Главная страница
Навигация по странице:

  • РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины ДДС.Ф.3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ Факультет физико-математический

  • 050201 Математика с дополнительной специальностью

  • ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Выписка из Государственного образовательного стандарта.

  • Цели изучения дисциплины.

  • Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

  • ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 7 семестр

  • СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1. Предмет информатики. Представление информации.

  • 2. Кодирование информации.

  • 3. Понятие алгоритма и алгоритмической системы. Основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач.

  • 4. Кибернетические аспекты информатики.

  • УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Список рекомендуемой литературы 7 семестр

  • Список учебно-методических разработок для студента

  • Информационные технологии и ресурсы

  • Приборы, материалы и оборудование

  • Дидактические материалы

  • МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТУ Планы практических занятий

  • ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

  • МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ

  • МАТЕРИАЛЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

  • Образцы экзаменационных билетов

  • Образцы экзаменационных задач

  • Критерии оценки на экзамене

  • ТОИ. Рабочая программа


    НазваниеРабочая программа
    АнкорТОИ.doc
    Дата19.02.2018
    Размер189 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаТОИ.doc
    ТипРабочая программа
    #12915

    Министерство образования и науки Российской Федерации

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

    высшего профессионального образования

    «Смоленский государственный университет»
    Кафедра информатики

    РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

    учебной дисциплины

    ДДС.Ф.3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
    Факультет физико-математический

    Специальность 050201 Математика с дополнительной специальностью информатика
    Отделение – очное

    Курс – 4

    Семестр – 7
    Всего часов: – 97

    Лекции – 16

    Практические занятия – 16

    Самостоятельная работа – 65

    Контрольных работ – нет

    Форма отчетности: экзамен – семестр 7
    Программа составлена на основе Государственного стандарта высшего профессионального образования по специальности 050201 Математика с дополнительной специальностью
    Программу составил: кандидат педагогических наук, доцент Козлов С.В.
    Утверждена на заседании кафедры 15 сентября 2011 г.

    Протокол № 1
    Завкафедрой
    Смоленск

    2011

    ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
    Выписка из Государственного образовательного стандарта.

    Предмет информатики. Место информатики в системе наук.

    Понятие информации. Виды информационных процессов. Принципы получения, хранения, обработки и использования информации. Теория кодирования. Виды кодирования. Оптимальные коды. Теория автоматов. Теория распознавания. Общая характеристика задач распознавания и их типы. Математическая теория распознавания образов.

    Математическая кибернетика. Информация и управление. Математические аспекты кибернетики.
    Актуальность курса. Практически в каждой науке есть фундамент, без которого ее прикладные аспекты лишены основ. Для математики такой фундамент составляют теория множеств, теория чисел, математическая логика и некоторые другие разделы; для физики - это основные законы классической и квантовой механики, статистической физики, релятивистской теории; для химии - периодический закон, его теоретические основы и т.д. Можно, конечно, научиться считать и пользоваться калькулятором, даже не подозревая о существовании указанных выше разделов математики, делать химические анализы без понимания существа химических законов, но при этом не следует думать, что знаешь математику или химию. Примерно тоже с информатикой: можно изучить несколько программ и даже освоить некоторое ремесло, но это отнюдь не вся информатика, точнее, даже не самая главная и интересная ее часть.

    Теоретическая информатика складывается из ряда разделов математики: теории алгоритмов и теории автоматов, математической логики, теории формальных языков и грамматик, реляционной алгебры, теории информации и теории кодирования. Методами точного анализа она отвечает на вопросы измерения количества информации в информационных системах, рациональной организации таких систем для хранения и поиска информации, а также о существовании и свойствах алгоритмов преобразования информации.
    Особенности курса. В ходе обучения студенты должны научиться сознательно и рационально использовать возможности, предоставляемые компьютерной техникой, для решения разнообразных задач. Тем самым, содержание курса отражает следующие два важнейших аспекта общеобразовательной значимости:

    - мировоззренческий аспект, связанный с формированием представлений о системно-информационном подходе к анализу окружающего мира, о роли информации в управлении, особенностях самоуправляемых систем, общих закономерностях информационных процессов;

    - алгоритмический аспект, связанный в первую очередь с развитием мышления студентов.

    Цель преподавателя – подготовить студентов к самостоятельному овладению средствами, необходимыми для реализации конкретных прикладных задач. При изучении материала необходимо постоянно демонстрировать межпредметные связи курса «Теоретические основы информатики» практически со всеми изучаемыми в университете курсами по информатике и со многими курсами математических дисциплин.
    Цели изучения дисциплины. Основная цель изучения курса «Теоретические основы информатики» - обеспечение прочного и сознательного овладения основами знаний о процессах получения, хранения, передачи и обработки информации, составляющих ядро информатики как науки. Достижение этой цели сопровождается раскрытием перед студентами значения информационных процессов в формировании наученной картины мира и роли информационных технологий в развитии современного общества.

    В соответствии со сказанным выше содержание курса раскрывается в следующих основных дидактических линиях:

    1. Информация, её виды и свойства.

    2. Системы счисления.

    3. Теория кодирования информации.

    4. Элементы теории графов.

    5. Теория алгоритмов.

    Эти линии носят сквозной характер, т.е. изучение учебного материала, содержащегося в каждом из них, начинается с первых занятий и продолжается до окончания курса. Программа трактует курс «Теоретические основы информатики» как дисциплину, направленную на формирование теоретической базы и использование её технологий студентами при применении конкретных навыков в различных сферах человеческой деятельности.

    Для решения прикладных задач существуют замечательные программы, но для того, чтобы грамотно поставить прикладную задачу, привести ее к виду, который подвластен компьютеру, надо знать основы информационного и математического моделирования и т.д. Только освоив эти разделы информатики, можно считать себя специалистом в этой науке. Другое дело - с какой глубиной осваивать; многие разделы теоретической информатики достаточно сложны и требуют основательной математической подготовки.
    Требования к уровню освоения содержания дисциплины. В результате изучения дисциплины студенты должны:

    • сформировать целостное представление об информатике как науке, ее месте в современном мире и в системе наук;

    • овладеть системой знаний о теоретических основах информатики;

    • знать программное обеспечение ЭВМ;

    • знать устройство ЭВМ, тенденцию развития архитектуры ЭВМ;

    • обладать навыками программирования для решения прикладных задач;

    • владеть методологией построения математических моделей и их компьютерных реализации, знать конкретные математические модели в различных областях.


    ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
    7 семестр

    № п/п

    Тема

    Всего часов

    Формы занятий

    Лекции

    Практи-ческие занятия

    Самостоя-тельная работа



    Введение в предмет. Структура современной информатики.

    11

    2

    1

    8



    Информация, ее виды и свойства

    11

    2

    1

    8



    Теория кодирования информации.

    12

    2

    2

    8



    Представление числовой информации. Элементы теории графов

    12

    2

    2

    8



    Алгоритм и его свойства. Различные подходы к понятию «алгоритм». Понятие исполнителя алгоритма. Графическое представление алгоритмов. Понятие алгоритмического языка

    14

    2

    4

    8



    Теория автоматов. Формализация понятия «алгоритм» в теории автоматов. Теория распознавания образов

    12

    2

    2

    8



    Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач. Операциональный подход. Структурный подход. Новейшие методологии разработки программ для ЭВМ

    12

    2

    2

    8



    Кибернетические аспекты информатики. Понятие искусственного интеллекта

    13

    2

    2

    9

    Всего за семестр:

    97

    16

    16

    65

    СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
    1. Предмет информатики. Представление информации. История развития информатики. Информатика как единство науки и технологии. Структура современной информатики. Место информатики в системе наук. Социальные, правовые и этические аспекты информатики. Различные уровни представлений об информации. Непрерывная и дискретная информация. Единицы количества информации: вероятностный и объёмный подходы. Информация и физический мир.
    2. Кодирование информации. Абстрактный алфавит. Кодирование и декодирование. Понятие о теоремах Шеннона. Международные системы байтового кодирования. Позиционные системы счисления. Двоичная система счисления. Восьмеричная и шестнадцатиричная системы счисления. Основные понятия теории графов. Представление графов в матричном виде.
    3. Понятие алгоритма и алгоритмической системы. Основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач. Различные подходы к понятию «алгоритм». Понятие исполнителя алгоритма. Графическое представление алгоритмов. Свойства алгоритмов. Понятие алгоритмического языка. Формализация понятия «алгоритм». Машина Поста. Машина Тьюринга. Нормальные алгоритмы Маркова. Рекурсивные функции. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач. Операциональный подход. Структурный подход. Новейшие методологии разработки программ для ЭВМ.
    4. Кибернетические аспекты информатики. Предмет кибернетики. Управляемые системы. Функции человека и машины в системах управления. Направления исследований и разработок в области систем искусственного интеллекта. Представление знаний в системах искусственного интеллекта. Моделирование рассуждений. Интеллектуальный интерфейс информационной системы. Структура современной системы решения прикладных задач.
    УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
    Список рекомендуемой литературы
    7 семестр

    Основная литература

    1. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. Учебное пособие для студентов пед. Вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 816 с.

    2. Могилев А. В. Практикум по информатике: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.В.Могилев, Н.И.Пак, Е.К. Хеннер; Под ред. Е.К.Хеннера. – 2-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 608 с.

    3. Информатика. Базовый курс: учеб. пособие для студентов втузов / под ред. С.В. Симоновича. – СПб: Питер, 2010. – 640 с.

    4. Информатика. Задачник-практикум. В 2 т. Т.1 / Л.А. Залогова, М.А. Плаксин, С.В. Русаков и др.; под ред. И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 304 с.

    5. Биркгоф Г., Барти Т. Современная прикладная алгебра Пер. с англ. Ю. И. Манина. – М.: МИР, 1976. – 400 с.

    6. Карпов Ю.Г. Теория автоматов: Учеб. для студ. вузов. – СПб.: Питер, 2003. – 206 с.

    7. Файн В.С. Распознавание образов и машинное понимание естественного языка. – М.: Наука, 1987. – 172 с.

    8. Анисимов Б.В. и [др.] Распознавание и цифровая обработка изображений: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. школа, 1983. – 295 с.


    Дополнительная литература

    1. Аветисян Р.Д., Аветисян Д. В. Теоретические основы информатики. – М.: РГГУ, 1997.

    2. Брой М. Информатика: В 3 т. Т.1. Основополагающее введение. – М.: Диалог-МИФИ, 1996.

    3. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989.

    4. Гаврилов О. А. Основы правовой информатики. – М.: Ин-т государства и права РАН, 1998.

    5. Информатика: Учеб. для студентов экон. спец. вузов / Н.В. Макарова, Л.А. Матвеев, В.Л. Бройдо и др.; Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2005. – 766 с.

    6. Искусственный интеллект. В 3-х кн. / Под ред В.Н. Захарова, В.Ф. Хорошевского. – М.: Радио и связь, 1990.

    7. Каныгин Ю.М., Калитич Г.И. Основы теоретической информатики. - Киев: Наукова Думка, 1990.

    8. Кормен Т. Алгоритмы: построение и анализ = Introduction to Algorithms / Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест. – М.: МЦНМО, 2001. – 960 с.

    9. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход: Пер. с англ. – М.: Мир, 1978.

    10. Кук Д.у Бейз Г. Компьютерная математика: Пер с англ. – М.: Наука, 1990.

    11. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984.

    12. Хьюз Дж.у Митчом Дж. Структурный подход к программированию: Пер. с англ. – М.: Диалог-МИФИ, 1994.


    Список учебно-методических разработок для студента

    1. Учебные программы, задания и методические указания для студентов-заочников 2 курса физико-математического факультета, специальность «Информатика» / сост.: С.Н. Андреев, А.В. Славин, Н.Г. Анищенкова и др. – Смоленск: СмолГУ, 2009. – 80 с.


    Информационные технологии и ресурсы

    • электронные учебники и задачники по информатике;

    • система дистанционного обучения СмолГУ moodle.smolgu.ru.

    • http://www.intuit.ru/

    • http://www.edu.ru/

    • http://www.i-exam.ru/

    • http://www.fepo.ru/


    Приборы, материалы и оборудование

    • Компьютеры Intel Core 2 Duo, проектор, интерактивная доска;

    • Персональные компьютеры, объединенные в сеть с выходом в Интернет;

    • Операционная система MS Windows XP, Linux;

    • Пакеты офисных программ MS Office 2003 или MS Office 2007;

    • Пакет офисных программ Open Office.


    Дидактические материалы: материалы практических занятий, домашние задания, образцы аудиторных контрольных работ размещены в системе дистанционного обучения СмолГУ.
    МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТУ
    Планы практических занятий

    ЗАНЯТИЕ № 1

    Предмет информатики. Представление информации


    (аудиторная работа 2 часа, самостоятельная – 12 часов)

    Вопросы для обсуждения


    1. История развития информатики.

    2. Информатика как наука и как вид практической деятельности. Структура современной информатики.

    3. Место информатики в системе наук. Социальные, правовые и этические аспекты информатики.

    4. Различные уровни представлений об информации. Непрерывная и дискретная информация.

    5. Единицы количества информации: вероятностный и объёмный подходы. Информация и физический мир.

    Проблемные вопросы


    1. Как и для чего появилась информатика?

    2. Расскажите об информатике как об отрасли, как о науке, как о прикладной дисциплине.

    3. Почему компьютеризация хотя и является важным шагом к информационному обществу, но еще не делает его таковым?

    4. Какие этические проблемы существуют, по Вашему мнению, в современной информатике?

    5. В чем заключается правовое регулирование на информационном рынке?

    6. В чем отличие процессов компьютеризации и информатизации?

    7. Чем определяется информационный потенциал общества?

    8. Приведите примеры передачи, хранения и обработки информации в природе, технической и общественной деятельности человека.

    9. Какие проблемы по хранению и обработке информации решают и создают современные информационные технологии?

    10. Дайте определение меры неопределенности. Проиллюстрируйте это понятие.

    11. Почему информация является философской категорией?

    12. Почему нельзя однозначно сопоставить информацию и энтропию?

    13. Почему обе концепции информации – как функциональная, так и атрибутивная – являются неполными?



    ЗАНЯТИЕ № 2

    Теория кодирования информации


    (аудиторная работа 4 часа, самостоятельная – 12 часов)

    Вопросы для обсуждения


    1. Абстрактный алфавит. Кодирование и декодирование.

    2. Понятие о теоремах Шеннона. Международные системы байтового кодирования.

    3. Позиционные системы счисления. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатиричная системы счисления.

    4. Основные понятия теории графов. Представление графов в матричном виде.



    Задачи и упражнения


    1. Оцените число символов алфавита, кодируемого с помощью двоичных последовательностей длиной:

    а) 4 знака; б) 8 знаков; в) 12 знаков; г) 16 знаков.

    1. С помощью кодовой таблицы ASCII декодируйте следующее сообщение:

    01010100 01001111 00100000 01000010 01000101 00100000 01001111 01010010 00100000 01001110 0100111101010100 00100000 01010100 010011110010000001000010 01000101.

    1. С помощью кодовой таблицы ASCII закодируйте в последовательность шестнадцатеричных чисел слово COMPUTER.

    2. Закодируйте и декодируйте любое текстовое сообщение с помощью кода Цезаря— пронумеровав алфавит десятичными цифрами и заменив буквы соответствующими им числами.

    3. Закодируйте и декодируйте любое текстовое сообщение, усложнив код Цезаря добавлением к каждому последующему числу, заменяющему букву, некоторое постоянное число.

    4. Переведите в двоичную систему десятичные числа 231, 564, 1023, 4096.

    5. Переведите в десятичную систему двоичные числа 10011101, 1100101001110110, 101111001011001011100111.

    6. Какое максимальное число можно представить в двоичной системе пятнадцатью цифрами?

    7. Переведите в восьмеричную систему двоичные числа 111001, 101110111, 110010101110.

    8. Переведите в двоичную систему восьмеричные числа 324, 2367, 53621.

    9. Переведите в шестнадцатеричную систему двоичные числа 11010011, 101101101011, 1001011100111101.

    10. Переведите в двоичную систему шестнадцатеричные числа ЗА, D14, AF4C, F55DD.

    11. Сложите, вычтите из большего меньшее, перемножьте и разделите первое на второе числа в двоичном представлении 1101001110011101 и 1001011010110111.

    12. Сколько существует различных графов, имеющих n вершин?

    13. Пусть граф с вершинами A, B, С, D имеет ребра АВ, AC, BD, CD. Используя матрицу смежности этого графа, определить:

    а) число маршрутов длины 2 из C в B;

    б) число маршрутов длины 3 из A в B;

    в) является ли граф связным?

    1. Сколько различных ориентированных графов может существовать в заданных N вершинах?

    2. Пусть K – множество вершин ориентированного графа. Какова максимальная мощность множества дуг этого графа?



    ЗАНЯТИЕ № 3

    Алгоритм и его свойства


    (аудиторная работа 4 часа, самостоятельная – 6 часов)

    Вопросы для обсуждения


    1. Различные подходы к понятию алгоритм. Понятие исполнителя алгоритма.

    2. Графическое представление алгоритмов.

    3. Свойства алгоритмов. Понятие алгоритмического языка.



    Задачи и упражнения


    1. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения наибольшего из трех заданных вещественных чисел A, B, C. Запишите его на алгоритмическом языке.

    2. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения максимального среди четырех целых чисел. Запишите его на алгоритмическом языке.

    3. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм проверки условия: имеются ли среди трех целых чисел два положительных значения? Запишите его на алгоритмическом языке.

    4. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм проверки условия: могут ли три данных числа быть длинами сторон треугольника? Запишите его на алгоритмическом языке.

    5. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения суммы первых N четных натуральных чисел. Запишите его на алгоритмическом языке.

    6. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм вычисления факториала заданного целого положительного числа N. Запишите его на алгоритмическом языке.

    7. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения суммы 100 чисел с помощью цикла «пока» (цикл с предусловием). Запишите его на алгоритмическом языке.

    8. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения суммы 100 чисел с помощью цикла «до» (цикл с постусловием). Запишите его на алгоритмическом языке.

    9. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения, сколько из N целых чисел введенных последовательно совпадают с первым числом. Запишите его на алгоритмическом языке.

    10. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения суммы положительных чисел из 100 введенных последовательно вещественных чисел. Запишите его на алгоритмическом языке.

    11. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения минимального из положительных значений введенных последовательно N целых чисел. Запишите его на алгоритмическом языке.

    12. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения суммы всех положительных и количества отрицательных чисел среди последовательно введенных N целых чисел. Запишите его на алгоритмическом языке.

    13. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм, определяющий, является ли введенное натуральное трехзначное число четным. Запишите его на алгоритмическом языке.

    14. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм, определяющий, состоит ли введенное натуральное двузначное число из одинаковых цифр. Запишите его на алгоритмическом языке.



    ЗАНЯТИЕ № 4

    Формализация понятия «алгоритм»


    (аудиторная работа 2 часа, самостоятельная – 6 часов)

    Вопросы для обсуждения


    1. Теория конечных автоматов.

    2. Формализация понятия «алгоритм». Машина Поста.

    3. Формализация понятия «алгоритм». Машина Тьюринга.

    4. Формализация понятия «алгоритм». Нормальные алгоритмы Маркова.

    5. Формализация понятия «алгоритм». Рекурсивные функции.

    6. Разработка систем и методы распознавания образов.



    Задачи и упражнения


    1. Описать автомат M с алфавитами A=Z={0, 1} и двумя состояниями s0 и s1, который считывает последовательность из нулей и единиц для проверки четности. Построить таблицу и диаграмму состояний.

    2. Построить таблицу и диаграмму состояний для автомата M с алфавитами A=Z={0, 1} и тремя внутренними состояниями S={s0, s1, s2}, функции выхода и перехода которого задаются следующими предписаниями:



    Определить для указанных четверок чисел последовательности, полученные на выходе:

    а) 0, 1, 0, 1; б) 1, 0, 1, 0; в) 1, 1, 0, 1; г) 0, 1, 1, 0.

    1. Начертить диаграмму состояний автомата M с алфавитами A=Z={0, 1}, который печатает 1, если непосредственно перед этим он считал четыре последовательных 1, и 0 в противном случае. Автомат работает до тех пор, пока не считает три последовательных 0, после чего печатает лишь нули.

    2. Описать машину Тьюринга, которая считывает входную последовательность нулей и единиц и печатает Ч, если число единиц четное, и Н, если нечетно. Строке из нулей и единиц предшествуют и последуют пустые ячейки, обозначаемые #. Символы Ч или Н печатаются в первой пустой ячейке вслед за входной строкой.

    3. Написать алгоритм для машины Тьюринга, выполняющий сложение двух неотрицательных целых чисел. Неотрицательное целое число N в машине Тьюринга задается последовательностью (N+1) единиц, стоящих подряд. Два числа отделяются нулем.

    4. Написать для машины Тьюринга алгоритм прибавления единицы к числу N в десятичной системе счисления.

    5. Составить программу прибавления к произвольному числу единицы для машины Поста, когда головка находится на расстоянии нескольких клеток слева от заданного числа.

    6. Написать для машины Поста программу вычитания двух чисел, разделенных одной пустой клеткой. Уменьшаемое – не меньше вычитаемого. Начальное положение головки над пустой клеткой, отделяющей заданные числа.

    7. Составить программу для машины Поста, создающую на ленте копию заданной последовательности меток справа от нее, когда головка находится над одной из заданных меток.

    8. Составить программу для сложения целых положительных чисел на машине Поста, когда головка находится над числом a, а число b расположено справа от числа a через одну пустую клетку.

    9. Написать для машины Поста программу умножения на 2 числа, записанного метками на ленте, когда головка находится над одной из заданных меток.

    10. Написать для машины Поста программу деления числа, записанного метками, на 2, когда головка находится над одной из заданных меток. Исходное число должно делиться на 2 без остатка.

    11. Построить дедуктивные цепочки от слова «мука» к слову «торт» и от слова «муха» к слову «слон», заменяя каждый раз по одной букве так, чтобы каждый раз получалось слово.

    12. Постройте нормальный алгоритм Маркова, реализующий вычитание двух целых чисел, представленных символами 1. Проверьте его работу на примерах.

    13. Задайте нормальный алгоритм Маркова, реализующий умножение двух чисел, представленных символами 1.

    14. Используя рекурсивные функции, постройте:

    а) трехместную функцию сложения;

    б) n-местную функцию сложения.

    1. Используя рекурсивные функции, постройте:

    а) двухместную функцию умножения;

    б) трехместную функцию умножения;

    в) n-местную функцию умножения.

    1. Постройте частичную двухместную функцию деления.



    ЗАНЯТИЕ № 5

    Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач


    (аудиторная работа 2 часа, самостоятельная – 6 часов)

    Вопросы для обсуждения


    1. Операциональный подход.

    2. Структурный подход.

    3. Новейшие методологии разработки программ для ЭВМ.



    Проблемные вопросы


    1. Жизненный цикл программных систем.

    2. Какие требования предъявлялись к алгоритмам для компьютеров первых поколений?

    3. Методы проектирования программ. Пошаговая детализация (декомпозиция).

    4. Модульный, структурный и объектный подходы к проектированию и программированию.

    5. В чем состоят недостатки операционального подхода к программированию?

    6. В чем состоит модульность при структурной разработке алгоритмов?

    7. Что такое нисходящее проектирование программ?

    8. Документирование программы.

    9. Методы обеспечения правильности программ. Доказательство правильности алгоритма.



    Деловые игры


    1. Управление проектом по разработке программной системы.

    2. Пошаговая детализация при проектировании программ.



    ЗАНЯТИЕ № 6

    Кибернетические аспекты информатики


    (аудиторная работа 2 часа, самостоятельная – 6 часов)

    Вопросы для обсуждения


    1. Предмет кибернетики.

    2. Управляемые системы.

    3. Функции человека и машины в системах управления. Направления исследований и разработок в области систем искусственного интеллекта.

    4. Представление знаний в системах искусственного интеллекта.

    5. Моделирование рассуждений.

    6. Интеллектуальный интерфейс информационной системы. Структура современной системы решения прикладных задач.



    Проблемные вопросы


    1. Каков предмет науки «Кибернетика»?

    2. Охарактеризуйте задачи, решаемые в научном разделе «Исследование операций».

    3. Какое место в кибернетике занимает теория автоматического управления и регулирования?

    4. Что означают понятия «система» и «система управления»? Охарактеризуйте задачи, возникающие в системах управления.

    5. Что такое «обратная связь»? Приведите примеры обратной связи в окружающих вас управляемых системах.

    6. Каково место человека и ЭВМ в человеко-машинных системах управления?

    7. Какова теория возникновения и развития исследований по искусственному интеллекту?

    8. Каковы отличительные черты задач из сферы искусственного интеллекта?

    9. Охарактеризуйте направления исследований по искусственному интеллекту.

    10. Определите понятие «знания» с точки зрения систем искусственного интеллекта?

    11. В чем состоит метод представлений знаний с помощью продукций? На чем основано представление знаний с помощью семантической сети?

    12. Как фреймовые системы могут использоваться для представления знаний?

    13. В чем отличия представления знаний в интеллектуальных системах от представления просто данных?

    14. Что значит понятие «предикат»? Что такое «фраза Хорна»?

    15. Как происходит логический вывод с помощью метода резолюций?

    16. В каком направлении развиваются интерфейсные части информационных систем?

    17. В чем состоит принцип дружественности программных средств?

    18. Какова структура перспективных информационных систем будущего?



    ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
    Самостоятельная подготовка студентов к практическим занятиям может осуществляться с использованием [2]. Практикум по тематике, уровню сложности и методологическим подходам соответствует учебному пособию А.В. Могилева, Н.И. Пака и Е.К. Хеннера «Информатика». Он включает раздел теоретическая информатика. В практикуме даны наборы тренировочных заданий; лабораторные работы; материалы для тестового контроля по основным темам.
    Успешное освоение дисциплины предполагает активное, творческое участие студента путем ежедневной планомерной работы.

    Общие рекомендации. Изучение дисциплины следует начинать с проработки рабочей программы, особое внимание, уделяя целям и задачам, структуре и содержанию курса.

    Работа с конспектом лекций. Просмотрите конспект сразу после занятий, отметьте материал конспекта лекций, который вызывает затруднения для понимания. Попытайтесь найти ответы на затруднительные вопросы, используя рекомендованную литературу. Если самостоятельно не удалось разобраться в материале, сформулируйте вопросы и обратитесь к преподавателю за консультацией.

    Регулярно отводите время для повторения теоретического и практического материала, проверяя свои знания, умения и навыки по контрольным вопросам.
    МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ
    Теоретический материал курса излагается на лекции в виде теоретических блоков. Каждый блок – это содержит ряд тем, распределенных по отдельным вопросам.

    При изложении курса следует опираться на тот небольшой опыт студентов, который они приобрели в ходе предыдущего обучения. Особого внимания преподавателя требует его взаимоотношение с аудиторией на занятии.

    Лекцию начинать следует с постановки проблемной задачи или проблемной ситуации, составления плана лекции совместно с аудиторией. Благоприятный психологический климат выступает как фон для успешной работы, как способ и условие творчества.

    Содержание лекций определяется рабочей программой курса. Главной задачей каждой лекции является раскрытие сущности темы и анализ главных положений. Рекомендуется на первой лекции познакомить студентов с целью и задачами курса, структурой курса и его разделами, дать краткую характеристику предстоящих тем для изучения, требования которые будут предъявляться к студентам в ходе изучения этого курса.

    Лекции читаются с использованием мультимедийных средств обучения.

    Материалы лабораторных работ размещены в системе дистанционного обучения СмолГУ.
    МАТЕРИАЛЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО
    И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

    Текущий контроль: форма контроля – практическое занятие.

    Вопросы текущего контроля приведены в тексте практических занятий, размещенных в системе дистанционного обучения СмолГУ.
    Вопросы к экзамену


    1. Информатика как наука и как вид практической деятельности. История развития информатики. Информатика как единство науки и технологии.

    2. Структура современной информатики. Место информатики в системе наук. Социальные, правовые и этические аспекты информатики.

    3. Различные уровни представлений об информации. Непрерывная и дискретная информация.

    4. Единицы количества информации: вероятностный и объемный подходы.

    5. Понятие информации. Информация: аксиологический и семантический подход. Свойства информации.

    6. Абстрактный алфавит. Кодирование и декодирование информации.

    7. Понятие о теоремах Шеннона. Международные системы байтового кодирования.

    8. Позиционные и непозиционные системы счисления.

    9. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

    10. Основные понятия теории графов.

    11. Представление графов.

    12. Различные подходы к понятию «алгоритм». Понятие исполнителя алгоритма. Графическое представление алгоритмов.

    13. Свойства алгоритмов. Понятие алгоритмического языка.

    14. Теория конечных автоматов.

    15. Формализация понятия «алгоритм». Машина Тьюринга.

    16. Формализация понятия «алгоритм». Машина Поста.

    17. Формализация понятия «алгоритм». Нормальные алгоритмы Маркова.

    18. Формализация понятия «алгоритм». Рекурсивные функции.

    19. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач: операциональный подход.

    20. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач: структурный подход.

    21. Новейшие методологии разработки программ для ЭВМ.

    22. Общие принципы распознавания образов: применения и процедура распознавания.

    23. Разработка систем и методы распознавания образов.

    24. Математические аспекты теории распознавания образов.

    25. Предмет кибернетики.

    26. Управляемые системы.

    27. Функции человека и машины в системах управления. Направления исследований и разработок в области систем искусственного интеллекта.

    28. Представление знаний в системах искусственного интеллекта.

    29. Моделирование рассуждений.

    30. Интеллектуальный интерфейс информационной системы. Структура современной системы решения прикладных задач.


    Образцы экзаменационных билетов

    Билет №1


    1. История развития информатики. Информатика как единство науки и технологии.

    2. Свойства алгоритмов. Понятие алгоритмического языка.

    3. Задача.


    Билет №2

    1. Структура современной информатики. Место информатики в системе наук. Социальные, правовые и этические аспекты информатики.

    2. Формализация понятия «алгоритм». Машина Поста.

    3. Задача.



    Билет №3

    1. Различные уровни представлений об информации. Непрерывная и дискретная информация.

    2. Формализация понятия «алгоритм». Машина Тьюринга.

    3. Задача.


    Билет №4

    1. Единицы количества информации: вероятностный и объёмный подходы. Понятие информации. Информация и физический мир.

    2. Формализация понятия «алгоритм». Нормальные алгоритмы Маркова.

    3. Задача.


    Билет №5

    1. Позиционные и непозиционные системы счисления. Двоичная, 8-ная и 16-ная системы счисления.

    2. Формализация понятия «алгоритм». Рекурсивные функции.

    3. Задача.


    Билет №6

    1. Абстрактный алфавит. Кодирование и декодирование. Понятие о теоремах Шеннона. Международные системы байтового кодирования.

    2. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач: операциональный подход.

    3. Задача.


    Билет №7

    1. Основные понятия теории графов. Представление графов.

    2. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач: структурный подход.

    3. Задача.


    Билет №8

    1. Различные подходы к понятию «алгоритм». Понятие исполнителя алгоритма. Графическое представление алгоритмов.

    2. Новейшие методологии разработки программ для ЭВМ.

    3. Задача.


    Билет №9

    1. Свойства алгоритмов. Понятие алгоритмического языка.

    2. Единицы количества информации: вероятностный и объёмный подходы. Понятие информации. Информация и физический мир.

    3. Задача.


    Билет №10

    1. Формализация понятия «алгоритм». Машина Поста.

    2. Основные понятия теории графов. Представление графов.

    3. Задача.


    Билет №11

    1. Формализация понятия «алгоритм». Машина Тьюринга.

    2. Абстрактный алфавит. Кодирование и декодирование. Понятие о теоремах Шеннона. Международные системы байтового кодирования.

    3. Задача.


    Билет №12

    1. Формализация понятия «алгоритм». Нормальные алгоритмы Маркова.

    2. Позиционные и непозиционные системы счисления. Двоичная, 8-ная и 16-ная системы счисления.

    3. Задача.


    Билет №13

    1. Формализация понятия «алгоритм». Рекурсивные функции.

    2. Различные подходы к понятию «алгоритм». Понятие исполнителя алгоритма. Графическое представление алгоритмов.

    3. Задача.


    Билет №14

    1. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач: операциональный подход.

    2. Различные уровни представлений об информации. Непрерывная и дискретная информация.

    3. Задача.


    Билет №15

    1. Принципы разработки алгоритмов и программ для решения прикладных задач: структурный подход.

    2. Структура современной информатики. Место информатики в системе наук. Социальные, правовые и этические аспекты информатики.

    3. Задача.


    Билет №16

    1. Новейшие методологии разработки программ для ЭВМ.

    2. История развития информатики. Информатика как единство науки и технологии.

    3. Задача.


    Образцы экзаменационных задач


    1. В корзине лежат 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации несет сообщение о том, что из корзины достали красный шар?

    2. Перевести из десятичной системы счисления в двоичную систему с точностью до 4 знаков: 25,73.

    3. Перевести из двоичной системы счисления в 8-ую и 16-ую системы: 1100011011001,1100011101.

    4. Построить матрицу смежности, дав определение этому понятию (см. рис. 1).

    5. С помощью базовых алгоритмических структур составить алгоритм нахождения суммы 100 чисел с помощью цикла «пока» (цикл с предусловием).

    Р
    ис. 1
    Критерии оценки на экзамене
    Экзамен служит формой проверки усвоения учебного материала и успешного выполнения студентами практических заданий.

    На экзамене оценка «отлично» выставляется студенту, который:

    1) глубоко и прочно усвоил программный материал в полном объеме, исчерпывающе, грамотно и логически стройно его излагает, четко формулирует основные понятия, приводит соответствующие примеры, уверенно владеет методологией курса, свободно ориентируется в его внутренней структуре, четко выявляет межпредметные связи с другими учебными дисциплинами;

    2) умеет творчески иллюстрировать теоретические положения курса примерами, самостоятельно придумывает такие примеры, применять теоретические знания к решению практических задач;

    3) хорошо владеет современными методами исследования, способен к самостоятельному пополнению и обновлению знаний, понимает прикладную направленность курса математики.

    Оценка «хорошо» выставляется студенту, который:

    1) твердо усвоил программный материал, грамотно и по существу излагает его без существенных ошибок, правильно применяет теоретические положения при решении конкретных задач, с небольшими погрешностями приводит формулировки определений, не допускает существенных неточностей при выборе и обоснованности математических методов;

    2) владеет методологией математики и методами исследования, устанавливает внутренние и межпредметные связи, умеет увязывать теорию с практикой;

    3) по ходу изложения допускает небольшие пробелы, не искажающие содержания ответа.

    Оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, который не совсем твердо владеет программным материалом, знает основные теоретические положения изучаемого курса, обладает достаточными для продолжения обучения и предстоящей профессиональной деятельности, знаниями. Выполняет текущие задания, устанавливаемые графиком учебного процесса. При ответах допускает малосущественные погрешности, искажения логической последовательности при изложении материала, неточную аргументацию теоретических положений курса, испытывает затруднения при решении достаточно сложных задач.

    Оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, имеющему серьезные пробелы в знании учебного материала, допускающему принципиальные ошибки при выполнении предусмотренных программой контрольных заданий. Уровень знаний недостаточен для дальнейшей учебы и будущей профессиональной деятельности.
    написать администратору сайта