Рабочая программа учебной дисциплины «Основы теории информации» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников среднего профессионального образования по специальности 050709 Преподавание в на
рабочая программа на тему

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Рабочая программа учебной дисциплины «Основы теории информации» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников         среднего профессионального образования по специальности 050709 Преподавание в начальных классах с дополнительной подготовкой в области информатики.

Основы теории информации – это математическая дисциплина, использующая математические методы построения и изучения моделей обработки передачи и использования информации. Данная дисциплина создает фундамент, на котором строится все здание информатики.

Теоретическая информатика распадается на ряд самостоятельных дисциплин. В данной программе акцент делается на изучение информации как таковой, выявление общих свойств информации, и примыкающую к ней теорию кодирования. Также в программе отражены вопросы, опирающиеся на математическую логику.

Данная дисциплина изучает фундаментальные понятия об информации, методах её получения, хранения, обработки и передачи, алгоритмах и методах их разработки. Ознакомление с основными свойствами и видами алгоритмов. Курс обеспечивает подготовку будущих учителей информатики, углубление, уточнение и систематизацию знаний полученных в общеобразовательной школе. Часть практических занятий целесообразно строить в семинарской форме. Полезна подготовка рефератов, чтение докладов.

Системы счисления - одна из традиционных тем курса информатики. В настоящее время сохраняет своё значение как типичный случай кодирования информации, и в связи с широким использованием шестнадцатеричных обозначений в машинно-ориентированных разделах программирования. Знание систем счисления полезно для понимания представления данных в памяти ЭВМ и операция над ними. В данном курсе эта тема предполагает повторение уже известных из курса математики и информатики средней общеобразовательной школы сведений, специализацию в отношении систем счисления по основанию 16,8 и 2, а также обобщение в плане кодирования информации. Целесообразно проведение семинарского занятия, подготовка рефератов, посвященных истории и значению позиционных систем счисления. Особое внимание обращается на формирование стабильных навыков чтения и записи чисел в шестнадцатеричной системе счисления. Полезно знакомство с различными приёмами перевода чисел в системы счисления по основанию 2,8 и 16. Кодирование информации - одна из базовых тем курса теоретических основ информатики, отражающая фундаментальную необходимость представления информации в какой-нибудь форме. При этом слово "кодирование" понимается не в узком смысле, а в широком. По теме "кодирование информации" целесообразно проведение как семинарских так и практических занятий (по решению задач), подготовка рефератов. Лабораторная работа предусматривает отработку навыков по частному способу кодирования - представление данных в памяти ЭВМ; это полезно для предварительного формирования знаний по вычислительной технике.

Тему "Алгоритм и его свойства" традиционно считают главной темой информатики. Сам по себе алгоритм не может быть введен без исполнителя, два этих понятия являются начальными и не определяемыми. При изучении данной темы целесообразно применение различных форм занятий – и лекционных, и семинарских и лабораторно-практических. Надо иметь в виду, что основные практические навыки в отношении разработки алгоритмов будут формироваться в дальнейшем при изучении языков и методов программирования. Главная задача проведения занятий по данной теме - пропедевтика изучения в дальнейшем языков и методов программирования ЭВМ. Остается полезной и подготовка рефератов, посвященных истории формирования понятия алгоритм, различиям в трактовке алгоритмов в математике и информатике, известнейшим алгоритмам. Некоторые разделы дисциплины "Теоретические основы информатики" сложны, и требуют основательной математической подготовки. Вид итогового контроля - экзамен

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.

Основы теории информации тесно связаны с дисциплинами математического цикла, используют элементы теоретических основ начального курса математики.

Целью курса является овладение понятийно-терминологической базой современной теоретической информатики, теориями и методами исследования формализованных математических, информационно-логических и логико-семантических моделей, структур и процессов представления, сбора и обработки информации.

Для достижения целей обучения необходимо решить следующие основные задачи:

• формирование знаний, умений и навыков в области теории информации;
• формирование знаний, умений и навыков в области теории кодирования и передачи информации;
• формирование знаний, умений и навыков в области теории дискретных управляющих устройств и систем;
• формирование знаний, умений и навыков в области теории решения задач распознавания и прогнозирования.

В процессе изучения дисциплины студент должен:

знать:

- основные единицы измерения количества информации;

- способы измерения информации;

- иметь представление о принципах кодирования информации;

- иметь представление о системах счисления;

- принципы представления данных и команд в компьютере;

- принципы кодирования текстовой, графической и звуковой информации;

-  знать способы хранения и основные виды хранилищ информации;

- сущность понятия «логика»;

- основные формы мышления (понятие, высказывание, умозаключение);

- разновидность информационных моделей (знаковые, образные, вербальные и др.)

- понятие «системы».

уметь:

- использовать основную терминологию в прикладной информатике.

- основные единицы измерения количества информации;

- иллюстрировать свойства алгоритмов  на конкретных примерах;

- владеть языком блок-схемы.

- создавать информационные модели различных объектов;

- использовать один из языков программирования  для записи алгоритмов решения простых задач;

- определять возможность применения исполнителя для решения конкретной задачи по системе его команд;

- определять истинность и ложность простых и составных высказываний;

- составлять составные высказывания, содержащие логические операции;

- использовать диаграммы Эйлера-Венна для иллюстрации понятий и соотношений между ними.

Для 22 группы программа рассчитана на 159 часов, из них 64 час семинарские и лабораторные занятия.  30 часов  предусмотрено для самостоятельной работы.

Для 32 группы программа рассчитана на 155 часов, из них 62 час семинарские и лабораторные занятия.  30 часов  предусмотрено для самостоятельной работы.

Для 42 группы программа рассчитана на 149 часов, из них 59 часов семинарские и лабораторные занятия.  28 часов  предусмотрено для самостоятельной работы.

С целью формирования познавательных интересов, выработки навыков самостоятельной работы с литературой и образовательными ресурсами Интернет, расширения кругозора в области информатики предложены темы для рефератов по каждому изучаемому разделу. Для проверки знаний студентов проводится рубежный контроль в различной форме (тесты, контрольные работы, зачетные практические работы и т.д.).

По завершении курса студенты сдают экзамен.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

СОДЕРЖАНИЕ  УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Студент должен

знать:

- цели и задачи дисциплины «Основы теории информации» в плане профессиональной подготовки студентов.

Информационная эпоха в жизни современного общества. Информатизация образования. Информационная культура. Образовательные ресурсы Интернет.

Место и роль учебной дисциплины «Основы теории информации» в системе профессиональной подготовки студентов. Цели и задачи учебной дисциплины. Связь информатики с другими учебными дисциплинами.

.

Раздел 1. ИНФОРМАЦИЯ И  ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Тема 1.1  Информация. Информатизация общества.

Студент должен

знать:

- общие сведения об информатике как о науке;

- понятие «информация»;

- свойства информации

- основную терминологию в прикладной информатике;

- основные понятия по информатизации общества;

уметь:

- использовать основную терминологию в прикладной информатике.

- приводить примеры получения, передачи и обработки информации в деятельности человека, живой природе, обществе и технике

- комментировать свойства информации, приводить примеры

Общие сведения об информатике. Понятие «информация», информационные процессы в природе, обществе, технике. Восприятие, запоминание и обработка информации человеком. Основная терминология в прикладной информатике. Информатизация общества. Информационная культура. Свойства информации. Виды информации.

Тема 1.2  Количественные характеристики информации

Студент должен

знать:

- основные единицы измерения количества информации;

- способы измерения информации;

- объяснять вероятностный подход к определению количества информации;

уметь:

- решать задачи на определение количества информации.

Количество информации. Методы измерения количества информации: вероятностный и алфавитный. Формула Шеннона. Единицы измерения информации. Информационная емкость носителей информации.

Тема 1.3  Кодирование числовой информации. Системы счисления

Студент должен

знать:

- иметь представление о принципах кодирования информации;

- иметь представление о системах счисления;
- знать правила выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления

-  знать функции языка как способа представления информации

- правила арифметики двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной систем счисления.

уметь:

- объяснять принципы кодирования числовой информации;

- переводить числа из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную,  

  шестнадцатеричную - системы счисления и наоборот.

           Формы представления информации. Язык как способ представления и передачи информации. Кодирование. Двоичная форма представления информации. Двоичный алфавит. Системы счисления. Двоичная система счисления. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная арифметика.

Тема 1.4  Кодирование текстовой, графической и звуковой информации.

Студент должен

знать:

- принципы представления данных и команд в компьютере;

- принципы кодирования текстовой, графической и звуковой информации;

-  знать способы хранения и основные виды хранилищ информации;

уметь:

- кодировать текстовую, графическую и звуковую информацию.

Двоичное кодирование текстовой информации. Аналоговый и дискретный способы представления изображений и звука. Двоичное  кодирования графической информации. Двоичное кодирование звуковой информации.  Хранение информации.

Практическая работа:

1. Единицы количества информации.

2. Решение задач на определение количества информации.
3. Представление числовой информации с помощью систем счисления.
4. Перевод чисел в позиционных системах счисления.
5. Арифметические операции в позиционных системах счисления
6. Двоичное кодирование текстовой, графической и звуковой информации.
7. Решение задач на определение количества информации
8. Системы счисления.
9. Кодирование текстовой, графической и звуковой информации

Раздел 2. ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ

Тема 2.1  Понятие алгоритма и его основные свойства.

Студент должен

знать:

- сущность алгоритма,

- основные свойства алгоритмов;

уметь:

- иллюстрировать свойства алгоритмов  на конкретных примерах;

- определять возможность применения исполнителя для решения конкретной задачи по системе его команд;

Понятие об алгоритме. Исполнители алгоритмов. Система команд исполнителя. Свойства алгоритмов. Формальное исполнение алгоритмов. Компьютер - автоматический исполнитель алгоритмов.

Тема 2.2  Основные типы алгоритмических структур.

Студент должен

знать:

- понимать возможность автоматизации деятельности человека при исполнении алгоритмов;

- типы алгоритмических структур (цикл, ветвление, процедура);

уметь:

- уметь строить и исполнять алгоритмы для учебных исполнителей (типа Черепашка, Робот и т.п.);

- применять алгоритмические конструкции для построения алгоритмов решения учебных задач

Основные алгоритмические конструкции (цикл, ветвление, процедура). Разработка алгоритмов с использованием алгоритмических конструкций.  Вспомогательные алгоритмы. Библиотеки алгоритмов.

Тема 2.3  Формы представления алгоритмов.

Студент должен

знать:

- формы представления алгоритмов;

- иметь представление об одном из языков программирования (или учебном алгоритмическом языке);

уметь: 

- использовать один из языков программирования  для записи алгоритмов решения простых задач;

- владеть языком блок-схемы.

Тип, имя и значение переменной. Формы представления алгоритмов. Блок-схемы. Алгоритмический язык. Языки программирования. 

Тема 2.4  Принципы разработки алгоритмов

Студент должен

знать:

- основные типы данных;

- сущность операции присваивания;

- методы построения алгоритмов.

уметь:

- уметь использовать библиотеку для построения более сложных алгоритмов;

- описывать основные типы данных;

- строить алгоритмы методом последовательной детализации и сборочным методом.

- выделять подзадачи, определять и использовать вспомогательные алгоритмы.

Теория алгоритмов. Основные типы данных. Последовательная детализация. Библиотека алгоритмов. Разработка алгоритмов для решения задач.

Практическая работа:

10. Разработка линейных и разветвленных алгоритмов.
11. Разработка линейных и разветвленных алгоритмов
12. Разработка алгоритмов циклической структуры.
13. Разработка алгоритмов циклической структуры.
14. Представление алгоритмов в различных формах
15. Разработка алгоритмов в среде ЛогоМиры
16. Работа с переменными в среде ЛогоМиры
17. Проекты в ЛогоМирах
18. Разработка алгоритмов на алгоритмическом языке.
19. Разработка алгоритмов для решения задач.

Контроль знаний и умений. Тестирование. Выполнение зачетной практической работы.

Практическая работа 2.1..

Раздел 3. ОСНОВЫ ЛОГИКИ И ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА

Тема 3.1  Формы мышления.

Студент должен

знать:

- сущность понятия «логика»;

- основные формы мышления (понятие, высказывание, умозаключение);

уметь:

- определять истинность и ложность простых и составных высказываний;

- составлять составные высказывания, содержащие логические операции;

- использовать диаграммы Эйлера-Венна для иллюстрации понятий и соотношений между ними.

Формы и способы рассуждений. Формы мышления. Простые и составные высказывания. Алгебра высказываний. Диаграммы Эйлера-Венна.

Тема 3.2  Алгебра логики.

Студент должен

знать:

- знать основные логические операции (инверсия, конъюнкция, дизъюнкция, импликация, эквивалентность), их свойства и обозначения;

- логические законы и правила преобразования логических выражений.
уметь:

- представлять логические выражения в виде формул и таблиц истинности; 

- преобразовывать логические выражения;

- решать логические задачи;

- работать с логическими переменными в электронных таблицах.

Алгебра логики. Логическая переменная. Логические выражения и таблицы истинности. Логические функции. Законы и правила преобразования логических выражений. Решение логических задач. Создание таблиц истинности с помощью электронных таблиц.

Тема 3.3  Логические основы устройства компьютера.

Студент должен

знать:

- базовые логические элементы;

- принципы построения логических схем;

уметь:

- объяснять назначение основных логических устройств ЭВМ (регистр, сумматор);
-  уметь строить логические схемы из основных логических элементов по формулам логических выражений.

Базовые логические элементы. Логические схемы.  Сумматор двоичных чисел. Триггер.

Практическая работа:

20. Формы и способы рассуждений.
21. Логические выражения и таблицы истинности.
22. Решение логических задач.
23. Решение логических задач.
24. Построение логических схем

Раздел 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ

Тема 4.1  Моделирование как метод познания.

Студент должен

знать:

- понятие моделирования как метода познания;

- основные виды моделей;

- знать о существовании множества моделей для одного и того же объекта;

уметь:

- определять тип моделей;

- приводить примеры моделей из различных областей знаний.

Понятие «модель». Моделирование как метод познания. Виды моделей. Классификация моделей. Назначение и область применения моделей.

Тема 4.2  Формы представления моделей. Формализация.

Студент должен

знать:

- основные классы моделей;

- основной тезис формализации;

- классификацию моделей по фактору времени.

уметь:

- приводить примеры формализованного описания объектов и процессов;

. Формы представления моделей.  Основной тезис формализации. Классификация моделей по фактору времени. Визуализация формальных моделей.

Тема 4.3  Типы информационных моделей.

Студент должен

знать:

- разновидность информационных моделей (знаковые, образные, вербальные и др.)

- понятие «системы»;

уметь:

- представлять данные в текстовой форме, в табличной форме, в форме графа.

Типы информационных моделей. Табличные информационные модели. Иерархические информационные модели. Сетевые информационные модели. Модели логических устройств. Динамические модели. Системный подход в моделировании. Адекватность модели объекту.

Тема 4.4  Разработка и исследование моделей.

Студент должен

знать:

- этапы разработка моделей;

- возможности информационных технологий для моделирования и исследования объектов.

уметь:

- создавать информационные модели различных объектов;

- знать этапы информационной технологии решения задач с использованием компьютера.

Основные этапы построения моделей. Формализация текстовой информации. Представление данных в табличной форме. Представление информации в форме графа. Геоинформационные модели. Оптимизационное моделирование.

Практическая работа:

25. Классификация моделей.
26. Основной тезис формализации.
27. Визуализация формальных моделей.
28. Табличные информационные модели.
29. Табличные информационные модели
30. Представление данных в табличной форме
31. Представление данных в табличной форме.
32. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Всего:  30 часов

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТОВ:

1. История развития информатики.
2. Информационное общество.
3. Представление информации в живых организмах.
4. Системы счисления Древнего мира.
5. История десятичной системы счисления.
6. История кодирования информации.
7. Известнейшие алгоритмы в истории математики.
8. История формирования понятия «алгоритм».
9. Основатели теории алгоритмов – Клини, Черч, Пост, Тьюринг.
10. Машина Тьюринга.
11. Дж. Буль – основатель алгебры логики.
12. Моделирование как метод познания.
13. Информационное моделирование.

КОНТОРОЛЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ:

1. Тестирование на тему: « Основные алгоритмические конструкции»
2. Контрольная работа № 1. «Основы алгоритмизации»
3. Контрольная  работа № 2 «Алгебра логики»
4. Тестирование «Основы логики»
5. Контрольная работа № 3 «Моделирование как метод познания»

ЛИТЕРАТУРА:

ОСНОВНАЯ:

1. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика: Учеб. пособие для студ. педвузов / под ред. Е.К. Хеннера. - М.: ACADEMIA, 2008.
2. Угринович Н. Информатики и информационные технологии, Бином Лаборатория знаний, 2002.
3. Бешенков С., Кузьмина Н, Ракитина Е. Информатика. Систематический курс. Бином Лаборатория знаний, 2006

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

1. Бауэр Ф.Л., Гооз Г. Информатика. Вводный курс: В 2-х ч. Пер. с нем. – М., Мир, 1990.
2. Острейковский В.А. Информатика: Учеб. для вузов. - М.: Высшая школа, 2001.

4.  Каймин В.А. Информатика: Учебник.– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2001.
5. Угринович Н./, Болова Л, Михайлова Н. Практикум по информатике и мнформационным технологиям. Бином Лаборатория знаний, 2002

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

1. Персональные компьютеры;
2. Интерактивная доска;
3. Принтер;
4. Сканер;
5. Цифровой фотоаппарат;
6. Графические планшеты;
7. CD –диск. Учебное проектирование. Издательство «Учитель».2009.