Основы математической обработки информации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал ТюмГУ в г. Тобольске

Основы математической обработки информации

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления Педагогическое образование,

очная форма обучения

заочная форма обучения

Тобольск, 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал ТюмГУ в г. Тобольске

Кафедра информатики и методики преподавания

Основы математической обработки информации

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления Педагогическое образование,

очная форма обучения

заочная форма обучения

Тобольск, 2012

1.  Цели и задачи освоения дисциплины

Цели освоения дисциплины: освоение математических основ информатики и информационных технологий.

Задачи:

Дисциплина ориентирует на научно-исследовательскую и научно-изыскательскую деятельность, производственно-технологическую, организационно-управленческую и педагогическую виды профессиональной деятельности, ее изучение способствует решению следующих профессиональных задач в соответствии с видами профессиональной деятельности:

в области научно-исследовательской и научно-изыскательской деятельности:

-  использование базовых математических задач и математических методов в научных исследованиях;

в производственно-технологической деятельности:

-  применение численных методов при решении математических задач, возникающих в производственной и технологической деятельности;

в организационно-управленческой деятельности:

-  участие в организации научно-технических работ, контроле, принятии решений и определении перспектив;

в педагогической деятельности:

-  преподавание физико-математических дисциплин и информатики в общеобразовательных учреждениях и образовательных учреждениях среднего профессионального образования.

2.  Место дисциплины в структуре ОП ВО

Дисциплина «Б1.Б.12 Математические основы информатики» относится к базовой части блока Б1.

Для освоения дисциплины «Математические основы информатики» студенты используют знания, умения, навыки, сформированные в процессе изучения предметов «Математика» и «Информатика» в общеобразовательной школе.

Освоение дисциплины «Математические основы информатики» является необходимой основой для последующего изучения цикла дисциплин направления ДН(М) будущей профессиональной деятельности.

3.  Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

-  ОК-4,ОК-8,ПК-11

В результате изучения студент должен:

знать:

-  математический аппарат информатики;

уметь:

-  применять полученные знания для решения задач оценки количества информации, построения алгоритмов ее анализа, преобразования, обработки;

владеть:

-  навыками применения математического аппарата информатики для анализа и оптимизации информационных процессов в различных прикладных областях.

4.  Содержание и структура дисциплины

4.1.  Содержание разделов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля
1	2	3	4
1.	Системы счисления	Позиционные системы счисления. Единственность представления чисел в Р-ичных системах счисления. Представление произвольных чисел в позиционных системах счисления. Арифметические операции в Р-ичных системах счисления. Перевод и Р-ичной системы счисления в десятичную. Перевод чисел из десятичной системы счисления в Р-ичную. Смешанные системы счисления.	ЛР, РГЗ, ДЗ, Р, К, Т, РК
2.	Представление информации в компьютере	Представление целых чисел. Представление вещественных чисел. Представление текстовой, графической и звуковой информации.	ЛР, РГЗ, ДЗ, Р, К, Т, РК
3.	Введение в алгебру логики	Алгебра логики. Понятие высказывания. Логические операции и формулы. Методы решения логических задач. Алгебра переключательных схем. Булевы функции. Элементы схемотехники. Логические схемы.	ЛР, РГЗ, ДЗ, Р, К, Т, РК
4.	Элементы теории алгоритмов	Понятие алгоритмов. Свойства алгоритмов. Уточнение понятия алгоритма. Машина Тьюринга. Машина Поста. Алгоритмически неразрешимые задачи. Понятие сложности алгоритма. Анализ алгоритмов поиска. Анализ алгоритмов сортировки.	ЛР, РГЗ, ДЗ, Р, К, Т, РК
5.	Основы теории информации	Понятие информации. Количество информации. Формула Хартли. Закон адитивности информации. Информация и вероятность. Формула Шеннона. Оптимальное количество информации.	ЛР, РГЗ, ДЗ, Р, К, Т, РК

4.2. Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов)

Вид работы	Трудоемкость, часов
1 семестр	Всего
Общая трудоемкость	108	108
Аудиторная работа:	54	54
Лекции (Л)	36	36
Практические занятия (ПЗ)	18	18
Самостоятельная работа:	27	27
Расчетно-графическое задание (РГЗ)	10	10
Реферат (Р)	7	7
Самостоятельное изучение разделов	5	5
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным, коллоквиумам, рубежному контролю и т. д.),	5	5
Вид итогового контроля	экзамен	экзамен

Разделы дисциплины, изучаемые во 2 семестре

№ раз- дела	Наименование разделов	Количество часов
Всего	Аудиторная работа	Вне- ауд. Работа СР
Л	ПЗ
1	2	3	4	5	6
1	Системы счисления		6	4	10
2	Представление информации в компьютере		8	2	12
3	Введение в алгебру логики		8	4	10
4	Элементы теории алгоритмов		8	4	10
5	Основы теории информации		6	4	12
	Итого:	108	36	18	54

4.3. Лабораторные работы не предусмотрены

4.4 Практические занятия

№ ЛР	№ раздела	Тема	Кол-во часов
1	2	3	4
1	1	Системы счисления	2
2	2	Представление информации в компьютере	4
3	3	Введение в алгебру логики	4
4	4	Элементы теории алгоритмов	4
5	5	Основы теории информации	2

4.5. Курсовой проект (курсовая работа) не предусмотрен

4.6. Самостоятельное изучение разделов дисциплины

№ раздела	Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение	Кол-во часов
1	2	3
1	Выполнение домашнего задания по теме: «Системы счисления»	4
2	Выполнение домашнего задания по теме «Представление информации на компьютере»	4
3	Выполнение домашнего задания по темам «Введение в алгебру логики»	4
4	Выполнение домашнего задания по темам «Элементы теории алгоритмов	4
5	Выполнение домашнего задания по теме «Основы теории информации»	4
1-5	Написание и защита реферата	3
1-5	Подготовка к зачету	4

5.  Образовательные технологии

В ходе освоения дисциплины при проведении аудиторных занятий: лекций и практических работ, используются следующие активные и интерактивные формы проведения занятий.

5.1. Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

Семестр	Вид занятия	Используемые интерактивные образовательные технологии	Количество часов
2	Л	Лекция-визуализация, лекция с заранее запланированными ошибками, проблемная лекция, лекция пресс-конференция	8
ПЗ	Деловая игра, проектирование	8
Итого:	16

6.  Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

6.1.  Примерный перечень рефератов

1.  Системы счисления Древнего мира.

2.  История десятичной системы счисления.

3.  Современные способы кодирования информации в вычислительной техники.

4.  Логические основы устройства ЭВМ.

5.  Машина Тьюринга.

6.  Машина Поста.

7.  Кодирование текстовой информации.

8.  Кодирование звуковой информации.

9.  Кодирование графической информации.

6.2.  Вопросы к зачету по дисциплине

1.  Позиционные системы счисления.

2.  Единственность представления чисел в Р-ичных системах счисления.

3.  Представление произвольных чисел в позиционных системах счисления.

4.  Арифметические операции в Р-ичных системах счисления.

5.  Перевод и Р-ичной системы счисления в десятичную.

6.  Перевод чисел из десятичной системы счисления в Р-ичную.

7.  Смешанные системы счисления.

8.  Представление целых чисел. Представление вещественных чисел.

9.  Представление текстовой, графической и звуковой информации.

10.  Алгебра логики. Понятие высказывания.

11.  Логические операции и формулы.

12.  Методы решения логических задач.

13.  Алгебра переключательных схем.

14.  Булевы функции.

15.  Элементы схемотехники. Логические схемы.

16.  Понятие алгоритмов. Свойства алгоритмов.

17.  Уточнение понятия алгоритма. Машина Тьюринга.

18.  Машина Поста.

19.  Алгоритмически неразрешимые задачи.

20.  Понятие сложности алгоритма.

21.  Анализ алгоритмов поиска.

22.  Анализ алгоритмов сортировки.

23.  Понятие информации. Количество информации. Формула Хартли.

24.  Закон адитивности информации. Информация и вероятность. Формула Шеннона.

25.  Оптимальное количество информации.

7.  Учебно-методическое обеспечение дисциплины (модуля)

7.1.  Основная литература

1.  Ечмаева курс информатики: учеб. пособие для подготовки студ. к итоговой гос. аттестации. В 3 ч. Ч.1 / , , . - Тобольск: ТГСПА. – 2011.

7.2.  Дополнительная литература

1.  Агеева материалы по информатике и математике: метод. пособ. – М.: Сфера, 2005. – 240 с. – (Игровые методы обучения)

2.  Андреева основы информатики. Элективный курс: Учебное пособие / , , – М.:Бином. Лаборатория знаний, 2005 – 328 с.:ил.

3.  Босова : учеб. для 7 кл. – М.: БИНОМ. Лаборат. знаний, 2006 – 229 с.

4.  Гашков . Сложность вычислений: учеб. пособ. для вузов / Ред. . – 2-е изд., перер. – М.: Высш. шк., 2007.

5.  Каймин : учебник / . – М.: Проспект, 2007. – 272 с. МО. – (Высшее образование)

6.  Компьютерная математика (основание информатики) [Text] / , , – Ростов н/Д: Феникс, 2002. – 512 с. (Учебники и учебные пособия).

7.  Математика и информатика : учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / , , . - 2-е изд. - М. : Академия, 20с. – (Среднее профессиональное образование)

8.  Математика и информатика: Учеб. пособ. для студ. пед. вузов /Ред. , .- М.: Высш. шк., 2004.

9.  Турецкий и информатика : учеб. пособие для студ. вузов / . - 3-е изд. - М. : ИНФРА-М, 20с.

7.3.  Периодические издания

1.  Информационные технологии / «Эволюция компьютерных систем поддержки принятия управленческих решений», №г.

2.  Информатика в школе: приложение к журналу «Информатика и образование». № 1–2007. – М.: Образование и Информатика, 2007. – 112с.

3.  Информатика в школе: приложение к журналу «Информатика и образование». № 2–2007. – М.: Образование и Информатика, 2007. – 96с.

4.  Информатика в школе: приложение к журналу «Информатика и образование». № 6–2007. – М.: Образование и Информатика, 2007. – 104с.

5.  Информатика в школе: Приложение к журналу «Информатика и образование». № 2 – 2008. – М.: Образование и информатика, 2008. – 96 с.: ил.

7.4.  Интернет-ресурсы

1.  http://www. ict. edu. ru/lib/ - Информационно-коммуникационные технологии в образовании, система федеральных образовательных порталов.

2.  http://knowledge. ru/Msg. aspx? id=2977 - Интернет-ресурсы. Источник знаний.

3.  http://inf1.info/logicgallery - Алгебра логики и логические основы компьютера.

7.5.  Методические указания к практическим занятиям

Дисциплина «Математические основы информатики» изучается в 1 семестре. По окончании дисциплины предусмотрен экзамен.

Общая трудоемкость дисциплины «Математические основы информатики» по учебному плану составляет 108 часов: на аудиторные занятия отводится 54 часов, на самостоятельную работу студентов – 27 часов.

Объем лекционного курса составляет 36 часов, поэтому часть вопросов, тем выносится на самостоятельное изучение.

Темы по дисциплине «Математические основы информатики» целесообразно изучать в той последовательности, в которой представлены в программе.

Самостоятельная работа состоит из самостоятельного изучения некоторых тем данного курса и конспектирование основных положений, выполнения домашних заданий, написания рефератов.

Текущий контроль успеваемости организован в виде тестов по каждой теме с разбором правильных ответов после обработки результатов.

Допуском для сдачи зачета является посещение всех занятий (лекционных и практических), выполнение домашних заданий, предоставление конспектов по темам, выносимых на самостоятельное изучение, написание и защита реферата.

Зачет выставляется в соответствии с больно-рейтинговой системой оценки знаний студентов, применяемой в вузе.

7.6.  Методические указания к лабораторным занятиям. Не предусмотрены

7.7.  Методические указания к курсовому проектированию и другим видам самостоятельной работы. Не предусмотрены

7.8.  Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий

OC Windows, MS PowerPoint.

8.  Материально-техническое обеспечение дисциплины

Мультимедийная лекционная аудитория с выходом в Интернет.