МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Пермский государственный университет

Кафедра математического обеспечения вычислительных систем

ПОДГОТОВКА И ЗАЩИТА КУРСОВЫХ И ВЫПУСКНЫХ РАБОТ

Методические указания

Пермь 2002

Составители: док. физ.-мат. наук, проф. А.И. Миков, канд. физ.-мат. наук, доц. Л.Н. Лядова

Подготовка и защита курсовых и выпускных работ: Методические указания / Перм. ун-т; Сост. А.И. Миков, Л.Н. Лядова - Пермь, 2002. -43 с.

В издании указываются общие требования, предъявляемые к содержанию и оформлению курсовых и выпускных работ, магистерских диссертаций, выполняемых студентами механико-математического факультета, специализирующимися по кафедре математического обеспечения вычислительных систем. Описывается процесс выполнения работы и процедура защиты. Даются рекомендации по подготовке доклада.

Предназначено для студентов специальности 010200 и направле­ния 510200 «Прикладная математика и информатика», а также родст­венных направлений и специальностей.

Печатается по постановлению методической комиссии механико-математического факультета Пермского университета

Введение

К третьему курсу студент приобретает опыт выполнения индивиду­альных заданий, сдачи зачетов и экзаменов. Но есть еще одна важная сто­рона учебной деятельности - выполнение исследовательских работ и соз­дание программного продукта достаточно большого объема. При этом важно не только качественно выполнить работу, но и соответствующим образом изложить результаты в виде научного отчета. Не менее серьезная задача - публичное выступление. Нужно убедить собравшихся специали­стов в том, что ваша работа достойна их внимания.

В учебном плане нет лекций на эту тему. Умение приходит с прак­тикой путем самостоятельного выполнения исследовательских и проект­ных работ. Настоящее издание, мы надеемся, позволит студентам сокра­тить количество ошибок, допускаемых при подготовке и защите работ или, по крайней мере, сделать их менее серьезными.

1. виды квалификационных и курсовых работ

по направлению и специальности «Прикладная математика и информатика»

По направлению 510200 «Прикладная математика и информатика» (бакалавриат) и специальности 010200 «Прикладная математика и ин­форматика» выполняются курсовые работы на 3-м курсе (5-й и 6-й семе­стры) с отчетностью в конце 6-го семестра и на 4-м курсе (7-й семестр). Зачет по курсовой работе - дифференцированный.

Курсовые работы (проекты) рассматриваются как вид учебной рабо­ты по дисциплине и выполняются в пределах часов, отводимых на ее изучение. К упомянутым относятся все дисциплины специализации по кафедре Математического обеспечения вычислительных систем, а также дисциплины учебного плана: Информатика, Языки программирования и методы трансляции, Системное и прикладное программное обеспечение, Базы данных и экспертные системы.

По направлению 510200 «Прикладная математика и информатика» (магистратура) выполняется выпускная квалификационная работа (маги­стерская диссертация) в течение двух лет обучения с защитой в июне ме­сяце завершающего года обучения.

По специальности 010200 «Прикладная математика и информатика» выполняется выпускная квалификационная работа (дипломная работа, дипломный проект) с защитой в июне месяце завершающего года обуче­ния (5-го курса).

2. Государственный образовательный стандарт: требования к выпускнику

Государственные образовательные стандарты (ГОС) устанавливают требования к выпускникам, а также требования к выполняемым ими вы­пускным работам.

Основной целью квалификационной работы бакалавра прикладной математики и информатики является закрепление и углубление теоре­тических знаний по специальным дисциплинам и приобретение навыков в научно-исследовательской и практической деятельности.

Выпускная квалификационная работа бакалавра прикладной матема­тики и информатики либо является работой, содержащей решение теоре­тической и/или прикладной задачи, либо выполняется в виде научного реферата в одной из предметных областей направления.

Время, отводимое на подготовку квалификационной работы, состав­ляет не менее шести недель.

Основной целью выпускной квалификационной работы специалиста (дипломной работы на 5 курсе) является закрепление и углубление теоре­тических знаний по специальным дисциплинам и приобретение навыков в научно-исследовательской и практической деятельности.

Выпускная квалификационная работа математика, системного программиста представляет собой законченную разработку, содержащую решение теоретической и/или прикладной задачи, подтверждающую его профессиональные знания и навыки по данной специальности.

Время, отводимое на подготовку дипломной работы, составляет не менее шестнадцати недель.

Требования к содержанию, объему и структуре магистерской дис­сертации определяются высшим учебным заведением на основании По­ложения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений, утвержденного Минобразования России, государст­венного образовательного стандарта по направлению 510200 «Приклад­ная математика и информатика» и методических рекомендаций УМО университетов.

Магистерская диссертация по своему уровню должна соответство­вать научной публикации в данной научной области.

Время, отводимое на подготовку магистерской диссертации, состав­ляет не менее двадцати недель. Кроме этого времени в каждом семестре предусмотрено достаточно большое количество часов НИР, фактически также затрачиваемых на подготовку магистерской диссертации.

При экспертизе выпускной квалификационной работы (магистер­ской диссертации) рекомендуется привлечение внешних рецензентов.

Удовлетворяет ли выпускник предъявляемым к нему требованиям, выясняется во время Государственной аттестации, состоящей из госу­дарственного экзамена и защиты выпускной работы. Знания по общим математическим дисциплинам, в основном, проверяются во время экза­мена. Во время защиты работы выясняются умения выпускника и знания по узкопрофессиональным дисциплинам (при ответах на вопросы по вы­пускной работе).

ГОС, в частности, устанавливают следующие требования (сюда не включены требования по общематематическим дисциплинам).

Бакалавр прикладной математики и информатики должен знать и уметь использовать:

• основные понятия и методы дискретной математики;

• основы теории алгоритмов и ее применения, методы построения формальных языков, основные структуры данных, основы ма­ шинной графики, архитектурные особенности современных ЭВМ;

• синтаксис, семантику и формальные способы описания языков программирования, конструкции распределенного и параллель­ ного программирования, методы и основные этапы трансляции; способы и механизмы управления данными;

• принципы организации, состав и схемы работы операционных систем, принципы управления ресурсами, методы организации файловых систем, принципы построения сетевого взаимодейст­ вия, основные методы разработки программного обеспечения;

• основные модели данных и их организацию, принципы построе­ ния языков запросов и манипулирования данными, методы по­ строения баз знаний и принципы построения экспертных систем.

Бакалавр прикладной математики и информатики должен иметь опыт работы на различных типах ЭВМ, применения стандартных алго­ритмических языков, использования приближенных методов и стандарт­ного программного обеспечения для решения прикладных задач, пакетов прикладных программ и баз данных, средств машинной графики, экс­пертных систем и баз знаний.

Требования к специалистам. Математик, системный программист должен знать и уметь использовать:

• основные понятия и методы дискретной математики;

• основы теории алгоритмов и ее применения, методы построения

формальных языков, основные структуры данных, основы ма­шинной графики, архитектурные особенности современных ЭВМ;

• синтаксис, семантику и формальные способы описания языков программирования, конструкции распределенного и параллель­ ного программирования, методы и основные этапы трансляции; способы и механизмы управления данными;

• принципы организации, состав и схемы работы операционных систем, принципы управления ресурсами, методы организации файловых систем, принципы построения сетевого взаимодейст­ вия, основные методы разработки программного обеспечения;

• основные модели данных и их организацию, принципы построе­ ния языков запросов и манипулирования данными, методы по­ строения баз знаний и принципы построения экспертных систем.

Математик, системный программист должен:

1. иметь опыт работы на различных типах ЭВМ, применения стан­ дартных алгоритмических языков, использования приближенных методов и стандартного программного обеспечения для решения прикладных за­ дач, пакетов прикладных программ и баз данных, средств машинной гра­ фики, экспертных систем и баз знаний;

2. обладать знаниями и умениями, позволяющими применять со­ временные математические методы и программное обеспечение, для ре­ шения задач науки, техники, экономики и управления, использования информационных технологий в проектно-конструкторской, управленче­ ской и финансовой деятельности;

3. обладать теоретическими знаниями и практическими навыками, соответствующими той специализации, по которой од проходил под­ готовку.

Математик, системный программист должен быть способен к со­вершенствованию в своей профессиональной деятельности в области при­кладной математики и информатики.

Магистр прикладной математики и информатики должен быть подготовлен к деятельности, требующей углубленной фундаментальной и профессиональной подготовки, в том числе к научно-исследовательской работе в областях, использующих методы прикладной математики и ком­пьютерные технологии; созданию и использованию математических мо­делей процессов и объектов; разработке и применению современных ма­тематических методов и программного обеспечения для решения задач науки, техники, экономики и управления; использованию информацион­ных технологий в проектно-конструкторской, управленческой и финансо-

вой деятельности. Магистр прикладной математики и информатики под­готовлен к научно-педагогической деятельности при условии освоения им соответствующей образовательной программы педагогического про­филя.

Магистр прикладной математики и информатики должен быть под­готовлен к обучению в аспирантуре преимущественно по научным специ­альностям, близким по профилю к направлению «Прикладная математика и информатика».

Требования, обусловленные специализированной подготовкой маги­стра прикладной математики и информатики, включают:

• владение навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности, требующей широкого образования в соответст­ вующем направлении;

• умения:

1. формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно- исследовательской деятельности и требующие углубленных профессиональных знаний;

2. выбирать необходимые методы исследования, модифициро­ вать существующие и разрабатывать новые методы, исходя из задач конкретного исследования;

3. обрабатывать полученные результаты, анализировать и ос­ мысливать их с учетом имеющихся литературных данных;

4. вести библиографическую работу с привлечением современ­ ных информационных технологий;

5. представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефе­ ратов, статей, оформленных в соответствии с ш> нощимися требованиями, с привлечением современных средств редакти­ рования и печати.

Выпускник магистратуры должен обладать знаниями и умениями, соответствующими его степени и магистерской программе, по которой он проходил обучение.

Кафедрой математического обеспечения вычислительных систем ПТУ обучение проводится по двум магистерским программам:

1) 510209 —Математическое и программное обеспечение вычисли­тельных машин.

Программа предназначена для подготовки магистров в области ма­тематического и программного обеспечения вычислительных машин. Ос­новными разделами программы являются: избранные главы современной прикладной математики; теоретическое и прикладное программирование;

проектирование программных систем; анализ функционирования вычис­лительных систем.

2) 510210 - Программное обеспечение вычислительных сетей.

Программа предназначена для подготовки магистров в области про­граммного обеспечения вычислительных сетей. Основными разделами программы являются: избранные главы современной прикладной матема­тики; теоретическое и прикладное программирование; сетевое взаимо­действие и стандарты; теория информации и передачи сообщений.

3. Тематика квалификационных работ по специализации

кафедры Математического обеспечения

вычислительных систем

Тематика квалификационных и, отчасти, курсовых работ определя­ется научными направлениями кафедры и тем, что квалификационные работы студентов университета должны обладать научной новизной или отличаться элементами научной новизны.

При этом кафедра ориентируется на две специальности научных ра­ботников:

1) 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычисли-

тельных машин, комплексов и компьютерных сетей;

2) 05.13.17 - Теоретические основы информатики.

Формула специальности 05.13.11

«Математическое и программное обеспечение вычислительных ма­шин, комплексов и компьютерных сетей» - специальность, занимающая­ся развитием математической теории программирования, созданием, со­провождением и эксплуатацией программных средств различного назначения, отличающаяся тем, что она включает теоретическое исследо­вание процессов проектирования и анализа алгоритмов и программ, язы­ков программирования, операционных систем, баз данных и знаний, че­ловеко-машинных интерфейсов, программных средств, расширяющих интеллектуальные возможности компьютеров и компьютерных систем, разработку и исследование сложных программных систем, технологий и инструментальных средств, предназначенных для автоматизации процес­сов их проектирования, оценивания качества, стандартизации и сопрово­ждения

Научное, теоретическое и народнохозяйственное значение решения проблем данной специальности состоит в повышении эффективности

процессов обработки данных и знаний в вычислительных машинах, ком­плексах и компьютерных сетях и в сокращении сроков их создания. Область исследования:

1. Модели и методы проектирования и анализа алгоритмов и про­ грамм, их эквивалентных преобразований и верификации.

2. Синтаксис и семантика языков программирования, построение и оптимизация трансляторов, создание и реализация языков про­ граммирования.

3. Организация баз данных и знаний, построение систем управления базами данных и знаний.

4. Управление вычислительными процессами, создание и исследо­ вание операционных систем.

5. Разработка и исследование человеко-машинных интерфейсов, программных средств распознавания образов и визуализации, мультимедийного общения.

6. Организация распределенных и параллельных систем, разработка и исследование эффективных алгоритмов для управления парал­ лельными процессами, создание языков и инструментальных средств параллельного программирования.

7. Программные средства защиты программных систем.

8. Создание и исследование новых технологий проектирования, анализа, оценки качества, стандартизации и сопровождения про­ граммных систем.

Формула специальности 05.13.17

«Теоретические основы информатики»» - специальность, включаю­щая исследования процессов создания, накопления и обработки инфор­мации; исследования методов преобразования информации в данные и знания; создание и исследование информационных моделей, моделей данных и знаний, методов работы со знаниями, методов машинного обу­чения и обнаружения новых знаний; исследования принципов создания и функционирования аппаратных и программных средств автоматизации указанных процессов.

Научное и народнохозяйственное значение решения проблем ука­занной специальности состоит в создании научных основ современных информационных технологий на базе использования средств вычисли­тельной техники и в ускорении на этой основе научно-технического про­гресса.

Область исследования:

1. Исследование, в том числе с помощью средств вычислительной техники, информационных процессов, информационных по­ требностей коллективных и индивидуальных пользователей.

2. Исследование информационных структур, разработка и анализ моделей информационных процессов и структур.

3. Исследование методов и разработка средств кодирования ин­ формации в виде данных. Принципы создания языков описания данных, языков манипулирования данными, языков запросов. Разработка и исследование моделей данных и новых принципов их проектирования.

4. Исследование и разработка средств представления знаний. Принципы создания языков представления знаний, в том числе для плохо структурированных предметных областей и слабо­ структурированных задач; разработка интегрированных средств представления знаний, средств представления знаний, отра­ жающих динамику процессов, концептуальных и семиотиче­ ских моделей предметных областей.

5. Разработка и исследование моделей и алгоритмов анализа дан­ ных, обнаружения закономерностей в данных и их извлечениях, разработка и исследование методов и алгоритмов анализа тек­ ста, устной речи и изображений.

6. Разработка методов, языков и моделей человеко-машинного общения; разработка методов и моделей распознавания, пони­ мания и синтеза речи, принципов и методов извлечения данных из текстов на естественном языке.

7. Разработка методов распознавания образов, фильтрации, распо­ знавания и синтеза изображений, решающих правил. Модели­ рование формирования эмпирического знания.

8. Исследование и когнитивное моделирование интеллекта, вклю­ чая моделирование поведения, моделирование рассуждений различных типов_? моделирование образного мышления.

9. Разработка новых Интернет-технологий, включая средства по­ иска, анализа и фильтрации информации, средства приобрете­ ния знаний и создания онтологии, средства интеллектуализации бизнес-процессов.

10. Разработка основ математической теории языков и грамматик, теории конечных автоматов и теории графов.

11. Разработка методов обеспечения высоконадежной обработки информации и обеспечения помехоустойчивости информаци­ онных коммуникаций для целей передачи, хранения и защиты

информации; разработка основ теории надежности и безопасно­сти использования информационных технологий.

12. Разработка математических, логических, семиотических и лин­ гвистических моделей и методов взаимодействия информаци­ онных процессов, в том числе на базе специализированных вы­ числительных систем.

13. Применение бионических принципов, методов и моделей в ин­ формационных технологиях.

14. Разработка теоретических основ создания программных систем для новых информационных технологий.

15. Исследования и разработка требований к программно- техническим средствам современных телекоммуникационных систем на базе вычислительной техники.

16. Общие принципы организации телекоммуникационных систем и оценки их эффективности. Разработка научных принципов организации информационных служб по отраслям народного хозяйства. Изучение социально-экономических аспектов ин­ форматизации и компьютеризации общества.