Объектно-ориентированный подход к отбору содержания обучения информатике: Монография

А. Г. Степанов

ÎÁÚÅÊÒÍÎ-ÎÐÈÅÍÒÈÐÎÂÀÍÍÛÉ ÏÎÄÕÎÄ Ê ÎÒÁÎÐÓ ÑÎÄÅÐÆÀÍÈß ÎÁÓ×ÅÍÈß ÈÍÔÎÐÌÀÒÈÊÅ Монография

СанктПетербург 2005

1

УДК 007 ББК 32.812р30 С79

Степанов А.Г. С79 Объектно-ориентированный подход к отбору содержания обучения информатике: Монография/ СПб.: Политехника, 2005. – 287 с.: ил. ISBN 5-7325-0856-2 Монография посвящена разработке модели информатики как предмета обучения на основе анализа существующих представлений об информатике как науке. В качестве основы построения модели предлагается объектно-ориентированный подход. Модель строится с помощью методов концептуальной кластеризации с использованием теории прототипов на основе анализа существующего состояния обязательного содержания профильного обучения информатике. Материалы монографии представляют интерес для специалистов, занимающихся вопросами преподавания информатики в средней и высшей школе, а также административных работников системы образования. Представленные в приложениях дидактические материалы могут использоваться как систематизированные справочные данные, характеризующие текущее содержание обучения вопросам информатики в высшей школе России. Предложенная модель информатики как предмета обучения может быть использована для разработки перспективных Государственных стандартов образования существующих и вновь открываемых специальностей и направлений подготовки средней и высшей школы. Р ец енз ент ы доктор педагогических наук профессор М.В. Швецкий (Российский государственный педагогический университет им. Герцена, Санкт-Петербург), доктор технических наук профессор Б.В. Соколов (Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, Санкт-Петербург).

ISBN 5-7325-0856-2

2

©

А. Г. Степанов, 2005

ВВЕДЕНИЕ Информатика затрагивает многие стороны жизни человека и, как следствие, привлекает внимание самых разнообразных слоев современного общества. Тем не менее, приходится признать, что представление об информатике существенно различается в зависимости от того, к какой социальной группе относится человек. Свои взгляды на информатику имеет школьник и студент, свои взгляды имеют их родители, точка зрения которых существенно отличается от точки зрения преподавателей, которые учат школьников и студентов информатике. Наконец, представление об информатике преподавателей часто входит в противоречие с представлением ученых о соответствующей научной дисциплине. Последние сами придерживаются разнообразных взглядов и, в зависимости от своих научных интересов, включают в состав информатики самые различные научные теории. Все это часто приводит к тому, что, говоря об информатике, каждый собеседник понимает под этим термином что-то свое, весьма отличное от понимания другого участника диалога. Такая ситуация характерна для новых и быстро развивающихся научных дисциплин, а в случае информатики она усугубляется повышенным интересом к ней людей самых разных возрастов и самых разных уровней образования. Конечно, можно надеяться, что со временем информатика оформится в общепризнанную научную дисциплину, в которой все аккуратно будет разложено по полочкам, а каждый заинтересованный будет знать свое место. Откровенно говоря, очень хотелось бы дождаться такой ситуации, однако необходимость ежедневного преподавания вопросов информатики заставляет пытаться сегодня хотя бы приблизительно обрисовать ее структуру и составить модель, на основе которой можно было бы учить завтрашнего школьника, студента, магистра. Любая система обучения по своей сути очень инерционна. Изменения, внесенные в программу обучения высшей школы, проявятся только тогда, когда выпускник начнет активно заниматься практической деятельностью, то есть не раньше, чем через пять – семь лет. Еще больше запаздывает реакция на изменения, внесенные в программу средней школы. Как следствие, ошибка в содержании обучения имеет далеко идущие последствия. Именно поэтому 3

желательно привлечь к осмыслению всего содержания информатики специалистов соответствующей области. Такая попытка делается, например, Министерством образования и науки России, создавшим Научно-методический совет по информатике и утвердившим его положение [1]. Ни в коей мере не принижая его значимость, приходится констатировать, что опубликованные материалы проведенного Научно-методическим советом совещания носят частный характер и не дают представления обо всем комплексе актуальных проблем образования в области информатики. Аналогичная ситуация имеет место, например, и в США. Так, как отмечают авторы Рекомендаций по преподаванию информатики в университетах [76], к их разработке в рамках специального проекта было привлечено более 150 человек. Тем не менее, не смотря на ценность и огромную трудоемкость этой работы, некоторые ее положения вызывают определенные сомнения, в частности определение общей совокупности знаний. Эта ситуация представляется закономерной, поскольку маловероятно, что привлечение к разработке даже самого большого количества заинтересованных специалистов позволит в рамках краткосрочного мероприятия сформировать согласованную и взвешенную позицию. Очевидно, что надо искать другие пути, позволяющие максимально учесть, с одной стороны, мнения возможно большего числа преподавателейпрактиков, а с, другой, точку зрения действующих ученых, работающих в области информатики. Одному из возможных вариантов решения сформулированной выше задачи и посвящена настоящая монография. В рамках настоящей работы в понятие информатика вкладывается три различных содержания. Во-первых, информатика рассматривается как самостоятельная научная область. В этом случае делается попытка учесть позицию научной общественности, которая в той или иной степени отражает состояние современной научной дисциплины. Надо признать, что эта позиция выражена наименее четко. Современных публикаций по этому вопросу мало, они носят разрозненный характер, а усилия большинства исследователей направлены на развитие составляющих информатики без разработки ее полной структуры. Во-вторых, информатика рассматривается как предмет обучения в средней и высшей школе. В этом случае имеется функционирующая система подготовки и целая номенклатура специальностей высшей школы, в той или иной степени отражающая реалии 4

и потребности практики. Необходимо отметить, что она формировалась последние пятьдесят лет, а в ее создании принимало участие гораздо большее количество ученых и педагогов, чем те, которые могут принять участие в работе любого совещания или комиссии. На настоящий момент их труд овеществлен в виде методических систем обучения, учебников и учебных пособий и формализован в требованиях действующих стандартов высшего образования. С точки зрения автора именно эти материалы представляют золотой фонд отечественной науки и педагогики и должны быть непосредственно использованы для создания современной системы обучения. Наконец, в-третьих, информатика – общеупотребимое и часто встречающееся название учебной дисциплины, изучаемой в средней и высшей школе. В этом случае информатика оказывается просто одной из составляющих учебного плана и с различным содержанием входит во множество названий учебных предметов и дисциплин различных уровней и специальностей подготовки. Первый раздел работы посвящен описанию существующих представлений об информатике как научной дисциплине. В качестве основного инструмента исследований был выбран объектно-ориентированный подход к построению модели информатики как предмета обучения. Его обоснованию посвящен второй раздел монографии. На основании выбранной одной из возможных классификаций информатики как научной дисциплины с использованием методов объектной декомпозиции и концептуальной кластеризации была проведена классификация учебных дисциплин информационной направленности, реализуемых в рамках обучения информационным специальностям высшей школы России (разделы 3 и 4). Полученные в этих разделах результаты позволили в пятом разделе создать вариант модели информатики как предмета обучения, реализуемого профильными специальностями высшей школы. Шестой раздел монографии посвящен примерам возможного использования созданной объектно-ориентированной модели. В седьмом описывается экспериментальная проверка варианта методической системы обучения информатике студентов экономических специальностей, созданного на основе разработанной объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения. Приложения к монографии содержат названия и дидактическое содержание информационных дисциплин профильного обучения, 5

отобранные из соответствующих Государственных образовательных стандартов. Выполненная в разделах три и четыре классификация базировалась именно на них. Если принять во внимание то, что этот материал распылен среди большого числа методических документов, содержание приложения дополнительно может быть отдельно использовано в качестве справочного пособия для самых различных целей.

6

1. СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ИНФОРМАТИКЕ КАК НАУЧНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ И ПРЕДМЕТЕ ОБУЧЕНИЯ 1.1. Исторический аспект Одно из первых определений информатики, данное в Большой Советской Энциклопедии [70], рассматривает информатику как «дисциплину, изучающую структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности». Подобное определение связывало информатику с библиотековедением, библиографией, методами поиска информации в массивах документов, что, собственно говоря, и имело место в середине прошлого века. Для описания научных направлений, связанных с протеканием и использованием информационных процессов, с теми структурами, в которых представляется информация, и теми процедурами, которые используются при ее переработке, в то время использовался термин «кибернетика» [71]. Кроме этого, часть вопросов, связанных с математическими аспектами протекания информационных процессов, относилась к категории «прикладной математики», а вопросы, касающиеся аппаратной части ЭВМ, рассматривались в рамках «вычислительной техники». Появившаяся в конце сороковых годов кибернетика связывается, в первую очередь, с трудами выдающегося американского философа и математика Норберта Винера. Для Винера было абсолютно ясно, что многие концептуальные схемы, определяющие поведение живых организмов при решении конкретных задач, практически идентичны схемам, характеризующим процессы управления в сложных технических системах. Более того, он был убежден, что социальные модели управления и модели управления в экономике могут быть проанализированы на основе тех же общих положений, которые разработаны в области управления системами, созданными людьми [71]. Идеи Винера совсем не однозначно воспринимались в Советском Союзе. В четвертом издании «Краткого философского словаря» (1954 год) в статье «кибернетика» эта наука была определена как «реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и полу7

чившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма» [61]. Отечественным исследователям и разработчикам пришлось преодолевать активное противодействие идеологического официоза страны, в результате чего, в конечном итоге, даже возникла необходимость дополнения термина «кибернетика» термином «информатика» с выделением его содержания. Американские исследователи создали и используют целый набор аналогичных терминов, среди которых следует упомянуть «hardware» (аппаратные средства), «software» (программные средства) и «brain ware» (алгоритмические средства). Американские исследователи и преподаватели выделяют три составляющие рассматриваемой области знаний: формальные свойства алгоритмов и структур данных «computer science», их компьютерная реализация «computer engineering» и их приложения «information systems». Англоязычный (американский) термин «computer science», т.е. «компьютерные науки», часто используется для обозначения фундаментальных направлений информатики, в то время как термин «computer engineering» относится к прикладным направлениям информатики. Кроме этого, в англоязычной литературе используется термин «information science». Как самостоятельная научная дисциплина информатика приобрела свой статус после опубликования в 1986 году сборника «Кибернетика. Становление информатики», в котором были напечатаны статьи тогдашнего президента АН СССР А.П. Александрова [2] и вице-президента Е.П. Велихова [9]. В этих работах говорилось об определяющем значении информатики для развития человеческого общества в грядущем столетии. Вместе с развитием науки и техники содержание информатики непрерывно изменялось. В том же сборнике были напечатаны статьи А.А. Дородницина [47] и А.П. Ершова [49], содержащие тогдашнее понимание задач информатики и ее определение как «фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации». Дальнейшее развитие информатики стало затрагивать практически все сферы деятельности общества. В составе информатики стали различать два основных раздела – теоретическую и прикладную информатики. В рамках теоретической информатики из собственно теории информации выделились теоретические направления, связанные с информационными процессами и технологиями. Развитие 8

элементной базы потребовало детализации понятия прикладной информатики (аппаратура, программирование, информационные сети, информационные ресурсы, информационные технологии). Для исследователей стала становиться очевидной глобальная роль информатики в окружающем мире. Одной из первых фундаментальных работ, показывающих существенное влияние информатики на окружающую действительность, была книга В.М. Глушкова [10]. Развитие изложенных в ней идей привело к формированию концепции информатизации общества [48]. Философское осмысление этих вопросов содержится в работе В.Н. Михайловского [71]. Проблема информатизации общества привлекает внимание большого числа исследователей практиков [75,51]. Современное состояние информатики фиксируется в работе [63]. Методологические основы информатизации рассмотрены в работе Р.М. Юсупова и В.П. Заболотского [85]. В ней, в частности, дается и само определение информатизации как «процесса создания, развития и массового применения информационных средств и технологий, обеспечивающего достижение и поддержание уровня информированности всего населения, необходимого и достаточного для кардинального улучшения условий труда и жизни каждого человека». Таким образом, за последние 50 лет информатика прошла путь от своего зарождения до современной мультифункциональной научной дисциплины, затрагивающей практически все стороны жизни человеческого общества. 1.2. Определения информатики Современный период развития информатики как научной дисциплины можно охарактеризовать как время широкого ее внедрения во все стороны человеческого бытия. В исследования в области информатики вовлечено большое число ученых, педагогов, практиков, усилиями которых вносятся непрерывные изменения в ее составляющие. Все это приводит к многообразию используемых определений самой информатики, отражающих воззрения и опыт различных авторов. В предисловии к одному из старейших учебников информатики, переведенному на русский язык еще при участи А.П. Ершова [4], отмечается, что «informatik – это немецкое название 9

для computer science – области знаний, которая сложилась в самостоятельную научную дисциплину в шестидесятые годы, прежде всего в США, а также в Великобритании». По определению А.Я. Савельева [77] «информатика представляет собой неразрывное единство трех составных частей: теории передачи и преобразования информации; алгоритмических средств обработки информации и вычислительных средства». В учебном пособии под редакцией А.Н. Морозевича [73] используется следующее определение «информатика – это наука об описании, осмыслении, интерпретации, представлении, формализации и применении знаний с помощью средств вычислительной техники для поиска нового знания во всех областях человеческой деятельности». А.С. Есипов [50] предлагает такое определение информатики: «отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, преобразованием, распространением, и использованием в различных сферах деятельности человека». А.В. Велихов [8] определяет информатику как науку «о законах, методах изменения, хранения, переработки и передачи информации с использованием компьютера, который является средством, позволяющим реализовывать новые информационные технологии, качественно отличающихся от прежних уровнем автоматизации и интеллектуализации информационных процессов». А.А. Козырев [58] в своем учебнике дает такое определение: «информатика – это наука и учебная дисциплина о закономерностях работы с информацией, методах ее преобразования, хранения и передачи с помощью компьютерной техники». В.А. Каймин [57] считает, «что информатика – новая информационная индустрия и научная дисциплина, связанные с использованием компьютеров и глобальной сети Интернет». В учебнике Экономическая информатика под редакцией В.П. Косарева [84] указано, что в «узком» смысле информатику можно представить как взаимосвязь технических, программных и алгоритмических средств. А словосочетание экономическая информатика обозначило «область науки и деятельности, связанную с информационными процессами в объектах экономического (социально-экономического) типа». Учебник Экономическая информатика под редакцией П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова [83] дает свои определения информатики: 10

•

информатика - научная дисциплина, предметом которой стали свойства информации, ее поведение в техногенных, социальных и биологических системах, а также методы и технологии, ориентированные на сбор, обработку, хранение, передачу и распространение информации; • информатика - это наука об описании, представлении, интерпретации, формализации и применении знаний, накопленных с помощью вычислительной техники, с целью получения новых знаний. В учебнике под редакцией С.В. Симоновича [55] предлагается такое определение термина информатика: • информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Там же отмечается, что предметом информатики являются следующие понятия: аппаратное обеспечение вычислительной техники; программное обеспечение вычислительной техники; средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения; средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами. А.Н. Степанов [78] определяет информатику следующим образом: • информатика представляет собой фундаментальную естественную науку об осуществляемой преимущественно с помощью автоматизированных средств целесообразной обработке информации, рассматриваемой как отражение знаний и фактов сведений, данных в различных областях человеческой деятельности. Это наука о средствах, методах и способах сбора, хранения и обработки информации. Как отмечает В.А. Острейковский [74], «разнообразие в понимании предмета информатики как науки, отсутствие оригинальных понятий, не пересекающихся с понятиями других наук кибернетического цикла, свидетельствует о том, что информатика переживает этап накопления и осмысления эмпирического материала. Доминируют прикладные разработки, решения частных вопросов, практически односторонние суждения. Программисты, вычислители, системо11

техники, представители кибернетики, семиотики, математической лингвистики, теории информации и т.д. дают определения информатики по принципу «Информатика – это то, чем занимаюсь я»». В.А. Острейковский упоминает сразу три подхода к формированию понятия информатика. В соответствии с ними: • информатика – это комплексная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики; • информатика – учение об информации вообще; • информатика – учение о семантических (содержательных) сторонах информации. Тем не менее, сложившаяся ситуация не может существовать неопределенно долго. Потребности практики, в частности педагогики, заставляют уточнять понятие информатики. Введение дисциплины информатика в систему обучения средней и высшей школы приводит к необходимости создания рабочих программ обучения и соответствующей учебной литературы. Очевидно, что хотя их содержание существенно зависит от целей обучения (среднее, высшее техническое, гуманитарное, медицинское и т.п.), само обучение представляет собой передачу уже имеющихся знаний последующему поколению. Как следствие, должна существовать сама система знаний, выявить которую невозможно без создания ее определения. Сам В.А. Острейковский [74] предлагает следующую трактовку термина: • информатика – это наука об информационной деятельности, информационных процессах и их организации в человекомашинных системах. Основными разделами информатики являются исследование и разработка информационных средств и технологий, программных средств и моделирование предметных областей. По определению М.В. Швецкого [82] • информатика – это фундаментальная естественная наука, предметом которой является систематическое изучение алгоритмов и структур данных (информационных моделей), которые являются формализованным описанием процессов накопления, передачи и обработки информации (информационных процессов). Систематическое изучение информаци12

онных моделей предполагает рассмотрение их теории, проектирования, анализа, эффективной реализации с помощью вычислительных систем, социальных, естественно научных и технических приложений. В учебнике информатики под редакцией Н.В. Макаровой [56] приводится такая трактовка рассматриваемого термина: • информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения. Там же также предлагается классификация составляющих информатики в «узком смысле». В соответствие с ней выделяются три взаимосвязанные части – технические средства, программные средства, алгоритмические средства. Отметим, что подобная классификация соответствует рассмотренным ранее англоязычным терминам «hardware», «software» и «brain ware». Кроме этого, в учебнике отмечается, что информатика может рассматриваться как отрасль народного хозяйства, как фундаментальная наука, как прикладная дисциплина. В работе К.К. Колина [59] предлагается еще два определения информатики. В соответствии с ними: • информатика – наука о закономерностях и формах движения информации в природе и обществе; комплексное научное направление, имеющее междисциплинарный характер. • информатика – в настоящее время одна из фундаментальных областей научного знания, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации, стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с использованием информационных технологий. Классификация составляющих информатики как научной дисциплины по К.К. Колину выделяет следующие ее основные разделы: теоретическая информатика, технические и программные средства информатики, информационные системы, социальную информатику. Позиция американской науки и педагогики по отношению к сегодняшней информатике сформулирована, в частности, в заключительном отчете специальной объединенной комиссии ACM и IEEE Computer Science, содержащем рекомендации по преподаванию ин13

форматики и типовые учебные планы этой дисциплины [76]. В соответствии с ним, «информатика (computing) – это широкая область исследований, которая не может быть сведена к рамкам компьютерной науки (computer science)». Работа комиссии была разбита на несколько рабочих групп, названия которых, в частности, характеризуют структуру современной информатики. К ним относятся дискретные структуры; основы программирования; алгоритмы и теория сложности; операционные системы; архитектура и организация ЭВМ; распределенные вычисления; языки программирования; взаимодействие человека и машины; графика и визуализация; интеллектуальные системы; управление информацией; социальные и профессиональные вопросы программирования; программная инженерия; методы вычислений. В.П. Заболотский и Р.М.Юсупов [85, 52] предлагают свою трактовку термина информатика: • информатика – это наука, которая изучает общие свойства информации, законы, закономерности, способы и методы ее получения и преобразования, а также средства, реализующие эти способы и методы. Объектами изучения информатики являются: информация; информационные процессы; информационные технологии; информационные системы. Предметы изучения информатики: общие свойства информации и информационных процессов; законы и закономерности протекания информационных процессов; свойства информационных технологий, а также способы и методы реализации информационных процессов в соответствующих информационных технологиях; свойства информационных систем, а также способы и методы организации функционирования этих систем для реализации соответствующих информационных технологий. Продолжая анализ научной и учебной литературы, можно найти еще массу вариантов определений понятия информатика, отражающих мнения большого числа авторов публикаций в этой области. Тем не менее, уже приведенные определения и классификации позволяют найти исходную точку для исследований в области методики преподавания информатики. Сама система научных знаний по информатике, которая берется в качестве основы для разработки методической системы обучения информатике, неизбежно представляет собой не14

кую абстрактную модель реальной научной дисциплины. Очевидно, что в зависимости от целей и условий подготовки, приходится рассматривать ту или иную степень абстракции знаний, что неизбежно влияет и на само определение информатики как предмета обучения. Как следует из [63], определение должно характеризовать место информатики в общей системе знаний, ее совокупные свойства и задавать ее структуру. Различают экстенсиональное определение, задающее класс как перечисление входящих в него объектов, и интенсиональное, указывающее свойства и признаки входящих объектов [82]. Отметим, что с точки зрения автора настоящей работы определение В.П. Заболотского и Р.М.Юсупова наиболее точно характеризует сегодняшнюю информатику как научную дисциплину. Характеризуя положение в целом, следует отметить, что многообразие имеющихся подходов к определению понятия информатика объективно отражает текущую ситуацию в рассматриваемой области знаний. Имеющие место разнообразные и иногда противоречивые суждения проявляют и расхождение взглядов и противоречия, имеющиеся внутри научного сообщества. Причин, породивших указанную ситуацию, несколько. Во-первых, это сложность окружающего нас реального мира. Информатика находится на передовых рубежах исследований поведения объектов неживой и живой природы, человека, общества, сознания, вселенной. Многие теоретические и практические задачи из этих областей весьма далеки от разрешения, а возникающие актуальные вопросы еще не поставлены и даже не сформулированы. Во-вторых, имеют место существенные трудности, связанные с управлением процессом исследований в данной области, а также процессом осознания и освоения уже имеющихся результатов. Эти трудности связаны с принципиальной ограниченностью ресурсов самих исследователей, системы образования и во многом определяются всем уровнем развития науки и общества. В третьих, темпы развития теории, аппаратной базы, социальных приложений существенно превышают скорость сменяемости поколений исследователей, преподавателей и потребителей научной продукции. Как следствие, за время активной жизни современного человека многие новые направления и составляющие информатики успевают родиться, сформироваться и уйти в небытие, а это заставляет заинтересованных лиц в этой области непрерывно переучиваться и осваивать новые знания. 15

В целом современную информатику можно рассматривать как сложную систему, характеризуемую определенной иерархической структурой, свойствами, методами и состоянием. Очевидно, что, создавая определение информатики как предмета обучения, целесообразно воспользоваться известными методами описания и создания сложных систем, к числу которых можно отнести системно-функциональный анализ и объектно-ориентированный подход. Как следствие, приходится констатировать наличие множества взаимно дополняющих определений информатики как научной дисциплины. Это обстоятельство отражает динамику ее развития. Разработчики систем обучения каждый раз по-новому вынуждены определять предметную область. Такие определения во многом носят субъективный характер и подвергаются справедливой критике. Необходимо искать новые подходы к формированию определения информатики как предмета обучения, базирующиеся, в частности, на методах описания сложных систем. 1.3. Существующие модели представления содержания информатики Приведенные выше определения информатики позволяют в том или ином виде судить о содержании самой научной дисциплины. Тем не менее, для целей обучения необходимо жестко зафиксировать структуру предметной области и создать на ее основе модель содержания обучения. Используемые на практике модели информатики как предмета обучения лучше всего иллюстрируются структурой содержания самих учебников, учебных пособий, монографий и программ учебных дисциплин. Так, содержание учебника Ф.Л. Бауэра и Г. Гооза [4] представлено на рис. 1.1. Учебник А.Я. Савельева [77] предназначен для профильного обучения информатике. Это обстоятельство и определяет его содержание (рис. 1.2). Для аналогичных целей создан и учебник А.С. Есипова [50], содержание которого иллюстрирует рис. 1.3. Содержание учебника под редакцией А.Н. Морозевича [73] представлено на рис. 1.4. Вопросы преподавания информатики рассматриваются и в монографии А.П. Алексеева [3] (рис. 1.5). Учебное пособие А.В. Велихова [8] по своей структуре организо16

Информатика Информация и сообщение Сообщение и информация Органы чувств Устройства связи Дискретные сообщения Обработка сообщений и обработка информации Алгоритмы

Определение син таксиса и семантики алгоритмических языков

Основные понятия программирования

Машинноориентированные алгоритмические языки

Блочная структура и динамическое распределение памяти

Двоичные комбинационные и переключательные схемы

Внешняя память и связь с внешним миром, структуры данных, организа ция памяти

Теория информации Шеннона

Формальные языки

Устройства ввода / вывода данных

К истории информатики

Системы счисления Соответствия и функции

Рис. 1.1. Модель информатики по учебнику Ф.Л. Бауэра и Г. Гооза [4]

Информатика

Базовые понятия информатики Общие сведения об информации Структурная мера информации Статистическая мера информации Семантическая мера информации Преобразования информации Формы представления информации Передача информации

Методы логического проектирования

Представление числовой информации в информа ционных системах Алгоритмы выполнения операций сложения и вычитания чисел на двоичных сумматорах Методы описания и синтеза цифро вых автоматов Выполнение операций над деся тичными числами в цифровых автоматах Способы защиты информации

Автомат как основной элемент информационных систем Контроль работы цифрового автомата Выполнение операций умножения чисел на двоичных сумматорах Выполнение операций деления чисел на двоич ных сумматорах Логическое описание и анализ электронных схем

Рис. 1.2. Модель информатики по учебнику А.Я. Савельева [77] 17

Информатика

Информация. Информатика

Алгоритмы и алгоритмиза ция задач

Схема и принцип работы компьютера

Языки программиро вания. Бейсик

Символьные (строковые) операторы и функции

Алгоритмизация и программиро вание задач

Алгоритмы и программы обработки массивов

Операторы и функции графики

Арифметиче ские основы работы компьютеров

Задачи, модели, алгоритмы, программы

Функции, процедуры функции и процедуры

Лоические основы работы компьютеров

Системное программное обеспечение компьютера

Алгебра логики и решение логических задач

Общие сведения о персональных компьютерах

Прикладное программное обеспечение

Рис. 1.3. Модель информатики по учебнику А.С. Есипова [50]

Основы информатики

Введение в информатику

Роли информации в обществе Экономическая информатика Организационное строение автоматизированных систем управления Автоматизация рабочих мест

Техническое обеспечение деятельности офиса Системное программное обеспечение

Сетевые технологии

Прикладное программное обеспечение Текстовые процессоры Табличные процессоры Элементы программирования Динамические презентации Сервисные средства

Рис. 1.4. Модель информатики по учебнику под редакцией А.Н. Морозевича [73] 18

Информатика

Основные прнятия

Арифметические и логические основы работы ЭВМ

Системное программное обеспечение

Организация данных в ЭВМ

Аппаратные средства

Прикладное программное обеспечение

Математические и статистиче ские системы

Основные понятия моделирования

Перспективы развития вычислительной техники

Компьютер и здоровье

Рис. 1.5. Модель информатики по монографии А.П. Алексеева [3]

вано как конспект лекций по курсу информатики. По этой причине выделить используемую структуру информатики, анализируя только его содержание, оказывается затруднительным. Тем не менее, даже названия лекций, представленные на рис. 1.6, охватывают практически весь объем существующих знаний в рассматриваемой области. Учебник В.А. Каймина [57] выделяет составляющие содержания информатики, представленные на рис. 1.7. Учебник Экономическая информатика под редакцией В.П. Косарева [84], как и следует из его названия, рассматривает, в том числе, и экономические приложения информатики (рис. 1.8). Аналогичным вопросам посвящены учебник Информатика А.А. Козырева [58] (рис. 1.9) и учебник Экономическая информатика под редакцией П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова [83] (рис. 1.10). Эти книги не выделяют из общего содержания теоретические и прикладные вопросы. Содержание учебников сводится к изложению избранных вопросов прикладной информатики. Например, как отмечают авторы [83], «статистическая теория информации и аналогичные ей теории не получили распространения в обработке информации для управления экономическими объектами». Даже если согласиться с этим утверждением (а оно представляется весьма спорным), можно заметить, что изучившие этот учебник будущие специалисты в области экономики никогда и не будут использовать упомянутые теории, поскольку они просто не будут знать об их существовании. 19

Информатика

Информатика

Введение в информатику

Формализация и алгоритмизация вычислительных процессов

Системное программное обеспечение

MS DOS

Операционная система Linux

Сервисные программы персональных компьютеров Основные све дения об опе рационной сис теме Windows

Составные части информатики

Данные и информация

Персональный компьютер

Состав, архи тектоника и функционирован ие ПК, вы числительных систем и сетей

Архиваторы

Структура дан ных на магнит ных носителях

Компьютерные сети и телекоммуникации

Вирусы

Использование электронной почты

Телекоммуника ционные сред ства в совре менном компьютерном мире

Глобальная компьютерная сеть Интернет

Сетевые возможности Windows

Введение в Office XP

Графика на компьютере

Microsoft Word

HTML

Ввод графики в ПК

Рис. 1.6. Структура лекционного курса по учебному пособию А.В. Велихова [8]

Информатика

Информация и персональ ные ЭВМ

Элементы информацион ных технологий

Интерпрета тор языка Пролог

Элементы Интернет технологий

Технология решения задач

Экзамены по информатике

Решение задач на ЭВМ

Рис. 1.7. Модель информатики по учебнику В.А. Каймина [57] 20

Информатика

Введение в экономическую информатику

Структурная организация современных ЭВМ

Общесистем ные програм мные средства

Операционные системы новых технологий

Подготовка программных средств для решения экономических задач

Прикладные программные средства офисного назначения

Компьютерная графика в сфере бизнеса

Программи рование

Информа ционная безопасность

Компьютерные сети

Информацион ная глобальная сеть Интернет

Рис. 1.8. Модель информатики по учебнику Экономическая информатика под редакцией В.П. Косарева [84]

Информатика

Введение в информатику

Технические и программные средства реализации информацион ных процессов

Теоретические основы алго ритмизации и програмиро вания

Базы данных

Рынок мировых информацион ных ресурсов

Локальные и глобальные сети ЭВМ

Защита информации и безопасность пользователя

Компьютерный практикум

Решение функциональ ных и вычисли тельных задач

Рис. 1.9. Модель информатики по учебнику А.А. Козырева [58] 21

Информатика

Экономическая информация и ее обработка

Системы управления базами данных Системы искусственного интеллекта и нейронные сети

История и направления развития вы числительной техники

Системное и сервисное программное обеспечение

Технические средства обработки информации

Процессоры электронных таблиц

Обработка текстовой информации

Прграммное обеспечение управления проектами

Локальные вычислитель ные сети

Информацион ные базы данных и электронные библиотеки

Глобальные компьютерные сети

Рис. 1.10. Модель информатики по учебнику Экономическая информатика под редакцией П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова [83]

Безусловно, прикладные вопросы играют важную роль при обучении экономистов, поскольку именно с ними они в первую очередь будут сталкиваться в своей практической деятельности. Тем не менее, отбрасывание фундаментальной составляющей теоретической подготовки в области информатики входит в противоречие с основными принципами дидактики, например, с принципами отбора содержания образования, в частности, принципом функциональной полноты образования [65]. Учебник Информатика: Базовый курс под редакцией С.В. Симоновича [55] также не выделяет составляющие информатики (рис. 1.11). Его основное содержание посвящено вопросам прикладной информатики, а из категории теоретической информатики затрагиваются только вопросы, относящиеся к способам кодирования данных. Аналогичную структуру (рис. 1.12) имеет и учебник Информатика для юристов и экономистов, выпущенный также под редакцией С.В. Симоновича [54]. Его структура отличается от структуры предыдущего учебника [55] добавлением изложения вопросов электронной коммерции, описанием принципов работы с электронной почтой, средств подготовки презентаций и автоматизации делоп22

Информатика

Информация и информатика Основы работы с операционной системой Получение информации из Интернета

Вычислительная техника Настройка операционной системы Создание простых текстовых документов

Устройство персонального компьютера

Функции опера ционных систем персональных компьютеров

Стандартные приложения Windows

Компьютерные сети, Интернет, информационная безопасность

Создание комплексных текстовых документов

Работа с базами данных

Приемы и методы работы со сжатыми данными

Введение в компьютерную графику

Автоматизация обработки документов

Средства авто матизации науч но-исследова тельских работ

Публикация Web-документов

Обработка дан ных средствами электронных таблиц Векторный редактор CorelDraw Основы программи рования

Рис. 1.11. Модель информатики по учебнику Информатика: базовый курс под редакцией С.В. Симоновича [55] Информатика

Основы работы с операционной системой

Настройка операционной системы

Компьютерные сети. Интернет. Компьютерная безопасность

Получение информации из Интернета

Электронная почта

Обеспечение режима элект ронной подписи

Информацион ные технологии электронной коммерции

Создание простых текстовых документов

Создание комплексных текстовых документов

Обработка дан ных средствами электронных таблиц

Технология баз данных

Средства подготовки презентаций

Групповая разработка документации

Информация и информатика

Вычислитель ная техника

Стандартные приложения Windows

Средства автоматизации делопроизводства

Рис. 1.12. Модель информатики по учебнику Информатика для юристов и экономистов под редакцией С.В. Симоновича [54] 23

роизводства. В то же время из изложения исключены ряд вопросов, в частности, основы программирования. Как и в предыдущем случае, закончившие обучение не имеют представления об общей структуре информатики как научной дисциплины. В учебнике А.Н. Степанова [78] приводятся определения понятий информация, сообщение, информационная модель, алгоритм. Все они имеют непосредственное отношение к вопросам теоретической информатики. Кроме этого, в учебнике затрагиваются способы и методы хранения информации в компьютере. Этим, к сожалению, и ограничиваются сведения, относящиеся к теории информации и теории информационных процессов. Следует отметить, что учебник предназначен для студентов гуманитарных специальностей, поэтому выбранный уровень изложения можно считать приемлемым. Тем не менее, даже минимальных сведений по теоретическим основам информационных систем, теоретическим основам информационной безопасности, социальной информатике, теории моделирования в учебнике нет. Все это приводит к отсутствию у обучаемого представления об общей структуре теоретической информатики и тенденциях ее развития. А вот вопросы прикладной информатики отражены в учебнике достаточно полно. В целом, можно отметить, что общая структура информатики по учебнику А.Н. Степанова [78] выявляется не четко (смотри рис. 1.13). Система подготовки по информатике, разработанная в монографии В.В. Лаптева и М.В. Швецкого [64] рис. 1.14, также практически полностью посвящена вопросам прикладной информатики. Поскольку монография разрабатывает вопросы профильной подготовки будущих учителей информатики, большой объем знаний в области программирования, безусловно, оправдан. Тем не менее, отсутствие рассмотрения вопросов теоретической информатики (за исключением теории алгоритмов и математической логики) приводит и к отсутствию системности изложения и не формирует у обучаемых общее представление обо всей структуре информатики. В то же время имеется целый ряд публикаций, четко позиционирующих авторское видение структуры современной информатики. Так, например, в содержании учебника В.А. Острейковского [74], представленном на рис. 1.15, выделяется три основные составляющие: теоретическая информатика, прикладная информатика и элементы информационных технологий. Содержание теоретической информа24

Информатика

Информация и общественное развитие

Основные понятия информатики

Основные обла сти применения вычислительной техники

Программное обеспечение компьютера

Операционные системы

Операционная оболочка Norton Commander

Операционная система Windows и основы графи ческого интерфейса

Уход за дисковыми устройствами

Графический редактор Paint

Текстовый редактор Word

Основы работы в сети Интернет

Программа обработки электронных таблиц Excel

Основы работы в операционной системе Windows

Архитектура ЭВМ

Рис. 1.13. Модель информатики по учебнику А.Н. Степанова [78]

Информатика

Алгоритмы

Програм мирование

Языки импе ративного про граммирования

Технология разработки программного обеспечения

Структуры данных

Компьютерная графика и вычислительная геометрия

Архитектура ЭВМ

Архитектура компьютерных систем

Конструирова ние компиля торов

Теоретическое программирование

Дискретная математика

Искусственный интеллект (программно прагматический подход)

Математическая логика

Языки программирова ния: парадигмы и организация

Рис. 1.14. Модель информатики по монографии В.В. Лаптева и М.В. Швецкого [64] 25

Информатика

Теоретическая информатика

Прикладная информатика

Основные понятия и определения

Информатика как наука

Математиче ские основы информатики

Информаци онные ресур сы и инфор матизация общества

Технические средства реали зации информа ционных процес сов

Общая характе ристика процессов сбора, передачи , об работки и хранения информации

Алгоритмизация и програм мирование

Элементы информационных технологий

Базы и банки данных

Пакеты прикладных программ

Вычисли тельные сети

Глобальная сеть Интернет

Искусствен ный интеллект

Экспертные системы

Рис. 1.15. Модель информатики по учебнику В.А. Острейковского [74]

тики раскрыто достаточно полно. Тем не менее, следует отметить, что из содержания учебника выпали вопросы теоретические вопросы моделирования, информационной безопасности, социальной информатики. В разделе прикладной информатики большое внимание уделяется общей характеристике процессов сбора, передачи, обработки и ранения информации. Представляется целесообразным отнести эти вопросы в категорию теоретической информатики и рассматривать с общих позиций. Если рассматривать информационные технологии как самостоятельную составляющую общей структуры информатики, из рассмотрения выпадают информационные системы как важ26

ная составляющая современной информатики. Было бы логичным изучать информационные технологии и информационные системы как составляющие прикладной информатики. В этом случае удалось бы создать единый подход к их анализу и синтезу, что требуется современному специалисту. Следует признать, что учебник дает общее представление о структуре информатики как научной дисциплины и позволяет после освоения его содержания ориентироваться в общей системе знаний. В монографии под редакцией В.Г. Кинелева [72] в программе предлагаемого курса структура информатики зафиксирована (рис. 1.16). Само разделение составляющих информатики может быть предметом научной дискуссии, однако точка зрения авторов по этому Фундаментальные основы информатики

Теоретическая информатика

Начала общей теории информатики

Начала ком пьютерной семантики

Философские основы информатики

Основы ин формацион ного моде лирования

Интеллек туальные ин формационные системы

Информация и познание

Средства информатизации

Средства информацион ного обеспечения

Технические средства информатизации

Программные средства информатизации

Социальная информатика

Информационные технологии

Базовые информацион ные технологии

Прикладные информа ционные тех нологии

Информацион ное общество

Информацион ные ресурсы

Информацион ный потенциал общества

Человек в информацион ном обществе

Рис. 1.16. Модель информатики по монографии под редакцией В. Г. Кинелева [72] 27

вопросу выражена явно. При условии практической реализации предлагаемого учебного курса и создания необходимой методической литературы у обучаемых будет ясное представление о структуре современной информатики (с позиции авторов программы) и возможность своего дальнейшего развития в интересующих направлениях. Четко определено содержание информатики авторами учебника под редакцией Н.В. Макаровой [56] (рис. 1.17). Оно отражает Информатика

Основы информацион ной культуры Переход к информационному обществу

Техническая база информационной технологии

Измерение и представление информации

Информацион ные системы и технологии

Компьютерные сети

Архитектура персонального компьютера

Состояние и тенденции развития ЭВМ

Офисная техника

Системное про граммное обеспе чение компьютера

Прикладные программные продукты

Состояние и тен денции развития программного обеспечения

Операционная система MS DOS

Текстовый процессор

Табличный процессор

Norton commander инструментарий работы в среде MS DOS

Сервисное программное обеспечение в среде MS DOS

Система управления базой данных

Интеллектуаль ные системы

Операционные среды

Инструментарий и технологии программирования

Создание программного продукта

Инженерия знаний

Инструменталь ные средства пользователя

Рис. 1.17. Модель информатики по учебнику под редакцией Н.В. Макаровой [56] 28

их собственную позицию и отлично от структур по учебнику В.А. Острейковского [74] и по монографии под редакцией В.Г. Кинелева [72]. Тем не менее, используемая классификация, безусловно, дает обучаемым фундаментальное представление о предмете обучения. В качестве недостатков можно отметить лишь отсутствие систематического изложения вопросов информационной безопасности, ограничивающегося только описанием антивирусных средств, а также изложения вопросов математического моделирования и методов дискретных вычислений. Используемая в США модель знаний в области Computer Science [76] (рис. 1.18) также не имеет иерархической структуры. Очевидно, что она отражает в первую очередь традиции американской высшей школы. Тем не менее, необходимо отметить, что в этой модели из рассмотрения выпали вопросы теории информации (за исключением вопросов лингвистики и семиотики и искусственного интеллекта) и теории информационных процессов (за исключением вопросов передачи, хранения и представления информации). В целом эта модель направлена на профессиональную подготовку в области компьютерных наук, но не может использоваться в существующем виде для фундаментальной подготовки в области информатики. Информатика (Сomputer science)

Дискретные структуры

Основы программиро вания

Алгоритмы и теория сложности

Операцион ные системы

Взаимодействие человека и машины

Архитектура и организация ЭВМ

Распределен ные вычисления

Языки программирования

Социальные и профессиональ ные вопросы программирования

Интеллектуаль ные системы

Графика и визуализация

Управление информацией

Методы вычислений

Программная инженерия

Рис. 1.18. Модель информатики по ACM и IEEE Computer Science [76] 29

Своя структура содержания информатики как научной дисциплины была предложена В.П. Заболотским (рис. 1.19). Он выделяет две Информатика

Теоретическая информатика Теория информации

Понятие информации Измерение информации Основы квалиметрии информации Семиотические и лингвистические аспекты информации Теоретические основы искуственного интеллекта Математические основы теории информации : o основы т еории дискрет ных множест в o мат емат ическая лог ика o т еория г рафов o т еория алг орит мов o т еория конечных авт омат ов

Теория информацион ных процессов

Генерация и получение информации Передача и хранение информации

Прикладная информатика Аппаратные средства

Програм мирование

Системное програм мное обес печение

Информа ционные сети

Информа ционные ресурсы

Информа ционные и телеком муникацион ные техно логии и системы

Обеспече ние инфор мационной безопас ности

Средства мульти медиа

Обработка информации Представление информации Восприятие информации Информационные характеристики человека

Теоретические основы информационных систем

Теоретические основы информационной безопасности

Теоретические основы компьютерной графики и визуализации

Прикладные вопросы математики

Теория моделирования

Социальная информатика

Информация в природе

Рис. 1.19. Модель информатики по В.П. Заболотскому 30

основные составляющие информатики – теоретическую и прикладную, а в их составе рассматривает набор связанных между собой, но все-таки самостоятельных дисциплин. Особая роль уделяется теории информации и теории информационных процессов, содержимое которых расшифровано дополнительно. Как и любая вновь создаваемая классификация, предложенная В.П. Заболотским структура информатики может быть подвергнута критике и сомнениям. Тем не менее, из всех рассмотренных здесь классификаций она представляется наиболее полной. Завершая обзор существующих моделей представления информатики как научной дисциплины, подведем некоторые итоги. Во-первых, нет единого и устраивающего всех варианта определения информатики и, как следствие, описания ее структуры. Существующая научная и учебная литература по-разному подходит к определению ее составных частей. Во-вторых, ряд используемых различными авторами моделей, как правило, сформированы по экстенсивному принципу, когда, в зависимости от потребностей обучаемых и требований их будущих специальностей, содержание текущего обучения определяется путем дополнения и корректировки ранее существовавшего. В этом случае объем изучаемого материала неуклонно возрастает, а его составляющие представляются в виде самостоятельных и слабо связанных между собой функциональных блоков. В результате у обучаемого не складывается полная картина предмета обучения и не может идти речь о фундаментальной подготовке в области информатики. В третьих, для обеспечения фундаментальной подготовки ряд авторов (В.А. Острейковский, В.Г. Кинелев, Н.В. Макарова, В.П. Заболотский) предлагают собственные структуры классификации предметной области. К сожалению, они оказываются отличны между собой, не могут быть объединены и в таком виде взяты за основу построения общей модели. В то же время такая модель оказывается принципиально необходимой для построения всей системы подготовки. Как следствие, приходится останавливаться на одном из вариантов и использовать его для конструирования с учетом мнений остальных заинтересованных лиц.

31

1.4. Выводы За последние 50 лет информатика прошла путь от своего зарождения до современной мультифункциональной научной дисциплины, затрагивающей практически все стороны жизни человеческого общества. Приходится констатировать наличие множества взаимно дополняющих определений информатики как научной дисциплины. Это обстоятельство отражает динамику ее развития. Как следствие, разработчики систем обучения каждый раз по-новому вынуждены определять предметную область. Такие определения во многом носят субъективный характер и подвергаются справедливой критике. Необходимо искать новые подходы к формированию определения информатики как предмета обучения, базирующиеся, в частности, на методах описания сложных систем. Поскольку не существует единого и устраивающего всех варианта определения информатики, нет и единого общего описания ее структуры. Существующая научная и учебная литература по-разному подходит к определению ее составных частей. Ряд используемых различными авторами моделей, как правило, сформированы по экстенсивному принципу, когда, в зависимости от потребностей обучаемых и требований их будущих специальностей, содержание текущего обучения определяется путем дополнения и корректировки ранее существовавшего. В этом случае объем изучаемого материала неуклонно возрастает, а его составляющие представляются в виде самостоятельных и слабо связанных между собой функциональных блоков. В результате у обучаемого не складывается полная картина предмета обучения и не может идти речь о фундаментальной подготовке в области информатики. Ряд авторов предлагают собственные структуры классификации предметной области. К сожалению, они оказываются отличны между собой, не могут быть объединены и в таком виде взяты за основу построения общей модели. В то же время такая модель оказывается принципиально необходимой для построения всей системы подготовки. Как следствие, приходится останавливаться на одном из вариантов и использовать его для конструирования с учетом мнений остальных заинтересованных лиц. 32

2. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ МОДЕЛИ 2.1. Принципы построения объектно-ориентированной модели информатики В основе объектно-ориентированного подхода к построению модели сложной системы лежит метод объектной декомпозиции. При его использовании предметная область разбивается на набор самостоятельных объектов, которые могут вступать во взаимодействие друг с другом. Предполагается, что для каждого объекта модели определены его состояние, поведение и идентичность. Взаимодействие объектов строится на основе использования одним объектом свойств другого объекта. Реакция объекта на воздействие выражается в его поведении. Поведение объекта зависит от его состояния. Одинаковые объекты с разным состоянием могут вести себя по-разному. Идентичность – это такое свойство объекта, которое отличает его от других объектов. Сами по себе объекты могут обладать сходными структурами и поведением. В этом случае объекты могут быть объединены в классы. Классы также могут вступать в определенные отношения друг с другом. Сам по себе результат объектной декомпозиции может рассматриваться как взаимодействие объектов между собой, так и взаимодействие классов. Важнейшим достоинством объектной декомпозиции применительно к рассматриваемой задаче является возможность самостоятельного формирования внутренней структуры объекта или класса. Подобный подход в программировании позволяет подключить к разработке модели объекта специалиста в прикладной области. Считается, что никто другой, кроме как человек, непосредственно занимающийся конкретным вопросом, не может лучше составить модель соответствующей предметной области. А вот для организации взаимодействия с другими объектами оказывается достаточным прописать набор возможных состояний объекта и его свойства, через которые реализуется поведение объекта. Следуя объектно-ориентированному подходу, можно рассматривать существующие знания в области информатики как некую сложную систему. Г. Буч [7], в частности, выделяет следующие признаки сложных систем: 33

•

Сложные системы часто являются иерархическими и состоят из взаимосвязанных подсистем, которые в свою очередь также могут быть разделены на подсистемы, и так далее, вплоть до самого низкого уровня. • Выбор, какие компоненты в данной системе считаются элементарными, относительно произволен и в большой степени оставляется на усмотрение исследователя. • Внутрикомпонентная связь обычно сильнее, чем связь между компонентами. Это обстоятельство позволяет отделить «высокочастотные» взаимодействия внутри компонентов от «низкочастотной» динамики взаимодействия между компонентами. • Любая работающая сложная система является развитием ранее работавшей более простой системы. Отметим, что существующая система знаний в области информатики удовлетворяет указанным признакам. Основными свойствами объектной модели являются абстрагирование, инкапсуляция, модульность и иерархия. Кроме этого рассматриваются такие дополнительные свойства объектной модели как типизация, параллелизм и сохраняемость [7]. Абстрагирование выделяет внешние особенности и существенные признаки объекта, отличающие его от всех других видов объектов. Как следствие, абстрагирование задает границы объекта. Общепринятые названия и содержание различных составляющих современной науки (математика, физика, философия, экономика и так далее) представляют собой не что иное, как исторически сложившиеся и традиционно используемые абстракции научных знаний. Обсуждая современное состояние обучения, мы также имеем дело не с самими знаниями, а с некоторыми их абстракциями, адаптированными для достижения вполне определенных целей обучения. Если говорить о научной дисциплине, то в качестве таких абстракций могут выступать направления и тематика исследований, структурная организация научных подразделений, названия публикаций и их содержание. Применительно к предмету обучения в рассмотрение вводятся абстракции в виде учебных дисциплин и их составляющих, дидактические единицы, темы занятий и тому подобное. В любом случае речь идет о некой модели, отражающей реальную сущность. Как следствие, возникает задача определения способа построения 34

модели исследуемой и используемой в конкретных целях области знаний. Применительно к информатике в качестве абстракций могут рассматриваться ее разделы, например, формальные свойства алгоритмов и структур данных «computer science», их компьютерная реализация «computer engineering» и их приложения «information systems». Другие варианты абстрагирования информатики представлены на рис. 1.15–1.19. Под инкапсуляцией понимается процесс отделения друг от друга элементов объекта, определяющих его поведение и устройство. Для организации взаимодействия абстракций между собой принципиально важным является знание поведения объектов и классов. Именно это позволяет создать общее представление о системе и в целом использовать ее модель для конкретного применения. С другой стороны, причины поведения объекта скрыты в его реализации. Детализация его внутреннего устройства также может быть описана в виде собственной модели с той или иной степенью абстракции. Знание этой модели может быть доступно другим объектам или скрыто от них. Инкапсуляция выполняется как скрытие внутреннего устройства объекта, поскольку с точки зрения взаимодействия объектов интересует только такой объем знаний, который может описать поведение системы в целом. Выбор уровня инкапсуляции есть ничто иное, как выбор уровня абстрагирования модели объекта. Разработка модели объекта, входящего в состав сложной системы, представляет собой самостоятельную задачу декомпозиции. Очевидно, что и в этом случае строится внутренняя структура объекта в виде набора абстракций, описывается их поведение, взаимодействие и внутренняя структура. Глубина такой проработки может быть достаточно глубокой и зависит от целей построения модели и возможностей ее разработчиков. Очевидно, что чем она выше, тем более точно модель имитирует сам объект. В то же время, когда созданная таким способом модель объекта рассматривается как составляющая модели более сложного объекта или всей системы, ее внутреннее устройство может быть скрыто от потребителя. Видимая внешним наблюдателям структура модели и степень ее детализации определяется используемым уровнем инкапсуляции объекта. Вполне естественно, что для разработки модели объекта целесообразно привлечь специалистов в конкретной области знаний, поскольку именно они могут создать модель с наибольшей степенью детализации, в то вре35

мя как остальным окажется достаточным использование ее свойств с той или иной степенью понимания внутреннего устройства. Аналогичный прием можно использовать и при разработке модели информатики и ее составляющих. Действительно, никто, кроме как специалист, занимающийся конкретной учебной дисциплиной, не в состоянии лучше его описать ее внутреннюю структуру. Тогда взаимодействие с таким объектом может быть описано на основе принципа клиент – сервер, когда методическая система запрашивает конкретный объект для целей обучения, а как его реакцию получает набор знаний и умений обучаемого. Поскольку на практике реализуется большое число сходных учебных дисциплин, их можно описывать как класс объектов со сходным поведением. Под модульностью в программировании обычно понимают разделение программы на набор составляющих – модулей [66]. Модуль имеет определенные свойства и поведение, а также обладает собственной структурой с собственными внутренними связями. Связи модуля с другими модулями реализуются по жестко установленным правилам, обычно называемыми интерфейсом. Структура модуля должна быть понятной для восприятия, а его реализация не должна зависеть от реализации других модулей. Фактически разбиение программы на модули также представляет собой ее декомпозицию и подчиняется принципам абстрагирования и инкапсуляции. Важнейшим отличием модуля от обычной абстракции является возможность его законченной реализации. Принцип модульности широко используется и в дидактике. Так, А.В. Хуторской отмечает необходимость модульного подхода к формированию содержания учебного материала [81, страница 181]. Использование развернутого перспективного плана изучения материала учителем средней школы и непосредственная подготовка к уроку представляет собой разработку учебного модуля, реализуемого в рамках конкретных временных ограничений. В рамках высшего образования в качестве модуля может выступать содержание лекции или нескольких лекций, объединенных смысловым содержанием и посвященных разделу читаемой дисциплины. Если не связываться с временным фактором, то в качестве модуля могут рассматриваться дидактические единицы содержания обучения, набор которых определяет общее содержание дисциплины. По-видимому, как и в программировании, разбиение содержания обучения на модули и их 36

размер определяется, в первую очередь, технологическими соображениями. Иерархия – это упорядочение объектов по уровням. Как отмечает Г. Буч [7], число абстракций в системе может намного превышать наши умственные возможности. Инкапсуляция позволяет в какой-то степени устранить это препятствие, убрав из поля зрения внутреннее содержание абстракций. Модульность также упрощает задачу, объединяя логически связанные абстракции в группы. Но этого оказывается недостаточным. Значительное упрощение в понимании сложных задач достигается за счет образования из абстракций иерархических структур. В качестве основных видов иерархических структур выделяются структура классов и структура объектов. Иерархическая структура классов предусматривает собой концепцию наследования. Наследование создает такую иерархию абстракций, в которой подклассы наследуют строение одного или нескольких суперклассов. В наследственной иерархии общая часть структуры и поведения сосредоточена в наиболее общем суперклассе. Как следствие, говорят об обобщении – специализации. Суперклассы при этом отражают наиболее общие, а подклассы – более специализированные абстракции. Принцип наследования позволяет упростить выражение абстракций, поскольку классы лишаются общности и могут быть решены по-своему [7]. Структура объектов рассматривается как иерархия агрегации. В этом случае иерархическая структура строится на основе физической группировки логически связанных структур, после чего наследование копирует общие группы в различные абстракции [7]. При создании новой модели, в частности предмета обучения, иногда пользуются методом включения – исключения составляющих уже существующей модели на основе экстенсивного метода ее развития. Отметим, что подобный прием принципиально отличен от метода выбора уровней абстрагирования и инкапсуляции. Так, при использовании экстенсивного метода отбора содержания обучения исключение составляющей приводит к тому, что обучаемый просто не будет знать о ее существовании, поскольку в этом случае не задается общая структура и иерархия классов. В то же время повышение уровня абстрагирования и инкапсуляции приводит к тому, что составляющая просто скрывается от обучаемого, например, в составе иерархии более высокого уровня. Тем не менее, обучаемый знает о ее 37

существовании и, при необходимости, может получить ее развернутое описание в учебной литературе. Фактически иерархическая структура классов информатики уже создана (рис. 1.15–1.19) и остается только выбрать наиболее удобную для нашего случая декомпозицию. В то же время необходимо определить набор объектов, которые могут быть отнесены к соответствующим классам и подклассам, и на их основе построить абстракции составляющих структуры. Составление системы абстракций реализуется через решение задачи классификации объектов. Их выбор во многом определяет общие результаты построения объектно-ориентированной модели. Типизация – это способ избежать использования объектов одного класса вместо другого. Применительно к рассматриваемой задаче типизация позволяет создавать абстракции для конкретного использования. В этом случае используемая абстракция имеет характерные признаки своего назначения. Важной особенностью типизации является полиморфизм, когда одно и то же имя может означать объекты разных типов, но, имея общего предка, все они имеют и общее подмножество операций, которые с ними можно выполнять. Как следствие, можно говорить, например, о курсе информатики для экономистов, отличным по структуре и содержанию от курса с таким же названием, но читаемым для юристов. Хотя в этих случаях используются одинаковые свойства соответствующих классов, их практическая реализация может быть выполнена по-разному. Свойство параллелизма относится к динамической составляющей процесса обучения. В данном случае рассматривается временной интервал реализации системы обучения и определяется последовательность изложения материала. Проблема параллелизма возникает в том случае, когда модель содержания обучения представляет собой иерархическую структуру, изложение которой проводится различными учебными дисциплинами, например Информатика и Информационные технологии. Параллелизм может возникнуть и в рамках изучения конкретного курса. Если такое имеет место, то приходится обеспечивать синхронизацию процесса обучения и выделять события, которые могут наступить только после возникновения других событий. Так, например, освоение офисных технологий можно начать только после освоения структуры ЭВМ и получения начальных сведений об операционной системе. К сожалению, никаких дру38

гих методов обеспечения параллелизма, кроме ожидания завершения самого медленного из параллельных процессов, нет. Как следствие, обеспечение параллелизма между учебными дисциплинами реализуется во время компоновки учебного плана, а внутри учебной дисциплины параллелизм сводится к выбору последовательности ее изложения. Свойство сохраняемости объектно-ориентированной модели регламентирует ее поведение во времени. Это свойство в первую очередь учитывает динамику развития самой научной дисциплины и проявляется в выделении постоянной и изменяемой во времени ее части. Применительно к информатике ее общая структура какой-то период времени будет сохранена, в то время, например, используемые версии программного обеспечения могут заменяться ежегодно. Можно говорить о реализации модели в течение учебного года, цикла обучения специальности и вообще о фундаментальных составляющих модели. Изложенные принципы построения объектно-ориентированных моделей имеют универсальный характер и применимы в различных приложениях. Руководствуясь ими, можно построить, в частности, общую модель содержания обучения информатике, базирующуюся на современном состоянии соответствующей научной дисциплины. Ее использование позволит решить задачу отбора содержания обучения для конкретных применений. 2.2. Метод построения объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения Общепризнано, что информатика как научная дисциплина является чрезвычайно быстро развивающейся областью знаний. Поэтому, кроме всего прочего, разрабатываемая модель должна учитывать ее текущее состояние и динамическую составляющую развития. Важным достоинством объектно-ориентированной модели является использование в его основе эволюционного, а не революционного характера развития самого объекта исследований. Принимая в качестве основы текущее состояние информатики как научной дисциплины, конструируемая объектная модель информатики строится в виде структуры классов с определенными свойствами, отражающей состояние и поведение реального объекта в текущий момент времени. 39

Подобная трактовка сочетает экстенсиональное и интенсиональное определения. Если удастся создать единую модель, устраивающую всех или, по крайней мере, большинство, то, выбирая уровень ее абстрагирования, можно получить определение информатики как предмета обучения для конкретных условий его применения. В то же время объем изучаемых знаний задается уровнем инкапсуляции составляющих абстракций. В качестве вариантов применения конструируемой модели можно рассматривать обучение в средней школе, профильную и общую подготовку по информатике в высшей школе и тому подобное. Задачу выбора уровня абстрагирования и инкапсуляции знаний для каждого конкретного применения модели придется решать индивидуально с учетом всего комплекса проблем образования, к числу которых относятся научные, методические, экономические, маркетинговые и менеджерские составляющие. Тем не менее, если такая задача решена, то созданная система обучения, являясь абстракцией более высокого уровня по отношению к исходной модели, сохраняет ее основные свойства, обеспечивает преемственность и фундаментальность подготовки. Разрабатывая объектно-ориентированную модель знаний в области информатики, необходимо задать иерархию составляющих информатики и набор элементарных компонентов. Подобная процедура может рассматриваться как декомпозиция интересующей нас предметной области. От того, насколько удачно выполнена структура классов создаваемой модели, существенно зависит количество связей между ними. Мы заинтересованы в их минимизации, поскольку если все компоненты модели окажутся независимыми друг от друга, мы получим оптимальную ортогональную декомпозицию. На практике это невозможно по многим причинам. Во-первых, разбиение содержания реальных объектов (учебных дисциплин в области информатики) проводилось на основе различных представления об иерархии информатики. Во-вторых, в рассмотрение придется принимать объекты с различным уровнем инкапсуляции. Например, операционные системы могут излагаться в виде самостоятельного учебного курса или как дидактическая единица в общей дисциплине Информатика. Модель информатики как предмета обучения невозможно построить без учета уже имеющихся результатов в области преподавания информатики. С момента введения ее в программу обучения накоплен гигантский опыт изложения ее составляющих. Свой вклад 40

в разработку методики обучения информатике внесли миллионы педагогов разных ступеней образования. Их труд материализован в виде наборов учебных планов, программ дисциплин, перечней дидактических единиц содержания обучения, методик организации практических и лабораторных занятий, учебников и учебных пособий, методических указаний, стандартов образования. Имеется гигантский объем педагогической информации, который существенно определяет текущее состояние информатики как предмета обучения. Вне всякого сомнения, он должен быть использован для конструирования модели. Как следствие, при построении модели должна быть решена задача классификации имеющихся в этой области знаний. Как утверждает Г. Буч [7], исторически известны только три подхода к решению задачи классификации. В качестве них он называет классическую категоризацию, концептуальную кластеризацию и теорию прототипов. Классический подход в качестве критерия похожести использует родственность свойств объектов классификации. В этом случае объекты разбиваются на непересекающиеся множества в зависимости отсутствия или наличия у них некоторого признака. Основным недостатком классической классификации считается необходимость использования четко выраженного критерия, позволяющего отнести объект к одному из множеств. На практике это не всегда возможно, поэтому возможности классической категоризации оказываются ограниченными. Концептуальная кластеризация позволяет отнести объект сразу к нескольким множествам. В этом случае множества становятся нечеткими, а объект принадлежит им с разной степенью точности. Математическим аппаратом концептуальной кластеризации является нечеткая логика, позволяющая выполнить эту процедуру автоматически с использованием специальных программных средств [62]. В качестве недостатка концептуальной кластеризации отмечается трудность классификации принципиально новых объектов, имеющих отличные от существующих множеств признаки. Теория прототипов позволяет устранить этот недостаток. В ее основе лежит классификация свойств по степени сходства нового объекта с существующим конкретным прототипом. Такой прием позволяет опознать новый объект по сходству отдельных свойств. На практике используются все три подхода. Применительно к 41

классификации объектов информатики возможности классического подхода ограничены из-за существования множества вариантов объектной декомпозиции иерархической структуры. Как следствие, базовым методом классификации может быть выбрана кластерная концептуализация в сочетании с теорией прототипов. В рамках настоящей работы концептуальная кластеризация выполнялась вручную, хотя существуют возможности ее автоматизации. В качестве основного метода построения модели информатики как предмета обучения будем использовать концептуальную кластеризацию известных методических материалов обучения информатике на основе одной из ее иерархических моделей. Как следствие, проектируемая объектно-ориентированная модель информатики как предмета обучения строится на основе иерархии классов информатики, которые в свою очередь формируются как результат классификации множества объектов, существующих в виде методических материалов в этой области. 2.3. Выбор иерархической модели информатики При рассмотрении информатики как предмета обучения достаточно конструктивным будет определение ее как науки, которая изучает общие свойства информации, законы, закономерности, способы и методы ее получения и преобразования, а также средства, реализующие эти способы и методы. Учитывая то обстоятельство, что структура информатики как научной дисциплины В.П. Заболотского рис. 1.19 оказывается наиболее детально разработанной, именно она взята в основу для дальнейшего конструирования объектно-ориентированной модели. Заметим, что информатика как предмет обучения не может в точности совпадать с информатикой как научной дисциплиной. Это объясняется, прежде всего, тем, что содержание образования представляет собой педагогически адаптированные основы науки (в частности, информатики), предаваемые обучаемому вместе с системой знаний, умений и навыков в этой области. Кроме этого технология обучения регламентирует, например, возможную форму проведения занятий и объем изучаемой учебной дисциплины, который, с одной стороны, не может быть меньше определенной величины (например, семестр 42

обучения один раз в неделю), а с другой не должен превышать некие разумные пределы, связанные с ограниченностью учебной нагрузки студента. В соответствии с используемой концептуальной кластеризацией учебная дисциплина в зависимости от варианта адаптации (степени абстрагирования и инкапсуляции) материала может являться частью одного раздела иерархии научной дисциплины или охватывать несколько взаимосвязанных или даже разноплановых разделов. Текущее состояние класса определяется текущим состоянием соответствующего раздела науки и меняется вслед за ее изменением. Это позволяет отслеживать динамическую составляющую развития научной дисциплины. С другой стороны, степень детализации знаний может регулироваться за счет использования принципа инкапсуляции модели. В одном случае обучаемый может получить только общее представление о структуре соответствующих знаний, а в другом прослушать полный детальный курс, посвященный соответствующему классу. Важно, что соответствующий класс системы обучения обеспечен необходимой методической поддержкой, в том числе и учебной литературой, раскрывающей его содержание полностью. Если обучаемый хочет получить углубленные знания по соответствующему вопросу, то он может ей воспользоваться. В противном случае может оказаться достаточным изложения содержания, например, в лекционной форме. Используемая иерархическая модель информатики как предмета обучения первоначально должна быть создана на основе общей иерархической структуры информатики как научной дисциплины и учитывать отличия, связанные с реальным состоянием и поведением предмета обучения. 2.4. Выбор объектов классификации Практика преподавания информатики накопила большое количество методик и приемов, позволяющих достигать поставленной цели обучения, и используемых в современной педагогике. За последние годы выпущено несколько десятков учебников и учебных пособий по информатике. Их содержание весьма различно и отражает существующее многообразие взглядов на современную информатику. Тем не менее, в настоящее время содержание образования оказывается куда 43

44

Основы програм мирова ния

Основные конструкции программирования Алгоритмы и решение задач Фундаментальные структуры данных Рекурсия Событийно -управляемое программирование

Функции, отношения и множества Основы логики Методы доказатель ства Основы вычислений Графы и деревья Дискретная вероят ность

Дискрет ные струк туры

История информатики Социальный контекст инфор матики Методы и средства анализа Профессиональная и этическая ответственность Недостатки компьютерных систем и риски , связанные с их применением Интеллектуальная собственность Конфиденциальность и гражданские свободы Компьютерные преступления Экономические вопросы, связанные с применением компьютеров Философские концепции

Цифровая логика и цифровые системы Представление данных в памяти компьютера Организация машины на уровне ассемблера Устройство памяти компьютера Взаимодействие и коммуникации Функциональная организация Многопроцессорные и альтернативные архитектуры Улучшение производитель ности Архитектура сетевых и распределенных систем

Численный анализ Исследование операций Моделирование Высокопроизводи тельные вычисления

Распределен ные вычисления

Введение в распреде ленные вычисления. Сети и телекоммуникации Сетевая безопасность Web как пример архитек туры "клиент-сервер" Разработка web-прило жений Управление сетями Сжатие и распаковка данных Технологии мультимедиа Беспроводные и мобильные компьютеры

Управление информацией

Программная инженерия

Методы вычислений

Интеллектуаль ные системы

Архитектура и организация ЭВМ

Операцион ные системы

Графика и визуализация

Взаимодей ствие человека и машины

Социальные и профессио нальные воп росы програм мирования

Алгоритмы и теория сложности

Языки програм мирова ния

Совокупность знаний по информатике

45

Рис. 2.1. Составляющие информатики как совокупности знаний по ACM и IEEE Computer Society [163]

Информационные модели и системы Системы баз данных Моделирование данных Реляционные базы данных Языки запросов к базам данных Проектирование реляционных баз данных Обработка транзакций Распределенные базы данных Проектирование физической структуры базы данных Извлечение информации Хранение и поиск информации Гипертекст и гипермедиа Мультимедийная информация и системы мультимедиа Цифровые библиотеки

Проектирование ПО Использование программных интерфейсов приложений Программные средства и окружения Процессы разработки ПО Спецификации и требования к ПО Проверка соответствия ПО Эволюция ПО Управление программными проектами Компонентно-ориентированная разработка Формальные методы Надежность ПО Разработка специализированных систем

Основные вопросы, связанные с интеллектуальными системами Поиск решений Представление знаний и вывод Углубленное изучение поиска Углубленное изучение представления знаний и вывода Агенты Обработка естественного языка Обучение машины и нейронные сети Системы искусственного интеллекта с планируемым поведением Робототехника

Обзор операционных систем Основы операционных систем Параллелизм Планирование и диспетчеризация Управление памятью Управление устройствами Безопасность и защита данных Файловые системы Встроенные системы и системы реального времени Отказоустойчивость Оценка производительности системы Языки сценариев

Фундаментальные методы в графике Графические системы Графические коммуникации Геометрическое моделирование Основы рендеринга Углубленное изучение рендеринга Более сложные методы Компьютерная анимация Визуализация Виртуальная реальность Компьютерное зрение

Основы анализа алгоритмов Алгоритмические стратегии Фундаментальные вычислительные алгоритмы Распределенные алгоритмы Основы теории вычислимости Классы сложности P и NP Теория автоматов Углубленный анализ алго ритмов Криптографические алго ритмы Геометрические алгоритмы Параллельные алгоритмы

Основы взаимодействия человека и машины Построение простого графического интерфейса Оценка программного обеспечения, ориентированного на человека Разработка программного обеспечения, ориентированного на человека Проектирование графического интерфейса пользователя Программирование графического интерфейса пользователя Человеко-машинные аспекты мультимедиа -систем Человеко-машинные аспекты сотрудничества и коммуникаций

Обзор языков програм мирования Виртуальные машины Введение в трансляцию Переменные и типы данных Механизмы абстракции Объектно-ориентированное программирование Функциональное програм мирование Системы трансляции Системы типов Семантика языков програм мирования Разработка языков програм мирования

более жестко регламентируемым, чем это было даже 10 – 15 лет тому назад. Так, например, сейчас регламентируются обязательные названия учебных дисциплин и их обязательное дидактическое содержание. Как следствие, даже наиболее удачные авторские методики обучения должны укладываться в требования современных стандартов образования, на основе которых строятся, в частности, процедуры аттестации и аккредитации высших учебных заведений. Поэтому действующие требования образовательных стандартов представляют собой важнейшую составляющую подготовки, находятся под пристальным вниманием педагогической общественности и наиболее полно обсуждены. Частая смена поколений стандартов объективно отражает как изменение общественного мнения, так и приближает их к некому идеалу. Будем предполагать, что содержание нормативных документов образования в области информатики наиболее приближено к коллективному взгляду на информатику как предмет обучения, а их изменение отражает в первую очередь динамическую составляющую развития научной дисциплины. Структура обучения современной информатике с точки зрения американской системы высшего образования содержится в [76] и является результатом многолетней работы объединенного комитета по образованию профессиональных обществ ACM и IEEE Computer Society. На рис. 2.1 представлена построенная на основе этой разработки схема, иллюстрирующая составляющие информатики как предмета обучения по принятой в США классификации. В ее состав включен перечень необходимых для изучения с точки зрения ACM и IEEE Computer Society учебных дисциплин по соответствующим разделам информатики. Рассматриваемый перечень дисциплин обязателен для студентов, проходящих подготовку в США в области Computer science, и представляет собой модель предмета обучения в области информатики. Внутреннее содержание каждой дисциплины раскрывается набором дидактических материалов и представляет собой описание внутрикомпонентных связей. Уровень абстрагирования модели и степень ее инкапсуляции отвечает целям обучения (профессиональная университетская подготовка в области Computer science). Как следствие, рассматриваемая схема оказывается удобной для формулировки экстенсионального определения информатики и может быть использована для выявления межкомпонентных связей. В отличие от американской системы образования, российская вы46

сшая школа ведет подготовку по целому ряду направлений и специальностей, связанных с информатикой, которые могут быть отнесены как computer science, так и computer engineering и information systems. Современное содержание информатики как предмета обучения с точки зрения российской высшей школы находит свое отражение в наборах обязательных учебных дисциплин, предлагаемых для изучения студентам по различным специальностям (направлениям) подготовки высшей школы. В дальнейшем во внимание были приняты направления и специальности высшей школы России, указанные на рис. 2.2 [11–24]. Таким образом, из всего многообразия имеющихся методических материалов в качестве объектов классификации выбраны реально существующие обязательные учебные дисциплины подготовки информационных специальностей высшей школы. Всего во внимание были приняты 259 объектов, каждый из которых имел собственное название и идентификацию и рассматривался в совокупности с его дидактическим содержанием. В соответствии с выбранной иерархией модели на основе анализа дидактического содержания этих дисциплин была проведена концептуальная кластеризация имеющихся объектов. Принимая во внимание тезис о том, что разработчик сложной системы практически не в состоянии охватить все аспекты ее функционирования из-за сложности природы окружающего мира [7], подобный подход представлялся наиболее удобным для формирования общей модели содержания обучения информатике. 2.5. Процедура классификации Перечень объектов классификации составлялся из двух основных частей. Во-первых, в их число были включены составляющие обучения в соответствии с американской системой подготовки по ACM и IEEE Computer Society (рис. 1.18 и 2.1). Во-вторых, во внимание принимались обязательные информационные дисциплины специальностей (направлений) профильной подготовки высшей школы России, показанные на рис. 2.2. Полный перечень обязательных дисциплин и их содержание для профильной подготовки представлен в приложениях к настоящей работе. Последовательно в рассмотрение принимались все составляющие (классификационные группы) ниж47

Профильная подготовка по информатике Специальности (квалификация)

Математик

Направления (ученая степень)

Учитель инфор матики; педагог профессиональ ного обучения

Бакалавр (магистр) прикладной математики и информатики

Бакалавр (магистр) техники и технологии

075200 - Компьютерная безопасность

Специалист по за щите информации

075300 - Организация и технология защиты информации 075400 - Комплексная защита объектов информации

510200 - Прикладная математика и информатика 030100 Информатика

552800 - Информатика и вычислительная техника

030500 .06 - Профессиональное обучение (информатика , вычислительная техника и компьютерные технологии )

Инженер

075500 - Комплексное обеспечение информа ционной безопасности автоматизированных систем 075600 – Информа ционная безопасность телекоммуникационных систем

Библиотекарь – биб лиограф ; преподава тель ; технолог автома тизированных инфор мационных ресурсов; референт-аналитик информационных ре сурсов; менеджер информационных ресурсов 052700 – Библиотечно информационная деятельность

654600 – Информатика и вычислитель ная техника

654700 – Информацион ные системы

071900 - Информационные системы и технологии 220100 - Вычислительные машины , комплексы, системы и сети 220200 - Автоматизированные системы обработки информации и управления 220300 - Системы автоматизированного проектирования 220400 - Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

Информатик (квалификация в области) 351400 - Прикладная информатика (по областям)

Рис. 2.2. Рассматриваемые направления и специальности подготовки в области информатики 48

него уровня используемой иерархии. Для каждой такой составляющей просматривался весь набор объектов классификации на предмет возможности связывания или не связывания с заданной составляющей иерархии. Если принималось решение об отнесении объекта к соответствующей составляющей, дополнительно определялось, полностью ли он входит в соответствующую группу, или он может быть отнесен и к другим кластерам. Отнесение объекта к составляющей иерархии самого низкого уровня автоматически приводило к включению его и в состав составляющих верхних уровней иерархии. После рассмотрения всех составляющих иерархии проверялось, полностью ли дидактическое наполнение каждого объекта классификации отнесено к имеющимся классификационным группам. Если нет, то принималось решение о введении новых составляющих на основе теории прототипов. Процедура выполнялась последовательно сначала для выбранной первоначально иерархии информатики как научной дисциплины (рис. 1.19), а потом для полученной новой иерархии информатики уже как предмета обучения. Разработанная процедура классификации представляет собой вариант концептуальной кластеризации с использованием теории прототипов. 2.6. Выводы Принципы построения объектно-ориентированных моделей имеют универсальный характер и применимы в различных приложениях. Руководствуясь ими, можно построить, в частности, общую модель содержания обучения информатике, базирующуюся на современном состоянии соответствующей научной дисциплины. Ее использование позволит решить задачу отбора содержания обучения для конкретных применений. В качестве основного метода построения модели информатики как предмета обучения используется концептуальная кластеризация известных методических материалов обучения информатике на основе одной из ее иерархических моделей. Проектируемая объектно-ориентированная модель информатики как предмета обучения строится на основе иерархии классов информатики, которые в свою очередь 49

формируются как результат классификации множества объектов, существующих в виде методических материалов в этой области. Используемая иерархическая модель информатики как предмета обучения первоначально должна быть создана на основе общей иерархической структуры информатики как научной дисциплины и учитывать отличия, связанные с реальным состоянием и поведением предмета обучения. Из всего многообразия имеющихся методических материалов в качестве объектов классификации выбраны 259 реально существующих обязательные учебных дисциплины подготовки информационных специальностей высшей школы. Разработанная процедура классификации представляет собой вариант концептуальной кластеризации с использованием теории прототипов.

50

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАТИКИ 3.1. Теоретическая информатика в целом В соответствии с [85] использовалось следующее определение: теоретическая информатика – это наука, которая изучает общие свойства информации и информационных процессов, а также законы и закономерности протекания информационных процессов. Объектами изучения теоретической информатики являются: • информация; • информационные процессы. Предполагается, что информация представляет собой пригодные для обеспечения активных действий результаты процесса отражения, протекающего при любом взаимодействии любых объектов, а также сведения о ком-нибудь, о чем-нибудь. В то же время, информационный процесс – это процесс сбора, накопления, хранения, обработки, распределения, распространения, представления, восприятия и использования информации. Предметы изучения теоретической информатики: • общие свойства информации и информационных процессов; • законы и закономерности протекания информационных процессов. Аннотированная программа магистерской подготовки Теоретическая информатика по направлению 522800 – Информатика и вычислительная техника относит к категории вопросов теоретической информатики следующее:
Модели дискретных объектов и явлений реального и виртуальных (компьютерных) миров в рамках лингвистического, логического, алгебраического, графового, стохастического и категорного формализмов.
Информация. Количественные меры информации. Информационные объекты. Объектно-ориентированный анализ.
Открытые системы. Теория фрактальных структур.
Структура и закономерности протекания информационных процессов. 51




Измерение как первичный информационный процесс, его характеристики.
Модели процессов передачи, обработки и накопления информации.
Формальные языки и грамматики. Алгебраическая теория языков.
Синтаксический и семантический анализ. Формальные логические системы. Автоматическое доказательство теорем. Логические системы на основе классической и неклассических логик.
Сложность вычислений и описаний. Спецификация вычислений. Алгоритмическая теория сложности по Колмогорову.
Семантика и логика программ. Спецификация, верификация, доказательство свойств программ. Семантика языков программирования.
Теория структур данных. Элементы криптографии.
Динамика поведения вычислительных структур и дискретных систем.
Взаимосвязь теорий переключательных схем, конечных автоматов, формальных грамматик и языков, теории параллельных процессов и программирования. Асинхронные клеточные автоматы. Элементы теории волновых процессов. Нейронные сети.
Сети массового обслуживания. Теория массового обслуживания применительно к анализу коммуникационных систем общего вида.
Эргономика. Задачи рационального распределения функций в эргатических системах. Организация интеллектуального интерфейса между человеком и машиной. Вопросы теории общения, речевых актов, функциональной активности и функционального гомеостазиса.
Правовые и экономические вопросы информатики. В обязательной программе обучения специальности 030100 - Информатика присутствует дисциплина Теоретические основы информатики. Ее содержание определяется следующими дидактическими единицами:
Понятие информации. Информационные процессы. 52

Непрерывная и дискретная формы представления информации. Количество и единицы измерения информации. ЭВМ как универсальное средство обработки информации.
Понятие алгоритма, его основные свойства. Исполнитель алгоритмов. Способы представления алгоритмов. Рекурсия и итерация. Понятие сложности алгоритма. Асимптотическая сложность алгоритма. Реально выполнимые алгоритмы. Полиномиальные алгоритмы. Совпадение классов полиномиальных и реально выполнимых алгоритмов. Основные методы разработки эффективных алгоритмов (метод балансировки, динамическое программирование, изменение представления данных). Исчерпывающий поиск. Сложность задачи. Верхние и нижние оценки. Понятие трудной задачи. Моделирование как основной метод научного познания. Различные виды моделей.
Дискретный характер ЭВМ. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. Понятие жадного алгоритма. Матроиды. Теорема Радо-Эдмондса. Приближенные комбинаторные алгоритмы, оценка их точности. Апроксимируемость трудных задач. Перечисленные дидактические единицы целиком отнесены в категорию теоретической информатики. Кроме этого отметим, что в соответствии с рис. 1.19 категория теоретической информатики включает в свой состав несколько составляющих более низкого уровня иерархии. Поэтому дополнительно к категории теоретической информатики автоматически были отнесены все объекты, для которых устанавливалось их отношение к составляющим более низких уровней иерархии. 3.2. Теория информации 3.2.1. Теория информации в целом В качестве определения понятия теории информации использовалось следующее: теория информации – наука об общих свойствах информации и информационных процессов в природе и обществе; одна из фундаментальных областей научного знания о наиболее общих проявлениях информационной реальности, которые лежат в основе 53

развития природы и общества [59]. Самостоятельная дисциплина Теория информации присутствует в планах обучения специальностям 075200 – Компьютерная безопасность, 075400 Комплексная защита объектов информатизации, 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем и 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. Содержание обучения трех первых специальностей регламентируется дидактическими единицами:
Энтропия вероятностной схемы; аксиомы Хинчина и Фаддеева; условная энтропия; взаимная информация и ее свойства; источники информации; энтропия источников; дискретный источник без памяти; теоремы Шеннона об источниках; марковские и эргодические источники; информационная дивергенция; граница Симмонса; оптимальное кодирование; префиксные коды; неравенство Крафта; линейные коды; параметры кодов и их границы; корректирующие свойства кодов; циклические коды; БЧХ – коды; код Хемминга; сверточные коды; математическая модель канала связи; пропускная способность канала связи; прямая и обратная теоремы кодирования», а последней:
Энтропия и информация; теорема дискретизации; скорость передачи информации и пропускная способность канала связи при отсутствии и наличии помех; прямая и обратная теоремы Шеннона; информационные пределы избыточности и методика построения кодов; проблемы передачи непрерывной информации с оценкой ошибок дискретизации по времени и по амплитуде; возможности информационного подхода к оценке качества функционирования систем связи. Кроме этого, в соответствии с классификацией рис. 1.19 теория информации включает в себя составляющие более низкого уровня иерархии. Поэтому, как и в предыдущем случае, дополнительно к категории теории информации автоматически были отнесены все объекты, для которых устанавливалось их отношение к составляющим более низких уровней иерархии

54

3.2.2. Понятие информации В работе [63] приводится 18 используемых в настоящее время определений информации. В соответствии с ними информацией называют: • любые сведения о каких-либо ранее неизвестных событиях; • содержательное описание объекта или явления; • результат выбора; • содержание сигнала, сообщения; • меру разнообразия; • отраженное разнообразие; • сущность, сохраняющуюся при вычислимом изоморфизме; • уменьшаемую неопределенность; • меру сложности структур, меру организации; • результат отражения реальности в сознании человека, представленный на его внутреннем языке; • семантику или прагматику синтаксиса языка представления данных; • продукт научного познания, средство изучения реальной действительности; • основное содержание отображения; • бесконечный законопроцесс триединства энергии, движения, и массы с различными плотностями кодовых структур бесконечно-беспредельной вселенной; • непременную субстанцию живой материи, психики, сознания; • вечную категорию, содержащуюся во всех без исключения элементах и системах материального мира, проникающую во все «поры» жизни людей и общества; • свойство материи, ее атрибут, некую реалию, существующую наряду с материальными вещами или в самих вещах; • язык мира как живого целого. Тем не менее, как отмечают авторы работы, хотя информация является общенаучной категорией, строгого, устраивающего всех специалистов понятия этого феномена нет. Воспользуемся для целей классификации определением [51]: информация – пригодные для обеспечения активных действий результаты процесса отражения, протекающего при любом взаимодействии любых объектов, а также сведения о ком-нибудь, о чем-нибудь. 55

По результатам классификации было установлено, что понятие информации рассматривается в процессе изучения ряда обязательных дисциплин различных специальностей, перечень которых приведен в табл. 3.1. Таблица 3.1

Результаты классификации в категории понятие информации Направление или специальность

030100 – Информатика 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Название дисциплины или программы

Теоретические основы информатики Информатика Теория информации Информатика Теория информации Теория информации Теория информации Информатика Теоретическая информатика Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Информатика Информатика

3.2.3. Измерение информации Под измерением обычно понимают процесс определения количественной характеристики, в основе которого лежит нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств [85]. Измерение информации осуществляется на основе ее различных мер. В [56] упоминается три их разновидности: синтаксическая, семантическая и прагматическая меры. В рамках синтаксических мер рассматривается статистический подход, базирующийся 56

на понятии энтропии, и структурный (компьютерный), опирающийся на единицы представления информации (бит, байт и так далее). Семантический подход к измерению информации используется для определения смыслового содержания информации на основе располагаемой пользователем совокупности сведений (тезауруса). Прагматическая мера информации определяет ценность ее использования, выраженную, например, в денежном значении. По результатам классификации было установлено, что измерение информации рассматривается в ряде обязательных дисциплин различных специальностей, перечень которых приведен в табл. 3.2. Таблица 3.2

Результаты классификации в категории измерение информации Направление или специальность

030100 – Информатика 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника

Название дисциплины или программы

Теоретические основы информатики Информатика Теория информации Информатика Теория информации Теория информации Теория информации Информатика Теоретическая информатика Системы реального времени Информатика

3.2.4. Основы квалиметрии информации При проведении классификации предполагалось, что квалиметрия (теория количественного оценивания качества) – научная дисциплина, изучающая методологию и проблематику комплексного количественного оценивания качества объектов. В [56] приводятся следующий 57

набор показателей качества информации: репрезентативность, содержательность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость. По результатам классификации было установлено, что измерение информации рассматривается в ряде обязательных дисциплин различных специальностей, перечень которых приведен в табл. 3.3. Таблица 3.3

Результаты классификации в категории основы квалиметрии информации Направление или специальность

Название дисциплины или программы

030100 – Информатика

Теоретические основы информатики

075200 – Компьютерная безопасность

Теория информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника

Теория информации Теория информации Информатика Теоретическая информатика Информационно-измерительные системы Информатика

3.2.5. Семиотические и лингвистические аспекты информации В соответствии с Большой Российской энциклопедией [5] семиотика – наука, исследующая свойства знаков и знаковых систем естественных и искусственных языков. Семиотика изучает характерные особенности отношения «знак – означаемое». Выявляется три основных аспекта семиотики: синтактика, семантика и прагматика. Синтактика изучает внутренние свойства систем знаков безотносительно к интерпретации (правила построения знаков в рамках знаковой системы). Семантика рассматривает отношение знаков к обозначаемому (содержание знаков). Прагматика исследует связь знаков с адресатом, то есть проблемы интерпретации знаков теми, кто их использует, их полезности и ценности для интерпретатора. В то же 58

время лингвистика – учение о языке, исследующее закономерности его структуры, функционирования и развития, включающее сравнение отдельных языков с целью выявления генетических и типологических связей между ними. По результатам классификации было установлено, что семиотические и лингвистические аспекты информации рассматривается в ряде обязательных дисциплин различных специальностей, перечень которых приведен в табл. 3.4. Таблица 3.4

Результаты классификации в категории семиотические и лингвистические аспекты информации Направление или специальность

Название дисциплины или программы

Социальные коммуникации 052700 – Библиотечно-информационная деятельность

Лингвистические средства библиотечно-информационных технологий

075200 – Компьютерная безопасность

Языки программирования

075300 – Организация и технология защиты информации

Информатика

075400 – Комплексная защита объектов информатизации

Информатика

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

Языки программирования

075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

Теория информации Информатика Базы данных Теоретическая информатика Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Технология разработки программных систем Базы данных Системы реального времени 59

Окончание табл. 3.4 Направление или специальность

Название дисциплины или программы

654600 – Информатика и вычислительная техника

Информатика Базы данных Системное программное обеспечение

654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления)

Системное программное обеспечение

654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем)

Лингвистическое и программное обеспечение САПР Интеллектуальные подсистемы САПР Теория языков программирования и методы трансляции Теория вычислительных процессов

654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Представление знаний в информационных системах Интеллектуальные информационные системы

Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Дискретные структуры

3.2.6. Теоретические основы искусственного интеллекта Искусственный интеллект как научное направление связывается с попытками формализовать мышление человека [74]. Как отмечается в [83], искусственный интеллект – один из разделов информатики, в рамках которого решаются задачи аппаратного и программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются творческими. Учебник [56] относит к направлениям искусственного интеллекта представление знаний и разработку систем, основанных на знаниях, игры и творчество, естественноязыковые интерфейсы и машинный перевод, распознавание образов, интеллектуальные роботы. Кроме этого, к категории интеллектуальных систем учебник относит и экспертные системы. М.Л. Кричевский [62] в качестве теоретических вопросов искусственного интеллекта упоминает искусственные нейронные сети, нечеткую логику, генетические алгоритмы, нелинейную динамику. 60

По результатам классификации было установлено, что теоретические вопросы искусственного интеллекта рассматривается в ряде обязательных дисциплин различных специальностей, перечень которых приведен в табл. 3.5. Таблица 3.5

Результаты классификации в категории теоретические вопросы искусственного интеллекта Направление или специальность

030100 – Информатика 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Название дисциплины или программы

Основы искусственного интеллекта Интеллектуальные информационные системы Информатика Интеллектуальные системы Операционные среды САПР САПР средств вычислительной техники и информационно-управляющих систем Современные проблемы информатики и вычислительной техники История и методология информатики и вычислительной техники Системы искусственного интеллекта Интеллектуальные подсистемы САПР Представление знаний в информационных системах Интеллектуальные информационные системы

3.2.7. Математические основы теории информации Разделение математического аппарата информатики на математические основы теории информации и прикладные вопросы математики весьма условно. Тем не менее, можно отметить такие разделы математики, как теория графов, математическая логика и теория ал61

горитмов, теория автоматов, абстрактная алгебра. В процессе классификации были отобраны учебные дисциплины, перечень которых представлен в табл. 3.6. 3.3. Теория информационных процессов 3.3.1. Теория информационных процессов в целом Предполагалось, что теория информационных процессов – наука об общих свойствах информационных процессов. В соответствии с [51] информационный процесс – процесс сбора, получения, накопления, хранения, обработки, распределения, распространения, представления, восприятия и использования информации. Проведенный анализ не выявил самостоятельных учебников и учебных пособий, посвященных этому вопросу. Дисциплина Теория информационных процессов и систем присутствует в планах обучения направлению (специальности) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии). Несмотря на то, что в названии дисциплины присутствует теория информационных процессов, содержание обучения регламентируется таким набором дидактических единиц, который, в первую очередь, относятся к теории информационных систем. Как следствие, применительно к теории информационных процессов указанная дисциплина может рассматриваться только в ограниченном объеме. Как отмечает В.А. Острейковский [74], обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов. Соответственно сигнал – средство перенесения информации в пространстве и времени. В свою очередь теория сигналов и их обработки является важной составляющей подготовки специалистов в области связи, радиотехники, автоматики, кибернетики. Представляется вполне логичным предположить, что основной учебный материал по этим вопросам сосредоточен в соответствующих учебниках и учебных пособиях. Их анализ выходит за рамки настоящей монографии. Очевидно, что развитие и адаптация для целей обучения рассматриваемого раздела информатики может базироваться на результатах, полученных в пе62

речисленных смежных областях. Таблица 3.6

Результаты классификации в категории математические основы теории информации Направление или специальность

030100 – Информатика

075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура

Название дисциплины или программы

Математическая логика Дискретная математика Элементы абстрактной и компьютерной алгебры Теория алгоритмов Математическая логика и теория алгоритмов Дискретная математика Теория информации Методы программирования Вычислительная техника и программирование Математическая логика и теория алгоритмов Дискретная математика Теория информации Математическая логика и теория алгоритмов Теория информации Дискретная математика Методы программирования Дискретная математика Дискретная математика Дискретная математика Математическая логика и теория алгоритмов Операционные системы Базы данных Операционные среды САПР САПР средств вычислительной техники и информационно-управляющих систем Информационно-управляющие системы Современные проблемы информатики и вычислительной техники История и методология информатики и вычислительной техники

63

Окончание табл. 3.6 Направление или специальность

654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Дискретная математика Математическая логика и теория алгоритмов Базы данных Теория автоматов Лингвистическое и программное обеспечение САПР Интеллектуальные подсистемы САПР

Структуры и алгоритмы обработки данных

Дискретные структуры Алгоритмы и теория сложности Вычислительная математика и численные методы

В соответствии с рис. 1.19 категория теория информационных процессов включает в свой состав несколько составляющих более низкого уровня иерархии. Поэтому к категории теория информационных процессов были отнесены все объекты, для которых устанавливалось их отношение к составляющим более низких уровней иерархии. 3.3.2. Генерация и получение информации По результатам анализа вопросы генерации и получения информации рассматриваются в рамках учебных дисциплин, перечень которых рассматривается в табл. 3.7. 3.3.3. Передача и хранение информации По результатам анализа вопросы передачи и хранения информации рассматриваются в рамках учебных дисциплин, перечень которых рассматривается в табл. 3.8. 64

Таблица 3.7

Результаты классификации в категории генерация и получение информации Направление или специальность

075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Название дисциплины или программы

Информатика Системы и сети передачи информации Средства и системы технического обеспечения обработки, хранения и передачи информации Системы и сети связи Информатика Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний Моделирование

Моделирование систем

Моделирование систем

Таблица 3.8

Результаты классификации в категории передача и хранение информации Направление или специальность

030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации

Название дисциплины или программы

Базы данных и управление ими Информатика Теория информации Системы и сети передачи информации Средства и системы технического обеспечения обработки, хранения и передачи информации Теория информации Системы и сети связи 65

Окончани6е табл. 3.8 Направление или специальность

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Теория информации Информатика Базы данных и экспертные системы Базы данных Сети ЭВМ и телекоммуникации Теоретическая информатика Периферийные устройства ЭВМ Базы данных Системы реального времени Цифровая обработка сигналов Информационно-измерительные системы Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний Базы данных Сети ЭВМ и телекоммуникации Информационные технологии Информационные технологии Управление данными Управление информацией

3.3.4. Обработка информации По результатам анализа вопросы обработки информации рассматриваются в рамках учебных дисциплин, перечень которых рассматривается в табл. 3.9. 3.3.5. Представление информации По результатам анализа вопросы представления информации рассматриваются в рамках учебных дисциплин, перечень которых 66

рассматривается в табл. 3.10. Таблица 3.9

Результаты классификации в категории обработка информации Направление или специальность

Название дисциплины или программы

Теоретические основы информатики Информатика Системы и сети передачи информации

030100 – Информатика 075200 – Компьютерная безопасность 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

Системы и сети связи Информатика Теоретическая информатика Периферийные устройства ЭВМ Компьютерный анализ и интерпретация данных Системы реального времени Цифровая обработка сигналов Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Информационные технологии Информационные технологии

Таблица 3.10

Результаты классификации в категории представление информации Направление или специальность

030100 – Информатика 075400 – Комплексная защита объектов информатизации

Название дисциплины или программы

Теоретические основы информатики Системы и сети связи

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Системы мультимедиа и компьютерная графика Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний

Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Управление информацией 67

3.3.6. Восприятие информации По результатам анализа вопросы восприятия информации рассматриваются в рамках учебных дисциплин, перечень которых рассматривается в табл. 3.11. Таблица 3.11

Результаты классификации в категории восприятие информации Направление или специальность

510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Информатика Системы мультимедиа и компьютерная графика Человеко-машинное взаимодействие Взаимодействие человека и машины

3.3.7. Информационные характеристики человека По результатам анализа вопросы, касающиеся информационных характеристик человека, рассматриваются в рамках учебных дисциплин, перечень которых рассматривается в табл. 3.12. Таблица 3.12

Результаты классификации в категории информационные характеристики человека Направление или специальность

510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

68

Название дисциплины или программы

Информатика Системы мультимедиа и компьютерная графика Человеко-машинное взаимодействие Взаимодействие человека и машины

3.4. Теоретические основы информационных систем В соответствии с [51] теория информационных систем – наука, занимающаяся общими свойствами информационных систем. Соответственно информационная система – система, назначением которой является осуществление каких-либо информационных процессов. Самостоятельная дисциплина Теория информационных процессов и систем присутствует в планах обучения направлению (специальности) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии). Содержание обучения регламентируется дидактическими единицами:
Основные задачи теории систем; краткая историческая справка; терминология теории систем; понятие информационной системы; системный анализ; качественные и количественные методы описания информационных систем; кибернетический подход; динамическое описание информационных систем; каноническое представление информационной системы; агрегатное описание информационных систем. Операторы входов и выходов; принципы минимальности информационных связей агрегатов; агрегат как случайный процесс; информация и управление. Модели информационных систем; синтез и декомпозиция информационных систем; информационные модели принятия решений; возможность использования общей теории систем в практике проектирования информационных систем. Вопросы теории информационных систем затрагиваются еще набором дисциплин различных специальностей, представленным в табл. 3.13. Таблица 3.13

Результаты классификации в категории теоретические основы информационных систем Направление или специальность

030100 – Информатика 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075300 – Организация и технология защиты информации

Название дисциплины или программы

Информационные системы Информационные сети и системы Информатика 69

Окончани6е табл. 3.13 Направление или специальность

075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования)

Название дисциплины или программы

Информатика Защита информационных процессов в компьютерных системах Системы и сети передачи информации Технология построения защищенных автоматизированных систем Базы данных Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Компьютерное моделирование Информационно-измерительные системы Современные проблемы информатики и вычислительной техники Компьютерные технологии в науке и образовании Сети ЭВМ и телекоммуникации

Моделирование систем

Разработка САПР

654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Теория информационных процессов и систем Корпоративные информационные системы Интеллектуальные информационные системы Проектирование информационных систем

Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Управление информацией

3.5. Теоретические основы информационной безопасности Определения терминов, связанных с информационной безопасностью, приведены, в частности, в [51]. В соответствии с ними: информационная опасность – это: 70

•

состояние окружающей среды или объекта, в котором существует возможность причинить объекту существенный ущерб или вред путем оказания воздействия на информационную сферу объекта; • свойство объекта, характеризующее его способность наносить существенный ущерб какому-либо объекту путем оказания воздействия на информационную сферу этого объекта. Информационная безопасность – это: • состояние объекта, когда ему путем воздействия на его информационную сферу не может быть нанесен существенный ущерб или вред; • свойство объекта, характеризующее его способность не наносить существенного ущерба какому-либо объекту путем оказания воздействия на информационную сферу этого объекта. Информационная угроза – угроза объекту путем оказания воздействия на его информационную сферу, т.е.: • намерение нанести (причинить) объекту существенный ущерб, путем оказания воздействия на его информационную сферу; • информационная опасность, реализация которой становится весьма вероятной; • фактор или совокупность факторов, создающих информационную опасность объекту. Такими факторами могут быть действия, поведение объектов, природные явления и т. д. Информационная безопасность личности – это состояние человека, в котором его личности не может быть нанесено существенного ущерба путем оказания воздействия на окружающее человека информационное пространство. Информационная безопасность общества – это состояние общества, в котором ему не может быть нанесен существенный ущерб путем воздействия на информационную сферу общества. Информационная безопасность государства – это состояние государства, в котором ему не может быть нанесен существенный ущерб путем оказания воздействия его информационную сферу. Информационная безопасность Российской Федерации – это состояние страны, в котором гражданам, объединениям и общественным группам граждан, обществу и государству не может быть 71

нанесен существенный ущерб путем оказания воздействия на информационную сферу страны. Вопросы информационной безопасности затрагиваются набором дисциплин различных специальностей, представленным в табл. 3.14. Таблица 3.14

Результаты классификации в категории теоретические основы информационной безопасности Направление или специальность

052700 – Библиотечно-информационная деятельность

075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации

72

Название дисциплины или программы

Информатика Основы информационной безопасности Теоретические основы компьютерной безопасности Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности Криптографические методы защиты информации Теория информационной безопасности и методология защиты информации Правовая защита информации Организационная защита информации Защита и обработка конфиденциальных документов Инженерно-техническая защита информации Криптографическая защита информации История и современная система защиты информации в России Системы защиты информации в ведущих зарубежных странах Организация и управление службой защиты информации Теория информационной безопасности и методология защиты информации Правовое обеспечение информационной безопасности Организационное обеспечение информационной безопасности Защита информационных процессов в компьютерных системах Организация и управление службой защиты информации на предприятии

Окончани6е табл. 3.14 Направление или специальность

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура

Название дисциплины или программы

Основы информационной безопасности Организационное обеспечение информационной безопасности Правовое обеспечение информационной безопасности Криптографические методы защиты информации Основы информационной безопасности Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности Операционные системы Сети ЭВМ и телекоммуникации Методы и средства защиты компьютерной информации Безопасность и защита информации Современные проблемы информатики и вычислительной техники

654600 – Информатика и вычислительная техника

Операционные системы Методы и средства защиты компьютерной информации

654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления)

Надежность, эргономика и качество АСОИУ

654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Информатика Операционные системы Информационная безопасность и защита информации Надежность информационных систем Алгоритмы и теория сложности Социальные и профессиональные вопросы

73

3.6. Теоретические основы компьютерной графики и визуализации Теоретические вопросы компьютерной графики могут быть отнесены к категории прикладных вопросов математики или выделены, как в настоящем случае в самостоятельную классификационную группу. Результаты представлены в табл. 3.15. Таблица 3.15

Результаты классификации в категории теоретические основы компьютерной графики и визуализации Направление или специальность

030100 – Информатика 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Компьютерное моделирование Информатика Компьютерная графика Периферийные устройства ЭВМ Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Системы мультимедиа и компьютерная графика Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний История и методология информатики и вычислительной техники Компьютерная графика Геометрическое моделирование в САПР Автоматизация конструкторского и технологического проектирования Компьютерная геометрия и графика Компьютерная графика и визуализация

3.7. Прикладные вопросы математики Прикладные вопросы математики – категория, которая в большой степени зависит от целей подготовки. Дополнительно приходится 74

учитывать структуру общей математической подготовки, существенно зависящей от конкретной специальности. Как следствие, перечень вопросов, включенных в эту категорию, носит условный характер. При организации обучения отбор содержания в этой категории может быть предметом самостоятельного исследования. Результаты анализа представлены в табл. 3.16. Таблица 3.16

Результаты классификации в категории прикладные вопросы математики Направление или специальность

030100 – Информатика

075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

Название дисциплины или программы

Элементы абстрактной и компьютерной алгебры Теория алгоритмов Численные методы Дискретная математика Теоретические основы компьютерной безопасности Криптографические методы защиты информации Теретико-числовые методы в криптографии Криптографическая защита информации Дискретная математика Криптографические методы и средства обеспечения информационной безопасности Криптографические методы защиты информации Численные методы Криптографические методы защиты информации Методы оптимизации Численные методы Теория игр и исследование операций Современные проблемы прикладной математики и информатики Вычислительная математика Основы теории управления

75

Окончание табл. 3.16 Направление или специальность

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Системы мультимедиа и компьютерная графика Методы анализа и синтеза проектных решений Операционные среды САПР Компьютерный анализ и интерпретация данных Цифровая обработка сигналов Информационно-управляющие системы Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний История и методология информатики и вычислительной техники Вычислительная математика Теоретические основы автоматизированного управления Теория принятия решений Структуры и алгоритмы обработки данных

Основы теории управления Вычислительная математика и численные методы

3.8. Теория моделирования Моделирование является основным инструментом построения информационных систем. В соответствии с Большим энциклопедическим словарем «моделирование – это исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей; использование моделей для определения или уточнения характеристик и рационализации способов построения вновь конструируемых объектов. Моделирование – одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования по существу базируется 76

любой метод научного исследования – как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный (использующий предметные модели)». Результаты анализа применительно к категории моделирование представлены в табл. 3.17. Таблица 3.17

Результаты классификации в категории теория моделирования Направление или специальность

030100 – Информатика 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

Название дисциплины или программы

Теоретические основы информатики Компьютерное моделирование Моделирование систем Современные проблемы прикладной математики и информатики Основы теории управления

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

Теоретическая информатика САПР средств вычислительной техники и информационно-управляющих систем Компьютерное моделирование Компьютерный анализ и интерпретация данных Информационно-управляющие системы Информационно-измерительные системы

654600 – Информатика и вычислительная техника

Моделирование

654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления)

Теоретические основы автоматизированного управления Моделирование систем Системы искусственного интеллекта

654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования)

Интеллектуальные подсистемы САПР

654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Основы теории управления Моделирование систем Представление знаний в информационных системах Вычислительная математика и численные методы 77

3.9. Социальная информатика В соответствии с определением [59] Социальная информатика – наука о закономерностях и формах движения информации в обществе. Кроме этого ряд определений, имеющих отношение к социальной информатике, представлен в работе [51]. В соответствии Таблица 3.18

Результаты классификации в категории социальная информатика Направление или специальность

Название дисциплины или программы

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность

Теория и методика обучения информатике

075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура Стандарт ACM и IEEE Computer Society 78

Педагогические программные средства Информатика Социальные коммуникации Основы информационной безопасности Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности Правовая защита информации Организационная защита информации История и современная система защиты информации в России Системы защиты информации в ведущих зарубежных странах Правовое обеспечение информационной безопасности Основы информационной безопасности Правовое обеспечение информационной безопасности Основы информационной безопасности Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности Теоретическая информатика Распределенные автоматизированные системы Современные проблемы информатики и вычислительной техники Компьютерные технологии в науке и образовании Взаимодействие человека и машины Социальные и профессиональные вопросы

с ними: Информатизация – организационный социально-экономический и научно-технический процесс, в основе которого лежит массовое применение информационных средств и технологий во всех сферах деятельности для кардинального улучшения условий труда и качества жизни населения, значительного повышения эффективности всех видов производства. Информационная сфера (инфосфера) – это: • сфера общечеловеческой деятельности, связанная с получением, переработкой, распределением и использованием информации; • первая фаза ноосферы (сферы разума) с единым высокоразвитым информационным пространством человечества, в котором функционирует «коллективный разум» Информационное общество – это такое общество, в котором производство и потребление информации является важнейшим видом деятельности, а информация признается наиболее значимым ресурсом, новые информационные и телекоммуникационные технологии и техника становятся базовыми технологиями и техникой, а информационная среда наряду с социальной и экологической – новой средой обитания человека. Информационная культура – совокупность информационных средств, технологий и ресурсов, а также способов, навыков, умений, человеческих сил и способностей создавать и использовать в своей деятельности информационные средства, технологии и ресурсы. Информационная потребность – потребность какого-либо лица в информации для осуществления своей деятельности [51]. Было установлено, что соответствующие вопросы рассматриваются в рамках изучения дисциплин, перечень которых представлен в табл. 3.18. 3.10. Информация в природе Информация в природе – пригодные для обеспечения активных действий результаты процесса отражения, протекающего при любом взаимодействии объектов живой и неживой природы. К.К. Колин [59] отмечает факт существования биологической информатики – на79

уки, изучающей общие закономерности и особенности реализации информационных процессов в биосфере – живых организмах и растениях. Проведенный анализ не выявил факта наличия соответствующих дидактических единиц содержания обязательного обучения информационным специальностям высшей школы. 3.11. Выводы Все категории используемой классификации информатики как научной дисциплины по В.П. Заболотскому находят свое отражение в содержании обучения информационным специальностям высшей школы за исключением категории информация в природе. Наибольшие затруднения при классификации вызывает категория Теория информационных процессов и входящие в нее составляющие Генерация и получение информации, Передача и хранение информации, Обработка информации, Представление информации и Восприятие информации. Не смотря на то, что этим составляющим информатики уделяется внимание в самых различных приложениях, системное изложение соответствующего материала отсутствует. Как следствие, требуется разработка унифицированной учебной дисциплины Теория информационных процессов. Установлено, что обязательное содержание обучения информационным специальностям высшей школы не включает вопросы, относящиеся к категории Информация в природе.

80

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПРИКЛАДНОЙ ИНФОРМАТИКИ 4.1. Прикладная информатика в целом В соответствии с [51] использовалось следующее определение: прикладная информатика – это наука, которая изучает общие свойства информационных технологий и систем, а также способы и методы их применения. Объекты изучения прикладной информатики: • информационные технологии; • информационные системы. Информационная технология есть совокупность способов и приемов реализации информационных процессов в различных областях человеческой деятельности при производстве информационного продукта. Информационная система представляет собой систему, назначением которой является осуществление каких-либо информационных процессов. Информационный продукт – информация, представляющая собой результат деятельности какого-либо лица. Информационный продукт включает в себя информацию (данные, знания), носители информации, информационные средства и технику, прочий продукт, обеспечивающий информационную деятельность. Предметы изучения прикладной информатики: • свойства информационных технологий, а также способы и методы реализации информационных процессов в соответствующих информационных технологиях; • свойства информационных систем, а также способы и методы организации функционирования этих систем для реализации соответствующих информационных технологий. Анализ содержания обучения показал, что самостоятельная дисциплина Прикладная информатика в программах подготовки по информационным специальностям высшей школы отсутствует. Дисциплина Информационные технологии изучается в рамках обучения специальностям, перечень которых представлен в табл. 4.1. Кроме этого, дисциплина Информационные системы изучается при подготовке по специальности 030100 – Информатика. 81

Таблица 4.1

Перечень дисциплин Информационные технологии

Название дисциплины или программы

Направление или специальность

052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Информационные технологии Информационные технологии Информационные технологии Информационные технологии

4.2. Аппаратные средства Использовалось следующее определение [85]: аппаратные средства – отдельные составляющие и весь комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование вычислительной установки и средств ее взаимодействия с окружающим миром. Результаты классификации представлены в табл. 4.2. Таблица 4.2

Результаты классификации в категории аппаратные средства Направление или специальность

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность

075200 – Компьютерная безопасность

82

Название дисциплины или программы

Архитектура компьютера Информатика

Информатика Информатика Аппаратные средства вычислительной техники Электроника и схемотехника Технические средства и методы защиты информации Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности

Продолжение табл. 4.2 Направление или специальность

075300 – Организация и технология защиты информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

Название дисциплины или программы

Вычислительная техника и программирование Инженерно-техническая защита информации Программно-аппаратная защита информации Аппаратные средства вычислительной техники Технические средства защиты информации Программно-аппаратная защита информации Информатика Аппаратные средства вычислительной техники Теоретические основы компьютерной безопасности Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Информатика Программно-аппаратные средства обеспечения ИБ Аппаратные средства вычислительной техники Информатика История и методология прикладной математики и информатики Основы теории управления Организация ЭВМ и систем Сети ЭВМ и телекоммуникации Высокопроизводительные вычислительные системы Микропроцессорные системы Интеллектуальные системы Элементы и устройства вычислительной техники и информационных систем Периферийные устройства ЭВМ САПР средств вычислительной техники и информационно-управляющих систем Компьютерный анализ и интерпретация данных Цифровая обработка сигналов 83

Окончание табл. 4.2 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура

654600 – Информатика и вычислительная техника

654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

История и методология информатики и вычислительной техники Информатика Организация ЭВМ и систем Сети ЭВМ и телекоммуникации Схемотехника ЭВМ Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ Интерфейсы периферийных устройств Микропроцессорные системы

Системы реального времени

Архитектура вычислительных систем

Архитектура ЭВМ и систем

Архитектура и организация ЭВМ

4.3. Программирование В основу классификации были положены следующие определения: программирование – теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ. Программа – упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи [56]. Результаты представлены в табл. 4.3. Таблица 4.3

Результаты классификации в категории программирование Направление или специальность

030100 – Информатика

84

Название дисциплины или программы

Теория и методика обучения информатике Программирование Практикум по решению задач на ЭВМ

Продолжение табл. 4.3 Направление или специальность

030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат

510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

Название дисциплины или программы

Информатика Языки и системы программирования Информатика Программно-техническое обеспечение автоматизированных библиотечно-информационных систем Информатика Методы программирования Языки программирования Вычислительная техника и программирование Программно-аппаратная защита информации Методы программирования и прикладные алгоритмы Программно-аппаратная защита информации Информатика Методы программирования Языки программирования Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Информатика Программно-аппаратные средства обеспечения ИБ Аппаратные средства вычислительной техники Средства и методы программирования Информатика Языки программирования и методы трансляции Системное и прикладное программное обеспечение Практикум на ЭВМ Современные компьютерные технологии История и методология прикладной математики и информатики Программирование на языке высокого уровня Основы теории управления 85

Окончание табл. 4.3 Направление или специальность

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Высокопроизводительные вычислительные системы Интеллектуальные системы Технология разработки программных систем Информационное и программное обеспечение САПР Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний История и методология информатики и вычислительной техники Программирование на языке высокого уровня Технологии программирования

Технологии программирования

Лингвистическое и программное обеспечение САПР Функциональное и логическое программирование Объектно-ориентированное программирование Технология разработки программного обеспечения Информатика Технология программирования Представление знаний в информационных системах Основы программирования Языки программирования Программная инженерия

4.4. Системное программное обеспечение Использовались следующие определения: системное программное обеспечение – программные средства, играющие вспомогатель86

ную (служебную) роль в процессе организации работы компьютера и управления его ресурсами [83]; совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ [56]. Результаты представлены в табл. 4.4. Таблица 4.4

Результаты классификации в категории системное программное обеспечение Направление или специальность

030100 – Информатика 052700 – Библиотечно-информационная деятельность

075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

Название дисциплины или программы

Программное обеспечение ЭВМ Информатика Информатика Операционные системы Вычислительные сети Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Криптографические протоколы Программно-аппаратная защита информации Программно-аппаратная защита информации Вычислительные сети Информатика Безопасность операционных систем Теоретические основы компьютерной безопасности Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Информатика Операционные системы Системное и прикладное программное обеспечение Операционные системы Высокопроизводительные вычислительные системы Операционные системы Сети ЭВМ и телекоммуникации Системы реального времени Цифровая обработка сигналов Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний 87

Окончание табл. 4.4 Направление или специальность

654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Операционные системы Системное программное обеспечение Системное программное обеспечение Операционные системы Администрирование в информационных системах Операционные системы

4.5. Информационные сети Под информационными сетями понимались вычислительные (компьютерные) сети, предназначенные реализации информационных процессов средствами телекоммуникационных технологий [85]. Результаты классификации представлены в табл. 4.5. Таблица 4.5

Результаты классификации в категории информационные сети Направление или специальность

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 88

Название дисциплины или программы

Компьютерные сети, интернет и мультимедиа технологии Информатика Компьютерные коммуникации и сети. Информатика Информационные сети и системы Вычислительные сети Системы и сети передачи информации Защита и обработка конфиденциальных документов Вычислительные сети Системы и сети связи Системы и сети передачи информации Безопасность вычислительных сетей Современные компьютерные технологии

Окончание табл. 4.5 Направление или специальность

552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Информатика Сети ЭВМ и телекоммуникации Сети ЭВМ и телекоммуникации Операционные среды САПР САПР средств вычислительной техники и информационно-управляющих систем Распределенные автоматизированные системы Сети ЭВМ и телекоммуникации

Архитектура вычислительных систем Информационные сети Архитектура ЭВМ и систем Распределенные вычисления

4.6. Информационные ресурсы Использовались следующие определения [51]: информационный ресурс – информация, пригодная для удовлетворения информационных потребностей какого-либо лица и доступная этому лицу. Информационный фонд – накопленная и хранимая информация, к которой может быть обеспечен доступ какому-либо лицу. Информационный потенциал – способность производить информацию и оказывать информационные услуги. Информационный продукт – информация, представляющая собой результат деятельности какого-либо лица. Информационный продукт включает: • информацию (данные, знания); • носители информации; • информационные средства и технику; • прочий продукт, обеспечивающий информационную деятельность. Информационная услуга – предоставление информационного 89

продукта в пользование какому-либо лицу. Информационная деятельность – деятельность по производству информационного продукта и оказанию информационных услуг. Виды информационной деятельности: • производство информации; • распределение и распространение информации; • хранение информации; • потребление информации (восприятие информации); • оказание информационных услуг (посреднические услуги). Информационный товар: • информационный продукт, произведенный для обмена или продажи; • информационная услуга как предмет продажи; • товар, обеспечивающий информационную деятельность (информационные средства и техника, произведенные для продажи). Результаты классификации представлены в табл. 4.6. Таблица 4.6

Результаты классификации в категории информационные ресурсы Направление или специальность

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 90

Название дисциплины или программы

Информационные системы Базы данных и управление ими Информационные ресурсы Информационно-аналитические продукты и услуги Организация информационно-аналитической деятельности Системы и сети передачи информации Экономика защиты информации Экономика защиты информации Базы данных и экспертные системы Базы данных

Окончание табл. 4.5 Направление или специальность

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Базы данных Информатика Базы данных Управление данными Интеллектуальные информационные системы Управление информацией

4.7. Информационные и телекоммуникационные технологии и системы Определения информационных технологий и систем представлены выше (смотри подраздел 4.1). Телекоммуникационные технологии [59] – способы рациональной организации работы телекоммуникационных систем. Телекоммуникационные системы – это: • телеграфные и телефонные сети; • системы передачи данных по выделенным и коммутируемым каналам с использованием модемов; • сети передачи данных с коммутацией пакетов; • локальные вычислительные сети; • цифровые сети интегрального обслуживания (узкополосные и широкополосные); • высокоскоростные локальные сети. Кроме этого, использовался еще ряд определений [51]. Автоматизированная информационная система – информационная система, в которой какая-то часть информационных процессов выполняется без непосредственного участия человека. Автоматизированный информационный ресурс – информация, зафиксированная на носителе в машиночитаемом виде и приспособленная для использования в автоматизированных информационных системах. Новая информационная технология – технология информационных процессов, автоматизированных на базе современной информационной техники. Системы искусственного интеллекта 91

[56] – класс программных продуктов, который реализует отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа формирования логических выводов. Результаты классификации в этой категории показаны в табл. 4.7. Отметим, что рассматриваемая категория по результатам классификации содержит 95 объектов, что свидетельствует о необходимости ее дальнейшей детализации. Таблица 4.7

Результаты классификации в категории информационные и телекоммуникационные технологии и системы Направление или специальность

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)

052700 – Библиотечноинформационная деятельность

92

Название дисциплины или программы

Основы искусственного интеллекта Информационные системы Информационные и коммуникационные технологии в образовании Информатика Компьютерные коммуникации и сети Базы данных и управление ими Педагогические программные средства Информатика Социальные коммуникации Информационные технологии Справочно-поисковый аппарат библиотеки Лингвистические средства библиотечно-информационных технологий Автоматизированные библиотечно-информационные технологии Информационные сети и системы Проектирование автоматизированных библиотечно-информационных систем Информационное обеспечение автоматизированных библиотечно-информационных систем Информационно-аналитические технологии Аналитика текста Информационно-аналитические продукты и услуги Интеллектуальные информационные системы

Продолжение табл. 4.7 Направление или специальность

075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат

Название дисциплины или программы

Системы управления базами данных Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Информатика Теория информационной безопасности и методология защиты информации Защита и обработка конфиденциальных документов Инженерно-техническая защита информации Защита информационных процессов в компьютерных системах Комплексная система защиты информации на предприятии Информатика Теория информационной безопасности и методология защиты информации Защита и обработка конфиденциальных документов Инженерно-техническая защита информации Системы и сети связи Организация и управление службой защиты информации на предприятии Системы и сети передачи информации Безопасность систем баз данных Технология построения защищенных автоматизированных систем Информационные технологии Средства и методы программирования Системы и сети передачи информации Передача дискретных сообщений Базы данных и экспертные системы

Современные компьютерные технологии Информатика Основы теории управления Базы данных

93

Продолжение табл. 4.7 Направление или специальность

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура

654600 – Информатика и вычислительная техника

654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления)

654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования)

94

Название дисциплины или программы

Отказоустойчивые вычислительные системы Микропроцессорные системы Интеллектуальные системы Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Технология разработки программных систем Базы данных Сети ЭВМ и телекоммуникации Операционные среды САПР САПР средств вычислительной техники и информационно-управляющих систем Системы реального времени Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний Современные проблемы информатики и вычислительной техники История и методология информатики и вычислительной техники Компьютерные технологии в науке и образовании Информатика Базы данных Сети ЭВМ и телекоммуникации Технологии программирования Теоретические основы автоматизированного управления Моделирование систем Информационные технологии Сетевые технологии Системы искусственного интеллекта Системы реального времени Надежность, эргономика и качество АСОИУ Проектирование АСОИУ Разработка САПР Интеллектуальные подсистемы САПР Геометрическое моделирование в САПР Автоматизация конструкторского и технологического проектирования

Окончание табл. 4.7 Направление или специальность

654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем)

654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Объектно-ориентированное программирование Теория вычислительных процессов Архитектура вычислительных систем Технология разработки программного обеспечения Человеко-машинное взаимодействие Информатика Информационные технологии Теория информационных процессов и систем Управление данными Информационные сети Основы теории управления Моделирование систем Представление знаний в информационных системах Корпоративные информационные системы Администрирование в информационных системах Интеллектуальные информационные системы Надежность информационных систем Проектирование информационных систем Управление информацией

4.8. Обеспечение информационной безопасности Терминология вопросов информационной безопасности приведена выше в подразделе 0. Под обеспечением информационной безопасности понимался комплекс организационных, аппаратных и программных мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности. Результаты классификации представлены в табл. 4.8. Таблица 4.8

Результаты классификации в категории обеспечение информационной безопасности Направление или специальность

030100 – Информатика

Название дисциплины или программы

Программное обеспечение ЭВМ 95

Продолжение табл. 4.8 Направление или специальность

030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность

075300 – Организация и технология защиты информации

075400 – Комплексная защита объектов информатизации

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

96

Название дисциплины или программы

Компьютерные коммуникации и сети.

Информатика Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Криптографические протоколы Теория информационной безопасности и методология защиты информации Защита и обработка конфиденциальных документов Инженерно-техническая защита информации Программно-аппаратная защита информации Защита информационных процессов в компьютерных системах Комплексная система защиты информации на предприятии Экономика защиты информации Теория информационной безопасности и методология защиты информации Защита и обработка конфиденциальных документов Инженерно-техническая защита информации Технические средства защиты информации Программно-аппаратная защита информации Комплексные системы защиты информации на предприятии Экономика защиты информации Организация и управление службой защиты информации на предприятии Безопасность операционных систем Безопасность вычислительных сетей Безопасность систем баз данных Теоретические основы компьютерной безопасности Технические средства и методы защиты информации Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем

Окончание табл. 4.8 Направление или специальность

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Технология построения защищенных автоматизированных систем Безопасность операционных систем Безопасность вычислительных сетей Безопасность систем баз данных Теоретические основы компьютерной безопасности Технические средства и методы защиты информации Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем Технология построения защищенных автоматизированных систем Информационные технологии Технические средства и методы защиты информации Методы и средства защиты компьютерной информации Операционные системы Сети ЭВМ и телекоммуникации Безопасность и защита информации Методы и средства защиты компьютерной информации Информатика Информационные сети Информационная безопасность и защита информации Операционные системы

4.9. Средства мультимедиа В соответствии с [56] средства мультимедиа – комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: видео, графику, тексты, анимацию и др. Результаты классификации представлены в табл. 4.9. 97

Таблица 4.9

Результаты классификации в категории средства мультимедиа Направление или специальность

Название дисциплины или программы

Компьютерные сети, интернет и мультимедиа технологии

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Мультимедиа

Информатика Современные компьютерные технологии Компьютерная графика Системы мультимедиа и компьютерная графика История и методология информатики и вычислительной техники Компьютерная графика Геометрическое моделирование в САПР Компьютерная геометрия и графика Мультимедиа технология Распределенные вычисления Компьютерная графика и визуализация Управление информацией

4.10. Выводы Используемая модель информатики как научной дисциплины по В.П. Заболотскому в основном удовлетворяет и текущему состоянию информатики как предмету обучения информационным специальностям. Степень детализации модели в категории информационные и телекоммуникационные технологии и системы недостаточна, что приводит к переполнению соответствующей классификационной группы. 98

5. ИНФОРМАТИКА КАК ПРЕДМЕТ ОБУЧЕНИЯ В ВИДЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ 5.1. Обработка результатов классификации в соответствии с иерархической структурой информатики как науки Сопоставление названий классифицируемых объектов с названиями разделов информатики как науки в соответствии с иерархической структурой В.П. Заболотского (рис. 1.19) представлено в табл. 5.1. Как следует из нее, большинство позиций находят свое отражение в названиях учебных дисциплин или магистерских программ подготовки. Исключение составляют названия дисциплин, связанных с прикладными вопросами математики, информацией в природе, прикладной информатикой, а также специальными вопросами теории информации и теории информационных процессов, выделенными еще в один более низкий ярус иерархии. В табл. 5.1 соответствующие классификационные группы выделены курсивом. В дальнейшем этому обстоятельству было уделено отдельное внимание. В процессе исследований выяснилось, что анализируемые объекты, даже имеющие одинаковое название, как правило, имеют собственное отличное от других дидактическое наполнение. Кроме этого, было установлено, что в большинстве случаев классифицируемые объекты в соответствии с принципом кластерной категоризации могут быть отнесены к нескольким различным классификационным группам. Поэтому каждому из объектов в качестве параметра было поставлено в соответствие количество его связей с классификационными группами (группы Теоретическая информатика и Прикладная информатика в расчет не принимались), которое колебалось в пределах от 1 до 10 в зависимости от конкретного содержания его дидактического материала. Это обстоятельство объясняет сопоставление в табл. 5.1 одноименной учебной дисциплины разных специальностей (например, Информатика) с разным количеством классификационных групп. Очевидно, что чем больше связей имеет объект, тем больше вопросов из разных разделов информатики как науки включено в его состав, а в случае идеального подбора классификационных признаков количество связей объекта должно быть равным единице. В результате работы все принятые во внимание объекты были отнесены к соответствующим классификационным группам. Как пока99

Теоретическая информатика Теоретические основы информатики

Теоретическая инфор2 матика

3

Информатика

2

1

Классифицируемый объект

1 Информатика

Классификационная группа

7

9

4

4, 10, 6, 5, 3, 3, 9, 6, 6, 8, 5

+

5

+

6 8 9

+ + +

7

052700 – Библиотечно-информационная деятельность

+

10

+

11

+

12

+

13

+

14

+

15

+

16

+

17 18

Таблица 5.1

Сопоставление названий классифицируемых объектов с классификационными группами

Уровень иерархии

Общее количество связей с классификационными группами 030100 Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)

075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем 510200 Прикладная математика и информатика 552800 Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника 654700 – Информационные системы Аннотированные программы магистерской подготовки (направление 522800) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

100

101

2

Нет совпадений Теория информационных процессов и систем Нет совпадений

Математические основы информатики

Теория информационных процессов

Генерация и получение информации

3

4

Лингвистическое и программное обеспечение САПР Лингвистические средства библиотечноинформационных технологий Системы искусственного интеллекта Основы искусственного интеллекта Интеллектуальные системы

Нет совпадений

Теория информации

3

3

Теоретические основы 4 искусственного интеллекта

Семиотические и лин4 гвистические аспекты информации

Основы квалиметрии 4 информации

4 Измерение информации

4 Понятие информации

3 Теория информации

1

4

3

4

2

3

2

3

6, 6, 6, 3

+

5

6

+

7

+

8

9

+

10

+

11

+

12

13

14

+

+

15

+

16

+

17

+

18

Продолжение табл. 5.1

102

2

Представление информации

3

Человеко-машинное Информационные харак- взаимодействие 4 теристики человека Взаимодействие человека и машины Теория информационных процессов и систем Теоретические основы 3 информационных сисИнформационные сети тем и системы Информационные системы Основы информационной безопасности Теоретические основы компьютерной безопасТеоретические основы 3 информационной безоности пасности Теория информационной безопасности и методология защиты информации

4 Восприятие информации

4

4 Обработка информации

Передача и хранение 4 информации

1

8

3

+

+

7

2

6

+

+

5

2

3

3

3

2

3

4

+

9

+

10

+

+

11

+

12

13

14

+

15

+

16

17

+

18

Продолжение табл. 5.1

103

2

Прикладные вопросы математики

3

Нет совпадений

Социальные и профессиональные вопросы

Социальная информатика Прикладная информа2 тика

Моделирование

Нет совпадений

3

10

11

+

12

13

+

14

+

15

2

1,2

9

+

8

1,3,4

7

Компьютерное моделирование

6

Моделирование систем

+

5

+

6

2

3

2

2

2

4

2

Нет совпадений

Компьютерная геометрия и графика Компьютерная графика и визуализация Системы мультимедиа и компьютерная графика

Компьютерная графика

Информационная безопасность и защита информации Безопасность и защита информации

3 Информация в природе

3 Теория моделирования

3

Теоретические основы 3 компьютерной графики и визуализации

1

+

+

+

16

+

+

+

17

+

+

18

Продолжение табл. 5.1

104

2

1

Программирование

4

1, 1, 1, 2

3

Аппаратные средства вычислительной техники

Информационные и

Информационные ресурсы

технологии и системы

3 телекоммуникационные

3

3 Информационные сети

Информационные сети и системы Информационные ресурсы Информационные технологии Информационные системы

Информационные сети

3

+

+

7

1,4,5

6

+

+

+

5

1

3

2, 4 3

Программирование на 1 языке высокого уровня Технологии(я) програм1, 2 3 Программирование мирования Основы программиро1 вания Языки программиро1 вания Системное програм2 Системное программное мное обеспечение 3 обеспечение 2, 2, Операционные системы

3 Аппаратные средства

1

+

8

9

+

10

+

11

+

12

+

13

+

+

14

+

+

+

+

+

15

+

+

+

+

16

+

17

+

+

18

Продолжение табл. 5.1

105

Обеспечение информационной безопасности

3

3 Мультимедиа

2

1

3

Мультимедиа технология

Мультимедиа

Информационные и коммуникационные технологии в образовании Защита и обработка конфиденциальных документов Защита информационных процессов в компьютерных системах Технические средства защиты информации Технические средства и методы защиты информации Безопасность и защита информации

+

8

9

1

1

2

1

2

+

7

2

+

6

+

+

5

4

1

4

+

10

+

11

+

12

13

14

15

+

16

+

17

18

Окончание табл. 5.1

зал анализ, все упомянутые в табл. 5.1 классификационные группы, за исключением группы Информация в природе, нашли свое отражение в дидактическом содержании объектов классификации. В категории классификации Теоретическая информатика вопросы, рассматриваемые в составляющих теории информации, как правило, излагаются в составе дисциплин с большим количеством связей с классификационными группами (5 и более). Можно утверждать, что эти вопросы инкапсулированы в составе таких дисциплин, как Информатика, Теоретическая информатика и им подобным. Как исключение, отметим, что подраздел теории информации Семиотические и лингвистические аспекты информации затрагивается некоторыми специфическими дисциплинами с малым числом связей (системное программное обеспечение, теория вычислительных процессов, интеллектуальные вычислительные системы). И, наконец, в стандарте направления 654600 – Информатика и вычислительная техника присутствует дисциплина Теория языков, программирования и методы трансляции, имеющая непосредственное отношение к рассматриваемой классификационной группе. Следовательно, можно говорить о создании абстракции в составе теоретической информатики с названием Теория информации, поглощающей классификационные группы Понятие информации, Измерение информации, Основы квалиметрии информации в виде группы Общие вопросы теории информации. В то же время, как показал анализ, почти все рассматриваемые специальности (направления) подготовки предусматривают изучение дисциплин Дискретная математика, Математическая логика, Математическая логика и теория алгоритмов, Теория автоматов, Теория алгоритмов содержание которых полностью соответствует классификационной группе Математические основы теории информации. Наконец, учитывая совпадения названий и содержание дисциплин классификационные группы Семиотические и лингвистические аспекты информации, Теоретические основы искусственного интеллекта могут быть сохранены как соответствующие абстракции в составе группы Теория информации. Вопросы, относящиеся к теории информационных процессов, рассматриваются во всех специальностях (направлениях) подготовки кроме специальности 052700 – Библиотечно-информационная деятельность. По результатам анализа дидактического содержания 106

объектов классификации вопросы, касающиеся соответственно генерации, передачи, хранения и обработки информации, относились, как правило, к принципиально различным учебным дисциплинам с большим числом связей. Последнее означает, что указанные вопросы, являющиеся составной частью теории информационных процессов, используются в качестве теоретической поддержки учебных дисциплин других классификационных групп. Поэтому классификационные группы Генерация и получение информации, Передача и хранение информации, Обработка информации, Представление информации, Восприятие информации объединены в группу Общие вопросы теории информационных процессов и включены в абстракцию Теория информационных процессов. Узкоспециальные (с малым числом связей) дисциплины Моделирование (Моделирование систем), Информационные технологии, направлений 654600 – Информатика и вычислительная техника и 654700 – Информационные системы, ранее отнесенные к этим группам, могут быть классифицированы в рамках других категорий. Дисциплины Человеко-машинное взаимодействие направления 654600 – Информатика и вычислительная техника и Взаимодействие человека и машины стандарта ACM и IEEE Computer Society, безусловно, занимают самостоятельное место и заслуживают сохранения в составе абстракции Теория информационных процессов составляющей Информационные характеристики человека. Отдельно отметим отнесенные к этой абстракции дисциплины различных специальностей и направлений подготовки, так или иначе связанные с базами данных (Базы данных, Управление данными и т.п.). Их содержание, с одной стороны, рассматривает специфические теоретические вопросы хранения и обработки информации, а с другой имеет явную практическую направленность. Поэтому по итогам анализа было решено ввести новую классификационную группу Базы данных и включить ее в виде самостоятельной единицы в состав класса Прикладная информатика. Хотя на момент проведения классификации объектов, которые могли бы быть отнесены к группе Информация в природе, выявлено не было, этот классификационный признак было решено оставить в иерархии Теоретическая информатика из соображений возможного последующего развития информатики как науки и как предмета обучения. 107

Результаты классификации по оставшимся признакам теоретической информатики показывают для каждого классификационного признака наличие дисциплин как с большим, так и с маленьким количеством связей. Это означает, что соответствующие разделы теоретической информатики, с одной стороны, рассматриваются как составные части объемных по содержанию дисциплин, а с другой им могут быть посвящены самостоятельные учебные курсы. Таким образом, классификационные группы Информационные характеристики человека, Теоретические основы информационных систем, Теоретические основы информационной безопасности, Теоретические основы компьютерной графики и визуализации, Математические основы информатики, Теория моделирования, Социальная информатика были оставлены в иерархии классификации информатики как предмета обучения в составе Теоретической информатики без изменений. Как следует из табл. 5.1, названий дисциплин, совпадающих с термином прикладная информатика, обнаружено не было. Тем не менее, анализ дидактических материалов позволил выделить 194 объекта, которые так или иначе могли бы быть отнесены к этой категории. Поэтому в составе иерархии информатики как предмета обучения было решено сохранить категорию Прикладная информатика. Дополнительно было установлено, что Вопросы прикладной информатики рассматриваются, как правило, дисциплинами с малым числом связей (за исключением общих дисциплин Информатика, Сети ЭВМ и телекоммуникации и т.п., а также магистерской программы Автоматизированные системы научных исследований и комплексных испытаний), что косвенно подтверждает правильность выбора классификационных признаков. Таким образом, современное состояние информатики как предмета обучения, полученное на основе анализа существующей системы подготовки по информационным специальностям высшей школы, в основном соответствует иерархической модели информатики как науки по В.П. Заболотскому (рис. 1.19). Тем не менее, для формирования иерархической структуры предмета обучения и создания на ее основе объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения в состав структуры В.П. Заболотского необходимо внести некоторые изменения, отражающие действительное состояние существующей системы обучения. 108

5.2. Модернизация структуры иерархической модели информатики в соответствии с состоянием предмета обучения Анализ названий и содержания объектов классификации и их дидактического материала позволил выделить еще несколько классификационных групп информатики как предмета обучения, отсутствующих в составе используемой иерархической модели информатики как науки. Вполне очевидной причиной такого несоответствия является, во-первых, проникновение в информатику специальных вопросов, традиционно относимых к другим научным и учебным дисциплинам. Во-вторых, практика обучения сформировала свой набор дисциплин, по которым имеется свой большой набор учебных публикаций с устоявшимися названиями и терминологией. В результате было предложено в категорию Теоретическая информатика добавить классификационные группы Методика и методология информатики, Теория надежности, Менеджмент информационной сферы, а в категорию Прикладная информатика группы Базы данных, Офисное программное обеспечение и Прикладные пакеты по специальности. Под методикой и методологией информатики понимались методические и методологические аспекты информатики. К этой классификационной группе были отнесены дисциплины, список которых представлен в табл. 5.2. В категорию теория надежности были отнесены дисциплины, имеющие соответствующее название или смысл (табл. 5.3). Управленческие и экономические аспекты информатики – вопросы, относящиеся к категории экономики или менеджмента, но в которых в качестве основного предмета выступает информатика или ее составляющие [51]. Экономические и управленческие приложения информатики сформировали свой круг вопросов, так или иначе относящийся к информационному менеджменту и менеджменту информации. Соответствующие дисциплины представлены в табл. 5.4. Несмотря на то, что понятие информационных ресурсов включает в себя вопросы хранения и обработки информации, отечественная система образования выделяет в качестве самостоятельной составляющей так называемые базы данных. Так, например, в учебнике под редакцией Н.В. Макаровой [56] отмечается, что в широком смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах 109

Таблица 5.2

Результаты классификации в категории методика и методология информатики Направление или специальность

Название дисциплины или программы

030100 – Информатика

Теория и методика обучения информатике

030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)

Педагогические программные средства

052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Методика преподавания библиотечноинформационных дисциплин Проектирование автоматизированных библиотечно-информационных систем Комплексная система защиты информации на предприятии Комплексные системы защиты информации на предприятии Организация и управление службой защиты информации на предприятии Теоретические основы компьютерной безопасности Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем Технические средства и методы защиты информации История и методология прикладной математики и информатики История и методология информатики и вычислительной техники Проектирование АСОИУ

Проектирование информационных систем Социальные и профессиональные вопросы

реального мира в какой либо предметной области. Там же приводятся еще два определения: база данных – поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к предметной области, а система управления базами данных – комплекс программных и язы110

Таблица 5.3

Результаты классификации в категории теория надежности

Название дисциплины или программы

Направление или специальность

552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Отказоустойчивые вычислительные системы Надежность, эргономика и качество АСОИУ Надежность информационных систем

Таблица 5.4

Результаты классификации в категории менеджмент информационной сферы Направление или специальность

052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 – Комплексная защита объектов информатизации 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Организация информационно-аналитической деятельности Информатика Экономика защиты информации Экономика защиты информации Организация и управление службой защиты информации на предприятии Теоретическая информатика Современные проблемы информатики и вычислительной техники Социальные и профессиональные вопросы

ковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации. По определению [55] Базы данных – организованные структуры, предназначенные для хранения информации. Результаты классификации в этой категории представлены в табл. 5.5. В литературе часто используется термин прикладное программное обеспечение. Считается, что прикладное программное обеспечение – программное обеспечение, которое непосредственно нацелено на решение профессиональных задач пользователя [83]. К числу таких задач могут быть отнесены и задачи организации управленческого 111

Таблица 5.5

Результаты классификации в категории базы данных Направление или специальность

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)

052700 – Библиотечно-информационная деятельность

075200 – Компьютерная безопасность

075400 – Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистерская программа 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 112

Название дисциплины или программы

Программное обеспечение ЭВМ Информационные системы Информатика Базы данных и управление ими Справочно-поисковый аппарат библиотеки Информационное обеспечение автоматизированных библиотечно-информационных систем Информационно-аналитические продукты и услуги Информатика Аппаратные средства вычислительной техники Системы управления базами данных Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Аппаратные средства вычислительной техники Информатика Аппаратные средства вычислительной техники Безопасность систем баз данных Информатика Базы данных и экспертные системы Базы данных Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Технология разработки программных систем Базы данных Операционные среды САПР Компьютерные технологии в науке и образовании Базы данных

Окочание табл. 5.5 Направление или специальность

654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Название дисциплины или программы

Интеллектуальные информационные системы Управление информацией

труда. Так, ряд учебных дисциплин посвящен изучению составляющих распространенного пакета Microsoft Office. Поскольку его основным назначением является реализация потребностей в создании документов, выполнении пользовательских вычислений, конструировании собственных баз данных, созданию и обработке изображений и тому подобное, что часто требуется при работе в учреждениях, на практике используется термин офисное программное обеспечение. Результаты классификации в этой группе представлены в табл. 5.6. Таблица 5.6

Результаты классификации в категории офисное программное обеспечение Направление или специальность

030100 – Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура 654600 – Информатика и вычислительная техника 654700 – Информационные системы (071900 – Информационные системы и технологии)

Название дисциплины или программы

Программное обеспечение ЭВМ Компьютерные сети, интернет и мультимедиа технологии Информатика Мультимедиа Информатика Компьютерные технологии в науке и образовании Информатика Мультимедиа технология

Дополнительно отметим, что подготовка современного специалиста (в том числе и в области информатики) невозможна без обучения его типовым прикладным программным пакетам, используемым в профессиональной деятельности. Их изучение проводится, как правило, в рамках самостоятельных учебных дисциплин циклов общепрофессиональной или специальной подготовки. Формирование 113

2

Аппаратные средства вычислительной техники Базы данных Базы данных и управление ими Базы данных и экспертные системы Безопасность систем баз данных Интеллектуальные информационные системы

1

5 3 3 2 5

3

Классифицируемый объект

Базы данных

1

4

Общее количество связей с классификационными группами

Классификационная группа

+

5

030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)

6

052700 – Библиотечно-информационная деятельность

+

7

075200 – Компьютерная безопасность

8

075300 – Организация и технология защиты информации

+

9

075400 Комплексная защита объектов информатизации

+

+

10

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

11

075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

+

12

510200 Прикладная математика и информатика

+

13

552800 Информатика и вычислительная техника

+ +

16 17

Таблица 5.7

14 15

654600 – Информатика и вычислительная техника 654700 – Информационные системы Аннотированные программы магистерской подготовки (направление 522800) Стандарт ACM и IEEE Computer Society

Дополнительные вопросы, не попавшие в классификацию информатики как науки

030100 Информатика

114

115

1

Базы данных

Методика и методология информатики

Информационно-аналитические продукты и услуги Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Информационное обеспечение автоматизированных библиотечно-информационных систем Информационные системы Компьютерные технологии в науке и образовании Операционные среды САПР Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Программное обеспечение ЭВМ Системы управления базами данных Справочно-поисковый аппарат библиотеки Технология разработки программных систем История и методология информатики и вычислительной техники История и методология прикладной математики и информатики Комплексная система защиты информации на предприятии

Информатика

2

2

2

8

1 1 1 3

4

5

3

3

1

+ +

+

6

7

+

5

+

+

4

2

3 4, 7, 3, 9

+

+

+

7

+

8

9

+

10

+

11

+

12

+

+

13

14 15

+

+

+

16

17

Продолжение табл. 5.7

1

Теория надежности

Менеджмент информационной сферы

116 2

7

+

8

9

5 1 4

Организация информационно-аналитической деятельности

Сети ЭВМ и телекоммуникации

3 3 2

1

2

3

1 2 2

1

2

+

+

+

6

4 +

5

+

+

4

1

1

3

Информатика

Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем Комплексные системы защиты информации на предприятии Организация и управление службой защиты информации на предприятии Педагогические программные средства Проектирование автоматизированных библиотечно-информационных систем Проектирование АСОИУ Проектирование информационных систем Социальные и профессиональные вопросы Теоретические основы компьютерной безопасности Теория и методика обучения информатике Технические средства и методы защиты информации Надежность информационных систем Надежность, эргономика и качество АСОИУ Отказоустойчивые вычислительные системы

+

+

10

+

11

12

+

13

+

+

+

+

14 15

+

16

+

17

Продолжение табл. 5.7

117

1

Офисное программное обеспечение

4 3 6 2 5 7 9 2

Программное обеспечение ЭВМ

Компьютерные сети, интернет и мультимедиа технологии

Информатика

Мультимедиа

Компьютерные технологии в науке и образовании

Информатика

Информатика

Мультимедиа технология

7

3

9 2

2

Современные проблемы информатики и вычислительной техники Теоретическая информатика Экономика защиты информации

+

+

4

+

+

5

6

7

+

8

+

9

10

11

12

+

+

+

13

+ +

14 15

+

16

17

Окончание табл. 5.7

их перечня и классификация представляет собой самостоятельную задачу научного исследования. Тем не менее, факт их существования должен быть отмечен в структуре создаваемой модели информатики как предмета обучения в категории прикладной информатики. Сводка результатов классификации применительно к дополнительно введенным группам представлена в табл. 5.7. Обобщая полученные результаты, получаем представленную на рис. 5.1 иерархиИнформатика

Теоретическая информатика Теория информации

Общие вопросы теории информации Семиотические и линг вистические аспекты информации Теоретические основы ис кусственного интеллекта

Теория информацион ных процессов

Общие вопросы теории информа ционных процессов Информационные характеристики человека

Прикладная информатика Аппаратные средства

Программи рование

Системное программное обеспечение

Информа ционные сети

Информационные ресурсы

Информацион ные и телеком муникационные технологии и системы

Обеспечение информационной безопасности

Средства мультимедиа

Математические основы теории информации

Теоретические ос новы информа ционных систем

Теоретические основы информационной безопасности

Теоретические ос новы компьютерной графики и визуализации

Прикладные вопросы математики

Теория моделирования

Социальная информатика

Информация в природе

Методика и методология информатики

Теория надежности

Менеджмент информационной сферы

Базы данных

Офисное программное обеспечение

Прикладные пакеты по специальности

Рис. 5.1. Иерархическая структура информатики как предмета обучения 118

ческую модель, представляющую собой абстракцию информатики как предмета обучения, и созданную в интересах подготовки профессионалов в указанной области. В ней изменения по отношению к модели информатики как науки В.П. Заболотского выделены курсивом. Предлагаемые изменения позволяют уточнить в модели актуальное состояние современной системы обучения информатике. 5.3. Количественная оценка составляющих модели Как уже было отмечено ранее, количество связей классифицируемых объектов с другими составляющими модели характеризует степень универсализации – специализации читаемых дисциплин. Этот показатель, в частности, может использоваться при проектировании системы обучения в целом как характеристика наполняемости дисциплин учебным материалом. По итогам классификации методами описательной статистики были получены интегральные данные, характеризующие представление составляющих разрабатываемой модели с этой точки зрения. Результаты статистической обработки выполненной классификации применительно к количеству связей объектов классификации с классификационными группами представлены в табл. 5.8. Из нее, в частности, следует, что дополнительно добавленные категории по статистическим характеристикам количества связей сопоставленных с ними объектов не выделяются из общего ряда ранее существовавших категорий. Очевидно, что предложенная модель может быть использована также и при описании предмета обучения для студентов непрофильных специальностей (направлений) подготовки. Однако в этом случае уровень абстрагирования должен быть повышен, а убираемые из модели детали скрыты на основании принципа инкапсуляции. Следовательно, внесенные в модель изменения не противоречат общей структуре информатики как научной дисциплины и могут быть использованы в дальнейшей практической деятельности. 5.4. Определение информатики как предмета обучения Вышеизложенное позволило создать экстенсиональное определе119

Таблица 5.8

Информатика Теоретическая информатика Теория информации Понятие информации Измерение информации Основы квалиметрии информации Семиотические и лингвистические аспекты информации Теоретические основы искусственного интеллекта Математические основы теории информации Теория информационных процессов Генерация и получение информации Передача и хранение информации Обработка информации Представление информации Восприятие информации Информационные характеристики человека

Название классификационного признака

0,363 0,833 0,379

5,6207 6 5,56

1,031

0,357

2,8333

4,25

0,662

4,7692

1

0,477

4,3333

5

0,46

6,625

0,55

0,576

6,6364

0,601

0,529

6,5833

7,1667

0,282

3,4026

6,5385

0,114 0,157

Среднее 3,024

Стандартная ошибка

2,5251

Медиана 4,5

6

7

7

5

6

6

2

5

4,5

6

6

6

3

2

2

Мода 6

6

7

7

5

3

6

1

5

5

6

6

6

1

2

1

Стандартное отклонение 2,06

1,73

1,47

1,98

1,89

2,5

1,95

2,14

2,39

2,33

1,3

1,91

1,83

2,47

2,03

1,84

Дисперсия выборки 4,25

3

2,17

3,94

3,59

6,25

3,82

4,6

5,69

5,45

1,7

3,65

3,36

6,11

4,13

3,38

Эксцесс -4,86

нет

3,912

-0,83

0,206

-1,02

-0,46

-0,58

-0,58

-0,5

0,222

0,574

0,81

-0,18

1,255

2,746

Асимметричность -0,2

-1,732

1,8395

0,2355

0,6582

0,3086

0,3919

0,8729

0,1483

0,633

0,9294

0,0069

0,1067

0,8465

1,2869

1,6667

Интервал 4

3

4

6

7

7

7

7

8

8

4

7

7

9

9

9

Минимум 2

3

6

4

3

3

3

1

1

1

5

3

3

1

1

1

Максимум 6

6

10

10

10

10

10

8

9

9

9

10

10

10

10

10

17

15

43

85

139

54

163

102

62

104

53

73

79

262

505

654

Сумма

Результаты статистической обработки количества связей объектов, отнесенных к соответствующим классификационным группам

4

3

6

13

25

9

29

36

13

24

8

11

12

77

167

259

Счет

120

121

Теоретические основы информационных систем Теоретические основы компьютерной графики и визуализации Теоретические основы информационной безопасности Социальная информатика Математические основы информатики Теория моделирования Информация в природе Прикладная информатика Аппаратные средства Программирование Системное программное обеспечение Информационные сети Информационные ресурсы Информационные и телекоммуникационные технологии и системы Обеспечение информационной безопасности Мультимедиа

Название классификационного признака

2 3,5

0,278 0,53 0,396 0,452 нет 0,135 0,351 0,346 0,461 0,363 0,511 0,206 0,284 0,599

2,6667 3,0952 2,6563 3,9 нет 2,6907 3,3913 3,0408 3,6129 3,9286 3,9412 3,3789 2,8889 3,3571

3

1

2

2

2

3

Мода

2

2

3

3

4

3

2

3

2

2

2

2

5

2

2

1

1

2

нет нет

2

2

3,5

0,812

Среднее 4,5

Стандартная ошибка 0,348

3

Медиана

3,9524

Стандартное отклонение 2,24

1,7

2,01

2,11

1,92

2,56

2,42

2,38

1,88

нет

2,02

2,24

2,43

1,74

2,81

1,6

Дисперсия выборки 5,02

2,9

4,03

4,43

3,7

6,58

5,87

5,67

3,55

нет

4,09

5,01

5,89

3,02

7,91

2,55

Эксцесс -0,47

7,779

1,285

-0,9

2,166

1,124

1,777

0,436

2,245

нет

0,681

3,136

3,781

8,376

-0,72

-0,79

Асимметричность 0,9145

2,2763

1,134

0,315

1,2192

1,3747

1,5251

0,9784

1,5016

нет

0,7436

1,8254

2,2201

2,7047

0,7357

0,4931

Интервал

Минимум 1

1

2

1

2

2

9

10

10

10

10

7

Максимум

7

9

9

7

8

9

9

9

9

1

1

1

1

2

1

1

1

1

8

10

10

8

10

10

10

10

10

нет нет нет

8

9

8

9

8

5

47

104

321

67

110

112

149

156

522

нет

78

85

65

104

54

83

Сумма

Продолжение табл. 5.8

14

36

95

17

28

31

49

46

194

нет

20

32

21

39

12

21

Счет

Методология информатики Менеджмент информационной сферы Базы данных Теория надежности Офисное программное обеспечение

Название классификационного признака

0,496 1,308 0,44 0,333 0,881

Среднее 4,3333 3,4 1,6667 4,75

Стандартная ошибка

2,2857

2

Медиана 3,5 3 2 5

Мода 2 1 2 2

2

Стандартное отклонение 3,2 2,2 0,58 2,5

1,86

Дисперсия выборки 10,3 4,83 0,33 6,21

3,45

7,35

Эксцесс -1,55 0,234 нет -0,7

Асимметричность 0,533 0,7979 -1,732 0,53

2,5374

Интервал 8 8 1 7

7

Минимум 1 1 1 2

1

Максимум 9 9 2 9

8

26 85 5 38

32

Сумма

Окончание табл. 5.8

6 25 3 8

14

Счет

122

ние информатики как предмета обучения: Информатика как предмет обучения в высшей школе в текущий период времени представляет собой совокупность учебных дисциплин, конкретный набор и содержание которых может уточняться в зависимости от целей обучения и развития информатики. Эти цели в рамках теоретической информатики могут предусматривать изучение теории информации (в том числе ее математических основ, теоретических основ искусственного интеллекта и семиотических и лингвистических аспектов информации), теории информационных процессов (в том числе информационных характеристик человека), теоретических основ информационных систем, информационной безопасности, компьютерной графики и визуализации, прикладных математических вопросов, теории моделирования, теории надежности, собственной методологии и методики, а также вопросов менеджмента информационной сферы применительно к физическим, социальным, природным явлениям. В рамках прикладной информатики цели обучения могут предусматривать освоение набора способов реализации теоретических положений информатики, предусматривающих изучение и практическое использование понятий аппаратуры, программного обеспечения, информационных технологий, систем и сетей, информационных ресурсов, баз данных, средств компьютерной графики и мультимедиа, методов обеспечения информационной безопасности, а также офисного программного обеспечения. Предложенное определение описывает иерархическую структуру классов ее модели, представленной в виде соответствующих абстракций. Для каждого варианта такой абстракции, используя дидактические материалы, можно подготовить набор внутренних и внешних связей и перечень состояний соответствующего класса. Очевидно, что в зависимости от целей обучения он будет существенно меняться, а избыточные для описания класса составляющие будут инкапсулироваться. Тем не менее, разработанная таким образом модель может быть использована и для создания интенсионального определения информатики как предмета обучения применительно к его конкретной цели. 123

На основе созданного определения была построена диаграмма классов информатики как предмета обучения (Приложение Х). Категории классификации рис. 5.1 входят в состав метаклассов соответственно теоретической и прикладной информатики на основе принципа агрегации («целое-часть»). Отношения между классами сформулированы на основании их ассоциации друг с другом. Факт ассоциации классов устанавливался в процессе классификации объектов, причем мощность ассоциации (Приложения Х) , показанная цифрами, означает количество объектов классификации, одновременно отнесенных к обоим классам. 5.5. Выводы Современное состояние информатики как предмета обучения, полученное на основе анализа существующей системы подготовки по информационным специальностям высшей школы, в основном соответствует иерархической модели информатики как науки по В.П. Заболотскому (рис. 1.19). Тем не менее, для формирования иерархической структуры предмета обучения и создания на ее основе объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения в состав структуры В.П. Заболотского необходимо внести некоторые изменения, отражающие действительное состояние существующей системы обучения. Предлагаемые изменения позволяют уточнить в модели актуальное состояние современной системы обучения информатике. Внесенные в модель изменения не противоречат общей структуре информатики как научной дисциплины и могут быть использованы в дальнейшей практической деятельности. Как результат предложено определение информатики как предмета обучения, описывающее иерархическую структуру классов ее модели, представленной в виде соответствующих абстракций. Для каждого варианта такой абстракции, используя дидактические материалы, можно подготовить набор внутренних и внешних связей и перечень состояний соответствующего класса. В зависимости от целей обучения этот набор будет существенно меняться, а избыточные для описания класса составляющие будут инкапсулироваться. Тем не менее, разработанная таким образом модель может быть использована и для создания интенсионального определения информатики как предмета обучения применительно к его конкретной цели. 124

6. ПРИМЕНЕНИЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СОДЕРЖАНИЯ ОБУЧЕНИЯ 6.1. Существующая система преподавания информатики Рассмотрим существующую систему подготовки по информационным специальностям с позиций созданной модели информатики как предмета обучения [52]. Структуры обязательных составляющих обучения информатике рассматриваемых специальностей представлены на рис. 6.1–6.12. Отметим, что в рамках обучения направлению 654600 – Информатика и вычислительная техника предусмотрен ряд дополнительных специальностей. Так обучающиеся специальности 220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления дополнительно в обязательном порядке изучают дисциплины Теоретические основы автоматизированного управления, Теория принятия решений, Моделирование систем, Информационные технологии, Сетевые технологии, Технологии программирования, Системы искусственного интеллекта, Системы реального времени, Надежность, эргономика и качество АСОИУ, Проектирование АСОИУ, Системное программное обеспечение. При подготовке по специальности 220300 – Системы автоматизированного проектирования в программу подготовки дополнительно входят обязательные дисциплины Лингвистическое и программное обеспечение САПР, Разработка САПР, Интеллектуальные подсистемы САПР, Геометрическое моделирование в САПР, Автоматизация конструкторского и технологического проектирования. Наконец, обучение специальности 220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем предусматривает обязательное дополнительное изучение дисциплин Структуры и алгоритмы обработки данных, Функциональное и логическое программирование, Объектно-ориентированное программирование, Теория языков программирования и методы трансляции, Теория вычислительных процессов, Архитектура вычислительных систем, Технология разработки программного обеспечения, Человеко-машинное взаимодействие. Еще одним результатом проведенной классификации было оп125

126 Понятие информации. Информационные процессы . Непрерывная и дискретная формы представления информации . Количество и единицы измерения информации . ЭВМ как универсальное средство обработки информации. Понятие алгоритма, его основные свойства. Исполнитель алгоритмов . Способы представления алгоритмов . Рекурсия и итерация. Понятие сложности алгоритма . Асимптотическая сложность алгоритма . Реально выполнимые алгоритмы . Полиномиальные алгоритмы . Совпадение классов полиномиальных и реально выполнимых алгоритмов . Основные методы разработки эффективных алгоритмов (метод балансировки, динамическое программирование, изменение представления данных ). Исчерпывающий поиск. Сложность задачи. Верхние и нижние оценки. Понятие трудной задачи . Моделирование как основной метод научного познания. Различные виды моделей . Дискретный характер ЭВМ . Алгоритмы оптимизации на сетях

Теоретические основы информатики

Практикум по решению задач на ЭВМ

Программное обеспечение ЭВМ

Программное обеспечение ЭВМ

Программирование

Архитектура компьютера

Рис. 6.1. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 030100 - Информатика

Информационные системы

Компьютерное моделирование

Информационные и коммуникационные технологии в образовании

Основы искусственного интеллекта

Теория и методика обучения информатике

Теория алгоритмов

Элементы абстрактной и компьютерной алгебры

Численные методы

Математическая логика

Дискретная математика

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 030100 - Информатика

127

Мультимедиа

Базы данных и управление ими

Компьютерные коммуникации и сети

Языки и системы программирования

Рис. 6.2. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)

Педагогические программные средства

Работа на персональном компьютере : компьютер, периферийные устройства , операционная система и оболочка , рабочая среда и средства ее формирования , критические и аварийные ситуации . Текстообработка и графика: стандартные функции текстового редактора , формирование таблиц , графический инструментарий текстового редактора, создание и редактирование внешних графических объектов , внедрение графических объектов в текст , автоматизация и оптимизация текстообработки, форматы символьных данных и их конвертирование . Табличные вычисления: стандартные функции электронной таблицы , преобразование таблиц и вычислительных формул , табличная графика (диаграммы ), автоматизация и оптимизация табличных вычислений , импорт данных в таблицы и экспорт табличной информации . Работа в компьютерных сетях : компьютерные коммуникации и коммуникационное оборудование, локальные вычислительные сети, взаимодействие пользователей в одноранговой сети , функции пользователей в сети с выделенными серверами , внешние сети и межсетевое взаимодействие , стандартный сетевой сервис , образовательные ресурсы Internet . Электронная почта: принципы функционирования электронной почты , системный почтовый ящик и почтовый ящик пользователя , инструментарий для работы с сообщениями , кодировка информации и особенности пересылки файлов , конфиденциальность информации при использовании электронной почты. Управление базами данных : типы данных, формирование структуры базы данных , стандартные функции систем управления базами данных , формирование запросов и отчетных форм, работа с базами данных в компьютерных сетях . Компьютерный практикум.

Информатика

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 030500.06 Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии )

128 Организация инфор мационно-аналитической деятельности

Информационное обеспе чение автоматизиро ванных библиотечно -ин формационных систем

Автоматизированные биб лиотечно-информационные технологии

Лингвистические средства библиотечно-информационных технологий

Справочно-поисковый аппарат библиотеки

Информационно-аналитические продукты и услуги

Предмет, задачи и структура курса : определение понятия, место в системе наук . Информация: виды, свойства, измерение, кодирование. Информатизация . Информационное общество . Информационные системы : структура, жизненный цикл, принципы функционирования . Общая характеристика процессов сбора, хранения , обработки и передачи информации . Локальные и глобальные компьютерные сети : возможности , принципы построения , классификация . Интернет/Интранет сети. Корпоративные библиотечноинформационные сети . Информационная безопасность : методы и средства защиты информации . Персональные компьютеры как техническая основа информатизации общества. Классификация персональных компьютеров . Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера. Внешние устройства персонального компьютера: классификация, назначение. Носители информации: классификация , физические основы, потребительские характеристики . Классификация программного обеспечения . Средства системного и прикладного программного обеспечения : назначение, характеристика. Структура интерфейса пользователя операционной системы и пакетов прикладных программ общего назначения. Модели решения функциональных и вычислительных задач . Технологии программирования

Информатика

Рис. 6.3. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 052700 – Библиотечноинформационная деятельность

Интеллектуальные информационные системы

Информационно-анали тические технологии

Информационные ресурсы

Программно-техническое обеспечение автомати зированных библиотечно-ин формационных систем

Проектирование автомати зированных библиотечно-ин формационных систем

Информационные сети и системы

Информационные технологии

Социальные коммуникации

Аналитика текста

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 052700 - Библиотечно-информационная деятельность

129

Программно-аппаратные средства обеспечения информа ционной безопасности

Технические средства и методы защиты информации

Системы и сети передачи информации

Электроника и схемотехника

Системы управления базами данных

Вычислительные сети

Операционные системы

Языки программирования

Методы программирования

Аппаратные средства вычислительной техники

Понятие информации; общая характеристика процесса сбора , передачи, обработки и накопления информации ; понятие алгоритма; ЭВМ как исполнитель алгоритмов : структура вычислительных машин , принципы их функционирования , основные характеристики , история развития ; структура программы на языке высокого уровня, представление текста программы , оформление программы ; развитие языков программирования ; этапы разработки программ; основные типы ЭВМ: архитектура, назначение центрального процессора и основной памяти, классы памяти, типы и назначение внешних устройств ; представление данных в памяти ЭВМ; обработка данных в центральном процессоре: типы команд, реализация операций и операторов языка высокого уровня на языке ассемблера ; особенности организации персональных ЭВМ ; оценка производительности ЭВМ; понятие системного программного обеспечения : назначение, возможности , структура ; операционные системы для различных ЭВМ: файловая система , система управления работой пользователей , командные языки; трансляторы и редакторы связей ; этапы работы на ЭВМ; особенности работы на ПЭВМ ; основные понятия систем управления базами данных и базами знаний .

Информатика

Рис. 6.4. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 075200 – Компьютерная безопасность

Криптографические протоколы

Криптографические методы защиты информации

Организационно-правовое обеспечение информа ционной безопасности

Теретико-числовые методы в криптографии

Теоретические основы компьютерной безопасности

Основы информационной безопасности

Теория информации

Дискретная математика

Математическая логика и теория алгоритмов

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 075200 – Компьютерная безопасность

130 Понятие и значение информатики; научно-технический Инженерно-техническая прогресс и информатизация постиндустриального защита информации общества; основные проблемы информационного обеспечения науки, техники производства и управления ; Программно-аппаратная информационный ресурс , его потенциал и возможности защита информации использования; информационная модель объекта деятельности специалиста ; информатизация Защита информационных управленческого решения ; семантика и формализация процессов в компьютерных в информатизации (источники информации , системах потребительские свойства , семантико-лингвистические и терминологические проблемы , системы классификации , Комплексные системы защиты кодирования и организации информации ); информации на предприятии информационные системы - основной инструмент информатизации; взаимосвязь процессов компьютеризации и информатизации ; информационные Экономика защиты информации технологии; информационные системы (классификация , структуры , назначение, общая характеристика , История и современная система эффективность); основные формы , принципы, защиты информации в России организация личного и корпоративного информационного обеспечения ; организационно-экономические аспекты Системы защиты информации информатизации; понятие технико-экономического в ведущих зарубежных странах обоснования информатизации ; маркетинг информационных продуктов и услуг ; системноинформационный анализ и синтез Организация и управление в информатизации службой защиты информации

Средства и системы технического обеспечения обработки, хранения и передачи информации

Вычислительная техника и программирование

Рис. 6.5. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 075300 – Организация и технология защиты информации

Криптографическая защита информации

Защита и обработка конфиденциальных документов

Организационная защита информации

Правовая защита информации

Теория информационной безопасности и методоло гия защиты информации

Информатика

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 075300 - Организация и технология защиты информации

131

Научно-технический прогресс и информатизация постиндустриального общества; основные проблемы информационного обеспечения науки , техники производства и управления ; информационный ресурс , его потенциал и возможности использования ; информационная модель объекта деятельности специалиста ; информатизация управленческого решения ; семантика и формализация в информатизации (источники информации , потребительские свойства, семантико-лингвистические и терминологические проблемы , системы классификации, кодирования и организации информации); информационные системы основной инструмент информатизации ; взаимосвязь процессов компьютеризации и информатизации; информационные технологии ; информационные системы (классификация , структуры , назначение, общая характеристика, эффективность); основные формы , принципы, организация личного и корпоративного информационного обеспечения ; организационно-экономические аспекты информатизации ; понятие техникоэкономического обоснования информатизации ; маркетинг информационных продуктов и услуг ; системно-информационный анализ и синтез в информатизации

Организация и управление службой защиты информации на предприятии

Системы и сети связи

Вычислительные сети

Экономика защиты информации

Комплексные системы защиты информации на предприятии

Защита информационных процессов в компьютерных системах

Программно-аппаратная защита информации

Технические средства защиты информации

Инженерно-техническая защита информации

Методы программирования и прикладные алгоритмы

Аппаратные средства вычислительной техники

Рис. 6.6. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 075400 Комплексная защита объектов информатизации

Криптографические методы и средства обеспечения информационной безопасности

Защита и обработка конфиденциальных документов

Организационное обеспечение информационной безопасности

Правовое обеспечение информационной безопасности

Теория информационной безопасности и методология защиты информации

Дискретная математика

Теория информации

Математическая логика и теория алгоритмов

Информатика

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 075400 - Комплексная защита объектов информатизации

132

Рис. 6.7. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем

Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем

Технология построения защи щенных автоматизированных систем

Технические средства и методы защиты информации

Программно -аппаратные сред ства обеспечения информа ционной безопасности

Безопасность систем баз данных

Безопасность вычислительных сетей

Безопасность операционных систем

Системы и сети передачи информации

Языки программирования

Методы программирования

Аппаратные средства вычислительной техники

Понятие информации ; общая характеристика процесса сбора , передачи, обработки и накопления информации ; понятие алгоритма; Теория информации ЭВМ как исполнитель алгоритмов : структура вычислительных машин , принципы их функционирования , основные характеристики , Дискретная математика история развития ; структура программы на языке высокого уровня, представление текста программы , оформление программы ; развитие Основы информационной языков программирования ; этапы разработки безопасности программ; основные типы ЭВМ: архитектура, назначение центрального процессора и основной Теоретические основы памяти, классы памяти, типы и назначение компьютерной безопасности внешних устройств ; представление данных в памяти ЭВМ; обработка данных в центральном процессоре : типы команд, реализация операций Организационное обеспе и операторов языка высокого уровня на языке чение информационной ассемблера ; особенности организации безопасности персональных ЭВМ; организация интерфейса взаимодействия с пользователями и прикладными Организационно-правовое программами; организация эффективной работы обеспечение информацион с пакетами прикладных программ ; понятие системного программного обеспечения : ной безопасности назначение, возможности, структура ; операционные системы для различных ЭВМ : Правовое обеспечение ин файловая система , система управления работой формационной безопасности пользователей, командные языки; трансляторы и редакторы связей; этапы работы на ЭВМ; Криптографические методы особенности работы на ПЭВМ ; основные понятия систем управления базами данных и базами защиты информации знаний.

Математическая логика и теория алгоритмов

Информатика

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 075500 - Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем

133

Понятие информации; формы и способы представления информации ; общая характеристика процесса сбора , передачи, обработки и накопления информации; понятие алгоритма; ЭВМ как исполнитель алгоритмов : структура, принципы функционирования , основные характеристики, история развития ; операции; выражения; операторы; иерархическое проектирование алгоритмов ; структура программы на языке высокого уровня ; представление текста программы ; основные понятия языков программирования; этапы разработки программ; представление данных ; обработка данных в центральном процессоре ; оценка производительности ЭВМ; понятие системного программного обеспечения ; командные языки; трансляторы и редакторы связей ; особенности работы на ПЭВМ; основные понятия систем управления базами данных и систем искусственного интеллекта.

Информатика

Передача дискретных сообщений

Системы и сети передачи информации

Операционные системы

Средства и методы программирования

Аппаратные средства вычислительной техники

Технические средства и методы защиты информации

Программно-аппаратные средства обеспечения ИБ

Рис. 6.8. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем

Моделирование систем

Организационно -правовое обеспечение информационной безопасности

Криптографические методы защиты информации

Информационные технологии

Основы информационной безопасности

Численные методы

Теория информации

Дискретная математика

Составляющие информатики как предмета обучения для специальности 075600 - Информационная безопасность телекоммуникационных систем

134

Дискретная математика

Понятие алгоритма и алгоритмической системы ; понятие языка программирования и структуры данных; основные типы алгоритмов , их сложность и их использование для решения задач; организация вычислительных систем ; понятие архитектуры и основные виды архитектуры ЭВМ; основы машинной графики; человеко-машинный интерфейс

Информатика

История и методология прикладной математики и информатики

Практикум на ЭВМ

Системное и прикладное программное обеспечение

Языки программирования и методы трансляции

Рис. 6.9. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по специальности 510200 – Прикладная математика и информатика

Современные компьютерные технологии

Современные проблемы прикладной математики и информатики

Базы данных и экспертные системы

Теория игр и исследование операций

Численные методы

Методы оптимизации

Составляющие информатики как предмета обучения для направления 510200 - Прикладная математика и информатика

135

Понятие информатики; история развития информатики ; место информатики в ряду других фундаментальных наук ; мировоззренческие экономические и правовые аспекты информационных технологий ; понятие информации и ее измерение ; количество и качество информации ; единицы измерения информации; информация и энтропия ; сообщения и сигналы ; кодирование и квантование сигналов ; информационный процесс в автоматизированных системах ; фазы информационного цикла и их модели ; информационный ресурс и его составляющие ; информационные технологии ; технические и программные средства информационных технологий ; основные виды обработки данных ; обработка аналоговой и цифровой информации ; устройства обработки данных и их характеристики ; понятие и свойства алгоритма; принцип программного управления ; функциональная и структурная организация компьютера ; сетевые технологии обработки данных ; виды и характеристики носителей и сигналов ; спектры сигналов ; модуляция и кодирование ; каналы передачи данных и их характеристики ; методы повышения помехоустойчивости передачи и приема ; современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры ; типы и структуры данных ; организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом ; файлы данных; файловые структуры ; носители информации и технические средства для хранения данных ; представление информации в цифровых автоматах (ЦА); позиционные системы счисления ; методы перевода чисел ; форматы представления чисел с плавающей запятой ; двоичная арифметика; коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный; выполнение арифметических операций с числами с фиксированной и плавающей запятой; информационные основы контроля работы цифровых автоматов ; систематические коды ; контроль по четности, нечетности, по Хеммингу ; подготовка, редактирование и оформление текстовой документации , графиков, диаграмм и рисунков; обработка числовых данных в электронных таблицах ; основы компьютерной коммуникации .

Математическая логика и теория алгоритмов

Сети ЭВМ и телекоммуникации

Организация ЭВМ и систем

Программирование на языке высокого уровня

Операционные системы

Рис. 6.10. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по направлению 552800 Информатика и вычислительная техника

Компьютерные техно логии в науке и обра зовании

История и методология информатики и вы числительной техники

Современные проблемы информатики и вычис лительной техники

Методы и средства защиты компьютерной информации

Информационные сети

Базы данных

Основы теории управления

Компьютерная графика

Вычислительная математика

Информатика

Дискретная математика

Составляющие информатики как предмета обучения для направления 552800 - Информатика и вычислительная техника

136

Теория вычисли тельных процессов

Геометрическое моделирование в САПР

Понятие информатики . История развития информатики . Место информатики в ряду других фундаментальных наук . Мировоззренческие экономические и правовые аспекты информационных технологий . Понятие информации и ее измерение . Количество и качество информации . Единицы измерения информации . Информация и энтропия . Сообщения и сигналы. Кодирование и квантование сигналов . Информационный процесс в автоматизированных системах. Фазы информационного цикла и их модели . Информационный ресурс и его составляющие. Информационные технологии. Технические и программные средства информационных технологий . Основные виды обработки данных . Обработка аналоговой и цифровой информации. Устройства обработки данных и их характеристики. Понятие и свойства алгоритма . Принцип программного управления . Функциональная и структурная организация компьютера . Сетевые технологии обработки данных. Виды и характеристики носителей и сигналов . Спектры сигналов. Модуляция и кодирование . Каналы передачи данных и их характеристики . Методы повышения помехоустойчивости передачи и приема. Современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры. Типы и структуры данных. Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом . Файлы данных. Файловые структуры. Носители информации и технические средства для хранения данных . Представление информации в цифровых автоматах (ЦА). Позиционные системы счисления. Методы перевода чисел. Форматы представления чисел с плавающей запятой . Двоичная арифметика . Коды: прямой, обратный, дополнительный , модифицированный. Выполнение арифметических операций с числами с фиксированной и плавающей запятой . Информационные основы контроля работы цифровых автоматов. Систематические коды. Контроль по четности, нечетности, по Хеммингу . Подготовка, редактирование и оформление текстовой документации , графиков, диаграмм и рисунков . Обработка числовых данных в электронных таблицах . Основы компьютерной коммуникации .

Информатика

Интерфейсы периферийных устройств

Микропроцес сорные системы

Сети ЭВМ и телекоммуникации

Разработка САПР

Конструкторско-техно логическое обеспечение производства ЭВМ

Автоматизация конст рукторского и техноло гического проектирования

Организация ЭВМ и систем

Базы данных

Функциональное и логическое программиро вание

Компьютерная графика

Схемотехника ЭВМ

Архитектура вычислительных систем

Лингвистическое и программное обеспечение САПР

Программирование на языке высокого уровня

Операционные системы

Системное программное обеспечение

Технология разработки программного обеспечения

Технологии программирования

Объектно-ориентированное программирование

Рис. 6.11. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по направлению 654600 – Информатика и вычислительная техника

Интеллектуаль ные подсистемы САПР

Сетевые технологии

Человекомашинное взаимодействие

Проектирование АСОИУ

Методы и средства защиты компьютер ной информации

Надежность, эргономи ка и качество АСОИУ

Системы искусственного интеллекта

Системы реального времени

Теоретические основы автоматизированного управления

Информацион ные технологии

Моделирование систем

Моделирование

Теория языков программирования и методы трансляции

Математическая логика и теория алгоритмов

Структуры и алгоритмы обработки данных

Теория автоматов

Вычислительная математика

Дискретная математика

Составляющие информатики как предмета обучения для направления подготовки дипломированного специалиста 654600 - Информатика и вычислительная техника

137

Операционные системы

Информационная безопасность и защита информации

Надежность инфор мационных систем

Архитектура ЭВМ и систем

Администрирование в информационных системах

Мультимедиа технология

Технология программирования

Понятие информации, общая характеристика процессов сбора , передачи, обработки и накопления информации; технические и программные средства реализации информационных процессов ; модели решения функциональных и вычислительных задач ; алгоритмизация и программирование ; языки программирования высокого уровня; базы данных; программное обеспечение и технологии программирования ; локальные и глобальные сети ЭВМ; основы защиты информации и сведений , составляющих государственную тайну ; методы защиты информации ; компьютерный практикум.

Информатика

Рис. 6.12. Набор обязательных дисциплин учебного плана подготовки по направлению 654700 – Информационные системы

Компьютерная геометрия и графика

Системы искусственного интеллекта

Моделирование систем

Управление данными

Интеллектуальные информационные системы

Информационные сети

Корпоративные информационные системы

Проектирование информационных систем

Основы теории управления

Представление знаний в информационных системах

Информационные технологии

Теория информационных процессов и систем

Составляющие информатики как предмета обучения для направления подготовки дипломированного специалиста 654700 - Информационные системы

ределение соответствия действующей обязательной структуры подготовки полученной модели. В данном случае во внимание принимались не просто названия дисциплин, а их непосредственное дидактическое наполнение. Результаты обработки представлены в табл. 6.1. Как следует из них, далеко не все составляющие современной информатики находят свое отражение в программах обучения информационным специальностям. Как следствие, формирование новых стандартов образования в области информатики должно вестись с учетом имеющихся пробелов в общей системе передаваемых знаний. 6.2. Модель информатики как предмета обучения при подготовке в средней школе Разработанная объектно-ориентированная модель информатики как предмета обучения может быть использована и для организации базовой подготовки в области информатики в средней и высшей школе Адаптация полученной объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения к конкретным целям обучения выполняется за счет изменения уровней абстрагирования и инкапсуляции знаний исходной модели. Так, например, применительно к обучению экономическим специальностям, степень абстрагирования модели знаний может быть существенно повышена за счет добавления вопросов теоретической информатики в единую учебную дисциплину Информатика. Вопросы прикладной информатики могут частично рассматриваться в ее составе, или частично выноситься в дополнительные дисциплины, например Информационные системы (технологии). Принципиально важным является то обстоятельство, что обучаемые должны иметь представление обо всей структуре научных знаний по информатике, ориентироваться в ней и, при необходимости, самостоятельно обращаться к интересующим их разделам знаний, воспользовавшись, например, специальной научной или учебной литературой. Поэтому повышение уровня абстрагирования модели не должно приводить к исключению ее составляющих из общей структуры, а только к их поглощению составляющими иерархии модели более высокого уровня. Избыточные для конкретных целей 138

139 2

Классификационная группа

4 + – – – –

–

3 + + + + +

– +

5 + + + + –

+

6 + + + + +

+

7 + + + + –

+

8 + + + + +

+

9 + + + + +

+

10 + + + + –

–

11 + + – – –

+

12 + + + + +

+

13 + + + + +

+

14 + + – – –

+

15 + + – – –

+

16 + + – – –

+

17 + + + – –

Таблица 6.1

Содержание обязательного обучения информатике в соответствии с полученной моделью

Теоретическая информатика Теория информации Понятие информации Измерение информации Основы квалиметрии информации Семиотические и лингвистические аспекты 4 информации

1 2 3 4 4 4

Уровень иерархии

030100 Информатика 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) 052700 – Библиотечно-информационная деятельность 075200 – Компьютерная безопасность 075300 – Организация и технология защиты информации 075400 Комплексная защита объектов информатизации 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем 510200 Прикладная математика и информатика 552800 Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника 654600 – Информатика и вычислительная техника (220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220300 – Системы автоматизированного проектирования) 654600 – Информатика и вычислительная техника (220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем) 654700 – Информационные системы

140

3 3 3 3 2 3 3 3 3

3

3

4

4 3 3 4 4 4 4 4

4

1

2

Теоретические основы искусственного интеллекта Математические основы теории информации Теория информационных процессов Генерация и получение информации Передача и хранение информации Обработка информации Представление информации Восприятие информации Информационные характеристики человека Теоретические основы информационных систем Теоретические основы компьютерной графики и визуализации Теоретические основы информационной безопасности Социальная информатика Математические основы информатики Теория моделирования Информация в природе Прикладная информатика Аппаратные средства Программирование Системное программное обеспечение Информационные сети + + + – + + + + +

–

+

+

+ + – – + + – –

+

3

+ – – – + + + – +

–

–

–

– + – + – – – –

–

4

+ – – – + + + + +

+

–

+

– + – – – – – –

+

5

+ + – – + + + + +

+

–

–

+ + + + + – – –

–

6

+ + – – + + + + +

+

–

+

+ + + + – – – –

–

7

+ + – – + + + + +

+

–

+

+ + + + + + – –

–

8

+ + – – + + + + +

+

–

+

+ + – + – – – –

–

9

+ + + – + + + + –

+

–

–

+ + + + + – – –

+

10

– + + – + + + + +

–

+

–

+ + – + – – + +

–

+ + + – + + + + +

+

+

+

+ + – + – – – –

+

– + + – + + + + +

+

+

+

+ + + + – – – –

–

11 12 13

– + + – + + + + –

+

–

+

– + + + + – – –

+

14

– – + – + – + – –

–

+

+

+ – – – – – – –

+

15

– + – – + + + – +

–

–

–

+ – – – – – + +

–

16

– + + – + + + + +

+

+

+

– + + + + – – –

+

17

Продолжение табл. 6.1

141

3 3 3 3 3 3 3

3

Информационные и телекоммуникационные технологии и системы Обеспечение информационной безопасности Мультимедиа Методология информатики Менеджмент информационной сферы Базы данных Теория надежности Офисное программное обеспечение

1 2 3 Информационные ресурсы

+ + + – + – +

+

3 +

+ + + – + – +

+

4 +

+ – + + + – –

+

5 +

+ – – – + – –

+

6 +

+ – + + – – –

+

7 +

+ – + + + – –

+

8 +

+ – + – + – –

+

9 –

+ – + – + – –

+

10 –

– + + – + – –

+ + + + + + – +

+ + + – – + – +

+

11 12 13 + + +

– – + – – + –

+

14 –

– + – – – – –

+

15 –

– – – – – – –

+

16 –

+ + + – + + +

+

17 +

Окончание табл. 6.1

обучения знания должны скрываться от обучаемого, хотя он должен знать об их существовании. Фактически речь идет о том, что при каждом уровне абстрагирования модели существует некий уровень знаний и умений, которые формулируются в аксиоматической форме и используются для обеспечения функционирования модели. При необходимости обучаемый может получить доступ к внутренней структуре скрытых от него на данном уровне абстрагирования знаний или, по крайней мере, знать о существовании такой возможности. С точки зрения объектно-ориентированного подхода такой прием называется инкапсуляцией, когда несущественные в данном случае, но реально существующие составляющие только обозначаются без раскрытия их внутренней структуры. Как отмечает Буч [7], «абстракция и инкапсуляция дополняют друг друга: абстрагирование направлено на наблюдаемое поведение объекта, а инкапсуляция занимается внутренним устройством. Чаще всего инкапсуляция выполняется посредством сокрытия информации, то есть маскировкой всех внутренних деталей, не влияющих на внешнее поведение». Содержание обучения информатике в средней школе России регламентировалось ранее приказом № 56 от 30.06.99 Министерства образования Российской Федерации об утверждении обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования [69]. В апреле 2004 года в журнале Информатика и образование были опубликованы новые варианты введенных в действие стандартов основного общего и среднего (полного) общего образования по информатике и информационным технологиям [53]. Целью исследования было определение уровня абстрагирования и инкапсуляции знаний в области информатики, регламентируемых новыми стандартами основного общего и среднего (полного) общего образования по информатике и информационным технологиям применительно к последующему обучению выпускников средней школы по экономическим специальностям высшего образования. Первоначально была проведена классификация содержания среднего образования по информатике и информационным технологиям, регламентируемого новыми стандартами [53]. В качестве классификационных признаков использовались составляющие модели информатики как предмета обучения рис. 5.1, а объектами классификации выступали дидактические единицы соответствующих стандартов. Поскольку исследования проводились в интересах последующего 142

обучения экономическим специальностям высшей школы, то в качестве основы был выбран только базовый уровень стандарта среднего (полного) общего образования, а профильный уровень этого стандарта во внимание не принимался. Проведенный анализ показал, что все составляющие теоретической модели информатики как предмета обучения рис. 5.1 нашли свое отражение в дидактических материалах стандартов средней школы. Исключение составили классификационные группы Теоретические основы искусственного интеллекта, Математические основы теории информации, Теоретические основы информационных систем, Прикладные вопросы математики и Теория надежности. Применительно к этим классификационным группам были рассмотрены требования по содержанию подготовки в области информатики, определяемые действующими стандартами образования по экономическим специальностям. Оказалось, что, с точки зрения существующей обязательной подготовки по экономическим специальностям высшей школы, требования по упомянутым классификационным группам также не предъявляются. Таким образом, применительно к высшему экономическому образованию соответствующие разделы также не детализируются и включаются в модель знаний по теоретической информатике. Если допустить, что вопросы, относящиеся к перечисленным классификационным группам, представляют существенную сложность для изучения в рамках среднего образования, они могут быть вынесены на подготовку в высшую школу, а их отсутствие не нарушает целостности всей модели. Таким образом, уровень абстрагирования модели информатики как предмета обучения может быть повышен за счет включения упомянутых составляющих в категорию теоретической информатики. Требования в классификационных группах Теоретические основы компьютерной графики и визуализации, Социальная информатика имеются в стандартах среднего образования, а действующими стандартами подготовки высшей школы по экономическим специальностям не предъявляется. Это означает, что уровни абстрагирования и инкапсуляции знаний для средней и высшей школы по этим вопросам совпадают, и высшая школа может полностью опираться на знания, полученные в средней школе. Отметим, что потребности конкретной специальности высшей школы могут заставить разработчиков новых стандартов высшего образования включить некоторые 143

из перечисленных разделов в содержание обучения. Как важный результат, отметим, что предлагаемая новыми стандартами модель информатики как предмета обучения соответствует современному состоянию информатики как научной дисциплины с учетом выбранного уровня абстрагирования и может быть использована для целей обучения в средней школе. Поскольку требуемый стандартом уровень абстрагирования знаний удовлетворяет общим требованиям модели, важнейшее значение для последующего образования приобретает уровень инкапсуляции составляющих модели. В процессе анализа уровень инкапсуляции знаний модели определялся для каждой классификационной позиции с учетом общего количества дидактических единиц, отнесенных к соответствующей классификационной группе. Результаты классификации показали, что требования анализируемых стандартов в основном соответствуют относительно высокому уровню инкапсуляции знаний, определяемому одной или двумя дидактическими единицами в классификационной группе. Это означает, что в процессе обучения в средней школе только позиционируется существование соответствующего раздела информатики как научной дисциплины. В зависимости от целей обучения, содержание обучения таким разделам информатики может быть дополнено в высшей школе. Так как исходный объем имеющихся знаний невелик, то такое обучение может быть реализовано в виде дополнительных разделов основного курса Информатики или в виде специальных дисциплин. На практике это легко осуществляется за счет включения в содержание обучения в высшей школе дополнительных, по сравнению со средней школой, дидактических единиц. Их список формируется, исходя из целей обучения, как результат синтеза содержания обучения (в данном случае информатике) для конкретной экономической специальности высшей школы. В результате таких действий общий уровень абстрагирования и инкапсуляции знаний используемой модели информатики как предмета обучения для этих классификационных групп снижается без особого ущерба. Именно поэтому для построения единой системы обучения «школа-вуз» классификационные группы с высоким уровнем инкапсуляции знаний особого интереса не представляют. В то же время, если количество дидактических единиц, отнесенных к соответствующей классификационной группе велико, то это означает, что изучению указанного материала уделялось большое 144

внимание. Поэтому классификационные позиции с большим количеством дидактических единиц представляют наибольший интерес для дальнейших исследований. Анализ школьных стандартов образования показал, что к классификационным группам используемой модели информатики с относительно большим количеством дидактических единиц относятся: • Генерация и получение информации, предусматривающая большой объем практических знаний в области использования типовых (стандартных) устройств ввода вывода и поисковых систем; • Теоретические основы компьютерной графики и визуализации, предполагающая достаточные для большинства знания и умения использования графического интерфейса, композиции и монтажа, черчения и использования графических объектов; • Теория моделирования, рассматривающая простейшие управляемые компьютерные модели, методы формализации задач и структурирования данных, а также оценку адекватности полученной модели реальному объекту; • Социальная информатика, описывающая информационные ресурсы общества, требования информационной и технической безопасности, вопросы передачи и анализа информации в социальных, биологических и технических системах и этапы становления информационного общества; • Аппаратные средства, предусматривающая знания архитектуры компьютеров, способов соединения блоков и устройств и их составляющих (компонентов), умения выполнять простейшие операции по управлению компьютером, а также умения выбора конфигурации компьютера в зависимости от решаемой задачи, а также знания аппаратных средств вычислительных сетей; • Программирование, предполагающая наличие представления о программировании и программных средствах создания информационных объектов; • Системное программное обеспечение, рассматривающая операции по созданию, именованию, сохранению, удалению объектов, архивированию и разархивированию, многообразие операционных систем; 145

•

Информационные сети, предусматривающая освоение методов работы в информационных сетях, электронной почты, форумов, телеконференций, чатов, поисковых систем; • Информационные и телекоммуникационные технологии и системы, описывающая технологии компьютерных сетей (в том числе Интернет), графического конструирования, моделирования, вычислений, отображения их результатов, создания, обработки и преобразования текстов, табличных процессоров и баз данных; • Офисное программное обеспечение, предполагающая умение создавать тексты и текстовые документы, работать с графическим редактором, электронными таблицами, базами данных, средствами создания презентаций, электронной почтой, поисковыми информационными системами. Если заявленный стандартом уровень абстрагирования и инкапсуляции модели знаний по информатике будет обеспечен на практике, то он определит исходный уровень подготовки абитуриента, продолжающего обучение экономическим специальностям высшей школы. В этом случае при разработке методической системы обучения в высшей школе придется решать вопрос, необходимы ли дополнительные знания в рамках указанных классификационных единиц, или высшая школа может опираться на знания, полученные в средней. Отметим, что большой набор дидактических единиц (низкий уровень инкапсуляции) классификационной группы обычно предусматривает и относительно большой объем часов изучения соответствующего материала. Как следствие, дополнение дидактических единиц в классификационную группу в программе подготовки высшей школы неизбежно приводит к неоправданным потерям учебного времени из-за необходимости повторного изложения части материала. Поэтому разработка стандартов среднего образования обязательно должна проводиться совместно с разработкой стандартов высшего образования и рассматриваться как единая система подготовки «школа – вуз». Исключив из рассмотрения классификационные группы с высоким уровнем инкапсуляции знаний, а также классификационные группы, по которым специальных требований по подготовке по экономическим специальностям не предъявляется, как результат, получаем набор классификационных групп, которые должны быть разработаны наиболее детально: Теория моделирования, Аппаратные 146

средства, Программирование, Системное программное обеспечение, Информационные сети, Информационные и телекоммуникационные технологии и системы, Офисное программное обеспечение. Если отбросить сомнения в возможности практической реализации требований стандарта среднего образования, то представляется целесообразным сосредоточить всю подготовку по этим вопросам в средней школе, исключив соответствующий материал из программы обучения экономическим специальностям вуза. Как следствие, обучение в высшей школе в этом случае начнется с известного базового уровня подготовки. 6.3. Модель информатики как предмета обучения при подготовке в высшей экономической школе Современная высшая школа России ведет подготовку целому ряду специальностей экономической направленности, список которых представлен в табл. 6.2 [28–44]. Кроме собственно дисциплины Информатика, для некоторых специальностей (направлений) вводится обязательное изучение дополнительной информационной дисциплины (например, Информационные технологии или системы). Кроме этого, вопросы информатики затрагиваются и во время прохождения учебных практик. Тем не менее, изучение и освоение вопросов, связанных с информатикой, представляют собой важную, но относительно небольшую часть общей подготовки в рамках специальности. Если допустить, что дополнительные информационные дисциплины занимают в среднем приблизительно 200 часов каждая в плане подготовки по специальности, то на долю информационной подготовки всего отводится примерно 6 – 7% от общего объема учебной нагрузки. Указанного времени должно хватить для обеспечения базового уровня подготовки по информатике, гарантирующего обеспечение профессиональной компетентности выпускника в области информатики. Дополнительно в табл. 6.2 включены данные по специальности 351400 – Прикладная информатика (в экономике) [45], которая может рассматриваться как вариант упрощенной профильной подготовки и использоваться для сравнения. Так, в частности, доля информационной подготовки по этой специальности составляет 25 – 30%. Обучение экономическим специальностям, как правило, ведется 147

Группа специальностей (направления)

Специальности экономики и управления

Код специальности (направления)

9882 8208 8208 8154 8208 8208 8208

Экономика и управление на предприятии (по отраслям) Государственное и муниципальное управление Менеджмент организации Маркетинг Статистика Математические методы в экономике Управление персоналом

10260

10260 8208 8640 8208

060800 061000 061100 061500 061700 061800 062100

Экономика труда Финансы и кредит Бухгалтерский учет, анализ и аудит Мировая экономика

10250

Часов теоретического обучения

060700 Национальная экономика

060200 060400 060500 060600

060100 Экономическая теория.

Название специальности (направления)

Практики, часов

864 864 864 756 1080 1080 864

648

648 648 640 648

650

Всего, часов обучения

10746 9072 9072 8910 9288 9288 9072

10908

10908 8856 9280 8856

10900

Таблица 6.2

200 не определено не определено 200 200 не определено не определено

300

300 200 200 200

300

В том числе на изучение дисциплины Информатика, часов

Перечень анализируемых экономических специальностей и направлений подготовки

1 1 1 1 2 1 1

1 1 1 1

Дополнительных информационных дисциплин, штук.

148

149

Группа специальностей (направления)

Междисциплинарные специальности

Направления подготовки

9884 8154 8262 7236 8370 6642 7236

351200 Налоги и налогообложение

351300 Коммерция

351400 Прикладная информатика (по областям)

521500 Менеджмент

521600 Экономика

522000 Коммерция

522200 Статистика

Код специальности (направления)

8208

Часов теоретического обучения

351000 Антикризисное управление

Название специальности (направления)

Практики, часов

648

540

432

648

972

756

630

972

Всего, часов обучения

7884

7182

8802

7884

9234

8910

10514

9180

200

не определено

300

не определено

200

не определено

не определено

200

В том числе на изучение дисциплины Информатика, часов

Окончание табл. 6.2

1

11

1

1

Дополнительных информационных дисциплин, штук.

специализированными факультетами или вузами. В этом случае факультет (вуз) ведет подготовку одновременно сразу по нескольким специальностям (направлениям). Из чисто технологических соображений, а также для снижения общих затрат на обучение практикуется объединение студенческих групп различных специальностей в единые учебные потоки с общей программой обучения по сходным дисциплинам. Очевидно, что если такое объединение проводится, то выполняемая программа обучения должна гарантированно обеспечивать требуемый уровень подготовки всех специальностей, объединенных в поток. Анализ обязательного содержания обучения, регламентируемого действующими стандартами образования [28–44], показывает, что применительно к 20 рассматриваемым экономическим специальностям существует 7 различных вариантов дидактического содержания дисциплины Информатика1. На рис. 6.13 показано закрепление вариантов за различными специальностями, а также количество использования вариантов дидактического содержания в процентном соотношении.

Рис. 6.13. Частота использования вариантов дидактического содержания дисциплины Информатика 1 Подробный анализ существующего обязательного содержания обучения информатике студентов экономических специальностей высшей школы России и предложения по его совершенствованию даны в работе «Макарова Н. В., Степанов А. Г. Информатика в системе непрерывного образования. / -СПб.: МБИ, 2005.»

150

Детальный анализ дидактических материалов стандартов показал, что часть стандартов (варианты 1, 2, 3, 4) предусматривают в первую очередь изучение понятия информации, общей характеристики процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации; технических и программных средства реализации информационных процессов. Кроме этого, общим для упомянутых стандартов является изучение вопросов, связанных с использованием локальных и глобальных сетей ЭВМ, защитой информации. Основные отличия этих стандартов заключаются в том, что вариант 1 предусматривает изучение офисного программного обеспечения; методов разработки текстовых документов, проведения финансово-экономических расчетов в электронных таблицах; использование баз данных; прикладного программного обеспечения в экономике. Варианты 2, 3 и 4 по своему содержанию достаточно близки и предполагают изучение методов алгоритмизации и программирования; языков программирования высокого уровня, баз данных; программного обеспечения ЭВМ и технологий программирования. Для этих же вариантов обязательным является проведение компьютерного практикума. Вариант 5 разбивает содержание дисциплины на две составляющие: собственно Информатику и Программирование. Первая часть (Информатика) требует знания основных понятий о современных информационных технологиях; аппаратных и программных средств персональных ЭВМ. Обучающийся должен знать методы использования персональных ЭВМ в локальных и глобальных вычислительных сетях; основные принципы алгоритмизации и программирования; операционные системы: назначение, файлы и их организация на дисках. Кроме этого, сюда отнесены основные команды; программыутилиты и программы-оболочки; текстовые редакторы и текстовые процессоры: функциональные возможности и области применения; электронные таблицы: основные команды, функции, области применения; системы управления базами данных: основные сведения и области применения. Вторая часть (Программирование) предусматривает изучение введения в вычислительные процессы и алгоритмизацию процессов обработки данных; языков программирования и их назначение. Кроме этого, стандарт требует, чтобы обучающийся знал о среде программирования; способы представления данных в языке программирования; выражения, встроенные функции и процедуры; 151

описание базовых структур. Изучается программирование линейных и ветвящихся вычислительных процессов; программирование циклических процессов; процедуры и их использование в программах; организация ввода вывода данных; программирование построения и ввода табличных форм; работа с файлами; динамические переменные и указатели. Дополнительно осваиваются методы проектирования программ и разработка диалогов и оконных приложений. Вариант 6 предполагает изучение основных понятий о современных информационных технологиях; аппаратных и программных средств персональных ЭВМ; использование персональных ЭВМ в локальных и глобальных вычислительных сетях. Кроме этого, от обучающегося требуется знание основных принципов алгоритмизации и программирования. Изучаются операционные системы и их назначение; файлы и их организация на дисках, основные команды; программы-утилиты и программы-оболочки, текстовые и табличные процессоры и системы управления базами данных: функциональные возможности, области применения, основные команды и функции, системы электронного документооборота. Вариант 7 предполагает изучение организационно-экономического управления как объекта компьютеризации, понятий видов и особенностей информации. Также изучаются аппаратные и программные средства компьютерных систем; основы функционирования ЭВМ; персональные ЭВМ; вычислительные системы и сети; языки программирования экономических задач; основы создания программного продукта. В обязательную программу подготовки входят освоение пакетов прикладных программ общего назначения; эргономическое обеспечение использования ЭВМ; обеспечение безопасности и сохранности информации в вычислительных системах и сетях; тенденции и перспективы развития компьютерной техники и информационных технологий. Следовательно, регламентируемые стандартами наборы дидактических единиц по дисциплине Информатика существенно отличны друг от друга не смотря на то, что рассматриваемая дисциплина призвана дать обучаемым фундаментальные знания в рассматриваемой области. Итоги анализа требований Государственного стандарта позволяют сделать заключение о необходимости разработки семи вариантов рабочих программ по этой дисциплине для различных специальностей (направлений) экономической подготовки. Наконец, 152

возможности объединения специальностей в единые лекционные потоки ограничиваются необходимостью добавления дидактических единиц в совместную программу обучения в условиях лимита учебного времени, а возможности экстенсивного и интенсивного путей развития содержания обучения следует считать исчерпанными. Как следствие, повышается актуальность задачи отбора содержания обучения, основанной на принципе «сверху-вниз». Как следует из содержания образовательных стандартов [28–44], содержание информатики как предмета обучения излагается студентам экономических специальностей, как правило, в виде двух последовательных дисциплин. Представляется целесообразным сохранить такую организационную структуру, закрепив за первой устоявшееся название Информатика. Если ее наполнить инвариантным по отношению к специальности (направлению) подготовки содержанием обучения, то ее изложение в вузе может выполняться в рамках общего потока экономистов. В то же время, вопросы информатики, имеющие отношение к конкретной специальности, могут рассматриваться в рамках дополнительной общепрофессиональной или специальной информационной дисциплины. Анализ требований существующей системы подготовки по экономическим специальностям высшей школы показывает, что изучение вопросов информатики проводится, кроме дисциплины Информатика, в рамках дополнительных дисциплин Информационные системы, Информационные технологии, Базы данных. Конкретная комбинация дисциплин и их обязательное содержание может существенно отличаться в зависимости от специальности. Унификация подобных дисциплин и объединение специальностей в потоки возможна в меньшей степени, но, очевидно, должна и будет выполняться. Представляется целесообразным рассмотрение отличий содержания обучения в рамках практических и лабораторных занятий. Как важный результат проведенного анализа отметим, что существующая система обучения информатике студентов экономических специальностей сложилась исторически на основе методов интенсивного и экстенсивного ее развития исходя из принципа «снизу вверх» и не удовлетворяет потребностям практики. Отбор содержания обучения представляет собой разновидность задачи синтеза. Целью ее решения является получение набора дидактических единиц содержания обучения, который обеспечивает достижение требуемого конкретной специальностью уровня информаци153

онной подготовки, требований профессиональных компетентностей [60], а также деятельностных моделей подготовки специалистов [67]. Ограничениями выступают текущее содержание информатики как предмета обучения, задаваемое объектно-ориентированной моделью, ресурсы (временные и материальные), а также уже существующие у обучаемых знания в области информатики, полученные в результате изучения школьной программы (начальный уровень знаний обучаемых) и требования Государственного стандарта к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки и квалификационной характеристике выпускника. Наконец, в качестве управляемых параметров задачи синтеза можно использовать уровень абстрагирования общей модели знаний, а также уровень инкапсуляции ее составляющих. Классифицируя сформулированную задачу в целом, можно утверждать, что мы имеем дело с многокритериальной статической задачей с не метрическими (лучше – хуже) критериями и ограничениями, решение которой аналитическими или программными средствами осуществить нельзя. Как следствие, оптимальное решение задачи (оптимальный синтез) оказывается невозможным и требуется разработка ручной процедуры синтеза. Поскольку в технических задачах подобный синтез принято называть инженерным, вполне логичным представляется предложить для создаваемой процедуры название методический синтез. Предлагаемая процедура синтеза содержания обучения использует принцип «сверху вниз», базируется на общей модели информатики как предмете обучения (рис. 5.1), выполняется для каждой составляющей модели и имеет вид: Шаг 1. Формулируются цели синтеза содержания предметной области информатики. Шаг 2. Определяется уровень начальной подготовки в области информатики, определяемый требованиями действующих стандартов среднего образования, и проводится классификация уже имеющихся знаний в соответствии с общей моделью информатики как предмета обучения. Шаг 3. Анализируется существующая система обучения в области информатики для студентов экономических специальностей (базовая и специальная подготовки). Проводится классификация ее обязательного содержания в соответствии со структурой информатики как предмета обучения. Анализируются существующие квалификацион154

ные характеристики выпускников и требования к уровню профессиональной подготовленности. На основании существующих учебных дисциплин строится структура существующей обязательной составляющей подготовки. Шаг 4. На основании деятельностной модели специалиста выделяется перечень знаний, умений, навыков, функций, типов деятельности, решаемых проблем и ставятся ему в соответствие разделы общей модели информатики как предмета обучения. Шаг 5. Рассматриваются требования компетентностного подхода применительно к существующей системе обучения с позиций мировоззренческой ориентировки, знаний и умений в определенной сфере, круга вопросов, по которым следует быть осведомленным, оснований для освоения способов саморазвития и проводится их классификация в соответствии с общей моделью информатики как предмета обучения. Шаг 6. На основании проведенных классификаций повышается уровень абстрагирования общей модели за счет включения не используемых составляющих в классификационные группы более высокого уровня и создается новая абстракция иерархической модели информатики применительно к требуемым целям обучения. Шаг 7. С учетом сформулированных ограничений отбирается список дидактических единиц общей модели подготовки для каждой составляющей новой модели. В рассмотрение принимаются профильные специальности информатики (рис. 2.2), а также требования американского стандарта ACM и IEEE Computer Society [76] Шаг 8. На основании сформулированных целей синтеза для каждой составляющей новой модели определяется существующий уровень инкапсуляции знаний и принимается решение о возможности его повышении. Шаг 9. Полученные дидактические единицы ставятся в соответствии целям синтеза и сравниваются с набором дидактических единиц существующей модели подготовки. Принимается решение о выборе или формулировке итогового набора дидактических единиц для каждой составляющей новой иерархической модели за счет инкапсуляции излишних составляющих. Шаг 10. Проверяется соответствие полученного набора дидактических единиц целям синтеза и общей структуре информатики как предмета обучения. Если с учетом выбранного уровня абстрагирова155

ния и инкапсуляции синтезированное содержание обучения соответствует общей структуре и заданным ограничениям, то осуществляется переход к последнему этапу, иначе происходит возврат на шаг 9. Шаг 11. Проводится экспертная оценка результатов синтеза и формируется новый перечень учебных дисциплин и их содержание. Предложенная процедура была использована для синтеза содержания обучения. Как результат, был получен набор дидактических единиц, учитывающий, и базовые требования, и специфику конкретной специальности. Ниже представлены предлагаемые дидактические единицы, распределенные в соответствии с классификацией информатики и результаты их закрепления за дисциплинами базовой и специальной подготовки. • Базовая подготовка. Содержание обучения общей структуре информатики как науки:  Понятие информатики как науки, история развития информатики, место информатики в ряду других фундаментальных наук.  Структура информатики как науки. Основные определения информатики. Теоретическая информатика и предмет ее изучения. Прикладная информатика и предмет ее изучения. • Базовая подготовка. Содержание обучения вопросам теоретической информатики для студентов экономических специальностей:  Понятие информации. Квалиметрия информации, структурные меры измерения количества информации, статистические меры измерения количества информации.  Проблема структуризации и представления информации. Модели данных: сетевая, иерархическая реляционная.  Система знаний. Модели представления знаний: логическая, сетевая, фреймовая, продукционная.  Языки и грамматики. Лексика, грамматика и синтаксис формальных языков. Информационно-поисковые языки.  Математическая логика и теория алгоритмов.  Основы реляционной алгебры.  Информационные процессы. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации. Средства реализации информационных процессов. 156

 Понятие информационной системы. Классификация информационных систем.  Методологические основы разработки информационных систем.  Профессионально-ориентированные информационные системы.  Сущность и понятие информационной безопасности, характеристика ее составляющих; место информационной безопасности в системе национальной безопасности.  Практические методы защиты информации: организационные мероприятия, технические средства, программное обеспечение.  Информационно-психологическая безопасность и средства психологической защиты.  Специальные вопросы математики.  Понятие модели и объекта моделирования. Адекватность модели. Классификация моделей.  Основные этапы моделирования.  Классификация программных средств моделирования.  Роль информации в развитии общества. Информационные ресурсы: понятие, состав, свойства, классификация. Информационный потенциал общества.  Человек в информационном обществе. Информационная цивилизация. Социальные коммуникации.  Понятия информационного менеджмента, предпринимательства, маркетинга. Маркетинг информационных продуктов и услуг. • Информатизация общества: цели, задачи, перспективы, организационно-экономические аспекты.  Специальная подготовка. Содержание обучения вопросам теоретической информатики для студентов экономических специальностей:  Системы поддержки принятия решения2.

2

только для специальностей 061800 – Математические методы в экономике, 061000 – Государственное и муниципальное управление, 061100 – Менеджмент организации, 062100 – Управление персоналом, 351000 – Антикризисное управление, 351300 – Коммерция и направления 522000 – Коммерция 157

 Обучающие системы3.  Экспертные системы: классификация и структура; примеры реализации4.

 Интеллектуальные системы5.

 Имитационное моделирование6. • Базовая подготовка. Содержание обучения вопросам прикладной информатики для студентов экономических специальностей:  Технические средства реализации информационных процессов.  Типовая архитектура компьютера. Основные характеристики. Принципы функционирования. Классификация компьютеров.  Перспективные направления построения архитектуры компьютера и компьютерных систем.  Архитектура сетей и систем телекоммуникаций, базовые понятия и терминология сетевых технологий  Сетевая безопасность.  Мировой рынок информационной продукции и услуг, его сегментация, тенденции развития.  Основные понятия о современных информационных технологиях.  Методо-ориентированные информационные технологии.  Профессионально-ориентированные информационные технологии.  Интеллектуальные информационные технологии.  Сетевые технологии в экономических информационных системах. 3

только для специальности 061800 – Математические методы в экономике только для специальностей 061800 – Математические методы в экономике, 061000 – Государственное и муниципальное управление, 061100 – Менеджмент организации, 062100 – Управление персоналом, 351000 – Антикризисное управление, 351300 – Коммерция и направления 522000 – Коммерция 5 только для специальностей 060400 – Финансы и кредит, 060500, – Бухгалтерский учет, анализ и аудит, 060600 – Мировая экономика 6 Только для специальности 061700 – Статистика 4

158

 Информационно – поисковые системы.  Профессиональные информационные технологии и системы (по специальности).  Понятие мультимедиа технологии. Мультимедиа-презентации.  Системы управления базами данных (СУБД): основные понятия, классификация, характеристика.  Основные технологические этапы проектирования базы данных. Информационно-логическое проектирование. Физическое проектирование.  Технологи работы с базами данных; создание структуры, формирование запросов, форм ввода и отчетных форм.  Технология работы с базами данных в компьютерных сетях.  Текстовые процессоры.  Электронные таблицы. Экономические расчеты в электронных таблицах.  Системы электронного документооборота. • Специальная подготовка. Содержание обучения вопросам прикладной информатики для студентов экономических специальностей:  Основные конструкции языка программирования7.  Основы программирования по автоматизации офисной деятельности8.  Системное программное обеспечение информационных систем и информационных технологий9.

 Проектирование информационных систем10. 7

Кроме специальностей 060100 – Экономическая теория, 060200 – Экономика труда, 060700 – Национальная экономика, направления 521600 – Экономика. 8 Кроме специальностей 060100 – Экономическая теория, 060200 – Экономика труда, 060700 – Национальная экономика, направления 521600 – Экономика. 9 Для специальностей 060400 – Финансы и кредит, 060500 – Бухгалтерский учет, анализ и аудит, 060600 – Мировая экономика, 060700 – Национальная экономика, 061100 – Менеджмент организации, 061700 – Статистика, 061800 – Математические методы в экономике, 351000 – Антикризисное управление, 351200 – Налоги и налогообложение и направления 522200 – Статистика 10 Только для специальностей 060400 – Финансы и кредит, 060500 – Бухгалтерский учет, анализ и аудит, 060600 – Мировая экономика 159

 Офисные технологии в экономической деятельности11. Реализация предложенных дидактических единиц базовой подготовки должна осуществляться в рамках курса Информатика. Специальная подготовка проводится в рамках дополнительных учебных дисциплин циклов общепрофессиональной или специальной подготовки. В дополнение к уже имеющимся дисциплинам Информационные системы, Информационные технологии, Базы данных можно рекомендовать дисциплины Обучающие системы и системы поддержки принятия решения, Компьютерное моделирование и Языки программирования высокого уровня. Их наличие в учебном плане и содержание зависит от специальности (направления) подготовки. Конкретный набор дидактических единиц определяется, в том Информатика

Теоретическая информатика

Прикладная информатика

Теории информации и информацион ных процессов

Теоретические основы информацион ных систем

Аппаратные средства

Программи рование

Теоретические основы ин формационной безопасности

Теория моделирова ния

Системное программное обеспечение

Профессио нальные ин формационные системы и технологии

Социальная информатика

Менеджмент информацион ной сферы

Офисные информацион ные технологии

Прикладные вопросы математики

Рис. 6.14. Иерархическая структура информатики как предмета обучения для экономических специальностей высшей школы 11

Только для специальностей 060100 – Экономическая теория, 060200 – Экономика труда, 060700 – Национальная экономика, направления 521600 – Экономика 160

числе, исходя из потребностей унификации всего набора экономических специальностей, реализуемых высшим учебным заведением на уровне учебных планов. Предложенная концепция позволяет сформировать технологию информационной подготовки будущих экономистов с учетом текущего состояния всей информатики как научной дисциплины. Как результат представим адаптированный применительно к высшему экономическому образованию вариант объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения (рис. 6.14). Таким образом, очевидна необходимость унификации подготовки по информатике в рамках высшего экономического образования. В качестве практических мер предложен набор дидактических единиц базовой и специальной информационной подготовки в высшей экономической школе. 6.4. Анализ варианта содержания обучения информатике студентов непрофильных направлений и специальностей Разработка новых методических систем обучения информатике ведется в нашей стране, в частности, и за счет создания новых направлений подготовки бакалавров и магистров. Как пишет В.А. Сухомлин [79], 29 ноября 2002 года вышел приказ Министерства образования Российской Федерации № 4175 о создании нового направления подготовки бакалавров и магистров 511900 – Информационные технологии. Результаты разработки нормативных материалов содержания обучения для указанного направления В.А. Сухомлин предлагает положить в основу принципов разработки минимального объема знаний по информатике и для непрофильных специальностей высшей школы [80]. К их числу В.А. Сухомлин относит инженеров, экономистов, лингвистов, химиков, физиков, биологов, врачей, военных, работников сельского хозяйства, педагогов и др. Содержание обучения направлению 511900 – Информационные технологии разрабатывалось на основе рекомендаций стандарта ACM и IEEE Computer Society [76]. Как отмечает В.А. Сухомлин [80], целесообразность формирования содержания обучения на основе американского стандарта обусловлена тем, что объем знаний и «их минимально необходимая часть определены и гармонизированы 161

на международном уровне, а также представлены в технологичном для учебных процессов виде». Не вдаваясь в детальную дискуссию в отношении оценки стандарта ACM и IEEE Computer Society, отметим, что по результатам построения объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения, содержание обучения информатике в этом случае не включает некоторые разделы как теоретической, так и прикладной информатики. Так, применительно к теории информации и теории информационных процессов не рассматриваются определения понятия информации, измерение и основы квалиметрии информации, вопросы генерации, получения, обработки и восприятия информации. В категории прикладной информатики стандартом ACM и IEEE Computer Society не затрагиваются вопросы, отнесенные к категориям теории надежности и офисного программного обеспечения. Таким образом, рекомендуемая структура содержания обучения стандарта ACM и IEEE Computer Society является не полной. Предлагаемая В.А. Сухомлиным [80] структура содержания обучения информатике непрофильных направлений и специальностей (рис. 6.15) получена на основе экстенсивного метода развития за счет сокращения разделов и объединения модулей содержания обучения направления 511900 – Информационные технологии, а не за счет повышения уровней абстрагирования и инкапсуляции полной модели знаний. Поэтому ее отличия от структур рис. 5.1 и рис. 6.14 носят принципиальный характер и не дают общей картины состояния современной информатики. Если воспользоваться для обучения содержанием информатики, представленным на рис. 6.15, то, как и в ранее рассмотренных случаях, будет нарушен принцип функциональной полноты образования. Кроме этого, одинаковая типовая структура содержания обучения самым разнообразным непрофильным направлениям и специальностям вряд ли сможет обеспечить требуемый уровень знаний и умений и профессиональных компетентностей. Представляется целесообразным определить содержание обучения для каждой непрофильной специальности с использованием процедуры синтеза, описанной в подразд. 6.3. Дополнительно отметим, что естественное желание воспользоваться результатами, полученными американской системой образования, требует предоставления обучаемым возможности доступа ко всему объему методической литературы. Это возможно либо за счет 162

Информатика (Информационные технологии ) Алгоритмы и основы программирования

Технология баз данных Информацион ные системы Системы управления базами данных Модели данных

Прикладные программные интерфейсы и их применение Основные конст рукции языков программирования Алгоритмы и процесс решения задачи Основы анализа алгоритмов

Объектно -ориентированное программирование Основные структуры данных Стратегии алгоритмов Основные алгоритмы обработки информации Событийно - управляемое и параллельной программирование

Операцион ные системы

Компьютерная графика

Обзор операционных систем

Основы человеко машинного взаимодействия

Принципы создания ОС

Основные методы компьютерной графики

Параллелизм

Графические системы

Планирование и диспетчеризация Управление памятью

Интерактивная компьютерная графика

Дискретные структуры

Архитектура вычислительных систем

Функции , отношения , множества Основы математической логики

Цифровая логика и цифровые ссистемы

Комбинаторика

Машинная организация на асемблерном уровне

Графы и деревья Элементы теории вероятностей

Компьютерные сети

Представление данных на машинном уровне

Архитектура и организация систем памяти Интерфейсы и связь Функциональная организация Параллельные и нетрадиционные архитектуры

Введение в се тевую обработку данных Связь и компьютерные сети Сетевая безопасность Web как пример обработки с архитектурой клиент -сервер

Вузовский компонент

Рис. 6.15. Иерархическая структура информатики как предмета обучения для непрофильных специальностей высшей школы по В.А. Сухомлину [80]

обеспечения качественных знаний иностранного (английского) языка всеми обучающимися в высшей школе, либо за счет организации быстрой системы перевода полного объема издаваемой в США литературы на русский язык. Как следствие, представляется целесообразным в первую очередь воспользоваться результатами отечественной системы образования, используя из иностранных систем обучения только избранное. 163

6.5. Вопросы информационной безопасности как составляющие общей информационной подготовки школьников и студентов 6.5.1. Средняя школа. Подготовка по информатике Ранее содержание обучения информатике в средней школе России регламентировалось приказом № 56 от 30.06.99 Министерства образования Российской Федерации об утверждении обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования [69]. В соответствии с ним вопросы, относящиеся к теоретическим основам информационной безопасности, вообще не изучались. Вопросы практического обеспечения информационной безопасности регламентировались дидактическими единицами:
Правовая охрана программ и данных. Компьютерные вирусы. Антивирусные программы. Техника безопасности в компьютерном классе. Отметим, что контингент людей, имеющих такой начальный уровень знаний, представляет собой основную массу студентов, обучающихся в настоящее время в высшей школе России. В соответствии с введенными с сентября 2004 года в действие стандартами основного общего и среднего (полного) общего образования по информатике и информационным технологиям [53]. В соответствии с ними в 8–9 классах в рамках дисциплины Информатика предусматривается, в частности, изучение учащимися дидактических единиц:
Личная информация. Информационная безопасность, информационные этика и право. Защита информации от компьютерных вирусов. Это содержание обучения и определяет требование к уровню подготовки по вопросам информационной безопасности выпускника 9 класса в виде:
… предпринимать меры антивирусной безопасности. Среди декларированных целей профильного уровня подготовки присутствует:
формирование установки на позитивную социальную деятельность в информационном обществе, на недопустимость действий, нарушающих правовые, этические нормы работы с информацией». Достижение этих целей обеспечи164

вается включением в программу обучения дидактических единиц «Информационная этика и право, информационная безопасность. Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информационной сфере, меры их предотвращения. Технологии и средства защиты информации в глобальной и локальной компьютерной сетях от разрушения, несанкционированного доступа. Правила подписки на антивирусные программы и их настройка на автоматическую проверку». Как результат обучения выпускник профильного класса средней школы должен знать (понимать) «нормы информационной этики и права, информационной безопасности, принципы обеспечения информационной безопасности», и использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для «соблюдения требований информационной безопасности, информационной этики и права». Требования базового уровня подготовки относятся к основной массе школ и, как следствие, к основной массе выпускников. В соответствии с текстом стандарта базового уровня школьники изучают дидактические единицы:
Этические и правовые нормы информационной деятельности человека. … организация личного информационного пространства, защиты информации. Как результат обучения выпускники должны уметь:
оценивать достоверность информации, сопоставляя различные источники. Сравнение требований по уровню подготовки выпускников средней школы показывает, что в целом, кроме вопросов антивирусной защиты компьютеров и вопросов этических и правовых норм в отношении информации, средняя школа не дает достаточной начальной подготовки по вопросам информационной безопасности. Отметим, что разделение информационной подготовки в средней школе на два уровня объективно усложняет процедуру вступительных испытаний высшей школы. Очевидно, что она не должна зависеть от того, какой уровень подготовки, профильный или базовый, получил абитуриент.

165

6.5.2. Высшая школа. Специальности информационной безопасности На рис. 2.2. представлен перечень специальностей подготовки по вопросам информатики и, в том числе, по вопросам информационной безопасности, в высшей школе России. В табл. 6.3 приведен выполненный на основе анализа дидактических материалов список обязательных дисциплин учебного плана специальностей информационной безопасности, в которых рассматриваются, в том числе, теоретические и практические вопросы информационной безопасности. Отметим, что, несмотря на схожесть названий, дидактический материал дисциплины одной специальности может существенно отличаться от другой. В отдельной графе таблицы показано общее количество разделов информатики в соответствии с классификацией, которые затрагивает конкретная дисциплина. Значение показателя «количество связей с классификационными группами» косвенно определяет степень специализации или универсальности конкретной учебной дисциплины. Содержание представленных в табл. 6.3 дисциплин охватывает минимально необходимый объем современных знаний профессионала в области информационной безопасности и соответствует современному уровню развития системы образования в этой области. Очевидно, что при подготовке по другим специальностям высшей школы объем знаний будет меньшим. 6.5.3. Высшая школа. Информационные специальности Государственный стандарт направлений 654600 – Информатика и вычислительная техника и 552800 – Информатика и вычислительная техника предусматривает обязательное изучение дисциплины Методы и средства защиты компьютерной информации. Кроме этого, в других курсах затрагиваются вопросы «Защита памяти. … защита от сбоев и несанкционированного доступа» и некоторые другие. Курс Информационная безопасность и защита информации читается студентам направления 654700 – Информационные системы специальности 071900 – Информационные системы и технологии. В рамках этой же специальности дополнительно в других курсах изучаются «основы защиты информации и сведений, составляющих 166

167

1

Классификационная группа

Теоретические основы информационной безопасности

5 2 2 2 2 1 2

Инженерно-техническая защита информации

История и современная система защиты информации в России

Криптографическая защита информации

Криптографические методы защиты информации

Организационная защита информации

Организационное обеспечение информационной безопасности

Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности

1

3

Защита информационных процессов в компьютерных системах

Организация и управление службой защиты информации

4

3

2

Защита и обработка конфиденциальных документов

Количество затрагиваемых разделов информатики

Обязательная учебная дисциплина стандарта подготовки по специальностям, связанным с информационной безопасностью

075200 – Компьютерная безопасность

Да

Да

4

075300 Организация и технология защиты информации

Да

Да

Да

Да

Да

Да

5

Да

Да

6

075400 Комплексная защита объектов информатизации

Таблица 6.3

Да

Да

7

075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем.

Перечень обязательных для специалистов в области информационной безопасности дисциплин, в которых рассматриваются собственно вопросы информационной безопасности

Да

8

075600 Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

1

Обеспечение информационной безопасности

168 2 2 2 2 3 2 2 2 4,2 2 5,2 2 2 1 1

Системы защиты информации в ведущих зарубежных странах

Теоретические основы компьютерной безопасности

Теория информационной безопасности и методология защиты информации

Безопасность вычислительных сетей

Безопасность операционных систем

Безопасность систем баз данных

Защита и обработка конфиденциальных документов

Защита информационных процессов в компьютерных системах

Инженерно-техническая защита информации

Информационные технологии

Комплексная система защиты информации на предприятии

Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем

Комплексные системы защиты информации на предприятии

2

Основы информационной безопасности

Правовое обеспечение информационной безопасности

4

Правовая защита информации

3

2

Организация и управление службой защиты информации на предприятии

Да

Да

4

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Да

5

Да

Да

Да

Да

Да

Да

6

Да

Да

Да

Да

Да

Да

7

Да

Да

8

Продолжение табл. 6.3

169

1

2

Технические средства защиты информации

2

3

Теория информационной безопасности и методология защиты информации

Экономика защиты информации

3

Теоретические основы компьютерной безопасности

1

4

Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности

3

4

Программно-аппаратная защита информации

Технология построения защищенных автоматизированных систем

4

Технические средства и методы защиты информации

2

Организация и управление службой защиты информации на предприятии

3

Криптографические протоколы

2

Да

Да

4

Да

Да

Да

5

Да

Да

Да

Да

6

Да

Да

Да

Да

Да

7

Да

8

Окончание табл. 6.3

государственную тайну; методы защиты информации; безопасность информации». Для некоторых специальностей освоение вопросов информационной безопасности также предполагается в рамках изучения других дисциплин. Так, при обучении по специальности 030100 – Информатика, предусматривается освоение дидактической единицы «Компьютерные вирусы и приемы борьбы с ними». Цикл обучения по специальности 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) включает в себя:
Обеспечение безопасности и защиты информации. В программе специальности 052700 – Библиотечно-информационная деятельность присутствует дидактическая единица:
Информационная безопасность: методы и средства защиты информации. При обучении бакалавров по направлению 510200 – Прикладная математика и информатика обязательное изучение вопросов информационной безопасности вообще не предусматривается. Аналогичная ситуация имеет место и при обучении по специальностям 220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления, 220300 – Системы автоматизированного проектирования, 220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем. Таким образом, систематическое изучение вопросов информационной безопасности проводится в рамках направлений 654600, 654700, 552800. При обучении другим информационным специальностям высшей школы вопросы информационной безопасности затрагиваются либо в малой степени, либо вообще не входят в содержание обучения. Подобная ситуация представляется неправомерной. Особенное беспокойство вызывает малый объем подготовки по вопросам информационной безопасности будущих учителей. 6.5.4. Высшая школа. Экономические специальности Анализ содержимого стандартов экономических специальностей показал, что применительно к вопросам, связанным с информатикой в целом и информационной безопасностью в частности, квали170

фикационные характеристики выпускников не содержат никаких обязательных требований. Вопросы, связанные с информатикой, включены в требования к профессиональной подготовленности выпускников некоторых специальностей (направлений), однако вопросы информационной безопасности в явном виде не находят своего отражения в текстах соответствующих разделов стандартов. Детальный анализ Государственных стандартов образования в части требований к содержанию обязательных дисциплин информационной направленности показывает, что применительно к семи существующим вариантам дидактического содержания дисциплины Информатика вопросы информационной безопасности присутствуют только в пяти вариантах стандарта в виде дидактических единиц:
Основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну.
Методы защиты информации. Применительно к дисциплинам Базы данных (Базы данных и знаний), Информационные системы (Информационные системы в …) и Информационные технологии (Информационные технологии в …) обязательное изучение вопросов информационной безопасности дополнительно предусматривается для студентов специальности 060800 – Экономика и управление на предприятии (по отраслям) и 062100 – Управление персоналом (дидактическая единица «Защита информации»). Таким образом, анализ содержания стандартов образования в части вопросов информационной безопасности показывает, что только студенты специальности 351400 – Прикладная информатика (по областям) систематически изучают этот вопрос в рамках соответствующей специальной дисциплины. Отметим, что, с точки зрения действующих стандартов, вопросы информационной безопасности для обучающихся специальностям 061700 – Статистика и 351000 – Антикризисное управление, а также направлению 522200 – Статистика вообще не являются обязательными. Специальность 061000 – Государственное и муниципальное управление в составе рекомендуемых дисциплин по выбору, 351200 – Налоги и налогообложение в составе региональной компоненты цикла общепрофессиональных дисциплин содержат дисциплину Безопасность жизнедеятельности, содержание которой стандартом не регламентируется. Специальность 060800 – Экономика и управление на предприятии (по отраслям) в федеральной составляющей цик171

ла общепрофессиональных дисциплин также содержит дисциплину Безопасность жизнедеятельности. Анализ ее обязательного дидактического содержания показывает, что вопросам информационной безопасности в этом курсе внимание не уделяется. Кроме этого, студенты всех рассматриваемых специальностей (направлений) в обязательном порядке изучают дисциплину Психология и педагогика, варианты дидактического содержания которой также не предусматривают изучение вопросов информационной безопасности. Как следствие, отметим, что систематическое изучение вопросов информационной безопасности студентами экономических специальностей (направлений) не предусматривается. 6.5.5. Рекомендации по построению системы обучения вопросам информационной безопасности В стране существует методическая система подготовки по вопросам информационной безопасности. В рамках ее разработан набор учебных дисциплин, охватывающих все вопросы информационной безопасности, а также создается их методическое обеспечение (учебники, учебные пособия, методические разработки, тестовые задания, контрольные работы и др.). Несмотря на то, что вопросы информационной безопасности являются составляющими общей системы знаний в области информатики как научной дисциплины, их изучение в рамках других специальностей, а также в рамках средней школы проводится без использования систематической основы, позволяющей дать обучаемым необходимый объем знаний в указанной области. Подготовка по информационным специальностям высшей школы систематически рассматривает вопросы информационной безопасности только для трех основных специальностей. При подготовке учителей средней школы обязательный общий курс, посвященный вопросам информационной безопасности, отсутствует. Содержание обучения некоторых информационных специальностей высшей школы вообще не содержат обязательных вопросов информационной безопасности. Как результат предлагается следующий набор практических шагов по реализации непрерывной системы подготовки в области информационной безопасности: Представляется целесообразным включить в обязательный пе172

речень дисциплин всех информационных специальностей учебный предмет Информационная безопасность, используя в качестве основы его содержания дисциплину Информационная безопасность и защита информации направления 654700. Необходимо организовать подготовку учебников и учебных пособий по этой дисциплине, учитывающих специфические потребности всех информационных специальностей. Подготовка по экономическим специальностям высшей школы России применительно к вопросам информационной безопасности также не носит систематического характера. Предлагается включить в состав обязательного дидактического содержания дисциплины Информатика, читаемой студентам всех экономических специальностей, дидактические единицы:  Теоретические основы информационной безопасности, концепция информационного пространства.  Практические методы защиты информации: организационные мероприятия, технические средства, программное обеспечение.  Информационно-психологическая безопасность и средства психологической защиты. Действующие и вновь вводимые стандарты средней школы основное внимание уделяют вопросам защиты от компьютерных вирусов. Кроме этого, средняя школа обучает этическим и правовым вопросам информационной деятельности человека. Разделение подготовки в средней школе на профильный и базовый уровни приводит к различным результатам по уровню подготовки выпускников. Применительно к вопросам информационной безопасности такая ситуация представляется недопустимой. Предлагается включить в перечень дидактических материалов профильного и базового уровня подготовки средней школы единицу  Методы защиты информации. Таким образом, существующая система подготовки в области информационной безопасности не соответствует требованиям современного общества и должна корректироваться. Как частный пример предлагается дополнительный набор дидактических единиц содержания обучения вопросам информационной безопасности в средней школе, а также в высшей экономической школе. 173

6.6. Выводы Далеко не все составляющие современной информатики находят свое отражение в программах обучения информационным специальностям. Формирование новых стандартов образования в области информатики должно вестись с учетом имеющихся пробелов в общей системе передаваемых знаний. Предлагаемая новыми стандартами среднего образования модель информатики как предмета обучения соответствует современному состоянию информатики как научной дисциплины с учетом выбранного уровня абстрагирования и может быть использована для целей обучения в средней школе Разработка стандартов среднего образования обязательно должна проводиться совместно с разработкой стандартов высшего образования и рассматриваться как единая система подготовки «школа – вуз». Представляется целесообразным сосредоточить всю подготовку по вопросам теории моделирования, аппаратным средствам, программированию, системному программному обеспечению, информационным сетям, информационным и телекоммуникационным технологиям и системам, офисному программному обеспечению в средней школе, исключив соответствующий материал из программы обучения экономическим специальностям вуза. Как следствие, обучение в высшей школе в этом случае начнется с известного базового уровня подготовки. Очевидна необходимость унификации подготовки по информатике в рамках высшего экономического образования. В качестве практических мер предложен набор дидактических единиц базовой и специальной информационной подготовки в высшей экономической школе. Существующая система подготовки в области информационной безопасности не соответствует требованиям современного общества и должна корректироваться. Как частный пример предлагается дополнительный набор дидактических единиц содержания обучения вопросам информационной безопасности в средней школе, а также в высшей экономической школе.

174

7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ИНФОРМАТИКИ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ 7.1. Организация педагогического эксперимента Одной из целей исследования было определение соответствия содержания обучения информатике при подготовке по экономическим специальностям высшей школы России современному состоянию информатики как научной дисциплины и как предмета обучения. В работе [64] предложена структура этапов жизни методической системы обучения конкретному предмету (рис. 7.1). В данном случае под проектированием понимается деятельность по отбору содержания элементов модели методической системы. На этапе построения устанавливаются связи между элементами. Под реализацией понимается внедрение методической системы в учебный процесс. Остальные этапы используются для корректировки созданной методической системы. Выполненный ранее отбор содержания обучения информатике студентов экономических специальностей носит теоретический Проектирование методической системы обучения

Построение методической системы обучения

Реализация учебно -методической системы обучения (построение учебного предмета )

Анализ реализации учебно -методической системы (педагогический эксперимент)

Анализ методической системы обучения , породившей учебный предмет

Развитие методической системы обучения

Рис. 7.1. Этапы «жизни» методической системы обучения конкретному учебному предмету 175

характер. Задача экспериментальной проверки полученных теоретических результатов в области методики обучения ставилась и решалась многими исследователями [6, 46, 68, 55]. Из общего числа решенных разными авторами задач настоящему исследованию в части экспериментальной проверки наиболее близкой оказывается методика организации педагогического эксперимента, разработанная и реализованная М.В. Швецким [55]. Как отмечают В.В. Лаптев и М.В. Швецкий [64], экспериментальная проверка полученных результатов оказывается весьма затруднительной по целому ряду причин. К их числу относятся сложность выбора методики эксперимента, проблемы с диагностированием фундаментальных знаний и умений, доказательство того, что достижение целей обучения произошло в результате именно использования предлагаемой методики, а также обеспечение репрезентативности выбора экспериментальных и контрольных студенческих групп. Воспользовавшись результатами М.В. Швецкого, сформулируем требования к поисковому, констатирующему и формирующему этапам педагогического эксперимента. 7.1.1. Содержание поискового этапа педагогического эксперимента  Задачи этапа: • определение актуальности темы исследования; • формулировка гипотезы о методологии построения модели подготовки в области информатики студентов экономических специальностей.  Методы исследования: • теоретический анализ научной, учебной, педагогической и методической литературы и действующих стандартов высшего образования на предмет определения их соответствия современному состоянию информатики как научной дисциплины; • изучение и обобщение опыта преподавания информатики в высших учебных заведениях студентам экономических специальностей. 176

 Результаты эксперимента: • текущее содержание информатики как научной дисциплины описано в большом числе публикаций. Тем не менее, общепризнанного описания ее содержания на настоящий момент нет. • существует большой объем учебной литературы, посвященной вопросам преподавания информатики и ее составляющих, предназначенной для различных специальностей подготовки высшей школы. Не смотря на схожесть названий, содержание учебной литературы, как правило, весьма различно; • имеется ряд научных и методических публикаций, посвященных вопросам развития существующей системы подготовки в области информатики, например [51, 59, 72, 76, 85]. Тем не менее, большинство работ посвящено либо проблеме преподавания информатики в общем, либо обучению перспективным направлениям информатики как науки; • регламентируемые действующими стандартами образования наборы дидактических единиц по дисциплине Информатика существенно отличны друг от друга не смотря на то, что рассматриваемая дисциплина призвана дать обучающимся фундаментальные знания в рассматриваемой области. • итоги анализа требований Государственного стандарта для экономических специальностей позволяют сделать заключение о необходимости разработки семи вариантов рабочих программ по этой дисциплине для различных специальностей (направлений) подготовки; • сравнение содержания дидактических материалов дисциплин Базы данных показывает существенное отличие требований стандартов, в связи с чем рассматриваемые дисциплины следует считать полностью самостоятельными; • набор требований по дисциплинам Информационные системы весьма противоречив. В то же время, разные требования к квалификации специалиста предусматривают и разный уровень знаний информационных систем, в связи с чем другие изменения дидактического содержания рассматриваемых дисциплин представляются нецелесообразными; 177

•

содержание дисциплин Информационные технологии всех рассматриваемых специальностей имеет общую основу и различается, в основном, в части прикладной направленности. Исключение составляют специальности 060800 - Экономика и управление на предприятии (по отраслям) и 351000 - Антикризисное управление, имеющие существенно разные отличающиеся от остальных специальностей и один от другого наборы дидактических единиц.

 Проверка достоверности: • по полноте множества источников информации; • формирующим экспериментом. 7.1.2. Содержание констатирующего этапа педагогического эксперимента  Задача этапа: • формулировка гипотезы о содержании модели методической системы подготовки по информатике студентов экономических специальностей.  Методы исследования: • анализ требований Государственных стандартов подготовки по экономическим специальностям в области информатики; • анализ программ подготовки по информатике, используемых для подготовки студентов различных экономических специальностей; • поиск деятельностных моделей подготовки специалистов экономических специальностей; • поиск требований к профессиональной компетентности выпускников экономических специальностей; • интервьюирование преподавателей и студентов.  Результаты эксперимента: • выявлено наличие потребности у студентов и преподавателей экономических специальностей в формировании единой сис178

• • • •

темы подготовки по информатике; построена модель информатики как предмета обучения; деятельностные модели специалистов и требования к профессиональной компетентности выпускников экономических специальностей не найдены; выделена обязательная составляющая подготовки в области информатики для студентов экономических специальностей; определены вопросы специальной подготовки в области информатики для студентов различных экономических специальностей (направлений).

 Проверка достоверности: • анализом содержания учебной литературы по информатике; • сравнением методик подготовки по информатике в различных учебных заведениях; • длительностью наблюдения; • анализом результатов опроса студентов и преподавателей различных высших учебных заведениях, осуществляющих подготовку по экономическим специальностям. 7.1.3. Содержание формирующего этапа педагогического эксперимента  Задачи этапа: • построение модели информатики как предмета обучения для подготовки студентов экономических специальностей; • определение содержания обучения информатике студентов экономических специальностей с учетом требований, накладываемых конкретной специальностью (направлением) подготовки; • анализ результатов функционирования методической системы, учитывающей потребности в обучении, цели обучения и исполнительную систему.  Методы исследования: • сравнение результатов деятельности существующей системы 179

• • • • •

подготовки в области информатики по информационным специальностям с экспериментальной; оценка результатов обучения; оценка удовлетворения потребности в обучении; тестирование; собеседования с преподавателями, студентами, выпускниками и потенциальными работодателями; обсуждения и дискуссии на научных и методических конференциях, семинарах и совещаниях.

 Результаты эксперимента: • разработана модель информатики как предмета обучения для студентов экономических специальностей; • разработана методика обучения информатике студентов экономических специальностей.  Проверка достоверности: • анализом результатов внедрения. Таким образом, педагогический эксперимент организовывался с целью проверки выдвинутых теоретических положений на основе известной технологии его проведения, учитывающей этапы жизни методической системы. 7.2. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента Исследования по предмету настоящей работы проводились в период с 1994 по 2004 годы. В качестве базы для проведения исследований использовалась кафедра менеджмента науки и образования Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения, позднее переименованная в кафедру прикладных информационных технологий в экономике и менеджменте. В 2003 – 2004 году исследования по указанной тематике поддерживались также грантом конкурса 2002 года Министерства образования Российской Федерации по фундаментальным исследованиям в области гуманитарных наук «Разработка методологии преподавания информатики в высших учебных заведениях для студентов экономи180

ческих специальностей» № Г02-2.1-128. Поисковый этап педагогического эксперимента выполнялся в течение 1994 – 1999 годов и позволил в первую очередь определить актуальность темы исследований, заключающуюся в отсутствии единого подхода к вопросам преподавания информатики для студентов экономических специальностей. Было установлено, что в этот период времени, характеризующийся, кроме всего прочего, существенным увеличением числа учебных заведений, ведущих подготовку по экономическим специальностям, преподавание информатики велось на основе адаптации ранее существовавших в высшем учебном заведении учебных дисциплин информационной направленности. В большинстве случаев отсутствовало соответствующее этому периоду времени методическое обеспечение учебного процесса, учебная литература, лабораторная база, программное обеспечение. Имеющиеся в распоряжении преподавателей учебники, как правило, не отражали в полной мере содержания учебных предметов, что приводило к неоправданно большому объему лекционной нагрузки в ущерб практическим занятиям. Кроме этого, был установлен факт отсутствия единого подхода к определению содержания информатики как научной дисциплины и методологии внедрения информатизации в общество (основные работы в этом направлении появились только в конце девяностых годов). Этот же период времени ознаменовался первым опытом внедрения в практику государственных образовательных стандартов, регламентирующих, в частности, и вопросы преподавания информатики. Опираясь на имеющиеся к тому времени результаты исследований в области педагогики, дидактики, методологии информатики было выдвинуто предположение о необходимости формализации понятия информатики как научной дисциплины и создания на ее основе модели информатики как предмета обучения. Учитывая фундаментальное значение информатики как научной дисциплины, в качестве инструмента для проектирования модели информатики как предмета обучения был использован объектно-ориентированный подход, позволяющий, с одной стороны, объединить усилия разных авторов в создании модели, а, с другой стороны, позволить легко адаптировать модель в соответствии с целями обучения. Все это позволило сформулировать основную гипотезу исследования: реализация на практике методической системы обучения информатике студентов 181

экономических специальностей должна осуществляться на основе общей объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения за счет выбора требуемого уровня ее абстрагирования и инкапсуляции. Констатирующий этап педагогического эксперимента реализовывался в 1998 – 2002 годах. В процессе эксперимента были приняты во внимание программы подготовки по информатике, реализуемые в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербургском государственном университете экономики и финансов, Гуманитарном университете профсоюзов, Международном банковском институте. Было установлено, что, не смотря на обеспечение требований Государственных стандартов, общая структура информатики как научной дисциплины в рассмотренных программах отражалась не полностью. Результаты опроса студентов и выпускников показали отсутствие у них единого представления об информатике. Так, в частности, вопросы информационных систем и информационных технологий рассматривались ими как самостоятельные разделы научных и практических знаний, а собственно к информатике ими относились сведения об аппаратной базе, операционных системах, прикладных программных пакетах и языках программирования высокого уровня. Опрос преподавателей, ведущих занятия по информатике, показал, что большинство из них склоняются к необходимости усиления теоретической составляющей подготовки по информатике. Подобная точка зрения аргументировалась, как правило, фактом введения многих вопросов информатики как научной и учебной дисциплины в программу обучения средней школы. Как результат изучение офисного программного обеспечения и языков программирования высокого уровня просто дублировалось в высшей школе и имело, в основном, целью устранения неравенства в реальном исходном уровне подготовки. Для исправления этой ситуации предлагалось упомянутые вопросы отнести только на практические занятия с проведением рубежного контроля, а в рамках лекционного материала сосредоточиться на изложении теоретических основ информатики с привлечением соответствующей учебной литературы. Кроме этого отмечалась необходимость введения в обязательную программу обучения учебных дисциплин, посвященных современным информационным технологиям. 182

Таким образом, констатирующий этап педагогического эксперимента подтвердил целесообразность внедрения в практику разработанной методической системы обучения информатике. Формирующий этап педагогического эксперимента поводился в 1999 – 2004 годах в ходе учебного процесса и по времени совпал с вводом в практику Государственных образовательных стандартов второго поколения. На их основе была разработана модель информатики как предмета обучения для информационных специальностей, а также был выполнен анализ требований к подготовке в области информатики студентов экономических специальностей. Как результат были разработаны несколько вариантов рабочих программ по дисциплине Информатика. Контрольный вариант рабочей программы был выполнен в полном соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта. При совмещении в учебном потоке групп нескольких специальностей рабочая программа дисциплины автоматически дополнялась отсутствующими дидактическими единицами других специальностей. Экспериментальные варианты рабочих программ базировались на результатах проведенных исследований, имели общую структуру и незначительно отличались один от другого за счет изменения уровня детализации отдельных вопросов (абстрагирования и инкапсуляции модели информатики как предмета обучения) и внесения коррекции по итогам семестровой аттестации. Отметим, что для обеспечения требований по обязательному содержанию образования отсутствующие в экспериментальной программе дидактические единицы, предусмотренные Государственным стандартом, выносились, как правило, на самостоятельную подготовку студентов. Учебные программы реализовывались при обучении студентов специальностям 060400 – Финансы и кредит, 060500 – Бухгалтерский учет, анализ и аудит, 060600 – Мировая экономика, 061100 – Менеджмент организации, 061500 – Маркетинг, 351200 – Налоги и налогообложение, 351300 – Коммерция (торговое дело), 351400 – Прикладная информатика в экономике и направлению 521500 – Менеджмент. Всего в эксперименте приняло участие 72 группы студентов при средней наполняемости группы 25 человек. По итогам изучения дисциплины Информатика проводился экзамен, а затем приблизительно через год тестирование на предмет выявления остаточных знаний по одинаковому для всех участников эксперимента 183

набору контрольных вопросов. Результаты обработки экзаменационных оценок и тестирования представлены в табл. 7.1. Как следует из них, отмечалось снижение уровня остаточных знаний по информатике для контрольных групп, в то время как уровень остаточных знаний участников эксперимента даже несколько возрастал. В качестве объяснения этого факта можно предположить, что в процессе последующего обучения в вузе знания в области информатики находили свое применение в других дисциплинах учебного плана и дополнительно закреплялись. Таблица 7.1

Результаты обработки экзаменационных оценок и тестирования

Эксперимент

Контрольная

Эксперимент

Контрольная

Эксперимент

Контрольная

Среднее

Контрольная

2003 г.

Эксперимент

2002 г.

Контрольная

2001 г.

Эксперимент

Средний балл 4,0 на экзамене Средний балл 4,1 тестирования Количество учебных 1 групп

2000 г.

Контрольная

Оценка по пятибалльной шкале

Эксперимент

1999 г.

4,6

4,1

4,7

4,1

4,9

4,1

4,6

4,2

4,7

4,10

4,70

4,0

4,1

3,9

4,1

4,5

4,1

3,9

4,2

4,5

4,12

4,16

7

1

7

4

12

4

16

4

16

На последнем году обучения часть участников эксперимента приняли участие в анкетировании, целью которого являлось определение степени удовлетворенности итогами освоения вопросов, связанных с информатикой в процессе обучения (табл. 7.2). Полученные данные позволили в конечном итоге сравнить результаты деятельности существующей системы обучения с экспериментальной. Как следует из табл. 7.2, достаточность полученных знаний и удовлетворенность результатами обучения участниками эксперимента оценивалась выше. Это обстоятельство подтверждает достоверность выдвинутой гипотезы. Отдельно отметим существенно более низкую оценку участниками эксперимента степени достаточности знаний по обеспечению информационной безопасности. В качестве объяснения этого обстоятельства можно предложить утверждение о более полном понимании участниками эксперимента проблем социальной информатики и ин184

Таблица 7.2

Результаты анкетирования 2002 г. 2003 г. 2004 г.

Сумма

Сумма

Образование Планируемая Бизнес сфера буГосударственная дущей деслужба ятельности (допускался Наука выбор только Сфера обслуживаодного вариния анта ответа) Прочее Для компьютерной обработки текстов Для обработки данных с помощью электронных таблиц ДостаДля работы с базами точность данных полученных Для работы в глознаний по бальных сетях информатике Для решения вычислительных задач Для работы со специальным программным обеспечением

8

Контрольная

Эксперимент

Контрольная

Эксперимент

Контрольная

2 2

Эксперимент

1

Контрольная

Контрольная

Получение прибыли Желаемый Самоутверждение результат Конкурентополучения способность знаний по информатике Развитие (допускался Общественный выбор только статус одного вариПрофессиоанта ответа) нальный рост

Эксперимент

Содержание вопросов анкет. Предусматривался ответ “да” или “нет”.

Эксперимент

Количество ответов “Да” Абсолютная Относительная

2

4 1

3 3

5 1

5 7

0,08 0,02

0,031 0,043

6 12 1 16 14

36

21

0,59

0,13

18

11

68

0,18

0,42

2 18 1 32 8 3

1

1

5

1

9

0,02

0,056

6

5

41

7

52

0,11

0,321

1 3 7 33 9 35 29 66

0 45

4 0 134 0,74

0,025 0,827

3

1

5

1

1

2

1

2

5

4

0,08

0,025

1

3

4

6

5

11

0,08

0,068

3

2

1

6

6

8

0,1

0,049

1

0

1

0

0,006

11 30 14 40 33 75

58

145 0,95

0,895

11 25 14 40 30 65

55

130

0,9

0,802

4 10 10 21 26 45

40

76

0,66

0,469

12 34 14 35 31 84

57

153 0,93

0,944

6 24 10 30 30 65

46

119 0,75

0,735

6

39

62

0,383

2 2

7

8 15 25 40

0,64

185

Окончание табл. 7.2 2002 г. 2003 г. 2004 г.

Сумма

Сумма

16

100 0,26

10 14 12 26 32 41

54

81

12 34 11 28 30 64

53

126 0,87

12 36 14 42 35 84

61

162

0,89

1

Контрольная

Эксперимент

Эксперимент

62

Контрольная

Контрольная

3 16 6 22 7

Контрольная

Эксперимент

Для обеспечения информационной безопасности Для представления о тенденциях и проблемах развития информатики Удовлетворенность полученными знаниями по информатике Участников анкетирования

Контрольная

Эксперимент

Содержание вопросов анкет. Предусматривался ответ “да” или “нет”.

Эксперимент

Количество ответов “Да” Абсолютная Относительная

0,617

0,5

0,778 1

формационной безопасности. Отметим, что оценка степени удовлетворения других видов потребности в знаниях (социум – индивидуальных и корпоративноиндивидуальных) весьма затруднительна и проводилась на основе анализа результатов трудоустройства выпускников. По имеющимся данным биржи труда из общего числа закончивших обучение по экономическим специальностям в течение первого полугодия после окончания обучения не были трудоустроены около 2% молодых экономистов. Относительная доля среди участников эксперимента и контрольных групп среди не трудоустроившихся оказалась приблизительно одинаковой. Таким образом, использованная методика проведения педагогического эксперимента базировалась на известных и оправдавших себя разработках, а результаты проведения педагогического эксперимента подтвердили достоверность выдвинутой гипотезы. 7.3. Выводы Педагогический эксперимент организовывался с целью проверки выдвинутых теоретических положений на основе известной техно186

логии, учитывающей этапы жизни методической системы. Использованная методика проведения педагогического эксперимента базировалась на известных и оправдавших себя разработках, а результаты проведения педагогического эксперимента подтвердили достоверность выдвинутой гипотезы.

187

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Разработанный подход к отбору содержания обучения информатике позволяет консолидировать результаты труда большого числа ученых и преподавателей, занимающихся вопросами научных исследований в указанной области, а также преподаванием информатики и ее приложений. Полученная в результате проведенных исследований модель описывает текущее состояние предмета обучения и может быть использована в самых разнообразных приложениях. Необходимо еще раз оговориться, что созданная модель есть ничто иное, как абстракция существующих знаний со всеми вытекающими из этого факта обстоятельствами и, безусловно, может быть уточнена в результате дальнейших исследований. Это обстоятельство играет существенную роль при создании методических систем обучения профильным специальностям. Если использовать предложенную модель для отбора содержания базового обучения информатике в средней и высшей школе, то ее возможные изменения минимальны и сводятся в основном к изменению уровня абстрагирования и инкапсуляции знаний. Как следствие, основная практическая ценность созданного инструмента заключается в возможности унификации системы базовой подготовки по информатике, например, при обучении экономическим, юридическим, медицинским и другим специальностям. Очевидным достоинством разработанной модели является систематизация составляющих информатики, выполненная на основе используемой классификации информатики как научной дисциплины. Тем не менее, реализация модели для целей обучения затруднена из-за отсутствия систематического описания существующей учебной литературы и рабочих программ читаемых дисциплин. Поскольку используемая классификация информатики как научной дисциплины не полностью совпадает, например, с используемыми на настоящий момент библиотечными классификациями, непосредственный поиск материалов, относящихся к конкретной учебной дисциплине, оказывается весьма затруднительным. Как следствие, в качестве важнейшего направления дальнейших исследований в указанной области можно предложить создание автоматизированных систем библиографического поиска, базирующихся не на используемую традици188

онную систематизацию учебной литературы (автор – название), не на универсальную десятичную классификацию, а на тематический поиск в соответствии с заданным тезаурусом. Очевидно, что такие системы могут быть разработаны с использованием современных интеллектуальных технологий [62], когда в качестве обучающей совокупности используются составляющие созданной модели. Еще одним важным направлением дальнейших исследований может быть разработка учебников и другой методической литературы для базового обучения информатике. В этом случае можно отказаться от неоправданного дробления и специализации дисциплины (информатика для экономистов, юристов и т.п. [54, 83]) и создать единую унифицированную систему обучения. Среди многих преимуществ подобной организации учебного процесса следует отметить и снижение затрат на обучение. Полученные результаты могут быть использованы и для создания новых организационных структур управления образованием. Существующие в настоящий момент научно-методические объединения (УМО) по специальностям решают в первую очередь задачи своего профильного обучения, а подготовка по информатике рассматривается ими как составляющая базового обучения, которая формируется на основе собственных представлений о рассматриваемой области. Безусловно, специфика профильной подготовки диктует необходимость обучения, например, прикладным пакетам. Этот вопрос, безусловно, относится к компетентности таких УМО. Также важнейшей задачей профильных УМО является создание деятельностных моделей специалистов и формирование требований профессиональной компетентности выпускников. Тем не менее, разработку и согласование содержания базового обучения информатике и всей сопутствующей ему инфраструктуры целесообразно поручить специализированной организации, например, научно-методическому совету по информатике при Министерстве образования и науки России [1].

189

Список использованных источников

1. Актуальные проблемы информатики в современном российском образовании: Первое Всероссийское совещание НМС по информатике при Министерстве образования и науки РФ: Москва, 26 июня 2004 г.: Труды //Отв. ред. Ю.И. Журавлев, В.В. Тихомиров. – М.: Издательский отдел Факультета ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2004. – 288 с. 2. Александров А.П. Задача до конца столетия. – В сб. Кибернетика. Становление информатики. – М.: Наука, 1986. С. 6–10. 3. Алексеев А.П. Информатика 2001. Из-во СОЛОН-Р. – М.: 2001. – 364 с. 4. Бауэр Ф.Л., Гооз Г. Информатика. Вводный курс: В 2-х ч. Пер. с нем. – М.: Мир, 1990. 742 с. 5. Большая Российская энциклопедия. – М.: 2001. 6. Бороненко Т.А. Теоретическая модель системы методической подготовки учителя информатики. Автореф. дисс… д-ра пед.наук – С.-Петербург, 1997. 7. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд. //Пер. с англ. – М.: «Издательство Бином», СПб.: «Невский диалект», 2000. – 560 с. 8. Велихов А.В. Основы информатики и компьютерной техники: Учебное пособие/ – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.– 544 с. – (Библиотека студента). 9. Велихов Е.П. Информатика актуальное направление развития советской науки. //В сб. Кибернетика. Становление информатики. – М.: Наука, 1986. С. 10–21. 10. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. – М.: Наука, 1987. 11. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 030100 – Информатика. Квалификация учитель информатики. – М., 2000. 190

12. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии). Квалификация – педагог профессионального обучения – М., 2000. 13. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования в области культуры и искусства. Специальность: 052700 – Библиотечно-информационная деятельность. Квалификации: библиотекарь-библиограф, преподаватель; технолог автоматизированных информационных ресурсов; референт-аналитик информационных ресурсов; менеджер информационных ресурсов. – М., 2002. 14. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность: 075200 – Компьютерная безопасность. Квалификация: математик. – М., 2000. 15. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 075300 – Организация и технология защиты информации. Квалификация – специалист по защите информации. – М., 2000. 16. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 075400 – Комплексная защита объектов информатизации. Квалификация – специалист по защите информации. – М., 2000. 17. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность: 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем. Квалификация: специалист по защите информации. – М., 2000. 18. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность: 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем. Квалификация: специалист по защите информации. – М., 2000. 191

19. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 510200 – Прикладная математика и информатика. Степень – бакалавр прикладной математики и информатики. – М., 2000. 20. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 510200 – Прикладная математика и информатика. Степень – магистр прикладной математики и информатики. – М., 2000. 21. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 552800 – Информатика и вычислительная техника. Степень (квалификация) – бакалавр техники и технологии. М., 2000. 22. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 552800 – Информатика и вычислительная техника. Степень (квалификация) – магистр техники и технологии. – М., 2000. 23. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника. Квалификация – инженер. – М., 2000. 24. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста 654700 – Информационные системы. Квалификация – инженер. – М., 2000. 25. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 521500 – Менеджмент. Степень (квалификация) – бакалавр менеджмента. – М., 2000. 26. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 521600 – Экономика. Степень – бакалавр экономики. – М., 2000. 27. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 522000 – Коммерция. Степень (квалификация) бакалавр коммерции. 192

– М.: 2000. 28. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление 522200 – Статистика. Степень (квалификация) – бакалавр статистики. – М., 2000. 29. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060100 – Экономическая теория. Квалификация экономист. – М., 2000. 30. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060200 – Экономика труда. Квалификация – экономист. – М., 2000. 31. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060400 – Финансы и кредит. Квалификация – экономист. – М., 2000. 32. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060500 – Бухгалтерский учет, анализ и аудит. Квалификация – экономист. – М., 2000. 33. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060600 – Мировая экономика. Квалификация – экономист. – М., 2000. 34. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060700 – Национальная экономика. Квалификация – экономист. – М., 2000. 35. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 060800 – Экономика и управление на предприятии (по отраслям). Квалификация: экономист-менеджер. – М., 2000. 36. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 061000 – Государственное и муниципальное управление. Квалификация – менеджер. – М., 2000. 37. Государственный образовательный стандарт высше193

го профессионального образования. Специальность 061100 – Менеджмент организации. Квалификация – менеджер. – М., 2000. 38. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 061500 – Маркетинг. Квалификация: маркетолог. – М., 2000. 39. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 061700 – Статистика. Квалификация – экономист. – М., 2000. 40. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 061800 – Математические методы в экономике. Квалификация экономист-математик. – М., 2000. 41. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 062100 – Управление персоналом. Квалификация – менеджер. – М., 2000. 42. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 351000 – Антикризисное управление. Квалификация: экономист-менеджер. – М., 2000. 43. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 351200 – Налоги и налогообложение. Квалификация – специалист по налогообложению. – М., 2000. 44. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 351300 – Коммерция (торговое дело). Квалификация: специалист коммерции. – М., 2000. 45. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 351400 – Прикладная информатика (по областям). Квалификация информатик (квалификация в области). – М., 2000. 46. Готская И.Б. Исследование компонентов методической 194

системы обучения информатике студентов педвузов с позиций методологии общего системного и маркетингового подходов //Информатика – исследования и инновации. Межвузовский сборник научных трудов. – СПб. РГПУ им А.И. Герцена, ЛГОУ, 1998. С. 48–54. 47. Дородницын А.А. Информатика: предмет и задачи //В сб. Кибернетика. Становление информатики. – М.: Наука, 1986. С. 22–28. 48. Ершов А.П. Информатизация: от компьютерной грамотности учащихся к информационной культуре общества. //Коммунист, 1988, 2. С. 82–92. 49. Ершов А.П. Информатика: предмет и понятие //В сб. Кибернетика. Становление информатики. – М.: Наука, 1986. С. 28–31 50. Есипов А.С. Информатика. Учебник по базовому курсу общеобразовательных учебных заведений. Изд. 3-е, перераб. и доп. – СПб.: Наука и Техника, 2003 г. – 400 с. 51. Заболотский В.П., Юсупов Р.М. Проблемы информатизации общества //Проблемы информатизации, 1994. Вып. 1-2. С. 29–33. 52. Заболотский В.П., Степанов А.Г. Юсупов Р.М. Информатика как предмет обучения в высшей школе //Труды СПИИРАН. РАН. Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации; Под общ. Ред. Р.М. Юсупова. – Вып. 2, т.1. –СПб.: Наука, 2004. С. 316–347. 53. Из министерства образования РФ //Информатика и образование, 2004, 4. С. 2–35. 54. Информатика для юристов и экономистов //С.В. Симонович и др. – СПб.: Питер, 2004. – 688 с. 55. Информатика: Базовый курс. //С.В. Симонович и др. – СПб.: Питер, 2002. – 640 с. 56. Информатика: Учебник //Под ред. проф. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 1997. – 768 с. 57. Каймин В.А. Информатика: Учебник. – 3-е изд. – М.: 195

ИНФРА-М, 2003. – 272 с. 58. Козырев А.А. Информатика: Учебник для вузов. – СПб.: Изд-во Михайлова В.А., 2002 – 511 с. 59. Колин К.К. Социальная информатика: Учебное пособие для вузов. – М.: Академический проект; М.: Фонд «Мир», 2003. – 432 с. 60. Компетентностный подход в педагогическом образовании: Коллективная монография //Под ред. проф. В.А. Козырева и проф. Н.Ф. Радионовой. – СПб.: Изд-во РГПУ им А.И. Герцена, 2004, – 392 с. 61. Краткий философский словарь. //Под ред. М. Розенталя, П. Юдина, 4-е изд., дополненное и исправленное. – М.: Государственное издательство политической литературы, 1954, С. 236-237. 62. Кричевский М.Л. Интеллектуальные методы в менеджменте. – СПб.: Питер, 2005. – 304с. 63. Кузнецов Н. А., Полонников Р. И., Юсупов Р. М. Состояние, перспективы и проблемы развития информатики. //В кн. Теоретические основы и прикладные задачи интеллектуальных информационных технологий //Под ред. д.т.н. проф. Р. М. Юсупова. — СПб.: СПИИРАН, 1998. С. 23 – 31. 64. Лаптев В.В., Швецкий М.В. Методическая система фундаментальной подготовки в области информатики: теория и практика многоуровневого педагогического университетского образования. – СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета, 2000. – 508 с. 65. Леднев В.С. Содержание образования. – М.: Высшая школа, 1989. – 360 с. 66. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. – М.: Мир, 1980. – 360 с. 67. Макарова Н.В. Методология обучения новым информационным технологиям. – СПб.: Издательство СПбУЭФ, 1992. – 135 с. 68. Макарова Н.В. Научные основы методической системы 196

обучения студентов вузов экономического профиля новой информационной технологии. //Автореф. дисс… д-ра пед. наук – СПб., 1992. 69. Министерство образования Российской Федерации. Приказ № 56 от 30.06.99 об утверждении обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования. 70. Михайлов А.И., Черный А.И., Гиляревский Р.С. Информатика. //Большая Советская энциклопедия, 3-е изд., т.10. – М.: Советская энциклопедия, 1972. С. 348-350. 71. Михайловский В.Н. Формирование научной картины мира и информатизация. Философские очерки. – СПб.: Наука, 1994. 72. Образование и ХХI век: Информационные и коммуникационные технологии. – М.: Наука, 1999. – 191 с. (Кибернетика: неограниченные возможности и возможные ограничения). 73. Основы информатики: Учебное пособие //А.Н. Морозевич, Н.Н. Говядинова, В.Г. Левашенко и др.; Под ред. А.Н. Морозевича. – 2-е изд., испр. – Мн.: Новое знание, 2003, – 544 с. (Экономическое образование). 74. Острейковский В.А. Информатика: Учеб. Для вузов. – М.: Высшая школа, 2001. – 511 с. 75. Пароджанов В.Д. Кризис цивилизации и нерешенные проблемы информатизации //НТИ. Сер. 2. Информационные процессы и системы. 1993, 12. С. 1-9. 76. Рекомендации по преподаванию информатики в университетах: Пер. с англ. – СПб., 2002. – 372 с. 77. Савельев А. Я. Основы информатики: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. – 328 с.,ил. (Сер. Информатика в техническом университете). 78. Степанов А.Н. Информатика для студентов гуманитарных специальностей. 3-е издание. – СПб.: Питер, 2003. – 608 с. 79. Сухомлин В.А. Концепция и принципы разработки обязательных профессиональных программ дополнительного 197

ИТ-образования. //Актуальные проблемы информатики в современном российском образовании: Первое Всероссийское совещание НМС по информатике при Министерстве образования и науки РФ: Москва, 26 июня 2004 г.: Труды. //Отв. Ред. Ю.И. Журавлев, В.В. Тихомиров. – М.: Издательский отдел Факультета ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2004. С. 196212. 80. Сухомлин В.А. Подход к разработке требований к минимальному объему знаний по разделу «Информатика» (информационные технологии) для непрофильных направлений и специальностей. //Актуальные проблемы информатики в современном российском образовании: Первое Всероссийское совещание НМС по информатике при Министерстве образования и науки РФ: Москва, 26 июня 2004 г.: Труды. //Отв. Ред. Ю.И. Журавлев, В.В. Тихомиров. – М.: Издательский отдел Факультета ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2004. С. 213230. 81. Хуторской А.В. Современная дидактика: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2001. – 544 с. 82. Швецкий М.В. Методическая система фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе в условиях двухступенчатого образования. Автореф. дисс… д-ра пед.наук – С.-Петербург, 1994. 83. Экономическая информатика //Под ред. П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова. – СПб.: Питер, 2001. – 560 с. 84. Экономическая информатика: Учебник //Под ред. В.П. Косарева. -2-е изд.. перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 592 с. 85. Юсупов Р.М., Заболотский В.П. Научно-методологические основы информатизации. – СПб.: Наука, 2000. – 455 с.

198

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение А. Обязательные информационные дисциплины специальности 030100 – Информатика [11] Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

ОПД.Ф.04

Теория и методика обучения информатике Информатика как наука и учебный предмет в школе. Методическая система обучения информатике в школе, общая характеристика ее основных компонентов. Цели и задачи обучения информатике в школе. Педагогические функции курса информатики. Структура обучения информатике в средней общеобразовательной школе. Стандарт школьного образования по информатике. Назначение и функции общеобразовательного стандарта в школе. Пропедевтика основ информатики в начальной школе. Базовый курс школьной информатики. Дифференцированное обучение информатике на старшей ступени школы. Анализ учебных и методических пособий. Программное обеспечение по курсу информатики. Планирование учебного процесса по курсу информатики. Формы обучения. Организация проверки и оценки результатов обучения. Оборудование школьного кабинета информатики. Методика изучения основных разделов курса информатики

Математическая логика Алгебра высказываний. Нормальные формы. Совершенные нормальные формы (СНФ). Теорема существования и единственности СНФ. Логическое следствие. Прямая и обратная теоремы, противоположная и обратная теоремы; закон контрапозиции. Методы математических доказательств. Применение алгебры высказываний; закон контрапозиции. Методы математических доказательств. Применение алгебры высказываний к описанию релейно-контактных схем. Исчисления высказываний (ИВ). Формулы ИВ. Аксиомы ИВ и правила вывода. Теорема дедукции и ее применение. Исследования системы аксиом ИВ; непротиворечивость и полнота ИВ. Логика предикатов (ЛП). Формулы логики предикатов и их классификация. Приведенная форма для формул ЛП. Предваренная нормативная форма. Проблема разрешения в логике предикатов. Применения логики предикатов. Строение математических теорем. Методы доказательства теорем. Исчисления предикатов. Непротиворечивость исчисления предикатов. Теорема Геделя о полноте исчисления предикатов ДПП.Ф.02 Дискретная математика Рекуррентные соотношения. Способы решения рекуррентных соотношений. Суммы и рекуррентности. Целочисленные функции ⎣ x⎦ , ⎡ x⎤ , mod. Бином Ньютона. Биномиальные коэффициенты. Основные тождества с биномиальными коэффициентами. Полиномиальная формула. Введение в асимптотические методы. Асимптотические решения ДПП.Ф.01

199

Продолжение прил. А Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

ДПП.Ф.02

рекуррентных соотношений. Формула суммирования Эйлера. Основные комбинаторные конфигурации. Метод включения-исключения. Основные понятия теории графов. Связные графы. Изоморфизм графов. Эйлеровы и гамильтоновы графы. Деревья. Паросочетания, независимые множества и клики. Пленарные графы. Теорема Эйлера и ее следствия. Непланарность графов К5 и Кз,з. Раскраска вершин и ребер графа. Двудольные графы. Теорема Кенига. Раскрашиваемость вершин планарного графа пятью красками. Гипотеза четырех красок.

ДПП.Ф.03

Элементы абстрактной и компьютерной алгебры Понятие группы, кольца, поля, булевой алгебры. Алгебры, алгебраические системы. Теория делимости в кольце целых чисел. Кольца классов вычетов. Поле комплексных чисел. Подгруппы. Смежные классы по подгруппе, факторгруппы. Подкольца. Идеалы кольца, факторкольца. Кольцо многочленов от одной переменной, теория делимости. Многочлены от нескольких переменных. Расширения полей, алгебраические и конечные расширения. Конечные поля. Первоначальное представление о теории кодирования. Представление символьных данных в компьютере. Алгоритмы символьных преобразований (числа, многочлены, выражения, дифференцирование, интегрирование).

ДПП.Ф.04

Теория алгоритмов Понятие вычислимой функции. Разрешимые и перечислимые множества. График вычислимой функции. Формальная теория вычислимости (частично рекурсивные функции, регистровые машины, машины Тьюринга). Тезис Чёрча. Конечные и бесконечные машины. Понятие программы. Эффективная нумерация программ. Теорема о параметризации. Существование универсальной программы. Компьютер фон Неймана. Диагональный метод. Пример невычислимой функции. Проблема останова. Примеры неразрешимых и неперечислимых множеств. Алгоритмическая сводимость проблем. Примеры алгоритмически неразрешимых проблем в математике и информатике. Эффективные операции над вычислимыми функциями. Теорема о неподвижной точке. Общее понятие исчисления. Грамматики. Языки, иерархия языков по Хомскому. Языки и машины. Основные меры сложности вычисления. Основы теории NР- полноты. Применение теории NР- полноты для анализа сложности проблем. Приложения теории алгоритмов в информатике.

ДПП.Ф.07

Численные методы Теория погрешностей. Решение системы линейных уравнений: точные методы, итерационные методы. Решение нелинейного уравнения. Понятие о методе Ньютона решения системы нелинейных уравнений.

200

Продолжение прил. А Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Методы наилучшего приближения. Дискретный вариант среднеквадратических приближений. Переопределенная система линейных уравнений. Понятие об определении параметров функциональной зависимости. Численная интерполяция. Алгебраический интерполяционный многочлен: форма Лагранжа и Ньютона. Обратное интерполирование. Многочлены Чебышева. Численное дифференцирование. Общий случай вычисления производной произвольного порядка. Неустранимая погрешность формул численного дифференцирования. Численное интегрирование. Квадратурная формула прямоугольников. Формулы Ньютона-Котеса. Метод неопределенных коэффициентов. Формула трапеций. Формула Симпсона. Квадратурная формула Гаусса. Численные методы решения дифференциальных уравнений. Численные методы решения задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Метод Рунге-Кутта. Многошаговые методы. Численное интегрирование дифференциальных уравнений в частных производных, начальные и краевые условия. ДПП.Ф.08

Теоретические основы информатики Понятие информации. Информационные процессы. Непрерывная и дискретная формы представления информации. Количество и единицы измерения информации. ЭВМ как универсальное средство обработки информации. Понятие алгоритма, его основные свойства. Исполнитель алгоритмов. Способы представления алгоритмов. Рекурсия и итерация. Понятие сложности алгоритма. Асимптотическая сложность алгоритма. Реально выполнимые алгоритмы. Полиномиальные алгоритмы. Совпадение классов полиномиальных и реально выполнимых алгоритмов. Основные методы разработки эффективных алгоритмов (метод балансировки, динамическое программирование, изменение представления данных). Исчерпывающий поиск. Сложность задачи. Верхние и нижние оценки. Понятие трудной задачи. Моделирование как основной метод научного познания. Различные виды моделей. Дискретный характер ЭВМ. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. Понятие жадного алгоритма. Матроиды. Теорема Радо-Эдмондса. Приближенные комбинаторные алгоритмы, оценка их точности. Апроксимируемость трудных задач.

201

Продолжение прил. А Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

ДПП.Ф.10

Основы искусственного интеллекта Основные направления исследований в области искусственного интеллекта. Система знаний. Модели представления знаний: логическая, сетевая, фреймовая, продукционная. Понятие о экспертной системе (ЭС). Общая характеристика ЭС. Виды ЭС и типы решаемых задач. Структура и режимы использования ЭС. Классификация инструментальных средств ЭС и организация знаний в ЭС. Интеллектуальные информационные ЭС. Представление о логическом программировании. Представление знаний о предметной области в виде фактов и правил базы знаний Пролога. Дескриптивный, процедурный и машинный смысл программы на Прологе. Рекурсия и структуры данных в программах на Прологе. Представление о функциональном программировании.

Компьютерное моделирование Понятие “модель”. Моделирование как метод познания. Натурные и абстрактные модели. Виды моделирования в естественных и технических науках. Компьютерная модель. Абстрактные модели и их классификация. Вербальные модели. Информационные модели. Объекты и их связи. Основные структуры в информационном моделировании. Примеры информационных моделей. Математические модели. Имитационное моделирование. Модели динамических систем. Инструментальные программные средства для моделирования динамических систем. Модель популяции. Геометрическое моделирование и компьютерная графика. Различные подходы к классификации математических моделей. Модели с сосредоточенными и распределенными параметрами. Дескриптивные, оптимизационные, многокритериальные, игровые модели. Системный подход в научных исследованиях Численный эксперимент. Его взаимосвязи с натурным экспериментом и теорией. Достоверность численной модели. Анализ и интерпретация модели. Моделирование стохастических систем. Метод статистических испытаний. Моделирование последовательностей независимых и зависимых случайных испытаний. Общий алгоритм моделирования дискретной случайной величины (ДСВ). Моделирование систем массового обслуживания. Переход детерминированных систем к хаотическому поведению. Примеры математических моделей в химии, биологии, экологии, экономике. Учебные компьютерные модели. Программные средства для моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области). Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах. ДПП.Ф.13 Архитектура компьютера История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация. ДПП.Ф.11

202

Продолжение прил. А Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Центральные и внешние устройства ЭВМ, их характеристики. Канальная и шинная системотехника. Микропроцессор и память компьютера. Система прерываний, регистры и модель доступа к памяти. Защищенный режим работы процессора как средство реализации многозадачности. Принципы управления внешними устройствами персонального компьютера. Базовая система ввода/вывода. Ассемблер как машинно-ориентированный язык программирования. Понятие о макропрограммировании. Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ. ДПП.Ф.14

Программирование Объектно-ориентированная парадигма программирования. Объекты, полиморфизм и наследование. Объектно-ориентированное проектирование. Конструирование объектов: строки, стеки, списки, очереди, деревья. Математические объекты: рациональные и комплексные числа, вектора, матрицы. Библиотеки объектов. Интерфейсные объекты: управляющие элементы, окна, диалоги. События и сообщения. Механизмы передачи и обработки сообщений в объектно-ориентированных средах. Конструирование программ на основе иерархии объектов.

ДПП.Ф.15

Программное обеспечение ЭВМ Основные задачи системного программирования. Ресурсы компьютера. Операционные системы (ОС) как средство распределения и управления ресурсами. Развитие и основные функции ОС. Состав ОС: внутренние (встроенные) и внешние (программы-утилиты). Команды ОС. Сетевые ОС. Понятие об информационных процессах. Принципы организации информационных процессов. Понятие о системе программирования, ее основные функции и компоненты. Интерпретаторы и компиляторы. Трансляция программ и сопутствующие процессы. Прикладное программное обеспечение общего назначения. Системы обработки текстов. Системы машинной графики. Базы данных и системы управления базами данных. Представление о языках управления реляционными базами данных. Табличные процессоры. Интегрированные программные средства. Прикладное программное обеспечение пользователя. Собственная инструментальная среда. Автоматизированное рабочее место. Прикладные инструментальные пакеты для решения математических задач на ЭВМ. Обзор пакетов символьных вычислений (Matematica, Derive, Maple V, MathCAD). Технологии подготовки математических и естественно-научных текстов. Пакет TeX (LaTeX). Пакеты обработки статистической информации. Графические пакеты. Пакеты компьютерного проектирования. Компьютерные вирусы и приемы борьбы с ними.

203

Окончание прил. А Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информационные системы Информационные модели данных: фактографические, реляционные, иерархические, сетевые. Последовательность создания информационной модели. Взаимосвязи в модели. Типы моделей данных. Проектирование баз данных. Концептуальная модель предметной области. Логическая модель предметной области. Определение взаимосвязи между элементами баз данных. Первичные и альтернативные ключи атрибутов данных. Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы. Физическое описание модели. Словарь данных. Администрирование баз данных. Обзор возможностей и особенностей различных СБД. Методы хранения и доступа к данным. Работа с внешними данными с помощью технологии ODBC (BDE). Объектно-ориентированное программирование в среде баз данных. Введение в SQL. Использование SQL для выборки данных из таблицы, создание SQL- запросов. SQL сервер. Использование технологии “клиент-сервер”. Разработка пользовательских программ в среде баз данных. ДПП.Ф.17 Компьютерные сети, интернет и мультимедиа технологии Глобальные компьютерные сети. Предпосылки и история возникновения Интернет. Интернет как технология и информационный ресурс (сеть). Технология электронной почты. Технология обмена файлами (FTP). Технология WWW. Поиск нформации в Интернет. Язык HTML как средство создания информационных ресурсов Интернет. Язык JavaScript (VBScript) как средство создания интерактивных ресурсов. Понятие мультимедиа. Мультимедиа как средство и технология. Создание мультимедийных приложений. Мультимедиа и Интернет.

ДПП.Ф.16

Информационные и коммуникационные технологии в образовании Дидактические основы создания и использования средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Педагогико-эргономические требования к созданию и использованию электронных средств учебного назначения, оценка их качества. Применение ИКТ в образовании. Автоматизация информационно-методического обеспечения учебновоспитательного процесса и организационного управления учебным заведением (системой учебных заведений). Состав и структура учебной материальной базы. Педагогико-эргономические условия эффективного и безопасного использования средств вычислительной техники (ВТ), ИКТ в образовательных целях. Требования к оборудованию кабинета информатики и методические рекомендации по организации работы. Перспективные направления разработки и использования средств ИКТ в образовании. ДПП.Ф.19 Практикум по решению задач на ЭВМ ДПП.Ф.18

204

Приложение Б. Обязательные информационные дисциплины специальности 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) [12] Индекс ЕН.Ф.04

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Работа на персональном компьютере: компьютер, периферийные устройства, операционная система и оболочка, рабочая среда и средства ее формирования, критические и аварийные ситуации. Текстообработка и графика: стандартные функции текстового редактора, формирование таблиц, графический инструментарий текстового редактора, создание и редактирование внешних графических объектов, внедрение графических объектов в текст, автоматизация и оптимизация текстообработки, форматы символьных данных и их конвертирование. Табличные вычисления: стандартные функции электронной таблицы, преобразование таблиц и вычислительных формул, табличная графика (диаграммы), автоматизация и оптимизация табличных вычислений, импорт данных в таблицы и экспорт табличной информации. Работа в компьютерных сетях: компьютерные коммуникации и коммуникационное оборудование, локальные вычислительные сети, взаимодействие пользователей в одноранговой сети, функции пользователей в сети с выделенными серверами, внешние сети и межсетевое взаимодействие, стандартный сетевой сервис, образовательные ресурсы Internet. Электронная почта: принципы функционирования электронной почты, системный почтовый ящик и почтовый ящик пользователя, инструментарий для работы с сообщениями, кодировка информации и особенности пересылки файлов, конфиденциальность информации при использовании электронной почты. Управление базами данных: типы данных, формирование структуры базы данных, стандартные функции систем управления базами данных, формирование запросов и отчетных форм, работа с базами данных в компьютерных сетях. Компьютерный практикум. ОД.Ф.01 Языки и системы программирования Основные этапы решения задач на ЭВМ. Критерии качества программы. Диалоговые программы. Дружественность, жизненный цикл программы. Постановка задачи и спецификация программы. Способы записи алгоритма. Программа на языке высокого уровня. Стандартные типы данных. Представление основных структур программирования: итерация, ветвление, повторение. Процедуры. Типы данных, определяемые пользователем. Записи. Файлы. Динамические структуры данных. Списки: основные виды и способы реализации. Программирование рекурсивных алгоритмов. Способы конструирования программ. Модульные программы. Основы доказательства правильности. Практикум по программированию. ОД.Ф.02 Компьютерные коммуникации и сети Компьютерные коммуникации: коммуникационный канал и процессор связи, среда передачи информации, пропускная способность канала, модуляция и демодуляция сигналов, модемы и параметры их настройки. 205

Продолжение прил. Б Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Модель OSI: уровни и процесс связи в модели OSI, взаимодействие уровней в процессе связи, сетевые службы и их основные примитивы сетевой службы. Сетевые технологии: понятие о сетевых технологиях, мосты и шлюзы, сетевые топологии, протокол передачи данных Ethernet физического уровня и уровня соединений, протокол IP сетевого уровня, протокол TCP транспортного уровня, понятие о протоколе UDP. Сетевые операционные системы: основные функции сетевой операционной системы, операционные системы одноранговых компьютерных сетей, операционные системы сети с выделенными серверами. Инсталляция локальных компьютерных сетей: проектирование сети, установка кабельной системы, установка сетевого оборудования, подготовка жесткого диска и инсталляция сервера, инсталляция рабочих станций. Администрирование локальных компьютерных сетей: категории и права пользователей, атрибуты сетевых файлов и управление правами пользователей, оптимизация параметров управления сетью, поддержка технологий межсетевого объединения Internet и Intranet, обеспечение безопасности и защиты информации. Глобальное межсетевое объединение Internet: структура и адресация, служба FTP, протокол TELNET, WWWпротоколы и технологии, службы поиска, группы новостей. Практикум по компьютерным сетям. ОД.Ф.03 Базы данных и управление ими Модели данных: проблема структуризации и представления информации, сетевая и иерархическая модели данных, реляционная модель данных, свойства отношений, операции над отношениями. Базы данных: типы данных, записи, база данных как целостный объект, принципы проектирования базы данных. Управление базами данных: понятие о командах и их структуре, условные команды, математические операции с данными, логические операции, отношения. Команды для работы с базой данных: создание структуры базы ее дополнение, открытие и закрытие базы данных, перемещение по базе, просмотр данных. Манипулирование данными: логическое и физическое удаление данных, поиск и фильтрация данных, обновление записей. Индексирование баз данных: понятие об индексировании, индексные и мультииндексные файлы (типа CDX), управление индексированием, ускоренный поиск по ключу. Интеграция баз данных: рабочие области, связывание записей “одна-с-одной”, связывание “одна-со-многими”, разрыв связей между файлами. Программирование и создание командных файлов: временные переменные, массивы, функции, команды и командные файлы, структурное программирование и модульность программ, средства отладки. Организация интерфейса с помощью меню: цветовые меню и их иерархия, вертикальное (POPUP-) меню, горизонтальное (BAR-) меню, назначение клавишей. Организация оконного интерфейса: окна и управление ими, многооконный интерфейс. Практикум по базам данных.

206

Продолжение прил. Б Индекс ОД.Ф.04

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Мультимедиа Понятие о технологии мультимедиа: виды мультимедиа-информации, аппаратное обеспечение мультимедиа, организация обмена данными. Графические данные: видеосистемы и их настройка, основные форматы представления графических данных, конвертирование форматов, средства воспроизведения и редактирования графических данных, графические библиотеки Windows, внешние источники графических данных, средства анимации. Звуковые данные: основные принципы и форматы представления звуковых данных, звуковые карты и их установка, воспроизведение и создание звуковых данных. Видеоданные: основные принципы и форматы представления видеоданных, установка и настройка видеооборудования компьютера, воспроизведение и создание компьютерных видеоклипов. Мультимедиа-презентации для теоретического обучения: основные функции пакетов для создания презентаций, структура и параметры презентации, инструменты создания и корректировки слайдов, инструменты для формирования сценария демонстрации. Технология разработки презентаций: постановка педагогической цели и выбор способа обучения, разработка содержания презентации, подбор информации и подготовка данных формирование педагогического инструментария для работы с презентацией, подготовка методических материалов на основе презентаций. Средства мультимедиа в производственном обучении: особенности производственного обучения, видеоклипы и их использование в программных средствах, тренажеры на основе технологий мультимедиа, виртуальные производственные миры, 3Dвизуализация и виртуальная реальность. Практикум по мультимедиа. ОД.Ф.05. Педагогические программные средства Основные понятия: общее определение ППС, демонстрационные программы, контролирующие программы, обучающие программы, обучающие функции профессиональных программных средств, компьютерные учебные среды (миры), компьютерные имитаторы технологического оборудования, экспертно-обучающие системы, автоматизированные обучающие системы (АОС), авторские инструментальные среды (АИС), методы организации взаимодействия пользователей с ППС. Принципы разработки ППС: учет психофизиологических особенностей обучаемых и технических возможностей компьютера, приоритет стратегии обучения, психологическая и педагогическая эргономичность, функциональная полнота, мотивационная и активностная обеспеченность, универсальность применения и модульность построения. Технология разработки педагогического сценария ППС: определение целей использования ППС, анализ и отбор учебного материала, его структурирование и формализация, представление педагогического сценария. Управление учебно-познавательной деятельностью в ППС: цель как системообразующий фактор управления, управление составом и функциональным строением ППС, основные факторы управления, программное управление, ориентация на активную познавательную деятельность обучаемого, оптимальность управления и механизмы настройки ППС. Создания ППС на языках программирования: особенности создания ППС на языках

207

Окончание прил. Б Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

программирования, программная реализация линейной и разветвленной стратегии обучения, организация пользовательского интерфейса. Автоматизированные обучающие системы: назначение и стандартные функции, инструментарий для разработки и эксплуатации, внедрение внешних данных. Специализированные авторские инструментальные среды (АИС): назначение и стандартные функции АИС, модули и инструменты АИС, импорт данных, использование объектно-ориентированных технологий. Интеграция информационных ресурсов для обучения: комбинирование дидактических средств, комплексное использование традиционных и программно-педагогических средств, ограничения на интеграцию. Практикум по программным педагогическим средствам.

208

Приложение В. Обязательные информационные дисциплины специальности 052700 – Библиотечно-информационная деятельность [13] Индекс ОПД.Ф.01

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика. Предмет, задачи и структура курса: определение понятия, место в системе наук. Информация: виды, свойства, измерение, кодирование. Информатизация. Информационное общество. Информационные системы: структура, жизненный цикл, принципы функционирования. Общая характеристика процессов сбора, хранения, обработки и передачи информации. Локальные и глобальные компьютерные сети: возможности, принципы построения, классификация. Интернет/Интранет сети. Корпоративные библиотечно-информационные сети. Информационная безопасность: методы и средства защиты информации. Персональные компьютеры как техническая основа информатизации общества. Классификация персональных компьютеров. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера. Внешние устройства персонального компьютера: классификация, назначение. Носители информации: классификация, физические основы, потребительские характеристики. Классификация программного обеспечения. Средства системного и прикладного программного обеспечения: назначение, характеристика. Структура интерфейса пользователя операционной системы и пакетов прикладных программ общего назначения. Модели решения функциональных и вычислительных задач. Технологии программирования. ОПД.Ф.02 Социальные коммуникации Предмет, структура, задачи курса. Категории и понятия науки о социальных коммуникациях. Движение социальной информации в обществе, механизмы взаимодействия коммуникантов и реципиентов в социальной среде. Коммуникационная деятельность. Социальная память. Социально-коммуникационные институты. Библиотеки и информационные службы в системе коммуникационных институтов. Возникновение и развитие коммуникационных каналов и коммуникационных средств в обществе. Роль документного канала в движении смыслов в социальном времени и пространстве. Электронная коммуникация и Интернет в социальных коммуникациях. Возможности коммуникационных каналов. Информационный подход к социальным коммуникациям. Теории информации. Информационный процесс как сущностная основа социальных коммуникаций. Семиотический, системный и деятельностный подходы к социальным коммуникациям. Понятие об информационной культуре. Общение в социальных коммуникациях. Коммуникационные средства. Социально-психологические отношения и коммуникативная компетентность. Этика в социальных коммуникациях.

209

Продолжение прил. В Индекс ОПД.Ф.07

СД.Ф.04

СД.Ф.06

210

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информационные технологии Предмет, задачи и структура курса. Информационная технология: объем и содержание понятия, качественная специфика, компонентная структура. Общая и специальная информационная технология. Информационное производство и информационный сервис в структуре общественного разделения труда. История, тенденции и перспективы развития информационных технологий. Информационный производственный процесс и его составляющие. Информационная технологическая система: понятие, структура, функции. Компоненты информационной технологии: предметы труда, процессы, ресурсы и средства. Регламентирующие документы. Информационные продукты и информационные услуги. Организация информационной технологии как управленческий процесс: формы, технологическая подготовка, оценка эффективности. Классификация информационных технологий. Стратегия поиска информации. Направления использования информационных технологий в деятельности библиотек и информационных учреждений. Справочно-поисковый аппарат библиотеки Предмет, структура и задачи курса. Справочно-поисковый аппарат (СПА) как средство раскрытия содержания фонда: состав и структура. Особенности СПА библиотек разных типов. Традиционные и электронные библиотечные каталоги и картотеки: виды, формы, потребительские свойства, технология создания и ведения. Централизованная каталогизация: традиционные и современные формы. Корпоративная каталогизация. Внешние БД как источник информационного поиска. Справочно-библиографический фонд библиотеки: состав, технология формирования. Обеспечение процессов каталогизации регламентирующими документами. АРМ каталогизатора. Оценка качества справочно-поискового аппарата. Показатели качества. Лингвистические средства библиотечно-информационных технологий Предмет, задачи и структура курса. ИПЯ как основной компонент лингвистического обеспечения информационной технологии и разновидность искусственных языков. Назначение и функции ИПЯ. Структура ИПЯ. Создание лексико-семантической основы ИПЯ. Основные типы ИПЯ. Принципы построения и структура иерархических ИПЯ. Библиотечно-библиографические иерархические ИПЯ: ДКД, УДК, ББК. Информационные иерархические классификационные ИПЯ: рубрикаторы, Государственный Рубрикатор НТИ, Международная классификация изобретений, классификаторы технико-экономической и социальной информации. Книгоиздательские и архивные и иерархические ИПЯ.

Продолжение прил. В Индекс

СД.Ф.08

СД.Ф.01

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Принципы построения и структура неиерархических ИПЯ. Алфавитно-предметная классификация. Дескрипторные ИПЯ. Объектно-признаковые ИПЯ. Язык библиографического описания, фасетная классификация. Индексирование: сущность, назначение, виды. Технологические схемы индексирования. Качество индексирования и ресурсные возможности библиотеки. Лингвистическое обеспечение ГСНТИ. Структура, состав, функции лингвистических средств библиотечно-информационной технологии. Нормативно-методическая база лингвистического обеспечения. Проблемы совместимости лингвистических средств в библиотечно-информационных системах и сетях. Методика преподавания библиотечно-информационных дисциплин Библиотечно-информационные дисциплины как объект преподавания. Дидактические принципы преподавания библиотечно-информационных дисциплин. Преподавание библиотечно-информационных дисциплин, как составная часть профессиональной подготовки: история становления, зарубежный и отечественный опыт. Сравнительный анализ форм и методов обучения библиотечно-информационным дисциплинам. Роль самостоятельной работы в обучении библиотечно-информационным дисциплинам. Новые информационные технологии в преподавании библиотечноинформационных дисциплин. Общая и частная методика преподавания библиотечно-информационных дисциплин. Автоматизированные библиотечно-информационные технологии Предмет, структура и задачи курса. Объективные предпосылки автоматизации библиотечной технологии. Принципы, стадии и этапы создания автоматизированных библиотечно-информационных систем. Современное состояние автоматизации библиотек в России и за рубежом. Технологические процессы библиотечного производства как объекты автоматизации. Технология автоматизированного комплектования документных фондов. Технология домашинной, машинной и послемашинной обработки документов. Электронные библиотечные каталоги: свойства, технология создания. Автоматизированная технология корпоративной каталогизации. Технология хранения документов на традиционных и машинных носителях. Технология автоматизированного информационного поиска. Режимы электронного доступа пользователей к российским и зарубежным информационным ресурсам. Технология электронного МБА. Обслуживание пользователей библиотеки с использованием сетевых технологий. Состав, технологии создания и тенденции развития продуктов и услуг, автоматизированных библиотечно-информационных систем. Автоматизация управления библиотекой. 211

Продолжение прил. В Индекс СД.Ф.02

СД.Ф.03

СД.Ф.04

212

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информационные сети и системы Предмет, задачи и структура курса. Информационные системы: организационно-функциональная структура, принципы функционирования, критерии эффективности, классификация. Информационно-поисковые системы: задачи, организационно-функциональная структура, принципы функционирования. Библиотечно-информационные системы. Автоматизированные библиотечно-информационные системы. Жизненный цикл информационных систем. Международные и отечественные стандарты, регламентирующие функционирование информационных систем и сетей. Технология проектирования информационных систем. Моделирование предметной области информационной системы. Планирование и контроль проектных работ. Государственная система научно-технической информации. Федеральные, отраслевые, региональные органы научно-технической информации. Органы научно-технической информации предприятий и организаций. Библиотеки в государственной системе НТИ. Компьютерные сети: возможности, принципы построения, классификация. Базовые топологии локальных и глобальных компьютерных сетей. Интерфейсы компьютерных сетей. Методы доступа, модели взаимодействия в локальных сетях. Глобальная сеть Интернет: история, структура, принципы функционирования. Иерархия протоколов Интернет. Модель «клиент-сервер» как основа построения информационных сервисов Интернет. Система адресации информационных ресурсов в Интернет. Передача информации в Интернет. Корпоративные библиотечно-информационные сети. Интранет сети. Проектирование автоматизированных библиотечно-информационных систем Предмет, задачи и структура курса. Содержание типовых стадий проектирования АБИС: предпроектная разработка, ввод в эксплуатацию. Функции заказчика и разработчика АБИС на каждом этапе проектирования. Состав работ, содержание программы и организация предпроектного обследования. Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения технического задания. Состав и содержание технико-экономического обоснования. Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения эскизного, технического и рабочего проектов. Характеристика этапов внедрения проекта АБИС. Состав и требования к оформлению проектной документации. Нормативная база проектирования АБИС. Информационное обеспечение автоматизированных библиотечно-информационных систем Предмет, задачи и структура курса. Структура информационного обеспечения АБИС. Требования к информационному обеспечению АБИС. Внемашинная и внутримашинная информационная база АБИС. Критерии выбора компонентов информационной базы. Состав информационного обеспечения автоматизированных рабочих мест АБИС. Базы данных как компонент внутримашинной информационной базы..

Продолжение прил. В Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Структура банка данных АБИС: внешние и внутренние базы данных. Требования к банку данных. Стандартизация и унификация как основа совместимости баз данных. Международные коммуникативные форматы библиографической записи. Конвертирование форматов библиографической записи. Требования к составу и содержанию документации по информационному обеспечению АБИС. СД.Ф.06

СД.Ф.01

СД.Ф.02

Программно-техническое обеспечение автоматизированных библиотечно-информационных систем Предмет, задачи и структура курса. Структура программно-технического обеспечения АБИС. Требования к программно-техническому обеспечению АБИС. Состав системного и прикладного программного обеспечения АБИС. Критерии выбора компонентов программнотехнического обеспечения: операционной системы, инструментария программирования, технологии программирования, пакетов прикладных программ. Оценка качества программных средств. Состав программного обеспечения автоматизированных рабочих мест АБИС. Проектирование, создание, эксплуатация и сопровождение программного обеспечения автоматизированных библиотечно-информационных систем и сетей. Требование к составу и содержанию документации по программно-техническому обеспечению АБИС. Информационные ресурсы Предмет, задачи и структура курса. Мировой рынок информационной продукции и услуг, его сегментация, тенденции развития. Информационные ресурсы: понятие, состав, свойства, типизация по целевому назначению, форме свертывания и форме представления. Фиксированные и нефиксированные информационные ресурсы. Документные ресурсы (документные потоки и массивы): состав, структура, закономерности развития. Электронные информационные ресурсы: специфика, классификация, доступ, эффективность эксплуатации. Информационное право, информационная безопасность и защита информации. Мировые информационные ресурсы. Международные базы и банки данных, проблемы доступа к ним. Структура информационных ресурсов РФ: федерального, регионального, муниципального уровней. Особенности информационных ресурсов отраслевых комплексов. Информационное взаимодействие специалистов различных областей знания. Внутренние информационные ресурсы учреждений и организаций. Формирование информационной базы в информационно-аналитической службе.. Информационно-аналитические технологии Предмет, задачи и структура курса. Информационно-аналитическая деятельность как отрасль информационной индустрии: цели, задачи, структура и организация. Потребности в информационно-аналитических продуктах и услугах.

213

Продолжение прил. В Индекс

СД.Ф.03

СД.Ф.04

214

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Базовые информационно-аналитические технологии: информационный анализ, информационная диагностика, информационное моделирование, информационное прогнозирование, информационная экспертиза, информационный мониторинг. Объекты, методы сбора и обработки информации, фиксации данных, интерпретация и формы предоставления результатов. Автоматизация информационно-аналитических технологий. Информационно-аналитическое сопровождение управления, бизнеса, научно-производственной деятельности: особенности информационных потребностей, категории потребителей, информационные ресурсы, проектирование ассортимента информационно-аналитических продуктов и услуг, организация обслуживания. Массовая аналитика: особенности аудитории, каналы распространения, номенклатура информационно-аналитических продуктов и услуг. Аналитика текста Предмет, задачи и структура курса. Аналитические тексты: понятие, виды, жанровые и стилистические характеристики. Форма представления аналитических текстов: устная, письменная. Формальные и содержательные особенности деловых, научных и публицистических аналитических текстов. Типовые модели аналитических текстов. Технология подготовки аналитических текстов. Редактирование и подготовка аналитического текста к публикации. Компьютерные технологии подготовки и редактирования аналитических текстов. Информационно-аналитические продукты и услуги Предмет, задачи и структура курса. Информационно-аналитические центры: история и типизация. Информационно-аналитическая инфраструктура в России и за рубежом: состояние и тенденции развития. Создание, управление и экономика информационно-аналитической службы. Организационно-правовой статус информационно-аналитических служб. Информационные, кадровые, материальные, финансовые ресурсы и их нормативно-правовое обеспечение. Менеджмент кадровых ресурсов информационно-аналитической службы: формирование штатов, системы оплаты труда сотрудников. Профессиональные требования к информационному аналитику. Профессиональная карьера референта-аналитика. Обеспечение информационных служб материальными ресурсами: снабжение, хранение, учет, оценка. Формирование финансовых ресурсов: планирование и распределение средств. Фандрайзинг. Информационное предпринимательство. Маркетинг информационной продукции. Экономический анализ и оценка эффективности деятельности информационно-аналитической службы.

Окончание прил. В Индекс СД.Ф.05

СД.Ф.06

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Организация информационно-аналитической деятельности Предмет, задачи и структура курса. Информационно-аналитические центры: история и типизация. Информационно-аналитическая инфраструктура в России и за рубежом: состояние и тенденции развития. Создание, управление и экономика информационно-аналитической службы. Организационно-правовой статус информационно-аналитических служб. Информационные, кадровые, материальные, финансовые ресурсы и их нормативно-правовое обеспечение. Менеджмент кадровых ресурсов информационно-аналитической службы: формирование штатов, системы оплаты труда сотрудников. Профессиональные требования к информационному аналитику. Профессиональная карьера референта-аналитика. Обеспечение информационных служб материальными ресурсами: снабжение, хранение, учет, оценка. Формирование финансовых ресурсов: планирование и распределение средств. Фандрайзинг. Информационное предпринимательство. Маркетинг информационной продукции. Экономический анализ и оценка эффективности деятельности информационно-аналитической службы. Интеллектуальные информационные системы Предмет, задачи и структура курса. Интеллектуальные информационные системы (ИИС): понятие, свойства, классификация. Экспертные системы и их состав: база знаний, механизм вывода, механизмы приобретения и объяснения знаний, интеллектуальный интерфейс. Организация базы знаний. Предметное (фактуальное) и проблемное (операционное) знание. Декларативное и процедурная формы предоставления знаний. Методы представления знания. Логический и эвристический методы рассуждения в ИИС. Рассуждения на основе дедукции, индукции, аналогии. Нечеткий вывод знаний. Виды экспертных систем. Этапы проектирования экспертной системы: идентификация, концептуация, формализация, реализация, тестирование, опытная эксплуатация. Участники процесса проектирования: эксперты, инженеры по знаниям, конечные пользователи. Использование ИИС в информационно-аналитической деятельности.

215

Приложение Г. Обязательные информационные дисциплины специальности 075200 – Компьютерная безопасность [14] Индекс ЕН.Ф.03

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Понятие информации; общая характеристика процесса сбора, передачи, обработки и накопления информации; понятие алгоритма; ЭВМ как исполнитель алгоритмов: структура вычислительных машин, принципы их функционирования, основные характеристики, история развития; структура программы на языке высокого уровня, представление текста программы, оформление программы; развитие языков программирования; этапы разработки программ; основные типы ЭВМ: архитектура, назначение центрального процессора и основной памяти, классы памяти, типы и назначение внешних устройств; представление данных в памяти ЭВМ; обработка данных в центральном процессоре: типы команд, реализация операций и операторов языка высокого уровня на языке ассемблера; особенности организации персональных ЭВМ; оценка производительности ЭВМ; понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы для различных ЭВМ: файловая система, система управления работой пользователей, командные языки; трансляторы и редакторы связей; этапы работы на ЭВМ; особенности работы на ПЭВМ; основные понятия систем управления базами данных и базами знаний. ЕН.Ф.05 Математическая логика и теория алгоритмов Формулы алгебры высказываний; представление булевых функций формулами; критерии полноты систем булевых функций; псевдобулевы функции и их представление рядами Фурье; критерии полноты систем функций К-значной логики; классификация функций К-значной логики; минимизация булевых функций; исчисления высказываний и предикатов, их полнота и непротиворечивость; основные подходы к формализации понятия алгоритма; понятие о сложности алгоритмов; вычислительные алгоритмы; дедуктивные процедуры вывода в логике первого порядка; принцип резолюций для логики высказываний и логики предикатов; реляционная алгебра и реляционное исчисление. ЕН.Ф.06 Дискретная математика Конечные автоматы; автоматные базисы и проблема полноты; эквивалентность в автоматах; автоматные языки; понятие формальной грамматики; эксперименты с автоматами; тестирование автоматов; вероятностные автоматы; графы и орграфы; изоморфизмы; деревья; эйлеровы графы; планарные графы; покрытия и независимые множества; сильная связность в орграфах; анализ графа цепи Маркова; алгоритмы поиска кратчайших путей в графах; задача поиска гамильтонова цикла в графе; задача о коммивояжере; принцип включения-исключения; рекуррентные соотношения и производящие функции; трансверсали; латинские прямоугольники и квадраты; комбинаторные конфигурации, блок-схемы; конечные проективные плоскости; ортогональные латинские квадраты; матрицы Адамара; перечисление графов и отображений; экстремальные задачи; оптимизационные задачи; универсальные задачи; метод ветвей и границ.

216

Продолжение прил. Г Индекс ЕН.Ф.07

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Теория информации Энтропия вероятностной схемы; аксиомы Хинчина и Фаддеева; условная энтропия; взаимная информация и ее свойства; источники информации; энтропия источников; дискретный источник без памяти; теоремы Шеннона об источниках; марковские и эргодические источники; информационная дивергенция; граница Симмонса; оптимальное кодирование; префиксные коды; неравенство Крафта; линейные коды; параметры кодов и их границы; корректирующие свойства кодов; циклические коды; БЧХ – коды; код Хемминга; сверточные коды; математическая модель канала связи; пропускная способность канала связи; прямая и обратная теоремы кодирования. ОПД.Ф.01 Аппаратные средства вычислительной техники Системы счисления; форматы представления данных и кодирование информации; выполнение арифметических операций; элементы и узлы ЭВМ; структура центрального процессора; организация и структура памяти; системы прерывания; системы ввода-вывода; периферийные устройства; микропроцессорная техника: понятие микропроцессора (МП); виды технологии производства МП, поколения МП и их основные характеристики; обобщенная структура МП; основные промышленные линии микропроцессоров; перспективные МП;ПЭВМ, рабочие станции и серверы: вопросы проектирования ПЭВМ и рабочих станций, системная магистраль, буферизация шин, управление системной магистралью, подключение дополнительных и интерфейсных схем; мини- и микро-ЭВМ; универсальные и специализированные ЭВМ высокой производительности; архитектура современных ЭВМ; архитектура, ориентированная на программное обеспечение, баз данных, объектно-ориентированная архитектура. ОПД.Ф.02 Методы программирования Современные технологии программирования; оценка качества программного обеспечения; общие принципы методы и средства проектирования архитектуры и структуры, проектирования логики, тестирования и отладки, документирования и сопровождения программного обеспечения с учетом повышенных требований к надежности программ и их защищенности от несанкционированного доступа; особенности разработки и сопровождения программного обеспечения для рабочих групп и в условиях парапрограммирования; CASE-технологии, технологии виртуального программирования и объектно-ориентированного программирования; применение математических методов в проектировании надежного и защищенного программного обеспечения: функциональное программирование, логическое программирование, аналитическое программирование Дейкстры; структуры данных и абстракции данных; элементарные и простые структуры данных; сложные структуры данных; оценка сложности алгоритмов; модели вычислений; алгоритмы сортировки, алгоритмы поиска; алгоритмы на графах; генерация случайных последовательностей; алгоритмы на подстановках; параллельные алгоритмы: методы проектирования параллельных алгоритмов, использование транспьютеров при реализации параллельных алгоритмов, оценки сложности. 217

Продолжение прил. Г Индекс ОПД.Ф.03

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Языки программирования Общие принципы построения и использования языков программирования; средства описания данных; средства описания действий; абстрактные типы данных: инкапсуляция, спецификация, реализация, параметризация, классы и объекты; обработка файлов; обработка исключений; параллельная обработка; макрообработка; современные интегрированные среды разработки программ; графичеческий интерфейс пользователя; отладчики; генераторы кода/приложений; библиотеки программ и классов; стандарты языков программирования, общая характеристика языков ассемблера: назначение, принципы построения и использования; структура языка, основные группы команд, операторы, средства взаимодействия с операционной системой (ОС); языки ассемблера современных ЭВМ; взаимодействие программ на языке ассемблера с ОС: стандартные соглашения о связях, особенности использования аппаратных средств при взаимодействии программ с ОС, способы реализации системнозависимых программ; особенности программирования в мультипрограммной и мультизадачной средах: повторно используемые и реентерабельные программы, особенности работы в защищенных режимах; организация параллельной обработки; макропроцессоры: особенности макрообработки программ на языках ассемблера, способы использования макропроцессоров. ОПД.Ф.04 Операционные системы Общая характеристика операционных систем; назначение и возможности систем клона UNIX, систем группы Windows, интерфейс ОС с пользователями; диалоговые и пакетные интерфейсы; управление ресурсами: виды и иерархия ресурсов, виртуальные ресурсы, понятия стратегии и дисциплины управления ресурсами; управление процессорами: виртуальные процессоры, обработка прерываний, стратегии и дисциплины диспетчеризации; управление памятью: понятие памяти, типы реальной памяти и их основные характеристики, учет и распределение свободной памяти, иерархическая организация памяти, кэш-память, своппинг, представление виртуальной внешней памяти; управление устройствами: назначение и функции системы управления устройствами, драйверы внешних устройств, планирование доступа к устройствам, управление операциями обмена, буферизация, блокирование, спулинг ; файловые системы: назначение, состав, уровни и иерархия функций файловой системы, структура файловой системы и ее элементы, режимы использования, типы; управление программами: понятие программы, назначение и функции редактора связей, назначение и функции загрузчика, виртуальные программы; управление процессами: состояния процессов, синхронизация процессов, обмен сообщениями, стратегии и дисциплины планирования, наследование ресурсов, тупиковые ситуации, обработка исключений, сохранение и восстановление процессов; сопровождение ОС: задачи и принципы сопровождения системного программного обеспечения, генерация, настройка, измерение и модификация систем.

218

Продолжение прил. Г Индекс ОПД.Ф.05

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Вычислительные сети Задачи и проблемы распределенной обработки данных; классификация сетей по способам распределения данных, сравнительная характеристика различных типов сетей; основы организации и функционирования сетей; сетевые операционные системы; основные сетевые стандарты; средства взаимодействия процессов в сетях; распределенная обработка информации в системах клиент-сервер; одноранговые сети; средства идентификации и аутентификации; средства повышения надежности функционирования сетей; интеграция локальных сетей в региональные и глобальные сети; неоднородные вычислительные сети; организация сетей на базе операционной системы UNIX: основные протоколы, службы, функционирование, сопровождение и разработка приложений, особенности реализации на различных платформах; организация сетей на базе операционной системы NetWare: основные протоколы, службы, функционирование, генерация, сопровождение и разработка приложений; организация сетей на базе операционной системы Windows NT: основные протоколы, службы, функционирование, генерация, сопровождение и разработка приложений; организация и функционирование сетей SNA; глобальные сети: Internet, основные службы и предоставляемые услуги, стандарты, перспективы развития; организация корпоративных сетей интранет. ОПД.Ф.06 Системы управления базами данных Общие принципы построения баз данных: реляционная, иерархическая и сетевая модели; распределенные базы данных в сетях ЭВМ; общая характеристика, назначение и возможности, классификация систем управления базами данных (СУБД); языковые средства СУБД для различных моделей данных; языковые средства манипулирования данными в реляционных СУБД; языковые средства описания данных реляционных СУБД; особенности средств управления в реализациях реляционных СУБД; проблемы оптимизации доступа к базам данных; средства реализации диалогового интерфейса и подготовки отчетов в языках СУБД; сервисные средства СУБД; средства автоматизации проектирования баз данных: общая характеристика, назначение и возможности, классификация, универсальные и специализированные генераторы программ для СУБД; перспективы развития СУБД. ОПД.Ф.07 Электроника и схемотехника Основные понятия теории электрических цепей; электрические цепи при гармоническом воздействии; анализ цепей в частотной области; сложные электрические цепи; четырехполюсники и фильтры; цепи с распределенными параметрами; радиотехнические сигналы и их спектры; элементы статистической радиотехники; воздействие сигналов на линейные электрические цепи; полупроводниковые приборы; диоды; биполярные и полевые транзисторы, параметры полупроводниковых приборов; усилители; основные каскады усилителей; обратная связь; интегральные схемы; элементы интегральных схем; дифференциальный усилитель; операционные усилители; аналоговые перемножители сигналов; нелинейное и параметрическое преобразование сигналов; 219

Продолжение прил. Г Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

модуляция и демодуляция; преобразование частоты; генераторы колебаний; импульсные и цифровые устройства; логические элементы цифровых устройств; триггеры; компараторы; мультивибраторы; цифровая обработка сигналов; аналоговые, дискретные и цифровые сигналы; аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи; быстрые преобразования; цифровые фильтры. ОПД.Ф.08 Системы и сети передачи информации Классификация систем связи; кодирование информации в системах связи; помехоустойчивое кодирование; схемная реализация; алгоритмы декодирования; методы модуляции в системах связи; основные типы модемов; уплотнение информации в системах связи; цифровая обработка аналоговых сигналов; дискретные вокодеры; особенности цифровых систем многоканальных передач сообщений; способы объединения цифровых потоков; особенности передачи дискретных сообщений по цифровым каналам; системы телефонной связи; цифровая телефония; системы телеграфной связи; коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи; радиорелейные системы связи; телевизионные системы; спутниковые системы связи; волоконно-оптические системы связи; современные виды информационного обслуживания; факсимильная передача информации; электронная почта; телеконференция; видеотекс; телетекс; сети связи; структура сетей связи; методы коммутации информации; особенности сетей с коммутацией каналов, сообщений и пакетов; эталонная модель взаимодействия открытых систем; общие сведения о протоколах эталонной семиуровневой модели; глобальные и локальные сети; особенности современных сетевых архитектур; архитектурные особенности современных локальных сетей; протоколы физического и канального уровней; технические характеристики и принципы функционирования современных модемов; маршрутизация и управление потоками в сетях связи; сети интегрального обслуживания. ОПД.Ф.09 Основы информационной безопасности Понятие национальной безопасности; виды безопасности; информационная безопасность (ИБ) в системе национальной безопасности Российской Федерации; основные понятия, общеметодологические принципы теории ИБ; анализ угроз ИБ, проблемы информационной войны; государственная информационная политика; проблемы региональной информационной безопасности; виды информации; методы и средства обеспечения ИБ; методы нарушения конфиденциальности, целостности и доступности информации; причины, виды, каналы утечки и искажения информации. ОПД.Ф.10 Теоретические основы компьютерной безопасности Архитектура электронных систем обработки данных; формальные модели; модели безопасности; политика безопасности; критерии и классы защищенности средств вычислительной техники и автоматизированных информационных систем; стандарты по оценке защищенных систем; примеры практической реализации; построение парольных систем; особенности применения криптографических методов; способы 220

Продолжение прил. Г Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

реализации криптографической подсистемы; особенности реализации систем с симметричными и несимметричными ключами; концепция защищенного ядра; методы верификации; защищенные домены; применение иерархического метода для построения защищенной операционной системы; исследование корректности систем защиты; методология обследования и проектирования систем защиты; модель политики контроля целостности. ОПД.Ф.11 Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности Организационно обеспечение: Анализ и оценка угроз информационной безопасности объекта; оценка ущерба; средства и методы физической защиты объектов; служба безопасности объекта; организация и обеспечение режима секретности; организация пропускного и внутриобъектового режима; защита информации в экстремальных ситуациях; информационная безопасность объекта при осуществлении международного сотрудничества. Правовое обеспечение: законодательство РФ в области информационной безопасности, защиты государственной тайны и конфиденциальной информации; виды защищаемой информации; государственная тайна как особый вид защищаемой информации; конфиденциальная информация; система защиты государственной тайны; правовой режим защиты государственной тайны; лицензионная и сертификационная деятельности в области защиты информации; правовые основы защиты информации с использованием применения технических средств (защиты от технических разведок, применение и разработка шифровальных средств и т.д.); защита интеллектуальной собственности средствами патентного и авторского права; правовая регламентация охранной деятельности; международное законодательство в области защиты информации; преступления в сфере компьютерной информации; экспертиза преступлений в области компьютерной информации; криминалистические аспекты проведения расследований. ОПД.Ф.12 Технические средства и методы защиты информации Виды, источники и носители защищаемой информации; демаскирующие признаки объектов наблюдения и сигналов; опасные сигналы и их источники; побочные электромагнитные излучения и наводки; структура, классификация и основные характеристики технических каналов утечки информации; классификация технической разведки; возможности видов технической разведки; концепция и методы инженерно-технической защиты информации; методы и средства инженерной защиты и технической охраны объектов; скрытие объектов наблюдения; скрытие речевой информации в каналах связи; энергетическое скрытие акустических информативных сигналов; обнаружение и локализация закладных устройств, подавление их сигналов; подавление опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей; экранирование и компенсация информативных полей; подавление информативных сигналов в цепях заземления и электропитания; подавление опасных сигналов; характе221

Продолжение прил. Г Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

ристика государственной системы противодействия технической разведке; нормативные документы по противодействию технической разведке; виды контроля эффективности защиты информации; основные положения методологии инженерно-технической защиты информации; методы расчета и инструментального контроля показателей защиты информации. ОПД.Ф.13 Криптографические методы защиты информации История криптографии; простейшие шифры и их свойства; композиции шифров; системы шифрования с открытыми ключами; виды информации, подлежащие закрытию, их модели и свойства; криптографическая стойкость шифров; модели шифров; основные требования к шифрам; совершенные шифры; теоретико-информационный подход к оценке криптостойкости шифров; вопросы практической стойкости; имитостойкость и помехоустойчивость шифров; принципы построения криптографических алгоритмов с симметричными и несимметричными ключами; различие между программными и аппаратными реализациями; методы получения случайных и псевдослучайных последовательностей; программные реализации шифров; вопросы организации сетей засекреченной связи; понятие криптографического протокола; криптографические хеш-функции; электронная цифровая подпись; криптографические стандарты. ОПД.Ф.14 Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Защита программ и данных: программно-аппаратные средства защиты ПЭВМ; методы и средства ограничения доступа к компонентам ЭВМ; методы и средства привязки программного обеспечения к аппаратному окружению и физическим носителям; методы и средства хранения ключевой информации; защита программ от изучения; защита от разрушающих программных воздействий; защита от изменения и контроль целостности. Защита в операционных системах: типовая структура подсистемы безопасности ОС и выполняемые ей функции: идентификация и аутентификация, разграничение доступа, аудит, подотчетность действий, повторное использование объектов, точность и надежность обслуживания, защита обмена данных; реализация подсистем безопасности; средства обеспечения безопасности в ОС семейств UNIX и Windows; домены безопасности; критерии защищенности ОС. Защита в сетях: Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности в вычислительных сетях; протоколы аутентификации при удаленном доступе; средства и методы обеспечения целостности и конфиденциальности; защита серверов и рабочих станций; средства защиты локальных сетей при подключении к Интернет; защитные экраны; защита виртуальных локальных сетей.

222

Окончание прил. Г Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Защита в СУБД: Средства обеспечения защиты информации в СУБД; средства идентификации и аутентификации объектов баз данных, управление доступом; средства контроля целостности информации, организация аудита; типы контроля безопасности: потоковый, контроль вывода, контроль доступа; многоуровневая защита; модели безопасности, применяемые при построении защиты в СУБД; использование транзакции для изолирования действий пользователей; блокировки; ссылочная целостность триггерная и событийная реализации правил безопасности; причины, виды, основные методы нарушения конфиденциальности в СУБД; получение несанкционированного доступа к конфиденциальной информации путем логических выводов; особенности применения криптографических методов; совместное применение средств идентификации и аутентификации, встроенных в СУБД и в ОС; критерии защищенности БД и АИС; технологии удаленного доступа к системам баз данных, тиражирование и синхронизация в распределенных системах баз данных; кластерная организация серверов баз данных; задачи и средства администратора безопасности баз данных. ДС.Ф.01 Криптографические протоколы Криптографические протоколы и основные требования к ним; протоколы “рукопожатия”; протоколы установления подлинности; протоколы идентификации и аутентификации; парольные системы разграничения доступа; протоколы генерации ключей; протоколы распределения ключей; рекомендации Х.509; протоколы разделения секретов; протоколы с нулевым разглашением; доказательства нулевого разглашения; протоколы “игры в покер”. ДС.Ф.02 Теретико-числовые методы в криптографии Сложность основных целочисленных алгоритмов в кольце целых чисел, кольцах вычетов и конечных полях; дискретное преобразование Фурье для кольца целых чисел; квадратичные вычеты и невычеты, квадратичный закон взаимности Гаусса; цепные дроби; асимптотический закон распределения простых чисел; проверка чисел на простоту; построение больших простых чисел; методы разложения чисел на множители; алгоритмы дискретного логарифмирования в конечном поле, криптографическая система RSA, потокол Диффи-Хеллмана.

223

Приложение Д. Обязательные информационные дисциплины специальности 075300 – Организация и технология защиты информации [15] Индекс ЕН.Ф.04

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Понятие и значение информатики; научно-технический прогресс и информатизация постиндустриального общества; основные проблемы информационного обеспечения науки, техники производства и управления; информационный ресурс, его потенциал и возможности использования; информационная модель объекта деятельности специалиста; информатизация управленческого решения; семантика и формализация в информатизации (источники информации, потребительские свойства, семантико-лингвистические и терминологические проблемы, системы классификации, кодирования и организации информации); информационные системы – основной инструмент информатизации; взаимосвязь процессов компьютеризации и информатизации; информационные технологии; информационные системы (классификация, структуры, назначение, общая характеристика, эффективность); основные формы, принципы, организация личного и корпоративного информационного обеспечения; организационно-экономические аспекты информатизации; понятие технико-экономического обоснования информатизации; маркетинг информационных продуктов и услуг; системно-информационный анализ и синтез в информатизации. ОПД.Ф.02 Вычислительная техника и программирование Системы счисления; форматы представления данных и кодирование информации; выполнение арифметических операций; элементы и узлы ЭВМ; структура центрального процессора; организация и структура памяти; системы прерывания; системы ввода-вывода; периферийные устройства; микропроцессорная техника: понятие микропроцессора (МП); виды технологии производства МП, поколения МП и их основные характеристики; обобщенная структура МП; основные промышленные линии микропроцессоров; перспективные МП; ПЭВМ, рабочие станции и серверы: архитектура ПЭВМ, рабочих станций и серверов, системная магистраль, буферизация шин, управление системной магистралью, подключение дополнительных и интерфейсных схем; универсальные и специализированные ЭВМ высокой производительности; архитектура специализированных вычислительных комплексов: архитектура комплексов, ориентированных на программное обеспечение, машины баз данных, объектно-ориентированная архитектура. Современные технологии программирования; оценка качества программного обеспечения; общие принципы методы и средства проектирования архитектуры и структуры, проектирования логики, тестирования и отладки, документирования и сопровождения программного обеспечения с учетом повышенных требований к надежности программ и их защищенности от несанкционированного доступа; особенности разработки и сопровождения программного обеспечения для рабочих групп и в условиях парапрограммирования; CASE-технологии, технологии

224

Продолжение прил. Д Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

виртуального программирования и объектно-ориентированного программирования; применение математических методов в проектировании надежного и защищенного программного обеспечения: функциональное программирование, логическое программирование, аналитическое программирование. Дейкстры; структуры данных и абстракции данных; элементарные и простые структуры данных; сложные структуры данных; оценка сложности алгоритмов; модели вычислений; алгоритмы сортировки, алгоритмы поиска; алгоритмы на графах; генерация случайных последовательностей; алгоритмы на подстановках; параллельные алгоритмы: методы проектирования параллельных алгоритмов, использование транспьютеров при реализации параллельных алгоритмов, оценки сложности. ОПД.Ф.03 Средства и системы технического обеспечения обработки, хранения и передачи информации Основные типы электронных средств генерации и преобразования сигналов. Преобразователи спектра сигналов. Акусто-электрические и электроакустические конверторы энергии сигналов. Элементы оптоэлектроники и инфракрасной техники. Методы и средства записи, хранения и воспроизведения информации на магнитных носителях. Голографические носители и их перспективы. Электромагнитные системы передачи и приема информации, их классификация. Излучение и прием радиоволн, основные виды антенно-фидерных устройств, радиопередатчиков и радиоприемников. Системы передачи и приема видеоинформации, звуковой (речевой) и цифровой информации. Организация связи с помощью ЭВМ, телекоммуникационные сети. Способы и средства специальных видов связи (радиорелейные линии, спутниковая связь, лазерные каналы и др.) Методы и средства измерения сигналов в электрических цепях. Основы измерений информативных характеристик электромагнитных полей. ОПД.Ф.10 Теория информационной безопасности и методология защиты информации Сущность и понятие информационной безопасности, характеристика ее составляющих; значение информационной безопасности для субъектов информационных отношений; место информационной безопасности в системе национальной безопасности; современная концепция информационной безопасности; понятие и сущность защиты информации, ее место в системе информационной безопасности; цели и концептуальные основы защиты информации; критерии, условия и принципы отнесения информации к защищаемой; носители защищаемой информации; классификация конфиденциальной информации по видам тайны и степеням конфиденциальности; понятие и структура угроз защищаемой информации; источники, виды и методы дестабилизирующего воздействия на защищаемую информацию; причины, обстоятельства и условия, вызывающие дестабилизирующее воздействие на защищаемую информацию; виды уязвимости информации и формы ее проявления; каналы и методы несанкционированного доступа к конфиденциальной информации; 225

Продолжение прил. Д Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

направления, виды и особенности деятельности спецслужб по несанкционированному доступу к конфиденциальной информации; методологические подходы к защите информации и принципы ее организации; объекты защиты; виды защиты; классификация методов и средств защиты информации; кадровое и ресурсное обеспечение защиты информации; системы защиты информации. ОПД.Ф.11

Правовая защита информации

Назначение и структура правового обеспечения защиты информации; методы правовой защиты информации; правовые основы защиты государственной, коммерческой, служебной, профессиональной и личной тайны, персональных данных; правовая основа допуска и доступа персонала к защищаемым сведениям; система правовой ответственности за утечку информации и утрату носителей информации; правовые основы деятельности подразделений защиты информации; роль права в регулировании комплекса отношений в сфере защиты информации; отрасли права, обеспечивающие законность в области защиты информации; основные законодательные акты, правовые нормы и положения; назначение и задачи подзаконных правовых актов, регулирующих процессы защиты информации в отраслях, на предприятиях различных форм собственности; закрепление права предприятия на защиту информации в нормативных документах; правовое регулирование взаимоотношений администрации и персонала в области защиты информации; виды и условия применения правовых норм уголовной, гражданско-правовой, административной и дисциплинарной ответственности за разглашение защищаемой информации и невыполнение правил ее защиты; правовые проблемы. связанные с защитой прав обладателей собственности на информацию и распоряжением информацией; понятие интеллектуальной собственности, ее виды и основные объекты образования; интеллектуальный продукт как объект интеллектуальной собственности и предмет защиты; содержание гражданско-правовых норм в области защиты интеллектуальной собственности; авторское право; патентное право; товарный знак; договорное право, авторские и лицензионные договоры. ОПД.Ф.12 Организационная защита информации Принципы, силы, средства и условия организационной защиты информации; порядок засекречивания и рассекречивания сведений, документов и продукции; допуск и доступ к конфиденциальной информации и документам; организация внутриобъектового и пропускного режимов на предприятиях; организация подготовки и проведения совещаний и заседаний по конфиденциальным вопросам; организация охраны предприятий; защита информации при публикаторской и рекламной деятельности; организация аналитической работы по предупреждению утечки конфиденциальной информации; направления и методы работы с персоналом, обладающим конфиденциальной информацией. ОПД.Ф.13 Защита и обработка конфиденциальных документов Структура защищаемых документопотоков, состав технологических этапов и операций, подготовка и издание конфиденциальных документов; 226

Продолжение прил. Д Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

учет конфиденциальных документов; порядок рассмотрения и исполнения конфиденциальных документов; размножение конфиденциальных документов; контроль исполнения конфиденциальных документов; составление и оформление номенклатуры дел; формирование и хранение дел, содержащих конфиденциальные документы; уничтожение конфиденциальных документов; проверка наличия конфиденциальных документов; порядок комплектования ведомственного архива конфиденциальной документации и классификация хранилищ документов; учет деловых (управленческих) и научно-технических документов в архиве; обеспечение сохранности конфиденциальных документов; научно-справочный аппарат к архивам конфиденциальных документов; порядок использования конфиденциальных архивных документов; оборудование архивохранилищ; организационные и методические проблемы автоматизации делопроизводственных операций по документам; машиноориентация содержания и форм конфиденциальных документов; принцип включения различных типов автоматизированных систем в традиционный документооборот; безбумажный документооборот; локальная и комплексная автоматизация процессов обработки конфиденциальных документов в документной службе; домашинная и послемашинная технология выполнения операций по блокам: блока подготовки и издания документов, справочно-информационного блока, блока оперативного хранения и использования документов; состав конфиденциальных документов вычислительного центра, их обработка и хранение. ОПД.Ф.14 Инженерно-техническая защита информации Виды информации, защищаемой техническими средствами; демаскирующие признаки объектов защиты; источники и носители информации, защищаемой техническими средствами; принципы записи и съема информации с носителей; виды угроз безопасности информации, защищаемой техническими средствами; принципы добывания и обработки информации техническими средствами; классификация и структура технических каналов утечки информации; основные способы и принципы работы средств наблюдения объектов, подслушивания и перехвата сигналов; системный подход к инженерно-технической защите информации; основные этапы проектирования системы защиты информации техническими средствами; принципы моделирования объектов защиты и технических каналов утечки информации; способы оценки угроз безопасности информации и расходов на техническую защиту; способы и принципы работы средств защиты информации от наблюдения, подслушивания и перехвата; организационные и технические меры инженернотехнической защиты информации в государственных и коммерческих структурах; контроль эффективности защиты информации. Роль и место технических средств в организации режима охраны, современная концепция защиты объектов; основные составляющие систем ТСО: датчики, приборы визуального наблюдения, системы сбора и обработки информации, средства связи, питания и тревожно-вызывной сигнализации; практическая реализация систем ТСО: охрана режимных помещений, проект охраны объектов. 227

Продолжение прил. Д Индекс ОПД.Ф.15

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Криптографическая защита информации История криптографии; классические шифры, шифры гаммирования и колонной замены; простейшие шифры и их свойства; композиции шифров; системы шифрования с открытыми ключами; криптографическая стойкость шифров; модели шифров; основные требования к шифрам; вопросы практической стойкости; имитостойкость и помехоустойчивость шифров; принципы построения криптографических алгоритмов; различие между программными и аппаратными реализациями; криптографические параметры узлов и блоков шифраторов; синтез шифров; методы получения случайных и псевдослучайных последовательностей; программные реализации шифров; особенности использования вычислительной техники в криптографии вопросы организации сетей засекреченной связи; ключевые системы; криптографические хеш-функции; электронная цифровая подпись; криптографические протоколы. ОПД.Ф.16 Программно-аппаратная защита информации Предмет и задачи программно-аппаратной защиты информации; идентификация субъекта, понятие протокола идентификации, идентифицирующая информация; основные подходы к защите данных от НСД; шифрование, контроль доступа и разграничение доступа, иерархический доступ к файлу, защита сетевого файлового ресурса, фиксация доступа к файлам; доступ к данным со стороны процесса; способы фиксации факта доступа; надежность систем ограничения доступа; защита файлов от изменения; электронная цифровая подпись (ЭЦП); программно-аппаратные средства шифрования; построение аппаратных компонент криптозащиты данных; защита алгоритма шифрования; принцип чувствительной области и принцип главного ключа, необходимые и достаточные функции аппаратного средства криптозащиты; методы и средства ограничения доступа к компонентам ЭВМ; защиты программ от несанкционированного копирования; пароли и ключи, организация хранения ключей; защита программ от излучения; защита от отладки, защита от дизассемблирования, защита от трассировки по прерываниям; защита от разрушающих программных воздействий (РПВ); компьютерные вирусы как особый класс РПВ; необходимые и достаточные условия недопущения разрушающего воздействия; понятие изолированной программной среды. ОПД.Ф.17 Защита информационных процессов в компьютерных системах Основные угрозы информации в компьютерных системах; параллельный анализ целей и возможностей злоумышленника в компьютерной сети и в ситуации при наличии изолированного компьютера; специфика возникновения угроз в открытых сетях; особенности защиты информации на узлах компьютерной сети; системные вопросы защиты программ и данных; основные категории требований к программной и программно-аппаратной реализации средств защиты информации; требования к защите автоматизированных систем от НСД. ОПД.Ф.18 Комплексная система защиты информации на предприятии Сущность и задачи комплексной системы защиты информации (КСЗИ); принципы организации и этапы разработки КСЗИ; факторы,

228

Продолжение прил. Д Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

влияющие на организацию КСЗИ; определение и нормативное закрепление состава защищаемой информации; определение объектов защиты; анализ и оценка угроз безопасности информации: выявление и оценка источников, способов и результатов дестабилизирующего воздействия на информацию; определение потенциальных каналов и методов несанкционированного доступа к информации; определение возможностей несанкционированного доступа к защищаемой информации; определение компонентов КСЗИ; определение условий функционирования КСЗИ; разработка модели КСЗИ; технологическое и организационное построение КСЗИ; кадровое обеспечение функционирования КСЗИ; материально-техническое и нормативно-методическое обеспечение функционирования КСЗИ; назначение, структура и содержание управления КСЗИ; принципы и методы планирования функционирования КСЗИ; сущность и содержание контроля функционирования КСЗИ; управление КСЗИ в условиях чрезвычайных ситуаций; состав методов и моделей оценки эффективности КСЗИ ОПД.Ф.19 Экономика защиты информации Экономические проблемы информационных ресурсов; экономическая безопасность; информация как важнейший ресурс экономики; информация как товар, цена информации; основные подходы к определению затрат на защиту информации; система ресурсообеспечения защиты информации и эффективность ее использования ; управление ресурсами в процессе защиты информации; виды ущерба, наносимые информации; степень наносимого ущерба информации; методы и способы страхования информации; формирование бюджета службы защиты информации; оценка эффективности защиты и страхования информации. ДС.01 История и современная система защиты информации в России Предпосылки формирования системы защиты информации в России ( вторая половина XVI–XVII вв.); организация защиты информации в Российской Империи в XVIII в.; совершенствование организации защиты информации в первой половине XIX в.; формирование системы защиты информации во второй половине XIX в.; особенности системы защиты информации в начале XX в. (1900–1908 гг.); организация защиты информации в период промышленного подъема (1900–1913 гг.); организация защиты информации в период Первой мировой войны; достоинства и недостатки системы защиты информации в Российской империи ; основные особенности организации защиты информации в советский период; организация защиты военной тайны в годы гражданской войны; становление системы защиты государственных секретов а период НЭПа; развитие системы защиты государственных секретов в 30-е гг.; укрепление системы защиты государственных секретов накануне и в период Великой Отечественной войны; совершенствование системы защиты государственных секретов во второй половине 40-х – первой половине 50-х гг.; организация защиты государственных секретов во второй половине 50-х–60-х гг.; обеспечение защиты информации в 70-х – 80-х гг.; основные особенности организации защиты информации на современном 229

Оклчание прил. Д Индекс ДС.01

ДС.02

ДС.03

230

Наименование дисциплины и ее основные разделы

этапе; современная нормативная база по защите информации; состав защищаемой информации; полномочия органов власти, специальных федеральных органов и предприятий в области защиты информации; современное состояние системы защиты информации и перспективы ее совершенствования. Системы защиты информации в ведущих зарубежных странах Становление и развитие систем защиты информации в ведущих зарубежных странах; современные системы защиты информации в США, Германии, Великобритании, Франции, Японии; международное сотрудничество в области защиты информации. Организация и управление службой защиты информации Место и роль службы защиты информации в системе защиты информации; задачи и функции службы; структура и штаты службы; организационные основы и принципы деятельности службы; подбор, расстановка и обучение сотрудников службы; организация труда сотрудников службы; принципы, методы и технология управления службой.

Приложение Е. Обязательные информационные дисциплины специальности 075400 – Комплексная защита объектов информатизации [16] Индекс ЕН.Ф.04

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Научно-технический прогресс и информатизация постиндустриального общества; основные проблемы информационного обеспечения науки, техники производства и управления; информационный ресурс, его потенциал и возможности использования; информационная модель объекта деятельности специалиста; информатизация управленческого решения; семантика и формализация в информатизации (источники информации, потребительские свойства, семантико-лингвистические и терминологические проблемы, системы классификации, кодирования и организации информации); информационные системы – основной инструмент информатизации; взаимосвязь процессов компьютеризации и информатизации; информационные технологии; информационные системы (классификация, структуры, назначение, общая характеристика, эффективность); основные формы, принципы, организация личного и корпоративного информационного обеспечения; организационно-экономические аспекты информатизации; понятие технико-экономического обоснования информатизации; маркетинг информационных продуктов и услуг; системно-информационный анализ и синтез в информатизации. ЕН Ф.06 Математическая логика и теория алгоритмов Формулы алгебры высказываний; представление булевых функций формулами; критерии полноты систем булевых функций; псевдобулевы функции и их представление рядами Фурье; критерии полноты систем функций К-значной логики; классификация функций К-значной логики; минимизация булевых функций; исчисления высказываний и предикатов, их полнота и непротиворечивость; основные подходы к формализации понятия алгоритма; понятие о сложности алгоритмов; вычислительные алгоритмы. ЕН Ф.07 Дискретная математика Конечные автоматы; автоматные базисы и проблема полноты; эквивалентность в автоматах; автоматные языки; понятие формальной грамматики; применение грамматик для построения языков высокого уровня; эксперименты с автоматами; тестирование автоматов; вероятностные автоматы; графы и орграфы; изоморфизмы; деревья; эйлеровы графы; планарные графы; покрытия и независимые множества; сильная связность в орграфах; анализ графа цепи Маркова; алгоритмы поиска кратчайших путей в графах; задача поиска гамильтонова цикла в графе; задача о коммивояжере; принцип включения-исключения; рекуррентные соотношения и производящие функции; трансверсали; латинские прямоугольники и квадраты; комбинаторные конфигурации, блок-схемы; конечные проективные плоскости; ортогональные латинские квадраты; матрицы Адамара; перечисление графов и отображений; экстремальные задачи; оптимизационные задачи; универсальные задачи; метод ветвей и границ; теоретико-автоматные модели протоколов взаимодействия компонент вычислительной сети; модели шифрсистем; потоковые модели безопасности компьютерных систем. 231

Продолжение прил. Е Индекс ЕН Ф.08

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Теория информации Энтропия вероятностной схемы; аксиомы Хинчина и Фаддеева; условная энтропия; взаимная информация и ее свойства; источники информации; энтропия источников; дискретный источник без памяти; теоремы Шеннона об источниках; марковские и эргодические источники; информационная дивергенция; граница Симмонса; оптимальное кодирование; префиксные коды; неравенство Крафта; линейные коды; параметры кодов и их границы; корректирующие свойства кодов; циклические коды; БЧХ – коды; код Хемминга; сверточные коды; математическая модель канала связи; пропускная способность канала связи; прямая и обратная теоремы кодирования. ОПД.Ф.02 Аппаратные средства вычислительной техники Системы счисления; форматы представления данных и кодирование информации; выполнение арифметических операций; элементы и узлы ЭВМ; структура центрального процессора; организация и структура памяти; системы прерывания; системы ввода-вывода; периферийные устройства; микропроцессорная техника: понятие микропроцессора (МП); виды технологии производства МП, поколения МП и их основные характеристики; обобщенная структура МП; основные промышленные линии микропроцессоров; перспективные МП; ПЭВМ, рабочие станции и серверы: архитектура ПЭВМ, рабочих станций и серверов, системная магистраль, буферизация шин, управление системной магистралью, подключение дополнительных и интерфейсных схем; универсальные и специализированные ЭВМ высокой производительности; архитектура специализированных вычислительных комплексов: архитектура комплексов, ориентированных на программное обеспечение, машины баз данных, объектно-ориентированная архитектура. ОПД.Ф.03 Методы программирования и прикладные алгоритмы Современные технологии программирования; оценка качества программного обеспечения; общие принципы методы и средства проектирования архитектуры и структуры, проектирования логики, тестирования и отладки, документирования и сопровождения программного обеспечения с учетом повышенных требований к надежности программ и их защищенности от несанкционированного доступа; CASE-технологии, технологии виртуального программирования и объектно-ориентированного программирования; применение математических методов в проектировании надежного и защищенного программного обеспечения: функциональное программирование, логическое программирование; структуры данных и абстракции данных; оценка сложности алгоритмов; модели вычислений; алгоритмы сортировки, алгоритмы поиска; алгоритмы на графах; генерация случайных последовательностей; алгоритмы на подстановках; параллельные алгоритмы: методы проектирования параллельных алгоритмов, оценки сложности. ОПД.Ф.09 Теория информационной безопасности и методология защиты информации Сущность и понятие информационной безопасности, характеристика ее составляющих; значение информационной безопасности 232

Продолжение прил. Е Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

в системе национальной безопасности; современная концепция информационной безопасности; понятие и сущность защиты информации, ее место в системе информационной безопасности; цели и концептуальные основы защиты информации; критерии, условия и принципы отнесения информации к защищаемой; носители защищаемой информации; классификация конфиденциальной информации по видам тайны и степеням конфиденциальности; понятие и структура угроз защищаемой информации; источники, виды и методы дестабилизирующего воздействия на защищаемую информацию; причины, обстоятельства и условия, вызывающие дестабилизирующее воздействие на защищаемую информацию; виды уязвимости информации и формы ее проявления; каналы и методы несанкционированного доступа к конфиденциальной информации; направления, виды и особенности деятельности спецслужб по несанкционированному доступу к конфиденциальной информации; методологические подходы к защите информации и принципы ее организации; объекты защиты; виды защиты; классификация методов и средств защиты информации; кадровое и ресурсное обеспечение защиты информации; системы защиты информации. ОПД.Ф.10

Правовое обеспечение информационной безопасности Назначение и структура правового обеспечения защиты информации; методы правовой защиты информации; правовые основы защиты государственной, коммерческой, служебной, профессиональной и личной тайны, персональных данных; правовая основа допуска и доступа персонала к защищаемым сведениям; система правовой ответственности за утечку информации и утрату носителей информации; правовые основы деятельности подразделений защиты информации; роль права в регулировании комплекса отношений в сфере защиты информации; отрасли права, обеспечивающие законность в области защиты информации; основные законодательные акты, правовые нормы и положения; назначение и задачи подзаконных правовых актов, регулирующих процессы защиты информации в отраслях, на предприятиях различных форм собственности; закрепление права предприятия на защиту информации в нормативных документах; правовое регулирование взаимоотношений администрации и персонала в области защиты информации; виды и условия применения правовых норм уголовной, гражданско-правовой, административной и дисциплинарной ответственности за разглашение защищаемой информации и невыполнение правил ее защиты; правовые проблемы. связанные с защитой прав обладателей собственности на информацию и распоряжением информацией; понятие интеллектуальной собственности, ее виды и основные объекты образования; интеллектуальный продукт как объект интеллектуальной собственности и предмет защиты; содержание гражданско-правовых норм в области защиты интеллектуальной собственности; авторское право; патентное право; товарный знак; договорное право, авторские и лицензионные договоры. 233

Продолжение прил. Е Индекс ОПД.Ф.11

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Организационное обеспечение информационной безопасности Принципы, силы, средства и условия организационной защиты информации; порядок засекречивания и рассекречивания сведений документов и продукции; допуск и доступ к конфиденциальной информации и документам; организация внутриобъектового и пропускного режимов на предприятиях; организация подготовки и проведения совещаний и заседаний по конфиденциальным вопросам; организация охраны предприятий; защита информации при публикаторской и рекламной деятельности; организация аналитической работы по предупреждению утечки конфиденциальной информации; направления и методы работы с персоналом, обладающим конфиденциальной информацией. ОПД.Ф.12 Защита и обработка конфиденциальных документов Структура защищенного документооборота, документопотоки, состав технологических этапов и операций; подготовка и издание конфиденциальных документов; учет конфиденциальных документов; порядок рассмотрения и исполнения документов; копирование и размножение документов; контроль исполнения документов; составление и оформление номенклатуры дел; формирование и хранение дел, содержащих конфиденциальные документы; уничтожение конфиденциальных документов; проверка наличия конфиденциальных документов; порядок комплектования ведомственного архива и классификация хранилищ документов; учет конфиденциальных деловых (управленческих), технических, технологических и научно-технических документов в архиве; обеспечение сохранности конфиденциальных документов; научно-справочный аппарат к архивам конфиденциальных документов; порядок использования конфиденциальных архивных документов; оборудование архивохранилищ; организационные и методические проблемы автоматизации делопроизводственных операций по документам; машиноориентация содержания и форм конфиденциальных документов; принципы включения различных типов автоматизированных систем в традиционный документооборот; безбумажный документооборот; локальная и комплексная автоматизация процессов обработки документов в документационной службе; домашинная и послемашинная технология выполнения операций по блокам: блока подготовки и издания документов, справочно-информационного блока, блока оперативного хранения и использования документов; состав конфиденциальных документов вычислительного центра, их обработка и хранение. ОПД.Ф.13 Инженерно-техническая защита информации Виды информации, защищаемой техническими средствами; демаскирующие признаки объектов защиты; источники и носители информации, защищаемой техническими средствами; принципы записи и съема информации с носителей; виды угроз безопасности информации, защищаемой техническими средствами; принципы добывания и обработки информации техническими средствами; классификация и структура технических каналов утечки информации; основные способы и принципы работы средств наблюдения объектов, подслушивания и перехвата сигналов; системный подход к инженерно-технической защите 234

Продолжение прил. Е Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

информации; основные этапы проектирования системы защиты информации техническими средствами; принципы моделирования объектов защиты и технических каналов утечки информации; способы оценки угроз безопасности информации и расходов на техническую защиту; способы и принципы работы средств защиты информации от наблюдения, подслушивания и перехвата; организационные и технические меры инженерно-технической защиты информации в государственных и коммерческих структурах; контроль эффективности защиты информации. ОПД.Ф.14 Технические средства защиты информации Технические средства добывания информации; назначение и функции видов разведки; принципы оптической разведки, основные показатели технических средств визуальной, фотографической, телевизионной, инфракрасной и лазерной разведки и каналов информации; общая характеристика радиоэлектронной разведки, ее особенности, основные показатели технических средств радио, радиотехнической, радиолокационной и радиотепловой разведки и каналов утечки информации; технические средства акустической разведки, их функции; радиационная, химическая и магнитометрическая разведка; способы доступа к источникам конфиденциальной информации без нарушения государственной границы, без проникновения на объект защиты; комплексное использование технических средств разведки; способы и средства защиты конфиденциальной информации техническими средствами; защита объектов от наблюдения в оптическом диапазоне электромагнитных волн, от радиолокационного и радиотеплолокационного наблюдения; способы защиты линий связи учреждений и предприятий государственных и коммерческих структур от утечки конфиденциальной информации; способы устранения (снижения) утечки информации за счет паразитных электромагнитных излучений и наводок, активное радиоэлектронное противодействие средствам радио и радиотехнической разведки; способы и средства защиты акустической информации, меры по скрытию объектов от акустической, гидроакустической и сейсмической разведки; защита объектов от химической, радиационной и магнитометрической разведки; организация работ по инженерно-технической защите на предприятиях и учреждениях государственных и коммерческих структур, основные руководящие документы по защите предприятий и учреждений от иностранной технической разведки, контроль эффективности мер по защите информации техническими средствами. ОПД.Ф.17 Криптографические методы и средства обеспечения информационной безопасности Синтез и анализ криптографических алгоритмов: классические шифры, шифры гаммирования и колонной замены, современные системы шифрования (симметрические и асимметрические); основные принципы построения криптоалгоритмов (выбор группы шифра, параметров псевдослучайной последовательности, параметров функции усложнения, секретных характеристик в системах с открытым ключом, 235

Продолжение прил. Е Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

однонаправленные функции и методы их построения); основные методы дешифрования; стандарты систем шифрования (DES, ГОСТ 28147-89); сложность криптографических алгоритмов (теорема Кука, NP-полнота); вероятностное шифрование; криптографические протоколы, протоколы с нулевым разглашением. ОПД.Ф.18 Программно-аппаратная защита информации Предмет и задачи программно-аппаратной защиты информации; идентификация субъекта, понятие протокола идентификации, идентифицирующая информация; основные подходы к защите данных от НСД; шифрование, контроль доступа и разграничение доступа, иерархический доступ к файлу, защита сетевого файлового ресурса, фиксация доступа к файлам; доступ к данным со стороны процесса; способы фиксации факта доступа; надежность систем ограничения доступа; защита файлов от изменения; электронная цифровая подпись (ЭЦП); программно-аппаратные средства шифрования; построение аппаратных компонент криптозащиты данных; защита алгоритма шифрования; принцип чувствительной области и принцип главного ключа, необходимые и достаточные функции аппаратного средства криптозащиты; методы и средства ограничения доступа к компонентам ЭВМ; защиты программ от несанкционированного копирования; пароли и ключи, организация хранения ключей; защита программ от излучения; защита от отладки, защита от дизассемблирования, защита от трассировки по прерываниям; защита от разрушающих программных воздействий (РПВ); компьютерные вирусы как особый класс РПВ; необходимые и достаточные условия недопущения разрушающего воздействия; понятие изолированной программной среды. ОПД.Ф.19 Защита информационных процессов в компьютерных системах Основные угрозы информации в компьютерных системах; параллельный анализ целей и возможностей злоумышленника в компьютерной сети и в ситуации при наличии изолированного компьютера; специфика возникновения угроз в открытых сетях; особенности защиты информации на узлах компьютерной сети; системные вопросы защиты программ и данных; основные категории требований к программной и программно-аппаратной реализации средств защиты информации; требования к защите автоматизированных систем от НСД. ОПД.Ф.20 Комплексные системы защиты информации на предприятии Сущность и задачи комплексной системы защиты информации (КСЗИ) ; принципы организации и этапы разработки КСЗИ; факторы, влияющие на организацию КСЗИ; определение и нормативное закрепление состава защищаемой информации; определение объектов защиты; анализ и оценка угроз безопасности информации: выявление и оценка источников, способов и результатов дестабилизирующего воздействия на информацию; определение потенциальных каналов и методов несанкционированного доступа к информации; определение возможностей несанкционированного доступа к защищаемой информации; определение компонентов КСЗИ; определение условий функционирования КСЗИ; 236

Продолжение прил. Е Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

разработка модели КСЗИ; технологическое и организационное построение КСЗИ; кадровое обеспечение функционирования КСЗИ; материально-техническое и нормативно-методическое обеспечение функционирования КСЗИ; назначение, структура и содержание управления КСЗИ; принципы и методы планирования функционирования КСЗИ; сущность и содержание контроля функционирования КСЗИ; управление КСЗИ в условиях чрезвычайных ситуаций; состав методов и моделей оценки эффективности КСЗИ ОПД.Ф.21 Экономика защиты информации Экономические проблемы информационных ресурсов; экономическая безопасность; информация как важнейший ресурс экономики; информация как товар, цена информации; основные подходы к определению затрат на защиту информации; система ресурсообеспечения защиты информации и эффективность ее использования; управление ресурсами в процессе защиты информации; виды ущерба, наносимые информации; степень наносимого ущерба информации; методы и способы страхования информации; формирование бюджета службы защиты информации; оценка эффективности защиты и страхования информации. ДС.01 Вычислительные сети Задачи и проблемы распределенной обработки данных; классификация сетей по способам распределения данных, сравнительная характеристика различных типов сетей; основы организации и функционирования сетей; сетевые операционные системы; основные сетевые стандарты; средства взаимодействия процессов в сетях; распределенная обработка информации в системах клиент-сервер; одноранговые сети; средства идентификации и аутентификации; средства повышения надежности функционирования сетей; интеграция локальных сетей в региональные и глобальные сети; неоднородные вычислительные сети; сетевые средства UNIX: основные протоколы, службы, функционирование, сопровождение и разработка приложений, особенности реализации на различных платформах; сетевая операционная система Novell NetWare: основные протоколы, службы, функционирование, генерация, сопровождение и разработка приложений; сетевая операционная система Windows NT: основные протоколы, службы, функционирование, генерация, сопровождение и разработка приложений; глобальные сети: Internet, основные службы и предоставляемые услуги, стандарты, перспективы развития. ДС.02 Системы и сети связи Классификация систем связи; кодирование информации в системах связи; помехоустойчивое кодирование; схемная реализация; алгоритмы декодирования; методы модуляции в системах связи; основные типы модемов; уплотнение информации в системах связи; цифровая обработка аналоговых сигналов; дискретные вокодеры; особенности цифровых систем многоканальных передач сообщений; способы объединения цифровых потоков; особенности передачи дискретных сообщений по 237

Окончание прил. Е Индекс

ДС.03

238

Наименование дисциплины и ее основные разделы

цифровым каналам; системы телефонной связи; цифровая телефония; системы телеграфной связи; коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи; радиорелейные системы связи; телевизионные системы; спутниковые системы связи; волоконно-оптические системы связи; современные виды информационного обслуживания; факсимильная передача информации; электронная почта; телеконференция; видеотекс; телетекс; сети связи; структура сетей связи; методы коммутации информации; особенности сетей с коммутацией каналов, сообщений и пакетов; эталонная модель взаимодействия открытых систем; общие сведения о протоколах эталонной семиуровневой модели; глобальные и локальные сети; особенности современных сетевых архитектур; архитектурные особенности современных локальных сетей; протоколы физического и канального уровней; технические характеристики и принципы функционирования современных модемов; маршрутизация и управление потоками в сетях связи; сети интегрального обслуживания. Организация и управление службой защиты информации на предприятии Место и роль службы защиты информации в системе защиты информации; задачи и функции службы; структура и штаты службы; организационные основы и принципы деятельности службы; подбор, расстановка и обучение сотрудников службы; организация труда сотрудников службы; принципы, методы и технология управления службой.

Приложение Ж. Обязательные информационные дисциплины специальности 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем [17] Индекс ЕН.Ф.03

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Понятие информации; общая характеристика процесса сбора, передачи, обработки и накопления информации; понятие алгоритма; ЭВМ как исполнитель алгоритмов: структура вычислительных машин, принципы их функционирования, основные характеристики, история развития; структура программы на языке высокого уровня, представление текста программы, оформление программы; развитие языков программирования; этапы разработки программ; основные типы ЭВМ: архитектура, назначение центрального процессора и основной памяти, классы памяти, типы и назначение внешних устройств; представление данных в памяти ЭВМ; обработка данных в центральном процессоре: типы команд, реализация операций и операторов языка высокого уровня на языке ассемблера; особенности организации персональных ЭВМ; организация интерфейса взаимодействия с пользователями и прикладными программами; организация эффективной работы с пакетами прикладных программ; понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы для различных ЭВМ: файловая система, система управления работой пользователей, командные языки; трансляторы и редакторы связей; этапы работы на ЭВМ; особенности работы на ПЭВМ; основные понятия систем управления базами данных и базами знаний. ЕН.Ф.05 Математическая логика и теория алгоритмов Формулы алгебры высказываний; представление булевых функций формулами; критерии полноты систем булевых функций; псевдобулевы функции и их представление рядами Фурье; критерии полноты систем функций К-значной логики; классификация функций К-значной логики; минимизация булевых функций; исчисления высказываний и предикатов, их полнота и непротиворечивость; основные подходы к формализации понятия алгоритма; понятие о сложности алгоритмов; вычислительные алгоритмы; дедуктивные процедуры вывода в логике первого порядка; принцип резолюций для логики высказываний и логики предикатов; реляционная алгебра и реляционное исчисление. ЕН.Ф.06 Теория информации Энтропия вероятностной схемы; аксиомы Хинчина и Фаддеева; условная энтропия; взаимная информация и ее свойства; источники информации; энтропия источников; дискретный источник без памяти; теоремы Шеннона об источниках; марковские и эргодические источники; информационная дивергенция; граница Симмонса; оптимальное кодирование; префиксные коды; неравенство Крафта; линейные коды; параметры кодов и их границы; корректирующие свойства кодов; циклические коды; БЧХ – коды; код Хемминга; сверточные коды; математическая модель канала связи; пропускная способность канала связи; прямая и обратная теоремы кодирования. 239

Продолжение прил. Ж Индекс ЕН.Ф.07

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Дискретная математика Теория графов: Графы и орграфы; изоморфизмы; деревья; эйлеровы графы; планарные графы; покрытия и независимые множества; сильная связность в орграфах; анализ графа цепи Маркова; алгоритмы поиска кратчайших путей в графах; задача поиска гамильтонова цикла в графе; задача о коммивояжере; Теория формальных языков и автоматов: Конечные автоматы; автоматные базисы и проблема полноты; эквивалентность в автоматах; автоматные языки; понятие формальной грамматики; применение грамматик для построения языков высокого уровня; тестирование автоматов; вероятностные автоматы. ОПД.Ф.01 Аппаратные средства вычислительной техники Элементы и узлы ЭВМ; структура центрального процессора; организация и структура памяти; системы прерывания; системы ввода-вывода; периферийные устройства; микропроцессорная техника: понятие микропроцессора (МП); виды технологии производства МП, поколения МП и их основные характеристики; обобщенная структура МП; основные промышленные линии микропроцессоров; перспективные МП; ПЭВМ, рабочие станции и серверы: архитектура ПЭВМ, рабочих станций и серверов, системная магистраль, буферизация шин, управление системной магистралью, подключение дополнительных и интерфейсных схем; универсальные и специализированные ЭВМ высокой производительности; архитектура специализированных вычислительных комплексов: архитектура комплексов, ориентированных на программное обеспечение, машины баз данных, объектно-ориентированная архитектура. ОПД.Ф.02 Методы программирования Современные технологии программирования; оценка качества программного обеспечения; общие принципы методы и средства проектирования архитектуры и структуры, проектирования логики, тестирования и отладки, документирования и сопровождения программного обеспечения с учетом повышенных требований к надежности программ и их защищенности от несанкционированного доступа; особенности разработки и сопровождения программного обеспечения для рабочих групп и в условиях парапрограммирования; CASE-технологии, технологии виртуального программирования и объектно-ориентированного программирования; применение математических методов в проектировании надежного и защищенного программного обеспечения: функциональное программирование, логическое программирование, аналитическое программирование Дейкстры; структуры данных и абстракции данных; элементарные и простые структуры данных; сложные структуры данных; оценка сложности алгоритмов; модели вычислений; алгоритмы сортировки, алгоритмы поиска; алгоритмы на графах; генерация случайных последовательностей; алгоритмы на подстановках; параллельные алгоритмы: методы проектирования параллельных алгоритмов, использование транспьютеров при реализации параллельных алгоритмов, оценки сложности. 240

Продолжение прил. Ж Индекс ОПД.Ф.03

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Языки программирования Общие принципы построения и использования языков программирования; средства описания данных; средства описания действий; абстрактные типы данных: инкапсуляция, спецификация, реализация, параметризация, классы и объекты; обработка файлов; обработка исключительных ситуаций; параллельная обработка; макропроцессоры и макрогенераторы; современные интегрированные среды разработки программ; графический интерфейс пользователя; отладчики; генераторы кода/приложений; библиотеки программ и классов; стандарты языков программирования, общая характеристика языков ассемблера: назначение, принципы построения и использования; структура языка, основные группы команд, операторы, средства взаимодействия с операционной системой. ОПД.Ф.05 Системы и сети передачи информации Классификация систем связи; кодирование информации в системах связи; помехоустойчивое кодирование; схемная реализация; алгоритмы декодирования; методы модуляции в системах связи; основные типы модемов; уплотнение информации в системах связи; цифровая обработка аналоговых сигналов; дискретные вокодеры; особенности цифровых систем многоканальных передач сообщений; способы объединения цифровых потоков; особенности передачи дискретных сообщений по цифровым каналам; системы телефонной связи; цифровая телефония; системы телеграфной связи; коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи; радиорелейные системы связи; телевизионные системы; спутниковые системы связи; волоконно-оптические системы связи; современные виды информационного обслуживания; факсимильная передача информации; электронная почта; телеконференция; видеотекс; телетекст; сети связи; структура сетей связи; методы коммутации информации; особенности сетей с коммутацией каналов, сообщений и пакетов; эталонная модель взаимодействия открытых систем; общие сведения о протоколах эталонной семиуровневой модели; глобальные и локальные сети; особенности современных сетевых архитектур; архитектурные особенности современных локальных сетей; протоколы физического и канального уровней; технические характеристики и принципы функционирования современных модемов; маршрутизация и управление потоками в сетях связи; сети интегрального обслуживания. ОПД.Ф.06 Безопасность операционных систем Общая характеристика операционных систем; назначение и возможности систем клона UNIX, систем группы Windows; интерфейс ОС с пользователями; диалоговые и пакетные интерфейсы; управление ресурсами; управление процессорами; управление памятью; управление устройствами; драйверы внешних устройств; файловые системы; управление программами: понятие программы, организация динамических и статических вызовов, взаимодействие ОС с программами и отладчиками; виртуальные программы; управление процессами: состояния процессов, синхронизация процессов, обмен сообщениями, 241

Продолжение прил. Ж Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

стратегии и дисциплины планирования, наследование ресурсов, тупиковые ситуации, обработка исключений, сохранение и восстановление процессов; организация управления доступом и защиты ресурсов ОС; основные механизмы безопасности: средства и методы аутентификации в ОС, модели разграничения доступа, организация и использование средств аудита; администрирование ОС: задачи и принципы сопровождения системного программного обеспечения, генерация, настройка, измерение производительности и модификация систем, управление безопасностью ОС; основные стандарты ОС. ОПД.Ф.07 Безопасность вычислительных сетей Постановка задачи распределенной обработки данных; классификация сетей по способам распределения данных, сравнительная характеристика различных типов сетей; основы организации и функционирования сетей; сетевые операционные системы; основные сетевые стандарты; средства взаимодействия процессов в сетях; распределенная обработка информации в системах клиент-сервер; одноранговые сети; безопасность ресурсов сети: средства идентификации и аутентификации, методы разделения ресурсов и технологии разграничения доступа; средства повышения надежности функционирования сетей; интеграция локальных сетей в региональные и глобальные сети; организация сетей на базе операционных систем NetWare; организация вычислительных сетей на базе операционных систем Windows; организация вычислительных сетей на базе операционных систем Unix: основные протоколы, службы, функционирование, средства обеспечения безопасности, средства управления и контроля, генерация, сопровождение и разработка приложений; неоднородные вычислительные сети; глобальная сеть Internet: основные службы и предоставляемые услуги, технологии обеспечения безопасности, основные протоколы, функционирование, разработка и сопровождение приложений, особенности реализации на различных платформах, стандарты; перспективы развития; основные механизмы обеспечения безопасности и управления распределенными ресурсами; языковые средства представления информации в Internet; организация корпоративных сетей Intranet. ОПД.Ф.08 Безопасность систем баз данных Общие принципы построения баз данных: реляционная, иерархическая и сетевая модели; распределенные базы данных в сетях ЭВМ; общая характеристика, назначение и возможности систем управления базами данных (СУБД); языковые средства СУБД для различных моделей данных; языковые средства манипулирования данными в реляционных СУБД; языковые средства описания данных реляционных СУБД; особенности языковых средств управления и обеспечения безопасности данных в реляционных СУБД; оптимизация производительности и характеристик доступа к базам данных; средства обеспечения безопасности баз данных: средства идентификации и аутентификации объектов баз данных, языковые средства разграничения доступа, концепция и реализация механизма ролей, организация аудита событий в системах баз 242

Продолжение прил. Ж Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

данных, языковые средства разграничения доступа, концепция и реализация механизма ролей, организация аудита событий в системах баз данных; средства контроля целостности информации, организация взаимодействия СУБД и базовой ОС, журнализация, средства создания резервных копии и восстановления баз данных, технологии удаленного доступа к системам баз данных, тиражирование и синхронизация в распределенных системах баз данных; задачи и средства администратор безопасности баз данных; средства реализации диалогового интерфейса и подготовки отчетов в языках СУБД; средства автоматизации проектирования баз данных. ОПД.Ф.09 Основы информационной безопасности Понятие национальной безопасности; виды безопасности; информационная безопасность (ИБ) в системе национальной безопасности Российской Федерации; основные понятия, общеметодологические принципы теории ИБ; анализ угроз ИБ, проблемы информационной войны; государственная информационная политика; проблемы региональной информационной безопасности; виды информации; методы и средства обеспечения ИБ; методы нарушения конфеденциальности, целостности и доступности информации; причины, виды, каналы утечки и искажения информации. ОПД.Ф.10 Теоретические основы компьютерной безопасности Архитектура электронных систем обработки данных; формальные модели; модели безопасности; политика безопасности; критерии и классы защищенности средств вычислительной техники и автоматизированных информационных систем; стандарты по оценке защищенных систем; примеры практической реализации; построение парольных систем; особенности применения криптографических методов; способы реализации криптографической подсистемы; особенности реализации систем с симметричными и несимметричными ключами; концепция защищенного ядра; методы верификации; защищенные домены; методы построения защищенных автоматизированных систем; исследование корректности систем защиты; методология обследования и проектирования систем защиты; модель политики контроля целостности; управление процессами функционирования систем защиты. ОПД.Ф.11 Организационное обеспечение информационной безопасности Анализ и оценка угроз информационной безопасности объекта; оценка ущерба вследствие противоправного выхода информации ограниченного доступа из защищаемой сферы и меры по его локализации; средства и методы физической защиты объектов; системы сигнализации, видеонаблюдения, контроля доступа; служба безопасности объекта; подбор, расстановка и работа с кадрами; организация и обеспечение режима секретности; организация пропускного и внутриобъектового режима; организация режима и охраны объектов в процессе транспортировки; защита информации при авариях, иных экстремальных ситуациях и в условиях чрезвычайного положения; технологические меры . 243

Продолжение прил. Ж Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

поддержания информационной безопасности объектов; обеспечение информационной безопасности объекта (учреждения, банка, промышленного предприятия) при осуществлении международного научно-технического и экономического сотрудничества. ОПД.Ф.12 Правовое обеспечение информационной безопасности Законодательство РФ в области информационной безопасности, защиты государственной тайны и конфиденциальной информации; конституционные гарантии прав граждан на информацию и механизм их реализации; понятие и виды защищаемой информации по законодательству РФ; государственная тайна как особый вид защищаемой информации; конфиденциальная информация; система защиты государственной тайны; правовой режим защиты государственной тайны; правовое регулирование взаимоотношений администрации и персонала в области защиты информации; правовые режимы конфиденциальной информации; лицензирование и сертификация в области защиты информации, в том числе государственной тайны; правовые основы защиты информации с использованием технических средств (защита от технических разведок, применение и разработка шифровальных средств, электронная цифровая подпись и т.д.); защита интеллектуальной собственности; правовая регламентация охранной деятельности; международное законодательство в области защиты информации. Преступления в сфере компьютерной информации; экспертиза преступлений в области компьютерной информации; криминалистические аспекты проведения расследований. ОПД.Ф.13

Криптографические методы защиты информации

История криптографии; характер криптографической деятельности; простейшие шифры и их свойства; композиции шифров; системы шифрования с открытыми ключами; виды информации, подлежащие закрытию, их модели и свойства; криптографическая стойкость шифров; модели шифров; основные требования к шифрам; совершенные шифры; теоретико-информационный подход к оценке криптостойкости шифров; вопросы практической стойкости; имитостойкость и помехоустойчивость шифров; принципы построения криптографических алгоритмов; различие между программными и аппаратными реализациями; криптографические параметры узлов и блоков шифраторов; синтез шифров; методы получения случайных и псевдослучайных последовательностей; программные реализации шифров; особенности использования вычислительной техники в криптографии; вопросы организации сетей засекреченной связи; ключевые системы; криптографические хеш-функции; электронная цифровая подпись. ОПД.Ф.14 Технические средства и методы защиты информации Виды, источники и носители защищаемой информации; демаскирующие признаки объектов наблюдения и сигналов; опасные сигналы и их источники; побочные электромагнитные излучения и наводки; структура, классификация и основные характеристики технических

244

Продолжение прил. Ж Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

каналов утечки информации; классификация технической разведки; основные этапы и процедуры добывания информации технической разведкой; возможности видов технической разведки; концепция и методы инженерно-технической защиты информации; методы и средства инженерной защиты и технической охраны объектов; скрытие объектов наблюдения; скрытие речевой информации в каналах связи; энергетическое скрытие акустических информативных сигналов; обнаружение и локализация закладных устройств, подавление их сигналов; подавление опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей; экранирование и компенсация информативных полей; подавление информативных сигналов в цепях заземления и электропитания; подавление опасных сигналов; характеристика государственной системы противодействия технической разведке; нормативные документы по противодействию технической разведке; виды контроля эффективности защиты информации; основные положения методологии инженерно-технической защиты информации; методы расчета и инструментального контроля показателей защиты информации. ОПД.Ф.15 Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности Основные принципы создания программно-аппаратных средств обеспечения информационной безопасности, концепция диспетчера доступа; программно-аппаратные средства, реализующие отдельные функциональные требования по защите, их принципы действия и технологические особенности, взаимодействие с общесистемными компонентами вычислительных систем; методы и средства ограничения доступа к компонентам вычислительных систем; методы и средства привязки программного обеспечения к аппаратному окружению и физическим носителям; методы и средства хранения ключевой информации; защита программ от изучения, способы встраивания средств защиты в программное обеспечение; защита от разрушающих программных воздействий, защита программ от изменения и контроль целостности, построение изолированной программной среды; задачи и технология сертификации программно-аппаратных средств на соответствие требованиям информационной безопасности; основные категории требований к программной и программно-аппаратной реализации средств обеспечения информационной безопасности; программно-аппаратные средства защиты информации в сетях передачи данных. ОПД.Ф.16 Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем Постановка проблемы комплексного обеспечения информационной безопасности автоматизированных систем; состав компонентов комплексной системы обеспечения информационной безопасности (КСИБ), функциональные и обеспечивающие подсистемы, технология, управление; методология формирования задач защиты; интеграция средств информационной безопасности в технологическую среду; этапы проектирования КСИБ и требования к ним: предпроектное обследование, 245

Окончание прил. Ж Индекс

ДС.01

246

Наименование дисциплины и ее основные разделы

техническое задание, техническое проектирование, рабочее проектирование, испытания и внедрение в эксплуатацию, сопровождение; особенности проектирования на современном уровне и синтез КСИБ; типовая структура комплексной системы защиты информации от несанкционированного доступа (НСД); мониторинг и контроль состояния окружающей среды; ведение специальной информационной базы данных КСИБ; методы и методики проектирования: методика выявления возможных каналов НСД, последовательность работ при проектировании комплексной системы защиты информации от НСД и утечки за счет ПЭМИН, моделирование как инструментарий проектирования, методика построения административного управления КСИБ; методы и методики оценки качества КСИБ: методы нормативного функционального наполнения, метод экспертных структурных вопросников, метод оценки уязвимости информации Хоффмана, метод оценки риска Фишера; требования к эксплуатационной документации КСИБ, аттестация по требованиям безопасности; особенности эксплуатации КСИБ на объекте защиты, организационно-функциональные задачи службы безопасности. Технология построения защищенных автоматизированных систем Понятие сложной системы: элементы и подсистемы, управление и информация, самоорганизация; основные принципы системного подхода при создании сложных систем; понятие качества и эффективности: характеристики качества, показатели и критерии эффективности, методические вопросы оценки эффективности сложных систем; функциональная и обеспечивающая часть сложной системы; технология функционирования сложной системы; цели и задачи проектирования; структуризация предметной области; классификация объектов проектирования; жизненный цикл автоматизированной системы; этапы проектирования системы; организация работ, функции заказчиков и разработчиков; практические методы реализации моделей безопасности; ядра безопасности; мониторинг взаимодействий в системе; архитектура защищенных систем; принципы построения защищенных информационных систем; технологический цикл реализации защищенной системы обработки и хранения информации; реализация систем контроля доступа; способы представления информации о правах доступа.

Приложение И. Обязательные информационные дисциплины специальности 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем [18] Индекс ЕН.Ф.02

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Дискретная математика Основы теории множеств; комбинаторика, комбинаторные задачи; математическая логика: булева алгебра, основные операции и теоремы, нормальные и совершенные нормальные формы, логика высказываний, логика предикатов, исчисления, непротиворечивость, полнота, нечеткая и модальная логики; переключательные функции (способы задания, специальные разложения, неполная определенность, минимизация, теорема о функциональной полноте, примеры функционально полных базисов); теория алгоритмов: формализация понятия алгоритма, разрешимые и неразрешимые проблемы; понятия сложности вычислений, эффективные алгоритмы, схемы алгоритмов; основы теории конечных автоматов; теория графов; оптимизация на графах. ЕН.Ф.05 Теория информации Энтропия и информация; теорема дискретизации; скорость передачи информации и пропускная способность канала связи при отсутствии и наличии помех; прямая и обратная теоремы Шеннона; информационные пределы избыточности и методика построения кодов; проблемы передачи непрерывной информации с оценкой ошибок дискретизации по времени и по амплитуде; возможности информационного подхода к оценке качества функционирования систем связи. ЕН.Ф.06 Численные методы Погрешности вычислений; устойчивость и сложность алгоритма (по памяти, по времени); численные методы линейной алгебры; решение нелинейных задач и систем; линейное программирование; интерполяция функций; численное интегрирование и дифференцирование; решение обыкновенных дифференциальных уравнений; среднеквадратическое приближение функций; преобразование Фурье, Уолша; быстрое преобразование Фурье; равномерное приближение функций; обзор и анализ численных методов, применяемых в стандартных пакетах; разностные уравнения; методы решения разностных уравнений. ЕН.Ф.07 Информатика Понятие информации; формы и способы представления информации; общая характеристика процесса сбора, передачи, обработки и накопления информации; понятие алгоритма; ЭВМ как исполнитель алгоритмов: структура, принципы функционирования, основные характеристики, история развития; операции; выражения; операторы; иерархическое проектирование алгоритмов; структура программы на языке высокого уровня; представление текста программы; основные понятия языков программирования; этапы разработки программ; представление данных; обработка данных в центральном процессоре; оценка производительности ЭВМ; понятие системного программного обеспечения; командные языки; трансляторы и редакторы связей; особенности работы на ПЭВМ; основные понятия систем управления базами данных и систем искусственного интеллекта. 247

Продолжение прил. И Индекс ОПД.Ф.01

ОПД.Ф.02

ОПД.Ф.03

ОПД.Ф.04

ОПД.Ф.05

248

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информационные технологии Классификация видов информационных технологий и их реализация в различных сферах деятельности; модели информационных процессов; системный подход к организации информационных процессов; базы данных; удаленный доступ к базам данных; банки данных; базы знаний; защищенные информационные технологии; современные виды информационного обслуживания. Основы информационной безопасности Понятие национальной безопасности; виды безопасности; информационная безопасность (ИБ) в системе национальной безопасности; основные понятия, общеметодологические принципы теории ИБ; анализ угроз ИБ; проблемы информационной войны; государственная информационная политика; проблемы региональной ИБ; виды информации; методы и средства обеспечения ИБ; методы нарушения конфиденциальности, целостности и доступности информации; основы комплексного обеспечения ИБ; модели, стратегии и системы обеспечения ИБ; критерии и классы защищенности средств вычислительной техники и автоматизированных информационных систем. Криптографические методы защиты информации История криптографии; характер криптографической деятельности; простейшие шифры и их свойства; композиции шифров; системы шифрования с открытыми ключами; криптографическая стойкость шифров; модели шифров; основные требования к шифрам; совершенные шифры; теоретико-информационный подход к оценке криптостойкости шифров; синтез шифров; методы получения случайных и псевдослучайных последовательностей; программные реализации шифров; организация сетей конфиденциальной связи; криптографические протоколы; протоколы распределения ключей; протоколы установления подлинности; парольные системы разграничения доступа; электронная цифровая подпись; программно-аппаратная реализация современных криптографических средств и систем. Программно-аппаратные средства обеспечения ИБ Программно-аппаратные средства защиты ПЭВМ; методы и средства ограничения доступа к компонентам ЭВМ; методы и средства привязки программного обеспечения к аппаратному окружению и физическим носителям; методы и средства хранения ключевой информации; защита программ от изучения; защита от разрушающих программных воздействий; защита от изменения и контроль целостности; системные вопросы защиты программ и данных; программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности в типовых ОС, СУБД, вычислительных сетях. Технические средства и методы защиты информации Виды, источники и носители защищаемой информации; демаскирующие признаки объектов наблюдения и сигналов; опасные сигналы и их источники; побочные электромагнитные излучения и наводки; структура, классификация и основные характеристики технических

Продолжение прил. И Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

каналов утечки информации; классификация технической разведки; возможности видов технической разведки; концепция и методы инженерно-технической защиты информации; методы и средства инженерной защиты и технической охраны объектов; скрытие объектов наблюдения; скрытие речевой информации в каналах связи; энергетическое скрытие акустических информативных сигналов; обнаружение и локализация закладных устройств, подавление их сигналов; подавление опасных сигналов акустоэлектрических преобразователей; экранирование и компенсация информативных полей; подавление информативных сигналов в цепях заземления и электропитания; подавление опасных сигналов; характеристика государственной системы противодействия технической разведке; нормативные документы по противодействию технической разведке; виды контроля эффективности защиты информации; основные положения методологии инженерно-технической защиты информации; методы расчета и инструментального контроля показателей защиты информации. ОПД.Ф.06 Организационно-правовое обеспечение информационной безопасности Анализ и оценка угроз информационной безопасности объекта; оценка ущерба; средства и методы физической защиты объектов; служба безопасности объекта; организация и обеспечение режима секретности; организация пропускного и внутриобъектового режима; защита информации в экстремальных ситуациях; информационная безопасность объекта при осуществлении международного сотрудничества. Законодательство РФ в области информационной безопасности; виды защищаемой информации; система защиты государственной тайны; правовой режим защиты государственной тайны; лицензирование и сертификация в области защиты информации; правовые основы защиты информации с использованием технических средств; защита интеллектуальной собственности; основы международного законодательства в области защиты информации. ОПД.Ф.07 Аппаратные средства вычислительной техники Элементы и узлы ЭВМ; структура центрального процессора; организация и структура памяти; системы прерывания; системы ввода-вывода; периферийные устройства; микропроцессорная техника; обобщенная структура микропроцессора; перспективные микропроцессоры; ПЭВМ, рабочие станции и серверы: системная магистраль, буферизация шин, управление системной магистралью, подключение, дополнительных и интерфейсных схем; мини- и микро- ЭВМ; универсальные и специализированные ЭВМ высокой производительности; архитектура современных ЭВМ; архитектура, ориентированная на ПО; объектно-ориентированная архитектура. ОПД.Ф.08 Средства и методы программирования Основные понятия: трансляторы; ассемблеры; компиляторы; интерпретаторы; загрузчики; макроязыки; макропроцессоры. Язык ассемблера ПЭВМ: способы адресации; псевдооператоры; макроопределения; этапы разработки программ на языке ассемблера; средства трассировки и отладки программ. 249

Продолжение прил. И Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Языки программирования высокого уровня: общие принципы построения и использования современных языков программирования высокого уровня; средства описания данных; средства описания действий; абстрактные типы данных; обработка файлов; обработка исключений; современные интегрированные среды разработки программ; графический интерфейс пользователя; отладчики. Технология программирования: оценка качества программного обеспечения; общие принципы и средства разработки требований, внешнего проектирования, проектирование архитектуры и структуры, проектирование логики, тестирования и отладки, документирования и сопровождения программного обеспечения с учетом повышенных требований к надежности программ и их защищенности от несанкционированного доступа; основные структуры программирования: итерация, ветвление, повторение; процедуры и подпрограммы; процедурное и объектно-ориентированное программирование; модульное программирование; стандарты на разработку прикладного программного обеспечения. Структуры данных; основные алгоритмы сортировки и поиска. ОПД.Ф.09 Операционные системы Назначение, функции и структура операционной системы (ОС); понятие процесса; управление процессами; способы диспетчеризации процессов; понятие ресурса, виды ресурсов; управление ресурсами; управление памятью; устройства, виды устройств, драйверы устройств; файловая система; управление файлами; логический диск; синхронизация процессов, семафоры, сообщения, использование семафоров для решения задач взаимоисключения и синхронизации; тупики; способы борьбы с тупиками; загрузка и настройка ОС; файлы конфигурирования ОС; основные команды ОС; программирование в операционной среде; защита ОС. ОПД.Ф.10 Моделирование систем Виды моделирования; системный подход в моделировании; формализация и алгоритмизация процессов функционирования устройств и систем; основы теории массового обслуживания; моделирование случайных величин и событий; потоки событий; инструментальные средства реализации моделей; языки и системы моделирования; верификация; постановка задачи оптимизации; сокращение перебора; планирование эксперимента; оценка точности и достоверности результатов моделирования. ДС.Ф.01 Системы и сети передачи информации Сигналы электросвязи и их основные характеристики; виды модуляции; методы демодуляции аналоговых и дискретных сигналов; каналы передачи информации; линии связи; проблемы электромагнитной совместимости; принципы построения многоканальных систем передачи; цифровые системы передачи; системы телефонной и телеграфной связи; особенности цифровой телефонии; коротковолновые и ультракоротковолновые системы связи; радиорелейные системы; 250

Окончание прил. И Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

спутниковые системы связи; волоконно-оптические системы; системы подвижной радиосвязи; классификация и принципы построения телекоммуникационных систем различного назначения; эталонная модель взаимодействия открытых систем; методы коммутации; особенности сетей с коммутацией каналов, сообщений и пакетов; основы автоматической коммутации; сетевые протоколы; основы маршрутизации и управления потоками в сетях передачи информации; основы сетевого анализа; сети интегрального обслуживания; особенности защищенных телекоммуникационных систем; перспективы развития телекоммуникационных систем в России. ДС.Ф.02 Передача дискретных сообщений Принципы построения систем передачи дискретных сообщений (СПДС); характеристики каналов (СПДС); оконченные устройства (СПДС); методы и устройства синхронизации (СПДС); устройства преобразования сигналов; методы и устройства повышения достоверности передачи дискретных сообщений; основы факсимильной передачи сообщений; принципы преобразования речевой информации; основы построения и использования оконченных устройств СПДС.

251

Приложение К. Обязательные информационные дисциплины направления 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат [19] Индекс ЕНФ.02

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Понятие алгоритма и алгоритмической системы; понятие языка программирования и структуры данных; основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач; организация вычислительных систем; понятие архитектуры и основные виды архитектуры ЭВМ; основы машинной графики; человеко-машинный интерфейс. ОПД.Ф.02 Дискретная математика Функциональные системы с операциями; дискретные структуры (графы, сети, коды); дизъюнктивные нормальные формы и схемы из функциональных элементов. ОПД.Ф.05

ОПД.Ф.06

ОПДФ.07

ОПДФ.08

ОПДФ.09

ОПД.Ф.10

ОПД.Ф.11

252

Языки программирования и методы трансляции Основные понятия языков программирования; синтаксис, семантика, формальные способы описания языков программирования; типы данных, способы и механизмы управления данными; методы и основные этапы трансляции; конструкции распределенного и параллельного программирования. Системное и прикладное программное обеспечение Основные этапы, методы, средства и стандарты разработки программного обеспечения; системы программирования (принципы организации, состав и схема работы); основные типы операционных систем, принципы управления ресурсами в операционной системе; сети ЭВМ и протоколы передачи информации. Практикум на ЭВМ Практикум по программированию; практикум по решению прикладных задач (практическое освоение работы на ЭВМ, умение применять стандартные математические методы и математическое обеспечение ЭВМ для решения различных задач). Методы оптимизации Элементы выпуклого анализа; численные методы математического программирования; оптимальное управление; вариационное исчисление. Численные методы Численные методы решения задач математического анализа, алгебры и обыкновенных дифференциальных уравнений; численные методы решения задач математической физики; методы решения сеточных уравнений. Теория игр и исследование операций Принятие решений, элементы теории игр, линейные модели; сетевые модели; вероятностные модели, имитационное моделирование. Базы данных и экспертные системы Организация баз данных; модели данных; основные функции поддержки баз данных; языки запросов, представление знаний; экспертные системы.

Приложение Л. Обязательные информационные дисциплины направления 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура [20] Индекс ДНМ.01

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Современные проблемы прикладной математики и информатики Методы построения и анализа сложных математических моделей; алгоритмы для исследования математических моделей с использованием ЭВМ. ДНМ.02 Современные компьютерные технологии Теоретическое и прикладное программирование; проектирование программных систем; современные компьютерные сети; мультимедийные системы; многопроцессорные системы и распараллеливание обработки данных. ДНМ.03 История и методология прикладной математики и информатики Основные методологические проблемы прикладной математики и информатики; история развития прикладной математики; история развития электронно-вычислительной техники и программирования.

253

Приложение М. Обязательные информационные дисциплины направления 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат [21] Индекс ЕН.Ф.01.3

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Дискретная математика Множества и их спецификации; диаграммы Венна; отношения; свойства отношений; разбиения и отношение эквивалентности; отношение порядка; функции и отображения; операции; основные понятия теории графов; маршруты; циклы; связность; планарные графы; переключательные функции (ПФ); способы задания ПФ; специальные разложения ПФ; неполностью определенные (частные) ПФ; минимизация ПФ и неполностью определенных ПФ; теорема о функциональной полноте; примеры функционально-полных базисов; разрешимые и неразрешимые проблемы; схемы алгоритмов; схемы потоков данных. ЕН.Ф.01.4 Математическая логика и теория алгоритмов Логика высказываний; логика предикатов; исчисления; непротиворечивость; полнота; синтаксис и семантика языка логики предикатов; клазуальная форма; метод резолюций в логике предикатов; принцип логического программирования; темпоральные логики; нечеткая и модальные логики; нечеткая арифметика; алгоритмическая логика Ч.Хоара; логика высказываний; логическое следование, принцип дедукции; метод резолюций; аксиоматические системы, формальный вывод; метатеория формальных систем; понятие алгоритмической системы; рекурсивные функции; формализация понятия алгоритма; машина Тьюринга; тезис Черча; алгоритмически неразрешимые проблемы; меры сложности алгоритмов; легко и трудноразрешимые задачи; классы задач P и NP; NP – полные задачи; понятие сложности вычислений; эффективные алгоритмы; основы нечеткой логики; элементы алгоритмической логики. ЕН.Ф.01.5 Вычислительная математика Особенности математических вычислений, реализуемых на ЭВМ: теоретические основы численных методов: погрешности вычислений; устойчивость и сложность алгоритма (по памяти, по времени); численные методы линейной алгебры; решение нелинейных уравнений и систем; интерполяция функций; численное интегрирование и дифференцирование; решение обыкновенных дифференциальных уравнений; методы приближения и аппроксимации функций; преобразование Фурье; равномерное приближение функций; математические программные системы. ЕН.Ф.02 Информатика Понятие информатики; история развития информатики; место информатики в ряду других фундаментальных наук; мировоззренческие экономические и правовые аспекты информационных технологий; понятие информации и ее измерение; количество и качество информации; единицы измерения информации; информация и энтропия; сообщения и сигналы; кодирование и квантование сигналов; информационный процесс в автоматизированных системах; фазы информационного цикла и

254

Продолжение прил. М Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

их модели; информационный ресурс и его составляющие; информационные технологии; технические и программные средства информационных технологий; основные виды обработки данных; обработка аналоговой и цифровой информации; устройства обработки данных и их характеристики; понятие и свойства алгоритма; принцип программного управления; функциональная и структурная организация компьютера; сетевые технологии обработки данных; виды и характеристики носителей и сигналов; спектры сигналов; модуляция и кодирование; каналы передачи данных и их характеристики; методы повышения помехоустойчивости передачи и приема; современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры; типы и структуры данных; организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом; файлы данных; файловые структуры; носители информации и технические средства для хранения данных; представление информации в цифровых автоматах (ЦА); позиционные системы счисления; методы перевода чисел; форматы представления чисел с плавающей запятой; двоичная арифметика; коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный; выполнение арифметических операций с числами с фиксированной и плавающей запятой; информационные основы контроля работы цифровых автоматов; систематические коды; контроль по четности, нечетности, по Хеммингу; подготовка, редактирование и оформление текстовой документации, графиков, диаграмм и рисунков; обработка числовых данных в электронных таблицах; основы компьютерной коммуникации. ОПД.Ф.01 Компьютерная графика Области применения компьютерной графики; тенденции построения современных графических систем: графическое ядро, приложения, инструментарий для написания приложений; стандарты в области разработки графических систем; технические средства компьютерной графики: мониторы, графические адаптеры, плоттеры, принтеры, сканеры; графические процессоры, аппаратная реализация графических функций; понятие конвейеров ввода и вывода графической информации; системы координат, типы преобразований графической информации; форматы хранения графической информации; принципы построения “открытых” графических систем; 2D и 3D моделирование в рамках графических систем; проблемы геометрического моделирования; виды геометрических моделей их свойства, параметризация моделей; геометрические операции над моделями; алгоритмы визуализации: отсечения, развертки, удаления невидимых линий и поверхностей, закраски; способы создания фотореалистических изображений; основные функциональные возможности современных графических систем; организация диалога в графических системах; классификация и обзор современных графических систем. ОПД.Ф.05 Программирование на языке высокого уровня Основные этапы решения задач на ЭВМ; критерии качества программы; жизненный цикл программы; постановка задачи и специфи255

Продолжение прил. М Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

кация программы; способы записи алгоритма; программа на языке высокого уровня; стандартные типы данных; представление основных управляющих структур программирования; теорема структуры и структурное программирование; анализ программ; утверждения о программах; корректность программ; правила вывода для основных структур программирования; инвариантные утверждения; процедуры и функции; массивы; утверждения о массивах; записи; файлы; индуктивные функции на последовательностях (файлах, массивах); динамические структуры данных; линейные списки: основные виды и способы реализации; линейный список как абстрактный тип данных; модульные программы; рекурсивные определения и алгоритмы; программирование рекурсивных алгоритмов; способы конструирования и верификации программ. ОПД.Ф.06 Основы теории управления Управление и информатика; общие принципы системной организации; устойчивость, управляемость и наблюдаемость; инвариантность и чувствительность систем управления; математические модели объектов и систем управления; формы представления моделей; методы анализа и синтеза систем управления; цифровые системы управления; использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления; особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства; программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах. ОПД.Ф.07 Организация ЭВМ и систем Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов; функциональная и структурная организация процессора; организация памяти ЭВМ; основные стадии выполнения команды; организация прерываний в ЭВМ; организация ввода-вывода; периферийные устройства; архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов; параллельные системы; понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах (ВС). ОПД.Ф.08 Операционные системы Назначение и функции операционных систем; мультипрограммирование; режим разделения времени; многопользовательский режим работы; режим работы и ОС реального времени; универсальные операционные системы и ОС специального назначения; классификация операционных систем; модульная структура построения ОС и их переносимость; управление процессором; понятие процесса и ядра; сегментация виртуального адресного пространства процесса; структура контекста процесса; идентификатор и дескриптор процесса; иерархия процессов; диспетчеризация и синхронизация процессов; понятия приоритета и очереди процессов; средства обработки сигналов; понятие событийного программирования; средства коммуникации процессов; способы реализации мультипрограммирования; понятие прерывания; многопроцессорный режим работы; управление памятью; совместное использование памяти; защита памяти; механизм реализации виртуальной памяти; стратегия подкачки страниц; принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа. 256

Окончание прил. М Индекс ОПД.Ф.09

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Базы данных Назначение и основные компоненты системы баз данных; обзор современных систем управления базами данных (СУБД); уровни представления баз данных; понятия схемы и подсхемы; модели данных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных; схема отношения; язык манипулирования данными для реляционной модели; реляционная алгебра и язык SQL; проектирование реляционной базы данных, функциональные зависимости, декомпозиция отношений, транзитивные зависимости, проектирование с использованием метода сущность – связь; изучение одной из современных СУБД по выбору; создание и модификация базы данных; поиск, сортировка, индексирование базы данных, создание форм и отчетов; физическая организация базы данных; хешированные, индексированные файлы; защита баз данных; целостность и сохранность баз данных. ОПД.Ф.10 Сети ЭВМ и телекоммуникации Принципы многоуровневой организации локальных и глобальных сетей ЭВМ; методы и технологии проектирования средств телекоммуникаций; протоколы канального, сетевого, транспортного и сеансового уровней; конфигурации локальных вычислительных сетей и методы доступа в них; сети ЭВМ с моноканалом и кольцевые; проектирование сетей ЭВМ по принципу “клиент-сервер”; конфигурации глобальных сетей ЭВМ и методы коммутации в них; менеджмент в телекоммуникационных системах; аппаратные средства телекоммуникации; программные средства телекоммуникации; обеспечение безопасности телекоммуникационных связей и административный контроль; проблемы секретности в сетях ЭВМ и методы криптографии; тенденции развития телекоммуникационных систем. ОПД.Ф.11 Методы и средства защиты компьютерной информации Основные понятия и определения; источники, риски и формы атак на информацию; политика безопасности; стандарты безопасности; криптографические модели; алгоритмы шифрования; модели безопасности основных ОС; администрирование сетей; алгоритмы аутентификации пользователей; многоуровневая защита корпоративных сетей; защита информации в сетях; требования к системам защиты информации.

257

Приложение Н. Обязательные информационные дисциплины направления 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура [22] Индекс ДНМ.01

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Современные проблемы информатики и вычислительной техники Математические проблемы информатики; теория сложности алгоритмов; развитие языков, методов и технологий программирования; современные архитектуры ВС, параллельные системы, ВС с массовым параллелизмом; развитие вычислительных сетей и телекоммуникаций; новые принципы и модели вычислений; новые парадигмы программирования; верификация программ; системы компьютерной алгебры; синергетика и информатика; системы искусственного интеллекта; новые технологии извлечения знаний из больших баз данных; задачи, модели и проблемы человеко-машинного взаимодействия; тенденции и перспективы развития информатики и ВТ; правовые, экономические, социальные и психологические аспекты информатизации деятельности человека. ДНМ.02 История и методология информатики и вычислительной техники «Докомпьютерная» информатика: алгоритмы и их анализ в математике, машинная обработка статистических данных, теория алгоритмов и математическая логика; история и этапы эволюции вычислительной техники; кибернетика и информатика; компьютерная математика; численные методы и аналитические вычисления; развитие языков и технологии программирования; основные парадигмы программирования; эволюция проблем человеко-машинного взаимодействия и методов их решения; системы искусственного интеллекта; эволюция архитектуры вычислительных систем и сетей; компьютерная графика и системы мультимедиа; формирование информатики как фундаментальной науки ДНМ.03 Компьютерные технологии в науке и образовании Информационные технологии в научных исследованиях и разработках; компьютерные методы и технологии анализа и интерпретации данных; компьютерные системы поддержки принятия решений; локальные и глобальные компьютерные сети; поиск научно-технической информации в Интернет; компьютерная графика в научных исследованиях; гипермедиа и мультимедиа системы; распределенные базы данных; интеграция ресурсов Интернет с распределенными базами данных; дистанционное обучение, технологии и средства; видеоконференции

258

Приложение П. Аннотированные магистерские программы направления 552800 – Информатика и вычислительная техника [22] Индекс 552801

Наименование программы и ее основные разделы

Теоретическая информатика Модели дискретных объектов и явлений реального и виртуальных (компьютерных) миров в рамках лингвистического, логического, алгебраического, графового, стохастического и категорного формализмов. Информация. Количественные меры информации. Информационные объекты. Объектно-ориентированный анализ. Открытые системы. Теория фрактальных структур. Структура и закономерности протекания информационных процессов. Измерение как первичный информационный процесс, его характеристики. Модели процессов передачи, обработки и накопления информации. Формальные языки и грамматики. Алгебраическая теория языков. Синтаксический и семантический анализ. Формальные логические системы. Автоматическое доказательство теорем. Логические системы на основе классической и неклассических логик. Сложность вычислений и описаний. Спецификация вычислений. Алгоритмическая теория сложности по Колмогорову. Семантика и логика программ. Спецификация, верификация, доказательство свойств программ. Семантика языков программирования. Теория структур данных. Элементы криптографии. Динамика поведения вычислительных структур и дискретных систем. Взаимосвязь теорий переключательных схем, конечных автоматов, формальных грамматик и языков, теории параллельных процессов и программирования. Асинхронные клеточные автоматы. Элементы теории волновых процессов. Нейронные сети. Сети массового обслуживания. Теория массового обслуживания применительно к анализу коммуникационных систем общего вида. Эргономика. Задачи рационального распределения функций в эргатических системах. Организация интеллектуального интерфейса между человеком и машиной. Вопросы теории общения, речевых актов, функциональной активности и функционального гомеостазиса. Правовые и экономические вопросы информатики. 552802 Высокопроизводительные вычислительные системы Архитектура перспективных процессоров, используемых для построения высокопроизводительных вычислительных систем (ВВС). Эталонные аппаратные платформы. Мультипроцессоры с общей памятью. Типовые архитектурно-структурные решения, используемые для построения серверов. Программное обеспечение ВВС. ОС Unix. X Windows. Программирование для X Windows. Параллельные векторные процессоры. Типовые архитектурно-структурные решения. Программное обеспечение.

259

Продолжение прил. П Индекс

Наименование программы и ее основные разделы

Вычислительные системы с массовым параллелизмом. Программное обеспечение вычислительных систем с массовым параллелизмом. Принципы параллельной обработки информации. Параллельное программирование. Кластерные системы. Типовые архитектурно-структурные решения. Программное обеспечение. Методы и средства оценки производительности ВВС. 552803 Отказоустойчивые вычислительные системы Отказоустойчивые ВС, основные понятия и определения. Модели отказоустойчивых ВС. Принципы построения отказоустойчивых ЭВМ и ВС. Регулярные структуры. Резервирование. Статическая перекоммутация. Реконфигурация. Мажоритарные избыточные структуры. Избыточные структуры с пороговой схемой контроля. Самопроверяемые избыточные структуры. Этапы построения отказоустойчивых ВС. Отказоустойчивые алгоритмы. Методы восстановления после сбоев и отказов. Функции операционной системы для обеспечения отказоустойчивости. Структуры отказоустойчивых ВС. Защита аппаратных и программных средств от несанкционированного доступа. Диагностирование устройств и блоков ЭВМ и ВС. Теория организации систем диагностирования вычислительных и управляющих систем. Методы расчета надежности ВС. Автоматизированные системы оценки эффективности методов диагностирования средств ВТ. Выбор методов диагностирования. Тесто- и контролепригодность. Управляемость и наблюдаемость, способы их повышения. Методы построения контролепригодных ВС. Контролепригодные БИС и СБИС. Общие понятия надежности программного обеспечения (ПО). Характеристики качества ПО. Методы проектирования надежных комплексов программ. Методы доказательства правильности программ. Модели надежного ПО. 552804 Микропроцессорные системы Элементная база вычислительной техники. Стандартные, полузаказные и заказные БИС/СБИС. БИС/СБИС с программируемой и репрограммируемой структурой. Распределенные информационные ресурсы и сети. Распределенные файловые системы и базы данных. Телекоммуникационные среды. Методы, средства и протоколы доступа к среде и удаленным информационным ресурсам. Защита информации. Классификация микропроцессорных средств. Эволюция микропроцессоров от 8- до 64-разрядных устройств. Базовый набор функций и модулей микропроцессорных систем (МПС). Основные принципы организации магистралей МПС. Стандарты и интерфейсы. Архитектура, особенности программирования и применение микропроцессоров общего назначения и микроконтроллеров.

260

Продолжение прил. П Индекс

Наименование программы и ее основные разделы

Специализированные микропроцессоры. Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов. Микропроцессоры ЦОС: архитектура и построение систем. Микропроцессоры с RISC архитектурой. Транспьютероподобные системы. Мультимикропроцесорные системы. Базовые конфигурации. Организация процессов. Примеры систем. Программное обеспечение МПС: особенности, операционные системы для встраиваемых приложений, реального времени. Этапы проектирования МПС. Методика выбора МП-средств. Критерии оценки качества. Методы проблемной и функциональной ориентации для типовых приложений. Инструментальные системы проектирования. Технология сборки проекта и отладки систем в интегрированной среде. 552805 Интеллектуальные системы Представление знаний. Свойства знаний. Модели представления знаний. Методы работы со знаниями. Приобретение и формализация знаний. Пополнение знаний. Обобщение и классификация знаний. Вывод на знаниях. Общение. Распознавание образов и изображений. Анализ сцен. Машинное зрение. Обучение. Модели обучения. Планирование решения задач. Языки и системы представления знаний. Языки программирования интеллектуальных систем. Инструментальные средства для разработки интеллектуальных систем. Принципы организации и функционирования интеллектуальных систем. Аппаратные и программные средства. Элементная база. Прикладные интеллектуальные системы. 552806 Элементы и устройства вычислительной техники и информационных систем Цифровые и аналоговые сигналы, элементы и устройства. Точностной анализ измерительных и вычислительных алгоритмов и устройств. Алгоритмические основы построения функциональных структур. Теория дискретных структур. Методы анализа и оптимизации проектных решений. Применение методов моделирования. Элементная база вычислительной техники и информационных систем. Схемотехника цифровых, аналоговых и цифроаналоговых узлов и устройств. Стандартные, полузаказные и заказные БИС/СБИС. Методы проектирования и САПР БИС/СБИС. Многопроцессорные платформы. БИС/СБИС с программируемой и репрограммируемой. Периферийные устройства и интерфейсы. Перспективные прикладные задачи. Устройства измерительно-вычислительных комплексов, систем ЦОС, функционального преобразования. Перспективные элементы и устройства вычислительной техники и информационных систем. 261

Окончание прил. П Индекс 552807

Наименование программы и ее основные разделы

Периферийные устройства ЭВМ Теория записи, воспроизведения, хранения, визуализации информации. Кодирование, декодирование, сжатие информации, используемые в периферийных устройствах (графических устройствах ввода-вывода, устройствах речевого ввода-вывода, магнитных и оптических запоминающих устройствах, устройствах визуализации). Контроль информации при вводе-выводе. Шины и интерфейсы периферийных устройств. Контроллеры периферийных устройств (аппаратные и программные средства управления работой периферийных устройств). 552808 Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Информация и данные: три уровня представления информации – содержательный, логический и физический. Логическая организация данных: объекты и атрибуты, основные свойства атрибутов. Каноническая структура данных, первая, вторая и третья нормальные формы представления логической структуры данных. Физическая организация данных. Архитектура систем управления базами данных: иерархический, сетевой и реляционный подходы к реализации баз данных. Языки манипулирования данными. Архитектура проблемно-ориентированных программных систем, виды обеспечений: техническое, программное, информационное, математическое, лингвистическое, методическое, организационное. Типовая структура проблемно-ориентированной системы. Проблемно-ориентированные языки: назначение, требования и принципы реализации. Автоматизированные системы сбора и обработки информации; системы автоматизированного проектирования; системы автоматизированного управления; системы автоматизации научных исследований; автоматизированные информационно-поисковые системы; системы автоматизации технологических процессов. Организация графических систем, организация дисплейного файла и файла изображений, графические базы данных и дисплейный файл, порождение на экране новых графических элементов. Структурирование изображений и действия над сегментами. Графические метафайлы, их форматы записей и организация интерфейса с метафайлом. Специальные графические языки и графические пакеты расширения языков высокого уровня.

262

Приложение Р. Обязательные информационные дисциплины направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника [23] Индекс ЕН.Ф.01.03

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Дискретная математика Множества и их спецификации; диаграммы Венна; отношения; свойства отношений; разбиения и отношение эквивалентности; отношение порядка; функции и отображения; операции; основные понятия теории графов; маршруты; циклы; связность; планарные графы; переключательные функции (ПФ); способы задания ПФ; специальные разложения ПФ; неполностью определенные (частные) ПФ; минимизация ПФ и неполностью определенных ПФ; теорема о функциональной полноте; примеры функционально-полных базисов; разрешимые и неразрешимые проблемы; схемы алгоритмов; схемы потоков данных. ЕН.Ф.01.04 Математическая логика и теория алгоритмов Логика высказываний; логика предикатов; исчисления; непротиворечивость; полнота; синтаксис и семантика языка логики предикатов. Клаузальная форма. Метод резолюций в логике предикатов. Принцип логического программирования. Темпоральные логики; нечеткая и модальные логики; нечеткая арифметика; алгоритмическая логика Ч. Хоара. Логика высказываний. Логическое следование, принцип дедукции. Метод резолюций. Аксиоматические системы, формальный вывод. Метатеория формальных систем. Понятие алгоритмической системы. Рекурсивные функции. Формализация понятия алгоритма; Машина Тьюринга. Тезис Черча; Алгоритмически неразрешимые проблемы. Меры сложности алгоритмов. Легко и трудноразрешимые задачи. Классы задач P и NP. NP – полные задачи. Понятие сложности вычислений; эффективные алгоритмы. Основы нечеткой логики. Элементы алгоритмической логики. ЕН.Ф.01.05 Вычислительная математика Особенности математических вычислений, реализуемых на ЭВМ: теоретические основы численных методов: погрешности вычислений; устойчивость и сложность алгоритма (по памяти, по времени); численные методы линейной алгебры; решение нелинейных уравнений и систем; интерполяция функций; численное интегрирование и дифференцирование; решение обыкновенных дифференциальных уравнений; методы приближения и аппроксимации функций; преобразование Фурье; равномерное приближение функций; математические программные системы. ЕН.Ф.02. Информатика Понятие информатики. История развития информатики. Место информатики в ряду других фундаментальных наук. Мировоззренческие экономические и правовые аспекты информационных технологий. Понятие информации и ее измерение. Количество и качество информации. Единицы измерения информации. Информация и энтропия. Сообщения и сигналы. Кодирование 263

Продолжение прил. Р Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

и квантование сигналов. Информационный процесс в автоматизированных системах. Фазы информационного цикла и их модели. Информационный ресурс и его составляющие. Информационные технологии. Технические и программные средства информационных технологий. Основные виды обработки данных. Обработка аналоговой и цифровой информации. Устройства обработки данных и их характеристики. Понятие и свойства алгоритма. Принцип программного управления. Функциональная и структурная организация компьютера. Сетевые технологии обработки данных. Виды и характеристики носителей и сигналов. Спектры сигналов. Модуляция и кодирование. Каналы передачи данных и их характеристики. Методы повышения помехоустойчивости передачи и приема. Современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры. Типы и структуры данных. Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом. Файлы данных. Файловые структуры. Носители информации и технические средства для хранения данных. Представление информации в цифровых автоматах (ЦА). Позиционные системы счисления. Методы перевода чисел. Форматы представления чисел с плавающей запятой. Двоичная арифметика. Коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный. Выполнение арифметических операций с числами с фиксированной и плавающей запятой. Информационные основы контроля работы цифровых автоматов. Систематические коды. Контроль по четности, нечетности, по Хеммингу. Подготовка, редактирование и оформление текстовой документации, графиков, диаграмм и рисунков. Обработка числовых данных в электронных таблицах. Основы компьютерной коммуникации. ОПД.Ф.01.02 Компьютерная графика Области применения компьютерной графики; тенденции построения современных графических систем: графическое ядро, приложения, инструментарий для написания приложений; стандарты в области разработки графических систем; технические средства компьютерной графики: мониторы, графические адаптеры, плоттеры, принтеры, сканеры; графические процессоры, аппаратная реализация графических функций; понятие конвейеров ввода и вывода графической информации; системы координат, типы преобразований графической информации; форматы хранения графической информации; принципы построения “открытых” графических систем; 2D и 3D моделирование в рамках графических систем; проблемы геометрического моделирования; виды геометрических моделей их свойства, параметризация моделей; геометрические операции над моделями; алгоритмы визуализации: отсечения, развертки, удаления невидимых линий и поверхностей, закраски; способы создания фотореалистических изображений; основные функциональные возможности современных графических систем; организация диалога в графических системах; классификация и обзор современных графических систем. 264

Продолжение прил. Р Индекс ОПД.Ф.06

ОПД.Ф.08

ОПД.Ф.09

ОПД.Ф.10

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Программирование на языке высокого уровня Основные этапы решения задач на ЭВМ; критерии качества программы; жизненный цикл программы; постановка задачи и спецификация программы; способы записи алгоритма; программа на языке высокого уровня; стандартные типы данных; представление основных управляющих структур программирования; теорема структуры и структурное программирование; анализ программ; утверждения о программах; корректность программ; правила вывода для основных структур программирования; инвариантные утверждения; процедуры и функции; массивы; утверждения о массивах; записи; файлы; индуктивные функции на последовательностях (файлах, массивах); динамические структуры данных; линейные списки: основные виды и способы реализации; линейный список как абстрактный тип данных; модульные программы; рекурсивные определения и алгоритмы; программирование рекурсивных алгоритмов; способы конструирования и верификации программ. Организация ЭВМ и систем Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов; функциональная и структурная организация процессора; организация памяти ЭВМ; основные стадии выполнения команды; организация прерываний в ЭВМ; организация ввода-вывода; периферийные устройства; архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов; параллельные системы; понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах (ВС). Операционные системы Назначение и функции операционных систем (ОС). Мультипрограммирование. Режим разделения времени. Многопользовательский режим работы. Режим работы и ОС реального времени. Универсальные операционные системы и ОС специального назначения. Классификация операционных систем. Модульная структура построения ОС и их переносимость. Управление процессором. Понятие процесса и ядра. Сегментация виртуального адресного пространства процесса. Структура контекста процесса. Идентификатор и дескриптор процесса. Иерархия процессов. Диспетчеризация и синхронизация процессов. Понятия приоритета и очереди процессов. Средства обработки сигналов. Понятие событийного программирования. Средства коммуникации процессов. Способы реализации мультипрограммирования. Понятие прерывания. Многопроцессорный режим работы. Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегия подкачки страниц. Принципы построения и защита от сбоев и несанкционированного доступа. Базы данных Назначение и основные компоненты системы баз данных; обзор современных систем управления базами данных (СУБД); уровни представления баз данных; понятия схемы и подсхемы; модели дан265

Продолжение прил. Р Индекс

ОПД.Ф.11

ОПД.Ф.12

СД.01

266

Наименование дисциплины и ее основные разделы

ных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных; схема отношения; язык манипулирования данными для реляционной модели; реляционная алгебра и язык SQL; проектирование реляционной базы данных, функциональные зависимости, декомпозиция отношений, транзитивные зависимости, проектирование с использованием метода сущность – связь; изучение одной из современных СУБД по выбору; создание и модификация базы данных; поиск, сортировка, индексирование базы данных, создание форм и отчетов; физическая организация базы данных; хешированные, индексированные файлы; защита баз данных; целостность и сохранность баз данных. Сети ЭВМ и телекоммуникации Классификация информационно-вычислительных сетей. Способы коммутации. Сети одноранговые и “клиент/сервер”. Уровни и протоколы. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Аналоговые каналы передачи данных. Способы модуляции. Модемы. Цифровые каналы передачи данных. Разделение каналов по времени и частоте. Характеристики проводных линий связи. Спутниковые каналы. Сотовые системы связи. Кодирование информации. Количество информации и энтропия. Самосинхронизирующиеся коды. Способы контроля правильности передачи информации. Алгоритмы сжатия данных. Локальные вычислительные сети. Методы доступа. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Разновидности сетей Ethernet. Маркерные методы доступа. Сети Token Ring и FDDI. Высокоскоростные локальные сети. Организация корпоративных сетей. Функции сетевого и транспортного уровней. Алгоритмы маршрутизации. Протоколы TCP/IP. Протоколы управления. Адресация в Internet. Особенности технологий Frame Relay, ATM, SDH. Сетевые операционные системы. Технологии распределенных вычислений. Структура и информационные услуги территориальных сетей. Протоколы файлового обмена, электронной почты, дистанционного управления. Виды конференц-связи. Web-технологии. Языки и средства создания Webприложений. Методы и средства защиты компьютерной информации Основные понятия и определения. Источники, риски и формы атак на информацию. Политика безопасности. Стандарты безопасности. Криптографические модели. Алгоритмы шифрования. Модели безопасности основных ОС. Администрирование сетей. Алгоритмы аутентификации пользователей. Многоуровневая защита корпоративных сетей. Защита информации в сетях. Требования к системам защиты информации. Теория автоматов Автоматы и формальные языки; концепция порождения и распознавания; классификация языков по Хомскому; порождающие грамматики; распознаватели: машина Тьюринга, магазинный автомат, сеть Петри, конечный автомат; коллективы автоматов; регулярные

Продолжение прил. Р Индекс

СД.02

СД.03

СД.04

Наименование дисциплины и ее основные разделы

языки и конечные автоматы; модель дискретного преобразователя В.М. Глушкова; абстрактный синтез; получение не полностью определенного автомата; структурный синтез; состояния элементов памяти; кодирование состояний синхронного и асинхронного автомата; явление риска логических схем; построение комбинационной схемы автомата; микропрограммирование; проблема отражения времени при проектировании: синхронные, асинхронные и апериодические схемы; проблемы и перспективы автоматизации проектирования. Моделирование Основные понятия теории моделирования; классификация видов моделирования. Средства моделирования и модели, применяемые в процессе проектирования вычислительных систем на разных стадиях детализации проекта. Имитационные модели; математические методы моделирования; планирование имитационных экспериментов с моделями; формализация и алгоритмизация процессов обработки информации; концептуальные модели; логическая структура моделей; построение моделирующих алгоритмов; статистическое моделирование на ЭВМ; оценка точности и достоверности результатов моделирования; инструментальные средства; языки моделирования; анализ и интерпретация результатов моделирования на ЭВМ; моделирование систем информатики, вычислительных систем и сетей. Схемотехника ЭВМ Совместная работа цифровых элементов в составе узлов и устройств: типы выходных каскадов, цепи питания, согласование связей, элементы задержки, формирователи импульсов, элементы индикации, оптоэлектронные развязки; триггеры; синхронизация в цифровых устройствах; риски сбоя в комбинационных и последовательных схемах; функциональные узлы комбинационного типа; функциональные узлы последовательностного типа: регистры, счетчики, распределители; матричные умножители; БИС/СБИС с программируемой структурой: программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы, оперативно-перестраиваемые FPGA; схемотехника запоминающих устройств: статические, динамические, масочные, прожигаемые; запоминающие устройства на основе БИС/СБИС; микропроцессорные комплекты БИС/СБИС; автоматизация функционально-логического этапа проектирования цифровых узлов и устройств. Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ Процесс проектирования средств вычислительной техники (СВТ); основы модульного конструирования СВТ; конструктивные модули (КМ) первого уровня; интегральные схемы (ИС), основные технологические операции; конструирование и технология биполярных и МОП ИС; пленочные и гибридные ИС; большие и сверхбольшие ИС, 267

Продолжение прил. Р Индекс

СД.05

СД.06

СД.07

268

Наименование дисциплины и ее основные разделы

организация процесса проектирования; сборка ИС; КМ второго уровня, основные типы плат, методы получения печатных проводников, конструирование печатных плат; КМ третьего и четвертого уровней; методы выполнения электрических соединений; обеспечение помехоустойчивости и тепловых режимов в конструкциях СВТ; обеспечение взаимодействия человека-оператора в системе человек-машина; производство СВТ, виды производственных процессов, прочность и технологичность конструкции; конструкторско-технологическое обеспечение надежности СВТ; стандартизация СВТ; оформление технической документации по ЕСКД и ЕСПД; автоматизация конструкторско-технологического этапа проектирования СВТ. Системное программное обеспечение Пользовательский интерфейс операционной среды; управление задачами; управление памятью; управление вводом-выводом; управление файлами; пример современной операционной системы; программирование в операционной среде; ассемблеры; мобильность программного обеспечения; макроязыки; трансляторы; формальные языки и грамматики, типы грамматик; вывод цепочек; конечный и магазинный автоматы, распознаватели и преобразователи, построение автомата по заданной грамматике; структура компиляторов и интерпретаторов, лексический, синтаксический и семантический анализаторы, генератор кода; распределение памяти, виды переменных; статическое и динамическое связывание; загрузчики; функции загрузчика; настраивающий и динамический загрузчики; подключение библиотек. Интерфейсы периферийных устройств Классификация периферийных устройств; канал обмена информацией; системные, локальные, приборные интерфейсы и интерфейсы периферийных устройств; способы обмена; функции контроллеров и их техническая реализация; стандартные интерфейсы – ISA, PCI, AGP, SCSI, USB; связные интерфейсы – RS-232; Centronics, RS-485, интерфейсы IDE, GPIB; особенности проектирования контроллеров систем ввода-вывода аналоговой информации. Микропроцессорные системы Классификация, краткая характеристика возможностей и применений микропроцессорных средств; архитектура микропроцессорной системы (МПС); организация подсистем обработки, управления, памяти и ввода-вывода; основные задачи проектирования МПС; однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе; краткий обзор состояния и перспективных проектов МПС; мультимикропроцессорные системы, основные конфигурации, области их использования; транспъютерные системы; средства разработки и отладки МПС.

Окончание прил. Р Индекс СД.08

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Технологии программирования Задача проектирования программных систем; организация процесса проектирования программного обеспечения (ПО); использование декомпозиции и абстракции при проектировании ПО; специфики процедур и данных; декомпозиция системы; методы проектирования структуры ПО; методология объектно-ориентированного программирования; технологические средства разработки программного обеспечения: инструментальная среда разработки, средства поддержки проекта, отладчики; методы отладки и тестирования программ; документирование и оценка качества программных продуктов; методы защиты программ и данных; проектирование интерфейса с пользователем; структуры диалога; поддержка пользователя; многооконные интерфейсы; примеры реализации интерфейсов с пользователем с использованием графических пакетов.

269

Приложение С. Обязательные информационные дисциплины специальности 220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника [23] Индекс СД.01

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Теоретические основы автоматизированного управления Понятие автоматизированного и автоматического управления; модели и процесс принятия решения; автоматизированные системы управления производством, научным экспериментом, обучением, технологическим процессом; категориальные понятия системного подхода; организационная и функциональная структура систем; методика и примеры формализации систем; последовательность разработки автоматизированной системы; обеспечивающие подсистемы; информационная технология проектирования автоматизированной системы. СД.02 Теория принятия решений Основные понятия исследования операций и системного анализа; методологические основы теории принятия решений; задачи выбора решений, отношения, функции выбора, функции полезности, критерии; детерминированные стохастические задачи, задачи в условиях неопределенности; задачи скалярной оптимизации, линейные, нелинейные, дискретные; многокритериальные задачи, парето-оптимальность, схемы компромиссов; динамические задачи, марковские модели принятия решений; принятие решений в условиях неопределенности. СД.03 Моделирование систем Основные понятия теории моделирования сложных систем; классификация видов моделирования; имитационные модели систем; математические схемы моделирования систем; планирование имитационных экспериментов с моделями систем; формализация и алгоритмизация процессов функционирования систем; концептуальные модели систем; принципы построения моделирующих алгоритмов; статистическое моделирование систем на ЭВМ; оценка точности и достоверности результатов моделирования; инструментальные средства реализации моделей; языки и системы моделирования; анализ и интерпретация результатов моделирования систем на ЭВМ; моделирование при исследовании и проектировании автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ); перспективы развития машинного моделирования сложных систем. СД.04 Информационные технологии Содержание информационной технологии как составной части информатики; общая классификация видов информационных технологий и их реализация в промышленности, административном управлении, обучении; модели информационных процессов передачи, обработки, накопления данных; системный подход к решению функциональных задач и к организации информационных процессов; глобальная, базовая и конкретные информационные технологии; особенности новых информационных технологий; модели, методы и средства их реализации, объектно-ориентированные среды, функциональное и логическое программирование, информационные технологии в распределенных системах, технологии разработки программного обеспечения.

270

Продолжение прил. С Индекс СД.05

СД.06

СД.07

СД.08

СД.09

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Сетевые технологии Классификация сетей; интеграция информационного сервиса пользователей; концепция архитектуры открытых систем как основа построения цифровых сетей интегрального обслуживания (ISDN); основные этапы построения сетей; иерархия моделей процессов в сетях; АТМ-технология; анализ и синтез топологической структуры магистральной и локальной сети; административное и оперативное управление сетью; управление режимами коммутации; адаптивная коммутация; управление обменом информации в сетях; адаптивная маршрутизация; архитектура узлов управления и коммутации ISDN; пакеты в ISDN; оценка эффективности сетей; перспективы развития ISDN; широкополосные B-ISDN. Технологии программирования Основные этапы решения задач на ЭВМ; критерии качества программы; диалоговые программы; дружественность, жизненный цикл программы; постановка задачи и спецификация программы; способы записи алгоритма; стандартные типы данных; представление основных структур программирования; типы данных, определяемые пользователем; записи; файлы; динамические структуры данных; списки; программирование рекурсивных алгоритмов; способы конструирования программ; модульные программы; основы доказательства правильности; процесс производства программных продуктов; основные подходы: процедурное, логическое, функциональное и объектно-ориентированное программирование; методы, технология и инструментальные средства; тестирование и отладка; документирование и стандартизация; проектирование программного обеспечения; абстрактные структуры данных; автоматизация проектирования и технология использования САПР программного обеспечения. Системы искусственного интеллекта Искусственный интеллект как научное направление, представление знаний, рассуждений и задач; эпистомологическая полнота представления знаний и эвристически эффективные стратегии поиска решения задач; модели представления знаний: алгоритмические, логические, сетевые и продукционные модели; сценарии; экспертные системы: классификация и структура; инструментальные средства проектирования, разработки и отладки; этапы разработки; примеры реализации. Системы реального времени Особенности систем реального времени; аппаратурная среда, устройство связи с объектом; методы и средства обработки асинхронных событий; концепция процесса; ядро реального времени; механизмы синхронизации и взаимодействия процессов; языки программирования реального времени; программирование синхронной и асинхронной обработки данных. Надежность, эргономика и качество АСОИУ Основные понятия теории надежности; элементы, модели, функции, системы; основные расчетные модели для оценки показателей надежности аппаратуры, организация и проведение испытаний на надежность, модели надежности программного обеспечения, методы обеспечения надежности; виды избыточности, характеристика человека как звена АСОИУ, основы 271

Окончание прил. С Индекс

Наименование дисциплины и ее основные разделы

эргономического обеспечения разработки АСОИУ, обеспечение эргономического качества, оптимальные задачи эргономики, эргономическая экспертиза; качество программного обеспечения: тестирование, верификация, валидация. СД.10 Проектирование АСОИУ Общая характеристика процесса проектирования АСОИУ; структура информационно-логической модели АСОИУ, разработка функциональной модели; исходные данные для проектирования; разработка модели и защита данных; разработка пользовательского интерфейса; разработка проекта распределенной обработки; структура программных модулей; разработка алгоритмов; логический анализ структур АСОИУ; анализ и оценка производительности АСОИУ; управление проектом АСОИУ; проектная документация; инструментальные средства проектирования АСОИУ; типизация проектных решений; графические средства представления проектных решений. СД.11 Системное программное обеспечение Пользовательский интерфейс операционной среды; управление задачами; управление памятью; управление вводом-выводом; управление файлами; пример современной операционной системы; программирование в операционной среде; ассемблеры; мобильность программного обеспечения; макроязыки; формальные системы и языки программирования; грамматики, компиляторы; интерактивные системы; средства трассировки и отладки программ.

272

Приложение Т. Обязательные информационные дисциплины специальности 220300 – Системы автоматизированного проектирования направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника [23] Индекс СД.02

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Лингвистическое и программное обеспечение САПР Организация программного обеспечения САПР. Технологии структурного и объектно-ориентированного программирования. Конструирование абстрактных типов данных. Инкапсуляция данных и методов их обработки в классах объектов. Иерархия классов. Базовые и производные классы. Простое и множественное наследование. Перегрузка методов и операций обработки данных в классах объектов. Абстрактные классы. Полиморфная обработка данных. Виртуальные интерфейсы. Параметризация типов данных в классах и функциях. Типовые структуры описания абстрактных данных (массив, стек, очередь, двоичное дерево). Программирование математических структур (матрицы и конечные графы). Методы программной обработки данных. Итерация и рекурсия. Сортировка и поиск. Криптообработка и сжатие данных. Перечисление и упорядочивание комбинаторных объектов. Ввод-вывод данных. Обработка файлов. Технологии программирования. Инструментальные средства разработки программного обеспечения САПР. Компиляция и редактирование связей. Верификация и отладка программы. Автоматизация разработки программных проектов. Программная документация. Языки проектирования САПР (входные и выходные). Трансляция языков проектирования технических объектов. Формальные языки и грамматики. Лексический и синтаксический анализ формальных языков. Идентификация лексем формальных языков. Регулярные выражения. Проектирование лексических анализаторов. Грамматический разбор формальных языков. Контекстно зависимые и контекстно свободные грамматики. Дерево вывода. Регулярные грамматики и конечные автоматы. Автоматные грамматики. Проектирование синтаксических анализаторов. Методы грамматического разбора. Грамматический разбор “сверху вниз” и “снизу вверх”. Левосторонний и правосторонний вывод. Организация диалога в САПР. Виды диалога. Стандарты пользовательского интерфейса. СД.04 Разработка САПР Структура и классификация САПР. Место САПР в интегрированных системах проектирования, производства и эксплуатации. Системные среды САПР. Особенности систем управления проектированием и проектными данными. Основные понятие системотехники. САПР как объект системотехники. Виды обеспечения САПР. Понятие об открытых системах. Этапы проектирования САПР. Математическое моделирование автоматизированных систем. Системы массового обслуживания. Аналитические и имитационные модели. Сети Петри. Языки имитационного моделирования. Разработка имитационных моделей сложных систем. Структурный синтез систем. Способы представления множества проектных решений. Методы поиска оптимальных решений. Эффективность САПР. Методики функцио-нального и информационного моделирования сложных систем. Технологии 273

Окончание прил. Т Индекс Наименование дисциплины и ее основные разделы СД.04 и стандарты информационной поддержки жизненного цикла изделий.

Обзор современных САПР. Интеллектуальные подсистемы САПР Предмет исследования искусственного интеллекта. Трудно формализуемые задачи проектирования. Классификация моделей представления знаний. Формальные системы. Исчисление предикатов первого порядка. Автоматическое доказательство теорем. Метод резолюции. Языки искусственного интеллекта. Фреймовые модели представления знаний. Представление задач в пространстве состояний. Графовые и гиперграфовые модели. И-ИЛИ деревья. Методы поиска в пространствах состояний. Продукционные системы и методы поиска решений. Семантические сети. Экспертные системы. Подсистемы накопления знаний, общения, объяснения. Модели нечетких знаний. Нечеткие множества. Структуры интеллектуальных подсистем САПР. Их разновидности и методы построения. Примеры интеллектуальных подсистема САПР и способов их реализации. СД.06 Геометрическое моделирование в САПР Компоненты графических систем. Геометрическое моделирование. Понятие о геометрической модели проектируемого объекта. Способы создания геометрических моделей. Геометрические модели хранения и визуализации. Способы описания геометрических моделей: явные, неявные векторные, параметрические уравнения. Твердотельное и поверхностное моделирование. Базовые элементы формы и их точное аналитическое описание. Различные способы представления твердотельных моделей. Теоретикомножественные операции булевой алгебры. Поверхностное моделирование. Понятие кубических сплайнов. Аппроксимирующие уравнения пространственных кривых: Фергюссона, Эрмита, Безье, В-сплайны, рациональные выражения, NURBS. Понятие линейчатых поверхностей. Аппроксимирующие уравнения поверхностей Кунса, Безье, В-сплайнов, NURBS. Методы и средства разработки графических приложений. Стандарты в графических системах САПР. Классификация графических систем. Системы подготовки и выпуска конструкторско-технологической документации. Примеры современных графических систем. СД.07 Автоматизация конструкторского и технологического проектирования Классификация задач конструкторского проектирования. Иерархическое проектирование. Топологическое проектирование. Математические модели в задачах конструкторского проектирования. Алгоритмы геометрического и топологического синтеза. Переборные, последовательные и итерационные алгоритмы. Синтез форм деталей. Анализ и верификация конструкций. Примеры конструкторских САПР и их проектирующих подсистем. Взаимосвязь систем конструкторского и технологического проектирования. Иерархические уровни технологического проектирования. Структурно-логические и функциональные модели. Синтез технологических маршрутов обработки и сборки изделий. Информационное обеспечение АСТПП. Унификация описаний технологической информации. Таблицы решений. Разработка оптимального технологического маршрута. Формализация задачи базирования. Примеры систем АСТПП. Подготовка управляющих программ для станков. Автоматизация подготовки и выпуска конструкторско-технологической документации СД.05

274

Приложение У. Обязательные информационные дисциплины 220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника [23] Индекс СД.01

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Структуры и алгоритмы обработки данных Абстрактный тип данных: спецификация, представление, реализация; линейные структуры данных: стек, очередь, дек; нелинейные структуры данных: иерархические списки, деревья и леса, бинарные деревья; обходы деревьев; задачи поиска и кодирования (сжатия) данных, кодовые деревья, оптимальные префиксные коды; исчерпывающий поиск: перебор с возвратом, метод ветвей и границ, динамическое программирование; быстрый поиск: бинарный поиск, хеширование; использование деревьев в задачах поиска: бинарные деревья поиска, случайные, оптимальные, сбалансированные по высоте (АВЛ) и рандомизированные деревья поиска; задачи сортировки; внутренняя и внешняя сортировки; алгоритмы сортировки; оптимальная сортировка; порядковые статистики; анализ сложности и эффективности алгоритмов поиска и сортировки; файлы: организация и обработка, представление деревьями: B-деревья; алгоритмы на графах: представления графов, схемы поиска в глубину и ширину, минимальное остовное дерево, кратчайшие пути; теория сложности алгоритмов: NPсложные и труднорешаемые задачи. СД.02 Функциональное и логическое программирование Рекурсивные функции и лямбда-исчисление А.Черча; программирование в функциональных обозначениях; функциональные языки; строго функциональный язык; приемы программирования; представление и интерпретация функциональных программ; отладка программ; конкретные реализации языков функционального программирования; соответствие между функциональными и императивными программами; применения функционального программирования. Логическая программа: основные конструкции, операционная и декларативная семантика, интерпретация, корректность; программирование баз данных; рекурсивное программирование; вычислительная модель; анализ структуры термов; металогические предикаты; внелогические предикаты; недетерминированное программирование; неполные структуры данных; программирование второго порядка; методы поиска; обработка нечетких данных; Constraint–Пролог: операционная семантика; применение логического программирования в задачах искусственного интеллекта. СД.03 Объектно-ориентированное программирование Основные понятия и модели: объект, класс, данные, методы, доступ, наследование свойств; системы объектов и классов; проектирование объектно-ориентированных программ: методы и алгоритмы; объектно-ориентированные языки; классификация, архитектура, выразительные средства, технология применения; интерфейс: правила организации, методы и средства программирования; объектно-ориентированные системы: методы, языки и способы программирования. 275

Окончание прил. У Индекс СД.04

СД.05

СД.06

СД.07

СД.08

276

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Теория языков программирования и методы трансляции Основы теории формальных языков и грамматик; распознаватели и преобразователи: конечные автоматы и преобразователи, автоматы и преобразователи с магазинной памятью; связь между грамматиками и автоматами; формальные методы описания перевода: СУ-схемы, транслирующие грамматики, атрибутные транслирующие грамматики; алгоритмы синтаксического анализа для LL(K)-грамматик, LR(K)-грамматик, грамматик предшествования; включение семантики в алгоритмы синтаксического анализа. Теория вычислительных процессов Семантическая теория программ; схемы программ, методы формальной спецификации и верификации; модели вычислительных процессов; взаимодействие процессов; протоколы и интерфейсы; асинхронные процессы; сети Петри: принципы построения, алгоритмы поведения, способы реализации, области применения. Архитектура вычислительных систем Способы организации и типы ВС; параллельная обработка информации: уровни и способы организации; реализация в многомашинных и многопроцессорных ВС; операционные конвейеры; векторные, матричные, ассоциативные системы; однородные системы и среды; RISC-архитектуры; развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования; основы метрической теории ВС; технология распределенной обработки данных. Технология разработки программного обеспечения Программные продукты (изделия); жизненный цикл ПО; метрология и качество ПО; критерии качества: сложность, корректность, надежность, трудоемкость; измерения и оценка качества ПО; процесс производства ПО: методы, технология и инструментальные средства; тестирование и отладка; документирование; проектирование программного обеспечения; технологический цикл разработки программных систем; коллективная работа по созданию программ; организация процесса разработки и инструментальные средства поддержки; автоматизация проектирования программных продуктов; принципы построения, структура и технология использования САПР ПО. Человеко-машинное взаимодействие Понятие информационного взаимодействия; психологические аспекты человеко-машинного взаимодействия, уровни сложности и ориентация на пользователя; аппаратные средства графического диалога и мультимедиаустройства, виртуальные устройства диалога; граф диалога, время ответа и время отображения результата, формальные методы описания диалоговых систем; метафоры пользовательского интерфейса и концептуальные модели взаимодействия; прикладные аспекты человеко-машинного взаимодействия при визуальном проектировании процессов, структур, объектов; инструментальные среды разработки пользовательских интерфейсов.

Приложение Ф. Обязательные информационные дисциплины направления подготовки дипломированного специалиста 654700 – Информационные системы специальность 071900 – Информационные системы и технологии [24] Индекс ЕН.Ф.02

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Информатика Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации; технические и программные средства реализации информационных процессов; модели решения функциональных и вычислительных задач; алгоритмизация и программирование; языки программирования высокого уровня; базы данных; программное обеспечение и технологии программирования; локальные и глобальные сети ЭВМ; основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну; методы защиты информации; компьютерный практикум. ОПД.Ф.04 Информационные технологии Содержание новой информационной технологии как составной части информатики; общая классификация видов информационных технологий и их реализация в технических областях; модели процессов передачи, обработки, накопления данных в информационных системах; системный подход к решению функциональных задач и к организации информационных процессов в системах; глобальная, базовая и конкретные информационные технологии; особенности информационных технологий; модели, методы и средства реализации перспективных информационных технологий. ОПД.Ф.05 Теория информационных процессов и систем Основные задачи теории систем; краткая историческая справка; терминология теории систем; понятие информационной системы; системный анализ; качественные и количественные методы описания информационных систем; кибернетический подход; динамическое описание информационных систем; каноническое представление информационной системы; агрегатное описание информационных систем. Операторы входов и выходов; принципы минимальности информационных связей агрегатов; агрегат как случайный процесс; информация и управление. Модели информационных систем; синтез и декомпозиция информационных систем; информационные модели принятия решений; возможность использования общей теории систем в практике проектирования информационных систем. ОПД.Ф.06 Управление данными Основные понятия банков данных и знаний; информация и данные; предметная область банка данных; роль и место банков данных в информационных системах; пользователи банков данных; преимущества централизованного управления данными; база данных как информационная модель предметной области; система управления базой данных (СУБД); администратор базы данных; архитектура банка данных; инфологиче277

Продолжение прил. Ф Индекс

ОПД.Ф.07

ОПД.Ф.08

ОПД.Ф.09

ОПД.Ф.10

278

Наименование дисциплины и ее основные разделы

ское проектирование базы данных; выбор модели данных; иерархическая, сетевая и реляционная модели данных, их типы структур, основные операции и ограничения; представление структур данных в памяти ЭВМ; современные тенденции построения файловых систем; обзор промышленных СУБД; тенденции развития банков данных. Информационные сети Основные понятия информационных сетей; класс информационных сетей как открытые информационные системы; модели и структуры информационных сетей; информационные ресурсы сетей; теоретические основы современных информационных сетей; базовая эталонная модель Международной организации стандартов; компоненты информационных сетей; коммуникационные подсети; моноканальные подсети; циклические подсети; узловые подсети; методы маршрутизации информационных потоков; методы коммутации информации; протокольные реализации; сетевые службы; модель распределенной обработки информации; безопасность информации; базовые функциональные профили; полные функциональные профили; методы оценки эффективности информационных сетей; сетевые программные и технические средства информационных сетей. Основы теории управления Управление и информатика; общие принципы системной организации; устойчивость, управляемость и наблюдаемость; инвариантность и чувствительность систем управления; математические модели объектов и систем управления; формы представления моделей; методы анализа и синтеза систем управления. Цифровые системы управления; использование микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления; особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства; программная реализация алгоритмов управления в цифровых системах. Моделирование систем Основные понятия теории моделирования; классификация видов моделирования; имитационные модели информационных процессов; математические методы моделирования информационных процессов и систем; планирование имитационных экспериментов с моделями; формализация и алгоритмизация информационных процессов; концептуальные модели информационных систем; логическая структура моделей; построение моделирующих алгоритмов; статистическое моделирование на ЭВМ; оценка точности и достоверности результатов моделирования; инструментальные средства; языки моделирования; анализ и интерпретация результатов моделирования на ЭВМ; имитационное моделирование информационных систем и сетей. Архитектура ЭВМ и систем Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов; функциональная и структурная организация процессора; организация памяти ЭВМ; основные стадии выполнения команды; организация прерываний в ЭВМ; организация ввода-вывода; периферийные устройства; архитектурные особенности организации ЭВМ различных

Продолжение прил. Ф Индекс

ОПД.Ф.11

ОПД.Ф.12

ОПД.Ф.13

ОПД.Ф.14

Наименование дисциплины и ее основные разделы

классов; параллельные системы; понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах; матричные и ассоциативные вычислительные сети; конвейерные и потоковые вычислительные сети; сети ЭВМ; информационно-вычислительные системы и сети. Операционные системы Принципы построения операционных систем (ОС), вычислительный процесс и его реализация с помощью ОС; основные функции ОС; обзор современных ОС и операционных оболочек; стандартные сервисные программы; машинно-зависимые свойства ОС; управление вычислительными процессами, вводом-выводом, реальной памятью; управление виртуальной памятью; машинно-независимые свойства ОС; способы планирования заданий пользователей; динамические, последовательные и параллельные структуры программ; способы построения ОС; сохранность и защита программных систем; интерфейсы и основные стандарты в области системного программного обеспечения. Технология программирования Основные этапы решения задач на ЭВМ; критерии качества программы; диалоговые программы; дружественность, жизненный цикл программы; постановка задачи и спецификация программы; способы записи алгоритма; программа на языке высокого уровня; стандартные типы данных. Представление основных структур программирования: итерация, ветвление, повторение; процедуры; типы данных, определяемые пользователем; записи; файлы; динамические структуры данных. Списки: основные виды и способы реализации; программирование рекурсивных алгоритмов; способы конструирования программ; модульные программы; основы доказательства правильности. Компьютерная геометрия и графика Компьютерная графика, геометрическое моделирование и решаемые ими задачи; графические объекты, примитивы и их атрибуты; представление видеоинформации и ее машинная генерация; графические языки; метафайлы; архитектура графических терминалов и графических рабочих станций; реализация аппаратно-программных модулей графической системы; базовая графика; современные стандарты компьютерной графики; графические диалоговые системы; применение интерактивной графики в информационных системах. Представление знаний в информационных системах Логическая модель представления знаний и правила вывода; теоретические основы; пример спецификации и вычисления; продукционная модель представления знаний и правила их обработки; реляционные модели представления знаний и соответствующие способы рассуждений; фреймы, семантические сети; теория и техника приобретения знаний; принципы приобретения знаний. Существующие подходы и техника решения, экспертные системы – инструмент автоматизированных обучающих систем; введение в экспертные системы; роли эксперта, инженера знаний и пользователя; база знаний. Правила; объекты; определение запроса; редактор; процедурный язык; компилятор правил и объек

279

Продолжение прил. Ф Индекс

СД.01

СД.02

СД.03

280

Наименование дисциплины и ее основные разделы

тов. Средства работы с файлами; структура главного меню; правила и объекты; антецедент и консеквент правила; первичная цель. Простые объекты; объекты со списком значений; объекты с фреймами; основные атрибуты (слоты) объекта; создание и редактирование процедур; вызов процедур из правил; процедурные фреймы и слоты; операторы процедурного языка; средства управления выполнением приложений; логическое программирование и экспертные системы; языки искусственного интеллекта; применение языка Пролог. Архитектура для автоматического рассуждения, основанного на правилах; механизм вывода на основе модели логического программирования; понятие о нечетких множествах и их связь с теорией построения экспертных систем; реализация экспертных систем в среде Windows. Информационная безопасность и защита информации Общая проблема информационной безопасности информационных систем; защита информации при реализации информационных процессов (ввод, вывод, передача, обработка, накопление, хранение); организационное обеспечение информационной безопасности; защита информации от несанкционированного доступа; математические и методические средства защиты; компьютерные средства реализации защиты в информационных системах; программа информационной безопасности России и пути ее реализации. Корпоративные информационные системы Структура корпораций и предприятий; архитектура корпоративных информационных систем (КИС); КИС для автоматизированного управления; КИС для административного управления; информационные технологии управления корпорацией; выбор аппаратно программной платформы; транспортные подсистемы; построение локальных и глобальных связей. Сетевой уровень как средство объединения локальных и глобальных компонентов; межсетевое взаимодействие; межсетевые протоколы; интеллектуальные компоненты; мобильные компоненты; сетевые приложения. Административное управление КИС; технологии ATM, map/top и интранет; моделирование и проектирование КИС; программирование в КИС; примеры КИС. Администрирование в информационных системах Функции, процедуры и службы администрирования; объекты администрирования; программная структура; методы администрирования. Службы управления конфигурацией, контролем характеристик, ошибочными ситуациями, учетам и безопасностью; службы управления общего пользования; информационные службы; интеллектуальные службы; службы регистрации, сбора и обработки информации; службы планирования и развития; эксплуатация и сопровождение информационных систем; инсталляция ИС. Оперативное управление и регламентные работы; управление и обслуживание технических средств; аппаратнопрограммные платформы администрирования; информационные системы администрирования; организация баз данных администрирования; программирование в системах администрирования; примеры систем администрирования.

Окончание прил. Ф Индекс СД.04

СД.05

СД.06

СД.07

Наименование дисциплины и ее основные разделы

Интеллектуальные информационные системы Основные понятия искусственного интеллекта; информационные системы, имитирующие творческие процессы; информация и данные; системы интеллектуального интерфейса для информационных систем; интеллектуальные информационно-поисковые системы; экспертные системы. Информационные модели знаний; логико-лингвистические и функциональные семантические сети; семантическая сеть как реализация интегрированного представления данных, категорий типов данных, свойств категорий и операций над данными и категориями; фреймовые модели; модель прикладных процедур, реализующих правила обработки данных; методы представления знаний в базах данных информационных систем; методы инженерии знаний; инструментальные средства баз данных; тенденции развития теории искусственного интеллекта. Мультимедиа технология Понятие мультимедиа технологии; классификация и области применения мультимедиа приложений; мультимедиа продукты учебного назначения; аппаратные средства мультимедиа технологии; типы и форматы файлов; текстовые файлы; растровая и векторная графика; гипертекст; звуковые файлы; трехмерная графика и анимация; видео; виртуальная реальность; программные средства для создания и редактирования элементов мультимедиа; инструментальные интегрированные программные среды разработчика мультимедиа продуктов; этапы и технология создания мультимедиа продуктов; примеры реализация статических и динамических процессов с использованием средств мультимедиа технологии. Надежность информационных систем Основные определения теории надежности; классификация отказов информационных систем; характеристики надежности при внезапных и постепенных отказах; показатели надежности при хранении информации; комплексные показатели надежности информационных систем; факторы, влияющие на надежность информационных систем; влияние контроля и диагностики на надежность обработки, передачи и хранения информации; элементы теории восстановления; основы расчета надежности информационных систем; испытания на надежность; методы повышения надежности информационных систем; влияние человекаоператора на функционирование информационных систем. Проектирование информационных систем Общая характеристика процесса проектирования ИС; структура информационно-логической модели ИС; разработка функциональной модели; исходные данные для проектирования; разработка модели и защита данных; разработка пользовательского интерфейса; разработка проекта распределенной обработки. Структура программных модулей; разработка алгоритмов; логический анализ структур ИС; анализ и оценка производительности ИС; управление проектом ИС; проектная документация; инструментальные средства проектирования ИС; типизация проектных решений; графические средства представления проектных решений; эксплуатация ИС. 281

282

и ассоциации между ними

Приложение Х. Структура классов информатики

283

284

Оглавление Введение ................................................................................................... 1. Существующее представление об информатике как научной дисциплине и предмете обучения ......................................................... 1.1. Исторический аспект.................................................................... 1.2. Определения информатики .......................................................... 1.3. Существующие модели представления содержания информатики ................................................................................. 1.4. Выводы .......................................................................................... 2. Объектно-ориентированный подход к построению модели ............ 2.1. Принципы построения объектно-ориентированной модели информатики ................................................................................. 2.2. Метод построения объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения ......................................... 2.3. Выбор иерархической модели информатики ............................ 2.4. Выбор объектов классификации ................................................. 2.5. Процедура классификации .......................................................... 2.6. Выводы .......................................................................................... 3. Классификация объектов теоретической информатики ................... 3.1. Теоретическая информатика в целом ......................................... 3.2. Теория информации...................................................................... 3.2.1. Теория информации в целом ....................................... 3.2.2. Понятие информации ................................................... 3.2.3. Измерение информации ............................................... 3.2.4. Основы квалиметрии информации ............................. 3.2.5. Семиотические и лингвистические аспекты информации .................................................................. 3.2.6. Теоретические основы искусственного интеллекта .. 3.2.7. Математические основы теории информации ........... 3.3. Теория информационных процессов .......................................... 3.3.1. Теория информационных процессов в целом ............ 3.3.2. Генерация и получение информации .......................... 3.3.3. Передача и хранение информации .............................. 3.3.4. Обработка информации ................................................ 3.3.5. Представление информации ........................................ 3.3.6. Восприятие информации ............................................. 3.3.7. Информационные характеристики человека.............. 3.4. Теоретические основы информационных систем ..................... 3.5. Теоретические основы информационной безопасности...........

3 7 7 9 16 32 33 33 39 42 43 47 49 51 51 53 53 55 56 57 58 60 61 62 62 64 64 66 66 68 68 69 70 285

3.6. Теоретические основы компьютерной графики и визуализации ................................................................................. 74 3.7. Прикладные вопросы математики .............................................. 74 3.8. Теория моделирования ................................................................. 76 3.9. Социальная информатика ............................................................ 78 3.10. Информация в природе .............................................................. 79 3.11. Выводы ........................................................................................ 80 4. Классификация объектов прикладной информатики ....................... 81 4.1. Прикладная информатика в целом .............................................. 81 4.2. Аппаратные средства ................................................................... 82 4.3. Программирование ....................................................................... 84 4.4. Системное программное обеспечение........................................ 86 4.5. Информационные сети ................................................................. 88 4.6. Информационные ресурсы .......................................................... 89 4.7. Информационные и телекоммуникационные технологии и системы ......................................................................................... 91 4.8. Обеспечение информационной безопасности ........................... 95 4.9. Средства мультимедиа ................................................................. 97 4.10. Выводы ........................................................................................ 98 5. Информатика как предмет обучения в виде объектно-ориентированной модели .......................................................................................... 99 5.1. Обработка результатов классификации в соответствии с иерархической структурой информатики как науки ............. 99 5.2. Модернизация структуры иерархической модели информатики в соответствии с состоянием предмета обучения ..................... 109 5.3. Количественная оценка составляющих модели ........................ 119 5.4. Определение информатики как предмета обучения.................. 119 5.5. Выводы .......................................................................................... 124 6. Применение объектно-ориентированной модели информатики для анализа и синтеза содержания обучения ........................................ 125 6.1. Существующая система преподавания информатики ............... 125 6.2. Модель информатики как предмета обучения при подготовке в средней школе ............................................................................ 138 6.3. Модель информатики как предмета обучения при подготовке в высшей экономической школе ................................................. 147 6.4. Анализ варианта содержания обучения информатике студентов непрофильных направлений и специальностей ........................ 161 6.5. Вопросы информационной безопасности как составляющие общей информационной подготовки школьников и студентов ........... 164 6.5.1. Средняя школа. Подготовка по информатике ............ 164 6.5.2. Высшая школа. Специальности информационной безопасности ................................................................. 166 286

6.5.3. Высшая школа. Информационные специальности.... 6.5.4. Высшая школа. Экономические специальности ........ 6.5.5. Рекомендации по построению системы обучения вопросам информационной безопасности ................. 6.6. Выводы .......................................................................................... 7. Использование объектно-ориентированной модели информатики для обучения ............................................................................................ 7.1. Организация педагогического эксперимента ............................. 7.1.1. Содержание поискового этапа педагогического эксперимента ................................................................ 7.1.2. Содержание констатирующего этапа педагогического эксперимента ................................................................ 7.1.3. Содержание формирующего этапа педагогического эксперимента ................................................................ 7.2. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента ................................................................................ 7.3. Выводы .......................................................................................... Заключение ............................................................................................... Список использованных источников ..................................................... Приложения .............................................................................................. Приложение А. Обязательные информационные дисциплины специальности 030100 – Информатика ..................................... Приложение Б. Обязательные информационные дисциплины специальности 030500.06 – Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) ................................................................................. Приложение В. Обязательные информационные дисциплины специальности 052700 – Библиотечно-информационная деятельность ................................................................................ Приложение Г. Обязательные информационные дисциплины специальности 075200 – Компьютерная безопасность ........... Приложение Д. Обязательные информационные дисциплины специальности 075300 – Организация и технология защиты информации ................................................................................ Приложение Е. Обязательные информационные дисциплины специальности 075400 – Комплексная защита объектов информатизации ......................................................................... Приложение Ж. Обязательные информационные дисциплины специальности 075500 – Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем .............. Приложение И. Обязательные информационные дисциплины

166 170 172 174 175 175 176 178 179 180 186 188 190 199 199

205

209 216

224

231

239

287

специальности 075600 – Информационная безопасность телекоммуникационных систем ................................................ Приложение К. Обязательные информационные дисциплины направления 510200 – Прикладная математика и информатика, бакалавриат ................................................................................. Приложение Л. Обязательные информационные дисциплины направления 510200 – Прикладная математика и информатика, магистратура ............................................................................... Приложение М. Обязательные информационные дисциплины направления 552800 – Информатика и вычислительная техника, бакалавриат ................................................................................. Приложение Н. Обязательные информационные дисциплины направления 552800 – Информатика и вычислительная техника, магистратура ............................................................................... Приложение П. Аннотированные магистерские программы направления 552800 – Информатика и вычислительная техника ........................................................................................ Приложение Р. Обязательные информационные дисциплины направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника ................ Приложение С. Обязательные информационные дисциплины специальности 220200 – Автоматизированные системы обработки информации и управления направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника ............................................................ Приложение Т. Обязательные информационные дисциплины специальности 220300 – Системы автоматизированного проектирования направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника ........................................................................................ Приложение У. Обязательные информационные дисциплины 220400 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника ............................................................ Приложение Ф. Обязательные информационные дисциплины направления подготовки дипломированного специалиста 654700 – Информационные системы специальность 071900 – Информационные системы и технологии ................. Приложение Х. Структура классов информатики и ассоциации между ними ...................................................................................

288

247

252

253

254

258

259

263

270

273

275

277 282

Научное издание

Степанов Александр Георгиевич

ÎÁÚÅÊÒÍÎ-ÎÐÈÅÍÒÈÐÎÂÀÍÍÛÉ ÏÎÄÕÎÄ Ê ÎÒÁÎÐÓ ÑÎÄÅÐÆÀÍÈß ÎÁÓ×ÅÍÈß ÈÍÔÎÐÌÀÒÈÊÅ Монография

Сдано в набор 09.04.05. Подписано к печати 25.04.05. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 18,1. Уч. изд. л. 18,25. Тираж 1000 экз. Заказ № 205. ФГУП «Издательство “Политехника”» 191011, г. СанктПетербург, Инженерная ул., д. 6 Отпечатано в отделе оперативной полиграфии ГОУВПО “СПбГУАП” с оригиналмакета подготорленного автором 190000, СанктПетербург, ул. Б. Морская, 67

289