Программа дополнительного образования детей "Лаборатория юного линуксоида"

Пояснительная записка. Актуальность программы дополнительного образования детей, ее цели, особенности и др.

Учебно-тематический план. Примерное учебно-тематическое планирование для первого, второго, третьего и четвертого годов обучения.

Содержание программы. Перечень тем и часы для программы дополнительного образования детей "Лаборатория юного линуксоида".

Программное и информационное обеспечение. Описание программного обеспечения рекомендуемого для данной программы дополнительного образования; а также список информационных источников, использовавшихся при написании программы дополнительного образования.

Пояснительная записка программы дополнительного образования детей "Лаборатория юного линуксоида"

Образовательная программа «Лаборатория юного линуксоида» разработана для детских (юношеских) объединений, реализующих программы дополнительного образования, связанные с информационными технологиями. Программа ориентирована на возраст обучающихся 11 — 16 лет (5 — 10 классы включительно) и рассчитана на период обучения от 1 года до 4 лет.

Компьютерная техника и информационные технологии стали неотъемлемой частью жизни большинства людей. В настоящее время уже мало актуально считать целью обучения знакомство с компьютерными технологиями, т.к. сегодняшнее поколение детей уже в младших классах нередко владеет компьютерной техникой на уровне пользователя. Однако, часто эти знания отрывочны, не систематизированы, не имеют под собой теоретических основ. Известно, что большой объем неупорядоченной информации может приводить к информационному стрессу. Поэтому для педагога, преподающего дисциплины связанные с информационными технологиями, все более становится актуальной проблема обучения основополагающим принципам и направлениям IT, систематизация знаний учащихся. С другой стороны, не будет ошибкой утверждение, что объем знаний, связанных с информационными технологиями, превосходит любую другую науку. При этом данные знания не являются сильно зависящими друг от друга (так например, программисту на языке С не обязательно знать принципы web-дизайна). Разнообразие «компьютерных» направлений создает проблему выбора предмета изучения или последовательности изучения различных направлений. Очевидно, выбор будет зависеть от цели программы.

В данной программе дополнительного образования решается задача постепенного углубления и систематизации знаний учащихся. Другими словами, воспитанник на каждом цикле обучения (длительность цикла 1 год) получает законченный объем знаний определенного уровня по различным направлениям информационных технологий. В следующем цикле (в следующем году) происходит углубление и расширение знаний. Каждый год обучения состоит из пяти блоков (модулей), которые можно условно назвать: «Системно-административный», «Текстово-публикационный», «Графика и моделирование», «Программирование», «Дополнительный». Таким образом, программу можно было бы назвать «Модульное обучение информационным технологиям».

Модульная структура программы позволяет преподавать материал, соответствующий возрасту обучающихся, выявлять потенциал учащихся в том или ином направлении на раннем этапе реализации программы, заинтересовать большее количество детей и подростков, разнообразить учебный процесс, реализовывать в рамках программы различные элективные курсы. Однако, программа не подразумевает узкой специализации (например, не предполагается подготовка исключительно будущих программистов или специалистов по компьютерной графике). Скорее программа направлена на разностороннее развитие личности, формирование единой картины «информационного» мира.

Другой особенностью программы является ее ориентация на использование свободного программного обеспечения (СПО) в качестве средства обучения и предмета изучения. Использование СПО позволяет гарантировать равные возможности участникам образовательного процесса.

Кроме того, в программе сделан акцент на проектный подход. Так, уже в первый год обучения предусмотрена проектная деятельность по таким темам как «Создание компьютерных презентаций», «Введение в композицию и дизайн», «Основы компьютерной 2D-анимации». В последующих годах обучения доля проектной деятельности увеличивается; кроме того, предусматривается реализация проектов как по компьютерной графике, так и программированию.

Цель и задачи программы

Цель программы — формирование системы знаний обучающихся об основных направлениях информационных технологий, информации и способах ее обработки, программировании, а также формирование навыков работы в современных программных средах.

Обучающие задачи программы:

сформировать представления об операционной системе, прикладной программе,

Развивающие задачи программы:

Воспитательные задачи программы:

Ожидаемые результаты

В конце первого года обучения воспитанник должен
знать название и назначение основных частей компьютера, иметь представление об операционной системе как управляющей ресурсами компьютера программе и уметь работать в ней на уровне пользователя; владеть навыками работы в текстовом процессоре и графических редакторах, уметь подготовить компьютерную презентацию; иметь представление об алгоритме, знать основные алгоритмические конструкции, уметь «читать» блок-схемы; уметь составлять простейшие программы в структурном стиле на языке программирования, знать основные инструкции языка; иметь представление о компьютерной анимации.

В конце второго года обучения воспитанник должен
уметь работать в текстовом режиме, знать файловую структуру операционной системы на базе ядра Linux; знать язык гипертекстовой разметки и принципы создания Web-узла; владеть навыками обработки растровых изображений, создавать текстовые эффекты; иметь представление о различных парадигмах программирования, знать основные принципы объектно-ориентированного программирования, уметь создавать простейшие сценарии в объектно-ориентированном стиле на языке программирования; знать форматы звуковых и видеофайлов, владеть навыками обработки мульмедийной информации.

В конце третьего года обучения воспитанник должен
иметь представление о прошлом и настоящем состоянии информационных технологий; иметь навыки работы в консольных редакторах; уметь пользоваться компьютерными технологиями при создании публикаций; иметь представление о моделировании, трехмерном моделировании, уметь создавать простейшие трехмерные модели в среде 3D-моделирования; знать об инструментах создания графического интерфейса пользователя, уметь его конструировать и программировать; владеть основными сведениями о базах данных и способах работы с ними.

В конце четвертого года обучения воспитанник должен
знать, что такое проприетарная и свободно-распространяемая программа, открытый и закрытый код; иметь представление о многообразии операционных систем; уметь создавать сложные публикации; владеть навыками создания трехмерной графики и анимации; уметь реализовывать простейшие проекты, связанные с программированием; владеть навыками работы с электронными таблицами.

Мониторинг. Формы подведения итогов реализации программы

Год обучения Начальная диагностика Промежуточная аттестация Итоговая аттестация
1 Собеседование Тестирование.
Творческие работы по темам «Создание компьютерных презентаций», «Введение в композицию и дизайн»,
«Основы компьютерной 2D-анимации».
-
2 Тестирование Тестирование.

Творческие работы по темам «Использование профессиональных инструментов для создания растровой графики»,
«Изменение изображений», «Создание текстовых эффектов» и «Практика объектно-ориентированного программирования».
Разработка сайта-визитки и/или простого приложения, исходный код которого написан в стиле ООП.
3 Тестирование Тестирование
Творческие работы по темам «Практика создания публикаций», «Практика 3D моделирования»,
«Разработка приложений с графическим интерфейсом», «Разработка баз данных»
Разработка простого приложения с графическим интерфейсом пользователя.
4 Тестирование Тестирование
Творческие работы по темам «Практика использования LaTeX», «Практика программирования».
Участие в конкурсах, выставках и олимпиадах.

Учебно-тематический план программы дополнительного образования детей "Лаборатория юного линуксоида"

Название модулей

I - «Системно-административный»; II - «Текстово-публикационный»; III - «Графика и моделирование»; IV - «Программирование»; V - «Дополнительный»

Первый год обучения

Модуль № темы Название темы Всего часов Теория Практика
I 1 Введение в информационные технологии 10 6 4
2 Принципы работы в графических средах 10 4 6
II 3 Обработка текстовой информации 20 10 10
4 Создание компьютерных презентаций 12 4 8
III 5 Компьютерная графика 4 4 0
6 Создание растровой графики 12 4 8
7 Создание векторной графики 12 4 8
8 Введение в композицию и дизайн 8 4 4
IV 9 Алгоритмика 12 8 4
10 История и разнообразие языков программирования 4 4 0
11 Введение в программирование 16 8 8
V 12 Основы компьютерной 2D-анимации 24 10 14
Итого: 144 70 74

Второй год обучения

Модуль № темы Название темы Всего часов Теория Практика
I 1 Основы работы в режиме командной строки 12 6 6
2 Файловая система Linux 12 6 6
3 Введение в локальные и глобальные сети 6 4 2
II 4 Знакомство с языком гипертекстовой разметки 16 8 8
5 Введение в технологии Web 38 18 20
III 6 Использование профессиональных инструментов для создания растровой графики 24 8 16
7 Изменение изображений 18 6 12
8 Создание текстовых эффектов 12 4 8
IV 9 Парадигмы программирования 12 6 6
10 Основные принципы объектно-ориентированного программирования 12 8 4
11 Практика объектно-ориентированного программирования 30 12 18
V 12 Обработка звуковой информации 12 6 6
13 Обработка видеоинформации 12 6 6
Итого: 216 98 118

Третий год обучения

Модуль № темы Название темы Всего часов Теория Практика
I 1 История развития информационных технологий 6 4 2
2 Принципы работы в консольных редакторах 12 4 8
3 Знакомство с расширенными функциями консольных редакторов 12 6 6
II 4 Основы верстки публикаций 20 10 10
5 Практика создания публикаций 24 8 16
III 6 Виды компьютерного моделирования 6 4 2
7 Особенности трехмерной графики 4 4 0
8 Практика 3D-моделирования 26 8 18
IV 9 Инструменты для создания графического интерфейса пользователя 6 4 2
10 Знакомство с программированием основных элементов графического интерфейса 24 12 12
11 Разработка приложений с графическим интерфейсом 30 12 18
V 12 Введение в базы данных 6 6 0
13 Инструменты для работы с данными 26 10 16
14 Разработка баз данных 14 4 10
Итого: 216 98 118

Четвертый год обучения

Модуль № темы Название темы Всего часов Теория Практика
I 1 Правовая охрана программ. Лицензирование ПО 12 10 2
2 Разнообразие операционных систем 12 8 4
II 3 Знакомство с языком TeX 4 2 2
4 Основы работы с издательской системой LaTeX 24 8 16
5 Практика использования LaTeX 8 2 6
III 6 Использование профессиональных инструментов для создания трехмерной графики 24 12 12
7 Основы 3D-анимации 24 10 14
8 Практика использования трехмерной графики в моделировании 12 4 8
IV 9 Введение в практическое программирование 12 6 6
10 Практика программирования 48 18 30
V 11 Основы работы с электронными таблицами 36 18 18
Итого: 216 98 118

Содержание программы дополнительного образования детей "Лаборатория юного линуксоида"

Первый год обучения

  1. Введение в информационные технологии
    1. Что такое информация. Компьютер как средство обработки информации. История информационных технологий.
      Устройство и типы компьютеров. Понятия: операционная система, программа.
  2. Принципы работы в графических средах
    1. Текстовый и графический режимы работы. История возникновения графического интерфейса. Разнообразие графических сред.
      Основные элементы графической среды (Desktop, Главное меню, окно). Понятия: файл, директория (папка, каталог), ярлык, формат файла. Операции
      копирования, перемещения, переименования и удаления. Представление о файловой системе как древовидной структуре. Файловые менеджеры.
  3. Обработка текстовой информации
    1. Особенности хранения текста в памяти компьютера. Разнообразие текстовых редакторов и процессоров. Ввод и редактирование текста.
      Форматированный и «плоский» текст. Добавление в текстовый файл таблиц и графики. Списки и их типы. Логическая структура документа, стили.
      Дополнительные возможности современных текстовых процессоров.
  4. Создание компьютерных презентаций
    1. Понятия презентации, компьютерной презентации, слайда. Программы для создания презентаций. Структура и оформление слайда.
      Логическая структура презентации. Спецэффекты и интерактивность. Публикация презентаций.

      Проектная деятельность.
  5. Компьютерная графика
    1. Компьютерная графика, векторная и растровая графика. Цветовые модели, RGB. Распространенные форматы графических файлов
      и области их применения (GIF, GPEG, PNG). Методы сжатия изображений.
  6. Создание растровой графики
    1. Программы для создания растровой графики. Инструменты (выделение, примитивы, заливка и др.) и палитра. Основные принципы
      работы в графическом редакторе (перемещение частей изображения, изменение размеров, дублирование, поворот и др.).
  7. Создание векторной графики
    1. Программы для создания векторной графики. Понятие холста. Фигуры и их трансформация. Инструмент «Кривая Безье». Булева
      алгебра в графике. Работа с цветом. Контур. Графическое оформление текста. Эффекты.
  8. Введение в композицию и дизайн
    1. Виды дизайна. Особенности формирования изображения. Композиция. Передний и задний планы, равновесие, замкнутое и открытое
      пространство, динамика и статичность.

      Проектная деятельность.
  9. Алгоритмика
    1. Понятия алгоритма, исполнителя. Признаки алгоритма. Исходные данные и результат. Способы описания алгоритмов. Линейный
      и разветвляющийся алгоритмы. Циклы.
  10. История и разнообразие языков программирования
    1. Понятия программирования, компьютерной программы, языка программирования. Исходный и исполняемый код. Транслятор,
      компилируемые и интерпретируемые языки. История развития языков программирования.
  11. Введение в программирование
    1. Способы выполнения программы, интерактивный режим и файлы. Среды разработки. Типы данных: числа (целые, дробные и др.)
      и строки. Операторы и выражения. Представление о переменной. Ключевые слова. Инструкции: условие, циклы. Комментарии. Структуры данных: строки,
      кортежи, списки и словари. Значение функций, их определение и вызов, параметры и аргументы. Использование модулей, импорт, создание.
  12. Основы компьютерной 2D-анимации
    1. Понятие анимации. Программы для создания 2D-анимации. Кадры, слои и сцены. Ключевой и промежуточный кадры. Изменения
      положения и формы объекта во времени. Циклическая анимация и многократное использование частей сцены. Публикация анимации.

Второй год обучения

  1. Основы работы в режиме командной строки
    1. История и назначение командной строки, терминалы. Правила ввода, команды и утилиты, работа со страницами руководств.
      Переменные окружения. Ввод и вывод, перенаправление. Шаблоны и фильтры.
  2. Файловая система Linux
    1. Работа с файловой системой в режиме командной строки, перемещение по дереву каталогов, просмотр каталогов и файлов,
      индексный дескриптор, ссылки, виды ссылок, копирование и перемещение файлов; структура файловой системы операционных систем на базе
      ядра Linux.
  3. Введение в локальные и глобальные сети
    1. Исторические предпосылки появления компьютерных сетей. Основные особенности локальных сетей, топологии. Глобальная
      сеть Интернет, история развития и перспектива, структура и принципы работы.
  4. Знакомство с языком гипертекстовой разметки
    1. Язык гипертекстовой разметки HTML. Структура HTML-документа: понятия тега, контейнера, атрибута и его значения.
      Разметка текста, гипертекстовые ссылки, добавление графики, работа с таблицами, списки. Фон. Заголовок документа, мета-информация.
  5. Введение в технологии Web
    1. Основные принципы создания Web-документов. Структура Web-страниц. Понятия меню, контента, сайта. Виды сайтов.
      Каркас сайта. Особенности Web-дизайна. Цветовые схемы. Проблемы использования различных шрифтов. Каскадные таблицы стилей (CSS):
      синтаксис, оформление фона, текста, списков и таблиц.
  6. Использование профессиональных инструментов для создания растровой графики
    1. Знакомство с интерфейсом графического процессора и особенностями создания растровой графики. Выделение и рисование,
      градиенты и текстуры. Сохранение созданного изображения в различных форматах. Работа со слоями.

      Проектная деятельность.
  7. Изменение изображений
    1. Изменение размера, вращение и масштаб, отображение и др. Изменение цвета. Фильтры. Особенности работы с фотографиями.

      Проектная деятельность.
  8. Создание текстовых эффектов
    1. Особенности работы с текстом в графическом процессоре. Применение фильтров для создания различный текстовых эффектов.

      Проектная деятельность.
  9. Парадигмы программирования
    1. Различные уровни подхода к созданию программы. Особенности и различия структурного, функционального и
      объектно-ориентированного программирования. Рекурсия.
  10. Основные принципы объектно-ориентированного программирования
    1. Понятия класса и экземпляра, наследования и полиморфизма. Множественное наследование. Многократное использование кода.
  11. Практика объектно-ориентированного программирования
    1. Создание классов и их методов. Генерация объектов. Представление о перегрузке операторов. Документирование кода.

      Проектная деятельность.
  12. Обработка аудиоинформации
    1. Форматы файлов для хранения аудиоинформации. Редактирование звуковых файлов.
  13. Обработка видеоинформации
    1. Форматы видеофайлов. Разрешение. Компьютерная обработка видео. Видеомонтаж. Фильтры для создания спецэффектов. Сжатие.

Третий год обучения

  1. История развития информационных технологий
    1. История компьютеров и сетей, операционных систем и прикладного программного обеспечения. Машины Бэббиджа и Тьюринга.
      Принципы построения компьютеров. Терминалы и суперкомпьютеры, первые программы. Предпосылки появления графического интерфейса пользователя.
  2. Принципы работы в консольных редакторах
    1. Структура «окна», режимы: ввод текста, командный, редактирование и др. Команды переключения режимов, файловых операций,
      перемещения по файлу и его редактирования.
  3. Знакомство с расширенными функциями консольных редакторов
    1. Работа с файловой системой, несколькими файлами. Поиск. Назначение редакторов. Настройка редакторов.
  4. Основы верстки публикаций
    1. Публикации и их виды. Инструменты для верстки документов. Работа с текстом, обработка изображений, работа со слоями.
      Экспорт в различные форматы. Дополнительные возможности программы верстки публикаций.
  5. Практика создания публикаций
    1. Особенности верстки статей, визиток, газет и др.

      Проектная деятельность.
  6. Виды компьютерного моделирования
    1. Моделирование, виды моделирования, компьютерное моделирование. Субъект, объект, модель. Абстрагирование. Эксперимент.
      Преимущество компьютерного моделирования. Графическое компьютерное моделирование: особенности и назначение.
  7. Особенности трехмерной графики
    1. Геометрическая проекция. Понятие сцены. Объекты сцены: геометрия, материалы, источники света. Особенности представления
      трехмерных объектов.
  8. Практика 3D-моделирования
    1. Камеры и источники света, добавление и изменение объектов, проекции, материалы и текстуры, булевы операции. Формирование
      изображения.

      Проектная деятельность.
  9. Инструменты для создания графического интерфейса пользователя
    1. Понятие графического интерфейса пользователя (GUI), его принципиального отличия от режима командной строки. История GUI.
      Многообразие инструментов для его создания, их особенности и использование.
  10. Знакомство с программированием основных элементов графического интерфейса
    1. Графическая библиотека к языку программирования. Графические компоненты: главное окно, кнопки, поля, флажки, списки,
      расположение объектов. Методы обработки действий пользователя.
  11. Разработка приложений с графическим интерфейсом
    1. Диалоговые окна. Работа с изображениями. Программирование меню. Методы редактирования текста.

      Проектная деятельность.
  12. Введение в базы данных
    1. Общее определение базы данных, реляционная модель. Назначение баз данных. Типы данных. Поля и записи. Связи. Проектирование
      баз данных. Сокращение избыточности данных. Уникальность данных.
  13. Инструменты для работы с данными
    1. СУБД — системы управления базами данных: разнообразие, назначение. Создание и заполнение таблиц, установка между ними связей.
      Создание форм, поиск данных. Формирование запросов и отчетов. Сортировка.
  14. Разработка баз данных
    1. Особенности разработки и создания различных баз данных.

      Проектная деятельность.

Четвертый год обучения

  1. Правовая охрана программ. Лицензирование ПО
    1. Виды программного обеспечения по правовой принадлежности. Понятия «копирайта» и «копилефта». Коммерческое, свободное
      программное обеспечение. Вопросы общедоступности исходных кодов.
  2. Разнообразие операционных систем
    1. Причины разнообразия операционных систем на базе ядра Linux. Понятие дистрибутива, версии и обновления.
      Другие операционные системы. Особенности операционных систем AltLinux, Debian и Fedorea Core. Установка операционной системы.
  3. Знакомство с языком TeX
    1. История возникновения, основное назначение. Особенности работы: исходный файл, программа-транслятор и др.
  4. Основы работы с издательской системой LaTeX
    1. Основные понятия: специальные символы, команды, окружения, параметры. Набор и оформление текста и формул.
      Понятие псевдорисунка, отрезки, окружности, кривые и др. Таблицы. Создание команд. Блоки и клей.
  5. Практика использования LaTeX
    1. Использование системы LaTeX в различных науках: математика, физика, химия, гуманитарные науки и др.

      Проектная деятельность.
  6. Использование профессиональных инструментов для создания трехмерной графики
    1. Знакомство с профессиональным инструментом для 3D-моделирования. Объекты, меш-объекты и их редактирование. Модификаторы.
      Булевы операции. Материалы и текстуры. Изображение в качестве фона. Освещение и камеры. Рендеринг.
  7. Основы 3D-анимации
    1. Движение, вращение и масштабирование в условиях 3D-сцены. Ключевые кадры. Аминирование ламп и камер. Дополнительные
      возможности создания и редактирования анимации.
  8. Практика использования трехмерной графики в моделировании
    1. Виртуальность. Особенности моделирование физических явлений и механизмов. Системы частиц и отражение лучей.
      Моделирование мягких тел. Моделирование в реальном времени.
  9. Введение в практическое программирование
    1. Задачи, решаемые с помощью программирования. Основные принципы и этапы создания программного обеспечения.
      Многофайловые проекты. Тестирование, версии и обновления.
  10. Практика программирования
    1. Обработка и сохранение данных. Стеки. Сортировка последовательностей. Анализ данных. Обработка текстовых данных,
      синтаксический анализ, регулярные выражения. Работа с файловой системой.

      Проектная деятельность.
  11. Основы работы с электронными таблицами
    1. Табличные процессоры и области их использования. Основные элементы электронных таблиц (строка, столбец, активная
      и неактивная ячейки, заголовки). Принципы работы с электронными таблицами. Формулы, абсолютная и относительная адресация. Автоматизация.
      Функции. Математическое моделирование. Выполнение различных вычислений (суммирование, среднее значение и др.). Графическое представление данных
      (диаграммы). Поиск, сортировка и анализ данных.

Программное и информационное обеспечение программы дополнительного образования детей

Программное обеспечение

Год обучения Программное обеспечение Пример
1 Операционная система на базе ядра Linux AltLinux
Среды рабочего стола KDE и Gnome
Программы для работы с текстом KWrite и OpenOffice.org Writer
Программа для подготовки презентаций OpenOffice.org Impress
Графические редакторы KoulorPaint и Inkscape
Интерпретатор Python
Программа для создания 2D-анимации Synfig
2 Операционная система на базе ядра Linux AltLinux
Среды рабочего стола KDE
Web-редактор Quanta Plus
Графический процессор Gimp
Интерпретатор Python
Редакторы аудио- и видеоданных Audacity и Cinelerra
3 Операционная система на базе ядра Linux AltLinux
Среды рабочего стола KDE
Консольные редакторы Vim и Emacs
Программа для подготовки публикаций Scribus
Редактор трехмерной графики KPovModeler
Интерпретатор и библиотека компонентов графического интерфейса Python и TkInter
Программное обеспечение для разработки баз данных OpenOffice.org Base
4 Операционные системы на базе ядра Linux и другие AltLinux, Debian, Fedora и др.
Среды рабочего стола KDE
Системы верстки Tex и LaTeX
Программа для создания трехмерной графики, анимации и моделирования Blender
Интерпретатор Python
Программа для работы с электронными таблицами OpenOffice.org Calc

Информационное обеспечение

  1. Википедия — свободная энциклопедия
  2. СПО в российских школах
  3. BlenderУкраина. Русскоязычный сайт о Blender
  4. BlenderWiki
  5. GNU Image Manipulation Program
  6. Linux по-русски. Виртуальная энциклопедия
  7. Python Documentation
  8. Synfig animation studio
  9. Керниган Б., Пайк Р. UNIX. Программное окружение — Спб.: Символ-Плюс, 2003. - 416 с.: ил.
  10. Лебланк Ди-Анн. Linux для «чайников» — М.: Диалектика, 2005 — 336 с.: ил.
  11. Лутц М. Изучаем Python — Спб.: Символ-Плюс, 2003. - 848 с.: ил.
  12. Монахов М.Ю и др. Учимся проектировать на компьютере. Практикум — М.: БИНОМ, 2005 — 172 с.: ил.
  13. Семакин И.Г, Хеннер Е.К. Информационные системы и модели. Учебное пособие — М.: БИНОМ, 2005 — 303 с.: ил.
  14. Шредер К. Linux. Сборник рецептов — Спб.: Питер, 2006. - 432 с.: ил.