Методичка для преподавателя информатики

10 класс, 1-я четверть (8 уроков)

Темы:

Алгоритмы и структуры данных: углубление в сортировки (быстрая сортировка, пирамидальная сортировка), поиск, алгоритмы на графах (поиск в глубину, поиск в ширину).
Программирование: углубленное объектно-ориентированное программирование (ООП) — работа с классами, наследование, инкапсуляция, полиморфизм.
Введение в сетевые технологии: основы сетевых взаимодействий, протоколы (HTTP, FTP), основы работы с сетями и Интернетом.

Урок 1: Алгоритмы сортировки — повторение и углубление

Цель:
Повторить основные алгоритмы сортировки, углубиться в понятие быстрой и пирамидальной сортировки.

План урока:

Повторение базовых алгоритмов сортировки (10 мин).
- Сортировка вставками, выбором, пузырьком — краткое напоминание.
- Понимание сложности алгоритмов: O(n), O(n²), O(log n).
Быстрая сортировка (Quicksort) (15 мин).
- Принцип работы алгоритма, рекурсия и разбиение массива.
- Оценка времени выполнения, реализация на Python или другом языке программирования.
Пирамидальная сортировка (Heapsort) (15 мин).
- Введение в структуру данных “куча” (heap), построение и сортировка.
- Практическая реализация алгоритма.

Практическая работа:
Написание программ для быстрой и пирамидальной сортировки.

Домашнее задание:
Реализовать быструю и пирамидальную сортировки для заданных наборов данных и сравнить их по производительности.

Урок 2: Алгоритмы поиска — линейный и бинарный поиск

Цель:
Разобрать и применить линейный и бинарный поиски, их особенности и применение в программировании.

План урока:

Линейный поиск (5 мин).
- Простой подход к поиску в неупорядоченных массивах.
- Оценка сложности: O(n).
Бинарный поиск (10 мин).
- Условия использования бинарного поиска (упорядоченные массивы).
- Оценка сложности: O(log n), примеры использования.
Практическая работа (25 мин).
- Реализация программ с линейным и бинарным поиском, тестирование на различных наборах данных.

Домашнее задание:
Реализовать бинарный поиск для большого упорядоченного массива и провести тесты производительности.

Урок 3: Алгоритмы на графах — поиск в глубину (DFS)

Цель:
Познакомить с основами работы с графами, научить реализовывать алгоритм поиска в глубину.

План урока:

Что такое графы? (10 мин).
- Вершины и ребра, типы графов (ориентированные и неориентированные).
- Применение графов в реальной жизни: социальные сети, карты, маршрутизация.
Алгоритм поиска в глубину (DFS) (10 мин).
- Принцип работы алгоритма, использование рекурсии.
- Примеры задач, решаемых с помощью DFS.
Практическая работа (20 мин).
- Реализация DFS для графов, поиск связных компонентов.

Домашнее задание:
Применить DFS для решения задачи о нахождении пути в лабиринте или другой задачи с графами.

Урок 4: Алгоритмы на графах — поиск в ширину (BFS)

Цель:
Научить реализовывать и применять алгоритм поиска в ширину для различных задач.

План урока:

Алгоритм поиска в ширину (BFS) (10 мин).
- Разбор принципа работы, отличие от DFS.
- Оценка сложности, применение в поиске кратчайшего пути.
Применение BFS (10 мин).
- Примеры задач: маршруты в графах, минимальное количество шагов в лабиринте.
Практическая работа (20 мин).
- Реализация BFS, нахождение кратчайшего пути в графе.

Домашнее задание:
Решить задачу по нахождению кратчайшего пути между вершинами графа с использованием BFS.

Урок 5: Углубленное объектно-ориентированное программирование (ООП) — классы и объекты

Цель:
Научить работать с классами и объектами в программировании, создать первые классы с конструкторами.

План урока:

Повторение основных концепций ООП (5 мин).
- Классы, объекты, методы, атрибуты.
Создание классов и объектов (15 мин).
- Создание первого класса, использование конструктора для инициализации.
- Примеры создания и работы с объектами в Python или другом языке программирования.
Практическая работа (20 мин).
- Реализация классов и объектов для задачи управления библиотекой или простой игры.

Домашнее задание:
Создать класс, описывающий студентов с атрибутами (имя, возраст, класс), реализовать методы для изменения этих атрибутов.

Урок 6: Наследование и инкапсуляция

Цель:
Познакомить учеников с концепциями наследования и инкапсуляции в ООП.

План урока:

Наследование в ООП (10 мин).
- Определение наследования, создание дочерних классов.
- Примеры использования наследования для расширения функционала.
Инкапсуляция (10 мин).
- Принцип скрытия данных и методов от внешнего мира.
- Примеры инкапсуляции: модификаторы доступа (public, private, protected).
Практическая работа (20 мин).
- Создание классов с наследованием и инкапсуляцией.

Домашнее задание:
Создать базовый класс и два дочерних, применить наследование для расширения их функционала.

Урок 7: Полиморфизм и абстракция в ООП

Цель:
Познакомить с полиморфизмом и абстракцией, научить применять их в программировании.

План урока:

Полиморфизм в ООП (10 мин).
- Принцип полиморфизма, примеры работы с одноименными методами в разных классах.
Абстракция (10 мин).
- Что такое абстракция, как создавать абстрактные классы и методы.
Практическая работа (20 мин).
- Реализация примеров с полиморфизмом и абстракцией.

Домашнее задание:
Реализовать полиморфизм в рамках задачи с созданием разных типов геометрических фигур, которые могут рассчитывать свои параметры.

Урок 8: Введение в сетевые технологии — основы сетей и протоколов

Цель:
Познакомить учеников с сетевыми технологиями, принципами работы сетей и основными протоколами.

План урока:

Основы сетей (10 мин).
- Локальные и глобальные сети, IP-адресация, маршрутизация данных.
Сетевые протоколы (15 мин).
- Введение в HTTP и FTP, назначение и работа.
- Примеры взаимодействия клиента и сервера через HTTP-запросы.
Практическая работа (15 мин).
- Работа с простыми HTTP-запросами с использованием браузера или программы (например, Postman).

Домашнее задание:
Исследовать работу HTTP-запросов с помощью доступных инструментов и представить отчет о наблюдениях.

Эта методичка позволит ученикам 10-го класса глубже понять алгоритмы, структуры данных, объектно-ориентированное программирование и сетевые технологии.