CC BY
58
Шауцукова Лейла Залим-Гериевна
Учебник "ИНФОРМАТИКА" для 7-11 класов
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Большинству учителей информатики известна книга Л.З. Шауцуковой "Основы информатики в вопросах и ответах" (Учебное пособие. Издательский центр "Эль-фа", Нальчик, 1994 г.)
Предлагаем вниманию читателей рассказ автора о своем новом учебнике "Информатика" для 7-11 классов общеобразовательные школ. С учебником уже успели ознакомиться многие учителя петербургских школ, а некоторые из них начали весьма успешно проводить по нему занятия.
Выбор учебной и учебно-методической литературы по такой динамично изменяющейся дисциплине, как информатика, всегда являлся большой проблемой для учителя. Список учебников и пособий, рекомендованных Минобразования России для освоения базового и углубленного курсов информатики, в текущем учебном году содержит 17 наименований. Тем не менее, многие учителя вынуждены использовать в учебном процессе несколько учебников разных авторов, различные задачники, справочники и методические пособия, зачастую отражающие разные взгляды авторов на одни и те же вопросы. Отчасти это вызвано высокой вариативностью предмета, существенными различиями в качестве компьютерной оснащенности школ и пристрастиями учителя в об-
Л. 3. Шауцукова
ИНФОРМАТИКА
• ИНФОРМАЦИЯ Г7 ^^^^
• ЗАДАЧИ V) у^*!/
ТЕОРИЯ
(С ЗАДАЧАМИ И РЕШЕНИЯМИ!
ласти средств описания алгоритмов. В представляемом учебнике предпринята попытка преодолеть некоторые из этих проблем.
Учебник содержит полный курс основ информатики для средних учебных заведений и обеспечивает обязательный общеобразовательный минимум подготовки учащихся. Ориентирован на проект федерального стандарта. Состоит из двух книг: книга 1 «Теория (с задачами и решениями)», 288 стр.; книга 2 «Практика алгоритмизации и программирования», 160 стр.
При написании книги «Теория» ставилась задача совместить полноту и строгость содержания на профессиональном уровне с простотой и доступностью изложения. С этой целью материал теоретического курса организован в конкретные тематические разделы в форме вопросов и ответов. Он иллюстрирован большим количеством оригинальных примеров, задач и упражнений, выполненных с применением и анализом различных методических и технологических приемов. Особое внимание уделено облегчению и упрощению текста, разгрузке трудных для восприятия разделов. Материал сопровождается многочисленными рисунками, фотографиями и схемами. Широко применяются различные шрифты и обозначения, концентрирующие внимание и облегчающие систематизацию.
1936 г. Алан Тьюринг и независимо от него Э. Пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины. Они доказали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности ее алгоритмизации.
Л. 3. Шауцукова
«ФОРМАЦИЙ
Все главы книги заканчиваются вопросами для самоконтроля, охватывающими весь материал главы. Большинство глав содержит также обширные разделы задач и упражнений, для которых в конце книги приведены ответы, указания, частичные решения и образцы выполнения. Книга дополнена предметным указателем и словарем основных понятий и терминов.
В главе 1 «Введение в информатику» (12 стр., 5
илл.) даются определения информатики и информации, рассматриваются формы существования, свойства и средства обработки информации, подходы к измерению количества информации. Раскрываются роль информатики в развитии общества, сущность таких понятий, как информационная технология и компьютеризация общества. Приводятся упражнения на вычисление количества информации, на определение информационного объема, на знание единиц измерения информации и т.п.
В главе «Общие принципы организации и работы компьютеров» (55 стр., 48 илл.) удалось, на взгляд автора, дать конкретное, подробное и понятное ученику средней школы описание устройства современного «живого» компьютера. Здесь излагаются общие принципы построения компьютеров, раскрывается понятие их архитектуры. Подробно, с характеристиками и физическими принципами изготовления и работы, описаны устройства современного компьютера: центральный процессор, устройства внешней и внутренней памяти (RAM, cache, CMOS, ROM, Flash Memory, BIOS, HDD, CD-ROM, CD-MO, стриммеры и др.), клавиатура, адаптеры, видеосистема (электронно-лучевая, жидкокристаллическая и сенсорная), принтеры (матричные, лазерные и струйные), плоттеры, сканеры, манипуляторы и модемы, средства мультимедиа.
Так же конкретно и подробно изложены принципы организации и информационные возможности локальных и глобальных компьютерных сетей. Отдельно рассмотрены особенности работы в сети
Компьютер Intel Pentium Pro 200 содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 Мгц, в сумме обеспечивающих производительность 1,34 Терафлоп (1 Терафлоп равен 1012 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски емкостью 2,25 Терабайт. Система весит 44 тонны (кондиционеры для нее - целых 300 тонн).
Интернет: электронная почта, системы телеконференций, системы поиска информации, система World Wide Web.
Глава «Классификация компьютеров» (15 стр., 8 илл.) содержит краткую историческую справку, в которой автор попыталась отразить объективную хронологию становления современных компьютерных технологий. Приведены критерии, по которым можно классифицировать компьютеры. Дана современная классификация компьютеров по поколениям, условиям эксплуатации (офисные и специальные), производительности и характеру использования (микрокомпьютеры, мэйнфреймы, суперкомпьютеры). Описаны основные разновидности портативных компьютеров. Приведены характеристики типичных представителей каждого класса компьютеров и их внешний вид.
Глава «Арифметические основы компьютеров» (30 стр.) посвящена системам счисления, переводу чисел из одной системы в другую, выполнению арифметических операций в позиционных системах счисления, представлению в компьютере целых и вещественных чисел. Для облегчения усвояемости материала здесь используются оригинальные дидактические приемы и «дружественное» графическое оформление, активизирующее зрительное восприятие и память учащегося. Изложение материала сопровождается большим количеством подробно разобранных при-
меров и завершается большим разделом «Упражнения».
Глава «Физические и логические основы компьютеров» (40 стр.) начинается с изложения основ алгебры логики.
Л. 3. Шауцукова
ИНФОРМАТИКА
ТЕОРИЯ
(С ЗАДАЧАМИ И РЕШЕНИЯМИ;
Здесь вводятся понятия логического высказывания, высказывательной формы и логической формулы. Изложена суть логических операций отрицания, конъюнкции, дизюнкции, импликации и эквивален-ции. Раскрывается объективная связь между алгеброй логики и двоичным кодированием. Рассматриваются основные базовые элементы компьютера - логические схемы И, ИЛИ, НЕ и триггер. Разъясняется устройство сумматора. Приводятся основные законы алгебры логики. Рассматриваются способы нахождения значений логических формул с помощью таблиц истинности.
На большом количестве примеров демонстрируются приемы и способы, применяемые при упрощении логических формул (введение вспомогательных сомно-
Л. 3. Шауцукова
ИНФОРМАТИКА
• ИНФОРМАЦИЯ Г7 ^^^^ •=
• ЗАДАЧИ VJ Y/xY^*!/
• ^
ТЕОРИЯ
(С ЗАДАЧАМИ И РЕШЕНИЯМИ;
жителей, повторение сомножителей и т.п.). Дается представление, опять же с большим количеством примеров, об использовании аппарата алгебры логики для раз-
работки переключательных схем компьютеров и других автоматических устройств. В разделе «Как решать логические задачи?» приводятся схемы решения логических задач средствами алгебры логики, табличным способом и с ^ помощью рассуждений. Этот материал иллюстрируется десятью оригинальными примерами.
В заключительном разделе этой главы даны 22 упражнения по темам «логические высказывания», «логические формулы», «переключательные схемы» и 10 текстовых логических задач.
В шестой главе «Программное обеспечение компьютеров» (24 стр., 18 илл.) дается общая характеристика и классификация программного обеспечения компьютеров, раскрывается значение операционной системы, рассматриваются сущность и функции системных, прикладных и инструментальных программ, характеризуются программы-оболочки, трансляторы, системы программирования, текстовые и графические редакторы, системы деловой и научной графики, электронные таблицы, системы управления базами данных, пакеты прикладных программ и др. Дается характеристика наиболее распространенных современных программных средств всех перечисленных разновидностей.
Глава «Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки» (35 стр.) включает рассмотрение таких понятий, как алгоритм, исполнитель алгоритмов, базовые алгоритмические структуры, содержит изложение различных способов описания алгоритмов. На примере школьного алгоритмического языка [2] рассматриваются основные
Компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий -портит файлы, "засоряет" оперативную память и т.д.
Английский термин debugging ("отладка") буквально означает "вылавливание жучков". Термин появился в 1945 г., когда один из первых компьютеров -"Марк-1" прекратил работу из-за того, что в его электрические цепи попал мотышек и заблокировал своими останками одно из тысяч реле машины.
Л. 3. Шауцукова
ИНФОРМАТИКА
понятия алгоритмических языков. Материал сопровождается разбором и анализом большого числа примеров и завершается обширным разделом «Упражнения» (10 стр.).
В главе «Технология подготовки и решения задач на компьютере» (13 стр.) описываются основные этапы решения задач на компьютере, раскрывается содержание понятий «математическое моделирование» и
«вычислительный эксперимент», подробно рассматриваются этапы отладки и тестирования программ, характерные ошибки программирования, освещается содержание этапа сопровождения программ.
В девятой, последней, главе книги 1 «Применение информатики и компьютерной техники» (16 стр., 19 илл.) описываются применения компьютеров в быту, обучении, технике и науке, административном управлении, управлении технологическими процессами, сельском хозяйстве, медицине, торговле, денежно-кредитной и финансовой сфере. Тем самым учащиеся, освоившие информационную технологию на примерах решения типовых учебных задач, получают представление о реальных возможностях ее применения в современном обществе.
Книга 2 «Практикум по алгоритмизации и программированию» составляет значительную и самостоятельную часть учебника. Цель практикума - скорейшее привлечение учащихся к самостоятельному и осмысленному составлению законченных программ комбинаторного, вычислительного, графического и моделирующего характера на популярных языках программирования Pascal и Basic, а также привитие основных навыков алгоритмической и программистской грамотности: ясного и понятного стиля, надежности решений, экономии вычислений, организации переборов и т.д.
Практикум содержит около двухсот задач для самостоятельного решения.
Тематически практикум разбит на восемь разделов, охватывающих обработку числовой, литерной и графической ин-
Пользователи электронной почты стремятся придерживаться правил сетевого этикета (нэтикета), а для выражения эмоций используют схематические изображения человеческого лица, так называ-етые смайлики (англ. smiley, "улыбочка"): :-) улыбка :-( грусть :-)) хохот ;-) хитрец
:-{) усатый >:-( злится
формации:
1) алгоритмы линейной и разветвляющейся структуры;
2) алгоритмы, реализуемые с помощью циклов типа ДЛЯ;
3) алгоритмы, реализуемые с помощью вложенных циклов типа ДЛЯ;
4) алгоритмы, реализуемые с помощью циклов типа ПОКА;
5) алгоритмы, реализуемые с помощью вложенных циклов типа ПОКА;
6) алгоритмы, реализуемые с помощью комбинаций циклов типов ДЛЯ и ПОКА;
7) алгоритмы обработки символьной информации;
8) использование графики и звука.
Общепризнано, что научиться программировать можно только программируя. Но прежде чем самому начать проектировать алгоритмы и записывать их на алгоритмических языках, полезно разобрать большое число разнообразных готовых алгоритмов и реализующих их программ. Поэтому в каждом разделе практикума приведены по 5 - 10 примеров параллельной реализации алгоритмов на школьном алгоритмическом языке, языке блок-схем, на Turbo Pascal и QBasic, а также системы тестов и таблицы исполнения алгоритмов на каждом из тестов. Для многих задач приводятся результаты работы программ, выведенные на экран дисплея. Типичная реализация примера практикума ([1], книга 2, стр. 57) приведена ниже:
Пример 4.2.
Задано множество точек на плоскости. Определить, принадлежит ли хотя бы одна точка множества внутренней области круга с центром в точке (а, Ь) и радиусом И.
Система тестов
Номер теста Проверяемый случай Данные Результат
а Ь Я Кол. точек Координаты точек
1 Принадлежит 1 0 2 3 Х=(-1, 2, 3) У=(2, 1, 2) «Да»
2 Не принадлежит 1 0 2 2 Х=(-1, 3) У=(2, 2) «Нет»
ШКОЛЬНЫЙ АЯ
алг Точки (арг цел К, арг вещ таб Х[1:К], У[1:К], арг вещ а, Ь, Я, рез лит 01уе1;)
нач цел 1 1:=1; 01уе1;:=»Нет»
нц пока (1<=К) и (01уе1=»Нет») I условие продолжения цикла
если (Х[1]-а)**2 + (У[1]-Ь)**2 <Я*Я I условие прерывания цикла то 01уе1 := «Да» иначе 1:=1+1 все
кц кон
ИСПОЛНЕНИЕ АЛГОРИТМА
N 1 (1< = К) и (01уе1 = «Нет») (Х[1]-а)**2 + (У[1]-Ь)**2 <
теста
1 1 «Нет» +
2 «Да» + +
3 - (кц)
2 1 «Нет» +
2 + -
3 - (кц)
TURBO PASCAL
Program SetOfPoints; Uses Crt;
Type Mas = Array [1..20] of Real;
Var X, Y : Mas; {массивы координат точек }
i, NPoints : Integer; {NPoints - количество точек} a, b, Radius : Real; {координаты центра и радиус}
Flag : Boolean; {----------------------}
Procedure Input; {описание процедуры ввода данных} Begin ClrScr;
'^^О^ведите координаты центра круга: "); ReadLn(a, b); '^^О^ведите радиус круга: "); ReadLn(Radius);
'^^("Введите количество точек: "); ReadLn(NPoints);
For i := 1 to NPoints do begin
WriteLn(i : 4, "-ая точка "); Write("X = "); ReadLn(X[i]); Write("Y = "); ReadLn(Y[i]);
end; WriteLn
End; {of Input}
{----------------------}
Procedure Inside(Var Flag : Boolean); {описание процедуры проверки} Begin {принадлежности точек области}
Flag := FALSE ; i := 1; While (i<=NPoints) and not Flag do If Sqr(X[i]-a)+Sqr(Y[i]-b) < Sqr(Radius) {Sqr - возведение} then Flag := TRUE { в квадрат}
else i:=i+1;
End; {of Inside} {----------------------}
Procedure Output(Var Flag : Boolean); {описание процедуры}
Begin {вывода результатов}
Write("0 т в е т : в множестве точек "); If Flag then WriteLn("cодержатся")
else Wr^L^''^ содержатся"); WriteLn(" точки, принадлежащие заданной области."); ReadLn
End; {of Output}
{----------------------}
BEGIN
Input; {вызов процедуры ввода данных }
Inside(Flag); {вызов процедуры проверки принадлежности} Output(Flag) {вызов процедуры вывода результатов } END.
QBASIC
CLS
INPUT «Введите через запятую координаты центра круга: «, a, b
INPUT «Введите радиус круга: «, Radius
INPUT «Введите количество точек: «, NPoints
DIM X, Y(NPoints) "описание массивов координат точек
FOR i = 1 TO NPoints PRINT i; «-ая точка « INPUT «x = «, X(i) INPUT «y = «, Y(i) : PRINT NEXT i
Flag = 0 : i = 1
WHILE i <= NPoints AND Flag = 0
IF (X(i)-a)A2 + (Y(i)-b)A2 < RadiusA2 THEN Flag=1 ELSE i=i+1 WEND
PRINT «О т в e т : в множестве точек «;
IF Flag = 1 THEN PRINT «содержатся» ELSE PRINT «не содержатся»
PRINT « точки, принадлежащие заданной области.»
END
Практика использования учебника подтвердила, что такая «четырехсредная» реализация алгоритмов (графическая, псевдокод, два алгоритмических языка), во-первых, позволяет учителю выбирать из этих сред любые комбинации в соответствии со своими предпочтениями в области языков программирования и с имеющимся компьютерным оснащением (и даже при его отсутствии). И, во-вторых, дает возможность ученику легко овладеть всеми этими взаимодополняющими способами записи алгоритмов, получить более прочные знания и обрести чувство уверенности и психологического комфорта.
Важное значение в книге придается тестированию алгоритмов. Это объясняется тем, что этап тестирования во многом является ключевым в процессе выработки навыков алгоритмической и программистской грамотности. На этом этапе детально изучается и уточняется условие задачи; происходит осмысление того, что является исходными данными и результатами; фиксируются все ситуации, которые могут возникнуть при решении задачи; уточняются типы данных; даются имена переменным; продумыва-ются формы представления и выдачи исходных данных и результатов.
Автор предоставляет читателям возможность бесплатной перезаписи на свой носитель электронного варианта учебника для DOS, а также текстов всех программ, содержащихся в учебнике. В настоящее время ведется разработка электронного варианта учебника для Windows. По вопросам приобретения можно обращаться в ЦПО "Информатизация образования" по тел. 164-13-55.
Литература.
1. Л.З.Шауцукова. Информатика: Учебник для 7 - 11 кл. общеобразовательных учебных заведений. В 2 кн. Кн. 1: Теория (с задачами и решениями). Кн. 2: Практика алгоритмизации и программирования. - Нальчик: Эль-Фа, 1997.
2. Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Сворень Р.А. Основы информатики и вычислительной техники. - М.: Просвещение, 1991.
Шауцукова Лейла Залим-Гериевна, к.т.н., доцент кафедры информатики и математического обеспечения автоматизированные систем Кабардино-Балкарского госуниверситета.
НАШИ АВТОРЫ
