Начала алгоритмизации и программирования на языке Python [2022] [Высшая инженерная школа СПбПУ] [Е. Гуляева, А. Дыбко, А. Жуковский, С. Лукичева]

Начала алгоритмизации и программирования на языке Python [2022]
Высшая инженерная школа СПбПУ (Санкт-Петербургский Политехнический Университет)
Елена Гуляева, Алексей Дыбко, Алексей Жуковский, Светлана Лукичева, Сергей Лыков, Юрий Мельник, Галина Назарова, Анна Яценко

Когда Дерек Брин, известный разработчик образовательных программ, автор культовой книги "Scratch For Kids", встречается со школьниками, он в начале занятия выводит детей из компьютерного класса, и обсуждает с ними задачу вне среды программирования – «чтобы они думали, прежде чем писать».

То, что школьники называют программированием – ввод текста программы на том или ином языке программирования, - в действительности является лишь частью процесса разработки программы. Она называется «кодирование». И бессмысленно осваивать кодирование, не овладев предшествующими этапами разработки программы – постановкой задачи и алгоритмизацией.

Целью семестра является знакомство с понятиями «данные», «алгоритм», «программа», получение опыта разработки программы в конкретной среде программирования.

В ходе обучения школьники осваивают основы алгоритмизации, учатся формально описывать постановку задачи и планировать информационный процесс. Они знакомятся с этапами создания программы и постепенно их осваивают.

Используемый язык программирования – Python. Его выбор обусловлен и доступностью языка (открытое мультиплатформенное программное обеспечение с минимальными требованиями к аппаратуре компьютера), и лаконизмом и прозрачностью текста программы, и популярностью языка на ЕГЭ и олимпиадах. Python – язык, на котором работают тысячи профессионалов во всём мире, востребованный на рынке труда.

Дальнейшее развитие навыков программирования, овладение сложными структурами данных и классическими алгоритмами, накопление опыта разработки программ, овладение специфическими сферами применения Python – на следующих семестрах.

Чему научим:
1. Знания и представления:

• Программа как информационный процесс
• Этапы разработки программы.
• Данные, их типы.
• Понятие алгоритма, свойства алгоритмов.
• Способы записи алгоритмов.
• Языки программирования, критерии их выбора.
• Особенности языка программирования Python.
• Среды программирования. Технология программирования.
• IDLE Python: особенности, возможности.
• Основные алгоритмические конструкции (линейная последовательность действий, ветвление, цикл), их реализация на Python.

2. Умения и навыки:

• Анализ и формализация условия задачи.
• Планирование данных в программе: выделение входных и выходных данных, выбор типов данных.
• Понимание алгоритмов, описанных разными способами (словесное описание, блок-схема, псевдокод, текст программы).
• Исполнение алгоритма с помощью таблицы значений.
• Разработка алгоритмов, содержащих ввод и вывод данных, присваивания, ветвления, циклы.
• Создание программы в IDLE Python (создание файла, ввод и редактирование текста программы, устранение синтаксических ошибок, выполнение, простейшие приёмы отладки).
• Уверенное использование Python для реализации линейных и разветвлённых алгоритмов.
• Работа с числовыми и строковыми данными на Python.

Спойлер: Содержание

Занятие 1 - Что такое «программа»

• Программа как вид информационной модели.
• Программа как информационный процесс.
• Понятия «Данные» и «Алгоритм».
• Упражнения – работа с различными видами информационных моделей, их анализ.

Занятие 2 - Алгоритмы и формы их записи

• Алгоритм: исполнитель, система команд.
• Свойства алгоритмов.
• Формы записи алгоритмов (словесный, блок-схема, псевдокод).
• Упражнения – исполнение алгоритмов, перевод алгоритма в другую форму записи.

Занятие 3 - Проверочная работа – чтение и запись алгоритмов. Алгоритм и программа

• Языки программирования. Python – особенности, достоинства.
• Среды программирования.
• Знакомство с IDLE Python.

Занятие 4 - Типы данных. Простейшие действия с данными

• Типы данных, их классификация.
• Описание данных в алгоритме при разных формах его записи.
• Числа и строки в Python – эксперименты и выводы.
• «Утиная типизация», преобразование данных.
• Операторы ввода, вывода, присваивания.

Занятие 5 - Линейные алгоритмы, их программирование

• Понятие линейного алгоритма.
• Входные, выходные, промежуточные данные.
• Упражнения – разработка и программирование линейных алгоритмов разной сложности.

Занятие 6 - Проверочная работа – программирование линейных алгоритмов. Разветвлённые алгоритмы

• Примеры ситуаций, приводящих к разветвлению алгоритма.
• Реализация ветвления в блок-схеме и в псевдокоде.
• Условный оператор в Python.
• Упражнения – разработка и программирование простых разветвлённых алгоритмов.

Занятие 7 - Сложные и вложенные ветвления. Простейшие инструменты отладки

• Взаимоисключающие условия и вложенные условия.
• Вложенные условные операторы.
• Роль отступов в Python
• Отладка с помощью трассировочной печати.
• Упражнения – разработка и отладка программ с условными операторами.

Занятие 8 - Логические данные, логические операции

• Повторение: высказывания, логические операции, логические выражения.
• Логические операции в Python, их применение для формулировки сложных условий.
• Логический тип данных.
• Упражнения – разработка программ, реализующих линейные и разветвлённые алгоритмы.

Занятие 9 - Строки. Их роль в организации интерфейса программы

• Понятие пользовательского интерфейса. Критерии качества интерфейса.
• Упражнения – программные эксперименты со строками Python, символьная графика.
• Упражнения – разработка программ, реализующих линейные и разветвлённые программы с удобным для пользователя интерфейсом.

Занятие 10 - Циклические алгоритмы

• Примеры ситуаций, моделируемых циклами.
• Циклы с условием, их реализация в блок-схеме и на псевдокоде.
• Оператор While – краткое знакомство.
• Цикл с параметром, его описание в блок-схеме и на псевдокоде.
• Оператор for, применение его к строке и к диапазону.
• Упражнения – исполнение алгоритмов, содержащих циклы, с помощью таблицы значений; эксперименты с операторами циклов.

Занятие 11 - Критерии качества программы

• Прозрачность структуры кода программы на Python.
• Факторы, влияющие на быстродействие программы.
• Упражнения – разработка программ, реализующих линейные и разветвлённые алгоритмы, с акцентом на качество кода.
• Повторение, подготовка к экзамену.

Занятие 12 - Итоговое занятие

• Экзаменационный тест.
• Экзаменационное задание.
• Подведение итогов курса, варианты дальнейшего обучения.

Продажник