1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Одним из решающих факторов ускорения научно-технического прогресса на современном этапе является широкое использование средств вычислительной техники во всех областях человеческой деятельности.
Это обстоятельство диктует необходимость подготовки специалистов, сочетающих знание своей специальности с навыками использования современных персональных компьютеров (ПК) для решения разнообразных инженерных задач.
Цель преподавания дисциплины - создать необходимую основу для использования современных средств вычислительной техники и пакетов прикладных программ при изучении студентами общетехнических и специальных дисциплин в течение всего периода обучения.
Изучение дисциплины предполагает освоение предусмотренного программой теоретического материала и приобретение практических навыков использования современных ПК.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- назначение, принцип действия и основные устройства современных ПК;
- принципы и технические средства хранения, обработки и передачи информации в ПК и компьютерных сетях;
- назначение и состав программного обеспечения ПК;
- основные этапы решения задач на ПК;
- основные приемы алгоритмизации и программирования на языках высокого уровня;
- современные интегрированные среды для решения основных классов инженерных задач;
- возможности, принципы построения и правила использования наиболее распространенных пакетов прикладных программ общего назначения (текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных) и компьютерных средств связи (электронная почта, компьютерная конференция).
Студент должен уметь:
- управлять ПК из программ-оболочек;
- создавать и редактировать текстовые документы с помощью одного из текстовых редакторов;
- пользоваться электронными таблицами или системами управления базами данных;
- самостоятельно применять компьютеры для решения предлагаемых им учебных задач из других учебных курсов, а именно:
- подготовить задачу для решения на ПК;
- решить поставленную задачу, используя алгоритмический язык высокого уровня(ЯВУ) и необходимое программное обеспечение.
1.2. Краткая характеристика дисциплины, ее место в учебном процессе.
Предлагаемый курс обеспечивает базовую подготовку студентов в области использования средств вычислительной техники.
Курс знакомит студентов с назначением и принципом действия современных ПК, основами алгоритмизации и технологии программирования научно-технических задач, языками программирования высокого уровня, технологией обработки и отладки программ, современным программным обеспечением, методами решения типовых инженерных задач и их программной реализацией.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами.Для успешного освоения курса необходимы знания курса "Информатика" в объеме средней общеобразовательной школы.
1.4. Связь с последующими дисциплинами .
В соответствии с концепцией непрерывного использования ПК в течение всего периода обучения все общетехнические и специальные дисциплины опираются на базовую подготовку студентов в области вычислительной техники и используют ее для широкого внедрения ПК во все виды учебных занятий, курсовое и дипломное проектирование.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
Распределение тем и часов занятий по семестрам:
|
Номер семестра |
Темы | Количество часов | ||||
| Аудиторных занятий | Самостоятельная
работа |
Итого
часов |
||||
| Лекции | Лаб. занятия | Всего | ||||
| 1 | 1-4 | 34 | 17 | 51 | 50 | 101 |
| 2 | 5 | 17 | 17 | 34 | 65 | 99 |
| Всего | 1-5 | 51 | 34 | 85 | 115 | 200 |
3. ПРОГРАММА КУРСА
Тема 1. Место и роль информационных систем и технологий в жизни современного общества
1.1. Информатика и научно-технический прогресс
1.2. Экономические и научно-технические проблемы "информационного кризиса"
1.3. Новые информационные технологии и системы их автоматизации
1.4. Социальные факторы информатизации общества
Тема 2. Принципы и технические средства хранения, обработки и передачи информации в компьютерах и компьютерных сетях
2.1.Информация, ее источники, характеристики и количественная мера
2.2.Принципы кодирования алфавитно-цифровой информации и структура памяти компьютера
2.3.Принципы программного управления обработкой информации и структура современных ПК
2.4. Классификация и технические характеристики основных типов современных ПК
2.5.Принципы построения и технические характеристики внешних основных устройств ПК
2.5.1. Внешние запоминающие устройства на магнитных носителях информации
2.5.2. Видеотерминалы
2.5.3. Клавиатура, принтер и звуковое устройство
2.6. Назначение, принципы построения и типовые структуры компьютерных сетей
2.7. Принципы функционирования компьютерных средств связи
Тема 3. Программное обеспечение персональных компьютеров
3.1. Назначение и состав программного обеспечения ПК
3.2. Операционные системы
3.2.1. Общая характеристика операционных систем ПК
3.2.2. Принципы построения и функционирования операционной системы
3.3. Сервисные системы
3.3.1. Интерфейсные системы
3.3.2. Оболочки операционных систем
3.4. Инструментальные системы
3.4.1. Системы программирования
3.4.2. Интегрированные среды программирования
3.4.3. Текстовые редакторы
3.4.4. Электронные таблицы
3.4.5. Системы управления базами данных
3.4.6. Интегрированные системы
3.4.7. Автоматизированные рабочие места
3.4.8. Системы автоматизированного проектирования
3.4.9. Автоматизированные обучающие системы и тренажеры.
Тема 4. Компьютерная графика.
4.1 Виды компьютерной графики.
4.1.1 Растровая графика.
4.1.2 Векторная графика.
4.1.3 Фрактальная графика.
4.2 Трехмерная графика.
4.3 Представление графических данных.
4.4 Графические редакторы.
Тема 5. Персональные компьютеры в инженерных расчетах
5.1. Этапы подготовки и решения задач на ЭВМ
5.2. Пакеты прикладных программ по отраслям знаний
5.2.1. Математические программы
5.2.2. Системы моделирования
5.3. Основы программирования
5.3.1. Алгоритмы, их свойства и средства описания
5.3.2. Базовые управляющие структуры алгоритмов
5.3.3. Основные понятия алгоритмического языка высокого уровня
5.3.4. Средства организации данных
5.3.5. Средства ввода-вывода данных
5.3.6. Реализация базовых управляющих структур
5.3.7. Средства структурирования программ
5.3.8 Технология обработки и отладки программ
4. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
4.1. Распределение учебного материала по видам занятий
В учебном плане специальности на изучение курса отведено определенное количество часов, предусмотрены и разные виды занятий. В связи с этим организация учебного процесса для специальности содержит распределение учебного материала по видам занятий.
4.2. Организация лекций
Лекция является ведущей, направляющей формой учебного процесса. На лекции выносятся основные разделы курса, требующие глубокого понимания и определяющие сущность изучаемой дисциплины.
Лекции проводятся в лекционных аудиториях по расписанию занятий, как правило, для нескольких академических групп, объединенных в лекционный поток.
На лекции студент должен вести конспект, который в сочетании с рекомендованной литературой используется для подготовки к практическим и лабораторным занятиям, контрольным работам, экзаменам и зачетам.
4.3. Организация лабораторных занятий
Лабораторные занятия предназначены для приобретения навыков общения с ПК в процессе освоения инструментальных систем и отладки программ.
Лабораторные занятия проводятся в специальных классах, оборудованных средствами вычислительной техники. Занятия проводятся с половиной академической группы в часы, установленные расписанием занятий.
На первом лабораторном занятии студенты получают инструктаж по технике безопасности при работе в классе и знакомятся с особенностями работы на конкретной вычислительной машине.
Последующие лабораторные работы заключаются в освоении инструментальных систем и отладке программ решения типовых задач. Перечень лабораторных работ приведен в пункте 4. Индивидуальные задания и методические указания к выполнению каждой последующей лабораторной работы студент получает, как правило, на предыдущем занятии. Подготовка к выполнению лабораторных работ осуществляется в часы самостоятельной работы. Студенты, не подготовившиеся к занятиям, к работе на компьютере не допускаются.
По каждой выполненной лабораторной работе студент оформляет отчет по установленной форме.
4.4. Организация самостоятельных занятий под контролем преподавателя
Самостоятельные занятия под контролем преподавателя предназначены для самостоятельного изучения студентами тех разделов курса, по которым не предусмотрено чтение лекций, либо проводятся лекции обзорного характера. По усмотрению преподавателя в часы индивидуальных занятий студентам может поручаться выполнение других заданий. Занятия проводятся с академической группой или с половиной группы в часы, установленные расписанием занятий. На занятиях студент должен иметь конспект лекций, учебную и справочную литературу, отдельную тетрадь для записей. Весь теоретический материал, изученный в процессе индивидуальных занятий, должен быть законспектирован.
4.5. Организация написания реферата
Темы рефератов выдаются студентам в течение 1-й недели семестра. Реферат, как правило, должен содержать ведение, основную часть, заключение и список используемой литературы.
Во введении тема реферата конкретизируется, формулируются основные вопросы, освещение которых раскрывает заданную тему.
В основной части раскрывается тема реферата, заключение, как правило, должно содержать прогноз развития технических средств, программного обеспечения и базирующихся на них технологий.
Реферат должен быть написан в первый месяц изучения дисциплины.
4.6. Организация текущего и итогового контроля знаний
Формы итогового контроля определяются учебным планом, а текущего контроля - преподавателем.
Реферат сдается на проверку преподавателю и, при отсутствии замечаний, принимается с выставлением оценки.
Контрольные работы могут проводиться, как правило, по основным темам на любом виде занятий. О проведении контрольной работы и ее содержании студенты оповещаются заранее.
Отчеты о лабораторных работах сдаются преподавателю по мере их выполнения и, после собеседования, соответствующая лабораторная работа считается выполненной.
Для текущего и итогового контроля студентов может быть использован метод рейтинговой оценки знаний студентов.
Студент, своевременно сдавший все предусмотренные программой лабораторные работы, получает зачет по лабораторным работам автоматически.
Проведение экзамена рекомендуется лишь для подтверждения (по желанию преподавателя) или улучшения (по желанию студента) оценки, полученной в результате пересчета итогового рейтинга (если он используется).
Экзамен по курсу проводится в период экзаменационной сессии в день, установленный расписанием экзаменов. Накануне экзамена проводится предэкзаменационная консультация. По решению кафедры экзамен может проводиться как в устной, так и в письменной форме.
Форма проведения экзамена, а также вопросы и типовые задачи экзаменационных билетов сообщаются студентам до начала экзаменационной сессии. Студент, получивший на экзамене неудовлетворительную оценку, допускается к повторной сдаче экзамена только с разрешения кафедры.
4.7 Организация написания курсовой работы.
Темы курсовых работ выдаются студентам в течение 1-й недели 2-го семестра.
Курсовая работа представляет собой решение математической задачи одним из численных методов.
Курсовая работа должна содержать постановку задачи, математическое решение задачи и программирование задачи.
В пункте «Постановка задачи» формулируется условие задачи, которая будет решена в основной части курсовой работы.
Математическое решение задачи должно включать в себя описание методов решения данной задачи, выбор и обоснование метода решения и математическое решение задачи. П
рограммирование должно включать в себя алгоритм решения задачи, программу на ЯВУ (Turbo Pascal), таблицу переменных, процедур и функций программы и результатов работы программы.
5. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Освоение техники работы на персональных компьютерах.
2. Работа с пользовательской оболочкой операционной системы.
3. Работа с текстовым редактором (конкретный редактор указывает преподаватель).
4. Работа с графическим редактором (конкретный редактор указывает преподаватель).
5. Работа с электронными таблицами.
6. Работа с системой управления базами данных (конкретную СУБД указывает преподаватель).
7. Знакомство с интегрированной средой для решения основных классов математических задач (конкретную среду указывает преподаватель).
8. Интегрированная среда системы программирования ЯВУ.
9. Возможности ЯВУ при работе с данными.
Количество и перечень обязательных лабораторных работ выбирается лектором
6. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Изучение курса следует начинать с подбора литературы, причем нужно иметь в виду, что список рекомендуемой литературы не исчерпывает все имеющиеся сегодня пособия по вычислительной технике и программированию. Поэтому допускается использование любой доступной литературы, в которой освещены вопросы, содержащиеся в программе курса.
При работе с литературой рекомендуется конспектирование основных положений и письменное выполнение упражнений, имеющихся в учебниках.
Ниже приведены рекомендации по изучению отдельных тем курса с указанием литературы по каждой теме. Указан также необходимый уровень усвоения учебного материала темы по следующей шкале:
1-й уровень - "узнавание" - необходимо только различать, опознавать объекты изучения в ряду других подобных объектов; 2-й уровень - "воспроизведение" - необходимо уметь воспроизвести изученный материал, пояснить основные понятия и определения;
3-й уровень - "применение" - необходимо уметь применять полученные знания в практической деятельности;
4-й уровень - "творчество" - необходимо уметь самостоятельно разрабатывать алгоритмы решения предложенных задач, писать и отлаживать программы на изученном языке программирования.
Тема 1
Тема имеет вводный характер, и ее изучение должно сформировать убеждение в том, что создание и широкое распространение средств вычислительной техники знаменует собой качественно новый этап в развитии человечества, характеризующийся неизмеримо возросшими возможностями автоматизации всех сфер человеческой деятельности, включая интеллектуальную.
Необходимо обратить внимание на то, что современные вычислительные машины используются не только и не столько для автоматизации вычислений, сколько для обработки разнообразной информации в самых различных целях.
Учитывая исключительный динамизм в развитии производства и внедрении средств вычислительной техники в нашей стране, целесообразно при изучении этого вопроса пользоваться новейшей информацией, публикуемой в периодической печати.
Изучение темы завершается подготовкой реферата по заданию преподавателя.
Уровень усвоения темы - 2-й.
Литература: при изучении темы используется отдельный список литературы, выдаваемый одновременно с темой реферата.
Тема 2
В ПК последних поколений подавляющее количество выполняемых действий связано с поиском, сортировкой и размещением данных в памяти, редактированием и преобразованием текстов программ и документов, обеспечением передач сообщений и данных в диалоговом режиме работы пользователя с ПК. Собственно вычислительные операции выполняются в ПК очень быстро и занимают в общем, балансе машинного времени не более 15-20%.
Таким образом, в процессе эволюции вычислительные машины фактически стали информационными системами, и их эффективное использование возможно лишь при ясном понимании особенностей кодирования и представления информации в задачах пользователя и памяти ПК.
Одним из важных понятий темы является понятие файла. Оно широко используется во всех темах курса как в связи со спецификой работы с внешними запоминающими устройствами на магнитных носителях информации, так и при изучении организации данных в программах пользователя, написанных на ЯВУ.
Необходимо познакомиться с принципами программного управления обработкой информации (принципы фон-Неймана) и структурой современных ПК. Изучение темы завершается знакомством с принципами хранения, защиты и передачи информации в ПК.
Уровень усвоения темы - 2-й.
Литература: [1,2,3,4,9,19,20,21]
Тема 3
Современные ПК включают две взаимосвязанные, но принципиально различные компоненты: технические средства (аппаратуру) и программное обеспечение. Обе компоненты изучаются в курсе лишь на уровне основных понятий, назначения и структуры. Знакомство с техническими средствами ПК состоялось при изучении предыдущей темы. Что же касается программного обеспечения, то его изучение вынесено в отдельную тему, так как требует более глубокого понимания принципов организации эффективного использования аппаратных ресурсов ПК. В частности, должны быть изучены операционная система ПК, пользовательские оболочки, интегрированные среды.
При изучении темы необходимо четко усвоить, что без системного программного обеспечения ресурсы ПК для пользователя-непрофессионала практически недоступны. Особое внимание следует обратить на изучение прикладного программного обеспечения, которое существенно облегчает обработку информации на ПК.
Уровень усвоения темы - 2-й, 3-й.
Литература: [1,3,6,9,12,13,14,20,22,25,26,27,28]
Тема 4
Сегодня графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности ПК. Компьютерная графика – специальная область информатики охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Компьютерная графика вынесена в отдельную тему, так как требует более глубокого понимания принципов создания и обработки компьютерных изображений.
При изучении темы необходимо познакомиться с видами компьютерной графики и основными принципами построения изображений на экране монитора.
Уровень усвоения темы - 2-й, 3-й.
Литература: [1,3,9,20,28,30,31]
Тема 5
Основным условием успешного использования ПК для решения прикладных задач является умение пользователя грамотно сформулировать свою задачу и найти эффективный алгоритм ее решения. В связи с этим весь материал темы исключительно важен для выработки своеобразного стиля мышления, который называют алгоритмическим и без овладения которым успешное изучение программирования невозможно.
Рекомендуется использовать структурный подход к алгоритмизации, сутью которого является сочетание нисходящего проектирования программ и структурного программирования с пошаговой детализацией. Особое внимание нужно уделить базовым управляющим структурам алгоритмов. Важно хорошо уяснить, что этих структур принципиально достаточно для разработки алгоритма любой сложности.
Прежде всего, не следует пытаться сразу освоить все возможности ЯВУ. Первое знакомство целесообразно ограничить изучением минимально необходимых средств, позволяющих составлять относительно простые программы.
Очень важным моментом в изучении ЯВУ является понимание роли используемых в ЯВУ средств организации данных. Необходимо обратить внимание на то, что с каждым типом данных, используемых в ЯВУ, связан определенный набор допустимых операций. При изучении операторов ЯВУ целесообразно придерживаться следующей схемы назначение оператора, его общий вид, правила использования и порядок выполнения.
Для успешной работы на ПК необходимо хорошо усвоить технологию обработки и отладки программ.
Уровень усвоения темы - 4-й.
Литература: [1,8,9,10,16,17,18,19,23]
Учебно-методические материалы по дисциплине
ЛИТЕРАТУРА:
1. Любиев О.Н. Информатика "МП КНИГА" г. Ростов-на-Дону, 1999 г.- 254 с.
2. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд. 7-е перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, НПО "Информатика и компьютеры", 1997 г. -480 с.: ил.
3. Острейковский В.А. Информатика, -М.: Высшая шк., 1999 г. -511 с.
4. Айден К., Колесниченко О., Крамер М. И др. Аппаратные средства РС, 2-е изд. переработ. и дополн.-СПб: BHN-Санкт-Петербург, 1998.-608 с.
5. Фролов А.В. Фролов Г.В. Сети компьютеров в вашем офисе. - М.:"ДИАЛОГ МИФИ", 1995. с. 272.
6. Берлинер Э.М., Глазырин Б.Э., Глазырина И.Б. Microsoft Windows 95. Русская версия. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ABF, 1996. с. 521.
7. Эд Крол. Все об Internet: Пер. с англ. - К.: Торгово-издательское бюро BHV, 1995. с. 592
8.. Йенсен К., Вирт Н. Паскаль: Руководство для пользователя/ Пер. с англ. и предисл. Д.Б. Подшивалова. - М.: Финансы и статистика, 1989. с. 255.
9. Информатика. Базовый курс / Симонович С.В. и др. - Спб.: Издательство "Питер".- 2000.- 640 с.: ил.
10. Турбо Паскаль 7.0. Учебное пособие./ Издательская группа BHV, Киев 2000 г. – 432 с.
Дополнительная
11. Богумирский Б.С. Руководство пользователя ПЭВМ: В 2 ч. Санкт-Петербург: "Печатный Двор", 1994 с. 735.
12. Microsoft Word для Windows 95. Шаг за шагом: Практ. Пособ.;/ Пер. с англ. -М.: ЭКОМ, 1996. с.342.
13. Эд Ботт.Microsoft Office для Windows 95. (серия "Без проблем!"): Пер. с англ. -М.: БИНОМ, 1996. с.512.
14. Роберт Шнейдер.Access для Windows 95. (серия "Без проблем!"): Пер. с англ. -М.: БИНОМ, 1996. с.336.
15. Пол Гилстер. Навигатор Internet. Путеводитель для человека с компьютером и модемом.: Пер. с англ. -М.: "Джон Уайли энд Санз", 1995. с. 735.
16. Зуев Е.А Программирование на языке Turbo Pascal 6.0, 7.0 М.: Радио и связь, 1993. с. 384.
17. Фаронов В.В. Турбо Паскаль: В 3 кн. / Учебно-инженерный центр "МВТУ - ФЕСТО ДИДАКТИК" М., 1992. Кн. 1. Основы Турбо Паскаля с. 304.
18. Вирт Н. Алгоритмы + структуры данных = программы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. с. 406.
19. Экономическая информатика и вычислительная техника: Учебник/ Г.А. Титоренко, Н.Г. Черняк, Л.М. Еремин и др.; под ред. В.П. Косырева, А.Ю. Королева - М.: Финансы и статистика, 1996. Печатные и рукописные методические указания, рекомендации, инструкции по изучению дисциплины К лабораторным занятиям.
20. Нардюжев В.И. Лабораторный практикум по курсу "Информатика и основы работы на персональном компьютере" - Обнинск: Обнинский институт атомной энергетики, 1996.
21. Любиев О.Н., Архипов А.Н. и др. Основы работы с персональным компьютером в ОС MS-DOS. Лабораторный практикум по курсу "Информатика" / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 2000.-ч.1-24 с.
22. Любиев О.Н., Архипов А.Н. и др. Знакомство с интегрированной средой Microsoft Works 2.0. Лабораторный практикум по курсу "Информатика" / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 2000.-ч.2-16 с.
23. Любиев О.Н., Архипов А.Н. и др. Работа в интегрированной среде Turbo Pascal 6.0. Лабораторный практикум по курсу "Информатика" / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 2000.-ч.3- 32 с.
24. Любиев О.Н., Архипов А.Н. и др. Применение интегрированной среды системы Eureka для решения инженерных задач. Лабораторный практикум по курсу "Информатика". / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 2000.-ч.4- 12 с.
25. Черкесова Л.В. Текстовый редактор Microsoft Word для Windows 95/98. Лабораторный практикум по курсу "Информатика" / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 1999.- 64 с.
26. Зотова Т.П., Зайцев Р.Г. Методические указания к лабораторной работе "Информационно-справочные системы". / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 1999.- 10 с.
27. Филиппенко Г.Г., Филипенко Л.Н. Методические указания к лабораторной работе "Знакомство с работой в среде Microsoft Excel". / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 1999.- 12 с.
28. Гарина Э.Б., Черкесова Л.В., Черноморова Т.С. Методические указания к лабораторной работе "Создание слайдов и презентаций в среде Microsoft Power Point 97". / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 1999.- 20 с.
29. Ярош Г.Я., Зайцев Р.Г., Кирпиченкова В.Я. Работа в системе MathCad. Лабораторный практикум / Юж. Рус. Техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск 2000.- 60 с.
30. Стразницкас М. Эффективная работа с Photoshop 5. – СПб,: Питер, 1999, 784 с.
31. Тайц А.М., Тайц А.И. Adobe Illustrator 8: Учебный курс. – СПб.: Питер, 1999, 608 с.