«УТВЕРЖДАЮ»
Директор ИК
___________ А.
«____» __________ 2016 г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП | 09.04.02 Информационные системы и технологии |
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ | Геоинформационные технологии |
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) | магистр |
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА | 2016 г. |
КУРС 2 СЕМЕСТР 3 | |
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ | 6 кредитов ECTS |
КОД ДИСЦИПЛИНЫ | М1.ВМ4.2.2 |
Виды учебной деятельности | Временной ресурс по очной форме обучения |
Лекции, ч. | 16 |
Лабораторные занятия, ч. | 24 |
Практические занятия, ч. | 8 |
Аудиторные занятия, ч. | 48 |
Самостоятельная работа, ч. | 168 |
ИТОГО, ч. | 216 |
экзамен, диф. зачет | |
Обеспечивающее подразделение | кафедра ВТ |
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ | ____________ Г., профессор |
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП | ____________ Г., профессор |
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ | ____________ А., доцент |
2 Цели освоения дисциплины
Цель данной дисциплины — дать студенту систематические знания и навыки в области теории и практики проектирования интеллектуальных геоинформационных систем (ИГИС).
Дисциплина «Проектирование интеллектуальных геоинформационных систем» определяет профессиональную направленность специалистов в области разработки информационных систем.
Поставленные цели полностью соответствуют целям (Ц1 – Ц5) ООП.
3 Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Проектирование интеллектуальных геоинформационных систем» является дисциплиной профиля «Геоинформационные системы» вариативного междисциплинарного профессионального модуля (М1.ВМ4).
Для успешного освоения дисциплины студент должен понимать суть технологий баз данных; знать основы программной инженерии; владеть инструментарием моделирования баз данных.
В соответствии с учебным планом дисциплина «Проектирование интеллектуальных геоинформационных систем» имеет ПРЕРЕКВИЗИТЫ:
· «Системная инженерия» (М1.ВМ3.4).
· «Современные проблемы информационных систем» (М1.ВМ3.2).
· «Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий» (М1.БМ2.1).
Содержание разделов дисциплины «Проектирование интеллектуальных геоинформационных систем» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ):
· «Хранилища данных» (М1.ВМ4.2.4).
4 Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованием ООП освоение дисциплины направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС 3+ (табл. 1).
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены
при изучении данной дисциплины
Результаты обучения (компетенции из ФГОС 3+) | Составляющие результатов обучения | |||||
Код | Знания | Код | Умения | Код | Владение опытом | |
Р5 (ПК-1,2,3, ОПК-2, ОК-1) | З5.2.2 | Основ разработки интеллектуальных ГИС; методов и алгоритмов пространственного анализа данных; методов и алгоритмов индексирования пространственных данных. | У5.2.2 | Разрабатывать специализированные интеллектуальные ГИС, интеллектуальные модули расширения универсальных ГИС; клиент-серверных ГИС, в том числе с использованием Web-технологий. | В5.2.2 | Навыками работы в средах MapInfo MapBasic и Microsoft Visual Studio. |
Р9 (ОК-4,7, ПК-8-12, ОПК-1,6) | З9.1.2 | Методов и алгоритмов, используемых для анализа геополей. | У9.1.2 | Эффективно работать в качестве члена команды при разработке интеллектуальных геоинформационных систем. | В9.1.2 | Способностью брать на себя ответственность за результаты работы по разработке ГИС. |
В результате освоения дисциплины «Проектирование интеллектуальных геоинформационных систем» студентами должны быть достигнуты следующие результаты (табл. 2):
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины
№ п/п | Результат |
РД1 | Способность/готовность применять на практике знания и умения в области методологии проектирования информационных систем |
РД2 | Способность/готовность применять на практике знания и умения в области прогнозирования последствий принятых решений |
РД3 | Способность/готовность применять на практике знания и умения в области принципов работы в команде |
РД4 | Способность/готовность применять на практике знания и умения в области самостоятельного управления своей образовательной деятельностью |
РД5 | Способность/готовность применять на практике знания и умения в области методов научного анализа проблем и процессов в профессиональной области |
5 Структура и содержание дисциплины
Раздел 1. Введение
Цель и задачи дисциплины, ее роль и место в общей системе подготовки специалиста. Основные группы понятий: система, модель и моделирование, проект и проектирование, типы компьютерных систем (программная, автоматизированная, информационная, баз данных), методология и технология. Задачи и области применение ИС. Уточнение понятий «база данных» и «система управления базами данных».
Перечень лабораторных работ по разделу:
Лабораторная № 1. Создание БД для MS SQL Server средствами
Раздел 2. Общие понятия в области проектирования ИС
Модель ANSI/SPARC. Классификации ИС. Файл-серверная и клиент-серверная архитектуры. Многозвенные архитектуры. Общий порядок проектирования ИС. CASE-средства, модели и нотации.
Перечень лабораторных работ по разделу:
Лабораторная № 2. Создание моделей БД в Toad DataModeler: физ. модель для MS SQL Server
Раздел 3. Реляционная модель данных
Строгое определение понятия «модель данных». Обзор моделей данных. Компоненты реляционной модели данных. Логическая интерпретация понятий РМД. Критический обзор реализации РМД в стандарте SQL. Проблемы NULL.
Перечень лабораторных работ по разделу:
Лабораторная № 3. Создание моделей БД в Toad DataModeler: конц. модель
Раздел 4. Транзакции
Определение. Свойства ACID. Журнал транзакций. Проблема параллельной обработки. Уровни изоляции. Блокировки и версионирование. Тупики. Длинные и короткие транзакции. Распределенные транзакции.
Перечень лабораторных работ по разделу:
Лабораторная № 4. Написание запросов с транзакциями
Раздел 5. Программирование серверных решений
Хранимые процедуры. Пользовательские функции. Триггеры. Представления.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Лабораторная № 5. Создание и вызов функций
2. Лабораторная № 6. Создание и вызов хранимых процедур
3. Лабораторная № 7. Создание представления и триггеров.
Раздел 6. Обеспечение производительности
Индексы: B-деревья, кластерные и некластерные индексы. Обзор тематики оптимизации баз данных.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Лабораторная № 8. Планирование и создание индексов
2. Лабораторная № 9. Оптимизация запроса.
Раздел 7. Обеспечение безопасности
Система безопасности на примере СУБД Microsoft SQL Server. Виды аутентификации. Авторизация. Цепочки владения.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Лабораторная № 10. Назначение прав.
Раздел 8. Обеспечение высокой доступности
Резервное копирование и восстановление. Репликация. Зеркалирование. Кластеры.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Лабораторная № 11. Выполнение индивидуального задания
Раздел 9. Технологии построения отчетов
Перечень лабораторных работ по разделу:
Встроенные инструменты. Компоненты. Технологии шаблонов. Промышленные средства.
1. Лабораторная № 12. Выполнение индивидуального задания.
6 Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1 Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС включает следующие виды работ:
· работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса;
· опережающая самостоятельная работа;
· перевод текстов по системной инженерии с иностранных языков;
· изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
· подготовка к лабораторным работам;
· подготовка к экзамену.
Творческая СРС включает следующие виды работ:
· поиск, анализ, структурирование и презентация информации;
· исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах;
· анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме.
6.2 Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим образом:
· защита отчетов по лабораторным работам;
· выполнение и защита индивидуальных домашних заданий;
· выступление с докладами по темам, вынесенным для самостоятельного изучения;
· экзамен.
7 Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия | Результаты обучения по дисциплине |
Защита отчетов по лабораторным работам | РД1–РД5 |
Выполнение и защита индивидуальных домашних заданий | РД1–РД5 |
Выступление с докладами по темам, вынесенным для самостоятельного изучения | РД1–РД5 |
Экзамен | РД1–РД5 |
Для оценки качества освоения дисциплины при проведении контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства:
Примеры тем индивидуальных заданий:
ГИБДД. ИС ГИБДД города предназначена для хранения информации обо всех автомобилях, зарегистрированных в городе. Информация, хранение которой предполагается, включает в себя данные о владельцах, автомобилях (марку, цвет и т. п.), страховании (название страховой компании, номер страхового полиса и т. п.) и регистрации (регистрационный номер, кем зарегистрирован, дату регистрации и т. п.). Должна храниться история автомобиля: смена владельцев, страховых компаний, цвета и т. п.
Сеть магазинов. Руководству сети магазинов необходима ИС, предоставляющая информацию об отдельных магазинах, поставщиках, у которых эти магазины покупают товары, и о грузоперевозках товаров между ними. Каждый магазин покупает продукцию у нескольких поставщиков, и каждый поставщик обеспечивает продукцией несколько магазинов. Одни и те же по номенклатуре товары могут быть у разных поставщиков. Необходимы возможности по работе с этой информацией.
В городе существуют несколько фирм, обеспечивающих перевозки товаров между поставщиками и магазинами, с разными возможностями и ценами за услуги. Возможности означают максимальный общий вес груза, перевозку которого фирма может обеспечить за один раз.
Каждая поставка товара соответствует грузоперевозке. Перевозка должна осуществляться за один раз, но при этом части груза могут перевозиться разными фирмами. В ИС должна быть возможность формирования плана перевозок, минимального по стоимости или по числу фирм-перевозчиков.
Примеры вопросов для оценки степени усвоения теоретических и фактических знаний:
1. Определение понятий база данных и СУБД. Функции современных СУБД.
2. Трехуровневая модель ИС по стандарту ANSI/SPARC.
3. Классификации ИС (общие понятия).
4. Архитектура "клиент-сервер": сравнение с архитектурой "файл-сервер"; многозвенные архитектуры.
5. Назначение и виды семантических моделей.
6. Общая методология проектирования ИС.
7. Понятие модели данных. Известные модели данных.
8. Структурный аспект реляционной модели данных.
9. Логическая интерпретация отношений реляционной БД.
10. Основные реляционные и SQL-операции манипулирования данными.
11. Достоверность и целостность БД. Ограничения целостности в реляционной модели данных.
12. Нормализация реляционной БД: аномалии ненормализованной БД; нормальные формы (2НФ, 3НФБК, 4 НФ).
13. Хранимые процедуры, функции и триггеры: определения, цели использования.
14. Отсутствующие значения (NULL) и трехзначная логика. Основные понятия и проблемы.
15. Представления (View). Определение, цели создания.
16. Транзакции: определение, свойства ACID, журналирование.
17. Транзакции: проблемы параллельной работы и уровни изоляции.
Примеры экзаменационных задач:
Пример 1. ИС отдела ЗАГС регистрирует акты гражданского состояния людей: рождение, смерть, заключение брака, развод. Запрос: выдать список живущих (не умерших) людей, вступавших в брак к 01.06.2004 не менее двух раз.
Пример 2. ИС гаражного кооператива: каждый член кооператива владеет одним или более гаражными боксами. Необходимо учитывать оплату по счетам за боксы. В счет за бокс входит сумма, крайняя дата и статья оплаты — за электричество, за отопление, за воду и т. п. По каждой статье счета выписываются отдельно. Оплата по счету может быть не внесена, внесена с опозданием или в иной сумме. Запрос: выдать список членов кооператива, которые на 01.01.2004 имеют какие-либо долги (т. е. по счетам с крайним сроком вплоть до указанного оплата ими не внесена или внесена недостаточно).
8 Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од от 01.01.2001 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
· текущая аттестация, направленная на оценку качества усвоения теоретического материала (тестирование) и результатов практической деятельности (выполнение и защита отчетов индивидуальных заданий), производится в течение семестра и оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов;
· промежуточная аттестация (экзамен) производится в конце семестра и так же оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене студент должен набрать не менее 22 баллов.
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
9 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1. Интеллектуальные информационные системы. – М.: Академия, 2011.
2. Проектирование систем информационного, консультационного и инновационного обслуживания. – М.: Дашков и Ко, 2011.
3. Интеллектуальные системы и
технологии. – М.: Академия, 2013.
4. Проектирование информационных систем. – М.: Форум, 2012.
Дополнительная литература:
1. Проектирование информационных систем. - М.: Феникс,
2009.
2. Информационные системы и базы данных. Организация и проектирование. - Спб:БХВ-Петербург, 2009.
3. В. Основы построения интеллектуальных систем. - М.: Финансы и статистика, Инфра-М, 2010.
4. К. и др. Защита данных геоинформационных систем : учебное пособие для вузов. – М.: Гелиос АРВ, 2010.
Internet-ресурсы:
1. http://www. sql. ru
Используемое программное обеспечение:
1. Microsoft SQL Server 2008
2. Toad DataModeler
10 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№ п/п | Наименование оборудования | Корпус, ауд., количество установок |
1. | Мультимедийное оборудование (компьютер, проектор, экран) | 10 корпус ТПУ, ауд. 410 |
2. | Компьютерный класс. Intel Celeron, 2 ГГц | 10 корпус ТПУ, ауд. 403Б, 11 ПК. |
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС 3+ по направлению и профилю подготовки 09.04.02 «Информационные системы и технологии».
Программа одобрена на заседании методического семинара кафедры ВТ
(протокол № 61 от « 09 » июня 2016 г.).
Авторы: д. т.н., профессор, зав. кафедрой ВТ Марков Николай Григорьевич
к. т.н., доцент кафедры ВТ
Рецензент: к. т.н., доцент кафедры ВТ Кудинов Антон Викторович
Основные порталы (построено редакторами)