Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский государственный педагогический университет»

Институт физики и технологии

Кафедра общетехнических дисциплин

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Теоретические основы информатики»

для специальности «050203.65 – ФИЗИКА c дополнительной специальностью «Информатика»»

по циклу ДПП.ДДС.01 – Дисциплины дополнительной специальности Очная форма обучения Курс – 2 Семестр – 3 Объем в часах всего – 36 в т.ч.: лекции – 8 лабораторные занятия – 10 самостоятельная работа – 18 Экзамен – 3 семестр Екатеринбург Рабочая учебная программа по дисциплине «Теоретические основы информатики»

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет»

Екатеринбург, 2011. – 10 с.

Составитель: Стихина Наталья Владимировна, к.п.н., доцент кафедры общетехнических дисциплин Рабочая учебная программа обсуждена на заседании кафедры общетехнических дисциплин УрГПУ Протокол № 16 от 16.06.2011 г.

Зав. кафедрой _ Г.В. Красноперов Директор ИФиТ _ П.В. Зуев

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа учебной дисциплины «Теоретические основы информатики» предназначена для реализации государственных требований к содержанию и уровню подготовки выпускников педагогического университета физического факультета по специальности «Физика с дополнительной специальностью «Информатика»».

Данный курс вводит студентов в современные проблемы теоретической информатики. Основной акцент в курсе делается на методологические аспекты и математический аппарат информатики, составляющие ядро широкого спектра научно-технических и социально-экономических информационных технологий, которые реально используются современным мировым профессиональным сообществом в теоретических исследованиях и практической деятельности.

Курс «Теоретические основы информатики» базируется на материале дисциплин цикла «Математика» (Математический анализ, Алгебра и теория чисел), курсов по математической логике, дискретной математике, теории вероятностей и математической статистики.

Цели курса:

- обеспечить прочное и сознательное овладение учащимися знаний о процессах получения, преобразования, хранения и использования информации;

- раскрыть учащимся роль информатики в формировании современной научной картины мира, значение информационных технологий в развитии современного общества;

- сформировать представления о сущности информации и информационных процессов;

- сформировать информационную культуру студента, под которой понимается умение целенаправленно работать с информацией на компьютере.

Основные задачи курса:

познакомить с основными понятиями теории информации;

сформирование представление об общих проблемах и задачах теоретической информатики;

сформировать представление об основных принципах и этапах информационных процессов;

раскрыть сущность наиболее широко используемых классов информационных моделей и основных математических методов получения, хранения, обработки, передачи и использования информации;

сформировать умения применять математический аппарат анализа и синтеза информационных систем;

сформировать умения применять методы программирования и навыки работы с математическими пакетами для решения практических задач хранения и обработки информации;

воспитать информационную культуру работы с вычислительной техникой.

2. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

2.1. Учебно-тематический план очной формы обучения Аудиторные занятия СамоВсего стояНаименование раздела, Прак- Лаботрудо- тельп/п темы Всего Лекции тиче- раторемкость ная ские ные работа 1 Предмет информатики.

Место информатики в 2 2 системе наук 2 Понятие информации.

Виды информационных процессов. Принципы получения, хранения, 4 2 2 обработки и использования информации 3 Теория кодирования.

Оптимальные коды

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Темы лекционных занятий 1. Предмет информатики. Место информатики в системе наук Информатика как наука: основные разделы, цели, задачи. Место в системе наук.

2. Понятие информации. Виды информационных процессов. Принципы получения, хранения, обработки и использования информации Информация и сообщение. Сигналы. Понятие информационного процесса. Основные информационные процессы, их особенности.

3. Теория кодирования. Виды кодирования. Оптимальные коды Понятие кода. Общий принцип процедуры кодирования и декодирования. Первичный и вторичный алфавиты. Равномерное и неравномерное кодирование. Длина и оптимальность кода. Основные способы кодирования.

Коды Хаффмана и Шеннона-Фано. Байтовое кодирование.

4. Передача информации Общая схема передачи информации в линии связи. Обеспечение надежности передачи и хранения информации. Коды, обнаруживающие ошибку. Коды, исправляющие ошибку. Способы передачи информации в компьютерных линиях связи.

Темы лабораторных занятий (10 часов) 1. Принципы получения, хранения, обработки и использования информации. Количество информации (2 часа).

2. Двоичное кодирование. Неравномерное кодирование. Равномерное двоичное кодирование. Байтовое кодирование. Объемный способ измерения количества информации. Байт. Стандарты компьютерных кодов. Понятие об избыточности кода (4 часа).

3. Представление и обработка чисел в компьютере (2 часа) 4. Коды Хемминга (2 часа).

Вопросы для контроля и самоконтроля 1.Информация и информационные процессы. Сообщения.

2.Формы представления информации 3.Преобразование сообщений. Теорема Котельникова.

4.Энтропия. Свойства энтропии.

5.Вероятностный способ измерения количества информации.

6.Формы представления информации. Информация и алфавит.

7.Первичное кодирование символьной информации. Теорема Шеннона.

8.Неравномерное кодирование. Префиксное кодирование.

9.Равномерное двоичное кодирование символьной информации.

10. Код Морзе. Блочное двоичное кодирование.

11. Системы счисления. Экономичность системы счисления.

12. Передача информации. Канал связи.

13. Характеристики дискретного канала связи.

14. Влияние шумов на пропускную способность канала связи.

15. Обеспечение надежности передачи и хранения информации.

16. Коды, исправляющие одиночную ошибку передачи 17. Передача информации в компьютерных линиях связи.

18. Данные. Представление данных в оперативной памяти компьютера.

19. Структуры данных.

20. Представление данных на внешних носителях.

21. Общие подходы к описанию устройств, предназначенных для обработки дискретной информации.

22. Дискретные устройства без памяти.

23. Конечные автоматы.

24. Способы задания конечного автомата.

25. Эквивалентные автоматы.

4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И ОРГАНИЗАЦИЯ

КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Организация самостоятельной работы студентов очной формы обучения 1 Предмет информатики. Место Изучение ре- Конспект информатики в системе наук комендованной информационных процессов. комендованной использования информации кодирования. Оптимальные домашнего за- домашнего задания Вопросы для подготовки к экзамену 1. Предмет информатики. Место информатики в системе наук.

2. Понятие информации. Формы представления информации. Информация и алфавит. Вероятностный способ измерения количества информации.

3. Формы представления информации.

4. Виды информационных процессов.

5. Принципы получения, хранения, обработки и использования информации.

6. Теория кодирования. Виды кодирования. Оптимальные коды.

7. Первичное кодирование символьной информации. Теорема Шеннона.

8. Неравномерное кодирование. Префиксное кодирование.

9. Равномерное двоичное кодирование символьной информации.

10. Код Морзе. Блочное двоичное кодирование.

11. Информация и информационные процессы. Сообщения. Преобразование сообщений. Теорема Котельникова.

12. Передача информации. Канал связи.

13. Характеристики дискретного канала связи.

14. Влияние шумов на пропускную способность канала связи.

15. Обеспечение надежности передачи и хранения информации.

16. Коды, исправляющие одиночную ошибку передачи 17. Передача информации в компьютерных линиях связи.

5. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Студент, изучивший дисциплину должен знать:

основные методы получения, хранения, обработки, передачи и использования информации;

теоретические основы информационных процессов;

основные понятия теории информации;

технические и программные средства реализации информационных процессов;

основные способы кодирование символьной информации;

способы построение двоичных кодов;

характеристики канала связи;

общие подходы к описанию устройств, предназначенных для обработки дискретной информации.

Студент, изучивший дисциплину должен уметь:

привести примеры информационных процессов в природе;

выделять информационные процессы среди различных процессов, протекающих в природе, технике, обществе;

строить префиксные, равномерные коды;

преобразовывать числа из одной системы счисления в другую;

строить схемы из логических элементов и задержек.

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Емельянов Д.А., Долинер Л.И. Основы информатики и вычислительной техники. Вводный курс : Учеб.пособие / Д.А.Емельянов, Л.И.Долинер; Урал.гос.пед.ун-т - Екатеринбург : Изд-во Урал.гос.пед.ун-та, 2003.- 224с. (Кол-во экз.:24) 2. Информатика: Учебник. - 3-е перераб. изд. / Под ред. проф. Н.В.

http://www.biblioclub.ru/book/86063/ 3. Стариченко Б.Е. Теоретические основы информатики [Текст] : учеб.

пособие для студентов вузов по спец. 030100 - Информатика / Б. Е.

Стариченко - М. : Горячая линия - Телеком, 2004.- 312 с. (Кол-во экз.:15) 1. Богомолова, О. Б. Обработка текстовой информации. Практикум [Текст] / О. Б. Богомолова, А. В. Васильев. - Издательство: Бином.

Лаборатория знаний, 2006. – 245 с.

2. Босова, Л. Л. Обработка текстовой информации [Текст] / Л.Л.

Босова, Т. Н. Чемова, В. С. Савельева, А. Ю. Босова. - Издательство: Бином.

Лаборатория знаний, 2002. – 298 с.

3. Гаранин, М.В. Системы и сети передачи информации [Текст] / М.В. Гаранин, В.И. Журавлев, С.В. Кунегин. – 2003. – 231 с.

4. Гасанов, Э.Э. Теория хранения и поиска информации [Текст] / Э.Э Гасанов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 310 с.

5. Дивеев, В. А. Неизвестное об известном в релятивизме и теории информации [Текст] / Дивеев В. А. 2005 г.

6. Журнал «Информатика в школе».

7. Журнал «Проблемы информатики».

8. Информационное общество. Антология [Текст]. - Издательство:

АСТ, 2004. – 501 с.

9. Костров, Б. В. Основы цифровой передачи и кодирования информации [Текст] / Б. В. Костров. - Издательство: ТехБук, 2007. – 215 с.

10. Петцольд, Ч. Код. Тайный язык информатики [Текст] / Ч.

Петцольд. - Издательство: Русская Редакция, 2004. – 201 с.

11. Рид, Р. Основы теории передачи информации [Текст] / Р. Рид. Издательство: Вильямс, 2005. – 312 с.

12. Самсонов, Б. Б. Теория информации и кодирование [Текст] / Б. Б.

Самсонов, Е. М. Плохов, А. И. Филоненков, Т. В. Кречет. - Издательство:

Феникс, 2002. – 304 с.

13. Стариченко, Б. Е. Теоретические основы информатики. Учебное пособие для вузов [Текст] / Б. Е. Стариченко. - Издательство: Горячая Линия - Телеком, 2004. – 312 с.

6.2. Информационное обеспечение дисциплины 1. Википедия. [Электронный ресурс]: Свободная энциклопедия.

ru.wikipedia.org.

2. Cnews SoftBox [Электронный ресурс]: Образование/Обучалки http://soft.cnews.ru/?n=25&a=23&i=82&s=4&sf=0&sl=0&p=1.

3. Интернет университет информационных технологий [Электронный ресурс]: Введение в информатику, http://www.intuit.ru/department/informatics/intinfo/ 4. Электронный учебник по информатике [Электронный ресурс], http://stud.h16.ru/education/informat/ 5. Информация и формы ее представления [Электронный ресурс], http://stud.h16.ru/education/informat/eu_intro/i1.htm 6. Информационно-логические основы ЭВМ [Электронный ресурс] http://256bit.ru/education/arhit/ http://www.junior.ru/students/miroshnikov/pon_kod.htm http://www.junior.ru/students/miroshnikov/pon_inf.htm http://www.dstu.edu.ru/informatics/mtdss/index.html 10. Представление информации в компьютерах [Электронный ресурс], http://mckryak.chat.ru/posob/inf_pos.html 11. Теоретические основы информатики [Электронный ресурс], http://www.tula.net/tgpu/new/New/informatic/g1.htm http://www.tula.net/tgpu/new/New/informatic/g8.htm

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ДИДАКТИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

При изучении дисциплины «Теоретические основы информатики» рекомендуется использовать:

- мультимедийный проектор;

- компьютерную технику.

8. СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ ПРОГРАММЫ

Стихина Наталья Владимировна кандидат педагогических наук доцент кафедры общетехнических дисциплин физического факультета УрГПУ рабочий телефон: 371-70-

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Теоретические основы информатики»

для специальности «050203.65 – ФИЗИКА c дополнительной по циклу ДПП.ДДС.01 – Дисциплины дополнительной специальности Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л..

Уральский государственный педагогический университет.

620017 Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26.