НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
КАФЕДРА СИСТЕМ СБОРА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан АВТФ
________________
«____ »______________200_ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ИНФОРМАТИКА»
ООП 200401 – Биотехнические и медицинские аппараты и системы
(инженерная подготовка)
Факультет __ Автоматики и вычислительной техники_ ____
Курс 1, 2 Семестр 2, 3, 4 ____
Лекции 26 час.
Лабораторные работы 24 час.
Контрольные работы 3,4 семестр
Экзамен 4 семестр
Зачет 3 семестр
Всего 50 часов, очной формы 272 часа
Новосибирск
2006 г.
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 553400 – Биомедицинская инженерия
Регистрационный номер ГОС 30 тех/бак, дата утверждения 10.03.2000 г.
Шифр дисциплины в ГОС - ЕН. Ф.02, Федеральный компонент, Общие математические и естественнонаучные дисциплины, шифр дисциплины по учебному плану НГТУ – 14.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Систем сбора и обработки данных
Номер протокола заседания _____________
«_____» ______________ 2006 г.
Программу разработали:
доцент, к. т.н. __________________
ассистент __________________
Заведующий кафедрой
доцент, к. т.н. ___________________
Ответственный за основную
доцент, к. т.н. ___________________
1. Внешние требования
В таблице 1 приведены требования ГОС к обязательному содержанию дисциплины «Информатика» очной формы обучения. Рабочая программа дисциплины «Информатика» для студентов заочной формы обучения разработана, исходя из указанных требований, с учетом меньшего количества часов и видов занятий.
Таблица 1
Требования ГОС к обязательному минимуму содержания учебной дисциплины
Шифр дисциплины | Содержание учебной дисциплины | Часы |
ЕН. Ф.02 | Информатика Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации; технические и программные средства реализации информационных процессов; модели решения функциональных и вычислительных задач; алгоритмизация и программирование; языки программирования высокого уровня; базы данных; программное обеспечение и технологии программирования; локальные и глобальные сети ЭВМ; основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну; методы защиты информации; компьютерный практикум. | 272 |
Квалификационные требования (выдержки из раздела ГОС 1.4.5)
Подготовка выпускника должна обеспечивать квалификационные умения для решения профессиональных задач:
- использование современных методов, средств и технологии разработки объектов профессиональной деятельности;
- осуществление сбора, обработки, анализа и систематизации научно-технической информации по заданной теме своей профессиональной области с применением современных информационных технологий;
- кооперация с коллегами, работа в коллективе, управление и организация работы исполнителей в процессе производства программных продуктов, вычислительных средств и автоматизированных систем;
- организация на научной основе своего труда, владение современными информационными технологиями, применяемыми в сфере его профессиональной деятельности;
- анализ своих возможностей, способность к переоценке накопленного опыта и приобретению новых знаний с использованием современных информационных и образовательных технологий.
Инженер должен знать:
- технологию проектирования, производства и сопровождения объектов профессиональной деятельности;
- перспективы и тенденции развития информационных технологий;
- технические характеристики и экономические показатели лучших отечественных и зарубежных образцов объектов профессиональной деятельности;
- современные средства вычислительной техники, коммуникаций и связи.
2. Особенности построения дисциплины
Таблица 2
Особенности построения дисциплины
Особенность | Содержание |
Основание для введения дисциплины в учебный план специальности 200401 – Биотехнические и медицинские аппараты и системы заочной формы обучения | Требования Государственного образовательного стандарта (ГОС) по направлению 553400 – Биомедицинская инженерия, дисциплина ЕН. Ф.02 «Информатика» федерального компонента |
Адресат курса | Студенты 1, 2 курсов, обучающиеся по специальности 200401 – Биотехнические и медицинские аппараты и системы заочной формы обучения |
Основная цель курса | В результате обучения студент должен иметь представление о современном состоянии информационных технологий, об основных методах и алгоритмах решения вычислительных задач, знать основные принципы разработки программного обеспечения, уметь пользоваться современными прикладными программными средствами. |
Ядро дисциплины | Общая характеристика информационных систем и технологий, позиционные системы счисления, алгоритмы решения вычислительных задач, прикладные программные средства |
Требования к предварительной подготовке | Изучение дисциплины предполагает знание студентами предмета «Информатика» в рамках школьной программы |
Организация компьютерного практикума | Лабораторный компьютерный практикум включает в себя практические задания использование прикладных программных средств: текстовых редакторов, табличных процессоров, систем управления базами данных, создания гипертекстовых документов, математических пакетов. |
Обеспечение последующих дисциплин образовательной программы | Знания и навыки, полученные в результате изучения дисциплины, используются в последующих курсах учебного плана (дисциплины «Программирование», «Архитектура ЭВМ и систем», «Базы данных» и др.), в выпускных квалификационных работах и в профессиональной деятельности выпускников. |
3. Цели учебной дисциплины
Таблица 3
После изучения дисциплины студент будет
иметь представление: | |
1 | о современном состоянии и перспективах дальнейшего развития информационных технологий, их аппаратном и программном обеспечении |
2 | о способах представления данных в современных базах данных и иных системах, использующих иерархическое представление данных |
3 | о сравнительных возможностях различных языков программирования и технологий программирования |
4 | о способах защиты информации, включая основные методы и подходы к шифрованию данных |
знать: | |
5 | формы представления данных в памяти ЭВМ (целые и вещественные числа, символьные данные) и основные структуры данных |
6 | алгоритмы решения прикладных задач: структурный, методы отхода назад, рекурсия, эвристический поиск |
7 | возможности основных типов прикладных программных средств, включая программы для обработки текстовой и графической информации, хранения данных, создания гипертекстовых документов, математической обработки данных |
уметь: | |
8 | выполнять арифметические вычисления в позиционных системах счисления – двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной |
9 | разрабатывать алгоритмы решения вычислительных задач с использованием методологии структурного программирования |
иметь опыт: | |
10 | использования прикладных программных средств для решения практических задач, связанных с обработкой текстовой и графической информации, созданием гипертекстовых документов, математической обработкой данных |
11 | оформления результатов выполнения расчетно-графических, курсовых и других видов самостоятельных работ с использованием современных информационных технологий |
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Таблица 4
Темы лекционных занятий
Блок, модуль, раздел, тема | Часы | Ссылки на цели |
Семестр № 2 | 6 | |
Введение в дисциплину | ||
Понятие информации, сигналов, данных. Виды сигналов. Количественная оценка информации, понятие энтропии. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации и данных. Основные операции с данными: создание, обработка, передача, интерпретация. | 2 | 1, 7 |
Кодирование данных в вычислительной технике. Понятие позиционной системы счисления. Основные позиционные системы счисления: двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, десятичная, двоично-десятичная. Понятия алфавита и основания системы счисления, влияние разрядности числа и основания системы счисления на объем кодируемых данных. | 2 | 5, 8 |
Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую. Представление целых и вещественных чисел. Представление отрицательных чисел, дополнительный код отрицательного числа. Арифметические действия в позиционных системах счисления. Кодирование символьных данных с помощью кодовых таблиц ASCII и Unicode. | 2 | 5, 8 |
Семестр № 3 | 12 | |
Технические и программные средства реализации информационных процессов. История развития вычислительной техники. Основные характеристики современных компьютеров и программного обеспечения. | 3 | 1, 7 |
Алгоритм. Свойства алгоритмов. Формализация понятия алгоритма. Машина Поста, машина Тьюринга: основные понятия, разработка алгоритмов. | 3 | 6, 9 |
Структурное программирование: основные понятия, разработка алгоритмов. Графическое изображение алгоритмов. Методы и алгоритмы решения распространенных вычислительных задач. | 3 | 6, 9 |
Базы данных. Классификация баз данных: реляционные, иерархические, сетевые. Основные элементы реляционных баз данных: таблица, запись, индекс, запрос. Нормализация таблиц реляционных баз данных. | 3 | 1, 2, 5 |
Семестр № 4 | 8 | |
Обзор современных технологий программирования: объектно-ориентированное программирование (язык Си++), скриптовое программирование (языки Java Script, PHP). | 3 | 1, 3 |
Глобальные и локальные сети. Классификация сетей. Протокол TCP/IP, глобальная сеть Интернет. Службы Интернет | 3 | 1 |
Основные методы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну. Шифрование данных. Основные алгоритмы шифрования данных. Устойчивость алгоритмов шифрования | 2 | 1, 4 |
Таблица 6
Темы лабораторных занятий
Тема лабораторной работы | Учебная деятельность студентов | Часы | Ссылки на цели |
Семестр № 3 | 12 | ||
Текстовые процессоры | Знакомятся с функциональными возможностями текстовых процессоров при создании комплексных текстовых документов; приобретают навыки создания и редактирования комплексных документов в Microsoft Word | 4 | 7, 10, 11 |
Электронные таблицы | Знакомятся с функциональными возможностями табличных процессоров на примере Microsoft Excel, создают таблицы данных, выполняют статистическую обработку данных, строят диаграммы. | 4 | |
Системы управления базами данных | Знакомятся с функциональными возможностями Microsoft Access, разрабатывают реляционную базу данных, устанавливают связи между таблицами, создают запросы к таблицам | 4 | |
Семестр № 4 | 12 | ||
Электронные презентации | Знакомятся с функциональными возможностями Microsoft PowerPoint, разрабатывают презентации, содержащие текстовые и графические данные, изучают средства управления презентациями | 4 | 7, 10, 11 |
Гипертекстовые документы | Знакомятся с функциональными возможностями Microsoft FrontPage, приобретают навыки разработки HTML - документов | 4 | |
Математические пакеты | Знакомятся с функциональными возможностями пакета MathCAD, выполняют численные и символьные математические вычисления, строят графики функций, обрабатывают числовые данные из файлов. | 4 |
5. Учебная деятельность студентов
В течение двух семестров студенты выполняют контрольные работы. В первом семестре выполняется работа на тему «Кодирование данных», во втором семестре – на тему «Основы алгоритмизации».
Общие требования к выполнению и оформлению контрольных работ:
1. Каждый студент в обязательном порядке выполняет индивидуальный вариант задания, выданный преподавателем.
2. Пояснительная записка к расчетно-графическому заданию оформляется в рукописном или электронном виде на листах формата А4 (с одной стороны) или в ученической тетради.
3. Титульный лист к пояснительной записке должен содержать: наименование работы, номер варианта, Ф. И.О. студента, номер группы, название факультета, дату сдачи работы на проверку, Ф. И.О. преподавателя.
4. Условия задания приводить не обязательно. В то же время должно быть приведено полное письменное изложение решения всех задач (контрольная работа № 1), блок-схемы алгоритмов и листинг программ для машины Поста (машины Тьюринга) с примерами ее работы (контрольная работа № 2). При невыполнении этих условий работы к проверке не принимаются.
Контрольная работа № 1. Кодирование данных.
Цель: изучить основные приемы представления чисел и выполнения арифметических действий в позиционных системах счисления, изучить правила кодирования символьных данных с помощью кодовой таблицы ASCII; приобрести опыт решения типовых задач по кодированию числовых и символьных данных.
Учебная деятельность студентов: переводят целые и вещественные числа из одной системы счисления в другую, представляют отрицательные целые числа в дополнительном коде, выполняют арифметические действия, читают и кодируют символьные данные с помощью кодовых таблиц.
Образец задания:
Переведите число из 10-ной системы счисления в 2, 8 и 16-ную системы.
1) 29010 2) -29010 3) 73,12410
Переведите число в 10-ную систему счисления.
4) 101011,11012 5) 7018
Переведите число со знаком в 10-ную систему счисления.
6) 833116
Переведите число из 10-ной в 4, 7 и 9-ную системы счисления.
7) 9510
Переведите число из 10-ной системы счисления в 2-10-ную.
8) 108310
Число дано в 2-10-ной системе. Переведите его в 10-ную систему счисления.
9) 0110001110002-10
Выполните сложение, вычитание и умножение приведенных чисел в 2, 8 и 16-ной системах счисления
10) -9110 , -8510 11) 135,910, 9,2510
Прочитайте выражение, закодированное 16-ными кодами символов ASCII. Вычислите это выражение, представьте результат в виде строки кодов ASCII.
12) 28 31 30 30 2D 31 30 30 29 2A 2B 3116
Контрольная работа № 2. Основы алгоритмизации
Цель: получить практические навыки использования структурного метода разработки алгоритмов; изучить известные алгоритмы – «эмуляторы ЭВМ» машины Поста и машины Тьюринга.
Учебная деятельность студентов: разрабатывают алгоритмы решения распространенных вычислительных задач; разрабатывают программы для машины поста и машины Тьюринга; изображают блок-схемы алгоритмов.
Образец задания:
Разработать алгоритм и программу для решения вычислительной задачи: На ленте машины Поста расположена последовательность из N меток. Необходимо справа от этой последовательности через одну пустую ячейку разместить последовательность из 2N меток. Исходная последовательность меток при этом может быть стерта.
Разработать алгоритм и программу для решения вычислительной задачи: На ленте машины Тьюринга расположена последовательность из символов двоичного алфавита. Необходимо переместить все нули в начало последовательности, единицы – в конец последовательности.
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
В соответствии с учебным планом по дисциплине в первом семестре производится зачет, во втором – экзамен. Допуск к экзамену (зачету) получают студенты, успешно защитившие контрольные и лабораторные работы. Оценивание всех видов занятий осуществляется по четырехбалльной шкале: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Задания с оценкой «неудовлетворительно» считаются невыполненными.
7. Список литературы
Основной список
1. Информатика. Базовый курс / под. ред. – СПб: Питер, 2004. – 638 с.
2. Острейковский : учебник для вузов. – М.: Высшая Школа, 2001. – 511 с.
3. Информатика. Методические указания для студентов заочной формы обучения факультета АВТФ специальностей 190500, 190900 / сост. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. – 40с.
Дополнительный список
1. Косцов компьютер: настольная книга пользователя. – М.: Мартин, 2003. – 496 с.
2. Самоучитель работы на компьютере. – СПб: Питер, 2002. – 655 с.
3. Самоучитель программирования. – СПб: Питер, 2002. – 362 с.
4. Губарев в рисунках и таблицах. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. – 152 с.
5. Алгоритмы и структуры данных. – СПб: Невский диалект, 2001. – 351 с.
6. Хусаинов и алгоритмы обработки данных. Примеры на языке Си. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 463 с.
8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
Вопросы к зачету:
1. Понятие информации, сигналов, данных. Виды сигналов.
2. Количественная оценка информации, понятие энтропии.
3. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации и данных. Основные операции с данными: создание, обработка, передача, интерпретация.
4. Кодирование данных в вычислительной технике. Понятие позиционной системы счисления. Основные позиционные системы счисления.
5. Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую. Арифметические действия в позиционных системах счисления.
6. Представление отрицательных целых чисел в двоичном коде.
7. Кодирование данных в вычислительной технике. Представление символьных данных с помощью кодовых таблиц ASCII и Unicode.
8. Технические и программные средства реализации информационных процессов.
9. История развития вычислительной техники.
10. Основные характеристики современных компьютеров и программного обеспечения.
11. Базы данных. Классификация баз данных: реляционные, иерархические, сетевые.
12. Основные элементы реляционных баз данных: таблица, запись, индекс, запрос. Нормализация таблиц реляционных баз данных.
13. Текстовые процессоры на примере Microsoft Word. Общая характеристика.
14. Электронные таблицы на примере Microsoft Excel. Общая характеристика.
15. Системы управления базами данных на примере Microsoft Access. Общая характеристика.
Вопросы к экзамену:
1. Алгоритм. Свойства алгоритмов.
2. Формализация понятия алгоритма. Машина Поста.
3. Формализация понятия алгоритма. Машина Тьюринга.
4. Структурное программирование: основные понятия, разработка алгоритмов. Графическое изображение алгоритмов.
5. Методы и алгоритмы решения распространенных вычислительных задач.
6. Основные современные технологии программирования. Процедурное программирование.
7. Основные современные технологии программирования. Объектно-ориентированное программирование.
8. Основные современные технологии программирования. Скриптовое программирование.
9. Глобальные и локальные сети. Классификация сетей.
10. Протокол TCP/IP. Общая характеристика.
11. Глобальная сеть Интернет. Службы Интернет.
12. Основные методы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну.
13. Шифрование данных. Основные алгоритмы шифрования данных.
14. Шифрование данных. Устойчивость алгоритмов шифрования.
15. Программные средства для разработки электронных презентаций. Общая характеристика на примере Microsoft PowerPoint.
16. Разработка гипертекстовых HTML документов.
17. Математические пакеты. Общая характеристика на примере пакета MathCAD.
