PORADNIK METODYCZNY DO NAUCZANIA INFORMATYKI Z WYKORZYSTANIEM PAKIETU DYDAKTYCZNEGO DO NAUCZANIA ALGORYTMIKI I PROGRAMOWANIA NUMER 2 W drugim numerze poradnika prezentujemy uwagi do realizacji wybranych lekcji. Podczas pracy z pakietem należy pamiętać, że niektóre z tematów wymagają przygotowania materiałów czy nadania odpowiedniego stopnia uprawnień użytkownikom. W rozdziale Uwagi do realizacji wybranych lekcji zawarliśmy informacje, które warto przeczytać, przygotowując się do lekcji. Dodatkowo w tym numerze plan wynikowy do nauczania pakietu oraz rozkład godzin. Warto zwrócić uwagę, że pakiet jest zaplanowany na 2 lata nauki w klasie 2 i 3 liceum. Podział ten wynika z korelacji treści zawartych w materiale nauczania informatyki oraz treści nauczanych podczas zajęć z matematyki. Doświadczenia praktyczne pokazują, że można rozpocząć naukę programowania nawet w klasie pierwszej, przy założeniu, że informatyka w zakresie rozszerzonym jest realizowana w klasach, realizujących matematykę także wg programu rozszerzonego. Ostatnim zagadnieniem poruszanym w bieżącym numerze poradnika jest informacja o materiałach, poszerzających zagadnienia z zakresu programowania i algorytmiki. Polecamy Państwu ciekawe strony, zawierające różne interesujące materiały uzupełniające: teoretyczne, scenariusze zadań czy programy przeznaczone do pracy z uczniami zdolnymi, uczestnikami konkursów informatycznych czy także z młodszymi użytkownikami komputerów, np. gimnazjalistami. 1. Uwagi do realizacji wybranych lekcji Lekcja 3 W Zadaniu2_3 jest wykorzystywany plik gates.jpg, który jest umieszczony w folderze Zasoby. Lekcja 6 W Zadaniu1_6 jest wykorzystywany plik wielkanoc.bmp, który jest umieszczony w folderze Zasoby. Lekcja 9 Przed realizacją Zadania1_9 należy przygotować plik tekstowy liczby.txt, zawierający ciąg liczb umieszczonych w kolejnych wierszach, który będzie przez aplikację odczytywany z folderu VB\Zasoby. Zadanie3d_9 wymaga przygotowania pliku tekstowego o nazwie teksty.txt, zawierającego ciąg słów rozdzielonych spacją. Zbiór ten będzie wykorzystany do zliczenia liczby wystąpień podanego słowa, i powinien być umieszczony w folderze VB\Zasoby. Przykładowe pliki, które można wykorzystać na lekcji zostały umieszczone w folderze Zasoby. Należy pamiętać, że stacje robocze w pracowniach MENiS mają zablokowaną możliwość zapisu plików w katalogu głównym dysku C (foldery można zakładać). Ograniczenie to obowiązuje zarówno na kontach uczniowskich, jak i nauczycielskich. W materiałach założono, że pliki tekstowe wykorzystywane czy tworzone przez programy na lekcji są zapisywane w folderze VB\Zasoby. 1
Lekcja 10 Przed realizacją Zadania3_10 należy przygotować plik tekstowy liczby1.txt zawierający ciąg liczb umieszczonych w kolejnych wierszach, który będzie przez aplikację odczytywany z folderu VB\Zasoby. Lekcja 20 W aplikacji wykonywanej na tej lekcji tworzony jest pasek narzędzi. W folderze Zasoby znajdują się pliki ikon (ico), które mogą zostać wykorzystane dla tego przykładu: Lekcja 21 - wyczysc.ico - stop.ico - dodaj.ico - dodaj1.ico - odejmij.ico - odejmij1.ico Na lekcji tej wykonywany jest projekt zawierający program instalacyjny. Ustawienia pracowni MEN standardowo nie pozwalają na instalowanie aplikacji bez zgody administratora. Po uruchomieniu programu instalacyjnego system zapyta o nazwę użytkownika, mającego uprawnienia administratora oraz hasło bez uzyskania tych informacji instalacja zakończy się niepowodzeniem. Podczas instalacji dodawane są skróty na pulpicie oraz do menu Start/Programy. Należy pamiętać, że zawartość Start/Programy jest pobierana z serwera, i jest taka sama dla grupy użytkowników, natomiast lokalne elementy tego menu nie są dołączane. Wynikiem tych ustawień będzie brak ikon zainstalowanych aplikacji w menu Start/Programy. W folderze Zasoby znajduje się zestaw plików ikon, który może zostać wykorzystany jako ikony aplikacji. Lekcja 25 W Zadaniu2_25 i Zadaniu3_25 wykorzystywane są odpowiednio pliki tekstowe Zadanie2_25.txt i Zadanie3_25.txt zawierające tekst zaszyfrowany. Zbiory te są umieszczone w folderze Zasoby. 2
2. Propozycja rozkładu materiału Razem KlasaII KlasaIII Zagadnienie Temat lekcji l.godz. l.godz. l.godz. Podstawy algorytmiki Dziedzictwo Al.-Chorezmiego 2 2 i programowania Wprowadzenie do środowiska VB.NET 2 2 Wykorzystanie kontrolek przy tworzeniu interfejsu aplikacji 2 2 Proste algorytmy liniowe z wykorzystaniem zmiennych 2 2 Algorytmy z rozgałęzieniami 2 2 Instrukcje wyboru 2 2 Iteracje warunkowe WHILE DO..WHILE, DO UNTIL 2 2 Algorytmy iteracyjne pętla FOR NEXT 2 2 Operacje na plikach tekstowych 2 2 Aplikacje Console 2 2 Programowanie strukturalne - procedury i funkcje 2 2 Przekazywanie argumentów do procedur i funkcji 2 2 Zmienne tablicowe 2 2 Algorytm przeszukiwania w ciągu wyróżnionego elementu 2 2 Porządkowanie ciągu elementów przez wstawianie, wybór oraz metodą bąbelkową 4 4 Schemat Hornera i jego wykorzystania 2 2 Rekurencja i jej zastosowania 2 2 Iteracja a rekurencja 2 2 Metoda dziel i zwyciężaj 2 2 Tworzenie zaawansowanego interfejsu użytkownika 2 2 Zaawansowane algorytmy i techniki programowania Zaprojektowanie i realizacja projektu zespołowego 6 6 Algorytmy na liczbach naturalnych 2 2 Algorytmy zachłanne 2 2 Algorytmy numeryczne 4 4 Szyfrowanie danych 2 2 Dynamiczne struktury danych 4 4 Klasy i obiekty 2 2 Dziedziczenie i rodzaje dziedziczenia 4 4 Godziny do dyspozycji 4 2 2 Razem 72 50 22 3
2. Wynikowy plan nauczania 2.1 Pierwszy rok nauczania PLAN WYNIKOWY NA ROK SZKOLNY 200... /200... (Plan obejmuje 50 godzin dydaktycznych.) PRZEDMIOT: Informatyka KLASA:... NAUCZYCIEL:... OGÓLNE CELE KSZTAŁCENIA I WYCHOWANIA: Poznanie podstawowych pojęć z zakresu algorytmiki i programowania. Poznanie podstawowych algorytmów, przewidzianych programem nauczania. NR PROGRAMU: DKO-4015-18/02 Nabycie umiejętności pisania programów w VB z wykorzystaniem podstawowych konstrukcji języka. Nabycie umiejętności tworzenia zaawansowanego interfejsu użytkownika oraz dystrybucji aplikacji (program instalacyjny). Nabycie umiejętności implementacji poznanych algorytmów w VB.NET. Nabycie umiejętności pracy zespołowej podczas realizacji projektu. * - kolumna Uwagi do realizacji zawiera dodatkowe cele, które można osiągnąć, realizując zadania dodatkowe, ciekawostki z e-podręcznika lub inne przykłady zaproponowane przez nauczyciela, rozszerzające lub utrwalające materiał realizowany w ramach pakietu. 4
Nr lekcji Temat Czas 1 Dziedzictwo Al-Chorezmiego 2 Wprowadzenie do środowiska MS VB.NET 2 h 2 h podstawowe podać definicję algorytmu; Wymagania programowe wymienić podstawowe symbole graficzne używane w schematach blokowych, tzw. skrzynkach (rodzaje skrzynek: graniczne, operacyjne, warunkowe, wejścia wyjścia); podać sposoby prezentowania i zapisu algorytmów za pomocą: opisu słownego, listy kroków, drzewa algorytmicznego, schematów blokowych, pseudokodu. przedstawić proste działania w postaci algorytmu. podać definicję języka programowania, kompilatora, interpretera; wymienić podstawowe grupy języków programowania; wymienić po dwa przykładowe języki z każdej grupy; podać definicje podstawowych pojęć związanych ponadpodstawowe wymienić i scharakteryzować rodzaje podstawowych technik algorytmicznych: sekwencja, rozgałęzienie, iteracja (pętla); omówić różnicę pomiędzy problemem algorytmicznym a niealgorytmicznym; zapisać algorytm za pomocą poznanych notacji; zapisać podstawowe struktury algorytmiczne: algorytm sekwencyjny, z rozgałęzieniami, iteracje. zmienić profil użytkownika za pomocą okna My Profile; odszukać folder rozwiązania i uruchomić program za pomocą pliku wykonywalnego; zmienić podstawowe właściwości Text, Name, BackColor formularza; zmienić obiekt startowy (Startup Object) Uwagi do realizacji (*) 5
ze środowiskiem MS VB.NET projekt, rozwiązanie, kontrolka, właściwości kontrolki. w rozwiązaniu; otworzyć istniejący projekt (rozwiązanie); uruchomić aplikację z poziomu środowiska; utworzyć nowy projekt; zapisać zmiany dokonywane w projekcie; uruchomić system pomocy (Help). 3 Wykorzystanie kontrolek przy tworzeniu interfejsu aplikacji 2 h wymienić podstawowe rodzaje kontrolek opisanych w e-podręczniku; opisać pojęcie procedury zdarzenia kontrolki. dodać kontrolkę do formularza jednym z poznanych sposobów; zmienić omawiane na lekcji właściwości kontrolki w oknie Properties; uruchomić i przetestować aplikację; zapisać zmiany w projekcie; kompilować projekt do pliku wykonywalnego. opisać podstawowe właściwości kontrolek wykorzystywane w programach tworzonych na lekcji; utworzyć nową procedurę zdarzenia zawiązaną z kontrolką; dodać kod zmieniający właściwość Text poznanych kontrolek; dodać kod zmieniający właściwość Visible kontrolki PictureBox; dodać kod zamykający aplikację do procedury obsługi zdarzenia kontrolki; dodać i zastosować kontrolki typu TabControlr oraz MonthCalendar do formularza; scharakteryzować pojęcie konwersji jawnej i niejawnej. pobrać informacje z kontrolki typu TextBox; użyć znaku łączenia do połączenia łańcuchów znaków. 4 Proste algorytmy liniowe z wykorzystaniem zmiennych 2 h podać definicję zmiennej; podać definicję stałej; wymienić cechy zmiennej; wymienić podstawowe typy danych omówione na lekcji; wymienić funkcje konwertujące typy danych 6
zadeklarować zmienną w programie; omawiane na lekcji; zadeklarować stałą w programie; przypisywać wartości zmiennym i stałym; stosować polecenie MessageBox do wyprowadzania wartości zmiennych. stosować poznane funkcje konwertujące typy danych w programie; stosować zmienne w prostych obliczeniach; stosować polecenie InputBox do wprowadzania danych; nazywać zmienne zgodnie z poznanymi konwencjami nazewnictwa zmiennych. 5 Algorytmy z rozgałęzieniami 2 h wymienić operatory porównania i arytmetyczne wykorzystywane w VB.NET; wymienić operatory logiczne wykorzystywane w VB.NET; stosować instrukcję decyzyjną If w prostych programach; stosować operatory arytmetyczne w obliczeniach; stosować operatory porównania i operatory logiczne. napisać konstrukcję instrukcji decyzyjnej If wraz z jej rozwinięciem Else i ElseIf; stosować instrukcję decyzyjną If Then Else ElseIf w prostych programach; stosować w swoich projektach kontrolki typu RadioButton; zadeklarować użycie biblioteki Math; stosować funkcję SQRT; wykorzystać rozszerzoną postać polecenia MessageBox, np. do zamknięcia aplikacji. stosować instrukcję If do sprawdzania poprawności wprowadzanych danych; zapisać algorytm logowania i szukania pierwiastków równania kwadratowego za pomocą listy kroków i schematu blokowego. 6 Wybór drogi działania 2 h podać składnię instrukcji wyboru Select Case; obliczyć resztę z dzielenia, wykorzystując operator Mod; podać przykład użycia operatora Mod; podać przykłady zastosowania instrukcji Select Case; omówić i zrealizować algorytm obliczania dnia tygodnia; 7
stosować operatory logiczne w wyrażeniach wykorzystywanych w instrukcji warunkowej. zastosować instrukcję wyboru w prostych algorytmach; sprawdzić poprawność wprowadzanych danych za pomocą instrukcji warunkowej. opisać właściwość Today oraz funkcję Year oraz podać przykłady ich zastosowania. 7 Algorytmy iteracyjne 2 h podać składnię pętli For Next; wyjaśnić pojęcie iteracji; wykorzystać pętlę For Next do obliczania wartości silni; zastosować pętlę For Next do obliczania średniej n liczb; wykorzystać instrukcję warunkową do sprawdzenia poprawności wprowadzonych danych; zapisać algorytm iteracyjny obliczania wartości silni i średniej n liczb za pomocą listy kroków. opisać działanie pętli zagnieżdżonej; zapisać algorytm iteracyjny obliczania wartości silni i średniej n liczb za pomocą schematu blokowego; zastosować pętlę For Next do rozwiązywania problemów, gdzie powtarza się czynności; zmieniać wartość skoku licznika pętli; tworzyć pętle zagnieżdżone z wykorzystaniem instrukcji For Next, np. wyświetlanie tabliczki mnożenia od 1 do 10. obliczający sumę odwrotności wspak lub sumę kwadratów kolejnych liczb naturalnych; wyświetlający liczby nieparzyste z podanego przedziału. 8 Powtarzanie nie musi być uciążliwe, czyli pętle warunkowe 2 h podać składnię instrukcji powtarzania warunkowego While End While; podać składnię instrukcji powtarzania warunkowego Do Loop w poznanych na lekcji wariantach; podać znaczenie słów kluczowych Until i While w składni polecenia Do Loop; zapisać algorytm Euklidesa z odejmowaniem w postaci listy kroków i schematu blokowego; zastosować instrukcje powtarzania warunkowego wymienić różnice między poznanymi postaciami instrukcji powtarzania warunkowego; podać definicję debugera; wymienić zadania debuggera w IDE; wymienić tryby wykonywania programu z wykorzystaniem debugera; opisać zastosowanie okna Watch; zastosować odpowiednią postać instrukcji zapisać w postaci listy kroków i schematu blokowego algorytm Euklidesa obliczania NWD metodą dzielenia; obliczający NWD za pomocą algorytmu Euklidesa z dzieleniem. 8
w prostych algorytmach iteracyjnych obliczanie NWD za pomocą metody Euklidesa, logowanie do programu; stosować operatory logiczne w budowaniu warunków zakończenia pętli. powtarzania warunkowego w zależności od potrzeb; wstawiać punkt przerwania programu; wykonywać program krokowo w poznanych trybach; śledzić wartości zmiennych za pomocą okna Watch. 9 Operacje na plikach tekstowych 2 h wymienić procedury i funkcje pozwalające na otwarcie pliku tekstowego; wymienić tryby pracy z plikiem tekstowym; opisać działanie funkcji Eof(); wymienić procedury pozwalające na zapis i odczyt danych do pliku tekstowego; wymienić sposoby odczytu danych z pliku tekstowego (wierszami, po znaku) oraz funkcje realizujące te działania; podać pojęcie kodu ASCII; stosować wbudowane funkcje do otwarcia plików tekstowych w trybie do zapisu i do odczytu; deklarować i wykorzystywać zmienne potrzebne do obsługi pliku; wymienić różnice pomiędzy funkcją LineIput a InputString oraz podać przykłady ich zastosowania; wymienić funkcje do zamiany kodu ASCII na znaki oraz znaku na odpowiadający mu kod ASCII; sekwencyjne przeglądać plik tekstowy z wykorzystaniem instrukcji powtarzania warunkowego i funkcji Eof(); stosować funkcje Chr() i Asc() do konwersji; sekwencyjnie przeszukiwać plik tekstowy. obliczający liczbę wystąpień wyrazu w pliku; obliczający sumę liczb nieparzystych zapisanych w pliku; obliczający pole figury płaskiej (prostokąt, trójkąt), której współrzędne wierzchołków są zapisane w pliku. zapisywać i odczytywać dane z pliku tekstowego za pomocą wbudowanych funkcji i procedur; zamykać plik tekstowy za pomocą odpowiedniej procedury. 9
10 Aplikacje konsolowe 2 h podać definicję programowania strukturalnego i zdarzeniowego; wymienić metody pozwalające na wprowadzanie i wyprowadzanie danych w aplikacjach konsolowych; wymienić różnice pomiędzy programowaniem strukturalnym a sterowanymi zdarzeniami; podać podstawowe metody klasy Random pozwalające na generowanie liczb losowych; podać strukturę kodu aplikacji konsolowej; opisać funkcję formatującą wynik Format; utworzyć projekt aplikacji konsolowej; testować i uruchamiać aplikacje konsolowe; stosować metody klasy Console do wprowadzania i wyprowadzania danych (Read, ReadLine, Write, WriteLine); wykorzystać operator Mod do sprawdzenia parzystości liczby; implementować algorytm obliczania NWD do aplikacji konsolowej; zapisać algorytm rozwiązywania układu równań w postaci listy kroków. wskazać w kodzie programu różnicę między programowaniem strukturalnym a zdarzeniowym; wprowadzać dane do aplikacji konsolowej (z klawiatury, pliku tekstowego, losowo); zapisać algorytm rozwiązywania układu równań w postaci schematu blokowego; napisać aplikację konsolową wyznaczającą rozwiązanie układu równań liniowych; sformatować wyniki obliczeń za pomocą funkcji Format; wskazać źródło niestabilności algorytmu rozwiązania układu równań liniowych za pomocą programu komputerowego. 11 Procedury i funkcje 2 h podać definicję programowania proceduralnego i strukturalnego; podać definicję procedury typu Sub i Function; wymienić modyfikatory dostępu; wymienić poznane na lekcji funkcje matematyczne wymienić różnice w sposobie działania procedury i funkcji; określić sposób działania poznanych funkcji matematycznych i tekstowych; podać rodzaje zasięgu zmiennej, procedury i funkcji; zapisać w postaci listy kroków i schematu blokowego algorytm potęgowania liczby (poprzez iterację); napisać funkcję podnoszącą do dowolnej 10
i tekstowe; definiować procedury Sub i Function bez parametrów; wywoływać zdefiniowane procedury i funkcje w programie; rozpoznać początek i koniec procedury, funkcji w kodzie programu; stosować procedury i funkcje wbudowane oraz zdefiniowane przez programistę. określić zakres działania zmiennych, procedur i funkcji na podstawie miejsca ich wystąpienia oraz modyfikatora dostępu; dzielić program na procedury i funkcje bezparametrowe; stosować w programie poznane funkcje tekstowe i matematyczne, zgodnie z ich przeznaczeniem; wykorzystywać procedury i funkcje jako składniki wcześniej tworzonych algorytmów. potęgi podaną liczbę poprzez iterację. 12 Przekazywanie argumentów do procedur i funkcji 2 h podać definicję przekazywania argumentów przez wartość i referencję; wskazać domyślny sposób przekazywania argumentów do procedur; wskazać różnice w poznanych sposobach przekazywania parametrów; przekazywać parametry procedur i funkcji przez wartość i referencję; rysujący wykres funkcji f(x)=a*sin(b*x+c)+d podać definicję argumentu opcjonalnego; podać sposób definiowania parametrów procedury z wykorzystaniem parametru opcjonalnego; deklarować sposób przekazywania parametrów za pomocą słów kluczowych ByVal i ByRef; wymienić typy danych potrzebnych do wykorzystania metod graficznych z klasy System.Drawing.Graphics; wymienić metody z klasy System.Drawing.Graphics do rysowania podstawowych figur geometrycznych. stosować parametry opcjonalne w procedurach i funkcjach; wybierać sposób przekazywania parametrów (przez wartość i referencję) w zależności od potrzeb; deklarować zmienne niezbędne do rysowania za pomocą klasy System.Drawing.Graphics; stosować podstawowe metody klasy System.Drawing.Graphics pozwalające na rysowanie odcinków oraz figur i krzywych; wykorzystać metodę DrawLine do rysowania prostych i krzywych; 11
dobierać współrzędne rysunków zgodnie z potrzebami aplikacji. 13 Zmienne tablicowe 2h podać definicję tablicy jednowymiarowej; podać definicję tablicy wielowymiarowej; podać definicję indeksu; opisać sposób indeksowania tablicy; wskazać definicję tablicy w kodzie w programu; samodzielnie zadeklarować tablicę jednowymiarową lub dwuwymiarową; odwołać się do pojedynczego elementu tablicy jedno- i dwuwymiarowej; nadawać wartości elementom tablicy jednoi dwuwymiarowej; wyświetlać elementy tablicy. wymienić cechy tablicy w VB.NET; wymienić różnice pomiędzy poznanymi typami danych a tablicą; wymienić proste zastosowania tablic poznane na lekcji; modyfikować i przetwarzać elementy tablicy; wykorzystać zmienne tablicowe przy rozwiązywaniu typowych problemów algorytmicznych; wypełniać tablicę losowymi wartościami; wypełniać tablicę losowymi wartościami, tak by elementy się nie powtarzały. obliczający dokładną wartość z silni do 1000.. 14 Porządkowanie ciągu elementów metodą bąbelkową, przez wybór oraz przez wstawianie 4 h wymienić poznane algorytmy sortowania; omówić działanie poznanych algorytmów sortowania; zrealizować algorytm sortowania bąbelkowego w postaci aplikacji napisanej w VB.NET; zapisać algorytm sortowania przez wstawianie w postaci listy kroków; zapisać algorytm sortowania przez wybieranie w postaci listy kroków; zapisać algorytm sortowania bąbelkowego wymienić różnice w sposobie działania poznanych algorytmów; wymienić, jakie elementy algorytmu sortowania wpływają na jego efektywność; opisać wpływ rozłożenia elementów ciągu na efektywność poznanych algorytmów sortowania; zapisać algorytm sortowania przez wybieranie w postaci schematu blokowego; zapisać algorytm sortowania bąbelkowego zapisać w postaci listy kroków algorytm sortowania przez wstawianie połówkowe; sortujący tablicę przez wstawianie połówkowe. 12
15 Algorytm przeszukiwania w ciągu wyróżnionego elementu 2 h w postaci listy kroków. podać definicję wyszukiwania elementu w zbiorze; podać definicję wyszukiwania liniowego; podać definicję wyszukiwania binarnego; podać definicję złożoności obliczeniowej algorytmu; zapisać algorytm wyszukiwania liniowego w postaci listy kroków; zapisać algorytm wyszukiwania maksimum i minimum w postaci listy kroków; zapisać algorytm wyszukiwania binarnego w postaci listy kroków; zrealizować algorytm wyszukiwania liniowego w postaci aplikacji napisanej w VB.NET; zrealizować algorytm wyszukiwania maksimum i minimum w postaci aplikacji napisanej w VB.NET. w postaci schematu blokowego; zapisać algorytm sortowania przez wstawianie schematu blokowego; oszacować liczbę powtórzeń instrukcji wewnątrz pętli; dokonać porównania efektywności algorytmów rozwiązujących podobne zadania; zrealizować algorytmy sortowania przez wybieranie i wstawianie w postaci aplikacji napisanej w VB.NET. zapisać algorytm wyszukiwania liniowego w postaci schematu blokowego; zapisać algorytm wyszukiwania maksimum i minimum w postaci schematu blokowego; zapisać algorytm wyszukiwania binarnego w postaci schematu blokowego; oszacować maksymalną liczbę iteracji w wyszukiwaniu liniowym i binarnym; zrealizować algorytm wyszukiwania liniowego w postaci aplikacji napisanej w VB.NET. zapisać w postaci listy kroków algorytm wyszukiwania z wartownikiem; zapisać w postaci listy kroków algorytm wyszukiwania rozpiętości zbioru; zapisać w postaci listy kroków algorytm wstawiania binarnego. 16 Schemat Hornera i jego 2 h 13
zastosowania potrafi podać wzór na obliczenie wartości wielomianu według schematu Hornera; zapisać algorytm Hornera za pomocą listy kroków i schematu blokowego; wykorzystać schemat Hornera do obliczania wartości wielomianu w podanym punkcie. potrafi wskazać zastosowania schematu Hornera; potrafi podać zastosowanie okna Locals; wykorzystać schemat Hornera do konwersji liczny binarnej na dziesiętną; śledzić wartość zmiennych w trakcie wykonywania programu za pomocą okna Locals; ustalić, jakie zmienne będą śledzone w oknie Locals. wykorzystujący schemat Hornera do obliczania ilorazu wielomianu przez dwumian; wykorzystujący schemat Hornera do obliczania pochodnej wielomianu w punkcie. 17 Rekurencja i jej zastosowania 2 h podać definicję rekurencji; wymienić przykłady algorytmów rekurencyjnych (liczba Fibonacciego, silnia); podać definicje grafiki fraktalnej; zapisać w postaci listy kroków rekurencyjny algorytm obliczania silni; zapisać w postaci listy kroków i schematu blokowego rekurencyjny algorytm obliczania liczby Fibonacciego; wskazać w kodzie procedury wywołanie rekurencyjne; prawidłowo definiować warunki zakończenia rekurencji; wymienić niebezpieczeństwa algorytmów rekurencyjnych; wymienić przykłady grafiki fraktalnej opartej na rekurencji. podać przykłady działań i algorytmów, gdzie wykorzystywana jest rekurencja; zapisać w postaci listy kroków iteracyjny algorytm obliczania liczby Fibonacciego. wykorzystujący rekurencję do obliczenia dwumianu Newtona; wykorzystujący rekurencję do obliczenia przybliżonej wartości złotej proporcji poprzez zastosowanie pierwiastków kaskadowych; wykorzystujący rekurencję do potęgowania dowolnej liczby naturalnej. zaimplementować poznane algorytmy rekurencyjne w VB.NET. 14
18 Iteracja czy rekurencja? 2 h 19 Metoda dziel i zwyciężaj wskazać różnice pomiędzy iteracją a rekurencją; wskazać wady rekurencji (wykonywanie dużej liczby wywołań funkcji, duża złożoność przy większej liczbie obliczeń, długi czas trwania przy większych wartościach do obliczenia, nadmierne wykorzystanie pamięci stosu); wskazać zalety rekurencji (prostota zapisu, łatwość zdefiniowania problemu); wskazać zalety iteracji; podać przykłady grafiki rysowanej za pomocą rekurencji; rozróżniać rekurencyjne i iteracyjne wersje algorytmów. 2 h podać definicję strategii dziel i zwyciężaj ; wskazać przykłady zastosowań strategii dziel i zwyciężaj ; wyjaśnić działanie algorytmu sortowania szybkiego; wskazać, jakie cechy strategii dziel i zwyciężaj są wykorzystane w sortowaniu szybkim; wymienić poznane algorytmy sortowania. opisać sposób pomiaru czasu działania algorytmu z wykorzystaniem polecenia Data.Now.Tics; opisać sposób tworzenia trójkąta Sierpińskiego; rozróżniać rekurencyjne i iteracyjne wersje algorytmów; określać liczbę wywołań procedur i funkcji w algorytmach iteracyjnych i rekurencyjnych; wykorzystać polecenie Data.Now.Tics do określenia czasu działania aplikacji lub fragmentu wybranego kodu; określać czas trwania fragmentu kodu aplikacji; tworzyć prostą grafikę rekurencyjną (trójkąt Sierpińskiego). opisać algorytm sortowania szybkiego; uporządkować poznane algorytmy ze względu na ich efektywność oraz wrażliwość na rozkład porządkowanych danych; zapisać algorytm sortowania szybkiego w postaci listy kroków; porównać poznane algorytmy sortowania oraz podać, jakie elementy wpływają na szybkość ich działania; znajdujący miejsca zerowych funkcji metodą połowienia przedziałów. 15
napisać aplikację wykonującą sortowanie szybkie. 20 Tworzenie zaawansowanego interfejsu użytkownika 21 Zaprojektowanie i realizacja projektu zespołowego 2 h wymienić elementy aplikacji Windows tworzące interfejs użytkownika; wymienić zastosowania poznanych elementów interfejsu; wymienić kontrolki VB.NET pozwalające tworzyć poznane elementy interfejsu użytkownika; przypisywać procedury zdarzeń do poszczególnych poleceń menu; tworzyć pasek stanu za pomocą kontrolki StatusBar; dodawać panele do paska stanu oraz modyfikować ich właściwości; tworzyć pasek narzędzi za pomocą kontrolki ToolBar. 6 h opisać etapy projektowania i testowania oprogramowania; wykonać program instalacyjny do aplikacji; wymienić zasady tworzenia przejrzystego interfejsu użytkownika; opisać sposoby dystrybucji oprogramowania możliwe do realizacji w VB.NET; tworzyć menu za pomocą kontrolki MainMenu; modyfikować właściwości menu dodawać klawisze skrótów do poleceń, wstawiać separatory; tworzyć procedury dodające funkcjonalności paskowi stanu; modyfikować właściwości paneli paska stanu (tekst) z poziomu kodu; dodawać nowe elementy (ikony) paska narzędzi oraz modyfikować ich właściwości; tworzyć kod obsługujący ikony paska narzędzi. zaprojektować prostą aplikację VB.NET; ustawić właściwości programu instalacyjnego (katalog docelowy, ikona aplikacji, utworzenie skrótów w Start/Programy i na pulpicie); stosować wiedzę poznaną na wcześniejszych lekcjach do samodzielnego wykonania 16
opisać zadania i możliwości programu instalacyjnego. aplikacji; korzystać z różnorodnych źródeł informacji; planować swoją pracę; pracować w zespole; publicznie prezentować efekty swojej pracy. 17
2.2 Drugi rok nauczania PRZEDMIOT: Informatyka NAUCZYCIEL: PLAN WYNIKOWY NA ROK SZKOLNY 200 /200. (Plan obejmuje 22 godziny dydaktyczne.) KLASA: NR PROGRAMU: DKO-4015-18/02 OGÓLNE CELE KSZTAŁCENIA I WYCHOWANIA: Poznanie podstawowych algorytmów, przewidzianych programem nauczania. Poznanie podstawowych pojęć i algorytmów z zakresu metod numerycznych. Poznanie mechanizmów szyfrowania danych. Nabycie umiejętności implementacji poznanych algorytmów w VB.NET. Poznanie podstawowych elementów programowania obiektowego. Poznanie dynamicznych struktur danych oraz nabycie umiejętności wykorzystywania ich w aplikacjach. Kolumna Uwagi do realizacji zawiera dodatkowe cele jakie można osiągnąć, realizując zadania dodatkowe, ciekawostki z e- podręcznika lub inne przykłady zaproponowane przez nauczyciela, rozszerzające lub utrwalające materiał realizowany w ramach pakietu. 18
Nr lekcji Temat Czas 22 Poławiacze liczb pierwszych 2 h 22 Algorytmy zachłanne 2 h podstawowe podać definicję liczby pierwszej i naturalnej; podać definicję faktoryzacji liczby; opisać sposób szukania liczb pierwszych za pomocą sita Eratostenesa; Wymagania programowe sprawdzający, czy liczba jest pierwsza; napisać aplikację dokonującą faktoryzacji liczby; opisać działanie algorytmu opartego na sicie Eratostenesa; zapisać algorytm sita Eratostenesa za pomocą listy kroków; podać definicję metody zachłannej stosowanej w algorytmice; wymienić cechy algorytmów zachłannych; wymienić różnice pomiędzy decyzyjnym a ogólnym problemem plecakowym; opisać algorytm pakowania plecaka (algorytm plecakowy); ponadpodstawowe napisać algorytm rozkładu liczby na czynniki pierwsze za pomocą listy kroków i schematu blokowego; zapisać algorytm sita Eratostenesa za pomocą schematu blokowego; zaimplementować sito Eratostenesa w VB.NET do wyszukiwania n liczb pierwszych; zapisać w postaci schematu blokowego rozwiązanie ogólnego problemu plecakowego; zapisać w postaci schematu blokowego rozwiązanie decyzyjnego problemu plecakowego; rozwiązać za pomocą metody zachłannej ogólny i decyzyjny algorytm Uwagi do realizacji (*) 19
omówić algorytm rozwiązania problemu wydania reszty (problem kasjera); podać przykłady innych problemów wykorzystujących metody zachłanne rozwiązania problemu; zapisać w postaci listy kroków rozwiązanie ogólnego problemu plecakowego; plecakowy w VB.NET; omówić metodę programowania dynamicznego w rozwiązaniu problemu plecakowego; stosować metodę zachłanną do rozwiązywania problemów. zapisać w postaci listy kroków rozwiązanie decyzyjnego problemu plecakowego. 24 Metody numeryczne ciemna strona programowania 2 h podać definicję metod numerycznych; wymienić zastosowania metod numerycznych; opisać błędy wynikające ze sposobu przechowywania liczb przez komputer; wymienić poznane na lekcji proste algorytmy oparte na metodach numerycznych; zapisać algorytm Newtona-Raphsona w postaci listy kroków; obliczający wartość pierwiastka kwadratowego z podanej liczby, wykorzystując algorytm Newtona-Raphsona; zapisać algorytm Newtona do obliczania pierwiastka n-tego stopnia w postaci listy kroków; zapisać algorytm Newtona do obliczania miejsca zerowego funkcji w postaci listy kroków; obliczający wartość pierwiastka n-tego stopnia z podanej liczby, wykorzystując algorytm Newtona; szukający miejsca zerowego funkcji metodą Newtona; zapisać algorytm obliczania całki metodą trapezów w postaci listy kroków; w VB, obliczający całkę metodą trapezów; podać przykłady obliczeń wykorzystujących przybliżenia; 25 Kryptografia i kryptoanaliza, czyli ENIGMAtyczna 2 h podać definicje pojęć: kryptologia, kryptografia i kryptoanaliza; opisać schemat szyfrowania i deszyfrowania informacji w kryptografii 20
matematyka wymienić różnice pomiędzy kryptologią, kryptografią i kryptoanalizą; podać definicję szyfru przestawieniowego i podstawieniowego; symetrycznej i asymetrycznej; podać definicję szyfru bezwarunkowo bezpiecznego i szyfru bezpiecznego obliczeniowo; opisać szyfr płotkowy; opisać szyfr Cezara; podać definicję szyfru płotkowego; podać definicję szyfru homofonicznego; wymienić podstawowe metody przełamywania szyfrów; podać definicję analizy częstotliwościowej; opisać sposób szyfrowania za pomocą szyfru Cezara; szyfrować i deszyfrować informacje za pomocą szyfru płotkowego; wymienić różnicę pomiędzy kryptografią symetryczną i asymetryczną; podać zastosowanie analizy częstotliwościowej; opisać schemat podpisu elektronicznego; stosować analizę częstotliwościową do przełamywania szyfru podstawieniowego; napisać prostą aplikację, wykorzystującą szyfr Cezara do kodowania tekstu. szyfrować i deszyfrować za pomocą szyfru Cezara. 26 Dynamiczne struktury danych i tablice o zmiennym rozmiarze 4 h wymienić polecenia pozwalające na zmianę rozmiaru tablicy; wymienić podstawowe dynamiczne struktury danych (stos, kolejka, lista, graf, drzewo); opisać sposób dostępu do danych w stosie, kolejce i liście; deklarować i inicjować zmienne klasy Stack i Queue; wprowadzać dane do stosu za pomocą metody Push; pobierać dane ze stosu za pomocą metod Pop i Peek; odczytać opis grafu z danych umieszczonych w pliku i utworzyć listy sąsiedztwa; opisać algorytm przejścia grafu (DFS, BFS); 21
wymienić różnice w sposobie dostępu do danych w stosie i kolejce; wprowadzać dane do kolejki za pomocą metody Enqueue; zaimplementować w VB algorytmy DFS i BFS**; podać przykłady zastosowania poznanych dynamicznych struktur danych; pobierać dane z kolejki za pomocą metod Dequeue i Peek; zmieniać rozmiar tablicy w trakcie działania aplikacji bez utraty danych; czyścić zawartość stosu i kolejki za pomocą metody Clear; deklarować tablice o zerowym rozmiarze; stosować tablice o zmiennych rozmiarach w programach opartych na wcześniej poznanych algorytmach (schemat Hornera, konwersja liczb binarnych na dziesiętne); rozróżniać podstawowe dynamiczne struktury danych; wymienić klasy VB służące do obsługi kolejki i stosu; wymienić podstawowe metody klasy Stack i Queue służące do dodawania i odczytywania danych z kolejki i stosu. odczytywać liczbę elementów w stosie i kolejce za pomocą właściwości Count; kopiować zawartość kolejki lub stosu; stosować podstawowe metody (Push, Pop, Clear, Peek) klasy Stack do wprowadzania, odczytywania i usuwania danych ze stosu w prostych aplikacjach; stosować podstawowe metody klasy Queue (Enqueue, Dequeue, Clear, Peek) do wprowadzania, odczytywania i usuwania danych z kolejki w prostych aplikacjach; stosować stos i kolejkę do rozwiązywania poznanych problemów z algorytmiki, wykorzystując je zamiast tablic; 27 Klasy i obiekty 2 h opisać obiektowy model programowania; podać definicje pojęć: klasa, obiekt, pole, metoda i właściwości; utworzyć nową klasę; zadeklarować pola i właściwości klasy; tworzyć nowe metody w klasie; zaprojektować i utworzyć klasę wykorzystywaną do działań na ułamkach; wykorzystać zdefiniowaną 22
omówić sposoby deklaracji klasy, pól, metod i właściwości; omówić sposoby deklaracji i inicjowania obiektu; rozróżniać klasy, obiekty, pola, metody i właściwości; deklarować i inicjować nowe obiekty w programie na bazie wcześniej utworzonej klasy; stosować właściwości i metody obiektu w programie. klasę w aplikacji; wymienić wcześniej wykorzystywane w programowaniu wbudowane klasy VB. 28 Dziedziczenie i jego rodzaje 4 h opisać mechanizm dziedziczenia w programowaniu obiektowym; wymienić i wyjaśnić podstawowe pojęcia związane z dziedziczeniem: polimorfizm, klasa bazowa, klasy potomne, przesłanianie metod, konstruktor klasy; podać sposób deklaracji klasy potomnej; podać sposób deklarowania metody przesłanianej i przesłaniającej; omówić zastosowanie i sposób deklaracji konstruktora; tworzyć nową klasę bazową. zaprojektować strukturę klas z uwzględnieniem ich dziedziczenia; tworzyć klasę potomną na bazie wcześniej utworzonej klasy; deklarować w kodzie pola, właściwości i metody klasy; deklarować metody przesłonięte i przesłaniające; zastosować metody przesłonięte w aplikacji; deklarować konstruktory klasy w klasie bazowej i klasach potomnych; zastosować konstruktory w aplikacji w trakcie inicjowania obiektu. obliczający sumę odwrotności wspak lub sumę kwadratów kolejnych liczb naturalnych; wyświetlający liczby nieparzyste z podanego przedziału. ** Materiały dotyczące grafów znajdują się w 2 numerze Biuletynu Otwartej Szkoły. 23
3. VB.Net - materiały dodatkowe Pragniemy zarekomendować Państwu dwa portale, w których można odnaleźć ciekawe materiały z zakresu programowania w VB.Net. Pierwszy z nich to portal Otwartej Szkoły. Znajduje się tam elektroniczny periodyk Biuletyn Otwartej Szkoły zawierający różne ciekawe informacje z zakresu ICT w szkole. Jednym ze stałych działów tej publikacji jest Kompendium programisty. Jest to cykl artykułów poszerzających wiedzę z zakresu programowania w VB.Net zarówno w zakresie algorytmiki, jak i technik programistycznych wykorzystujących technologie.net. Adres portalu www.otwartaszkola.edu.pl. Drugim portalem, który polecamy to witryna www.programuj.edu.pl, zawierająca różne materiały dla osób zainteresowanych programowaniem w VB.Net i nie tylko. 24