Математические методы и информационные технологии в научных исследованиях. Практикум (для организации самостоятельной работы адъюнктов, направление по

c)формул;

d)рабочих листов;

e)отдельных ячеек.

13)Пункт меню Данные табличного процессора MS Excel позволяет:

a)проводить защиту данных;

b)создавать макросы;

c)проводить сортировку данных;

d)проводить фильтрацию данных;

e)проверять орфографию.

14)Графическим редактором называется программа, предназначенная для:

a)создания графического образа текста;

b)редактирования вида и начертания шрифта;

c)работы с графическим изображением;

d)построения диаграмм.

15)Минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе, является:

a)точка экрана (пиксель);

b)объект (прямоугольник, круг и т.д.);

c)палитра цветов;

d)знакоместо (символ).

16)Деформация изображения при изменении размера рисунка — один из недостатков:

a)векторной графики;

b)растровой графики;

c)трехмерной графики.

17)Примитивами в графическом редакторе называются:

a)линия, круг, прямоугольник;

b)карандаш, кисть, ластик;

c)выделение, копирование, вставка;

d)наборы цветов (палитра).

18)Инструментами в графическом редакторе являются:

a)линия, круг, прямоугольник;

b)карандаш, кисть, ластик;

c)выделение, копирование, вставка;

d)наборы цветов (палитра).

19)Минимальным объектом, используемым в векторном графическом редакторе, является:

a)точка экрана (пиксель);

b)объект (линия, круг и т.д.);

c)палитра цветов;

d)знакоместо (символ).

20)Палитрами в графическом редакторе являются:

a)линия, круг, прямоугольник;

b)карандаш, кисть, ластик;

31

c)выделение, копирование, вставка;

d)наборы цветов.

21)Векторным графическим редактором является:

a)ACDSee;

b)Adobe Photoshop;

c)Corel Draw;

d)Paint.

22)О программе MS Power Point можно сказать, что она:

a)предназначена для создания графических файлов;

b)предназначена для создания презентаций;

c)является мультимедиа приложением;

d)входит в состав Windows;

e)входит в состав MS Office.

23)В программе MS Power Point существуют следующие режимы отображения документа:

a)обычный;

b)структуры;

c)слайдов;

d)сортировщика слайдов;

e)страниц заметок.

24)В программе MS Power Point существуют следующие режимы демонстрации презентации:

a)автоматический показ по времени;

b)смена слайдов по щелчку мыши;

c)циклический показ до нажатия клавиши Esc;

d)циклический показ со сменой слайдов по щелчку мыши.

25)В каждый слайд презентации можно вставить:

a)текст;

b)звук;

c)программу;

d)диаграмму;

e)таблицу.

26)В программе MS Power Point анимация применяется:

a)при смене слайдов;

b)для построения текста;

c)на входе объекта;

d)на выходе объекта;

e)до начала презентации.

27)Укажите главную особенность баз данных

a)ориентация на передачу данных;

b)ориентация на оперативную обработку данных и работу с конечным пользователем;

c)ориентация на интеллектуальную обработку данных;

d)ориентация на предоставление аналитической информации.

32

28)Системы управления базами данных создаются с целью …

a)создания и обработки баз данных;

b)обеспечения целостности данных;

c)кодирования данных;

d)передачи данных;

e)архивации данных.

29)Централизованная база данных характеризуется …

a)оптимальным размером;

b)минимальными затратами на корректировку данных;

c)максимальными затратами на передачу данных;

d)рациональной структурой.

30)Распределенная база данных характеризуется …

a)оптимальным размером;

b)минимальными затратами на передачу данных;

c)максимальными затратами на корректировку данных;

d)иерархической структурой.

2.1.3.Составление индивидуального плана получения знаний и освоения

умений

В соответствии Рабочей программе учебной дисциплины «Математические методы и информационные технологии в научных исследованиях» в разделе «Информационные технологии в научных исследованиях» по теме «Средства формирования и ведения научных документов» следует изучить ниже следующий материал.

Работа с текстовыми и графическими документами на персональном компьютере. Общая характеристика пакета офисных программ. Подготовка текстовых документов. Распознавание текстов. Машинный перевод текстов. Планирование работ с помощью компьютерных программ. Разработка иллюстраций. Основы выполнения чертежных работ на персональном компьютере. Комплексирование документов.

Практические занятия.

Выполнение расчетов на персональном компьютере. Средства ведения инженерных расчетов. Назначение и структура электронных таблиц. Решение расчетных задач в среде электронных таблиц. Построение графиков и диаграмм на базе электронных таблиц.

2.2. Перечень теоретических вопросов по теме «Средства формирования и ведения научных документов», выносимых на самостоятельное изучение

Самостоятельная работа.

Основы компьютерного моделирования. Последовательность проведения исследований. Модели как инструмент познания. Виды и задачи моделирования. Место и роль компьютерной техники при проведении моделирования.

33

2.3. Практические задания по теме «Средства формирования и ведения научных документов»

Совокупность программ, необходимых для обработки данных, называется программным обеспечением персонального компьютера.

Числовая, текстовая, графическая, звуковая информация должна быть представлена и обработана на компьютере в форме данных. Данные хранятся

иобрабатываются на машинном языке, т.е. в виде последовательности нулей

иединиц.

Данные – это информация, представленная в форме, пригодной для её передачи и обработки с помощью компьютера.

Программы – это упорядоченные последовательности команд.

Команда – это элементарная инструкция, предписывающая компьютеру выполнить ту или иную операцию. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в

называют программной конфигурацией. Между программами, физическими узлами, блоками существует взаимосвязь – программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня. Существует межпрограммный интерфейс.

Возможность существования такого интерфейса основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней, это удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, от установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания (рисунок 6).

Программный интерфейс обеспечивается распределением программного обеспечения (далее ПО) на несколько уровней, взаимодействующих между собой. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы.

Базовый уровень - самый низкий уровень ПО, обеспечивает взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства входят в состав оборудования, хранятся в микросхемах, называемых ПЗУ – ROM (Read Only Memory). В ПЗУ записываются («прошиваются») данные и программы на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда технически целесообразным является изменение базовых программных средств, вместо микросхем ПЗУ применяют

34

перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ –

Erasable and Programmable ROM, EPROM).

Системный уровень - переходный. Программы выполняют «посреднические» функции между прочими программами и программами базового уровня и аппаратным обеспечением. От ПО этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом.

Так, при подключении нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Драйверы устройств – конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие вычислительной системы с пользователем. Они обеспечивают возможность ввода данных в вычислительную систему, управлять её работой, получать результат работы вычислительной системы в удобной для пользователя форме. Эти программы называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них зависит устройство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность ПО системного уровня образует ядро операционной системы (далее ОС) компьютера. Наличие ядра ОС является необходимым условием для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

служебные программы включены в состав ОС, но большинство из них является для ОС внешними и служат для расширения ее функций.

Прикладной уровень. ПО прикладного уровня представляет комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Широта функциональных возможностей компьютера, доступность прикладного ПО напрямую зависят от типа используемой ОС, состава её ядра.

Классификация прикладного программного обеспечения

Прикладное программное обеспечение (далее ППО) можно разделить на прикладные программы общего назначения и прикладные программы

специального назначения (рисунок 7).

ППО общего назначения используется для решения наиболее общих задач информационного характера в любой сфере человеческой деятельности

(текстовые редакторы и процессоры, табличные процессоры, графические системы, игры, развлечения).

ППО специального назначения решает более узкие задачи, а также задачи профессионального характера в различных предметных областях.

Электронные таблицы – программный продукт, предназначенный для всевозможных вычислительных задач (Excel, Lotus).

Основное назначение электронных таблиц – обработка различных типов данных, представляющихся в табличной форме, например, плановофинансовые, бухгалтерские документы, небольшие инженерные расчеты.

Электронные таблицы выполняют функции:

текстовых процессоров по созданию и форматированию таблиц;

математической обработки табличных данных;

визуализации результатов в форме таблиц, диаграмм, графиков. Основное преимущество электронных таблиц, в сравнении с текстовыми

процессорами (где тоже могут вестись таблицы, производиться небольшие вычисления и сортировка), в том, что содержание одних ячеек может меняться автоматически в соответствии с изменением содержания других.

Современные программные продукты этого вида имеют:

калькуляционный (вычислительный) модуль, с помощью которого происходит обработка данных (текстовых или числовых) в таблицах;

модуль диаграмм для создания презентационной графики, который позволяет на основе числовых данных, полученных с помощью калькуляционного модуля, создать диаграммы различных типов;

модуль базы данных, реализующий доступ к внешним базам данных.

36

Рисунок 7. – Классификация прикладного программного обеспечения.

Системы компьютерной графики – это отдельные программы и аппаратно-программные комплексы, создающие и обрабатывающие различные графические изображения.

37

К ним относятся редакторы растровой и векторной графики, программы обработки трехмерной графики (ЗD-редакторы).

Врастровой графике изображение какого-либо графического объекта описывается конкретным расположением и цветом точек (пикселей), привязанных к сетке (растру). При редактировании растровых графических объектов изменяется цвет пикселей, а не форма линий.

Ввекторной графике изображения описываются с помощью кривых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих их цвета и расположение. При редактировании элементов векторной графики можно изменять параметры линий, описывающих форму графических объектов, можно переносить их, менять размер, форму (это делается математическими преобразованиями), цвет, что не отразится на качестве их визуального представления.

Интегрированные программные средства – программный продукт,

обеспечивающий работу нескольких разнородных систем с единым интерфейсом, а также обмен данными между системами и общими стандартными частями (MS Office, Works).

Отдельные программы, являясь мощным средством решения круга прикладных задач, не могут в полной мере удовлетворить пользователя. Например, выборку данных, предоставленную СУБД, бывает удобно обработать с помощью электронных таблиц, а результаты, оформленные в виде наглядных таблиц, поместить в отчет, представляющий собой текстовый документ, который был составлен в текстовом процессоре. Для составления таких документов и применяются интегрированные программные средства.

Среди множества интегрированных пакетов программ наиболее распространенным является пакет офисных программ Microsoft Office. Он включает несколько приложений, образующих единую среду для обработки самой различной информации, которая может встретиться в работе офиса. В его состав входят:

текстовый процессор Word;табличный процессор Excel;

пакет подготовки и демонстрации презентаций PowerPoint;организатор и планировщик работы Outlook;

система управления базами данных (СУБД) Access и д.р.

Интегрированные пакеты математических расчетов. Практическим результатом компьютерной математики явилась разработка большого количества компьютерных математических систем.

Структура систем компьютерной математики выглядит следующим образом:

По уровню сложности выделяют три класса математических систем:

начального уровня для школьников и студентов (Derive, MuPad);

среднего уровня (MuPad, MathCad);

высший класс (Mathematica, Maple, MatLab).

38

В настоящее время компьютерные математические системы по функциональному назначению можно подразделить на семь классов:

1)Табличные процессоры.

2)Системы для численных расчетов способны выполнять арифметические, алгебраические, логические операторы и функции, векторные и матричные операторы и функции, средства решения уравнений, систем линейных и нелинейных уравнений, средства решения систем дифференциальных уравнений, средства оптимизации и линейного программирования, средства создания графиков и средства программирования (Eureka, Mercury, MathCad).

3)Матричные системы – все функции системы определяются как матричные, т.е. способные выполнять действия над массивами (MatLab).

4)Системы для статистических расчетов – предназначены для статистической обработки данных (StatGraphics Plus, Statistica, SPSS).

5)Системы для специальных расчетов – часть математических пакетов ориентированная на некоторый узкоспециальный круг задач (система нелинейных уравнений ТК Solver, система дифференциальных уравнений Dynamic Solver, построение графиков Axum и т.д.).

6)Системы для аналитических расчетов (компьютерной алгебры) – дают

возможность производить вычисления в аналитическом виде

(Maple, MathCad).

7) Универсальные системы.

При обработке информации, связанной с изображением на мониторе, принято выделять три основных направления: распознавание образов, обработку изображений и машинную графику.

Основная задача распознавания образов состоит в преобразовании уже имеющегося изображения на формально понятный язык символов.

Обработка изображений (IMAGE PROCESSING) рассматривает задачи в которых и входные и выходные данные являются изображениями.

Компьютерная (машинная) графика (COMPUTER GRAPHICS)

воспроизводит изображение в случае, когда исходной является информация неизобразительной природы.

Компьютерная графика - это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью компьютера.

Интерактивная компьютерная графика - это так же использование компьютеров для подготовки и воспроизведения изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить изменения в изображение непосредственно в процессе его воспроизведения, т.е. предполагается возможность работы с графикой в режиме диалога в реальном масштабе времени.

Растровая графика, общие сведения

39

Компьютерное растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.

Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.

Векторная графика, общие сведения

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа (см. рис. 1.) описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

Векторную графику часто называют объектно—ориентированной графикой или чертежной графикой. Простые объекты, такие как окружности, линии, сферы, кубы и тому подобное называется примитивами, и используются при создании более сложных объектов. В векторной графике объекты создаются путем комбинации различных объектов.

Объекты векторной графики легко трансформируются и модифицируются, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения. Масштабирование, поворот, искривление могут быть сведены к паре-тройке элементарных преобразований над векторами.

2.3.1. Практическая работа «Программное обеспечение информационных технологий»

Цель: изучить виды программного обеспечения информационных технологий, освоить терминологию данного теоретического раздела, применить приемы оформления текстового документа.

Программное обеспечение: MS Word, Google Chrome.

Ход работы

Использовать встроенную помощь в программе MS Word в режиме «домашняя страница».

Задание 1. Для каждого из понятий подобрать определение, либо сформулировать, что понимается под каждым из ниже записанных терминов.

программное обеспечение;

hardware;

software;

программа;

программная конфигурация;

программный интерфейс;

протокол;

назвать уровни распределения программного обеспечения и изобразить их взаимосвязь;

40