არჩევითი საგანი"კომპიუტერული მეცნიერება"

ერთმოდულიანი არჩევითი საგანი „კომპიუტერული მეცნიერება“

საგნობრივი პროგრამა

X/XI/XII კლ.

ზოგადი  ნაწილი

ა)  შესავალი

ზოგადსაგანმანათლებლო სკოლის საშუალო საფეხურის  დამამთავრებელი კლასების საგნობრივი პროგრამა კომპიუტერული მეცნიერებაში მოიცავს ისეთი საგნების ელემენტებს, როგორებიცაა: დისკრეტული მათემატიკა, მათემატიკური ლოგიკა, პროგრამირება, ციფრული მოწყობილობების არქიტექტურა, გამოთვლადობის საზღვრები (რისი გაკეთება შეგვიძლია ალგორითმებით და კომპიუტერით), ინფორმაციული ტექნოლოგიების და ინფორმაციული სისტემების გამოყენების სფეროები და ისტ-თან დაკავშირებული სოციალური საკითხები (მაგალითად: უსაფრთხოება, კონფიდენციალურობა, მთლიანობა, ხელმისაწვდომობა).

ბ)  საგნის სწავლების მიზნები და ამოცანები

არჩევითი კურსის მიზანია მოსწავლე გაეცნოს კომპიუტერული მეცნიერების საფუძვლებს, შეფასოს მეცნიერების გამოყენების  სფეროები და ამ სფეროებში  დასაქმების პერსპეტქივები. საფუძველი ჩაუყაროს იმ ცოდნასა და კომპეტენციებს, რომლებიც საშუალებას მისცემს სკოლადამთავრებულს, დამოუკიდებლად გააგრძელოს საკუთარი შესაძლებლობების განვითარება სასურველი მიმართულებით.

სასკოლო არჩევითი კურსის დასრულების შემდეგ მოსწავლე უნდა ფლობდეს დაპროგრამების საფუძვლებს, უნდა შეეძლოს ინფორმაციული ტექნოლოგიებისა და საინფორმაციო სისტემების გამოყენება, ციფრული მასალის შექმნა.

კომპიუტერული მეცნიერების საგნობრივი პროგრამის საკითხების ჩამონათვალი რამდენიმე ნაწილს მოიცავს, ესენია, კომპიუტერული მეცნიერების მათემატიკური საფუძვლები, რომელიც შედგება შემდეგი ქვესფეროებისაგან:

რიცხვთა თეორიის ელემენტები;

სიმრავლეთა თეორიისა და ლოგიკის ელემენტები;

ალგებრისა და გეომეტრიის ელემენტები (რგოლი, ველი, პოლინომი, განტოლება, წრფე, სიბრტყე, ფიგურები, ფიგურათა თანაკვეთა და ა.შ.);

კომბინატორიკის, მონაცემთა ანალიზის და ალბათობის ელემენტები;

გრაფთა თეორიის ელემენტები.

და პროგრამირებასთან და ციფრული მასალის შექმნასთან დაკავშირებული საკითხები, რომელიც შედგება შემდეგი ქვესფეროებისაგან:

ალგორითმები;

მონაცემთა ტიპები და სტრუქტურები;

პროგრამირება: სინტაქსი, სემანტიკა და გამოყენება;

ინტერნეტი;

მულტიმედია.

ყოველივე აქედან გამომდინარე, კომპიუტერული მეცნიერების კურსის დასრულების შემდეგ:

მოსწავლეს გააზრებული უნდა ჰქონდეს ძირითადი ფაქტები, ცნებები და თეორიული მასალა, რომელიც დაკავშირებულია ციფრული მოწყობილობების და პროგრამული უზრუნველყოფის მუშაობის პრინციპებთან;

ამ ცოდნის საფუძველზე მოსწავლემ უნდა შეძლოს მარტივი ციფრული მასალის შექმნა და სხვადასხვა სახის ციფრულ მასალას შორის დასაბუთებული არჩევა;

მოსწავლეს უნდა შეეძლოს გამოთვლებთან დაკავშირებული პრობლემის მოთხოვნების ამოცნობა, გაანალიზება და ეფექტური აღწერა;

მოსწავლემ უნდა შეძლოს იმის შემოწმება და შეფასება, თუ რამდენად ასრულებს ესა თუ ის სისტემა მის მიმართ წაყენებულ მოთხოვნებს;

მოსწავლეს გააზრებული უნდა ჰქონდეს სოციალური, პროფესიული და ეთიკური საკითხები, რომლებსაც მოიცავს ამა თუ იმ სისტემის გამოყენება;

ინფორმაციის მოპოვების და ორგანიზების ხერხების გამოყენება ტექსტურ, გრაფიკულ და აუდიო მასალასთან მუშაობისას;

მოსწავლე უნდა იყენებდეს ადამიანისა და ისტ მოწყობილობის ურთიერთობის პრინციპებს სამომხმარებლო ინტერფეისის, ვებგვერდის და მულტიმედიური სისტემის შექმნისას და შეფასებისას;

მოსწავლემ უნდა ამოიცნოს ის რისკი და უსაფრთხოების ასპექტები, რომლებიც დაკავშირებულია მოცემულ კონტექსტში კომპიუტერული სისტემის გამოყენებასთან;

ქმნიდეს ეფექტიან სიტყვიერ თუ ციფრული ფორმატის მქონე პრეზენტაციას დიზაინის პრინციპების, აუდიტორიის შემადგენლობისა და მოთხოვნების გათვალისწინებით;

ეფექტიანად მონაწილეობდეს გუნდურ მუშაობაში, მათ შორის დისტანციურად;

გააზრებულად აირჩიოს მომავალი პროფესიული საქმიანობის სფერო და განაგრძოს საკუთარი ისტ კომპეტენციების გაღრმავება-გაფართოება სასურველი მიმართულებით.

გ) საგნის  სწავლების ორგანიზება

არჩევითი საგანი კომპიუტერული მეცნიერება ერთმოდულიანია,  გათვლილია 60 აკადემიურ საათზე. მისი სწავლება გათვალისწინებულია ორი სემესტრის განმავლობაში სკოლის საშუალო საფეხურზე   X/XI/XII¹ კლასებში.

¹ რამდენადაც XII კლასში არჩევითი საგნების სწავლება მიმდინარეობს მხოლოდ I სემესტრში, მოსწავლეებს შეუძლიათ XI კლასის II სემესტრში აირჩიონ არჩევითი საგანი „კომპიუტერული მეცნიერება“ და დაასრულონ XII კლასის I სემესტრში.

სტანდარტში მითითებული ინდექსები:

სტანდარტში გაწერილ თითოეულ შედეგს წინ დართული აქვს ინდექსი  არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.1. პირველი ნიშანი მიუთითებს, რომ პროგრამა არჩევითი საგნებისთვისაა განკუთვნილი (არჩ. - არჩევითი); მეორე ნიშანი მიუთითებს საგანს (კომპ.მეც. - კომპიუტერული მეცნიერება); მესამე ნიშანი კი X/XI/XII მიუთითებს რომელი კლასებისთვისაა განკუთვნილი საგანი (X, XI, XII - კლასები); ბოლო ნიშანი 1 - შედეგის რიგს.

დ) მიმართულებების აღწერა

კომპიუტერული მეცნიერების საგნობრივ პროგრამაში არის ორი მიმართულება: ისტ რესურსების შექმნა და კომუნიკაცია.

ისტ რესურსების შექმნა გულისხმობს:

პრობლემის გადაჭრას ალგორითმულად;

ალგორითმის პროგრამულ რეალიზაციას. პროგრამის გამართვას;

ტექსტის, გამოსახულებების, აუდიო და ვიდეო კომპონენტების შემცველი ციფრული მასალის და ვებ-რესურსების რედაქტირებას, შექმნას და განთავსებსა;

სხვადასხვა სახის მულტიმედიური რესურსების შექმნას და გამოყენებას ყოველდღიურ ცხოვრებაში. მონაცემებსა და გრაფიკას შორის კავშირის დამყარებას; იდეებისა და მონაცემების წარმოდგენისას მულტიმედიური საშუალებების გამოყენებას.

კომუნიკაციის მიმართულება მოიცავს:

კავშირს ინფორმაციულ-საკომუნიკაციო ტექნოლოგიებსა და სხვა დისციპლინებს შორის;

ისტ-ის გამოყენების სფეროების ცოდნას;

ეთიკური და უსაფრთხოების ნორმების დაცვას და პასუხისმგებლობის გაცნობიერებას ისტ საშუალებების გამოყენებისას.

საგნობრივი კომპეტენციები

X/XI/XII კლასი

კომპიუტერული მეცნიერება

სტანდარტი

წლის ბოლოს მისაღწევი შედეგები მიმართულებების მიხედვით:

ისტ რესურსების შექმნა

კომუნიკაცია

არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.1. მოსწავლეს შეუძლია გააცნობიეროს ალგორითმის ცნება, ეფექტურად გამოიყენოს ალგორითმის ჩაწერის და შეფასების საშუალებები დასმული ამოცანის ამოსახსნელად. არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.2. მოსწავლეს შეუძლია კომპიუტერის მეხსიერებაში ჩანაწერების ხელსაყრელი ფორმით წარმოდგენისთვის  მონაცემთა სხვადასხვა სტრუქტურის შერჩევა არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.3. მოსწავლეს შეუძლია ალგორითმის და მონაცემთა სტრუქტურის რეალიზაცია, კომპიუტერში პროგრამული ბრძანებების მიმდევრობის კორექტული შესრულება.

არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.4. მოსწავლეს შეუძლია გამოთვლილი ინფორმაციის წარმოდგენა სხვადასხვა ციფრული ფორმატით, მისი მოწესრიგება, კომუნიკაცია, დასმული ამოცანის გადაჭრის შემდეგ საბოლოო შედეგების დემონსტრირება.

წლის ბოლოს მისაღწევი შედეგები და მათი ინდიკატორები:

მიმართულება: ისტ რესურსების შექმნა

არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.1.  მოსწავლე აცნობიერებს ალგორითმის ცნებას, ეფექტურად იყენებს ალგორითმის ჩაწერის და შეფასების საშუალებებს დასმული ამოცანის ამოსახსნელად.

შედეგი თვალსაჩინოა, თუ მოსწავლე:

ახდენს დასმული პრობლემის მათემატიკურ ფორმალიზებას

მსჯელობს დასმული ამოცანის შესატან/გამოსატან პარამეტრებზე და მათ სიდიდეებზე;

ამოსახსნელ ამოცანაში ამოიცნობს ლოგიკურ ქვეამოცანებს. ხსნის პრობლემას მისი შედარებით მარტივ ქვეპრობლემებად დეკომპოზიციის მეშვეობით;

აყალიბებს  შესასრულებელი ოპერაციების მიმდევრობას;

ალგორითმის მნიშვნელოვან ოპერაციებს ჩაწერს ფსევდო კოდის და/ან პროგრამირების ენის საშუალებით;

მსჯელობს ალგორითმის კორექტულობაზე, ეფექტიანობასა და გამოითვლის ოპერაციების/იტერაციების რაოდენობაზე.

არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.2.  მოსწავლეს შეუძლია კომპიუტერის მეხსიერებაში ჩანაწერების ხელსაყრელი ფორმით წარმოდგენისთვის მონაცემთა სხვადასხვა სტრუქტურის შერჩევა.

შედეგი თვალსაჩინოა, თუ მოსწავლე:

ამოცანის მონაცემების წარმოდგენისათვის სხვადასხვა ასპექტში განიხილავს მონაცემთა სტრუქტურებს. მსჯელობს სტრუქტურის ამოცანასთან შესაბამისობაზე, ეფექტურობაზე (მეხსიერება და გამოთვლის სიჩქარე), მის პროგრამულად განხორციელებაზე და გამართვაზე;

მსჯელობს თითოეული აბსტრაქტული მონაცემთა სტრუქტურის დანიშნულებასა და უპირატესობაზე  და  აფასებს მას;

პროგრამაში იყენებს მონაცემთა სტრუქტურის სამ ძირითად ოპერაციას: ჩანაწერის დამატება, ცვლილება და წაშლა.

არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.3.  მოსწავლეს შეუძლია ალგორითმის და მონაცემთა სტრუქტურის რეალიზაცია, კომპიუტერში პროგრამული ბრძანებების მიმდევრობის კორექტული შესრულება.

შედეგი თვალსაჩინოა, თუ მოსწავლე:

ფლობს კონკრეტული პროგრამირების ენის ძირითად სინტაქსს და ესმის საბაზისო ბრძანებების მნიშვნელობა (სემანტიკა);

შეძლებს დაგეგმილი ოპერაციების და/ან ფსევდო კოდის დაპროგრამებას პროგრამირების ენაზე;

პროგრამის გაშვების  მიზნით, კომპიუტერს გადაათარგმნინებს დაპროგრამებულ კოდს მანქანურ ენაზე (დააკომპილირებს) და უშვებს პროგრამას;

პროგრამული შეცდომის შემთხვევაში, პროგრამის ნაკადის ნაბიჯ–ნაბიჯ შემოწმებით  აკეთებს  შეცდომის ლოკალიზებას და აღმოფხვრის მას.

მიმართულება: კომუნიკაცია

არჩ.კომპ.მეც.X/XI/XII.4.  მოსწავლეს შეუძლია გამოთვლილი ინფორმაციის წარმოდგენა სხვადასხვა ციფრული ფორმატით, მისი მოწესრიგება, კომუნიკაცია, დასმული ამოცანის გადაჭრის შემდეგ საბოლოო შედეგების დემონსტრირება.

შედეგი თვალსაჩინოა თუ მოსწავლე:

იყენებს ისტ საშუალებებს შედეგების პრეზენტაციისთვის, ანალიზისა და კომუნიკაციისთვის;

ახერხებს გამოთვლილი ციფრული მასალის ინტეგრაციას ერთობლივ პროექტში;

იცავს ისტ–ის უსაფრთხოებისა და ეთიკურ ნორმებს (საავტორო უფლებები, ინტელექტუალური საკუთრება). ხაზგასმით აყალიბებს პრობლემის გადაჭრისას საკუთარ იდეებს და/ან პროექტში შეტანილ წვლილს.

პროგრამის შინაარსი

სორტირება და ძებნა

მონაცემების სორტირება (მაგ.: Insertion Sort, Selection Sort, Counting Sort ალგორითმები);

ზრდადობით და კლებადობით სორტირება;

დასორტირებულ მონაცემებში ძებნა ბისექციის მეთოდით (Binary Search).

რიცხვთა თეორია

ორი რიცხვის უდიდესი საერთო გამყოფის პოვნა (მაგ.: ევკლიდეს ალგორითმი);

ორი რიცხვის უმცირესი საერთო ჯერადის გამოთვლა;

მარტივი რიცხვების გამოთვლა (მაგ.: ერატოსთენეს ცხრილით);

ფიბონაჩის რიცხვების გამოთვლა (მაგ.: რეკურსიული ფორმულით);

რიცხვების გადაყვანა თვლის სხვადასხვა სისტემაში (მაგ.: 2, 8, 10, 16).

მონაცემთა ტიპები და სტრუქტურები (კონტეინერები)

მთელი რიცხვები და ათწილადები;

სიმბოლოები და სტრიქონი (String);

მასივი და მატრიცა;

სია (List), რიგი (Queue), სტეკი (Stack);

სიმრავლე (Set);

ლექსიკონი (Dictionary);

ორობითი ხე (Heap, BST);

გრაფთა თეორია

გრაფის წარმოდგენა კომპიუტერის მეხსიერებაში (მაგ.: ინციდენტობის მატრიცა, წიბოების სია);

გრაფის სიგანეში ძებნა (BFS);

გრაფის სიღრმეში ძებნა (DFS).

კომბინატორიკა (გენერაციული ალგორითმები, ბიტებზე ოპერაციებით)

სიმრავლის ყველა ქვესიმრავლის გენერაცია;

სიმრავლის ფიქსირებული ზომის ქვესიმრავლეების გენერაცია;

ობიექტების ყველა დალაგების გენერაცია.

ალგორითმები (პარადიგმები/პრინციპები)

ალგორითმის ოპერაციების რაოდენობის შეფასება (სამუშაო დროის გამოთვლა, Timing);

სრული გადარჩევა (Brute Force);

ხარბი ალგორითმი (Greedy Algorithm);

რეკურსია უკან დაბრუნებით (Backtracking) (მაგ.: 8 ლაზიერის ამოცანა, მხედრით დაფის შემოვლის ამოცანა).

კომპიუტერის არქიტექტურა და ფაილური სისტემა

კომპიუტერის ზოგადი არქიტექტურა;

ფაილებთან ოპერაციები (ინფორმაციის შეტანა, გამოტანა და ფორმატირება);

პროგრამირების ენის საშუალებით ინფორმაციის ექსპორტი მომხმარებლის მიერ განსაზღვრულ ან სტანდარტულ ტექსტურ ფაილის ფორმატში (მაგ.: XML).

პროგრამირების ენა

1.ცვლადების აღწერა, ინიციალიზაცია და მინიჭება;

2.ოპერაციები ცვლადებზე და მათი პრიორიტეტები;

3.პროგრამის მიმდინარეობის მართვის საშუალებები (if, else, for, while, break, continue);

4.ფუნქციის განსაზღვრა და გამოძახება. პროცედურული პროგრამირება;

5.პროგრამის კომპილაცია, გაშვება და ტესტირება;

6.პროგრამის გამართვა შეცდომებზე, აპლიკაციის ნაბიჯ–ნაბიჯ შესრულების მონიტორინგი (Debugging მაგ.: gdb, run, next, step, breakpoint, watchpoint, catchpoint, print, display).

საქართველოს განათლებისა და მეცნიერების მინისტრის 2012 წლის 20 აგვისტოს ბრძანება №163/ნ - ვებგვერდი, 27.08.2012წ.