Структура и содержание дисциплины

Раздел I. Информатика

Тема 1 Основные понятия информатики

Информация. Техническая, биологическая и социальная информация. Кодированная информация. Понятие носителя информации. Формы представления и передачи информации. Знание как высшая форма информации. Место и роль понятия «информация» в курсе информатики. Энтропия. Свойства информации. Взаимный перевод чисел из различных систем счисления с использованием Калькулятора. Кодирование чисел. Кодировка графических изображений и звука. Данные. Меры информации. Единицы измерения данных. Единицы хранения данных. Файлы и файловая структура. Информационные процессы. Информационное общество, роль информации в современном обществе. Информатика. Истоки и предпосылки информатики. Предмет и задачи информатики.

Тема 2 Информационная технология

Сигналы, данные, методы адекватного преобразования. Носители данных. Операции с данными. Информационные потоки. Информационный ресурс. Информационные системы. Принципы функционирования управляемых систем с обратной связью. Классификация и виды информационных систем. Информационные сети. Информационные технологии. Виды информационных технологий, их общая характеристика: Информационные технологии обработки данных, офисные информационные технологии, СУБД, информационные технологии управления, информационные технологии поддержки принятия решений, экспертные системы, технологии программирования.

Тема 3 Технические средства реализации информационных процессов

Структура вычислительной техники. Аппаратное обеспечение. Программное обеспечение. Уровни программного обеспечения: базовый, системный, служебный и прикладной.

Устройство персонального компьютера. Базовая аппаратная конфигурация компьютера. Системный блок. Системная плата. Процессор. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики. Системная память: ОЗУ, ПЗУ, кэш. Внешняя память: винчестер; стример; накопитель на гибких магнитных дисках; накопители на компакт-дисках. Видео- и звуковые адаптеры. Периферийные (внешние) устройства ПК. Монитор. Клавиатура. Мышь. Принтер. Сканер. Драйверы внешних устройств.

История развития. Поколения компьютеров. Классификация компьютеров.

Классификация прикладных программных средств. Текстовые редакторы и процессоры.

Тема 4 Структура программного обеспечения

Понятие программного продукта. Жизненный цикл программного обеспечения. Анализ проблемной области. Системный анализ и подготовка технического задания (спецификаций) на разработку комплекса программ. Проектирование, программирование, отладка, документирование, сопровождение и эксплуатация программных средств. Проблема верификации и сертификации программ. Проектирование модульной структуры. Интегрированная среда разработки программ и системные средства отладки. Переносимость программ. Оценка качества программных средств. Отчуждаемые (от разработчика) и неотчуждаемые программы.

Классификация прикладных программных средств. Текстовые редакторы и процессоры. Графические редакторы. Системы управления базами данных (СУБД). Электронные таблицы. Системы автоматического проектирования (CAD – системы). Настольные издательские системы. Экспертные системы. WEB – редакторы. Браузеры. Комплексные системы делопроизводства. Бухгалтерские системы. Финансовые аналитические системы. Геоинформационные системы. Системы аудио- и видеомонтажа.

Служебные программные средства. Менеджеры файлов. Архиваторы. Средства диагностики и контроля. Мониторы управления. Средства коммуникации. Средства компьютерной безопасности.

Тема 5 Модели решения функциональных и вычислительных задач

Моделирование как метод познания. Основные понятия: функциональная и вычислительная задачи, объект, модель, моделирование, подходы к моделированию систем. Методы и технологии моделирования.

Классификация и формы представления моделей. Математические модели. Компьютерные представления переменных и отношений. Информационные модели объектов, моделирование информационных процессов. Интеллектуальные системы решения вычислительных задач и моделирования. Имитационные модели. Графовые, логико-алгебраические и реляционные модели.

Тема 6 Основы и методы защиты информации

Информационная структура Российской Федерации. Информационная безопасность и ее составляющие. Угрозы безопасности информации и их классификация. Основные виды защищаемой информации. Проблемы информационной безопасности в мировом сообществе. Законодательные и иные правовые акты РФ, регулирующие правовые отношения в сфере информационной безопасности и защиты государственной тайны. Система органов обеспечения информационной безопасности в РФ. Административно-правовая и уголовная ответственность в информационной сфере.

Защита от несанкционированного вмешательства в информационные процессы. Организационные меры, инженерно-технические и иные методы защиты информации, в том числе сведений, составляющих государственную тайну. Защита информации в локальных компьютерных сетях, антивирусная защита. Специфика обработки конфиденциальной информации в компьютерных системах и сетях. Компьютерные вирусы. Методы и средства защиты. Защита информации при работе в Интернете. Алгоритмы шифрования информации. Электронная подпись. Цифровые сертификаты.

Раздел II. Компьютерный практикум

Тема 7 Основы работы с операционной системой Microsoft Windows

Понятие операционной системы. Примеры операционных систем. Виды интерфейса. Функции операционной системы. Реализация пользовательского интерфейса. Обеспечение автоматического запуска приложений. Документоориентированный подход. Рабочий стол. Графическое представление объектов. Ярлыки объектов. Выделение и упорядочение объектов. Окно программы и окно документа. Элементы окна. Действия с окнами. Настройка интерфейса пользователя.

Кнопка «Пуск». Средства доступа к программам и документам. Настройка параметров Microsoft Windows. Панель управления – средство настройки периферийного оборудования и режимов работы. Установка и удаление приложений. Работа в стандартных прикладных программах (Блокнот, Paint, WordPad, Калькулятор, Таблица символов). Использование Буфера обмена. Принципы внедрения и связывания объектов. Общее представление о служебных приложениях. Программы-архиваторы. Антивирусные программы.

Тема 8 Текстовый процессор Microsoft Word

Окно программы: лента, панель быстрого доступа, строка статуса, область задач. Окно документа. Режимы отображения документов. Создание, сохранение и открытие документов. Действия с фрагментами текста. Поиск и замена. Форматирование символов, абзацев, страниц, документа. Работа с несколькими окнами документов. Сравнение копий документа. Автосохранение. Автозамена. Многопользовательская обработка документа. Стили и шаблоны. Структура документа. Оглавление. Список иллюстраций. Предметный указатель. Создание и редактирование объектов (рисунки, таблицы, формулы). Предварительный просмотр. Параметры страницы. Печать документов.

Тема 9 Электронные таблицы Microsoft Excel

Окно программы: лента, панель быстрого доступа, панель формул, строка статуса. Окно документа: рабочая таблица, заголовки строк и столбцов, ярлыки листов. Структура рабочей книги, работа с листами. Активная клетка и адресация.

Типы данных (текст, число, формула). Ввод, редактирование и форматирование данных. Автоматизация ввода данных. Вычисления: формулы, функции. Мастер функций. Типичные расчетные ситуации. Модификация рабочей таблицы. Копирование и перемещение данных. Относительные и абсолютные адреса. Имена интервалов. Автоматизация обработки таблиц: промежуточные итоги, консолидация данных, сводные таблицы. Надстройки: Пакет анализа, Поиск решения. Диаграммы. Редактирование диаграмм. Встроенные средства защиты информации. Макросы. Элементы управления. Создание географической карты на основе данных рабочего листа. Подготовка к печати. Предварительный просмотр. Параметры страниц.

Тема 10 Система управления базами данных Microsoft Access

Окно программы, область доступа к объектам базы данных, окно таблицы. Структура базы данных. Типы данных. Свойства полей базы данных. Ключевые поля. Типы индексов. Контроль ссылочной целостности. Проектирование базы данных: структуризация данных, нормализация данных. Создание таблиц. Межтабличные связи. Запросы. Формы. Отчёты. Главная кнопочная форма.

Тема 11 Мастер презентаций Microsoft PowerPoint

Назначение и функции программы. Окно программы и окно документа. Создание презентации: использование шаблона, выбор дизайна. Создание слайда: выбор первоначальной разметки, работа с образцом. Добавление и редактирование текста. Внедрение объектов: графика, таблицы, организационные и деловые диаграммы, видео, звук. Анимация элементов слайда. Действия со слайдами в режиме сортировщика слайдов. Демонстрация – показ слайдов. Подготовка к автоматической демонстрации. Режим циклического показа слайдов. Разработка презентации с нелинейной структурой слайдов.

Тема 12 Обзор графических редакторов

Понятие о компьютерной графике. Представление и обработка графической информации. Устройства ввода и отображения графической информации. Векторная, растровая и фрактальная графика. Создание фотореалистичных изображений, трехмерных изображений и анимация. Системы геометрического моделирования. Графическое представление сложных абстрактных математических функций. Системы художественной графики. Графический редактор Paint – стандартное приложение MS Windows. Встроенный векторный графический редактор – модуль MS Office. Графический редактор Adobe Photoshop.

Тема 13 Архивация данных

Резервное копирование и архивация данных. Типы резервного копирования. Методы архивации. Выбор аппаратных и программных средств для архивации. Основные рекомендации по созданию архивов. Сохранения конфиденциальности архивных данных.

Тема 14 Антивирусные программы

Классификация вирусов. Классификация антивирусных программ: детекторы, вакцины, ревизоры, фаги, мониторы, сканеры, CRC-сканеры. Функции антивирусных программ в зависимости от типа. Примеры антивирусных программ.

Раздел III. Программирование

Тема 15 Основные этапы компьютерного решения задач

Этапы решения задачи на компьютере. Заказчик и Исполнитель. Постановка задачи. Моделирование и формализация задачи. Построение алгоритма. Тестирование алгоритма. Составление программы на языке программирования. Отладка и тестирование программы. Эксплуатация программы. Анализ полученных результатов.

Тема 16 Постановка вычислительной задачи

Анализ требований и постановка задачи. Формализация постановки задачи. Особенности постановки задачи для компьютера. Спецификация задачи (программы). Свойства и средства спецификации. Анализ и описание диалога. Сценарий диалога. Пример спецификации диалоговой программы.

Тема 17 Способы записи алгоритма

Построение текстового алгоритма. Пошаговая формализация. Переход к блок-схеме. Построение алгоритмов с использованием блок-схем. Стандарты на элементы блок-схем.

Тема 18 Архитектура и возможности семейства языков высокого уровня

Объектно-ориентированное программирование. Функциональное программирование. Визуальное программирование. Программирование баз данных. Программирование в компьютерных сетях. Программирование мультимедиа-сред.

Языки программирования, их классификация. Обрабатываемые объекты: цепочки символов, числа, списки, деревья, графы. Структурное программирование, логическое программирование, визуальное объектно-ориентированное программирование. Типизация языков программирования, особенности, области применения.

Тема 19 Организация и средства человеко-машинного интерфейса

Возможности и назначение мультимедийных и гипертекстовых сред. Мультимедийное аппаратно-программное обеспечение.

Компьютерные презентации. Способы создания презентаций: мастером автосодержания, из шаблона, с нуля. Слайд как информационный объект. Размещение объектов на слайде. Монтаж видеоряда в презентации. Дизайн презентации и макеты слайдов. Демонстрация презентации. Использование микрофона и проектора.

Звук как информационный объект. Технические приемы записи звуковой информации. Преобразование звука с использованием различных программ. Запись звука с различных носителей: музыкальной клавиатуры, микрофона, магнитофона. Приемы внедрения аудио объектов в презентацию.

Видеоизображение как информационный объект. Композиция и монтаж. Технические приемы записи видеоинформации Использование в презентации простых анимационных графических объектов. Обработка материала, монтаж информационного объекта. Приемы внедрения видео объектов в презентацию.

Тема 20 Способы конструирования программ

Особенности проектирования сложных программных средств. Задачи и этапы проектирования программных средств. Программа на языке высокого уровня. Эффективность технологий проектирования программных средств. Способы конструирования программ. Модульное проектирование программных средств. Процедуры и функции. Модули. Структурное программирование. Классификация современных технологий программирования.

Тема 21 Типы данных

Расширение палитры встроенных типов, предоставляемых языком программирования. Перечислимый тип данных. Операции со значениями перечислимых типов данных. Структура данных «запись» в языке программирования. Описание и инициализация типа «запись». Поле записи. Составное имя для обращения к полю записи. Типизированная константа типа «запись». Оператора присоединения WITH. Отличие записи от массива.

Процедуры чтения /записи данных из файлов/в файлы. Последовательные файлы. Текстовые файлы. Индексация. Хеширование. Ссылочный тип и рекурсивные типы данных. Ссылочные и идентифицированные (динамические) переменные. Действия над ссылками и динамическая память. Линейный список с произвольным доступом. Разновидности линейных списков: циклические, двунаправленные.

Тема 22 Представление основных структур: следования, ветвления, повторения

Алгоритмическая структура ветвления. Условия как составная команда обратной связи. Команда ветвления в алгоритмической среде (среде программирования). Полная и неполная форма ветвления. Представление условной последовательности действий в форме блок-схемы.

Алгоритмическая конструкция повторения. Цикл как способ реализации повторения. Типы циклов. Этапы организации циклов: подготовка цикла, проверка условия выполнения, тело цикла, подготовка нового выполнения. Цикл с параметром в алгоритмической среде (среде программирования). Заголовок цикла. Тело цикла.

Представление зависимостей в виде формул. Итерационные циклы в алгоритмической среде (среде программирования). Цикл с постусловием и предусловием. Особенности выполнения итерационных циклов разных видов.

Тема 23 Процедуры: построение и использование

Разбиение задачи на подзадачи, вспомогательный алгоритм. Вызов вспомогательного алгоритма из основного алгоритма. Метод последовательной детализации. Метод снизу вверх. Подпрограмма (вспомогательный алгоритм, процедура) в алгоритмической среде (среде программирования). Типы процедур (без параметров, с параметрами, с передачей параметров в основную программу).

Тема 24 Основы доказательства правильности работы программы

Доказательство правильности для блок-схем. Метод индуктивных утверждений: основные определения и теоремы, описание метода. Сокращенные доказательства правильности. Формализация доказательства с помощью индуктивных утверждений.

Доказательство правильности программ, написанных на обычных языках программирования. Аксиоматический подход к доказательству частичной правильности. Доказательство частичной правильности как часть процесса программирования.

Тема 25 Критерии качества программы

Критерии качества с точки зрения разработчика: техническое качество работы (быстродействие, надежность), пригодность к сопровождению и развитию, устойчивость, гибкость, легкость анализа текста программы (читаемость).

Стандарт ИСО-9126 качества программ: функциональность, надежность, пригодность к использованию, эффективность, сопровождение, переносимость.

Критерии качества с точки зрения пользователя: функциональность, уменьшение затрат на разработку, уменьшение затрат на сопровождение, минимальное время, затрачиваемое на тестирование и отладку, простота и эффективность, удобство и дружественность интерфейса.