Программа внеурочной деятельности «Информатика в задачах и вопросах» для обучающихся 9 класса
Автор: Томенкова Татьяна Владимировна, учитель информатики МАОУ «СОШ №28»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа курса внеурочной деятельности «Информатика в задачах и вопросах» адресована учащимся 9 класса и является одной из важных составляющих работы с одаренными и мотивированными детьми, которые подают надежды на проявление способностей в области информатики и программирования в будущем. Этот курс поможет развитию интеллектуальных способностей, творческого и пространственного мышления, что является достаточно широким развивающим потенциалом. Важен также познавательный аспект деятельности, как обязательный компонент любого вида деятельности.
Одним из важнейших понятий курса является понятие информационной модели. Оно является одним из основных понятий и в информационной деятельности. При работе с информацией мы всегда имеем дело либо с готовыми информационными моделями (выступаем в роли их наблюдателя), либо разрабатываем информационные модели. Алгоритм и программа - разные виды информационных моделей. Изучение любых процессов, происходящих в компьютере, невозможно без построения и исследования соответствующей информационной модели.
Важно подчеркнуть деятельностный характер процесса моделирования. Информационное моделирование является не только объектом изучения в информатике, но и важнейшим способом познавательной, учебной и практической деятельности. Его также можно рассматривать как метод научного исследования и как самостоятельный вид деятельности.
Направление программы – общеинтеллектуальное, программа создает условия для творческой самореализации личности ребенка.
Актуальность программы обоснована введением ФГОС ООО, а именно ориентирована на выполнение требований к содержанию внеурочной деятельности школьников, а также на интеграцию и дополнение содержания предметных программ. Программа педагогически целесообразна, ее реализация создает возможность разностороннего раскрытия индивидуальных способностей школьников, развития интереса к различным видам деятельности, желания активно участвовать в продуктивной деятельности, умения самостоятельно организовать свое свободное время.
Цель программы: создание условий, обеспечивающих интеллектуальное развитие личности школьника на основе развития его индивидуальности; создание фундамента и формирование механизмов мышления, характерных для абстрактно-модельной стороны информационного образования, связанной с мышлением человека, с овладением определенным методом познания и преобразованием мира в информационно-математические модели.
Цель изучения курса – обеспечение дальнейшего развития информационных компетенций выпускника, готового к работе в условиях развивающегося информационного общества и возрастающей конкуренции на рынке труда.
Знания и навыки, полученные учащимися при изучении данного элективного курса, являются актуальными и перспективными и пригодятся в дальнейшей их профессиональной деятельности.
Задачи программы:
пробуждение и развитие устойчивого интереса учащихся к информатике и программированию, расширение кругозора;
расширение и углубление знаний по предмету;
раскрытие творческих способностей учащихся;
развитие у учащихся умения самостоятельно работать с учебной и научно- популярной литературой;
воспитание упорства на пути достижения цели (решения той или иной задачи);
решение специально подобранных упражнений и задач, натравленных на формирование приемов мыслительной деятельности;
формирование потребности к логическим обоснованиям и рассуждениям;
выполнение специально подобранных исследований или учебных проектов, направленных на формирование приемов мыслительной деятельности;
специальное обучение математическому моделированию как методу решения практических задач;
работа с одаренными детьми в рамках подготовки к предметным олимпиадам и конкурсам.
Ожидаемые результаты
Личностными результатами реализации программы станет формирование представлений об информатике как части общечеловеческой культуры, о значимости информатики в развитии цивилизации и современного общества, а также формирование и развитие универсальных учебных умений самостоятельно определять, высказывать, исследовать и анализировать, соблюдая самые простые общие для всех людей правила поведения при общении и сотрудничестве (этические нормы общения и сотрудничества). Для жизни в современном обществе важным является формирование информационно-математического стиля мышления, проявляющегося в определенных умственных навыках. Объекты информационно-математических умозаключений и правила их конструирования вскрывают механизм логических построений, вырабатывают умение формулировать, обосновывать и доказывать суждения, практически их реализовывать в виде программного продукта.
Метапредметными результатами реализации программы станет формирование общих способов интеллектуальной деятельности, характерных для информатики и являющихся основой познавательной культуры, значимой для различных сфер человеческой деятельности.
Регулятивные УУД:
самостоятельно определять цели, задавать параметры и критерии, по которым можно определить, что цель достигнута;
оценивать возможные последствия достижения поставленной цели в деятельности, собственной жизни и жизни окружающих людей, основываясь на соображениях этики и морали;
ставить и формулировать собственные задачи в образовательной деятельности и жизненных ситуациях;
оценивать ресурсы, в том числе время и другие нематериальные ресурсы, необходимые для достижения поставленной цели;
выбирать путь достижения цели, планировать решение поставленных задач, оптимизируя материальные и нематериальные затраты;
организовывать эффективный поиск ресурсов, необходимых для достижения поставленной цели;
сопоставлять полученный результат деятельности с поставленной заранее целью.
Познавательные УУД:
искать и находить обобщенные способы решения задач, в том числе, осуществлять развернутый информационный поиск и ставить на его основе новые (учебные и познавательные) задачи;
критически оценивать и интерпретировать информацию с разных позиций, распознавать и фиксировать противоречия в информационных источниках;
использовать различные модельно-схематические средства для представления существенных связей и отношений, а также противоречий, выявленных в информационных источниках;
находить и приводить критические аргументы в отношении действий и суждений другого; спокойно и разумно относиться к критическим замечаниям в отношении собственного суждения, рассматривать их как ресурс собственного развития;
выходить за рамки учебного предмета и осуществлять целенаправленный поиск возможностей для широкого переноса средств и способов действия;
выстраивать индивидуальную образовательную траекторию, учитывая ограничения со стороны других участников и ресурсные ограничения;
менять и удерживать разные позиции в познавательной деятельности.
Коммуникативные УУД:
осуществлять деловую коммуникацию как со сверстниками, так и со взрослыми (как внутри образовательной организации, так и за ее пределами), подбирать партнеров для деловой коммуникации исходя из соображений результативности взаимодействия, а не личных симпатий;
при осуществлении групповой работы быть как руководителем, так и членом команды в разных ролях (генератор идей, критик, исполнитель, выступающий, эксперт и т.д.);
координировать и выполнять работу в условиях реального, виртуального и комбинированного взаимодействия;
развернуто, логично и точно излагать свою точку зрения с использованием адекватных (устных и письменных) языковых средств;
распознавать конфликтогенные ситуации и предотвращать конфликты до их активной фазы, выстраивать деловую и образовательную коммуникацию, избегая личностных оценочных суждений.
Предметными результатами реализации программы станет создание фундамента для формирования механизмов мышления, характерных для информационной деятельности:
сформированность представлений о роли информации и связанных с ней процессов в окружающем мире;
владение навыками алгоритмического мышления и понимание необходимости формального описания алгоритмов;
владение умением понимать программы, написанные на выбранном для изучения универсальном алгоритмическом языке высокого уровня; знанием основных конструкций программирования; умением анализировать алгоритмы;
владение стандартными приёмами написания на алгоритмическом языке программы для решения нестандартной задачи с использованием основных конструкций программирования и отладки таких программ;
сформированность представлений о способах хранения и обработки данных;
знакомство с новыми разделами информатики, их элементами, некоторыми правилами, а при желании возможность самостоятельно расширить свои знания в этих областях;
знакомство с алгоритмом исследовательской деятельности и применение его для решения задач программирования и других областей деятельности;
приобретение опыта самостоятельной деятельности по решению учебных задач;
приобретение опыта презентации собственного продукта.
Результаты курса ориентированы на получение компетентностей для последующей профессиональной деятельности как в рамках данной предметной области, так и в смежных с ней областях. Эта группа результатов предполагает:
овладение ключевыми понятиями и закономерностями, на которых строится данная предметная область, распознавание соответствующих им признаков и взаимосвязей, способность демонстрировать различные подходы к изучению явлений, характерных для изучаемой предметной области;
умение решать, как некоторые практические, так и основные теоретические задачи, характерные для использования методов и инструментария данной предметной области;
наличие представлений о данной предметной области как целостной теории (совокупности теорий), об основных связях с иными смежными областями знаний.
Требования к результатам выполнения индивидуального проекта:
умение планировать и осуществлять проектную и исследовательскую деятельность;
способность презентовать достигнутые результаты, включая умение определять приоритеты целей с учетом ценностей и жизненных планов;
самостоятельно реализовывать, контролировать и осуществлять коррекцию своей деятельности на основе предварительного планирования;
способность использовать доступные ресурсы для достижения целей; осуществлять выбор конструктивных стратегий в трудных ситуациях;
способность создавать продукты своей деятельности, востребованные обществом, обладающие выраженными потребительскими свойствами;
сформированность умений использовать все необходимое многообразие информации и полученных в результате обучения знаний, умений и компетенций для целеполагания, планирования и выполнения индивидуального проекта.
Формы и режим занятий
В соответствии с ФГОС школьники выбирают содержание внеурочной деятельности, в которой они могут участвовать.
Режим проведения занятий может быть следующим: по 1 занятию раз в неделю в течение 34 учебных недель.
Заниматься развитием творческих способностей учащихся необходимо систематически и целенаправленно через систему занятий, которые должны строиться на междисциплинарной, интегративной основе, способствующей развитию психических свойств личности – памяти, внимания, воображения, мышления.
Задания на занятиях подбираются с учетом рациональной последовательности их предъявления: от репродуктивных, направленных на актуализацию знаний, к частично-поисковым, поисковым, исследовательским и проблемным, ориентированным на овладение обобщенными приемами познавательной деятельности. Система занятий должна вести к формированию важных характеристик творческих способностей: беглость мысли, гибкость ума, оригинальность, любознательность, умение выдвигать и разрабатывать гипотезы.
Методы и приемы обучения: проблемно-развивающее обучение, иллюстративно-наглядный метод, индивидуальная и дифференцированная работа с учащимися, проектные и исследовательские технологии, диалоговые и дискуссионные технологии, информационные технологии. В любом виде деятельности, выбранном учеником, следует начинать с репродуктивных, направленных на актуализацию знаний методов, постепенно осваивая частично-поисковые, поисковые, исследовательские и проблемные, ориентированные на овладение обобщенными приемами познавательной деятельности.
Для повышения эффективности курса следует использовать различные формы проведения занятий: эвристическая беседа; практикум; интеллектуальная игра; дискуссия; творческая, самостоятельная работа школьников. Данная программа не содержит учебных перегрузок (отсутствуют домашние задания). При закреплении материала, совершенствовании знаний, умений и навыков целесообразно практиковать самостоятельную работу школьников.
Основным методом обучения в данном курсе является метод проектов. Проектная деятельность позволяет развить исследовательские и творческие способности учащихся. Роль учителя состоит в кратком по времени объяснении нового материала и постановке задачи, а затем консультировании учащихся в процессе выполнения практического задания.
Разработка каждого проекта реализуется в форме выполнения практической работы на компьютере. Кроме выполнения проектов учащимся предлагаются практические задания для самостоятельного выполнения.
Использование современных образовательных технологий позволяет сочетать все режимы работы: индивидуальный, парный, групповой, коллективный.
Результативность изучения программы
Оценивание достижений на занятиях внеурочной деятельности должно отличаться от привычной системы оценивания на уроках.
Контроль за усвоением качества знаний должен проводиться на трех уровнях:
1-й уровень – воспроизводящий (репродуктивный) – предполагает воспроизведение знаний и способов деятельности. Учащийся воспроизводит учебную информацию, выполняет задания по образцу.
2-й уровень – конструктивный предполагает преобразование имеющихся знаний. Ученик может переносить знания в измененную ситуацию, в которой он видит элементы, аналогичные усвоенным;
3-й уровень –творческий предполагает овладение приемами и способами действия. Ученик осуществляет перенос знаний в незнакомую ситуацию, создает новые нестандартные алгоритмы познавательной деятельности.
При организации контроля за знаниями и умениями учащихся необходимо обеспечить полноту и регулярность проверки и учета.
Полнота контроля предполагает изучение разнообразных качеств знаний. Регулярность контроля связана с особенностями изучаемого материала и особенностями работы конкретного учителя.
Текущий контроль знаний осуществляется по результатам выполнения учащимися практических заданий.
Тематический контроль знаний осуществляется по результатам выполнения учащимися контрольно-практических заданий по теме.
Итоговый контроль реализуется в форме защиты итоговых проектов. Каждому учащемуся или группе учащихся должно быть предложено разработать проект, реализующий компьютерную модель конкретного процесса.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
| № пп | Тема | Кол-во часов | Форма проведения |
| 1 | Вводное занятие. Техника безопасности. Информация и её представление в компьютере | 1 | Обзорная лекция/ беседа |
| 2 | Представление данных в памяти компьютера | 1 | Обзорная лекция/ Обсуждение |
| 3 | Представление текстовой информации. Кодовые таблицы. | 1 | Работа с учебным текстом Практикум-игра |
| 4 | Проектная деятельность. Что такое проект? | 1 | Составление плана работы |
| 5 | Среды быстрой разработки программ. Графическое проектирование интерфейса пользователя. Использование модулей (компонентов) при разработке программ. | 1 | Обсуждение Практикум |
| 6 | Работа с символьной информацией. Символьный тип переменных. Кодовая таблица ASCII. Описание типа Char и стандартные функции. | 1 | Работа с учебным текстом Обсуждение Практикум |
| 7 | История и применение шифра Цезаря. Математическая модель шифра Проверка условия и ветвление в алгоритме. Разработка алгоритмов шифрования и дешифрования сообщения. | 3 | Работа с учебным текстом Практикум-игра |
| 8 | Шифрование по коду Цезаря с использованием ключа. Шифр Виженера. Разработка алгоритмов шифрования и дешифрования сообщения с использованием ключа. | 3 | Работа с учебным текстом Обсуждение Практикум-игра |
| 9 | Представление графической информации. Растровое представление. Цвет. Форматы графических файлов. | 1 | Работа с учебным текстом Обсуждение Практикум |
| 10 | Кодирование звуковой информации. Форматы графических файлов. | 1 | Работа с учебным текстом Обсуждение Практикум |
| 11 | Для чего используется стеганография? Классификация стеганографии. Стеганографические модели. Компьютерная стеганография. | 1 | Обзорная лекция; воспринимать новые знания, вести устный диалог на тему |
| 12 | Алгоритмы. Метод LSB. | 2 | Аудиторные занятия; индивидуальные консультации; работа в группах |
| 13 | Оценка максимального размера кодируемой информации. | 1 | Аудиторные занятия; работа в группах |
| 14 | Разработка алгоритма кодирования текстового файла с использованием метода LSB. | 2 | Аудиторные занятия; индивидуальные работа; работа в группах |
| 15 | Проектная деятельность. Написание программы, выполняющей скрытие произвольного файла внутри графического файла. | 6 | Аудиторные занятия, консультации, работа индивидуально и в группах |
| 16 | Разработка алгоритма декодирования текстового файла с использованием метода LSB. Запись алгоритмических конструкций и структур данных в выбранном языке программирования. | 2 | Аудиторные занятия; индивидуальные работа; работа в группах |
| 17 | Проектная деятельность. Написание программы, выполняющей извлечение информации из графического файла. | 6 | Аудиторные занятия, консультации, работа индивидуально и в группах |
|
| Итого | 34 |
|
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Кодирование информации
Информация редко используется человеком в чистом виде, она всегда как-то представлена – формализована или закодирована. Одна и та же информация может быть представлена в разных формах, а одни и те же символы нести разную смысловую нагрузку.
Кодирование информации – процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки. Особенности кодирования информации в компьютере.
Представление данных в памяти компьютера
Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т. е. используется алфавит из всего двух символов 0 и 1. Информация представляется в виде последовательности электрических импульсов: импульса нет (0), импульс есть (1). Это кодирование называют двоичным. Последовательности нулей и единиц – называют машинным языком. Для представления информации в памяти компьютера (как числовой, так и не числовой) используется двоичный способ кодирования.
Представление текстовой информации
Соответствие символу конкретного кода зафиксировано в кодовой таблице. Для кодировки текстовой информации прият международный стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange). В компьютере хранится не начертание буквы, а её номер.
История и применение шифра Цезаря. Математическая модель шифра
Шифр Цезаря, также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря – один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования. Шифр Цезаря – это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите.
Шифрование по коду Цезаря с использованием ключа. Шифр Виженера
Шифр Виженера – метод полиалфавитного шифрования буквенного текста с использованием ключевого слова. Шифр Виженера состоит из последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига. Для зашифровывания может использоваться таблица алфавитов, называемая tabula recta или квадрат (таблица) Виженера. Применительно к латинскому алфавиту таблица Виженера составляется из строк по 26 символов, причём каждая следующая строка сдвигается на несколько позиций. Таким образом, в таблице получается 26 различных шифров Цезаря.
На каждом этапе шифрования используются различные алфавиты, выбираемые в зависимости от символа ключевого слова.
Представление графической информации
Под компьютерной (машинной) графикой понимается совокупность методов и приёмов преобразования при помощи компьютера данных в графическое изображение. Различают три вида компьютерной графики:
растровая графика;
векторная графика;
фрактальная графика.
Растровая графика (растр – прямоугольная сетка пикселей на экране) является универсальным способом кодирования как полутоновых, так и штриховых изображений. В отличие от текстового представления информации, когда минимальной единицей является символ, при отображении графики картинка строится из отдельных элементов-пикселов (PICture ELement – «элемент картинки»). В компьютерной графике существуют два противоположных метода описания цвета: системы аддитивных и субтрактивных цветов.
Аддитивный цвет получается при соединении лучей света различных цветов. В этой системе используются три основных цвета: красный (red), зелёный (green) и синий (blue), (RGB). Смешивая их в разных пропорциях можно получить любой цвет.
В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: цвет получается, вычитая другие цвета из общего луча света. В системе субатрактивных цветов основными являются голубой (cyan), пурпурный (magenta) и жёлтый (yellow) цвета, (CMY) противоположны красному, зелёному и синему.
Форматы графических файлов
Windows BitMap (.BMP) формат файлов растровых рисунков, разработанный Microsoft. Главным достоинством является его простота и. как следствие, поддержка всеми без исключения программами, работающими с графикой. Хранит информацию о каждой точке без использования алгоритмов сжатия Graphics Interchange Format (.GIF) формат файлов разработанный ComuServe Inc. Portable Network Graphics (.PNG) использует метод сжатия без потерь LZW. Joint Photographic Experts JPEG (.JPG) позволяет добиться наивысшей степени сжатия и минимальный размер выходного файла. TIFF (.TIF) позволяет сохранять изображения любой глубины цвета с использованием как модели RGB, так и CMYK.
Кодирование звуковой информации. Форматы графических файлов
Кодирование – это преобразование информации из одной ее формы представления в другую, наиболее удобную для её хранения, передачи или обработки. Любой звук, слышимый человеком, является колебанием воздуха, которое характеризируется двумя основными показателями: частотой и амплитудой. Амплитуда колебаний - это степень отклонения состояния воздуха от начального при каждом колебании. Она воспринимается нами как громкость звука. Частота колебаний – это количество отклонений состояний воздуха от начального за единицу времени. Она воспринимается как высота звука. Принцип разделения звуковой волны на мелкие участки лежит в основе двоичного кодирования звука. Аудиокарта компьютера разделяет звук на очень мелкие временные участки и кодирует степень интенсивности каждого из них в двоичный код. Такое дробление звука на части называется дискретизацией. Чем выше частота дискретизации, тем точнее фиксируется геометрия звуковой волны и тем качественней получается запись.
WAVE (.wav) – наиболее широко распространённый звуковой фомат, но не обеспечивает достаточно хорошего сжатия. MPEG-3 (.mp3) используется для оцифровки музыкальных записей. RealAudio (.ra, .ram) – формат, разработанный для воспроизведения звука в Интернет в реальном времени. MIDI (.mid) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface). Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. Т.е. в файле хранятся описания высоты и длительности звучания музыкальных инструментов. MIDI – файлы занимают меньший объём (единица звукового звучания в секунду), чем эквивалентные файлы оцифрованного звука.
Компьютерная стеганография
Стеганогра́фия (от греч. στεγανός – скрытый + γράφω – пишу; буквально «тайнопись») – это наука о скрытой передаче информации путём сохранения в тайне самого факта передачи. Этот термин ввел в 1499 году Иоганн Тритемий в своем трактате «Стеганография» (Steganographia), зашифрованном под магическую книгу.
В отличие от криптографии, которая скрывает содержимое секретного сообщения, стеганография скрывает сам факт его существования. Как правило, сообщение будет выглядеть как что-либо иное, например, как изображение, статья, список покупок, письмо или фото. Стеганографию обычно используют совместно с методами криптографии, таким образом, дополняя её.
Преимущество стеганографии над чистой криптографией состоит в том, что сообщения не привлекают к себе внимания. Таким образом, криптография защищает содержание сообщения, а стеганография защищает сам факт наличия каких-либо скрытых посланий.
В стеганографии всегда наличествуют две составляющие – то, что нужно скрыть, и то, где будем это скрывать. Первая составляющая называется сообщением, или стеганограммой, а вторая – контейнером. Наиболее распространенный класс контейнеров – это мультимедийные файлы. Традиционно большие объемы таких файлов-контейнеров позволяют упаковывать в них значительные по размеру сообщения, а разнообразные, постоянно совершенствующиеся форматы и стандарты обусловили появление множества стеганографических алгоритмов.
Защита конфиденциальной информации от несанкционированного доступа с использованием компьютерной стеганографии является наиболее эффективной при решении проблем защиты информации.
Защита авторских прав. Одним из наиболее перспективных направлений компьютерной стеганографии является технология использования цифровых водяных знаков ЦВЗ (digital watermarking) – в данном случае, создание невидимых глазу знаков защиты авторских прав на графические и аудио файлы. Такие ЦВЗ, помещенные в файл, могут быть распознаны специальными программами, которые извлекут из файла много полезной информации: когда создан файл, кто владеет авторскими правами, как вступить в контакт с автором и т.д. Польза от такой технологии очевидна.
Метод LSB
Чем же объясняется лидерство метода LSB среди стеганографических алгоритмов? Во-первых, мультимедиаконтейнеры не вызывают подозрений: можно без проблем отправить другу свою фотографию или симпатичный пейзаж. Во-вторых, младшие биты оцифрованных изображений, звука или видео могут иметь различное распределение в зависимости от применявшихся параметров аналого-цифрового преобразования, от дополнительной компьютерной обработки и от прочих факторов. Эта особенность делает метод наименее значащих битов наиболее защищенным от обнаружения вложения. Наконец, в-третьих, реализации LSB для большинства стандартов файлов- контейнеров не требуют значительных затрат времени и сил – идея указанного метода проста, как все гениальное. (Least Significant Bit, наименьший значащий бит) – суть этого метода заключается в замене последних значащих битов в контейнере (изображения, аудио или видеозаписи) на биты скрываемого сообщения. Разница между пустым и заполненным контейнерами должна быть не ощутима для органов восприятия человека.
Суть метода заключается в следующем: Допустим, имеется 8-битное изображение в градациях серого. 00h (00000000b) обозначает чёрный цвет, FFh (11111111b) – белый. Всего имеется 256 градаций. Также предположим, что сообщение состоит из 1 байта – например, 01101011b. При использовании двух младших бит в описаниях пикселей, нам потребуется 4 пикселя. Допустим, они чёрного цвета. Тогда пиксели, содержащие скрытое сообщение, будут выглядеть следующим образом: 00000001 00000010 00000010 00000011. Тогда цвет пикселей изменится: первого – на 1/255, второго и третьего – на 2/255 и четвёртого – на 3/255. Такие градации, мало того, что незаметны для человека, могут вообще не отобразиться при использовании низкокачественных устройств вывода.
Оценка максимального размера кодируемой информации
Объем скрываемой информации определяется объемом графического файла, то есть количеством пикселей, используемых для хранения графического файла. Размер потенциального стеговложения будет зависеть от самой картинки, вернее от ее размеров. Допустим, нам нужно скрыть в точке изображения три бита: 101. Для этого заместим ими по одному младшему биту в каждом канале. В результате мы получим новый оттенок, очень похожий на исходный. Эти цвета трудно различить. Как показывает практика, замена младших битов не воспринимается человеческим глазом. В случае необходимости можно занять до трех разрядов, что весьма незначительно скажется на качестве картинки.
Разработка алгоритма кодирования текстового файла с использованием метода LSB
Основной набор методов стеганографии включает незначительную модификацию контейнера до степени, не вызывающих различимых отличий от оригинала. Скажем, что касается изображений, не использующих сжатие с потерей информации, здесь возможно непосредственное изменение составляющих цвета каждого пикселя. Такой подход называют еще методом наименьшего значащего бита (LSB) и он широко распространен ввиду своей прозрачности. Этот метод наиболее прост и позволяет внедрить максимальное количество материала.
При разработке алгоритма кодирования введем упрощения:
скрываемая информация дополнительно не шифруется;
используется постоянный шаг при записывании битов скрываемой информации;
программа работает с контейнерами на основе графических файлов типа bmp.
В результате работы над проектом разработан алгоритм упаковки произвольных файлов в файл-контейнер. Написана программа выполняющая скрытие произвольного файла внутри графического файла и программа извлечения скрытого файла.
Структура проектной деятельности:
анализ актуальности темы (замысла) проекта;
целеполагание (проект направлен на получение конкретного запланированного результата – продукта, обладающего определенными свойствами и необходимого для конкретного использования);
формулировка задач, которые нужно решить;
выбор средств и методов, адекватных поставленной цели;
определение последовательности (плана) и сроков работы;
разработка плана реализации проекта;
реализации проекта;
оформление результатов работы в соответствии с замыслом проекта;
представление результатов в соответствующем виде.
Примерные темы проектов
Шифрование информации методом Цезаря
Шифрование по коду Цезаря с использованием ключа
Шифрование методом Виженера
Шифрование в текстовых файлах
Стеганография. Шифрование в звуковых файлах
Стеганография. Шифрование в графических файлах
МЕТОДИЧЕСКИЙ КОММЕНТАРИЙ К ПРОГРАММЕ
Программа описывает курс внеурочной деятельности школьника. Учитель сам может скорректировать календарное планирование с учетом плана массовых мероприятий школы. Это связано с тем, что результаты практической деятельности школьников будут предъявляться в рамках массовых мероприятий (конференций, недели информатики и т.п.) в виде докладов, выступлений, стендовых докладов, проектов и т.п.
Аудиторные занятия, консультации, работа индивидуально и в группах в зависимости от этапа работы, предназначены для определения и выбора темы проекта, составления плана работы и консультирования и отслеживания промежуточных результатов работы учащихся, подготовки и оформления итогового продукта деятельности и сопровождающего его выступления.
В большинстве случаев содержание занятий непосредственно следует из указанной темы раздела. Отбор тех или иных задач и тем учебной проектно-исследовательской деятельности определяется исключительно педагогом, ведущим внеурочную деятельность в соответствии с уровнем базовой подготовки учащихся, а также уровнем их мотивации и потенциальной одаренности. Весьма обширный список существующей литературы без труда позволит педагогу наполнить занятие содержательными задачами сообразно своему вкусу и интересам учащихся.
Эффективность и результативность программы внеурочной деятельности зависит от соблюдения следующих условий:
добровольность участия и желание проявить себя;
сочетание индивидуальной, групповой и коллективной деятельности;
сочетание инициативы учащихся с направляющей ролью учителя;
занимательность и новизна содержания, форм и методов работы;
чёткая организация и тщательная подготовка всех запланированных мероприятий;
наличие целевых установок и перспектив деятельности;
возможность участвовать с проектами в конкурсах различного уровня;
широкое использование методов педагогического стимулирования активности учащихся.
Организация учебно-исследовательских и проектных работ школьников обеспечивает сочетание различных видов познавательной деятельности. В этих видах деятельности могут быть востребованы практически любые способности подростков, реализованы личные пристрастия к тому или иному виду деятельности. Желательно, чтобы постепенное освоение программы логично вписывалось в запланированные школьные мероприятия, например, учебные и научно-исследовательские слушания или конференции, выставки, предметные недели, защиты проектов. На них ученики должны получить опыт публичного предъявления своих учебных результатов, почувствовать свою успешность и обнаружить недочеты в знаниях, что должно стать основой для рефлексии деятельности и ее коррекции.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Быков С.Ф. Алгоритм сжатия JPEG с позиции компьютерной стеганографии // Защита информации. Конфидент. – СПб: 2000, № 3.
Габидуллин Эрнст Мухамедович, Пилипчук Нина Ивановна. Лекции по теории информации. Учебно-методическое пособие. – г. Москва, МФТИ: Физматлит, 2007. – 213 с. – ISBN 978-5-7410-0197-3. – ISBN 5441701973.
Гай Светоний Транквилл. Жизнь двенадцати цезарей = De vita XII caesarvm. – М.: Издательство «Наука», 1964. – 374 с. – (Литературные памятники).
Грибунин В.Г., Оков И.Н., Туринцев И.В. Цифровая стеганография. – М.: Солон-Пресс, 2002. – 272 с, ил.
Завьялов С.В., Ветров Ю.В. Стеганографические методы защиты информации: учеб.пособие. – Спб: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. –190 с.
Завьялов С.В., Ветров Ю.В. "Стеганографические методы защиты информации»: учеб.пособие. – СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 190 с.
Рябко Б.Я., Фионов А.Н. Основы современной криптографии и стеганографии. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2013. – 232 с, ил. – ISBN 978-5-9912-0350-0
Фомичёв В.М. Дискретная математика и криптология: Курс лекций / под ред. Н.Д. Подуфалов – М.: Диалог-МИФИ, 2013. – 397 с. – ISBN 978-5- 86404-185-7
Государев И.Б. Мобильное обучение информатике и ИКТ – статья в журнале «Информатика и образование», 2013, No 5 (244).
Григорьев Д.В. Внеурочная деятельность школьников. Методический конструктор: пособие для учителя / Д.В. Григорьев, П.В. Степанов. – М.: Просвещение, 2011. – 223 с.
Даутова О.Б. Современные педагогические технологии / О.Б. Даутова; КАРО, 2013. – 176 с.
Иванова Е.О., Осмоловская И.М. Теория обучения в информационном обществе – Москва, изд-во Просвещение, 2011.
Алгоритмы, методы, исходники http://algolist.manual.ru
Библиотека алгоритмов http://alglib.sources.ru
Дискретная математика: алгоритмы (проект Computer Algorithm Tutor) http://rain.ifmo.ru/cat/
Задачи соревнований по спортивному программированию с проверяющей системой http://acm.timus.ru
13
990
66 337 
