Архитектура ЭВМ.

Процессоры. Оперативная и внешняя память.

Внешние устройства. Двоичное исчисление.

Системы программирования.

Интерпретаторы, трансляторы и компиляторы.

Технология разработок программ.

История вычислительной техники.

Четыре поколения ЭВМ: элементная база, архитектура

и системы программирования. Пятое поколение ЭВМ.

Телекоммуникации и электронная почта

Сети ЭВМ. Сетевые сервера. Глобальная сеть Интернет. Гипертексты,

Сайты. Браузеры. Электронная почта. Поиск информации в Интернет.

Сведения о взаимосвязи данного стандарта с другими

Нормативными документами

- программы курса ОИВТ для 10-11-х классов ГКО СССР

- стандарты высшего образования РК

- стандарты высшего образования РФ

- программы курса информатики для студентов-экономистов

- программы курса информатики для 8-11-х классов РФ

- проекты стандартов информатики среднего образования РФ

Источники информации

Основная литература

Справочник для поступающих в высшие учебные заведения

-Алматы: РЦ НТО, 1996.

2. Каймин В.А. и др. "Основы информатики и вычислительной

техники ". Учебник для 10-11-ых классов средних школ.

-М.: Просвещение, 1989.

3. Гейн А.Г. и др. "Основы информатики и вычислительной

техники". Учебник для 10-11-ых классов средних школ.

-М:. Просвещение, 1992.

4. Кушниренко А.Г. и др. "Основы информатики и вычислительной

техники ". Учебник для 10-11-ых классов средних школ.

-М.: Просвещение, 1992.

Дополнительная литература

1. Фигурнов Э.В. "IBM PC для пользователя"

-М.: "Финансы и статистика", 1992.

Моррил Г. Бейсик для ПК ИБМ.

-М.: Финансы и статистика, 1993.

3. Каймин В.А. "Основы компьютерной технологии ".

-М.: Финансы и статистика, 1992.

4. Бјрiбаев Б. Информатика жёне компьютер.

-Алматы: Бiлiм, 1995.

Методическая литература

1. Программы средней общеобразовательной школы "Основы

информатики и вычислительной техники " (10-11-ые классы).

-М.: Просвещение, 1991

Программы для средних общеобразовательных учебных заведений

"Основы информатики и вычислительной техники "

-М.: Просвещение, 1992.

Медеуов Е.У. Методологические основы проектирования стандарта

Среднего математического образования Республики Казахстан.

- М.: Авангард, 1996

4. Каймин В.А. "Научные основы и методика преподавания

информатики". -Псков: Обл.ИПК, 1992.

5. Заварыкин В.М., Житомирский В.Г., Лапчик М.П. "Методика

преподавания информатики ". -М.: Просвещение, 1989.

6. Есжанов А.Е. Алгоритмдер жёне оларды мектепте оєыту. -Алматы: Бiлiм, 1995.

Приложения

7.1 Программа вступительных и выпускных экзаменов по

информатике из учебного пособия В.А.Каймина и др.

“Информатика” для старшеклассников и абитуриентов

7.2 Программа курса “ Основы информатики и вычислительной

техники ” для учащихся 10-11-ых классов к пробному

учебнику В.А.Каймина и др.

7.3 Программа продвинутого курса “Информатика ” для учащихся

8-9-х и 10-11-х классов В.Каймина, Н.Ермекова.

ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ СОДЕРЖАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО КУРСА ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

Нецелесообразность (и недостаточность) обучения информатике только на старшей ступени школы, осознаваемая многими учеными-педагогами, как и авторами разработки первой программы уже в момент введения предмета ОИВТ в школу, со временем становилась все более очевидной [6]. К началу 1990-х гг. по истечении пяти лет после введения курса ОИВТ в среднюю школу в рамках предпринимаемых в ряде мест экспериментальных инициатив постепенно начинает складываться новая структура обучения информатике в общем среднем образовании. Отличительными факторами этой новой структуры являются, с одной стороны, «омоложение» и «снижение» содержания обучения с ориентацией на самое младшее звено — начальную школу, а с другой — вычленение так называемого базового содержания школьного образования в области информатики, ориентированного на среднее звено школы. Это нашло отражение в разработанных в начале 1990-х гг. и рекомендованных Министерством образования РФ экспериментальных программах [28], в которых уже просматривались «ростки» концепции непрерывного образования в области информатики.

Из программ, помещенных в этом сборнике, выделим для нашего рассмотрения две: программу курса информатики для начальной

школы, основанную на программно-методической системе Роботландия, и программу курса информатики для базового звена средней школы.

Анализ этих программ наглядно показывает уже вполне сложившиеся к тому времени (начало 1990-х) подходы к формированию содержания обучения на разных ступенях (этапах) школьного образования, а также позволяет понять, какие тенденции в формировании содержания обучения информатике учащихся разных возрастных групп (в том числе на основе и отечественного, и зарубежного опыта) начали в то время доминировать при определении концепции непрерывного информатического образования учащихся.

Программа курса информатики

для III— IV классов начальной общеобразовательной школы

(составители: А. М. Гольцман, А. А. Дуванов,

Я.Н.Зайдельман, Ю.А. Первин)

Цель этого курса — развитие алгоритмического подхода к решению задач, формирование представлений об информационной картине мира, практическое освоение компьютера как инструмента деятельности. '

Содержание программы курса формировалось вокруг четырех основных направлений, пронизывающих все темы курса:

1. Мировоззренческое (ключевое слово — информация). Здесь рассматриваются понятия информации и информационных процессов (обработка, хранение и передача информации). В результате должно сформироваться умение видеть информационную сущность мира, распознавать и анализировать информационные процессы.

2. Практическое (ключевое слово — компьютер). Здесь формируется представление о компьютере как универсальной информационной машине, рассматриваются разнообразные применения ЭВМ, дети приобретают навыки общения с машиной.

3. Алгоритмическое (ключевые слова — алгоритм, исполнитель, программа). В курсе не изучаются распространенные языки программирования. Программистская вершина Роботландии — язык управления исполнителями, хотя и содержит основные конструкции развитых языков, остается весьма примитивным. Путь к этой вершине лежит через решение алгоритмических задач, изучение «черных ящиков», программирование простейших исполнителей. В результате формируется представление об алгоритмах, способах их записи и выполнения.

4. Исследовательское направление (ключевое слово — творчество). Содержание и методика курса нацелены на формирование творческих, исследовательских качеств.

Курс проектировался как двухгодичный при 2-х часах в неделю и ориентировался на III — IV кл. начальной школы. Особенность курса — его прикладная направленность. Знакомясь с программными средствами Роботландии, дети своими руками создают интересные для них объекты — компьютерную стенгазету, книги собственного сочинения, вернисаж машинных рисунков, концерт под аккомпанемент музыкального редактора. Учитывая возраст детей, значительное место на занятиях отводилось игровой форме обучения. На втором году обучения рекомендовалось использовать систему учебных проектов — индивидуальных или групповых заданий, выполняемых детьми на протяжении длительного времени (четверти, полугодия) с использованием доступных детям учебных средств — редакторов текстовой, графической и музыкалькой информации, а также другими, не входящими в Робот-ландию, прикладными программами. Предполагалось, что после завершения двухлетнего курса информатики школьники будут готовы к свободному и осознанному применению компьютера в своей учебной деятельности при изучении других школьных дисциплин.

Программа курса информатики для VIII— IX классов общеобразовательной школы (составители: А.Г.Гейн, Е. В.Липецкий, М. В. Сапир,

В. Ф. Шолохович).

Программа рассчитывалась на три полугодия по 2 часа в неделю (всего 102 часа), при этом предполагалось, что, как минимум, половину учебного времени учащиеся проводят в компьютерном классе. Курс строился на общеобразовательных началах, предполагавших выработку, с одной стороны, некоторых элемен-|гов общей культуры, составляющих теоретическую базу, а с другой — определенных практических навыков.! К теоретической базе авторы относили знание общих принципов решения задач с помощью ЭВМ, понимание того, что значит поставить задачу и построить компьютерную модель, знание основных способов алгоритмизации, а также общее представление об информации и информационных системах, о принципах строения ЭВМ. Практические навыки должны были складываться в процессе работы на ЭВМ, в том числе с готовыми программными средствами, информационно-поисковыми системами, редак-ргорами текстов и графическими редакторами, электронными таб-шцами, другими пакетами прикладных программ.

Основные блоки учебной программы:

Часть 1. Знакомство с ЭВМ.

Введение. Знакомство с назначением основных устройств ЭВМ.

Клавиатура и дисплей. Графический редактор.

Электронная таблица.

Понятие компьютерной модели.

Часть 2. Алгоритмы и исполнители.

Основные понятия. Ветвления. Циклы. Вспомогательные алгоритмы.

Организация данных. Основы языка программирования.

Часть 3. Информация и ЭВМ как средство ее обработки.

Информация. Измерение количества информации. Информа-дионно-поисковые системы. Прикладные программы. Основы вычислительной техники.

В программе явно просматривается (хотя и в несистематизированном виде) содержательно-методическая линия исполнителя (компьютера), линия информационных технологий, алгоритмическая линия, а также обозначение линий моделирования, информационных процессов и представления информации. Но главное очевидное методическое достоинство, реализованное в этой программе — вводно-ознакомительный характер содержания, построенный на основе умеренных по сложности понятиях, а также выраженная пользовательская ориентация курса, что должно было бы позволять эффективно и осознанно использовать компьютер (в условиях снижения курса информауики в среднее звено школы) при последующем изучении других школьных дисциплин. Все это — новые контуры нарождающегося базового курса для среднего звена школы.

В первой половине 1990-х гг. появилось несколько концепций и даже учебных программ, развивающих идею непрерывного школьного курса информатики (см., например, [1, 5, 16, 32 и др.]). Однако первая официальная рекомендация к построению непрерывного (трехэтапного) курса информатики для средней школы была принята решением Коллегии Министерства образования РФ № 4/1 от 22 февраля 1995 г. [19] (см. также инструктивное письмо Министерства образования РФ от 29 мая 1995 г. [10]).

Коллегия постановила признать целесообразной необходимость выделения трех этапов в овладении основами информатики и формирования информационной культуры в процессе обучения в школе: первый этап (I—VI кл.) — пропедевтический, второй этап (VII—IX кл.) — базовый курс, третий этап (X—XI кл.) — профильные курсы.

Одним из результатов изучения учащимися курса информатики должна была стать возможность систематического использования методов и средств информационных технологий при изучении всех школьных предметов.

Вместе с тем Коллегией был принят также и важнейший документ, определявший требования к содержанию информатического образования учащихся — «Основные компоненты содержания школьного образования по информатике» [19]. По замыслу этот официальный документ должен был до утверждения стандарта школьного образования в области информатики (а в это же время уже началась работа над стандартом; см. следующий пункт) служить своеобразным эталоном, задающим уровень обязательных требований к курсу, в том числе и на каждом из выделенных этапов непрерывного курса информатики. В данном случае анализ этого документа важен с точки зрения отражения в нем сформированных к тому времени официальных взглядов на содержание обучения информатике в средней школе. Содержание «Основных компонентов» укладывалось в следующую минимальную номенклатуру тем, определявших содержательно-методические линии курса:

1. Информационные процессы, представление информации.

2. Алгоритмы и программирование.

3. Компьютер и программное обеспечение.

4. Основы формализации и моделирования.

5. Информационные технологии.

Одновременно с «Основными компонентами» Коллегией предлагались к тому времени уже частично апробированные учебно-программные комплексы: базовый курс информатики А. А. Кузнецова [19, с. 20 — 23], а также два варианта непрерывного курса информатики для средней школы — А.Л. Семенова и Н.Д.Угриновича [19, с. 23-29], Е.Я.КоганаиЮ.А-Первина [19, с. 29-36].

В наиболее завершенном и сложившемся к концу 1990-х гг. виде сонцепция содержания непрерывного курса информатики отражена в специальном издании сборника программно-методических материалов «Информатика. I — XI кл.» [27], в который вошли: гве программы пропедевтического курса информатики для I—VI i V—VII кл., программа базового курса для VIII —IX кл., две трограммы базового курса для VII —IX кл. основной школы, про-рамма профильного курса для VIII — XI кл. с углубленным изучением информатики и программа экспериментального курса «Информационная культура» для I —XI кл. общеобразовательных учреждений.

I Важной особенностью этих программ, охватывающих весь пе-эиод общего среднего образования от I до XI кл., является параллельное и концентрическое изучение учебного материала. Это позволяет по мере изучения курса давать все более глубокие зна-|ния по всем основным содержательно-методическим линиям курса, (не теряя при этом целостности изложения всего материала.

2. Графы и деревья (алгоритмы поиска на графах, деревья, изоморфизм, алгоритм перебора в глубину, мультиграфы, псевдографы, гиперграфы)

Основы теории графов разработал Л. Эйлер, решавший задачу о разработке замкнутого маршрута движения по мостам в г. Кенигсберге. При решении задачи он обозначил каждую часть суши точкой, а каждый мост – линией, их соединяющей. В результате был получен граф (рис. 1).

Эйлер доказал, что такая задача решения не имеет.

Быстрое развитие теория графов получила с созданием электронно-вычислительной техники, которая позволяла решить многие задачи алгоритмизации.

Пусть на плоскости задано некоторое множество вершин X и множество U соединяющих их дуг. Графом называют бинарное отношение множества X и множеств U: G = = (X; U), или, иначе ƒ: X → К Здесь ƒ – отображение инциденций.

Граф называется ориентированным, если указано направление дуг и неориентированным, если такое направление не указано. Примером неориентированного графа является карта дорог.

Граф называется петлей, если его начало и конец совпадают.

Две вершины называются смежными,если существует соединяющая их дуга.

Ребро uj называется инцидентным вершине хj, если оно выходит или входит в вершину.

Степенью (валентностью) вершины называется число инцидентных ей ребер. Кратностью пары вершин называется число соединяющих их ребер или дуг.

Подграфом Ga графа G называется граф, в который входит лишь часть вершин графа G вместе с дугами их соединяющими.

Частным графом Gb графа называется граф, в который входит лишь часть дуг графа G вместе с вершинами их соединяющими. Карта шоссейных дорог это граф. Дороги Саратовской области это подграф, а главные дороги – это частный граф.

Путем в графе G называется такая последовательность дуг, в которой конец каждой последующей дуги совпадает с началом предыдущей. Длиной пути называют число входящих в этот путь дуг. Путь может быть конечным и бесконечным. Путь, в котором никакая дуга не встречается дважды, называется элементарным.

Контур – это конечный путь, у которого начальная и конечная вершины совпадают. Контур называется элементарным, если все его вершины различны (кроме начальной и конечной). Контур единичной дуги называется петлей.

В неориентированном графе понятие дуга, путь, контур заменяются соответственно на ребро, цепь, цикл.

Ребро – отрезок, соединяющий две вершины, цепь – последовательность ребер.

Цикл – конечная цепь, у которой начальная и конечная вершина совпадают.

Граф называется связанным, если любые его две вершины можно соединить цепью. Граф сильно связан, если для его двух любых вершин хi ≠ хj существует путь, идущий из хi и хj.

Граф, который не является связанным, может быть разбит на конечное число связных графов, называемых компонентами, или частями.

Ребро графа G называется мостом, если граф, полученный из G путем удаления этого ребра, имеет больше компонент связности, чем граф G.

Точкой сочленения графа называется вершина, удаление которой приводит к увеличению числа его компонент связности.

Дерево это конечный, связный, не ориентированный граф, не имеющий циклов.

Характеристическое свойство деревьев состоит в том, что любые две вершины дерева соединены единственной цепью.

Теория деревьев была, в основном, разработана Кирхгофом. Он применил ее для решения систем линейных уравнений, описывающих работу электрических цепей.

Кирхгоф Густав (1824–1887) немецкий физик, механик, математик.

Развитие теории графов (деревьев) связано с именем немецкого химика Кели, который успешно применил ее для решения задач органической химии (для изучения изомеров углеводородов с заданным числом атомов).

Совокупность деревьев называется лесом.

Если все вершины графа принадлежат дереву, то он называется покрывающим. Пусть дано множество вершин графа. Одну из вершин, например х₁, примем за начальную, которую назовем корнем дерева. Из этой вершины проводим ребра к остальным вершинам х₂, х₃ и т.д.

Простейшее дерево состоит из двух вершин, соединенных ребром.

Если добавить ребро, то добавляется и вершина. Таким образом, дерево с п вершинами имеет n-1 ребро. Дерево имеет корень в вершине В_р если существует путь от х₁, к каждой из вершин. Ребра графа, принадлежащие дереву, называют ветвями, остальные ребра называют хордами.

Граф называется планарным, если он может быть изображен на плоскости таким образом, что его ребра будут пересекаться только в планарных вершинах (рис. 6).

Дерево, являющееся подграфом графа G, называется покрывающим граф G, если оно содержит все его вершины.

Пусть имеется х1, х2,…, хn вершин и u1, u2…, um дуг, их содержащих. Матрицей смежности S порядка п называется матрица, состоящая из чисел S., равных сумме чисел ориентированных ребер, идущих из х в х. (или чисел неориентированных ребер, соединяющих эти вершины). Если дуга отсутствует, то Sr = 0.

Теория графов является важной частью вычислительной математики. С помощью этой теории решаются большое количество задач из различных областей. Граф состоит из множества вершин и множества ребер, которые соединяют между собой вершины. С точки зрения теории графов не имеет значения, какой смысл вкладывается в вершины и ребра. Вершинами могут быть населенными пункты, а ребрами дороги, соединяющие их, или вершинами являться подпрограммы, соединенные вершин ребрами означает взаимодействие подпрограмм. Часто имеет значение направления дуги в графе. Если ребро имеет направление, оно называется дугой, а граф с ориентированными ребрами называется орграфом.

Дадим теперь более формально основное определение теории графов. Граф G есть упорядоченная пара (V,E), где V - непустое множество вершин, E - множество пар элементов множества V, пара элементов из V называется ребром. Упорядоченная пара элементов из V называется дугой. Если все пары в Е - упорядочены, то граф называется ориентированным.

Путь - это любая последовательность вершин орграфа такая, что в этой последовательности вершина b может следовать за вершиной a, только если существует дуга, следующая из а в b. Аналогично можно определить путь, состоящий из дуг. Путь начинающийся в одной вершине и заканчивающийся в одной вершине называется циклом. Граф в котором отсутствуют циклы, называется ациклическим.

Важным частным случаем графа является дерево. Деревом называется орграф для которого:

1. Существует узел, в которой не входит не одной дуги. Этот узел называется корнем.

2. В каждую вершину, кроме корня, входит одна дуга.

С точки зрения представления в памяти важно различать два типа деревьев: бинарные и сильноветвящиеся.

В бинарном дереве из каждой вершины выходит не более двух дуг. В сильноветвящемся дереве количество дуг может быть произвольным.

Поиск в ширину. Подобно тому как, согласно принципу Гюйгенса, каждая точка волнового фронта является источником вторичной волны, мы, отправляясь из заданной вершины A, посещаем все смежные с ней вершины (т.е. вершины, в которые ведут стрелки из A). Каждая посещенная вершина становится источником новой волны и т.д. При этом необходимо позаботиться о том, чтобы не вернутся в ту вершину, в которой уже были.

Поиск в глубину. Идея поиска в глубину проста: отправляясь от текущей вершины, мы находим новую (еще не пройденную) смежную с ней вершину, которую помечаем как пройденную и объявляем текущей. После этого процесс возобновляется. Если новой смежной вершины нет (тупик), возвращаемся к той вершине, из которой попали в текущую, и делаем следующую попытку. Если попадем в вершину B, печатаем путь. Если все вершины исчерпаны - такого пути нет. Заметим, что построенный таким образом алгоритм способен находить все пути из A в B, но первый найденный необязательно должен быть кратчайшим.

Дата добавления: 2015-10-24