Методические рекомендации по подготовке к государственному итоговому экзамену ''Информатика'' выпускников физико-математического факультета

Министерство образования Российской Федерации Федеральное агентство по образованию РФ Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Губина Т.Н., Таров Д.А., Масина О.Н., Тарова И.Н.

Методические рекомендации по подготовке к государственному итоговому экзамену «Информатика» выпускников физико-математического факультета

Елец-2006

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

УДК 002 ББК 22.18 Г 93

Печатается по решению редакционноиздательского совета Елецкого государственного университета им. И.А. Бунина Протокол № 1 от 22 марта 2006 года

Рецензенты: Корниенко Василий Васильевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры вычислительной математики и информатики (ЕГУ им. И.А. Бунина) Трофимова Елена Ивановна, доктор педагогических наук, доцент кафедры физики (ЕГУ им. И.А. Бунина) Викусар Василий Васильевич, доктор физмат наук, профессор, ведущий научный сотрудник Вычислительного центра им. А.А. Дородницына РАН

Губина Т.Н., Таров Д.А., Масина О.Н., Тарова И.Н. Г 93 Методические рекомендации по подготовке к государственному итоговому экзамену «Информатика» выпускников физико-математического факультета. – Учебно-методическое пособие. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2006. – 36 с.

В настоящем методическом пособии изложены вопросы, связанные с подготовкой и проведением государственного итогового испытания по дисциплинам информационного профиля для студентов, обучающихся по специальности «Математика с дополнительной специальностью «Информатика»».

УДК 002 ББК 22.18 © ЕГУ им. И.А. Бунина, 2006 © Коллектив авторов, 2006

2

Содержание Введение………………………………………………………………….

4

Часть 1. Организация и проведение государственного итогового экзамена «Информатика» Критерии оценивания ответов студентов на экзамене……...

5

Основные разделы ГИА…………………………………………

6

Порядок проведения государственного экзамена……………

6

Часть 2. Методические рекомендации по подготовке к сдаче государственного экзамена Раздел «Информатика»………………………………………….

8

Раздел «Информационные технологии в математике»……..

14

Раздел «Теория и методика обучения информатике»……….

17

Раздел «Теоретические основы информатики»………………

23

Раздел «Архитектура компьютера»……………………………

26

Раздел «Информационные системы»…………………………..

30

Раздел «Компьютерное моделирование»………………………

32

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Введение В соответствии с Законом Российской Федерации «Об образовании» итоговая государственная аттестация выпускников, завершающих обучение по программам профессионального образования в высших учебных заведениях, является обязательной и осуществляется после освоения образовательной программы в полном объеме. Итоговые государственные экзамены специалиста являются квалификационными и предназначены для определения теоретической и практической подготовленности выпускника к выполнению профессиональных задач, установленных государственным образовательным стандартом. В ходе государственного экзамена проверяется способность выпускника к выполнению профессиональных задач, определенных квалификационными требованиями. Типовые задачи профессиональной деятельности учителя математики и информатики определены государственными образовательными стандартами и соотносятся с видами профессиональной деятельности. Государственный экзамен «Информатика» по специальности «Математика с дополнительной специальностью Информатика» является итоговым испытанием, на котором студенты-выпускники должны подтвердить качество своих профессиональных знаний, полученных в процессе обучения по дисциплинам информационного профиля. Экзамен является междисциплинарным и включает в себя проверку знаний по группе изучавшихся специальных дисциплин. Экзамен сдаётся в устной форме Государственной экзаменационной комиссии. Целью итоговой государственной аттестации является определение соответствия уровня и качества подготовки выпускника требованиям государственных образовательных стандартов (включая федеральный и национальнорегиональный (вузовский) компоненты). Задачей итоговой государственной аттестации является определение теоретической и практической подготовленности выпускника к выполнению профессиональных задач, соответствующих его квалификации.

4

Кафедра вычислительной математики и информатики

Часть 1. Организация и проведение государственного итогового экзамена «Информатика» Критерии оценивания ответов студентов на экзамене В состав ГАК входят специалисты в области тех дисциплин (разделов дисциплин), которые используются при формировании программы государственного экзамена «Информатика». Итоговые государственные экзамены проводятся по билетам, составленным в полном соответствии с учебными программами. Билеты разрабатываются преподавателями кафедры Вычислительной математики и информатики и утверждаются на заседании совета факультета и подписываются заведующим кафедрой. Экзаменационные билеты включают два теоретических вопроса по разным разделам информатики и приложение к билету (практическая часть) – задача, решение которой выполняется на компьютере. Члены Государственной экзаменационной комиссии оценивают ответ на каждый вопрос (выполненное задание), после чего выставляется итоговая оценка каждым членом комиссии. Окончательная оценка за экзамен выставляется выпускнику по окончании экзамена на закрытом заседании большинством голосов членов комиссии, участвующих в заседании. При равном распределении голосов голос председателя комиссии является решающим. В критерии оценки, определяющие уровень и качество подготовки выпускника по специальности «Математика с дополнительной специальностью Информатика», его профессиональные компетенции, входят: 9 уровень готовности к осуществлению основных видов профессиональной деятельности в соответствии с квалификационной характеристикой; 9 уровень освоения выпускником материала, предусмотренного учебными программами дисциплин; 9 уровень знаний и умений, позволяющий решать типовые задачи профессиональной деятельности; 9 обоснованность, четкость, полнота изложения ответов; 9 уровень информационной и коммуникативной культуры. Оценки ставятся по четырехбалльной шкале: отлично – владение на высоком уровне материалом программы; умение ориентироваться в различных разделах дисциплины, давать полные и четкие ответы на поставленные вопросы. хорошо – хорошее владение материалом программы; умение ориентироваться в различных дисциплинах; неполные и не совсем четкие ответы на вопросы на экзамене.

5

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

удовлетворительно – недостаточное владение материалом программы; ориентирование в разделах дисциплин на «среднем» уровне; удовлетворительные ответы на вопросы на экзамене. неудовлетворительно – владение материалом программы на очень низком уровне; неумение ориентироваться в разделах дисциплин; неудовлетворительные ответы на вопросы на экзамене.

Основные разделы ГИА 1.

Информатика

2.

Информационные технологии в математике

3.

Теория и методика обучения информатике

4.

Теоретические основы информатики

5.

Компьютерное моделирование

6.

Архитектура компьютера

7.

Информационные системы

8.

Программирование

9.

Программное обеспечение ЭВМ

10. Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии

Порядок проведения государственного экзамена Для проведения экзамена выделяется аудитория, удовлетворяющая следующим требованиям: a. наличие мест для размещения Государственной экзаменационной комиссии; b. наличие мест для подготовки студентов к ответу из расчёта один полный стол (парта) на студента; c. наличие персональных компьютеров из расчёта один полный стол (парта) и компьютер на студента; d. наличие доски с мелом; e. наличие проектора и ноутбука. Заседание ГЭК начинается с входом в аудиторию первой партии студентов. Студенты берут билеты, номера которых регистрируются в протоколе заседания, и приступают к подготовке на указанных им местах в аудитории. В соответствии с билетом экзаменуемому выдается приложение к билету – практическая часть, которая выполняется на компьютере. На подготовку к ответу в среднем отводится 60 минут. В течение первых 5 минут подготовки студент имеет право обратиться к комиссии с просьбой о замене билета. Билет может быть заменён только один раз. За замену билета оценка не понижается.

6

Кафедра вычислительной математики и информатики

Студент готовится к ответу, составляя краткий конспект ответа и делая другие необходимые пометки на специально проштампованных листах бумаги. Эти листы подшиваются к протоколу заседания ГЭК. Ответ студента на поставленные в билете вопросы осуществляется устно перед ГЭК в виде краткого доклада в соответствии с составленным им конспектом. При этом доклад студента должен быть направлен на изложение основных положений и идей, касающихся поставленного вопроса. Несущественные детали и подробности необходимо опускать. В процессе доклада для иллюстрации своих высказываний студент может пользоваться доской и мелом, а также ноутбуком и проектором. Продолжительность доклада по каждому вопросу не должна превышать 5 минут. По окончании доклада члены ГЭК имеют право задать студенту дополнительные вопросы, касающиеся вопросов экзаменационного билета. После ответов на вопросы ГЭК студент сдаёт билет и листы своих записей и покидает аудиторию. Возвращённый студентом билет в течение данного заседания ГЭК больше к раздаче не допускается. На место ответившего студента в аудиторию допускается следующий студент, который берёт билет и начинает готовиться к ответу. В это время начинает отвечать следующий студент, из числа уже приготовившихся к ответу. После ответа последнего студента из списка допущенных к сдаче экзамена, ГЭК проводит закрытое заседание, на котором устанавливаются оценки всем студентам. Оценки доводятся до сведения студентов в тот же день сразу после заседания ГЭК. Во время проведения экзамена выпускникам разрешается пользоваться справочной, методической литературой, техническими и аудиовизуальными средствами, необходимыми для качественного выполнения задания.

7

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Часть 2. Методические рекомендации по подготовке к сдаче государственного экзамена Раздел «Информатика» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине “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 технология проектирования. Локальные и глобальные сети ЭВМ. Основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну. Методы защиты информации. Компьютерный практикум

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Информатика» 1. Информатика как наука и вид практической деятельности. Структура современной информатики. Место информатики в системе наук. Сущность информатизации современного общества. Содержание ответа: Понятие информатики как науки, предмет информатики как науки. Информатика и кибернетика: их взаимосвязь. Краткая характеристика составных частей «ядра» современной информатики: теоретическая информатика, вычислительная техника, программирование, информационные системы, искусственный интеллект. Место информатики в системе наук. (см. [7, с. 18-20], [9, с. 9-14]) Сущность информатизации современного общества: основные признаки, характерные черты информационного общества, цели информатизации. (см. [17, с. 11-14, с. 88-91])

2. Терминология информатики. Объект информатики. Предметная область информатики как науки. Содержание ответа: Понятие «информация»: рассмотреть различные трактовки этого понятия. Информационное сообщение, источник информации, получатель информации, канал связи, кодирующее и декодирующее устройства. Общая схема передачи информации. Понятие вычислительной машины, два основных класса вычислительных машин (АВМ и ЦВМ). Информация и данные. (см. [17, с. 14-18]) Объект информатики. Информационные технологии. Автоматизированные информационные системы. (см. [17, с. 19-22]) Предметная область информатики как науки: предмет информатики как новой фундаментальной науки, теоретическая и прикладная информатика. (см. [17, с. 23-26])

3. Понятие информации, ее свойства. Подходы к измерению информации. Единицы измерения информации. Информационные процессы. Содержание ответа: Понятие «информация»: рассмотреть различные трактовки этого понятия. Формы передачи информации (дискретная и непрерывная). Внешние свойства информации: качество информации, показатель качества. Внутренние свойства информации: объем 8

Кафедра Вычислительной математики и информатики

информации и ее внутренняя организация. Свойства информации, связанные с процессом ее хранения. Понятие «информационный процесс». (см. [17, с. 45-48], [9, с. 22-24]) Подходы к измерению информации: Вероятностный (энтропийный): понятие энтропии. Формулы Хартли и Шеннона, Объемный подход: наименьшая единица измерения информации, более крупные единицы измерения информации, их связь между собой. (см. [7, c. 1315], [9, с. 24-27])

4. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и хранения информации. Содержание ответа: Понятие «информационный процесс». Восприятие информации, сбор информации, передача информации, обработка информации, хранение и накопление информации. Структурная схема канала передачи данных. Способ повышения достоверности передачи информации. Преимущества и недостатки централизованной и децентрализованной форм обработки информации. Поиск данных. (см. [17, с. 102-125])

5. Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Понятие экономичности системы счисления. Содержание ответа: Понятие системы счисления, позиционные и непозиционные системы счисления, их краткая характеристика. Примеры систем счисления. Позиционные системы счисления: основание позиционной системы счисления, запись произвольного числа X в R-ичной системе счисления. Двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная системы счисления, их связь между собой. Правила перевода чисел (как целых, так и дробных): - из десятичной системы счисления в К-ичную; - из К-ичной системы счисления в десятичную; - перевод чисел между восьмеричной, двоичной, шестнадцатеричной системами счисления. Арифметические действия в системе счисления с основанием 2. (см. [17, с. 57-68], [9 с. 3136], [7, с. 25-31])

6.

Кодирование информации. Кодирование чисел, текста, изображения и звука.

Содержание ответа: Понятия «кодирование» и «декодирование» информации. Цели кодирования информации. Теоремы Шеннона (о возможности создания системы эффективного кодирования дискретных сообщений, о достоверности передачи информации при наличии помех). Международные системы байтового кодирования – BCD, EBCDIC, ASCII, КОИ-7, Unicode (см. [9, с. 38-42], [7, с. 32-42]) Способы представления информации в ЭВМ (понятия бит, машинное слово, формат представления чисел с фиксированной и с плавающей запятой). Представление целых чисел без знака и со знаком. Индикаторы переноса и переполнения. Представление символьной информации в ЭВМ. (см. [17, с. 68-81], [10, c. ])

7. Этапы решения задачи на ЭВМ. Понятие о модели. Свойства моделей. Математическая модель.

9

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Содержание ответа: Этапы: постановка задачи, проектирование программы, построение модели, разработка алгоритма, реализация алгоритма, анализ алгоритма и его сложности, тестирование программы, документирование. Краткая характеристика каждого из этапов. (см. [9, с.308-314], [7, c. 257-265, 336-337])

8. Понятие алгоритма. Свойства и способы записи алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя. Содержание ответа: Подходы к понятию «алгоритм», современное содержание понятия алгоритм. свойства алгоритмов (дискретность, понятность, определенность, результативность, массовость, правильность и эффективность). Способы записи алгоритма (словесный, табличный, графический, формульный, псевдокод, в виде программы). Понятие исполнителя алгоритма, системы команд исполнителя. Основные требования к алгоритмам. Критерии качества алгоритма. Графическое представление алгоритма: Блок-схема, изображение соединительных линий, запись основных алгоритмических структур на языке блок-схем, изображение дополнительных конструкций для блок-схем алгоритмов (начало, ввод-вывод данных, вызов вспомогательного алгоритма). (см. [9, с. 46-50], [7, с. 291-296])

9.

Методы разработки алгоритма.

Содержание ответа: 1. Метод частных целей (сведение трудной задачи к последовательности более простых задач). 2. Метод подъема (алгоритм начинается с принятия начального предположения или построения начального решения задачи. Затем начинается (насколько возможно) быстрое движение «вверх» от начального уровня по направлению к лучшим решениям) (см. [17, с. 191-196])

10. Среда программирования Паскаль. Алфавит и синтаксис языка. Правила записи выражений. Типы данных в Паскале. Содержание ответа: Общие сведения о языке Паскаль. Достоинства и недостатки языка Паскаль. Структура языка Паскаль (Данные, типы данных. Операторы. Модули). Алфавит языка. Синтаксис языка. Простой и составной оператор. Лексемы языка Паскаль. (см. [11, с. 22-25], [11, с. 37-52], [11, с. 66], [13, с. 55-59], [7, c. 33]) Виды выражений, правила записи выражений, операции над выражениями. (см. [11, с.53-64])

11. Общий вид программы на Паскале. Описание данных. Содержание ответа: Структура программы (два основных блока программы: декларативный и выполнимый). Разделы описаний меток, констант, типов данных, переменных, процедур и функций, начала раздела операторов программы. (см. [11, с. 28-29], [10, c. ], [13, с. 59-63])

12. Организация ввода-вывода данных в Паскале. Типы данных в Паскале. Содержание ответа: Предопределенные текстовые файлы, зарезервированные для ввода и вывода информации, четыре стандартные процедуры, являющиеся интерфейсом связи с эти10

Кафедра Вычислительной математики и информатики

ми файлами, их назначение, формат записи. Привести примеры. Типы данных в Паскале, объем памяти, отводимый для хранения данных. (см. [10, c. ], [1, c. 18-20])

13. Простые и сложные условия. Ветвление и выбор: алгоритм и реализация в Паскале. Содержание ответа: Правила записи простых и сложных логических выражений в языке Паскаль, логические операции. Операторы разветвления процесса обработки данных: синтаксис условного оператора (краткая и полная форма, строчная и блочная формы записи в Паскале), синтаксис оператора выбора варианта, синтаксис оператора перехода. (см. [11, с. 65-72], [10, с. 28-31], [1, c. 28-30])

14. Виды циклов. Цикл с параметром: алгоритм и реализация в Паскале. Содержание ответа: Виды циклов и их применение в языках программирования: с предусловием, с постусловием, с параметром. (см. [10, c. ]) Синтаксис цикла с параметром: с увеличением и уменьшением значения параметра цикла. Правила формирования и выполнения цикла с параметром в Паскале. (см. [11, с. 73-77], [10, с. 31-34])

15. Циклы с постусловием и с предусловием: алгоритмы и реализация в Паскале. Содержание ответа: Циклы итеративного типа с предусловием и с постусловием: когда применяются, синтаксис циклов в Паскале, условия завершения цикла с предусловием и с постусловием. Дополнительные операторы для циклов (стандартные процедуры Break и Continue) (см. [11, с. 77-85], [10, с. 31-34])

16. Вспомогательный алгоритм: понятие, правила описания и вызова. Формальные и фактические параметры. Содержание ответа: Понятие вспомогательного алгоритма. Задачи, приводящие к обращению к вспомогательному алгоритму. Формат записи обращения к вспомогательному алгоритму, заголовка вспомогательного алгоритма. Фактические и формальные параметры, их взаимосвязь. (см. [10, с. 43-46], [1, c. 189-194, c. 197-200])

17. Подпрограммы. Виды подпрограмм в Паскале: правила описания и вызова. Локальные и глобальные переменные. Формальные и фактические параметры. Параметры-переменные и параметры-значения. Содержание ответа: Понятие подпрограммы, встроенные подпрограммы и подпрограммы пользователя, разновидности подпрограмм. Синтаксис объявления процедуры и функции пользователя. Вызов подпрограммы из основной программы. Формальные и фактические параметры. Синтаксис списка формальных параметров. Параметры-значения и параметры-переменные. Локальные и глобальные переменные. Определение области действия идентификаторов. (см. [6, с. 137-144], [1, c. 189-194, c. 197-200]) 11

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

18. Структурированные типы данных. Массив. Имя, тип, значение. Описание типа массив и переменной-массива. Элемент массива. Линейный и двумерный массивы. Ввод и вывод элементов массива. Содержание ответа: Стандартные структурированные типы данных: массив, запись, строка, множество. Понятие массива, его имя, тип массива. Описание массива в Паскале как типа данных, и как переменной этого типа. Элементы массива, индекс элемента. Вектора и матрицы. Способы заполнения массива элементами (с клавиатуры, с использованием датчика случайных чисел, по формуле). Организация вывода элементов двумерного и одномерного массивов. (см. [7, c. 312-317])

19. Организация поиска в массиве. Линейный и бинарный поиск. Содержание ответа: Понятие поиска объекта, поиск объектов в несортированном и сортированном массивах: линейный поиск и бинарный поиск, их суть. (см. [1, c. 141-145])

20. Сортировка массива: области применения сортировки массива. Внутренняя и внешняя сортировки. Сортировка массива простым выбором, с помощью прямого обмена, вставками. Содержание ответа: Понятие «сортировка», цели сортировки, области применения сортировки массива. Задачи сортировки. Понятие «устойчивая сортировка». Внутренняя и внешняя сортировка. Методы внутренней сортировки (сортировки массивов): сортировка выбором, сортировка обменами, сортировка вставками. Принцип и алгоритм сортировки методами выбора, простых вставок, обменами (см. [10, с. 39-43])

21. Структурированные типы данных: строки. Описание величин строкового типа. Операции, процедуры и функции над строковыми величинами. Содержание ответа: Стандартные структурированные типы данных: массив, запись, строка, множество. Описание величин строкового типа (фиксированный и динамический тип длины), операции над строковыми типами (конкатенация). Правила сравнения двух строковых величин. Стандартные процедуры и функции для работы со строками (Copy, Delete, Insert, Length, Pos, Str, Val, Trim). (см. [6, c. 109-121], [10, с. 119-120])

22. Итерационные и рекурсивные алгоритмы. Рекуррентные соотношения. Содержание ответа: Понятие «рекурсия», «рекурсивный алгоритм», «итерационный алгоритм», «рекурсивный вызов», «рекуррентное соотношение». Примеры рекурсивных алгоритмов. Привести пример рекуррентной формулы. Сложность рекурсивных и итерационных алгоритмов. Рекурсивный спуск и рекурсивный возврат. Формы рекурсивных процедур. (см. [10, с. 79-81])

23. Основные понятия объектно-ориентированного программирования. 12

Кафедра Вычислительной математики и информатики

Содержание ответа: Проблемы, решение которых повлекло развитие объектноориентированное программирования. Понятие объекта, его свойства и методы. События. Классы объектов. Компоненты. Наследование, инкапсуляция и полиморфизм. Этапы разработки приложения (визуальный и программный). Элементы управления. (см. [6, с. 66-74], [10, с. 160-164], [7, c. 330-333])

24. Язык программирования Visual Basic: общие сведения, основные объекты, их методы, свойства и события. Содержание ответа: Интерфейс среды разработки Visual Basic, характеристика проекта, компиляция и выполнение проекта. (см. [6, с. 299-311], [10]) Объекты Форма, командная кнопка, надпись, текстовое поле, флажок, переключатель, полосы прокрутки, их свойства и методы. События, связанные с перечисленными объектами. (см.[4], Интернет-ресурс www.sergun-2.narod.ru)

25. Разработка проектов в Visual Basic: соглашения об именах, редактор кода, создание процедур пользователя, запись основных исполнимых операторов. Содержание ответа: Суть соглашения, называемого венгерской нотацией. Работа в редакторе кода. Создание процедур пользователя. Операторы принятия решений и циклов: оператор перехода, условный оператор, оператор выбора, операторы циклов For-Next, Do-Loop. (см. [4], Интернет-ресурс www.sergun-2.narod.ru )

Перечень рекомендуемой литературы 1. Абрамов С.А. Начала информатики./ С.А. Абрамов, Е.В. Зима. – М.: Наука, 1989. – 256 с. 2. Адаменко А.Н. Pascal: на примерах из математики/А.Н. Адаменко. – СПб.:БХВ-Петербург, 2005. –416 с. 3. Алексеев Е.Р.Турбо Паскаль 7.0/Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова.–М:NT Press, 2004.–320 с. 4. Visual Basic 6.0. - М: БХВ-Петербург, 2004. – 992 с. 5. Васильев П.П. Турбо Паскаль: В примерах и задачах: Учебное пособие для вузов /П. П. Васильев. - М: Финансы и статистика, 2003. - 496 с. 6. Голицына О.Л. Основы алгоритмизации и программирования: Учебное пособие для среднего проф. образования /О.Л. Голицына, И.И. Попов. - М: Форум-Инфра-М, 2005. – 432 с. 7. Информатика: Учебник для вузов /Б.В. Соболь, А.Б. Галин, Ю.В. Панов. - Ростов-на-Д: Феникс, 2005. - 448 с. 8. Информатика: учебник. – 3-е переработанное издание /под ред. Макаровой Н.В. – М.: Финансы и статистика, 2001. 9. Информатика: учебное пособие для студентов пед. Вузов/ А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер; под ред. Е.К.Хеннера.- М., 1999. – 816 с. 10. Губина Т.Н. Лабораторный и практический курс по дисциплине "Информатика". Учебнометодическое пособие для студентов физико-математического факультета. /Губина Т.Н., Тарова И.Н. - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2003 – 240 с. 11. Климова Л.М. Pascal 7.0: Практическое программирование. Решение типовых задач: Учебное пособие для вузов /Л.М. Климова. - М: Кудиц-Образ, 2003. – 528 с. 12. Культин П.Б. Turbo Pascal: В задачах и примерах /П.Б. Культин. - СПб: БХВ-Петербург, 2005. – 256 с. 13

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

13. Немнюгин С.А. Turbo Pascal: Программирование на языке высокого уровня: Учебник для вузов /С.А. Немнюгин. - 2 -е изд. - СПб: Питер, 2005. - 544 с. 14. Немнюгин С.А. Turbo Pascal: Практикум/С.А. Немнюгин.- 2-е изд.-СПб:Питер, 2005.–268 с. 15. Сухарев М. Turbo Pascal 7.0: Теория и практика программирования /М. Сухарев. - 2 -е изд., перераб. и доп. - СПб: Наука и Техника, 2004. - 640 с. 16. Назаров С. В. , Мельников П. П. Программирование на MS Visual Basic: Учеб. пособие /Под ред. С. В. Назарова. –– М.: Финансы и статистика, 2002. –– 320 с. 17. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов/В.А. Острейковский. – М.: Высшая школа, 2005. – 511 с. 18. Глоссарий основных терминов информатики в Интернете: http://pcguru.ru/internet/slovar. shtml

Раздел «Информационные технологии в математике» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине технологии в математике”

“Информационные

Обзор пакетов символьных вычислений (MathCAD, Mathematica, Maple V, Derive). Использование пакетов символьных вычислений: для решения символьного дифференцирования и интегрирования функций одного и нескольких переменных; для построения графиков функций и поверхностей; для решения задач матричной алгебры; для поиска аналитического решения систем линейных уравнений; для решения нелинейных уравнений; для решения дифференциальных уравнений; для решения задач теории чисел и комбинаторных задач. Технологии подготовки математических текстов. Пакет TEX (Latex).

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Информационные технологии в математике» 1. Основные характеристики и интерфейс систем компьютерной математики MathCAD, Mathematica, Maple. Содержание ответа: Общие сведения о системах компьютерной математики MathCAD, Mathematica, Maple. Классы задач, решаемых с их помощью. Пользовательский интерфейс математических систем: главное окно приложения и его панели, главное меню и панели инструментов и форматирования, организация работы с файлами, типовые средства редактирования документов, управление видом интерфейса, управление окнами, вызов справочной системы. Сравнение универсальных систем компьютерной математики MathCAD, Mathematica, Maple. (см. [4, с. 99-100, с. 100-110, с. 114-120])

2. Типы данных математических систем: числа и числовые константы, переменные, строковые данные, сложные типы данных в MathCAD, Mathematica, Maple. Операторы, функции и выражения. Содержание ответа: Числа и числовые константы: натуральные и простые числа, целые числа, рациональные числа, вещественные числа, комплексные числа, алгебраическая и экспо14

Кафедра Вычислительной математики и информатики

ненциальная форма комплексных чисел, характерные правила ввода и вывода чисел в системах MathCAD, Mathematica, Maple. Строковые данные: выводимые строковые данные, программные строковые комментарии. Сложные типы данных: массивы, векторы и матрицы, списки. Переменные: типы переменных, идентификаторы переменных, присваивание переменным значений, отмена операции присваивания. Операторы и их приоритет, функции и их классификация, математические выражения. Привести примеры. (см. [4, с. 154-164, с. 166-175, с. 185-189, с. 199-203])

3. Работа с текстом и формулами, правила набора математических текстов в программах MathCAD, Mathematica, Maple. Содержание ответа: Организация работы с математическими системами MathCAD, Mathematica, Maple, особенности набора текста, формул, выражений в каждой из систем. Операции, необходимые для получения результата подсчета по формулам. Организация работа с текстовой информацией (комментариями к решению) в MathCAD, Mathematica, Maple. Форматирование текста, формул, всего документа в целом. Разбивка документа на разделы. Правила записи математических выражений. (см. [1, с.5-14, 2, с.5-24, с.102-113])

4. Решение задач линейной алгебры средствами систем компьютерной математики: матричные операции в MathCAD, Mathematica, Maple; решение систем линейных уравнений с помощью обратной матрицы в данных пакетах. Использование в MathCAD различных методов (метода Гаусса, метода Крамера, метода итерации) для решения систем линейных уравнений. Содержание ответа: Ввод векторов и матриц в системах MathCAD, Mathematica, Maple. Векторные и матричные операторы. Функции, возвращающие специальные характеристики матриц. Решение систем линейных уравнений средствами матричной алгебры, методом Гаусса, Крамера, методом итераций в MathCad. (см. [1, с. 14-28, 2, с. 77-85, 133-157])

5. Использование пакетов MathCAD, Mathematica, Maple для решения задач математического анализа: дифференцирование функций одного и нескольких переменных; вычисление неопределенных, определенных и кратных интегралов; нахождение численного и аналитического решения обыкновенных дифференциальных уравнений первого и второго порядка. Содержание ответа: Нахождение производных и интегралов в численном и символьном виде: формат записи команд, привести примеры. Численные методы решения дифференциальных уравнений первого и второго порядков. Нахождение аналитического решения дифференциальных уравнений: формат записи команд, привести примеры. Некоторые средства визуализации решения дифференциальных уравнений. (см. 1, с. 28-45, 2, с. 41-62, с. 157-181)

6. Решение нелинейных уравнений с помощью программ Mathematica, Maple. Использование итерационных методов (метода половинного деления, метода Ньютона, метода простой итерации) для решения нелинейных уравнений в MathCAD. Содержание ответа: Встроенные функции для нахождения решений нелинейных уравнений в системах MathCAD, Mathematica, Maple. Реализация итерационных методов в системах 15

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

компьютерной математики для нахождения численного решения нелинейного уравнения (на примере одной из систем). (см. [1, с. 59-65, 2, с. 85-95, с. 140-157])

7. Графические возможности пакетов символьных вычислений: работа с двумерной и трехмерной графикой в MathCAD, Mathematica, Maple; построение графиков функций в различных системах координат. Содержание ответа: Работа с двухмерной графикой в системах MathCAD, Mathematica, Maple: команды для построения графиков в декартовой и полярной системах координат, построение графиков функций, заданных параметрически, форматирование двухмерных графиков. Работа с трехмерной графикой (на примере одной из систем компьютерной математики MathCAD, Mathematica, Maple): виды трехмерных графиков, построение поверхности в виде каркаса, построение контурных графиков, вращение 3D-графика. Построение на одном графике ряда пересекающихся 3D-фигур. (см. [1, с. 49-59, 2, с. 24-41, с. 113-133])

8. Назначение издательской системы TeX (LaTeX). Основные понятия пакета: исходный файл; спецсимволы; команды и их задание в тексте; структура исходного текста. Принципы работы с математическим текстом: форматирование текста; правила набора формул, нумерация и переносы в формулах; таблицы спецзнаков; набор матриц. Содержание ответа: Краткая характеристика пакета TeX, его назначение. Исходные файлы TeX, основные команды TeX, спецсимволы, структура входного файла, классы документов, опции классов документов, работа с текстовым редактором Multy Edit. Трансляция файла, работа в режиме просмотра документа. Просмотр ошибок, обнаруженных при трансляции файла. Технология подготовки математических текстов: специальные буквы и символы, знаки кавычек, тире и дефисы, многоточия, акценты и специальные символы, пробелы между словами, шрифты. Создание окружений, виды окружений, создание ссылок. Правила набора математических формул: включные и выключные формулы, автоматическая нумерация формул, создание автоматических ссылок на формулы, переносы в формулах, русский текст в формулах. Набор скобок переменной длины. Математические пробелы в формулах. Правила набора матриц. (см. [1, с. 65-117, 6, с. 7-8, 9-13, 18-28, 30-41, 45-50, 67-68])

Перечень рекомендуемой литературы 1.Васильева И.И. Лабораторный курс по дисциплине "Информационные технологии в математике". Часть II. Учебно-методическое пособие. /Васильева И.И., Дякина В.А. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2004 – 140 с. 2.Губина Т.Н. Лабораторный курс по дисциплине: "Информационные технологии в математике". Часть I. Учебно-методическое пособие. /Губина Т.Н., Масина О.Н. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2004 – 208 с. 3.Гуссенс М. Путеводитель по пакету LATEX и его расширению LATEX 2Е. /Гуссенс М., Миттельбах Ф. – 1999. 4.Дьяконов В.П. Компьютерная математика. Теория и практика. М.: Нолидж, 2001. – 1296 с. 5.Кондаков О.В. Математические пакеты в действии. /Кондаков О.В., Васильева И.И., Губина Т.Н. и др – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2003 – 211 с. 16

Кафедра Вычислительной математики и информатики

6.Львовский С.М. LATEX: подробное описание. /С.М. Львовский - М., 226 с. 7.Кудрявцев Е.М. MathCAD 2000 Pro. /Кудрявцев Е.М. - М.: ДМК Пресс, 2001. 8.Плис А.И. Mathcad 2000. Лабораторный практикум по высшей математике. /Плис А.И., Сливина Н.А. - М.: Высш. шк., 2000. – 716 с. 9.Черняк А.А. Высшая математика на базе MathCad. Общие курс./А.А. Черняк, Ж.А. Черняк, Ю.А. Доманова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 608 с. 10. Образовательный сайт http://www.exponenta.ru

Раздел «Теория и методика обучения информатике» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине “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 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.

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Теория и методика обучения информатике» 1. Предмет методики преподавания информатики: информатика как учебный предмет в средней школе; методика преподавания информатики как новый раздел педагогической науки и как учебный предмет подготовки учителя информатики. Содержание ответа: Введение информатики в курс средней школы. Становление предмета МПИ. Предмет и объект изучения МПИ. Цели и задачи МПИ. Предмет и объект информатики. Цели и задачи информатики. (см. [4, с. 42-47], [10, с. 7-21]) Информатика как учебный предмет. История введения информатики в школу. Методическая система обучения информатике, общая характеристика ее основных компонентов. Компьютер как средство обучения. Использование ПК в преподавании других предметов. (см. [9, с.10-13], [10, с.17-21, 46-59])

2. Цели и задачи обучения информатике в средней школе. Педагогические функции курса информатики. Структура обучения информатике в общеобразовательной школе. Содержание ответа: Цели и задачи обучения информатике в школе. Общеобразовательное и общекультурное значение курса информатики (компьютерная грамотность, образованность, культура; формирование научного мировоззрения, подготовка к трудовой деятельности, развитие мышления, воспитание учащихся в процессе изучения информатики). Содержание образования. Обязательный минимум содержания образования по информатике. На17

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

значение и функции образовательного стандарта. Уровневая дифференциация в преподавании информатики. Уровни преподавания информатики в школе. (см. [4, с. 49-66], [7], [11], [10, с. 13-15, 21-28, 210-218]) Содержание и структура школьной информатики. Педагогические функции курса информатики. Компьютерная грамотность и информационная культура как цели введения курса информатики. Содержательные линии. (см. [9, с. 13-17], [10, с. 13-14, 21-28], [11])

3. Стандарт школьного образования по информатике. Назначение и функции общеобразовательного стандарта в школе. Содержание ответа: Общие положения: характеристика образовательной области; цели изучения образовательной области; место образовательной области «Информатика» в учебном плане школы. Стандарт по основным содержательным линиям курса (линия информационных процессов; линия представления информации; алгоритмическая линия; линия исполнителя (компьютера); линия формализации и моделирования; линия информационных технологий), оценка выполнения требований стандарта. Стандартизация школьного образования в области информатики. Структура обучения информатике в 12-летнем учебном плане школы. (см. [4, с. 83-86, 100-103])

4. Пропедевтика основ информатики в начальной школе: цели и задачи, анализ учебных и методических пособий. Содержание ответа: Цели и задачи обучения пропедевтическому курсу информатики Специфика методов и форм обучения информатике на пропедевтическом этапе. Игра как ведущая форма организации занятий по информатике в начальной школе. Анализ программ, структура курса, особенности младшей школы, содержание образования на младшей ступени. Пропедевтика методов системного анализа в младшей школе. Упражнения для учащихся младших классов. (см. [4, с. 79-80,96-100], [8, с. 9-25], [10, с. 110-113])

5. Место курса информатики в системе учебных дисциплин. Базисные учебные планы. Анализ школьных программ по информатике и информационным технологиям. Содержание ответа: Проблема места курса информатики в школе. Базисные учебные планы. (см. [4, с. 88-100]) Связь информатики с другими предметами. Использование ПК в преподавании других дисциплин. Интегрированные уроки типа «информатика+». (см. [4, с. 42-45], [10, с. 15-16]) Основные компоненты содержания базового курса информатики, определенные стандартом. Анализ основных существующих программ базового курса. Учебные и методические пособия по базовому курсу информатики.

6. Программное обеспечение курса информатики в общеобразовательной школе. Оборудование школьного кабинета информатики: материальная база и санитарные нормы. Содержание ответа: Кабинет информатики: общие положения, требования к КВТ, требования к организации занятий, средства организации работы учащихся в компьютерном классе. [10, с. 88-93] 18

Кафедра Вычислительной математики и информатики

Санитарно-гигиенические требования к кабинету информатики. Программное обеспечение поддержки курса информатики. (см. [4, с. 114-119], [10, с. 94-97]) Программное обеспечение пропедевтического этапа, базового курса, профильного курса. (см. [4, с. 596-617])

7. Методическая система и организация обучения информатике в школе: урок как основная форма обучения информатике. Подготовка к уроку информатики. Дидактические особенности учебных занятий по информатике. Содержание ответа: Формы организации занятий по информатике: фронтальная, коллективная, групповая, индивидуальная. (см. [10, с. 154-158]) Урок как основная форма организации классно-урочного обучения. Альтернативы классноурочной системы обучения. Типы уроков с педагогической точки зрения. Специфика уроков информатики. Компьютер как цель и средство обучения. Специальные типы компьютерных уроков. (см. [4, с. 105-114], [10, с. 152-154])

8. Понятие педагогического программного средства (ППС). Типы ППС. Требования к разработке педагогических программных средств. Содержание ответа: Дидактический характер внедрения средств информационных технологий в учебный процесс. Программно-педагогические средства учебного назначения: сетевые учебноинформационные комплексы, обучающие программы, электронные учебники, цифровые образовательные ресурсы и их применение в учебном процессе. Дидактические принципы использования ППС. Требования, предъявляемые к разработке ППС. (см. [4, с. 114-115], [10, с. 28-60])

9. Цели и основные формы дополнительного изучения основ информатики и ее приложений в средней школе. Организационные формы и содержание внеклассной работы по информатике. Содержание ответа: Цели, методы и формы организации внеурочной работы со школьниками. Организация внеклассной работы по информатике, олимпиады, проектное обучение. (см. [10, с. 116-123])

10. Понятие информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Направления внедрения ИКТ в образование. Дистанционные технологии обучения. Содержание ответа: Информатизация образования, информационные и коммуникационные технологии в образовании, средства ИКТ. (см. [13]) Дистанционное обучение, принципы дистанционного обучения. (см. [10,с. 194-197]) Единое информационное пространство: задачи образовательной сети, распределенная вычислительная сеть, организатор информатизации образования в школе. Медиатека в школе. Использование средств новых информационных технологий в сфере управления образованием. Информационные технологии для администрации школы. (см. [10, с. 200-205], [16])

11. Инструментальные средства для разработки ППС, их достоинства и недостатки. Экспертная оценка ППС. 19

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Содержание ответа: Инструментарий для разработки программно-педагогических средств (см. [4, с. 651-672], [10, с. 28-60]) Оценка качество программных средств учебного назначения: критериальная оценка методической пригодности, экспериментальная проверка педагогической целесообразности использования, экспертная оценка качества, комплексная оценка качества. Экспертная оценка психолого-педагогического и программно-технического качества ПС, используемых в учебных целях. (см. [15])

12. Разработка учебно-методических комплексов и внедрение их в учебный процесс. Содержание ответа: Модель электронного учебного курса (УЭК), требования к нему и к содержанию, требования к структуре ЭУК, требования к техническому исполнению ЭУК. Этапы проектирования ЭУК. Возможности гипертекстовой технологии по созданию ЭУК: дидактические особенности, структурирование учебных материалов, навигация в гипертекстовых системах. Формы реализации ЭУК и его место в учебно-воспитательном процессе: электронный учебник и ЭУК на образовательном сервере, особенности представления ЭУК на образовательном Web-сервере. (см. [2, с. 62-90])

13. Предпрофильные и профильные курсы как средство дифференциации обучения информатике в общеобразовательной школе. Содержание ответа: Виды дифференциации и уровни дифференциации обучения информатике. Базовый курс информатики как предпрофильный. Пропедевтический курс информатики 5-9 как предпрофильный. Профильные курсы как средство дифференциации обучения информатике на старшей ступени школы. Общие задачи и цели профильно-дифференцированных курсов информатики, типы профильных курсов. (см. [4, с. 381-386])

14. Методика изучения темы «Представление информации и информационные процессы»; подходы к измерению информации; формирование представлений о сущности информационных процессов в системах различной природы. Содержание ответа: Методика изложения учебного материала на разных уровнях. Формирование представлений о сущности информационных процессов в системах различной природы. Содержание образования. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, с.125-158], [9, с.34-49]) Содержание и методика изучения способов представления информации. Развитие понятия о языке как способе представления данных. Формирование представления о кодировании. Различные подходы к понятию количества информации. Содержание образования. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, 160-185], [9, 39-58])

15. Методика изучения основ алгоритмизации и начал программирования. Содержание ответа: Основные цели, изучаемые вопросы. Анализ структуры и методика изложения раздела. Учебные исполнители как средство формирования базовых понятий алго20

Кафедра Вычислительной математики и информатики

ритмизации. ППС по данному разделу. Типовые алгоритмы. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, с. 267-296,305-306], [9 с. 282-295], [10, с. 126-129, 134-136]) Методы и приемы проведения практических занятий по алгоритмизации и программированию. (см. [10, с. 129-136, 136-142])

16. Методические рекомендации по теме «Первое знакомство с компьютером». Содержание ответа: Основные цели, изучаемые вопросы. Формирование представлений о функциональной организации ЭВМ, принципах работы, основных устройствах и периферии, изучение основных компонентов и команд операционной системы. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, с. 187-213, 224-225], [9, с. 78-97], [10, с. 123-126])

17. Методика изучения темы «Дисковая операционная система». Методические рекомендации по изучению темы «Программы-оболочки операционных систем». Содержание ответа: Основные цели, изучаемые вопросы по теме в школьном курсе информатики (в каких классах изучается материал в рамках рассматриваемой темы: на примере конкретного школьного учебника). Требования к знаниям и умениям по теме. Методические рекомендации по изложению теоретического материала. Рекомендации по обучению учеников работе с программами-оболочками. (см. [9, с. 97-110], [4, с. 218-224])

18. Методические рекомендации по организации и проведению практических занятий при изучении темы «Текстовый редактор». Содержание ответа: Задачи, содержание и структура темы. Основные виды программ, дидактические принципы их применения. Методические особенности изучения технологии обработки текстовой информации. Текстовые редакторы. Содержание образования. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, с. 314-322,366-367], [9, с. 111-125], [10, с. 158-162])

19. Методические рекомендации по организации и проведению практических занятий при изучении темы «Электронные таблицы». Содержание ответа: Задачи, содержание и структура темы. Основные виды программ, дидактические принципы их применения. Методические особенности изучения технологии обработки числовой информации. Табличные процессоры. Содержание образования. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, с. 352-367], [9, с. 192-215], [10, с. 175-182])

20. Методические рекомендации по организации и проведению практических занятий при изучении темы «Базы данных». Содержание ответа: Задачи, содержание и структура темы. Основные виды программ, дидактические принципы их применения. Методические особенности изучения технологии обработки информации: хранение, поиск, сортировка. СУБД. Содержание образования. Требования к знаниям и умениям. (см. [4, с. 340-352, 366-367], [9, с. 167-192], [10. с. 183-186])

21. Методические рекомендации по организации и проведению практических занятий при изучении темы «Графический редактор». 21

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Содержание ответа: Основные цели, изучаемые вопросы по теме в школьном курсе информатики (в каких классах изучается материал в рамках рассматриваемой темы: на примере конкретного школьного учебника). Требования к знаниям и умениям по теме. Методические рекомендации по изложению теоретического материала. Методические особенности изучения технологии обработки графической информации. Работа с графическими редакторами. (см. [4, с. 322-327, 366-367], [9, с. 125-136], [10, с. 163-170])

22. Компьютерные сети в образовании. Методические рекомендации по изучению темы «Сетевые информационные технологии». Содержание ответа: Основные цели, изучаемые вопросы по теме в школьном курсе информатики (в каких классах изучается материал в рамках рассматриваемой темы: на примере конкретного школьного учебника). Требования к знаниям и умениям по теме. Методические рекомендации по изложению теоретического материала. Практическая работа по теме. (см. [9, с. 137-154])

Перечень рекомендуемой литературы 1. Гершунский Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы /Гершунский – М, 1987 2. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: Учебное пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 192 с. 3. Ивановский Р.И. Компьютерные технологии в науке и образовании: Практика применения систем MathCAD Pro : Учебное пособие для вузов /Р.И. Ивановский. - М: Высшая школа, 2003. – 431 с. 4. Лапчик М.П. и др. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов /М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер; Под общ. ред. М.П. Лапчика. –– М.: Издательский центр «Академия», 2001. –– 624 с. 5. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. /Машбиц Е.И. – М, 1988. 6. Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. Информатика: учебное пособие для студентов пед.вузов. – М.:Academia, 1999. – 816 с. 7. Оценка качества подготовки выпускников основной школы по информатике. - М: «Дрофа», 2001. – 36 с. 8. Программно-методические материалы: информатика. 1-11кл./ Сост. Л.Е. Самовольнова. – М.: Дрофа, 1999. – 96 с. 9. Семакин И.Г., Шеина Т.Ю. Преподавание базового курса информатики в средней школе. Методическое пособие. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. – 496 с. 10. Софронова Н.В. Теория и методика обучения информатике: Учебное пособие \Н.В. Софронова. – М.: Высшая школа, 2004. – 223 с. 11. Таров Д.А. Лабораторный практикум по дисциплине "Теория и методика обучения информатике": Учебно-методическое пособие для вузов /Д.А. Таров, И.Н. Тарова. - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2005. – 119 с. 12. Урнов В.А. Преподавание информатики в компьютерном классе: Кн. для учителя: Из опыта работы. /Урнов В.А., Климов Д.Ю. — М.: Просвещение, 1990. — 206 с. 13. Роберт И.В. Средства новых информационных технологий в обучении: дидактические проблемы, перспективы использования//Информатика и образование. – 1991. - № 4. 22

Кафедра Вычислительной математики и информатики

14. Информатика: методика, разработки уроков, презентации, учебные программы. Интернет-сайт http://www.rusedu.info 15. Профессиональное образование: Информационный портал Департамента образования города Москвы. Интернет-сайт http://www.profedu.ru 16. Интернет-сайт http://ula.uzsci.net/portal/library/dl/irex/project1 Учебники и журналы: 1. Апатова Н.В. КузнецовА.А Информатика. Учебник 8-Дрофа 1998 2. Гейн А.Г. и др. Информатика. Учебник, 10-11, Дрофа, 1999 3. Гейн А.Г. и др. Информатика. Учебник, 7-9, Дрофа, 1999 4. Информатика и образование. М.: Педагогика, 1987-2001. 5. Информатика. Еженедельное приложение к газете «Первое сентября». 6. Кушниренко А.Г. и др. Информатика. Учебник 7-9 Дрофа, 1998 7. Кушниренко А.Г. и др. Информационная культура. Учебник. 9-10 Дрофа, 1996,7 8. Макарова Н.В. Информатика, 10-11, Питер, 1999 9. Макарова Н.В. Информатика, 6-7, Питер, 1999 10. Макарова Н.В. Информатика, 7-8, Питер, 1999 11. Макарова Н.В. Информатика, 9, Питер, 1999 12. Макарова Н.В. Информатика. Задачник по моделированию. 7-9, Питер, 2001 13. Семакин И.Г. Информатика. Задачник ч.1, 7-9, Лаборатория базовых знаний, 1999 14. Семакин И.Г. Информатика. Задачник ч.2, 10-11, Лаборатория базовых знаний, 1999 15. Семакин И.Г. Информатика. Учебник, 7-9, Лаборатория базовых знаний 1999 16. Семенов А.Л. и др. Алгоритмика, 5-7, Дрофа, 1996, 1997 17. Угринович Н.Д. Информатика. Учебник, 10-11, Просвещение, 2001 18. Шафрин Ю.А. Информационные технологии, ч 1-2, 10-11 АБФ, 1998 19. Юдина Программирование в среде LOGO-Writer, ч.1, 8-9, Мнемозина 20. Юдина Программирование в среде LOGO-Writer, ч.2, 10-11, Мнемозина

Раздел «Теоретические основы информатики» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине “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 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.

23

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. Понятие жадного алгоритма. Матроиды. Теорема Радо-Эдмондса. Приближенные комбинаторные алгоритмы, оценка их точности. Апроксимируемость трудных задач.

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Теоретические основы информатики» 1. Понятие алгоритма. Необходимость уточнения понятия алгоритма. Алгоритмическая машина Поста. Содержание ответа: Общие подходы к алгоритму как абстрактной машине. Уточнение понятия «алгоритм». Алгоритмическая машина Поста: из чего состоит, система команд машины, дополнительные условия, накладываемые на команды, используемая система счисления для записи информации в машине Поста. (см. [5, с. 53-60, 2, с. 42-44], [6, c. 167-173, c. 179-184])

2.

Машина Тьюринга. Устройство. Состояние машины. Конфигурация.

Содержание ответа: Составные части машины Тьюринга, внешний и внутренний алфавит машины, система команд, выполняемых считывающее-записывающей головкой, логическое устройство машины. Схема функционирования машины. Общее правило, по которому работает машина. Функциональная схема машины. Конфигурация машины, начальная конфигурация машины. Тезис Тьюринга. (см. [5, с. 60-63, 2, с. 44-48], [6, c. 184-192])

3. Нормальные алгоритмы Маркова. Сравнение алгоритмических схем Маркова и Тьюринга. Содержание ответа: Понятие нормального алгоритма, основные определения: слово, его длина, пустое слово, подслово. Понятие алгоритма применительно к данному подходу. Подстановка, система подстановок. Сопоставление алгоритмических моделей: Тьюринга и Маркова. Теорема о сводимости одной алгоритмической модели к другой. (см. [5, с. 63-66], [6, c. 192-196])

4. Основные понятия теории графов. Степень вершины графа. Ориентированные графы, связные графы и компоненты связности. Понятие взвешенного графа. Способы задания графа. Содержание ответа: Понятие графа, ориентированный и неориентированный граф, ребро графа, дуга графа, изолированная вершина графа, концевое ребро, петля, смежные и кратные ребра. Степень вершины графа. Связные графы и компоненты связности. Способы задания графа: перечисление ребер графа, матрица смежности вершин графа, матрица достижимости вершин графа, матрица инциденций графа, представление графа в виде геометрического объекта. (cм. [2, с. 5-8], [3, c. 57-61])

5.

Деревья. Эйлеровы графы. Полный граф, двудольный граф. 24

Кафедра Вычислительной математики и информатики

Содержание ответа: Понятие циклического и ациклического ребра, понятие «дерево», его характеристические свойства, ориентированное дерево и его свойства, корень и вершины iтого яруса дерева, остов графа. Понятие четного графа, эйлеров граф, теорема Эйлера, равновесный эйлеров граф. Понятие полного графа, полного ориентированного и неориентированного графа. Двудольный граф, полный двудольный граф. (cм. [2, с. 8-18])

6. Основные методы разработки эффективных алгоритмов: динамическое программирование, алгоритмы с возвратом, жадные алгоритмы. Содержание ответа: Суть динамического программирования, его применение к решению задач оптимизации. Структура алгоритма, на котором базируется данный метод. Сущность алгоритма с возвратом и примеры его применения к решению задач. Сущность жадного алгоритма. Сравнение методов разработки алгоритмов. (cм. [2, с. 35-41])

7.

Понятие сложности алгоритма. Оценка сложности алгоритма.

Содержание ответа: Понятие труднорешаемой задачи. Полиномиальные и экспоненциальные алгоритмы. Понятие самого эффективного алгоритма. Алгоритмически неразрешимые задачи. Временная сложность алгоритма. Вычисление времени работы алгоритма. Формулы для нахождения функции временной сложности алгоритма. Понятие верхней и нижней оценки времени работы алгоритма. (см. [2, с. 41-42], [6, c. 196-203])

8. Кодирование. Алфавитное неравномерное двоичное кодирование. Префиксные коды. Содержание ответа: Понятия «код», «кодирование», «декодирование», «кодер», «декодер», обратимость операций кодирования и декодирования. Необходимое условие применения кода. Длина кода. Оптимальный код. Равномерный и неравномерный код. Понятие избыточности кода. Первая теорема Шеннона. Способы построения двоичных кодов: алфавитное неравномерное двоичное кодирование. Постановка задачи оптимизации неравномерного кодирования. Подходы к обеспечению различимости кодов при использовании неравномерного кодирования (использовании специальной комбинации элементарных сигналов, применение префиксных кодов). Условие Фано для префиксных кодов. Префиксный код Шеннона-Фано, Хаффмана. (cм. [6, c. 58-71])

9.

Алфавитное кодирование с неравной длительностью сигналов. Код Морзе.

Содержание ответа: Телеграфный код Морзе: Что понимают под знаками кода Морзе, принцип кодирования. (cм. [6, c. 74-76])

10. Блочное двоичное кодирование. Равномерное двоичное кодирование. Байтовый код. Содержание ответа: Блочное двоичное кодирование: понижение избыточности. Алфавитное равномерное кодирование: построение двоичного кода первичного алфавита. Примеры равномерного алфавитного двоичного кодирования: телеграфный код Бодо, пред25

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

ставление символьной информации в компьютере. Байтовый код. Стандартизация кодовых таблиц. (cм. [6, c. 71-74, 76-80])

Перечень рекомендуемой литературы 1. Ахо А. Структуры данных и алгоритмы /А. Ахо, Хопкрофт Дж., Ульман Дж. - СПб: Вильямс, 2003. – 384 с. 2. Губина Т.Н. Методические указания к курсу: "Теоретические основы информатики". Учебно-методическое пособие для студентов физико-математического факультета. /Губина Т.Н., Тарова И.Н. – Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2002 – 54 с. 3. Информатика: Учебник для вузов /Б.В. Соболь, А.Б. Галин, Ю.В. Панов. - Ростов-на-Д: Феникс, 2005. - 448 с. 4. Информатика: учебник. – 3-е переработанное издание /под ред. Макаровой Н.В. – М.: Финансы и статистика, 2001. 5. Могилев А.В. Информатика: уч.пособие для студентов педвузов /Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. – М: Академия, 1999. 6. Стариченко Б.Е. Теоретические основы информатики: Учебное пособие для вузов./Б.Е. Стариченко. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 312 с.

Раздел «Архитектура компьютера» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине “Архитектура компьютера” История развития ВТ, поколения ЭВМ и их классификация. 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 ПК. Базовая система ввода-вывода. Ассемблер как машинно-ориентированный язык программирования. Понятие и макропрограммировании. Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ.

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Архитектура компьютера» 1. История развития вычислительной техники, поколения ЭВМ. Классификация ЭВМ. Классическая архитектура ЭВМ. Содержание ответа: перечислить общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре компьютера. Дать определение архитектуре компьютера [5, с. 4-8] Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. Выделить основные этапы развития вычислительной техники. Охарактеризовать по годам достижения в каждый период (отметить, что изобретение абак не обладало свойством автоматического выполнения вычислений, поскольку первоначально абаком называли глиняную пластину с желобами, в которых раскладывались камни). [5, с. 11-17] Привести классификацию ЭВМ: 1) по размерам и функциональным возможностям (сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ)); [5, с. 20-22] 26

Кафедра Вычислительной математики и информатики

2) по этапам создания (поколения ЭВМ): [5, c. 22-30]; 3) по принципу действия (аналоговые, цифровые, гибридные); [5, с. 17-18] 4) по назначению (универсальные, проблемно-ориентированные, специализированные). [5, с. 19] Рассмотреть классическую архитектуру ЭВМ, построенную на принципах фон Неймана. [5, с. 72-77]

2. Общие принципы построения современных ЭВМ. Процессоры, их развитие и сравнительная характеристика. Шины. Последовательная и параллельная передача данных. Содержание ответа: рассмотреть принципы построения современных ЭВМ и тенденции развития архитектуры современных ЭВМ (расширение и совершенствование набора внешних устройств, усложнение системы связей между узлами ЭВМ; появление многопроцессорных вычислительных машин, расширение методов параллельных операций; возрастание роли межкомпьютерных коммуникаций; появление быстродействующих машин для логического анализа информации и, как следствие, пересмотр фон-неймановской архитектуры). [5, с. 30-32]. Описать историю развития процессоров, провести их сравнительную характеристику. [5, с. 168-170]. Понятие шины (магистрали). Системная шина. Структура линий системной шины (линии данных, линии адреса, линии управления). Типы шин, реализованных в компьютере, их назначение и функционирование. Основные на сегодняшний день шины ввода-вывода, их сравнительная характеристика. Параллельная и последовательная передача данных. [5, с. 141-145, с. 151-165]

3. Представление информации в ЭВМ: системы счисления; формы представления чисел в ЭВМ; прямой, обратный и дополнительный коды; кодирование алфавитноцифровой информации, кодирование десятичных чисел. Содержание ответа: понятие системы счисления. Разделение систем счисления на позиционные и непозиционные. Полная и краткая форма записи чисел. Понятие алфавита и основания системы счисления. Охарактеризовать системы счисления, используемые в ЭВМ. Привести правила перевода из одной системы счисления в другую и правила выполнения арифметических операций в различных системах счисления. Примеры. [5, с. 33-40] Принципы представления чисел в форматах с фиксированной и с плавающей запятой. Привести примеры [5, с. 40-43] Понятие о прямом, обратном и дополнительном кодах. Нахождение прямого и дополнительного кодов для целых чисел со знаком и без. Привести примеры [5, с. 43-48] Принцип кодирования алфавитно-цифровой информации. Система кодировки ASCII [5, с. 55-57] Принцип кодирования десятичных чисел: ВСD-код, хранение ВСD-чисел в упакованном и неупакованном форматах. Привести примеры [ 4, с. 157, 5, с. 58]

4. Машинно-ориентированный язык ассемблер: организация программы; команды пересылки; команды сложения и вычитания; команды умножения и деления. Понятие о макропрограммировании. 27

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Содержание ответа: общая структура программы на ассемблере. Алфавит языка ассемблера, синтаксис описания команд, директив, комментариев в ассемблере. [2, с. 5-22] Описание и назначение команд пересылки mov, xchg, привести примеры. [2, с.41-44] Синтаксис и назначение команд сложения и вычитания add, sub, inc, dec, add, adc, sbb, sdb, neg. Привести примеры. [2, c. 55-59] Описание и назначение команд умножения и деления целых чисел со знаком и без: mul, imul, div, idiv. Команды преобразования типов: сbw, cwd, cwde, cdq. Привести примеры. [2, с. 5963] Понятия макроопределения (макроса), макрокоманды, макрорасширения. Правила описания макроса в ассемблере. [2, c. 119-131]

5. Архитектура персонального компьютера (ПК): структура ПК; функциональные характеристики ПК. Средства управления внешними устройствами: базовая система ввода/вывода, система прерываний. Характеристики внешних устройств. Содержание ответа: охарактеризовать структуру персонального компьютера. [5, с. 133-139] Рассмотреть функциональные характеристики ПК (быстродействие, разрядность кодовых шин интерфейса, емкость оперативной памяти, емкость накопителя на ЖМД, …) [5, с. 210212] Понятие BIOS. Аппаратная и программная части BIOS, системная BIOS [6, с. 10-13] Перечислить типы микросхем памяти ROM и охарактеризовать принцип хранения на них информации: ROM, PROM, EPROM, EEPROM или Flash-ROM [6, с. 14-18]. Пояснить возникновение классов прерываний: программных, прерываний таймера, прерываний ввода-вывода, аварийных прерываний – и механизм работы с прерываниями. Привести основной цикл обработки команды, если встречается прерывание. [5, с.183-188, 191-195] Перечислить основные характеристики запоминающих устройств: размещение, емкость, передаваемая порция информации, метод доступа, производительность, физический тип, физические характеристики. [6, с.4-10] Понятие внешних устройств компьютера. Структура внешнего устройства. Взаимодействие внешнего устройства с модулем ввода-вывода. [6, с. 104-105] Устройство ввода информации клавиатура. Описать распространенные на сегодняшний день виды клавиатур. Интерфейс клавиатуры. Принцип работы клавиатуры. [6, с. 146-152, с. 155158]. Устройство ввода и управления мышь. Описать основные виды мышей, их устройство и принцип действия. Провести сравнительный анализ. Интерфейсы мыши. Взаимодействие мыши и компьютера [6, с. 158-166] Пояснить принцип работы сканера. Виды сканеров, их сравнительная характеристика. [6, c. 144-146] Охарактеризовать ряд манипуляторов, служащих для ввода информации: световое перо, джойстик. Устройства речевого ввода. [5, с. 137] Описать технологию отображения информации в электронно-лучевых и жидкокристаллических мониторах. Основные характеристики мониторов (разрешающая способность, размер экрана, …). Типы видеоадаптеров [6, с. 105-122] Устройство вывода информации принтер, разновидности принтеров. Описать технологию печати (струйно-чернильная, матрица точек и лазерная). Основные характеристики принтеров (разрешение, качество печати, качество используемой бумаги, шрифты, скорость печати), их сравнительный анализ. [6, с.123-131] Охарактеризовать внешние устройства компьютера: плоттеры, графопостроители, синтезаторы звука.[5, с. 137] 28

Кафедра Вычислительной математики и информатики

6. Архитектура персонального компьютера (ПК): оперативная память (ОЗУ); организация ОЗУ; внешние запоминающие устройства (ВЗУ); типы ВЗУ и организация данных на них. Содержание ответа: назначение и структурная организация оперативной памяти [6, с. 4750]. Охарактеризовать виды запоминающих устройств: ROM-ЗУ (Read Only Memory); DRAM-ЗУ (Dynamic Random Access Memory); SRAM-ЗУ (Static Random Access Memory), их преимущества и недостатки. [6, c.18-22, с. 33-36] Описать распределение адресного пространства памяти (логическую организацию памяти). [6, с. 57-60] Дать классификацию и описать назначение ВЗУ. Охарактеризовать типы ВЗУ. Пояснить организацию данных на магнитом диске, описать физические характеристики устройств внешней памяти на магнитных дисках. [6, с.60-61, с. 68-73] Описать основные узлы и принципы работы накопителей на жестких магнитных дисках [6, с. 74-84] Рассмотреть принцип хранения данных на гибких носителях. Описать конструкцию дискеты, охарактеризовать типы и параметры дискет. Провести сравнительную характеристику накопителей на гибких магнитных дисках и накопителей на жестких магнитных дисках [6, с. 8492] Рассмотреть механизм хранения информации на сменных носителях: магнитные ленты, магнитооптические накопители, флэш-память. [6, с. 92-95] Описать принцип записи и чтения в устройствах оптического хранения данных, их преимущества и недостатки по сравнению с устройствами внешней памяти на магнитных дисках. Провести сравнительную характеристику компакт-дисков с однократной записью, с многократной записью, цифровых видеодисков. [6, c. 95-102]

7. Архитектура персонального компьютера (ПК): структура и режимы центрального процессора (ЦП); функции его компонент (АЛУ, УУ, регистры, регистры буферной памяти – КЭШ память). Взаимосвязь микропроцессора и памяти компьютера. Содержание ответа: охарактеризовать режимы работы центрального процессора (реальный, защищенный, виртуальный реальный) и основные параметры процессора [с. 171-180] Рассмотреть внутреннюю структуру микропроцессора. Описать цикл обработки команды микропроцессором. Охарактеризовать основные функции микропроцессора (выборка команд из ОЗУ; декодирование команд; выполнение операций, закодированных в командах; управление пересылкой информацией между регистрами и ОЗУ и внешними устройствами; обработка внутрипроцессорных и программных прерываний; обработка сигналов от внешних устройств и реализация соответствующих прерываний; управление различными устройствами, входящими в состав компьютера). [5, с. 165-170] Понятие регистра, разрядности регистров. Программно доступные регистры. Регистры управления и состояния. Привести примеры организации регистров в микропроцессоре. [5, c. 36-47] Рассмотреть назначение и структуру АЛУ [5, с.199-201]. Описать функциональную схему УУ и принцип работы. Понятие микропрограммного устройства управления. [5, с. 201-210] Понятие кэш-памяти. Назначение и организация работы кэш-памяти. Охарактеризовать кэшпамять первого и второго уровня. [5, c. 22-33] 29

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Рассмотреть организацию работы микропроцессора с памятью. Описать методы адресации: непосредственный, прямой, косвенный, регистровый, косвенный через регистр, со смещением, стековый. [5, с. 98-103]

Перечень рекомендуемой литературы 1. Максимов Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник для вузов /Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - М: Инфра-М, 2005. – 512 с. 2. Масина О.Н. Язык программирования Assembler. Лекции и лабораторный практикум: Учебное пособие. /Масина О.Н., Васильева И.И., Дякина В.А. - М, Елец: МГОУ, ЕГУ, 2004 – 301 с. 3. Таненбаум Э. Архитектура компьютера /Э. Таненбаум. - 4 -е изд. - СПб.: Питер, 2005. – 699 с. 4. Юров В. Assembler: практикум. /Юров В. –– Спб.: «Питер», 2001. 5. Щукина О.Н. Архитектура компьютера. Часть I. Информационно-логическая и функционально-структурная организация персонального компьютера. /Щукина О.Н. - Москва-Елец: МГОУ, ЕГУ им. И.А. Бунина, 2003 – 234 с. 6. Щукина О.Н. Архитектура компьютера. Часть II. Память и внешние устройства электронно-вычислительных машин. /Щукина О.Н. - Москва-Елец: МГОУ, ЕГУ им. И.А. Бунина, 2003 – 187 с.

Раздел «Информационные системы» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине системы”

“Информационные

Информационные модели данных: фактографические, реляционные, иерархические, сетевые. Последовательность создания информационной модели. Взаимосвязи в модели. Типы моделей данных. Проектирование баз данных. Концептуальная модель предметной области. Определение взаимосвязи между элементами базы данных, первичные и альтернативные ключи атрибутов 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 СУБД. 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.

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Информационные системы» 1. Информационные системы: понятие, структура, классификации, этапы развития. Процессы в информационных системах.

30

Кафедра Вычислительной математики и информатики

Содержание ответа: Понятия: информация, система, подсистема, информационная система, модель, информационная модель. Структура информационной системы. Различные классификации информационных систем. Этапы развития информационных систем. Процессы в информационных системах. [8, с.23-37], [3, с. 61-86, 561-564]

2. Информационные модели данных: иерархические, сетевые, реляционные. Взаимосвязи в информационной реляционной модели. Последовательность создания информационной модели. Содержание ответа: Понятия: модель, модель данных, реляционная модель, сетевая модель, иерархическая модель, связь. Виды информационных моделей, соответствующие им виды информационных систем. Связь, виды связей в модели. Этапы создания информационной модели. [9, с. 328-332], [8, с. 90-120], [3, с. 564-568]

3. Этапы проектирования баз данных. Содержание ответа: Понятия: база данных, СУБД, информационная система, стандарт. Этапы проектирования и создания информационных систем. Стандартизация. Виды стандартов. Привести пример базы данных, показав на нем все этапы создания. [9, с. 333-341], [8, с. 38-57], [3, с. 573-575]

4. Язык запросов SQL. Содержание ответа: Общие сведения о языке SQL. История создания языка SQL. Основные типы данных в SQL. Создание модификация и удаление таблиц, создание запросов. Индексы, ограничения, триггеры в SQL. Основные операторы языка SQL. Привести примеры запросов, ключей и ограничений, созданных на языке. SQL [8, с. 121-150, 312-352], [3, с. 720-739]

5. Технологии файл-сервер и клиент-сервер. Содержание ответа: Понятия: информационная система, сетевой доступ к данным, локальный доступ к данным, распределенная база данных, архитектура информационной системы. Классификация информационных систем по способу доступа к данным. Виды архитектуры информационных систем с сетевым доступом. Технологии файл-сервер и клиент-сервер. [8, с. 30-37], [3, с. 193, 241-244, 562]

6. Проектирование баз данных: определение взаимосвязи между элементами базы данных, первичные и альтернативные ключи атрибутов данных. Содержание ответа: Понятия: база данных, СУБД, ключ, простой и составной ключ, сложный ключ, первичный и вторичный ключ, атрибут данных, поле, запись, экземпляр записи. Этапы проектирования базы данных. Общие сведения о СУБД. Функциональные возможности СУБД. Связи в базах данных. Основные элементы баз данных. Понятие ключа, виды ключей, способы создания сложных ключей. [9, с. 333-342], [8, с. 58-89, 100-114], [3, с. 571-572] 31

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

7. Нормализация. Нормальные формы. Содержание ответа: Понятия: нормализация, нормальная форма, первая, вторая, третья, четвертая и пятая формы, нормальная форма Бойса-Кодда. Нормализация базы данных. Понятие нормальной формы. Виды нормальных форм. Провести нормализацию данных для созданной студентом базы данных до третьей нормальной формы (включительно). [8, с. 115-117], [3, с. 569-571]

Перечень рекомендуемой литературы 1. Голицына О.Л. Базы данных: Учебное пособие для среднего проф. образования /О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. - М: Форум-Инфра-М, 2004. – 352 с. 2. Золотова С.И. Практикум по Access. /Золотова С.И. – Москва, 2000. 3. Информатика: Учебник. – 3-е переработанное издание. /Под ред. Макаровой Н.В. – М.: Финансы и статистика, 2001 – 768 с. 4. Кошелев В.Е. Access 2003: Практическое руководство /В.Е. Кошелев. - М.: Бином, 2005. – 464 с. 5. Малыхина М.П. Базы данных: Основы, проектирование, использование: Учебное пособие для вузов /М.П. Малыхина. - СПб: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с. 6. Марков А.С. Базы данных: Введение в теорию и методологию: Учебник для вузов /А.С. Марков. - М: Финансы и статистика, 2004. – 512 с. 7. Могилев А.В. Информатика: уч.пособие для студентов педвузов /Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. – М: Академия, 1999. – 816 с. 8. Петров В.Н. Информационные системы. /Петров В.Н. – СПб, 2003. – 688 с. 9. Симонович С.В. Информатика. / Симонович С.В. – СПб, 2003. – 640 с. 10. Хомоненко А.Д. Базы данных: Учебник для вузов /А.Д. Хомоненко, В.М. Цыганков, М.Г. Мальцев. - 4 -е изд., доп. и перераб. - СПб: Корона принт, 2004. – 736 с.

Раздел «Компьютерное моделирование» Выписка из Государственного стандарта по дисциплине «Компьтерное 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 взаимосвязь 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 (ДВС). 32

Кафедра Вычислительной математики и информатики

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.

Содержание ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине «Компьютерное моделирование» 1. Основные направления исследований в области искусственного интеллекта. Модели представления знаний. Экспертные системы: структура, назначение, особенности. Содержание ответа: Понятие об искусственном интеллекте. Основные направления в области ИИ. Модель знаний. Виды моделей знаний. Базы знаний. Экспертные системы: структура, назначение, особенности. Области применения экспертных систем. Литература: [2, с. 101-115]

2. Понятие модели. Классификация моделей. Виды моделирования. Основные этапы математического моделирования. Понятие вычислительного эксперимента. Этапы вычислительного эксперимента. Содержание ответа: Понятие модели. Различные виды классификации моделей. Моделированиие. Формализация. Виды моделирования. Этапы моделирования. Вычислительный эксперимент, его отличие от лабораторного. Этапы численного моделирования. Литература: [2, с. 675-682, 693-694], [1, лекция 2]

3. Компьютерное моделирование. Решение научных задач с использованием компьютерных моделей. Содержание ответа: Компьютерное математическое моделирование. Виды компьютерных моделей. Этапы решения задач с использованием компьютерных моделей. Примеры компьютерного моделирования. Литература: [2, с. 677-679], [1, лекция 2]

4. Численные методы решения нелинейных уравнений: способы отделения корней, методы половинного деления, хорд, касательных. Содержание ответа: Основные сведения о численных методах решения нелинейных уравнений: метод деления отрезка пополам, метод отделения корней, метод хорд, метод касательных. Сравнительный анализ методов. Примеры численных методов. Литература: [3]

5. Численное интегрирование. Погрешность формул. Содержание ответа: Численное моделирование и вычислительный эксперимент: общие черты и отличия. Приемы численного моделирования. Примеры численных моделей. Понятие погрешности формул. Литература: [2, с. 693-694], [3]

6. Задачи оптимизации. 33

Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

Содержание ответа: Постановка задачи линейного программирования. Типы задач оптимизации. Способы решения оптимизационных задач. Симплекс-метод. Примеры решения оптимизационных задач. Литература: [2, с. 789-798], [1, лекция 7, лабораторные работы темы №1]

7. Компьютерное моделирование случайных величин. Содержание ответа: Понятие случайной величины. Способы компьютерного моделирования случайных величин. Метод Монте-Кало, метод Неймана. Примеры решения задач. Понятие о законе распределения случайных величин. Аппроксимация экспериментальных данных. Моделирование случайных величин в Excel. Литература: [2, с. 773-787], [1, лекция 5,8, лабораторные работы темы №2]

8. Имитационное моделирование. Метод Монте-Карло. Содержание ответа: Понятие об имитационном моделировании. Метод Монте-Карло. Примеры решения задач. Вычисление числа π методом Монте-Карло. Примеры имитационных моделей. Глобальное моделирование. Моделирование биологических процессов. Литература: [2, с. 761-765], [1, лекция 1, лабораторные работы темы №4]

9. Абстрактные модели и их классификация. Вербальные модели. Информационные модели. Объекты и их связи. Основные структуры в информационном моделировании. Примеры информационных моделей. Математические модели. Содержание ответа: Классификация моделей по уровню абстракции. Понятие объекта. Виды объектов. Понятие связи. Классификация связей. Вербальные модели. Информационные модели. Основные структуры. В информационном моделировании. Примеры информационных моделей. Литература: [2, с. 680-682], [1, лекция 1]

10. Модели динамических систем. Инструментальные программные средства для моделирования динамических систем. Модель популяции. Содержание ответа: Моделирование динамических систем. Инструментальные программные средства для моделирования динамических систем. Модель популяции. Внутривидовая, межвидовая конкуренция. Моделирование популяции в Excel. Литература: [2, с. 749-765], [1, лекция 4, лабораторные работы темы №4]

11. Модели с сосредоточенными и распределенными параметрами. Дескриптивные, оптимизационные, многокритериальные, игровые модели. Системный подход в научных исследованиях. Содержание ответа: Модели с сосредоточенными и распределенными параметрами. Дескриптивные, оптимизационные, многокритериальные, игровые модели. Примеры моделей. Системный подход в научных исследованиях. Литература: [2, с. 680-682], [1, лекция 5, лабораторные работы темы №5]

12. Моделирование стохастических систем. Метод статистических испытаний. Моделирование последовательностей независимых и зависимых случайных испытаний. 34

Кафедра Вычислительной математики и информатики

Общий алгоритм моделирования дискретной случайной величины (ДВС). Содержание ответа: Понятие стохастической системы. Моделирование стохастических систем. Метод «корзин». Моделирование равномерно распределенных и неравномерно распределенных систем на ЭВМ. Метод статистических испытаний. Моделирование последовательностей независимых и зависимых случайных испытаний. Общий алгоритм моделирования дискретной случайной величины (ДВС). Литература: [2, с. 773-775], [3], [1, лекция 8, лабораторные работы темы №2]

13. Моделирование систем массового обслуживания. Переход детерминированных систем к хаотическому поведению. Содержание ответа: Понятие о теории очередей. Способы моделирования очереди. Общие сведения о математической модели очереди. Решение задачи массового обслуживания в Excel и на Pascal. Переход детерминированных систем к хаотическому поведению. Литература: [2, с. 775-782] [1, лекция 5]

14. Учебные компьютерные модели. Программные средства для моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области). Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах. Содержание ответа: Применение компьютерных моделей в учебном процессе. Понятие учебной компьютерной модели. Классификация педагогических программных средств. Виды ППС. Требования к ППС. Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах. Примеры использования компьютерных моделей в учебном процессе. Литература: [2, с. 651-672] [1, лекция 9]

Перечень рекомендуемой литературы 1. Губина Т.Н. Компьютерное моделирование. Учебно-методическое пособие для студентов физико-математического факультета. /Губина Т.Н., Тарова И.Н. - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2004 – 165с. 2. Могилев А.В. Информатика: уч.пособие для студентов педвузов /Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К–М:Академия, 1999. – 810с. 3. Самарский А.А. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. /Самарский А.А., Гулин А.В. – М.: Наука, Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1989.

35

Методические рекомендации по подготовке к государственному итоговому экзамену «Информатика» выпускников физико-математического факультета

Учебно-методическое пособие

Технический редактор – Безногих Н.П. Техническое исполнение – Бутов В.Н. Компьютерная верстка – Губина Т.Н. Переплет и обложка выполнены В МУП «Типография» г. Ельца Лицензия на издательскую деятельность ИД №06146 Дата выдачи 26.10.01. Формат 60×90/16 Тираж 300 экз. (1-й завод 1-100 экз.) Печать трафаретная

Усл. – печ.л. 4,5 Уч. – изд.л. 4,7 Заказ № 29

Отпечатано с готового оригинал-макета на участке операторной полиграфии Елецкого государственного университета им. И.А.Бунина Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина 399770, г. Елец, ул. Коммунаров, 28