Рабочая программа дисциплины (модуля) «Теория информации»

Содержание

1. Место дисциплины  в структуре ООП бакалавриата        72

2. Цели  освоения дисциплины        72

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины        72

4. Рабочая программа        5

5. Образовательные технологии        8

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины        10

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины        11

8. Методические рекомендации (материалы) для преподавателя        11

9. Методические указания для студентов        14

10. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов        16

11. Контрольно-оценочные материалы        17

1. Место дисциплины  в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Теория информации» реализуется в рамках базовой части.

Изучение дисциплины «Теория информации» базируется на знаниях, умениях и навыках, сформированных при изучении дисциплины «Информатика», «Математический анализ», «Алгебра и геометрия».

Изучение дисциплины «Теория информации» способствует формированию у студентов научного мировоззрения, пониманию важности применения научно обоснованных методов для решения профессиональных задач, развивает творческое мышление, самостоятельность и инициативу.

2. Цели  освоения дисциплины

Основными целями освоения дисциплины «Теория информации» по профилю подготовки «Организация и технология защиты информации» является формирование у будущих бакалавров практических навыков применения методов теории информации и кодирования при описании, проектировании и эксплуатации систем информационной безопасности.

       Основными задачами изучения дисциплины является привитие практических навыков:

расчета информационных характеристик источников сообщений и каналов связи; применения методов кодирования информации.

Предметом изучения дисциплины являются информационные характеристики источников сообщений и каналов связи и методы кодирования информации.

       

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В соответствии с требованиями ФГОС ВО бакалавриата по направлению «10.03.01 Информационная безопасность» в результате освоения дисциплины «Теория информации» обучающийся должен овладеть комплексом компетенций. Выполнение этого требования проверяется при аттестации образовательной программы, в том числе путём контроля остаточных знаний обучающихся.

Таблица 1. Распределение компетенций, формируемых в ходе изучения дисциплины

Коды компетенций	Название компетенции	Форма текущего контроля качества компетенции
ОПК-4	способность понимать значение информации в развитии современного общества, применять информационные технологии для поиска и обработки информации	индивидуальное задание, тестирование

Компетенции, формируемые при изучении дисциплины «Теория информации», необходимы для организации самостоятельной работы студентов, выполнения ими в дальнейшем курсовых работ, выпускной квалификационной работы.

В результате освоения дисциплины студент должен

знать:

математические основы количественного описания информации; свойства количественных характеристик информации; технические и программные средства реализации информационных процессов; теоретические основы построения количественных характеристик информации.

       уметь:

применять полученные знания к исследованию реальных объектов и средств защиты информации; строить и анализировать формальные модели конкретных объектов и процессов для решения профессиональных задач.

владеть:

профессиональной терминологией; способами количественной оценки передачи информации.

СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Рабочая программа
по дисциплине ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ
на	3	семестр
Рабочую программу осуществляют:
лекции	Зачетных единиц трудоемкости (ЗЕТ)	3
к. ф.-м. н., доцент	Учебных часов:	108
лекций (в т. ч. в интерактивных формах)	16 (4)
семинарских (в т. ч. в интерактивных формах)
лабораторные занятия	к. ф.-м. н., доцент	практических (в т. ч. в интерактивных формах)
лабораторных	32 (8)
консультаций
зачет	в 3-м сем.
экзамен
самостоятельная работа студентов	58
КCР	2
№ п/п	Тема и содержание	Форма изучения материалов (лекции, практические занятия, семинарские занятия, лабораторные работы, самостоятельная работа)	Кол-во часов аудитор. работы	Интерактивные методы обучения	Межпредмет-ные связи	Инновационные методы в обучении	Основная и дополнительная литература, рекомендуемая студентам	Задания по самостоятельной работе студентов с указанием литературы, номеров задач	Количество часов самостоятель-ной работы	Форма контроля самостоятельной работы студентов (коллоквиумы, контрольные работы, компью-терные тесты и т. п.)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
2 сем	Модуль 1
I	«Понятие о кодировании информа-ции»	Б2.Б.3 «Информати-ка»,  Б2.Б.1.1 «Математический анализ», Б2.Б.1.2 «Алгебра и геометрия»	Коллектив-ная мыслитель-ная деятель-ность	Анализ литературы, интернет - источников [2, с.17-25] – осн.	Контроль выполнения и проверка отчетности по лабораторной работе
1.	Информационные характеристики случайных систем	Лек., лаб., сам. раб.	4+4	Мультимедийная презентация	лекция с элементами проблемной ситуации; треннинг	[2, с. 14-25] – осн.	Выполнение повариант-ных заданий	10
2.	Информационные характеристики каналов связи	Лек., сам. раб.	2	Мультимедийная презентация	лекция-беседа	[2, с. 26-35] – осн.	Выполнение повариант-ных заданий	10
3.	Оптимальное кодирование информации	Лек., лаб., сам. раб.	4+8	Работа с интерактив-ной доской	лекция с элементами проблемной ситуации; треннинг	[2, с. 36-46] – осн.	Выполнение повариант-ных заданий	10	Контро-льная работа №1. Тестиро-вание
Модуль 2
II	«Сжатие и шифрование информа-ции»	Б3.Б.14 «Информационные технологии», Б3.Б.9 «Программирование на языке высокого уровня»	Коллектив-ная мыслитель-ная деятель-ность	Контроль выполнения и проверка отчетности по лабораторной работе
4.	Сжатие информации	Лек., сам. раб.	2	Мультимедийная презентация	лекция-информация	[2, с. 47-73] – осн.	Выполнение повариант-ных заданий	8
5.	Помехоустойчивое кодирование информации	Лек., лаб., сам. раб.	2+12	Работа с интерактив-ной доской	лекция-визуализа-ция, треннинг	[2, с. 74-83] –осн.	Выполнение повариант-ных заданий	10
6.	Шифрование информации	Лек., лаб., сам. раб.	2+8	Работа с интерактив-ной доской	лекция - конференция, треннинг	[2, с. 84-93] – осн.	Выполнение повариант-ных заданий	10	АСТ-тестиро-вание Контро-льная работа №2. Зачет

5. Образовательные технологии

Образовательные технологии – это система деятельности педагога и учащихся в образовательном процессе, построенная на конкретной идее в соответствии с определенными принципами организации и взаимосвязи целей – содержания методов. В опыте работы вузов используются различные виды образовательных технологий.

       1)  Структурно-логические или заданные технологии обучения представляют собой поэтапную организацию постановки дидактических задач, выбора способов их решения, диагностики и оценки полученных результатов. Логика структурирования таких задач может быть разной: от простого к сложному, от теоретического к практическому или наоборот.

       2)  Игровые технологии представляют собой игровую форму взаимодействия педагога и учащихся через реализацию определенного сюжета. При этом образовательные задачи включены в содержание игры. В образовательном процессе используют занимательные, театрализованные, деловые, ролевые, компьютерные игры.

       3) Компьютерные технологии реализуются в рамках системы «преподаватель-компьютер-студент»  с помощью обучающих программ различного вида (информационных, тренинговых, контролирующих, развивающих и др.).

       4) Диалоговые технологии связаны с созданием коммуникативной среды, расширением пространства сотрудничества на уровне «преподаватель – студент», «студент – студент», «преподаватель – автор», «студент – автор» в ходе постановке и решения учебно-познавательных задач.

       5) Тренинговые технологии – это система деятельности по отработке определенных алгоритмов учебно-познавательных действий и способов решения типовых задач в ходе обучения (тесты и практические упражнения).

       Ведущей формой организации процесса обучения в вузе является лекция.

Общий структурный каркас любой лекции — это формулировка темы, сообщение плана и рекомендуемой литературы для самостоятельной работы, а затем — строгое следование плану предложенной работы.

       В качестве основных требований к чтению лекции выдвигают:

• высокий научный уровень излагаемой информации, имеющей, как правило мировоззренческое значение;

• большой объем четко и плотно систематизированной и методически переработанной современной научной информации;

• доказательность и аргументированность высказываемых суждений;

• достаточное количество приводимых убедительных фактов, примеров, текстов и документов;

• ясность изложения мыслей и активизация мышления слушателей, постановка вопросов для самостоятельной работы по обсуждаемым проблемам;

• анализ разных точек зрения на решение поставленных проблем;

• выведение главных мыслей и положений, формулировка выводов;

• разъяснение вводимых терминов и названий; предоставление студентам возможности слушать, осмысливать и кратко записывать информацию;

• умение установить педагогический контакт с аудиторией; использование дидактических материалов и технических средств;

• применение основных материалов текста, конспекта, блок-схем, чертежей, таблиц, графиков.

       Виды лекций

1. Вводная лекция дает первое целостное представление об учебном предмете и ориентирует студента в системе работы по данному курсу. Лектор знакомит студентов с назначением и задачами курса, его ролью и местом в системе учебных дисциплин и в системе подготовки специалиста. Дается краткий обзор курса, вехи развития науки и практики, достижения в этой сфере, имена известных ученых, излагаются перспективные направления исследований. На этой лекции высказываются методические и организационные особенности работы в рамках курса, а также дается анализ учебно-методической литературы, рекомендуемой студентам, уточняются сроки и формы отчетности.

2. Лекция-информация. Ориентирована на изложение и объяснение студентам научной информации, подлежащей осмыслению и запоминанию. Это самый традиционный тип лекций в практике высшей школы.

3. Обзорная лекция — это систематизация научных знаний на высоком уровне, допускающая большое число ассоциативных связей в процессе осмысления информации, излагаемой при раскрытии внутрипредметной и межпредметной связи, исключая детализацию и конкретизацию. Как правило, стержень излагаемых теоретических положений составляет научно-понятийная и концептуальная основа всего курса или крупных его разделов.

4. Проблемная лекция. На этой лекции новое знание вводится через проблемность вопроса, задачи или ситуации. При этом процесс познания студентов в сотрудничестве и диалоге с преподавателем приближается к исследовательской деятельности. Содержание проблемы раскрывается путем организации поиска ее решения или суммирования и анализа традиционных и современных точек зрения.

5. Лекция-визуализация представляет собой визуальную форму подачи лекционного материала средствами ТСО или аудиовидеотехники. Чтение такой лекции сводится к развернутому или краткому комментированию просматриваемых визуальных материалов (натуральных объектов  – людей в их действиях и поступках, в общении и в разговоре; минералов, реактивов, деталей машин; картин, рисунков, фотографий, слайдов; символических, в виде схем, графов, графиков, моделей).

6. Бинарная лекция — это разновидность чтения лекции в форме двух преподавателей (либо как представителей двух научных школ, либо как ученого и практика, преподавателя и студента).

7. Лекция с заранее запланированными ошибками рассчитана на стимулирование студентов к постоянному контролю предлагаемой информации (поиск ошибки: содержательной, методологической, методической, орфографической). В конце лекции проводится диагностика слушателей и разбор сделанных ошибок.

8. Лекция-конференция проводится как научно-практическое занятие, с заранее поставленной проблемой и системой докладов, длительностью 5-10 минут. Каждое выступление представляет собой логически законченный текст, заранее подготовленный в рамках предложенной преподавателем программы. Совокупность представленных текстов позволит всесторонне осветить проблему. В конце лекции преподаватель подводит итоги самостоятельной работы и выступлений студентов, дополняя или уточняя предложенную информацию, и формулирует основные выводы.

9. Лекция-консультация может проходить по разным сценариям. Первый вариант осуществляется по типу «вопросы – ответы». Лектор отвечает в течении лекционного времени на вопросы студентов по всем разделам или всему курсу. Второй вариант такой лекции, представляемой по типу «вопросы – ответы – дискуссия», является трояким сочетанием: изложение новой учебной информации лектором, постановка вопросов и организация дискуссии в поиске ответов на поставленные вопросы.

       В практике высшей школы используются и другие виды лекционной формы обучения.

В вузе кроме лекции используют и другие организационные формы обучения  –  семинар, лабораторная работа, НИРС, самостоятельная учебная работа студентов, производственная практика, стажировка в другом отечественном или зарубежном вузе. В качестве форм контроля и оценки результатов обучения используются экзамены и зачеты, рейтинговая система оценки; реферативная и курсовая, дипломная работы.

В соответствии с требованиями ФГОС ВО бакалавриата по направлению «090900.62 Информационная безопасность» в программе курса «Теория информации» предусмотрено использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий и организации самостоятельной работы. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, по данной дисциплине составляет 40% (20 часов) аудиторных занятий. Занятия лекционного типа составляют 32% (16 часов) аудиторных занятий; из них проводимых в интерактивных формах, составляют 37,5% (6 часов).

При обучении используются такие методы, как теоретическое представление материала с использованием проекционного оборудования, наглядная демонстрация, моделирование, индивидуальные упражнения. Обучение предполагает наличие индивидуальных и групповых консультаций с преподавателем, в том числе и с использованием современных информационных технологий (e-mail и др.) В программе обучения применяются авторские учебные пособия. Используемые методы преподавания способствуют:

• формированию практических навыков;

• повышению самооценки студентов.

Темы, содержащие сложный для восприятия теоретический материал, транслируются в форме лекции. Во время лекции укрупненные дидактические единицы передаются в экстраактивном информационном режиме для достижения глобальных целей воспитания и локальных целей развития.

На лабораторных занятиях каждый студент получает индивидуальное задание, направленное на формирование компетенций, определенных данной рабочей программой. Во время выполнения заданий в учебной аудитории студент может консультироваться с преподавателем, определять наиболее эффективные методы решения поставленных задач. Если какая-то часть задания остается не выполненной, студент может продолжить её выполнение во время внеаудиторной самостоятельной работы.

Для оценивания результатов изучения дисциплины используется бально-рейтинговая система.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература

Криптографические методы защиты информации: учеб. пособие для студ. вузов / , , . – М.: Академия, 2010. Теория информации: Учебное пособие / , , . – Казань: Изд-во Казан. гос. тех. ун-та, 2008.

б) дополнительная литература

етоды сжатия данных. Устройство архиваторов, сжатие изображений и видео. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы: справочник  / , ; под ред. . – М.: Горячая Линия – Телеком, 2004. Морелос скусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. – М.: Техносфера, 2005. , Сжатие данных, звука и изображений в телекоммуникационных системах: Учебное пособие – М.: ИП «РадиоСофт», 2011. жатие данных, изображений и звука. – М,: Техносфера, 2006.

в) программное обеспечение

Для преподавания и освоения дисциплины необходимы следующие программные средства:

для лекционных занятий:

Microsoft PowerPoint; браузеры (Internet Explorer, Chrome, Opera);

для лабораторных работ:

Пакет прикладных программ Microsoft Office и браузеры (Internet Explorer, Chrome, Opera).

Основные интернет-ресурсы:

Основы теории информации и криптографии [Электронный ресурс] // Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ» [Офиц. сайт] URL: http://www. intuit. ru/studies/courses/2256/140/info (дата обращения: 4.11.2011). Лекции по теории информации: Учебное пособие [Электронный ресурс] // Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Интернет-портал]. http://www. window. edu. ru/resource/553/72553 (дата обращения: 4.11.2011).

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Преподаватели могут использовать на лекционных и лабораторных занятиях мультимедийные и дидактические средства, а также видеоматериалы. В связи с этим необходимо следующее материально-техническое обеспечение:

наличие мультимедийного проектора и интерактивной доски в лекционной аудитории, а также персонального компьютера для обеспечения работы проектора и выхода в Интернет. Рекомендуется их использование для изложения тем, связанных с изучением экранного интерфейса, меню команд, панелей инструментов программных средств; наличие компьютерного класса со следующим программным обеспечением: операционная система Windows XP или Windows 7; пакет прикладных программ Microsoft Office; программные средства учебного назначения по курсу; программные средства сетевого тестирования.

Рекомендованное программное обеспечение дает возможность использовать теоретические положения курса при решении лабораторных задач и для закрепления лекционного материала. Возможно использование программного обеспечения, не указанного в списке рекомендуемого. Целесообразность использования такого программного обеспечения, в случае необходимости, может быть согласована студентами с преподавателем.

8. Методические рекомендации (материалы) для преподавателя

Основным методом изучения тем, вынесенных в лекционный курс, является информационно-объяснительный метод с элементами проблемных ситуаций и заданий студентам. Материал, подлежащий изучению, значителен по объему, поэтому лекционный курс направлен на раскрытие лишь ключевых вопросов теории. Вместе с тем на лекциях выявляются нюансы, наиболее важные аспекты в рассматриваемой теме. Увеличению информативности лекционного курса способствует применение мультимедийной техники.

Лекционный курс предназначается для ознакомления студентов с основами информатики и прикладных инструментальных пакетов, изучения влияния информатизации общества на развитие современной науки и прикладных дисциплин, использования для этих целей современных программных средств.

Для того, чтобы проверить усвоение студентами теоретического материала, основные вопросы выносятся на лабораторные занятия, поскольку практические занятия по дисциплине «Информатика» учебным планом не предусмотрены. На лабораторных занятиях основным является инструментальный метод, связанный с выполнением различных заданий при помощи прикладного программного обеспечения на компьютере.

Цикл лабораторных занятий по дисциплине составляет выполнение индивидуальных заданий на компьютере по различным разделам дисциплины, аудиторные и домашние контрольные работы, а также серию самостоятельных работ. Для лабораторных занятий рекомендуется использовать лекционный материал, учебные пособия [2] из списка основной литературы.

Для успешного усвоения материала курса на лабораторных занятиях рекомендуется выполнить на компьютерах вместе со студентами задания к каждой теме, оставив контрольные вопросы в конце темы для самостоятельного разбора студентами во внеаудиторное время.

Поскольку лабораторные занятия по данной дисциплине выполняют и оценочно-контрольную функцию, то рекомендуется дать студентам задание выполнить соответствующую каждой теме лабораторную работу и оформить отчет по работам вместе с ответами на контрольные вопросы в распечатанном виде с титульным листом или в форме презентации.

Результатом проработки теоретического материала, как в ходе самостоятельной работы студентов, так и на лабораторных занятиях, являются знания, которые необходимо закрепить на занятии.

Средствами обучения является базовый учебник, дополнительные пособия для организации самостоятельной работы студентов, демонстрационные материалы, специализированные программные средства, техническое оборудование.

Приемами организации учебно-познавательной деятельности студентов являются приемы, направленные на осмысление и углубление предлагаемого содержания и приемы, направленные на развитие аналитико-поисковой и исследовательской деятельности.

Важно четко представлять структуру курса, уметь выделить в каждом разделе основные, базовые понятия, обозначенные минимумом содержания и компетенциями, определенными федеральным государственным образовательным стандартом.

Учебная программа и другая методическая документация являются неотъемлемой частью процесса обучения. Для студентов дневного отделения они особенно важны, поскольку с их помощью идет самостоятельная работа студента, осваивается теоретический материал, готовятся доклады, прорабатываются вопросы для самоконтроля и обсуждения. Необходимо заранее продумать формы самостоятельной работы студентов, и нацеливать на нее буквально с первой лекции.

Изучение дисциплины «Теория информации» ведется в соответствии с положением о модульно-рейтинговой системе обучения и оценки успеваемости студентов БашГУ. Модульно-рейтинговая система обучения и оценки успеваемости студентов представляет собой комплексную систему поэтапного оценивания уровня освоения дисциплин основной образовательной программы по направлению (специальности) высшего профессионального образования, при которой осуществляется структурирование содержания каждой учебной дисциплины на модули и проводится регулярная оценка знаний и умений студентов в течение семестра. При рейтинговой системе все знания, умения и навыки, приобретаемые студентами в процессе изучения дисциплины, оцениваются в рейтинговых баллах. Рейтинговые  баллы набираются в течение всего периода обучения по дисциплине и фиксируются путем занесения в ведомость учета рейтинговых баллов студентов.

Модуль – часть учебной дисциплины (совокупность тем, разделов), имеющая определенную логическую завершенность по отношению к установленным целям и результатам обучения, по окончании изучения которой осуществляется рубежный контроль знаний студентов. Изучение дисциплины «Теория информации» разбивается на 2 модуля в семестре.

Текущий контроль – контроль за всеми видами аудиторной и внеаудиторной работы студентов по данному дисциплинарному модулю, результаты которой оцениваются до рубежного контроля. В ходе текущего контроля (аттестации) оцениваются промежуточные результаты освоения студентами курса «Теория информации». Для этого используются тесты по проверке знания терминологического аппарата и теоретических основ информатики. При этом можно опираться на материал тестовых заданий.

Текущий контроль осуществляется с использованием накопительного рейтингового оценивания. Критерии оценки конкретных продуктов деятельности обучающихся разрабатываются преподавателем совместно с обучающимися в зависимости от уровня их информационно-технологической и дидактической подготовки.

Рубежный контроль (аттестация) проводится 2 раза в семестр в конце каждого модуля, его итоги подводятся в группе, на курсе, на кафедре. Рубежный контроль учитывает количество баллов по устным и письменным ответам в конце модулей, а сами баллы рубежного контроля учитываются в итоговом результате за семестр. Рубежный контроль по дисциплине «Теория информации» включает контрольные работы и компьютерное тестирование.

Контрольные работы могут проводиться по отдельным вопросам темы, раздела, могут проводиться аудиторно и внеаудиторно, в виде домашнего задания. В контрольном задании могут быть одно или несколько заданий по одной или нескольким темам или даже разделам. Часто студент затрудняется с устным ответом, но лучше отвечает письменно, что помогает объективнее оценить его знания и умения. Контрольную работу можно проводить на любом лабораторном занятии, охватывая либо всех, либо часть студентов.

Итоговый контроль (аттестация) студентов по курсу «Теория информации» предполагает зачет, который может проводиться в форме представления и защиты студентами индивидуальных заданий и проведения АСТ-тестирования.

Формы текущего, промежуточного и итогового контроля:

проведение экспресс-опроса на лекции; проведение аудиторной и домашних контрольных работ; контроль выполнения и проверка отчетности по лабораторным работам; представление и защита индивидуальных заданий; проведение АСТ-тестирования; зачет в 4-м семестре.

Возникает необходимость провести вводную лекцию, на которой условия изучения дисциплины при рейтинговой оценке знаний должны быть доведены до сведения студентов. При проведении первых занятий требуется обратить внимание студентов на знания из базового курса информатики, которые будут использоваться в дальнейшем.

Использование балльно-рейтинговой системы оценивания достижений позволяет оценить индивидуальную динамику формирования компетенций бакалавра.

Содержание лекционного курса

Содержание курса определено требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по направлению «10.03.01 Информационная безопасность», примерной основной образовательной программой, разработанной учебно-методическим объединением по образованию в области подготовки педагогических кадров.

Модуль I. «Понятие о кодировании информации»

Тема 1. Информационные характеристики случайных систем

Дискретная случайная система; непрерывная случайная система; энтропия; источник информации; количество информации; объем информации, взаимная информация.

Тема 2. Информационные характеристики каналов связи

Модель канала связи; пропускная способность канала связи; теоремы Шеннона о пропускной способности каналов связи; пропускная способность симметричного канала связи с помехами.

Тема 3. Оптимальное кодирование информации

Основные понятия кодирования информации; основные теоремы кодирования; методы оптимального кодирования.

Модуль II. «Сжатие и шифрование информации»

Тема 4. Сжатие информации

Основные понятия сжатия информации; энтропийные методы сжатия; методы контекстного моделирования; словарные методы сжатия; методы сжатия с преобразованием блоков; методы сжатия с потерями.

Тема 5. Помехоустойчивое кодирование информации

Помехи; расстояние Хемминга; коды для обнаружения ошибок; коды для исправления ошибок.

Тема 6. Шифрование информации

Криптография; классические шифры; стойкость шифров; алгоритмы симметричного и ассимметричного шифрования.

9. Методические указания для студентов

Учебно-методический комплекс является основой для подготовки к зачету по курсу, дает изложение основных тем курса. Учебная работа студента делится на аудиторную, самостоятельную подготовку и учебно-контрольные формы оценки успеваемости студентов.

Аудиторная работа

Аудиторная работа включает: лекции, лабораторные занятия, компьютерное тестирование.

а) Лекции читаются по потокам и заключаются в основном в изложении учебного материала по наиболее сложным темам. Ряд тем может быть передан на самостоятельную работу. Лекции читаются и по спорным проблемам, и должны иметь преимущественно проблемный характер, с изложением различных учений, точек зрения. Необходимо помнить о том, что даже несколько учебников и энциклопедий не смогут дать той информации, какую дает преподаватель во время лекционной работы. На лекционном курсе даются не только конкретные знания, но и основное направление в той работе, которую каждый студент проделывает, готовясь к сдаче зачета или экзамена. Поэтому студенты обязаны внимательно слушать лекции и вести их конспекты, которые могут проверяться преподавателями кафедры. Записи очень индивидуальны, однако они могут быть нескольких родов: фиксирование наиболее важных положений лекции, свободное изложение материала лекции. Полезно использовать общепринятые и индивидуальные сокращения терминов и слов, но чтобы текст оставался понятным: по свежим следам нужно обработать его, восполнить пропущенное, исправить неточности, записать дополнительные интересные и необходимые сведения.

б) Лабораторные занятия в учебном процессе, как правило, следуют за лекциями.

В начале лабораторных занятий могут проводиться небольшие (15-20 минут) самостоятельные по теоретическим вопросам, относящимся к теме занятия. Особое внимание необходимо уделять знанию основных определений, теоретических фактов. Коллективное обсуждение любых вопросов позволяет уяснить непонятное и сложное для самостоятельного осмысления. Поэтому студент на лабораторном занятии должен быть активен, дисциплинирован и трудолюбив.

Лабораторные занятия имеют и оценочно-контрольную функцию, где осуществляется текущий, рубежный и итоговый контроль за успеваемостью студентов, проверяются конспекты лекций, в т. ч. для учета успеваемости.

На лабораторных занятиях для наилучшего закрепления навыков практической работы студентов с компьютером и соответствующим программным обеспечением работа ведется по индивидуальным вариантам лабораторных заданий, соответствующих темам лекционных занятий, и оценивается преподавателем в завершении студентами каждой темы. Каждая лабораторная тема должна включать: цель работы, ход выполнения работы, варианты заданий, контрольные вопросы. Отчеты по лабораторным работам должны быть оформлены обязательно в электронной форме и, возможно, в распечатанном виде. Оценки по лабораторным работам имеют большое значение при текущем, рубежном и итоговом контроле.

Для успешного усвоения материала курса на лабораторных занятиях рекомендуется выполнить за компьютерами вместе со студентами задания к каждой теме, оставив контрольные вопросы в конце темы для самостоятельного разбора студентами во внеаудиторное время.

При проведении лабораторных занятий по разделам курса рекомендуется дать студентам задание выполнить соответствующую каждой теме лабораторную работу. Кроме того, в качестве формы отчетности следует дать студентам задание оформить отчет по работам вместе с ответами на контрольные вопросы в распечатанном виде с титульным листом или в виде презентации.

Лабораторный практикум

Таблица 2.

№п/п	Тема	№ темы	Кол-во часов
Модуль I. «Понятие о кодировании информации»	16
1.	Информационные характеристики дискретного источника информации.	1	8
2.	Оптимальное кодирование информации.	3	8
Модуль II «Сжатие и шифрование информации»	16
3.	Помехоустойчивое кодирование информации.	5	10
4.	Шифрование информации.	6	6

10. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Самостоятельная работа студентов состоит из следующих видов работы:

проработка лекционного курса и рекомендуемой литературы; подготовка к лабораторным занятиям; выполнение индивидуальных заданий на компьютере; выполнение и защита лабораторных работ; подготовка к контрольным работам; выполнение аудиторных и домашних контрольных работ; подготовка к компьютерному тестированию.

Работа с учебной литературой

Студент обязан изучать литературу. Однако на основе всего изученного материала студенты должны выработать и свое собственное видение изучаемой проблемы. Общая учебная литература указана отдельным списком, дополнительная литература дается к каждому занятию, кроме того, студент может использовать любую другую доступную ему литературу.

Тематика заданий для самостоятельной работы студентов

По курсу «Теория информации» кроме вопросов, рассмотренных на лекционных, семинарских и лабораторных занятиях, предполагается самостоятельное изучение студентами в семестре некоторых теоретических вопросов, вынесенных на СРС. Ниже приводится их перечень.

1)        Дискретная и непрерывная случайные системы.

Энтропия; источник информации; количество информации. Пропускная способность канала связи. Теоремы Шеннона о пропускной способности каналов связи. Пропускная способность симметричного канала связи с помехами. Основные понятия и теоремы кодирования. Методы оптимального кодирования. Основные понятия сжатия информации. Основные методы сжатия информации. Помехи; расстояние Хемминга. Коды для обнаружения и исправления ошибок. Криптография. Алгоритмы симметричного и ассимметричного шифрования.

Результаты работы студентов по тематике самостоятельных работ должны быть представлены в виде отчетов. Отчеты должны быть представлены в установленные преподавателем сроки.

11. Контрольно-оценочные материалы

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины составляются преподавателем самостоятельно при ежегодном обновлении банка средств. Количество вариантов зависит от числа обучающихся.

Список вопросов к зачету

Модуль I. «Понятие о кодировании информации»

1.        Дискретная случайная система.

2.        Непрерывная случайная система.

3.        Понятие энтропии.

4.        Источник информации; количество информации.

Объем информации, взаимная информация. Модель канала связи. Пропускная способность канала связи. Теоремы Шеннона о пропускной способности каналов связи. Пропускная способность симметричного канала связи с помехами. Основные понятия кодирования информации. Основные теоремы кодирования информации. Методы оптимального кодирования.

Модуль II. «Сжатие и шифрование информации»

Основные понятия сжатия информации. Энтропийные методы сжатия. Методы контекстного моделирования. Словарные методы сжатия. Методы сжатия с преобразованием блоков. Методы сжатия с потерями. Помехи; расстояние Хемминга. Коды для обнаружения ошибок. Коды для исправления ошибок. Криптография.

20.        Классические шифры; стойкость шифров.

Алгоритм симметричного шифрования. Алгоритм ассимметричного шифрования.