ТД-I.043Основы информационных технологий

Министерство образования Республики Беларусь
Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь
по образованию в области информатики и радиоэлектроники
УТВЕРЖДАЮ
Первый заместитель министра образования
Республики Беларусь
____________________А.И. Жук
03.06.2008
Регистрационный № ТД-I.043/тип.
ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Типовая учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-53 01 02 Автоматизированные системы обработки
информации
СОГЛАСОВАНО
Начальник Управления радиоэлектронной промышленности Министерства промышленности Республики Беларусь
______________ Э.Ф. Лобанович
______________
СОГЛАСОВАНО
Начальник Управления высшего и
среднего специального образования
Министерства образования Республики Беларусь
__________________Ю.И. Миксюк
__________________
Председатель УМО вузов
Республики Беларусь
по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
___________________М.П. Батура
___________________
Первый проректор Государственного
учреждения образования
«Республиканский институт высшей
школы»
______________________В.И. Дынич
_____________________
Эксперт-нормоконтролер
_________________С.М. Артемьева
_________________
Минск 2008
2
СОСТАВИТЕЛИ:
В.С. Муха, заведующий кафедрой информационных технологий автоматизированных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, доктор технических
наук;
Л.С. Стригалев, старший преподаватель кафедры информационных технологий автоматизированных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра вычислительной техники Учреждения образования «Белорусский
государственный аграрный технический университет» (протокол № 2 от 22.02.
2008);
Н.Н. Дорожкина, доцент кафедры информационных систем и технологий
Учреждения образования «Белорусский государственный технологический
университет», кандидат физико-математических наук
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой информационных технологий автоматизированных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники» (протокол № 14 от 18.02.2008);
Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 7
от 18.04.2008);
Научно-методическим советом по направлению І-53 Автоматизация УМО вузов
Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 4 от 18.02.2008)
Ответственный за выпуск: Ц.С.Шикова
3
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая учебная программа «Основы информационных технологий» разработана для студентов специальности 1-53 01 02 Автоматизированные системы обработки информации высших учебных заведений. Программа составлена
в соответствии с требованиями Образовательного стандарта ОСРБ 1-53 01 02 2007 и типового учебного плана специальности 1-53 01 02 Автоматизированные
системы обработки информации.
Целью изучения курса является подготовка студентов по основам информационных технологий в области управления и обработки информации.
Основные задачи изучения дисциплины:
– формирование представления об информационной технологии как специфической системе, требующей комплексного подхода, использования
средств системного анализа;
– приобретение знаний о возможностях, методах, моделях и средствах
информационных технологий;
– приобретение навыков практической работы со средствами современных информационных технологий.
Для изучения курса «Основы информационных технологий» необходимы
базовые знания по следующим дисциплинам: «Математика», «Основы алгоритмизации и программирования», «Теория вероятностей и математическая
статистика».
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
знать:
– методологические и концептуальные основы информационных технологий;
– основные виды информационных процессов;
– способы измерения количества информации;
– способы оценки поиска, сжатие и шифрования данных;
– способы восстановления данных
уметь:
– применять информационные методы для описания объектов автоматизированных информационных систем;
– работать с современными системами поиска информации;
– применять программы мультимедиа;
– работать с пакетами для сжатия и шифрования данных;
– передавать данные через сеть.
Программа рассчитана на объем 190 учебных часов, из них – 84 аудиторных. Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий: лекций –
50 часов, лабораторных работ – 34 часа. Примерный тематический план курса
приведен в таблице 1.
4
Таблица 1.
№
пп
1.
2.
3.
4.
5.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5
Наименование раздела, темы
Всего
Лабораторные занятия
(часы)
2
6
Лекции
(часы)
2
6
Введение.
Раздел 1. Методологический базис информационных технологий
Раздел 2. Концептуальные основы информационных технологий
Раздел 3. Основные подходы и методы
описания информационных
явлений и процессов
Раздел 4. Основы классической теории информации
Раздел 5. Основы информационных
процессов
Восприятие информации
Преобразование информации
Передача информации
Обработка информации
Хранение информации
10
6
4
4
4
14
8
6
48
24
24
12
16
16
2
2
4
8
8
2
2
8
8
8
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Вещественные, энергетические и информационные процессы в современном обществе. Понятие «технология». Основные аспекты понятия технология.
Информационная технология. Особенности понятия информационной технологии. Современные информационные технологии и их особенности. Информационная технология и информационная система. Основные виды информационных систем.
Задачи, содержание и место курса в инженерной подготовке. Связь курса
с другими дисциплинами специальности.
РАЗДЕЛ 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ БАЗИС ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Взаимосвязь информационной технологии как научной дисциплины с
другими научными направлениями. Понятие системы. Основные свойства системы. Структура, архитектура и цель системы. Основные аспекты структуры
сложной системы. Разработка архитектуры информационной системы.
Качество системы. Стандарты ISO серии 9000. Назначение и особенности
стандартов серии 9000. Модель «уровней зрелости» CMM. Основные модели
CMM. Стандарт CMMI. Основные характеристики уровней CMM.
5
РАЗДЕЛ 2. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Концепция открытых систем. Методологические основы открытых систем.
Основополагающие документы, определяющие концепцию открытых систем.
Эталонная модель OSI. Основные понятия модели OSI. Уровни OSI. Основные задачи и выполняемые функции. Понятие стека протоколов.
Общие сведения о стандартах в области информационных технологий.
Роль стандартов в области информационных технологий. Уровни и виды стандартов.
Классификация информационных технологий по укрупненным видам и
сферам информационной деятельности человека. Методология современных
информационных систем. Информационные технологии корпоративных и государственных учреждений. Системы класса ERP. Корпоративные порталы.
CALS-технологии.
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ И ПРОЦЕССОВ
Информация и данные. Виды и свойства информации. Сигналы и знаки.
Классификация сигналов. Математические модели сигналов. Теория сигналов,
семиотика, теория информации. Основные направления семиотики.
Синтаксические, семантические и прагматические направления и меры
информации. Роль классической теории информации в становлении ряда прикладных дисциплин и развитии автоматизированных информационных технологий.
РАЗДЕЛ 4. ОСНОВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ
Количество информации при конечном числе равновозможных исходов.
Мера Хартли. Количество информации как случайная величина. Энтропия. Основные свойства энтропии. Среднее количество взаимной информации (дискретный случай). Энтропия объектов с непрерывным множеством состояний.
Среднее количество взаимной информации (непрерывный случай).
Информационные характеристики источников сообщений. Источники
дискретных сообщений. Энтропия источника дискретных сообщений. Понятие
избыточности источника сообщений. Скорость создания информации источником дискретных сообщений. Источники непрерывных сообщений. Информационные характеристики источников непрерывных сообщений.
Информационные характеристики каналов связи. Понятие канала связи.
Понятие скорости передачи и пропускной способности канала.
РАЗДЕЛ 5. ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Тема 5.1. ВОСПРИЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ
Процесс восприятия информации и его особенности. Основные этапы
восприятия информации. Первичное восприятие, обнаружение, распознавание,
6
анализ информации. Схема процесса восприятия информации. Физический,
морфологический, синтаксический и семантический аспекты восприятия.
Технология поиска информации. Поиск информации в Интернет. Поисковые машины, метапоисковые средства, онлайновые энциклопедии и справочники. Современные поисковые порталы. Извлечение ключевых слов из текстовых
материалов в MS Word. Программы-экстракторы. Системы автоматического
анализа текста.
Тема 5.2. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Цели и виды преобразования информации. Редукция, кодирование, модуляция. Дискретизация сигнала во времени. Основные методы дискретизации
сигнала. Оценка погрешности дискретизации. Квантование сигнала по уровню.
Дисперсия шума квантования. Цифровое представление информации. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная формы представления.
Кодирование информации. Статистическое и помехоустойчивое кодирование. Шифрование данных. Основные криптографические методы. Симметричные алгоритмы шифрования. Алгоритмы шифрования с открытым ключом.
Алгоритм RSA. Алгоритм Эль-Гамаля.
Модуляция. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции. Понятие
спектра сигнала. Спектр колебаний модулированного сигнала. Импульсная модуляция.
Тема 5.3. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ
Передача информации и коммуникационные технологии. Коммуникационные сети. Принципы построения цифровых каналов. Информационная модель канала связи.
Пропускная способность дискретного канала без шума. Основная теорема
Шеннона для дискретного канала без шума. Эффективное кодирование. Коды
Шеннона-Фано и Хаффмена. Современные методы сжатия данных. Пропускная
способность дискретного канала с шумом. Основная теорема Шеннона для
дискретного канала с шумом. Пропускная способность непрерывного канала с
шумом.
Методы повышения помехоустойчивости передачи данных. Помехи.
Модели ошибок в реальных каналах. Основные методы повышения помехоустойчивости передачи данных. Методы оптимального приема сигналов. Бинарное обнаружение. Критерии оптимальности бинарного обнаружения. Структура оптимального приемника.
Помехоустойчивое кодирование. Принципы помехоустойчивого кодирования. Принципы построения корректирующих кодов. Понятие группы и поля.
Групповые коды. Коды Хэмминга. Порождающая и проверочная матрицы
групповых кодов. Циклические коды. Принципы повышения помехоустойчивости передачи данных, основанные на использования обратной связи между
выходом и входом канала.
7
Тема 5.4. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Понятие обработки информации. Обработка данных и переработка информации. Основные виды обработки информации. Технологический процесс
обработки данных. Технологическая сеть обработки данных. Типовые операции обработки данных. Сбор, регистрация, сортировка, поиск и выдача информации.
Тема 5.5. ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Физические основы хранения информации. Типы физических носителей.
Специфика хранения информации. Основные аспекты хранения информации.
Технология хранения данных. Базы данных. Хранилища данных. Технология
OLAP. Основные сферы применения технологии OLAP.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Технология поиска информации.
2. Технология анализа текста и извлечения ключевых слов.
3. Технология создания презентации.
4. Технология разработки web-сайта.
5. Исследование информационных характеристик источников сообщений.
6. Технология сжатия данных.
7. Технология помехоустойчивого кодирования.
8. Технология защиты информации.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ
И КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
1. Класс современных персональных ЭВМ.
2. Программные средства лабораторного практикума курса «Основы информационных технологий»
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Каймин В. А. Информатика. - М.: Инфра-М, 2001.-- 272с.
2.Вудкок Дж. Современные информационные технологии совместной работы:
Пер. с англ. – М.: Русская редакция, 1999. – 256 с.
3. Крейнак Дж. Интернет. Серия Энциклопедия.: Пер. с англ. – СПб.: Питер Паблишинг, 2000. -- 555 с.
4. Билл Гейтс. Бизнес со скоростью мысли. Как добиться успеха в информационную эру: Пер. с англ. -- М.: ЭКСМО-Пресс, 2001.-- с.480.
5. Федоров А. Г. Базы данных. - М.: КомпьютерПресс, 2001. – 255с
6. Куликовский Л.Ф. Теоретические основы информационных процессов.
- М.: ВШ, 1987. – 248с.
7. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. - М.: ВШ,1989.-- 320с.
8
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
8. Левин М. Д. Методы поиска информации в Интернет. - М.: Солон- Пресс,
2003. – 224с.
9. Соколов А. В. Защита информации в распределенных
корпоративных
сетях и системах. - М.: ДМК-Пресс, 2002. – 655с
10. Фрэнк Бумфрей и др. XML - новые перспективы WWW, М.: Изд-во
“ДМК”, 2000. – 684 с.
11. Информационные технологии управления. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.
– 439с.
12. Информация: поиск, анализ, защита. - Минск.: Амалфея, 2002 – 309с.