IB Диплом IB · Информатика · SL: методические указания

Версия: Цель первого этапа оценки 2027

Эти заметки охватывают избранные темы курса; они не являются полной спецификацией.

Оценка и границы курса

• Эта нумерация фиксирует структуру A/B 2027 отдельно от финальной оценки курса 2014 в 2026.

• Не переносите старые Опции A–D или старые веса оценок. A.4 машинное обучение и B.3 ООП находятся в новой публичной структуре; B.4 — только для HL.

• Текущие баллы за экзаменационные работы, различия в оценке кейса, утвержденные языковые конвенции и критерии IA остаются заблокированными до выхода текущего гайда.

• Проект представляет собой работающее вычислительное решение с требованиями, тестами и пользовательской оценкой, создаваемое школой под контролем, никогда не являясь вымышленной письменной заменой.

Вычислительные системы, сети и требования

Фокус официального раздела: A.1 Основы компьютеров

Школьная система бронирования может работать корректно, но все же терпеть неудачу, если пользователи потеряют доступ или записи будут раскрыты. Успех включает контекст системы.

Компьютерная система объединяет аппаратное обеспечение, программное обеспечение, данные и людей. Сеть обеспечивает коммуникацию с использованием протоколов. Требования должны разделять функции и ограничения, такие как доступность, безопасность и доступность (для всех).

Разделяйте аутентификацию и авторизацию. Аутентификация проверяет личность; авторизация определяет разрешенные действия. Модель угроз связывает ценный актив, возможную атаку и соответствующий контроль.

Используйте фиктивный школьный набор данных для определения пользователей и прав доступа. Составьте потоки данных, сравните валидацию и верификацию, укажите тесты для нормального, граничного и невалидного ввода. Не используйте реальные учетные данные или записи учеников в упражнениях.

Проверенный разбор примера

Известно: файл содержит 12 мегабайт, где этот пример определяет один мегабайт как один миллион байтов. Биты = байты×8 = 12×1,000,000×8 = 96,000,000 бит. При скорости 8,000,000 бит в секунду идеальное время = размер/скорость = 12 с, без учета накладных расходов.

Распространённая ошибка

Пропускная способность не является фактической пропускной способностью от конечного узла до конечного узла. Шифрование само по себе не обеспечивает корректную авторизацию и не устраняет все риски безопасности.

Сети: задержка, пропускная способность и многоуровневая доставка

Официальная единица обучения: A.2 Сети

Маленькое сообщение может быть доставлено с опозданием на канале с высокой пропускной способностью. Емкость и задержка измеряют различные свойства.

Пакеты переносят адресованные данные через сеть. Многоуровневая модель разделяет ответственность, например, за семантику приложения, доставку транспорта и маршрутизацию сети. Пропускная способность описывает емкость; пропускная способность (throughput) — это достигнутая скорость передачи данных; задержка (latency) — это временная задержка.

Время передачи зависит от размера данных и скорости. Общая задержка также может включать распространение, обработку и время в очереди. Шифрование защищает содержимое при соблюдении своих условий, но не устраняет перегрузки или полную экспозицию метаданных.

Отслеживайте маршрут сообщения, используя документированную локальную модель. Запишите размер полезной нагрузки, единицы измерения и измеренное время. Используйте одобренные школой сети и синтетические сообщения; не сканируйте и не перехватывайте трафик других пользователей.

Проверенный разбор примера

Известно: файл размером 8 мегабит проходит по каналу со скоростью 2 мегабит/с. Идеальное время передачи = размер/скорость = 8/2 = 4 с. Протокольные накладные расходы, другие пользователи и задержка могут сделать наблюдаемое время завершения более длительным.

Распространённая ошибка

Мегабайт равен восьми мегабитам до учета накладных расходов. Канал с более высокой заявленной скоростью не гарантирует низкую задержку или защищенные конечные точки.

Реляционные базы данных: ключ и связь

Официальная единица обучения: A.3 Базы данных

Дублирование адреса пользователя в каждом заказе может привести к противоречивым записям при изменении адреса.

Реляционная таблица содержит строки и атрибуты. Первичный ключ идентифицирует строку; внешний ключ связывается с ссылочным ключом в другой таблице. Нормализация может уменьшить избыточное дублирование и аномалии обновления, сохраняя при этом значимые связи.

Объединение (join) объединяет строки согласно заданному условию. Количество результатов зависит от кардинальности связи и фильтров. Ограничение внешнего ключа обеспечивает соблюдение правила связи; оно автоматически не шифрует персональные данные.

Спроектируйте небольшой синтетический набор данных «пользователь-заказ» без реальных персональных данных. Объявите ключи, протестируйте вставки с дублированием и отсутствием ссылки, затем проверьте результат запроса на основе вручную рассчитанной ожидаемой таблицы.

Проверенный разбор примера

Известно: четыре клиента имеют соответственно 2, 0, 3 и 1 заказов. Внутреннее соединение (inner join) клиента к заказу возвращает 2+0+3+1 = 6 строк. Левое соединение (left join) также сохраняет клиента без заказа как одну строку с нулевым совпадением, давая здесь 7.

Распространённая ошибка

Первичный ключ не обязательно должен быть именем человека. Объединение — это не простая конкатенация таблиц. Используйте параметризованные запросы для недоверенных входных данных вместо построения SQL из сырых строк.

Модели данных и ответственный машинный обучение

Официальный акцент по модулю: A.4 Машинное обучение

Модель может показать высокий результат, выучив упрощенный путь в обучающих данных. Оценка должна проверять выполнение целевой задачи на соответствующих непроверенных примерах.

Реляционная база данных использует таблицы, ключи и связи для организации данных. Машинное обучение выявляет закономерности из данных. Обучающие и тестовые данные выполняют разные роли.

Первичный ключ однозначно идентифицирует запись; внешний ключ связывает записи. При прогнозировании утечка данных может раскрыть информацию, недоступную в момент реального принятия решений. Точность сама по себе может скрывать несбалансированное распределение целевого признака.

Используйте фиктивные записи бронирований для выявления сущностей, атрибутов и связей. Для учебного задания используйте открытые несенситивные данные, разделите обучающую и тестовую выборки и опишите, кто может пострадать от ошибок. Текущий объем цели CS 2027 ожидает руководство.

Проверенный разбор примера

Известно: классификатор дает 90 правильных предсказаний среди 100 случаев. Точность = правильные/всего×100 = 90%. Если 90 случаев относятся к одному классу, постоянная выдача этого класса дает ту же точность, но все равно может промахнуться во всех случаях меньшинства.

Распространённая ошибка

Высокая точность не является доказательством справедливости или причинно-следственного понимания. Первичный ключ базы данных — это не просто то поле, которое кажется важным.

Алгоритмы, трассировки и доказательства корректности

Официальный акцент по модулю: B.1 Вычислительное мышление; B.2 Программирование; IA Вычислительное решение

Алгоритм может работать для одного примера, но потерпеть неудачу на границе. Тестирование должно быть спроектировано на основе спецификации, а не только успешного пути выполнения.

Алгоритм — это конечная, однозначная процедура для решения задачи. Трассировка фиксирует изменения состояния. Инвариант цикла описывает свойство, сохраняемое каждой итерацией, и помогает обосновать корректность.

Укажите входные условия и ожидаемые результаты. Используйте граничные случаи, пустые коллекции (где разрешено), дубликаты и невалидные значения. Различайте неверный алгоритм и ошибку реализации или неполное требование.

Протрассируйте поиск по небольшому вымышленному отсортированному списку. Укажите конвенцию индексации. Для бинарного поиска обновляйте границы так, чтобы оставшийся интервал уменьшался, и отвергайте неотсортированный ввод, если сортировка не входит в задачу.

Проверенный разбор примера

Известно: линейный поиск по списку из восьми элементов может потребовать восьми сравнений, если искомый элемент находится последним или отсутствует. Удвоение длины списка удваивает количество сравнений в худшем случае согласно этой модели. Бинарный поиск сокращает интервал примерно вдвое на каждом шаге, но требует подходящей упорядоченной структуры.

Распространённая ошибка

Успешный выборочный тест не доказывает корректность для всех допустимых входных данных. Не импортируйте синтаксис псевдокода, специфичный для Кембриджа, в курс IB без указания источника курса.

Объекты: состояние, поведение и интерфейс

Официальный акцент по модулю: B.3 Объектно-ориентированное программирование

Два объекта модели банковского счета могут реагировать на одну и ту же операцию пополнения, имея при этом разные балансы.

Класс определяет тип со состоянием и поведением. Объект — это экземпляр. Инкапсуляция ограничивает доступ через интерфейс, чтобы операции могли сохранять инварианты. Наследование моделирует соответствующую связь типов; композиция моделирует объект, содержащий или использующий другой объект.

Вызов метода воздействует на конкретный экземпляр. Изменения состояния должны удовлетворять предусловиям и постусловиям. Полиморфизм позволяет коду использовать общий интерфейс с различными реализациями при соблюдении контракта.

Реализуйте небольшую синтетическую модель счета или инвентаря. Тестируйте два независимых экземпляра, отвергайте некорректные операции и граничные значения. Держите модель вдали от реальных финансовых счетов и учетных данных.

Проверенный разбор примера

Известно: объект A начинается с 40 единиц и получает 15; объект B начинается с 20 и получает 5. Конечные балансы составляют 55 и 25. Их сумма равна 80, но ни один из индивидуальных балансов объектов не равен 80.

Распространённая ошибка

Класс — это не то же самое, что и один экземпляр. Наследование не всегда лучше композиции. Простое скрытие поля не доказывает, что все операции сохраняют допустимое состояние.

Анализ кейсов по информатике: оценка предлагаемой системы

Фокус официального модуля: Кейс-стади Кейс-стади

Предлагаемая школьная система бронирования выглядит эффективной, но ее рекомендация зависит от пользователей, ограничений и доказательств. Одного лишь правдоподобного технического термина недостаточно для обоснованного решения.

Кейс-стади помещает вычислительные выборы в заявленный сценарий. Определите заинтересованные стороны, требования, доступные доказательства и ограничения перед тем, как рекомендовать архитектуру или алгоритм. Отличайте факт сценария от допущения и прогноза. Компромиссы могут касаться производительности, надежности, доступности, конфиденциальности, обслуживания и стоимости.

Рекомендация должна связывать требование с механизмом и наблюдаемым тестом. Например, проблема конкурентного доступа требует стратегии, предотвращающей конфликтующие обновления, плюс тестов, демонстрирующих инвариант. Утверждение о более быстром отклике требует сопоставимых измерений нагрузки, а не только метки сложности. Оценивайте альтернативы при одинаково заявленных условиях.

Используйте оригинальный сценарий, утвержденный школой, и синтетические данные. Составьте матрицу утверждения, подтверждающих доказательств сценария, технического объяснения, ограничений и теста принятия. Явно отметьте отсутствующие факты и покажите, как изменится рекомендация, если допущение окажется неверным. Это подготовит рассуждения на основе кейсов без воспроизведения недоступного экзаменационного кейса IB или выдумывания его критериев оценки.

Проверенный разбор примера

Известно: вымышленный прототип обрабатывает 120 успешных запросов за время наблюдения 30 с. Пропускная способность составляет 120/30=4 успешных запросов/с. Второй прототип обрабатывает 150 за 30 с, или 5/с. У второго прототипа на 25% выше зафиксированная пропускная способность, однако без этих измерений невозможно сделать вывод о задержке (latency), частоте отказов или производительности при большей нагрузке.

Распространённая ошибка

Пропускная способность — это не время отклика. Сильная рекомендация указывает условия, при которых она ожидается рабочей, и доказательства, которые могли бы опровергнуть её. Текущие официальные требования к кейс-стади по информатике необходимо сверять с применяемой версией оценки.