экономических ограничений.