РАБОЧАЯ ПРОГРАММА курса внеурочной деятельности «Практикум по решению задач» для обучающихся 9 классов

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБОУ МО "Одинцовский "Десятый лицей"

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

курса внеурочной деятельности «Практикум по решению задач»

для обучающихся 9 классов

Московская область 2023 год

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Важной задачей образования является работа с одаренными учащимися, их подготовка к предметным олимпиадам. Олимпиада по информатике занимает одно из ведущих мест, в связи с интенсивным развитием информационных технологий, как в нашей стране, так и за рубежом. Участие в олимпиадах позволяет развивать творческие способности школьников и обеспечивает высокую мотивацию к образовательной деятельности. Классическая олимпиада по информатике – это олимпиада по программированию, которая предполагает наличие обширных познаний в математике и языках программирования. Решение олимпиадных задач позволяет раскрыть творческий потенциал школьника во время подготовки к олимпиаде, учитывая возрастные особенности ребенка и перспективу его развития. Использование многоуровневых олимпиадных задач, позволяет школьникам применить свой творческий потенциал, независимо от уровня подготовки.

Курс внеурочной деятельности «Практикум по решению задач» ориентирован на учащихся 9 х классов, обладающих повышенной мотивацией к изучению информатики и имеющих начальные знания в области алгоритмизации на уровне понимания простейших алгоритмов. Данный курс позволяет провести подготовку к олимпиадам по информатике, используя методическую коллекцию олимпиадных задач. В курсе использован системный подход при разработке модулей непрерывной подготовки одаренных детей к олимпиадам по информатике.

Основная цель курса: раскрыть значение программирования и суть профессии программиста, ознакомление учащихся со средой и основами программирования на языке Python, подготовить учащихся к практическому использованию полученных знаний при решении учебных задач, а затем профессиональной деятельности, вовлечение учащихся в участие в олимпиадах по программированию разного уровня.

Основные задачи курса: развитие навыков программирования алгоритмических структур; развитие логического мышления учащихся; развитие интеллекта учащихся. Данная программа представляет большую практическую значимость с точки зрения совершенствования непрерывной работы с одаренными школьниками в рамках олимпиадного движения по информатике и школьного образования.

Место курса внеурочной деятельности в структуре учебного плана

Программа курса внеурочной деятельности «Практикум по решению задач» предназначена для реализации на уровне среднего общего образования.

Реализация программы курса рассчитана на один год обучения, предназначена для использования во внеурочной деятельности.

Курс внеурочной деятельности «Практикум по решению задач» составлен на основе требований к предметным результатам освоения основной образовательной программы, представленной в федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования, и рассчитан на общую учебную нагрузку в объеме 34 часа (1 ч в неделю в течение одного года).

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Основное содержание программы представлено разделами «     Математические основы информатики», «Алгоритмы», «Безопасность информации».

Математические основы информатики. Функции, отношения и множества. Вполне упорядоченные множества. Мощность и счетность. Основы логики. Минимизация булевых функций. Основные законы логики суждений. Логика предикатов. Основы вычислений: Принцип включения-выключения; Матрицы и действия над ними; Методы доказательства; Структура формальных доказательств. Основы теории чисел. Кольцо вычетов по модулю. Основы алгебры. Симметрические многочлены. Понятие группы. Свойства групп. Теоремы о гомоморфизме и изоморфизме. Основы комбинаторики. Коды Грея: подмножества, сочетания, перестановки. Таблицы инверсий перестановок. Разбиения на подмножества. Числа Стирлинга. Скобочные последовательности. Теория графов. Покрытия и независимость. Укладка графов. Плоские (планарные) графы. Двусвязность графа. Мосты, блоки, точки сочленения. Связь ориентированных ациклических графов и отношений порядка. Транзитивное замыкание. Двудольные графы Потоки и сети. Основы теории вероятностей. Аксиомы теории вероятностей. Формула полной вероятности и формула Байеса. Условное математическое ожидание. Основы теории игр. Игры на матрицах.

Алгоритмы. Алгоритмы и их свойства. Пирамида и дерево отрезков. Сбалансированные деревья. Хэш-таблицы и ассоциативные массивы Бор. Основы анализа алгоритмов. Компромисс между временем и объемом памяти в алгоритмах. Использование рекуррентных отношений для анализа рекурсивных алгоритмов. NP-полнота. Алгоритмические стратегии. Алгоритмы "разделяй и властвуй". Перебор с возвратом. Эвристики. Рекурсия. Стратегия "разделяй и властвуй". Рекурсивный перебор с возвратами. Фундаментальные вычислительные алгоритмы. Алгоритмы сортировки (сортировка слиянием). Цифровая сортировка. Алгоритм вычисления номера слова в лексикографически упорядоченном множестве перестановок его символов. Арифметика многоразрядных целых чисел. Числовые алгоритмы. Расширенный алгоритм Евклида. Способы реализации алгоритма без деления. Решение линейных сравнений с помощью алгоритма Евклида. Эффективная проверка числа на простоту. Быстрые алгоритмы разложения чисел на простые множители. Алгоритмы на строках. Алгоритмы поиска подстроки в строке. Периодические и циклические строки. Алгоритм поиска нескольких подстрок за линейное время. Алгоритмы на графах. Топологическая сортировка графа, Нахождение компонент сильной связности и построение диаграммы порядка. Циклы отрицательной длины – критерий наличия, поиск. Задача о синхронизации времени и задача о системе неравенств. Алгоритм поиска эйлерова цикла (в том числе лексикографически минимального). Нахождение транзитивного замыкания графа. Алгоритмы нахождения взвешенных остовных деревьев. Алгоритмы отыскания компонент двусвязности, точек сочленения, мостов с помощью поиска в глубину. Алгоритм нахождения максимального паросочетания и минимального вершинного покрытия в двудольном графе. Поиск максимального потока в сети. Динамическое программирование. Оптимизация решения задачи динамического программирования на примере задачи о рюкзаке (исключение лишних параметров). Восстановление решения в задачах динамического программирования. Общая схема решения задач динамического программирования. Алгоритмы теории игр. Динамическое программирование и полный перебор как методы решения игровых задач. Игры на ациклическом графе. Оценка позиций. Альфа-бета отсечение. Геометрические алгоритмы. Нахождение расстояний между объектами на плоскости. Алгоритмы определения пересечения отрезков на плоскости. Алгоритмы вычисления площади многоугольника с заданными координатами вершин. Случай целочисленной решетки (формула Пика). Алгоритмы построения выпуклой оболочки (алгоритмы Грэхема и Джарвиса). Окружности на плоскости, пересечение их с другими геометрическими объектами. Эффективный алгоритм нахождения пары ближайших точек на плоскости.

Основы программирования. Основные конструкции программирования. Типы структур данных. Особенности программирования фундаментальных алгоритмов. Программные средства и окружения. Проверка соответствия программного обеспечения. Формальные методы описания синтаксиса: форма Бэкуса-Наура. Объектно-ориентированные языки. Структурная декомпозиция. Представление данных в памяти. Статическое, автоматическое и динамическое выделение памяти. Указатели и ссылки. Связанные структуры. Методы реализации стеков, очередей и хэш-таблиц. Методы реализации графов и деревьев. Стратегии отладки. Инструментальные средства тестирования. Основы тестирования, включая создание тестового плана и генерацию тестов. Тестирование методом "черного ящика" и "белого ящика". Тестирование элементов, интеграционное, системное тестирование и проверка соответствия. Основы вычислительной математики. Основные методы вычислительной математики:  вычисление значения и корней функции; вычисление периметра, площади и объема плоских фигур. Вычисление функций с шагом. Метод сеток. Арифметика с плавающей точкой. Ошибка, устойчивость, сходимость.

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ

ЛИЧНОСТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Личностные результаты имеют направленность на решение задач воспитания, развития и социализации обучающихся средствами учебного предмета.

В результате изучения курса внеурочной деятельности «Практикум по решению задач» на уровне основного общего образования у обучающегося будут сформированы следующие личностные результаты в части:

1) патриотического воспитания:

ценностное отношение к отечественному культурному, историческому и научному наследию, понимание значения информатики как науки в жизни современного общества, владение достоверной информацией о передовых мировых и отечественных достижениях в области информатики и информационных технологий, заинтересованность в научных знаниях о цифровой трансформации современного общества;

2) духовно-нравственного воспитания:

ориентация на моральные ценности и нормы в ситуациях нравственного выбора, готовность оценивать своё поведение и поступки, а также поведение и поступки других людей с позиции нравственных и правовых норм с учётом осознания последствий поступков, активное неприятие асоциальных поступков, в том числе в Интернете;

3) гражданского воспитания:

представление о социальных нормах и правилах межличностных отношений в коллективе, в том числе в социальных сообществах, соблюдение правил безопасности, в том числе навыков безопасного поведения в Интернет-среде, готовность к разнообразной совместной деятельности при выполнении учебных, познавательных задач, создании учебных проектов, стремление к взаимопониманию и взаимопомощи в процессе этой учебной деятельности, готовность оценивать своё поведение и поступки своих товарищей с позиции нравственных и правовых норм с учётом осознания последствий поступков;

4) ценностей научного познания:

сформированность мировоззренческих представлений об информации, информационных процессах и информационных технологиях, соответствующих современному уровню развития науки и общественной практики и составляющих базовую основу для понимания сущности научной картины мира;

интерес к обучению и познанию, любознательность, готовность и способность к самообразованию, осознанному выбору направленности и уровня обучения в дальнейшем;

овладение основными навыками исследовательской деятельности, установка на осмысление опыта, наблюдений, поступков и стремление совершенствовать пути достижения индивидуального и коллективного благополучия;

сформированность информационной культуры, в том числе навыков самостоятельной работы с учебными текстами, справочной литературой, разнообразными средствами информационных технологий, а также умения самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

5) формирования культуры здоровья:

осознание ценности жизни, ответственное отношение к своему здоровью, установка на здоровый образ жизни, в том числе и за счёт освоения и соблюдения требований безопасной эксплуатации средств информационных и коммуникационных технологий;

6) трудового воспитания:

интерес к практическому изучению профессий и труда в сферах профессиональной деятельности, связанных с информатикой, программированием и информационными технологиями, основанными на достижениях науки информатики и научно-технического прогресса;

осознанный выбор и построение индивидуальной траектории образования и жизненных планов с учётом личных и общественных интересов и потребностей;

7) экологического воспитания:

осознание глобального характера экологических проблем и путей их решения, в том числе с учётом возможностей информационных и коммуникационных технологий;

8) адаптации к изменяющимся условиям социальной среды:

освоение обучающимися социального опыта, основных социальных ролей, соответствующих деятельности возраста, норм и правил общественного поведения, форм социальной жизни в группах и сообществах, в том числе существующих в виртуальном пространстве.

МЕТАПРЕДМЕТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Метапредметные результаты освоения программы курса внеурочной деятельности «Практикум по решению задач» отражают овладение универсальными учебными действиями – познавательными, коммуникативными, регулятивными.

Познавательные универсальные учебные действия

Базовые логические действия:

умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логические рассуждения, проводить умозаключения (индуктивные, дедуктивные и по аналогии) и выводы;

умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

самостоятельно выбирать способ решения учебной задачи (сравнивать несколько вариантов решения, выбирать наиболее подходящий с учётом самостоятельно выделенных критериев).

Базовые исследовательские действия:

формулировать вопросы, фиксирующие разрыв между реальным и желательным состоянием ситуации, объекта, и самостоятельно устанавливать искомое и данное;

оценивать на применимость и достоверность информацию, полученную в ходе исследования;

прогнозировать возможное дальнейшее развитие процессов, событий и их последствия в аналогичных или сходных ситуациях, а также выдвигать предположения об их развитии в новых условиях и контекстах.

Работа с информацией:

выявлять дефицит информации, данных, необходимых для решения поставленной задачи;

применять различные методы и инструменты при поиске и отборе информации из источников с учётом предложенной учебной задачи и заданных критериев;

выбирать, анализировать, систематизировать и интерпретировать информацию различных видов и форм представления;

самостоятельно выбирать оптимальную форму представления информации и иллюстрировать решаемые задачи несложными схемами, диаграммами, иными графическими объектами и их комбинациями;

оценивать достоверность информации по критериям, предложенным учителем или сформулированным самостоятельно;

эффективно запоминать и систематизировать информацию.

Коммуникативные универсальные учебные действия

Общение:

сопоставлять свои суждения с суждениями других участников диалога, обнаруживать различие и сходство позиций;

публично представлять результаты выполненного опыта (эксперимента, исследования, проекта);

самостоятельно выбирать формат выступления с учётом задач презентации и особенностей аудитории и в соответствии с ним составлять устные и письменные тексты с использованием иллюстративных материалов.

Совместная деятельность (сотрудничество):

понимать и использовать преимущества командной и индивидуальной работы при решении конкретной проблемы, в том числе при создании информационного продукта;

принимать цель совместной информационной деятельности по сбору, обработке, передаче, формализации информации, коллективно строить действия по её достижению: распределять роли, договариваться, обсуждать процесс и результат совместной работы;

выполнять свою часть работы с информацией или информационным продуктом, достигая качественного результата по своему направлению и координируя свои действия с другими членами команды;

оценивать качество своего вклада в общий информационный продукт по критериям, самостоятельно сформулированным участниками взаимодействия;

сравнивать результаты с исходной задачей и вклад каждого члена команды в достижение результатов, разделять сферу ответственности и проявлять готовность к предоставлению отчёта перед группой.

Регулятивные универсальные учебные действия

Самоорганизация:

выявлять в жизненных и учебных ситуациях проблемы, требующие решения;

ориентироваться в различных подходах к принятию решений (индивидуальное принятие решений, принятие решений в группе);

самостоятельно составлять алгоритм решения задачи (или его часть), выбирать способ решения учебной задачи с учётом имеющихся ресурсов и собственных возможностей, аргументировать предлагаемые варианты решений;

составлять план действий (план реализации намеченного алгоритма решения), корректировать предложенный алгоритм с учётом получения новых знаний об изучаемом объекте;

проводить выбор в условиях противоречивой информации и брать ответственность за решение.

Самоконтроль (рефлексия):

владеть способами самоконтроля, самомотивации и рефлексии;

давать оценку ситуации и предлагать план её изменения;

учитывать контекст и предвидеть трудности, которые могут возникнуть при решении учебной задачи, адаптировать решение к меняющимся обстоятельствам;

объяснять причины достижения (недостижения) результатов информационной деятельности, давать оценку приобретённому опыту, уметь находить позитивное в произошедшей ситуации;

вносить коррективы в деятельность на основе новых обстоятельств, изменившихся ситуаций, установленных ошибок, возникших трудностей;

оценивать соответствие результата цели и условиям.

Эмоциональный интеллект:

ставить себя на место другого человека, понимать мотивы и намерения другого;

Принятие себя и других:

осознавать невозможность контролировать всё вокруг даже в условиях открытого доступа к любым объёмам информации.

ПРЕДМЕТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Предметные:

Обучающийся научится выполнять операции, связанные с множествами, функциями и отношениями; вычислять перестановки, размещения и сочетания множества, а также интерпретировать их значения в контексте конкретной задачи; решать типичные рекуррентные соотношения; осуществлять формальные логические доказательства и логическое рассуждение для моделирования алгоритмов; определять, какой вид доказательства лучше подходит для решения конкретной задачи; использовать основные алгоритмы теории чисел; выбирать подходящие структуры данных для решения задач; использовать вышеназванные алгоритмы в процессе решения задач; определять сложность по времени и памяти алгоритмов; определять вычислительную сложность основных алгоритмов сортировки, поиска; реализовывать рекурсивные функции и процедуры; анализировать и объяснить поведение простых программ, включающих фундаментальные конструкции; модифицировать и расширять короткие программы, использующие стандартные условные и итеративные операторы и функции.

Овладеет приемами разработки, реализации, тестирования и отладки программ; применения методов структурной (функциональной) декомпозиции для разделения программы на части; реализации основных структур данных на языке высокого уровня; реализации, тестирования и отладки рекурсивных функции и процедур.

Получит возможность использовать при решении практических задач вышеназванные знания и умения и уверенно программировать на олимпиадах по информатике на языке программирования Python.

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

ПОУРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

Литература

1.       Алексеев А. В., Беляев С. Н. Подготовка школьников к олимпиадам по информатике с использованием веб-сайта: учеб.-метод. пособие для учащихся 7–11 классов. Ханты-Мансийск: РИО ИРО, 2020. 284 с.

2.        Волчёнков С. Г., Корнилов П. А., Белов Ю. А. и др. Ярославские олимпиады по информатике. Сборник задач с решениями. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2021. 405 с.

3.       Долинский М. С. Алгоритмизация и программирование на TurboPython: от простых до олимпиадных задач: учеб.пособие. СПб.: Питер Принт, 2022. 240 с.

4.       Иванов С. Ю., Кирюхин В. М., Окулов С. М. Методика анализа сложных задач по информатике: от простого к сложному // Информатика и образование. 2006. № 10. С. 21–32.

5.       Кирюхин В. М. Всероссийская олимпиада школьников по информатике. М.: АПК и ППРО, 2005. 212 с.

6.       Кирюхин В. М. Информатика. Всероссийские олимпиады. Вып. 2. М.: Просвещение, 2009. 222 с. (Пять колец).

7.       Кирюхин В. М. Информатика. Всероссийские олимпиады. Вып. 3. М.: Просвещение, 2011. 222 с. (Пять колец).

8.       Кирюхин В. М. Информатика. Международные олимпиады. Вып. 1. М.: Просвещение, 2009. 239 с. (Пять колец).

9.       Кирюхин В. М., Лапунов А. В., Окулов С. М. Задачи по информатике. Международные олимпиады 1989–1996 гг. М.: ABF, 1996. 272 с.

10.   Кирюхин В. М., Окулов С. М. Методика анализа сложных задач по информатике // Информатика и образование. 2006. № 4. С. 42–54.

11.   Кирюхин В. М., Окулов С. М. Методика анализа сложных задач по информатике // Информатика и образование. 2006. № 5. С. 29–41.

12.   Кирюхин В. М., Окулов С. М. Методика решения задач по информатике. Международные олимпиады. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 600 с.

13.   Кирюхин В. М., Цветкова М. С. Всероссийская олимпиада школьников по информатике в 2006 году. М.: АПК и ППРО, 2006. 152 с.

14.   Кирюхин В. М., Цветкова М. С. Методическое обеспечение олимпиадной информатики в школе / Сб. трудов XVII конференции-выставки «Информационные технологии в образовании». Ч. III. М.: БИТ про, 2007. С. 193–195

15.   Кирюхин В. М. Информатика. Всероссийские олимпиады. Вып. 1. М.: Просвещение, 2008. 220 с. (Пять колец).

16.   Меньшиков Ф. В. Олимпиадные задачи по программированию. СПб.: Питер, 2006. 315 с.

17.   Московские олимпиады по информатике. 2002–2009 / под ред. Е. В. Андреевой, В. М. Гуровица и В. А. Матюхина. М.: МЦНМО, 2009. 414 с.

18.   Нижегородские городские олимпиады школьников по информатике / под ред. В. Д. Лелюха. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2010. 130 с.

19.   Никулин Е. А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 560 с.

20.   Окулов С. М. Основы программирования. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. 440 с.

21.   Окулов С. М. Программирование в алгоритмах. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2002. 341 с.

22.   Окулов С. М. Дискретная математика. Теория и практика решения задач по информатике: учеб.пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2008. 422 с.

23.   Окулов С. М. Алгоритмы обработки строк: учеб.пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 255 с.

24.   Окулов С. М., Пестов А. А. 100 задач по информатике. Киров: Изд-во ВГПУ, 2000. 272 с.

25.   Окулов С. М., Лялин А. В. Ханойские башни. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2008. 245 с. (Развитие интеллекта школьников).

26.   Просветов Г. И. Дискретная математика: задачи и решения: учеб.пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2008. 222 с.

27.   Скиена С. С., Ревилла М. А. Олимпиадные задачи по программированию. Руководство по подготовке к соревнованиям. М.: Кудиц-образ, 2005. 416 с.

28.   Сулейманов Р. Р. Организация внеклассной работы в школьном клубе программистов: методическое пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2010. 255 с.

29.   Цветкова М. С. Система развивающего обучения как основа олимпиадного движения / Сборник трудов XVII конференции-выставки «Информационные технологии в образовании». Ч. III. М.: БИТ про, 2007. С. 205–207

30.   Кирюхин В.М., Цветкова М.С. Образовательные программы по развитию одаренности у детей и подростков, составленные с учетом уровня подготовленности, направлений интересов, по направлению информационных технологий, 2012 . Электронные ссылки Сайт Методического центра олимпиадной информатики: http://metodist.lbz.ru/lections/6/ Портал Всероссийской олимпиады школьников: http://www.rosolymp.ru/ Сайт с архивом олимпиадных задач: http://old.rosolymp.ru/

Скачано с www.znanio.ru