Программа элективного предмета "Теоретические основы информатики"

Пояснительная записка.

Актуальность

В условиях современного социально-экономического состояния общества, развития общественной мысли перед образованием стоит задача воспитания личности, свободной от догматического, строго запрограммированного подхода к получению знаний; личности, способной не только к репродуктивной деятельности, а активно добывающей себе знания и участвующей в формировании методов и путей решения учебных проблем.

В деле воспитания культуры мышления учащихся, формирования у них доказательности в объяснениях, точности в рассуждениях наука логика занимает исключительное и первостепенное значение. Формальная логика, являясь наукой, изучающей формы и законы правильного мышления, дает возможность сформулировать эти законы и принципы, соблюдение которых является необходимым условием достижения истинных заключений в процессе обучения. Игнорирование логических законов не позволяет прийти к результатам, соответствующим действительности, объективно познать окружающий мир. Логика, будучи наукой объективной, независимой от воли и пожеланий конкретных людей, способствует именно объективному изучению реальной действительности.

Реализация данной программы ориентирована на создание условий учащимся для проверки их желания и способности заниматься на углубленном уровне математикой и информатикой в условиях обучения нформационно- технического, естественно- математического и естественнонаучного профилей. Программа предназначена для профильного обучения учащихся 10-11 классов теоретическим основам информатики и вычислительной техники, основам классической формальной логики и логических основ ЭВМ, рассчитана на 68 часов. Она включает в себя новые для учащихся знания, не содержащиеся в базовых программах. Если с основами диалектической логики учащиеся знакомятся при изучении математики, особенно геометрии, то элементы формальной логики встречаются в базовых программах лишь в виде отдельных понятий. Между тем, именно овладение основами формальной логики поможет учащимся при изучении других учебных предметов. Решение логических задач – один из важных инструментов развития не только логического мышления, но и математического, и алгоритмического. Логические задачи являются прекрасным средством развития умения мыслить математически, используя математический аппарат, осуществлять перевод решения на язык алгоритмов, оценивать возможность их формализации, выполнения, проверки и т.п.

Программа курса также позволяет учащимся осуществить пробы, оценить свои потребности и возможности, сделать обоснованный выбор профиля обучения. Программа способствует утверждению учащихся в выборе направления дальнейшего обучения (или отказу от него) либо дает возможность более тщательного изучения выбранной образовательной области и знакомства с многообразием видов деятельности, связанных с информатикой и математикой. Содержание курса, форма его организации поможет ученику оценить свой потенциал с точки зрения образовательной перспективы.

Основой для разработки данной программы послужило пособие для учащихся «Логика в информатике» автора Лыскова В.Ю.; М.: Лаборатория базовых знаний, 2001г., и отдельные дидактические единицы – из учебников «Информатика и информационные технологии» Н.Д. Угринович. – М.: Лаборатория базовых знаний,2003. Практические задания к программе подобраны из следующих источников: Информатика в школе: Приложение к журналу «Информатика и образование».№2 – 2002.М.:Образование Информатика,2002; Информатика в школе: Приложение к журналу «Информатика и образование».№6 – 2005.М.:Образование Информатика,2002; методическая газета «Информатика»№29. – 2004.

Программа содержит все знания, необходимые для достижения запланированных в ней целей и результатов. В нее включены прогрессивные научные знания и наиболее ценный опыт практической деятельности.

Программа обеспечивает практическую деятельность школьников.

Цель курса:

Создание условий для расширения знаний, самоопределения, формирования интереса и положительной мотивации к обучению в классах информационно- технологического, естественно-математического и естественнонаучного профилей.

Задачи курса:

1. Дать представление об основах математической логики.

2. Обучить способам их применения в практической деятельности.

3. Обучить способам оценки своих возможностей в освоении математики и информатики на углубленном уровне.

4. Способствовать развитию культуры логического изложения мыслей.

Степень сложности материала: содержание курса направлено на углубление и расширение знаний.

Тип курса: межпредметный

Вид курса пробный

Формы проведения занятий

• Лекции

• Практические занятия

• Проектная деятельность

Продолжительность курса – 68 часа.

Способы контроля и диагностики состояния результата:

Курс считается зачтенным при условии

• Выполнения заданий зачета, подготовке проекта на конструктивном или исследовательском уровнях. В последнем случае ученик получает дополнительное поощрение в виде отзыва (рекомендации) для портфолио, рекомендацию к защите проекта на общешкольной неделе проектов.

• Посещения не менее 80% занятий (самостоятельной отработки пропущенных занятий)

Темы проектов:

1. Решение логических задач с помощью табличного процессора и языка программирования.

2. Составление алгоритма и программы на языке программирования решения логической задачи.

3. Построение графического дерева, графа с помощью графического редактора.

4. Построение функциональных схем логического устройства.

5. Составление СКНФ и СДНФ.

6. Решение логических задач из курса кибернетики.

Тематическое планирование.

Учебный план

В результате изучения курса учащиеся должны

Знать:

• Основные понятия формальной логики;

• Основные логические операции и соответствующие им таблицы истинности;

• Логические функции;

• Логические законы и правила преобразования логических выражений.

• Логические элементы.

• Функциональные схемы и структурные формулы логических устройств.

• СКНФ и СДНФ.

• знать предмет и основные методы информатики, историю развития информатики;

• знать что такое информация, виды информации, кодирование информации (в узком и широком смысле), единицы измерения информации, два подхода к измерению информации, формулу Шеннона;

• знать что такое алгоритма, основные свойства алгоритма, исполнитель алгоритма, основные подходы к формализации понятия алгоритм;

• знать базовые структуры алгоритма, способы описания алгоритма, виды алгоритмов;

Уметь:

• Выделять существенные высказывания в тексте задачи;

• Стоить таблицы истинности логических функций и выражений;

• Выводить логическую формулу на основании таблицы истинности;

• Преобразовывать логические выражения с использованием логических законов и правил преобразования;

• Решать одну и ту же задачу несколькими методами и уметь оценивать эти методы.

• Преобразовывать логические выражения в СДНФ и СКНФ для обоснования функционирования устройств, являющихся основой вычислительной техники.

• Строить логическую схему заданного устройства.

• уметь использовать базовые понятия информатики;

• уметь записывать алгоритмы различными способами (словесным, графическим, алгоритмическим);

С о д е р ж а н и е к у р с а.

Элементы математической логики

1. Законы правильного мышления. Формы человеческого мышления.

Понятие, высказывание, утверждение, рассуждение, умозаключение, логические объекты, логические утверждения и предикаты,

логические переменные.

Виды деятельности: Составление опорного конспекта.

1. Формальная логика. Отношение между понятиями (круги Эйлера, диаграммы Эйлера-Венна).

Развитие логики. Совместимые понятия.

1. Алгебра высказываний. Логические операции.

Логические операции: конъюнкция, дизъюнкция, инверсия. Логическое следование (импликация), эквивалентность.

Виды деятельности: Составление опорного конспекта ««Свойства логических операций»

1. Логические переменные и логические функции.

Логическое выражение, логическая функция.

Виды деятельности: Задание функции в табличной виде и в виде формулы.

1. Сложные высказывания. Построение таблиц истинности сложных высказываний.

Приоритет логических операций. Построение таблиц истинности.

Алгоритм построения таблицы истинности сложного высказывания.

Виды деятельности: Построение таблиц истинности сложных высказываний.

1. Тождественно истинные, тождественно ложные и эквивалентные высказывания.

2. Законы формальной логики. Замена операций импликации и эквивалентности.

Основные законы логики. Свойства констант. Правила замены операции импликации. Правила замены операции эквивалентности.

Виды деятельности: Опорный конспект. Доказательство логических законов разными способами.

1. Упрощение сложных высказываний.

Виды деятельности: Использование законов логики для упрощения сложных высказываний.

Логические основы ЭВМ.

1. Роль математической логики в создании ЭВМ. Простейшие преобразователи информации. Цифровой сигнал.

Цифровой сигнал, инвертор, конъюнктор, дизъюнктор, логические элементы «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ».

1. Функциональные схемы и структурные формулы логических устройств.

Виды деятельности: Опорный конспект. Построение функциональных схем.

Зачетная работа «Функциональные схемы и структурные формулы логических устройств».

1. Совершенная дизъюнктивная нормальная форма и совершенная конъюнктивная нормальная форма.

Элементарная конъюнкция, элементарная дизъюнкция, алгоритмы получения СДНФ, СКНФ по таблице истинности.

Виды деятельности: Опорный конспект. Решение задач.

1. Типовые логические устройства ЭВМ. Архитектура ЭВМ.

Сумматоры, одноразрядный полусумматор, одноразрядный сумматор на три входа, триггер, регистр, архитектура ЭВМ.

Виды деятельности: Построение схем. Зачетная работа по теме «Логические основы ЭВМ».

Информация и информатика.

1. Информатика и информация.

Информатика как наука. Понятие информации, сообщения. Виды информации, свойства.

Виды деятельности: Опорный конспект.

1. Вероятностный и объемный подходы к определению количества информации.

Расчет количества возможных вариантов. Количество информации. Единицы измерения информации. Вычисление информационного объема сообщения. Формула Шеннона.

Виды деятельности: Опорный конспект. Решение задач. Зачетная работа по теме «Информация и информатика»

Системы счисления.

1. Позиционные системы счисления.

Позиционные системы счисления. Двоичное представление информации в памяти компьютера.

Виды деятельности: Опорный конспект.

1. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

Перевод чисел между десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления.

Виды деятельности: Решение задач.

1. Арифметические операции в позиционных системах счисления.

Арифметические операции в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления.

Виды деятельности: Опорный конспект. Решение задач. Зачетная работа по теме «Системы счисления».

Кодирование информации.

1. Кодирование и декодирование информации.

Кодирование и декодирование информации. Кодирование и декодирование информации. Абстрактный алфавит. Кодирование текстовой, графической и числовой информации.

Виды деятельности: Опорный конспект. Решение задач. Зачетная работа по теме «Кодирование информации».

Элементы теории графов.

1. Основные понятия. Представление графов.

Основные понятия. Представление графов.

Виды деятельности: Опорный конспект. Решение задач. Зачетная работа по теме «Элементы теории графов».

Алгоритм. Алгоритмизация.

1. Алгоритм и его свойства.

Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Исполнитель алгоритма. Представление алгоритма.

Виды деятельности: Опорный конспект.

1. Типы алгоритмов.

Типы алгоритмов. Типы алгоритмов. Базовые структуры алгоритма. Сложность алгоритма.

Виды деятельности: Опорный конспект. Решение задач.

1. Алгоритмизация. Основные приемы.

Алгоритмизация. Основные приемы. Рекурсия, итерация (основные понятия).

Виды деятельности: Опорный конспект. Разработка алгоритмов. Зачетная работа по теме «Алгоритм. Алгоритмизация».