Основы компьютерных наук

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра программного обеспечения

ПРЯХИНА Е. Н.

ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов очной формы обучения,

направление 010100.62 Математика.

Тюменский государственный университет

2011

Пряхина компьютерных наук. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направления 010100.62 «Математика». Тюмень. 2011,
13 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Основы компьютерных наук [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой программного обеспечения. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: , д. п.н., профессор.

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 2011.

1. Пояснительная записка:

1.1. Цели освоения дисциплины

Преподавание дисциплины «Основы компьютерных наук» осуществляется в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки 010100.62 «Математика».

Целью освоения дисциплины «Основы компьютерных наук» является получение высшего профессионального (на уровне бакалавра) образования, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности с применением современных компьютерных технологий.

В процессе изучения дисциплины решатся задачи подготовки в области применения современной вычислительной техники для решения практических задач обработки данных, математического моделирования, информатики.

1.2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина входит в вариативную часть цикла естественно-научных дисциплин Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению «Математика».

Изучение дисциплины базируется на знаниях курса информатики средней школы, математического анализа, алгебры, аналитической геометрии.

В ходе изучения дисциплины «Основы компьютерных наук» студенты должны усвоить основные понятия и способы представления, хранения и обработки данных в ПК, знать основные типы программного обеспечения, приобрести навыки программирования на языке высокого уровня.

Знания и умения, приобретенные студентами в результате изучения дисциплины, будут использоваться при изучении курсов численных методов, вычислительного практикума, при выполнении курсовых и дипломных работ, связанных с математическим моделированием и обработкой наборов данных.

1.3. Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО.

В результате освоения дисциплины «Основы компьютерных наук» цикла естественно-научных дисциплин (дисциплины по выбору) по направлению подготовки 010100.62 «Математика» с квалификацией (степенью) «бакалавр» в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в ФГОС ВПО, выпускник должен обладать следующими компетенциями:

Общекультурными компетенциями:

·  способностью применять знания на практике (ОК-6);

·  умением находить, анализировать и контекстно обрабатывать научно-техническую информацию (ОК-10);

·  навыками работы с компьютером (ОК-12);

·  базовыми знаниями в областях информатики и современных информационных технологий, навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением использовать базы данных и ресурсы Интернет (ОК-13);

Профессиональными компетенциями:

·  определением общих форм, закономерностей и инструментальных средств в области информатики (ПК-1);

·  самостоятельным построением алгоритма и его анализом

·  (ПК-11); владением методом алгоритмического моделирования при анализе постановок математических задач (ПК-19);

·  владением методами математического и алгоритмического моделирования при анализе теоретических проблем и задач (ПК-21);

·  владением проблемно-задачной формой представления математических знаний (ПК-22);

·  владением проблемно-задачной формой представления естественнонаучных знаний (ПК-23);

·  умением самостоятельно математически корректно ставить естественно-научные и инженерно-физические задачи (ПК-25);

·  обретением опыта самостоятельного различения типов знания (ПК-26).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

·  Знать: способы сбора, хранения и передачи информации, этапы подготовки и решения задач на компьютере; основные понятия и типы программного обеспечения; основные свойства и способы представления алгоритмов; основные элементы, структуру программы, простые типы данных, операции и выражения, операторы языка Паскаль.

·  Уметь: использовать методы обработки данных; разрабатывать алгоритмы решения задач, реализовывать алгоритмы на языке программирования Паскаль; работать в консольном приложении в среде программирования Delphi.

·  Владеть: навыками практического использования ПК, программирования на языке Паскаль и основами работы в среде программирования Delphi.

2. Структура и трудоемкость дисциплины

Семестр 1. Форма промежуточной аттестации: экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы - 144 часа.

3. Тематический план

Таблица 1.

Тематический план

№	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Из них в интерактивной форме	Итого количество баллов
Лекции*	Лабораторные занятия*	Самостоятельная работа*
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Модуль 1
1.	Понятие информации и информационные процессы	1-4	8	8	16	32	8	0-14
2.	Введение в программирование	5-7	6	6	12	24	6	0-16
	Всего		14	14	28	56	14	0-30
	Модуль 2
1.	Основные элементы языка Паскаль	8-9	4	4	8	16	2	0-5
2.	Структура программы	10	2	2	4	8	2	0-5
3.	Простые типы данных Delphi	11	2	2	4	8	2	0-5
	Всего		8	8	16	32	6	0-15
	Модуль 3
1.	Операции и выражения	12-18	14	14	28	56	10	0-55
	Всего		14	14	28	56	10	0-55
	Итого (часов, баллов):		36	36	72	144		0-100
	Из них в интерактивной форме						30

Таблица 2.

Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля

№ темы	Письменные работы	Технические формы контроля	Информационные системы и технологии	Итого количество баллов
лабораторная работа	контрольная работа	программы компьютерного тестирования	электронный практикум
Модуль 1
Т1	0-2	0-5	0-5	0-2	0-14
Т2	0-4	0-5	0-5	0-2	0-16
Всего	0-6	0-10	0-10	0-4	0-30
Модуль 2
Т1	0-2		0-3		0-5
Т2	0-2		0-3		0-5
Т3	0-2		0-3		0-5
Всего	0-6		0-9		0-15
Модуль 3
Т1	0-10	0-15	0-10	0-20	0-55
Всего	0-10	0-15	0-10	0-20	0-55
Итого	0-22	0-25	0-29	0-24	0 – 100

Таблица 3.

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов	Кол-во баллов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.1	Т1. Понятие информации и информационные процессы	Конспектирование материала на лекционных занятиях Выполнение заданий и защита лабораторных работ. Выполнение тестовых и контрольных работ	Работа с учебной литературой, информацией в сети Интернет	1-4	16	0-14
1.2	Т2. Введение в программирование	Конспектирование материала на лекционных занятиях Выполнение заданий и защита лабораторных работ. Выполнение тестовых и контрольных работ	Работа с учебной литературой, информацией в сети Интернет	5-7	12	0-16
	Всего по модулю 1:	28	0-30
Модуль 2
2.1	Т1. Основные элементы языка Паскаль	Конспектирование материала на лекционных занятиях Выполнение заданий и защита лабораторных работ. Выполнение тестовых работ	Работа с учебной литературой, информацией в сети Интернет	7-8	8	0-5
2.2	Т2. Структура программы	Конспектирование материала на лекционных занятиях Выполнение заданий и защита лабораторных работ. Выполнение тестовых работ	Работа с учебной литературой, информацией в сети Интернет	9	4	0-5
2.3	Т3. Простые типы данных в Delphi	Конспектирование материала на лекционных занятиях Выполнение заданий и защита лабораторных работ. Выполнение тестовых работ	Работа с учебной литературой, информацией в сети Интернет	10	4	0-5
	Всего по модулю 2:	16	0-15
Модуль 3
3.1	Т1. Операции и выражения	Конспектирование материала на лекционных занятиях Выполнение заданий и защита лабораторных работ. Выполнение тестовых и контрольных работ	Работа с учебной литературой, информацией в сети Интернет	11-13	28	0-55
	Всего по модулю 3:	28	0-55
	ИТОГО:	72	0-100

4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1.1	1.2	2.1	2.2	2.3	3.1
1.	Технологии программирования	+	+	+	+	+	+
2.	Численные методы		+				+
3.	Объектно-ориентированное программирование		+	+	+	+	+
7.	Методы оптимизации	+	+	+	+	+	+

5. Содержание дисциплины.

Модуль 1.

Тема 1.1. Понятие информации и информационные процессы

Понятие информации. Свойства информации. Информационные процессы: получение, передача, преобразование и хранение информации.

Арифметические основы ЭВМ. Представление чисел в позиционных системах счисления. Перевод из одной системы счисления в другую. Формы представления чисел в ПК.

Тема 1.2. Введение в программирование

Подготовка и решение задач на компьютере. Этапы подготовки и решения задач на компьютере. Понятие алгоритма. Основные свойства и способы представления алгоритмов. Программное обеспечение. Основные понятия и типы программного обеспечения. Системы программирования. Языки программирования.

Модуль 2.

Тема 2.1. Основные элементы языка Паскаль

Структура языка. Алфавит языка. Лексемы. Специальные символы. Зарезервированные слова. Стандартные и пользовательские идентификаторы. Метки. Числа. Строки. Комментарии. Разделители.

Тема 2.2. Структура программы

Консольное приложение. Среда программирования Delphi. Заголовок программы. Раздел указания используемых модулей. Раздел описания меток, констант, переменных, типов данных, операторов, процедур и функций, тело программы. Директивы компилятора и управляющие символы.

Тема 2.3. Простые типы данных в Delphi

Целочисленный тип данных. Данные действительного типа. Данные логического типа. Данные символьного типа. Перечисляемый тип. Действия с простыми типами данных.

Модуль 3.

Тема 3.1. Операции и выражения

Программирование в консольном приложении в среде Delphi. Стандартные функции. Понятие выражения, операции, операнда. Приоритет операций и их классификация. Описание операций. Арифметические операции. Операции отношения. Логические операции. Поразрядные (битовые) операции. Совместимость типов в выражениях.

Тема 3.2. Операторы

Простые операторы. Оператор присваивания. Процедурный оператор. Ввод и вывод. Оператор перехода. Структурные операторы. Составной оператор. Условный оператор. Оператор выбора. Операторы цикла.

6. Планы семинарских занятий.

Не планируется.

7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

Задания лабораторного практикума могут выполняться с использованием текстового редактора и табличного процессора MS Excel, MS PowerPoint, системы программирования Delphi 7.

Тема 1.1. Количественное измерение и кодирование информации. Представление чисел в позиционных системах счисления. Перевод из одной системы счисления в другую. Формы представления чисел в ПК.

Тема 1.2. Основные свойства и способы представления алгоритмов. Основные понятия и типы программного обеспечения. Языки программирования.

Тема 2.1. Структура и алфавит языка.

Тема 2.2. Консольное приложение. Среда программирования Delphi.

Тема 2.3. Простые типы данных в Delphi. Действия с простыми типами данных.

Тема 3.1. Логические операции. Поразрядные (битовые) операции.

Тема 3.2. Программирование в консольном приложении в среде Delphi. Операции и выражения. Операции и выражения. Условный оператор и оператор выбора. Оператор цикла (с параметром, с условием).

8. Примерная тематика курсовых работ

Не планируются.

9. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Контроль качества подготовки осуществляется путем проверки теоретических знаний и практических навыков с использованием

a) Текущей аттестации:

проверка промежуточных контрольных работ и прием лабораторных работ;

б) Промежуточной аттестации:

тестирование (письменное или компьютерное) по разделам дисциплины.

Экзамен в конце 1 семестра (к экзамену допускаются студенты после сдачи всех лабораторных работ, решения всех задач контрольных работ и выполнения самостоятельной работы).

Текущий и промежуточный контроль освоения и усвоения материала дисциплины осуществляется в рамках рейтинговой (100-бальной) системы оценок.

Пример тестового задания по теме: «Понятие информации и информационные процессы»:

1.  Сколько бит информации содержится в слове "Информация"?

a)  20

b)  10

c)  80

d)  100

e)  40

2.  Как записывается десятичное число 3 в двоичной системе счисления?

a)  01

b)  11

c)  12

d)  21

e)  10

Пример лабораторного задания в 1 семестре

Используя условный оператор:

1.  Напишите программу, которая вычисляет значение переменной по формуле: a+b, если а нечетное и ab, если а – четное.

2.  С помощью полной формы записи оператора условия найдите наибольшее из трех чисел.

3.  Выведите на экран номер четверти, которой принадлежит точка с координатами (x, y), если x и y равны 0, то выводить сообщение что это точка начала   координат.

4.  Даны три целых числа, найдите среднее из них. Среднее назовем число, которое больше наименьшего из данных чисел, но меньше наибольшего.

5.  С помощью сокращенной формы оператора условия найти наименьшее из четырех заданных чисел.

6.  Даны три числа. Подсчитать количество чисел равных 0.

7.  Составить программу вычисляющее произведение двух наибольших чисел из трех введенных с клавиатуры.

8.  Если целое число М делиться нацело на целое число N, то вывести на экран частное от деления, в противном случае - сообщение «M на N нацело не делиться».

9.  Найдите количество отрицательных чисел среди четырех целых чисел.

10.  Составить программу, которая уменьшает первое число в пять раз, если оно больше второго по абсолютной величине.

11.  Составить программу вычисления выражения  max(x+y+z, xyz)+3.

12.  Составить программу которая из трех введенных с клавиатуры чисел возводит в квадрат положительные, а отрицательные оставляет без изменения.

13.  Составить программу для решения неравенства.

14.  Составить программу для решения системы неравенств.

Пример контрольной работы в 1 семестре (модуль 1: Т1, Т2)

1.  Перевести из десятичной системы в 2-ичную, 8-ричную, 16-ричную и проверить, переведя его назад, в десятичную числа:

345; 456; 1024; 512; 845.

2.  Сложите числа:

110110+11111 (двоичная система счислений)

5476+7654 (восьмеричная система счислений)

АВС5+FDCB (шестнадцатиричная система счислений)

3.  Перевести из десятичной системы в 2-ичную, 8-ричную, 16-ричную системы счислений.

625,125; 333,33; 666,66.

4.  В системе счисления с некоторым основанием число 12 записывается в виде 110. Укажите это основание.

5.  Запишите числа, соответствующие дополнительным кодам:

1. 

2. 

6.  Выполните преобразование действительного числа для представления его в памяти ЭВМ на примере величины типа Double: -312,3125.

7.  Изобразите блок-схему для решения квадратного уравнения.

Вопросы к экзамену

1.  Понятие информации. Информация и данные. Носители данных. Двоичное кодирование различных типов данных.

2.  Представление числовой информации. Понятие системы счисления как способа представления чисел.

3.  10-ая, 2-ая и 16-ая системы как примеры позиционных систем.

4.  Представление текстовой информации. Кодовые таблицы (однобайтовые и многобайтовые кодировки). Представление структуры текстовых документов.

5.  Математические модели. Этапы подготовки задач к решению на ЭВМ.

6.  Типы данных. Константы. Переменные.

7.  Арифметические и логические выражения.

8.  Общие понятия алгоритмизации. Понятие алгоритма.

9.  Способы задания алгоритмов. Блок-схемы. Обозначение элементов блок-схемы.

10.  Алгоритмы линейной и разветвленной структуры.

11.  Алгоритмы циклической структуры.

12.  Простые и встроенные циклы. Итерационные циклы.

13.  Естественный и искусственный языки. Определение ЯВУ. Алфавит. Синтаксис. Семантика.

14.  Краткая история и классификация языков программирования.

15.  Основные элементы алгоритмического языка.

16.  Операторы. Основные символы. Ключевые слова.

17.  Понятие программирования Компиляция и интерпретация.

18.  Инструментальные системы программирования.

19.  Программное обеспечение. Классификация.

20.  Обзор прикладного программного обеспечения.

21.  Операционные системы. Классификация. Функции. Принципы функционирования.

22.  Структура и алфавит языка Паскаль.

23.  Лексемы языка (специальные символы, зарезервированные слова, идентификаторы, метки, числа, строки, комментарии).

24.  Консольное приложение. Среда программирования Borland Delphi.

25.  Типы данных в Delphi.

26.  Программирование в консольном приложении в среде Delphi. Стандартные функции.

27.  Понятие выражения, операции, операнда. Приоритет операций и их классификация.

28.  Простые операторы. Оператор присваивания. Процедурный оператор. Ввод и вывод. Оператор перехода.

29.  Структурные операторы. Составной оператор.

30.  Условный оператор. Оператор выбора.

31.  Операторы цикла.

10. Образовательные технологии.

Сочетание традиционных образовательных технологий в форме лекций, компьютерных лабораторных работ и проведение контрольных мероприятий (контрольных работ, промежуточного тестирования, экзамена).

аудиторные занятия:

лекционные и компьютерные лабораторные занятия; на лабораторных занятиях контроль осуществляется при сдаче лабораторного задания в виде программы (на одном из используемых языков программирования) и пояснительной записки к задаче. В течение семестра студенты выполняют задачи, указанные преподавателем к каждому занятию.

активные и интерактивные формы

компьютерное моделирование и анализ результатов при выполнении лабораторных работ

внеаудиторные занятия:

выполнение дополнительных заданий разного типа и уровня сложности при выполнении лабораторных работ, подготовка к аудиторным занятиям, изучение отдельных тем и вопросов учебной дисциплины в соответствии с учебно-тематическим планом, составлении конспектов. Подготовка индивидуальных заданий: выполнение самостоятельных и контрольных работ, подготовка ко всем видам контрольных испытаний: текущему контролю успеваемости и промежуточной аттестации; индивидуальные консультации.

11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

Основная литература:

1.  Информатика : Базовый курс : учеб. пособие для студентов вузов/ ред. . -2-е изд.. - Санкт-Петербург: ПИТЕР, 2c.

2.  Могилев : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. "Информатика"/ , , . -3-е изд., перераб. и доп.. - Москва: Академия, 2с.

3.  Язык программирования Паскаль без секретов [Электронный ресурс] : учеб. пособие по программированию на ПК/ Я. Гордон. - Москва: ИДДК: Бизнессофт, 2o=эл. опт. диск (CD-ROM)

4.  Delphi 7 : учеб. курс/ . -Санкт-Петербург: ПИТЕР, 2с.

5.  Охотников программирования [Электронный ресурс] : лаб. практикум/ Е. С. Охотников, ; ред. . - Тюмень: Изд-во ТюмГУ: Виндекс, 2o=эл. опт. диск (CD-ROM)

Дополнительная литература:

1.  Информатика : учеб.-тренир. матер. для подготовки учащихся/ Рособрнадзор. - Москва: Интеллект-Центр, 2с.

2.  Информатика [Электронный ресурс] : 9-11 кл.. - Москва: Новая школа, 2o=эл. опт. диск (CD-ROM)

3.  Воробьева : учеб. пособие для подгот. к Единому гос. экзамену и Централиз. тестированию/ , , ; Тюмен. гос. ун-т, Ин-т дист. образования. - Тюмень: Истина, 2с.

4.  Воробьева : сб. заданий для подгот. к Единому гос. экзамену : раб. прогр./ , ; Тюм. гос. ун-т. -Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2с.

5.  Информатика : учеб. для студ. вузов/ ред. . -3-е изд., перераб. - Москва: Финансы и статистика, 2c.

6.  Степанов : учеб. пособие для студ. вузов/ . -4-е изд.. - Санкт-Петербург: Питер, 2с.

7.  Информатика : учеб./ [и др.]. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2с.

8.  Острейковский : учеб. для студ. техн. напр. и спец. вузов/ . -4-е изд., стер.. - Москва: Высшая школа, 2с.

9.  Информатика : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 060800 "Экономика и управление на предприятии АПК"/ ред. . -Москва: КолосС, 2 с.

Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

1.  Плотоненко науки (2008), режим доступа: http://study. *****/ по паролю.

12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

При освоении дисциплины для проведения лекционных занятий нужны учебные аудитории, оснащенные мультимедийным оборудованием, для выполнения лабораторных работ необходимы классы персональных компьютеров с набором базового программного обеспечения разработчика – системы программирования на языке Borland Delphi.