Тематический модуль № 3 «Модели решения функциональных и вычислительных задач»

2.7.1. Цели и задачи изучения тематического модуля:

Основная цель тематического модуля – приобретение обучаемыми теоретических знаний, практических умений и навыков моделирования прикладных задач, применения современного программного обеспечения для выполнения инженерных и научных расчетов в своей профессиональной деятельности, решения проектных задач радиотехники.

Достижению поставленной цели служат следующие задачи:

1) выработать навыки постановки и решения информационных задач, моделирования и анализа информации;

2) дать обучаемым систематизированные теоретические сведения по основам моделирования систем;

3) овладение обучаемыми технологией выполнения инженерных и научных расчетов в пакете MathCAD;

4) овладение обучаемыми технологией проектирования и анализа электронных схем в моделирующей системы Electronics Workbench;

5) овладение обучаемыми основами алгоритмизации;

6) содействовать приобретению новых и совершенствованию имеющихся профессиональных умений и навыков слушателей в области обработки и анализа данных.

Требования к знаниям и умениямпо тематическому модулю.

В результате изучения тематического модуля обучаемые должны:

иметь представление:

- о возможностях математических систем по проведению инженерно-технических расчетов;

- о возможностях моделирующих систем по конструированию и анализу электронных схем;

знать:

- основы алгоритмизации и моделирования;

- основные методы разработки алгоритмов, типовые алгоритмы обработки данных;

- типовые алгоритмы ввода-вывода массивов, сортировки, рекурсии, поиска сумм, произведения, максимальных и минимальных элементов;

уметь:

- эффективно работать с компьютером как средством управления информацией;

- работать с меню и инструментами пакета прикладных программ MathCAD;

- выполнять научные и инженерные расчеты с помощью пакета прикладных программ MathCAD;

- работать с меню и инструментами системы схемотехнического моделирования Electronics Workbench;

- выполнять построение и анализ электронных схем с помощью системы схемотехнического моделирования Electronics Workbench;

- анализировать и выполнять схемы алгоритмов;

- разрабатывать алгоритмы для решения прикладных научно-технических задач;

владеть:

- основными методами работы на компьютере с прикладными программными средствами.

2.7.2. Перечень контрольных вопросов по тематическому модулю № 3.

1. Дайте определение модели. Охарактеризуйте виды моделей.

2. Дайте определение понятию «моделирование».

3. Какие выделяют виды моделирования?

4. Охарактеризуйте назначение и возможности пакета MathCAD.

5. С помощью какого оператора можно вычислить выражение в MathCAD?

6. Как вставить текстовую область в документ в MathCAD?

7. Чем отличается глобальное и локальное объявление переменных в MathCAD? С помощью каких операторов они определяются?

8. Как изменить формат чисел для всего документа? Как изменить формат чисел для отдельного выражения?

9. Какие системные (предопределенные) переменные Вам известны? Как узнать их значение? Как изменить их значение?

10. Какие виды функций в MathCAD вам известны?

11. Как вставить встроенную функцию в документ MathCAD?

12. С помощью каких операторов можно вычислить интегралы?

13. С помощью каких операторов можно вычислить производные?

14. С помощью каких операторов можно вычислить суммы?

15. С помощью каких операторов можно вычислить произведения?

16. Как определить индексированную переменную?

17. Какие виды массивов применяются в MathCAD?

18. Опишите способы создания массивов в MathCAD?

19. Как построить графики: поверхности, полярный, декартовый?

20. Возможности Electronics Workbench.

21. Компоненты Electronics Workbench.

22. Приборы для проведения измерений в Electronics Workbench.

23. Анализ вольтамперных характеристик пассивных двухполюсников резистивного типа в Electronics Workbench.

24. Анализ характеристик управляемых источников энергии в Electronics Workbench.

25. Анализ процессов в конденсаторе и катушке индуктивности в Electronics Workbench.

26. Основные этапы решения задачи с помощью ЭВМ и их характеристика.

27. Понятие алгоритма и алгоритмической системы, свойства алгоритма.

28. Технологии разработки алгоритмов.

29. Иерархическое проектирование алгоритмов.

30. Способы представления алгоритмов.

31. Структурные базовые элементы: «следование», «ветвление», «цикл».

32. Правила построения схем алгоритмов.

2.7.3. Рекомендуемая литература

а) основная

1. Згадзай О.Э. Информатика и математика: Учебник: Доп. МВД РФ. / О.Э. Згадзай, С.Я. Казанцев, А.В. Филиппов. - М.: ГУК МВД РФ, 2002.

2. Информатика. Ч. I. Технические и программные средства реализации информационных процессов: курс лекций / Авт.-сост. С.А. Мишин, О.И. Каляпина. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2008.

3. Информатика. Ч. II. Современные офисные технологии: курс лекций / Авт.-сост. О.И. Каляпина, С.А. Мишин. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2008.

б) дополнительная

4. Информатика и информационные технологии / Ю.Д. Романова [и др.]; под общ. ред. Ю. Д. Романовой. - М.: Эксмо, 2008.

5. Каляпина О.И. Учебная практика по дисциплине «Информатика»: решение инженерных задач с помощью MathCAD языка программирования C++ / О.И. Каляпина, М.В. Питолин, С.А. Мишин. − Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2007.

6. Сумин В.И. Информатика и математика. Часть 1. Использование системного и прикладного программного обеспечения в деятельности органов внутренних дел: учебно-методическое пособие / В.И. Сумин, М.В. Питолин, С.А. Мишин, С.В. Белокуров. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2006.

7. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC: лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и MATLAB / В. И. Карлащук. - 5-е изд., перераб. и доп. − М.: СОЛОН-Пресс, 2004.

2.7.4. Материально-техническое обеспечение тематического модуля

- учебная доска, мел;

- видеопроектор (например, NEC NP40G), экран;

- компьютер IBM PC (например, SHIC 105 Intel Celeron 430 (1800 MHz) 1024 Mb DDR2 160 Gb, монитор 17 " ViewSonic VA 703 m, клавиатура Logitech Vaiue PS/2; манипулятор оптический Logitech M-SBF96).

2.7.5. Программное обеспечение тематического модуля

- операционная система Windows;

- система по проведению инженерно-технических расчетов MathCAD;

- система схемотехнического моделирования Electronics Workbench.

2.7.6. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

- поисковые системы Интернет.

2.8. Тематический модуль № 4 «Основы программирования»

2.8.1. Цели и задачи изучения тематического модуля:

Основная цель тематического модуля – приобретение обучаемыми теоретических знаний, практических умений и навыков программирования инженерных и научных расчетов на языке программирования высокого уровня С++.

Достижению поставленной цели служат следующие задачи:

1) овладение обучаемыми основами программирования;

2) подготовка обучаемых к обработке, анализу и систематизации научно-технической информации в сфере профессиональной деятельности с использованием компьютерной техники;

3) содействовать приобретению новых и совершенствованию имеющихся профессиональных умений и навыков слушателей в области обработки и анализа данных.

Требования к знаниям и умениямпо тематическому модулю.

В результате изучения тематического модуля обучаемые должны:

иметь представление:

- о современных инструментальных средствах разработки программного обеспечения;

знать:

- основные понятия программирования на языке высокого уровня;

- классификацию языков программирования и особенностей их использования для решений служебных задач;

- основные управляющие конструкции языка С++;

- интерфейс среды программирования Microsoft Visual Studio, порядок работы с командами меню и инструментами;

- понятия процедуры и функции;

- утверждения о массивах;

- динамические структуры данных;

уметь:

- эффективно работать со средой разработки программ Microsoft Visual Studio;

- разрабатывать программы на языке С++ с использованием базовых типов данных, массивов, сложных иерархических типов данных и переменных;

- разрабатывать собственные программы с использованием стандартных алгоритмов, функций и библиотек функций для решения научно-технических задач;

- использовать функции в программах;

- осуществлять ввод и вывод массивов, сравнивать массивы;

- применять стандартные функции для работы с массивами;

- использовать указатели, структурированные переменные в разрабатываемых программах;

- применять динамическую память при обработке данных заранее неизвестного объема и размерности.

2.8.2. Перечень контрольных вопросов по тематическому модулю № 4.

1. Основные этапы разработки программы и их характеристика. Понятия компилятора, интерпретатора, транслятора, загрузчика, отладчика.

2. Этапы разработки программного обеспечения. Интегрированные среды программирования.

3. Языки программирования и их классификация. Эволюция языков программирования.

4. Сравнительная характеристика процедурного программирования, объектно-ориентированного программирования, обобщенного программирования.

5. Основные понятия языков программирования высокого уровня: типы данных, переменные, операции, выражения, операторы.

6. Инструменты комплексной среды разработки приложений Visual Studio.NET C++ и их назначение. Создание, открытие, просмотр, редактирование, сохранение, компиляция и отладка приложений на С++ в среде Visual Studio.NET.

7. Структура программы на С++. Комментарии в языке C++. Приведите примеры.

8. Препроцессор C++ и файл iostream. Консольный ввод/вывод. Приведите примеры.

9. Вывод данных в языке C++ с использованием объекта cout. Символ новой строки. Применение объекта cin. Приведите примеры.

10. Оператор объяв­ления и оператор присваивания. Приведите примеры.

11. Операторы объявления и переменные. Правила создания идентификатора. Приведите примеры.

12. Классификация базовых типов данных C++. Представление данных. Приведите примеры.

13. Типы данных с плавающей точкой. Запись чисел с плавающей точкой. Приведите примеры.

14. Тип данных char: символы и малые целые числа. Приведите примеры.

15. Оператор присваивания. Арифметические выражения и математические функции C++. Приведите примеры.

16. Функции и их разновидности. Приведите примеры.

17. Целочисленные типы данных. Типы данных short, int и long. Типы данных без знака. Целочисленные константы. Приведите примеры.

18. Цикл for. Изменение шага цикла. Операторы инкремента (++) и декремента (--). Комбинированные операторы присваивания. Приведите примеры.

19. Составные операторы или блоки. Цикл while. Приведите примеры.

20. Цикл do while. Сравнение циклов for, while и do while. Приведите примеры.

21. Операции отношения. Условные операторы. Определение диапазонов с помощью операции &&. Приведите примеры.

22. Классификация операций и их приоритеты. Приведите примеры.

23. Оператор switch. Сравнение операторов switch и if else. Приведите примеры.

24. Операторы break и continue. Оператор goto. Приведите примеры.

25. Составные типы данных. Массивы. Правила инициализации массивов. Приведите примеры.

26. Структуры, объединения, перечисления в С++.

27. Способы поиска минимальных (максимальных) элементов в массиве. Приведите примеры.

28. Составные типы данных. Строки. Способы ввода строковых значений. Приведите примеры.

29. Обработка матриц в С++. Способы ввода-вывода матриц. Приведите примеры.

30. Основные стандартные библиотеки С++. Приведите примеры.

31. Работа с файлами в С++: чтение, запись, добавление данных. Приведите примеры.

32. Динамические структуры данных. Выделение и освобождение динамической памяти.

33. Линейные списки: основные виды и способы реализации.

2.8.3. Рекомендуемая литература

а) основная

1. Литвиненко Н.А. Технология программирования на С++. Начальный курс: учеб. пособие: доп. УМО по ун-тскому политехн. образованию / Н.А. Литвиненко. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005.

2. С++: процедурно-ориентированное программирование: учебное пособие / Авт.-сост. О.И. Каляпина, С.А. Мишин. − Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2008.

б) дополнительная

3. Основы высокоуровневого программирования [Текст]: учебное пособие / Сумин В.И. [и др.]; Воронежский ин-т МВД России; В.И. Сумин,
М.В. Питолин, С.Г. Мачтаков, С.В. Белокуров. − Воронеж: ВИ МВД России, 2009.

4. Каляпина О.И. Учебная практика по дисциплине «Информатика»: решение инженерных задач с помощью MathCAD языка программирования C++ / О.И. Каляпина, М.В. Питолин, С.А. Мишин. − Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2007.

2.8.4. Материально-техническое обеспечение тематического модуля

- учебная доска, мел;

- видеопроектор (например, NEC NP40G), экран;

- компьютер IBM PC (например, SHIC 105 Intel Celeron 430 (1800 MHz) 1024 Mb DDR2 160 Gb, монитор 17 " ViewSonic VA 703 m, клавиатура Logitech Vaiue PS/2; манипулятор оптический Logitech M-SBF96).

2.8.5. Программное обеспечение тематического модуля

- операционная система Windows;

- среда программирования Microsoft Visual Studio 2005 и выше.

2.8.6. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

- поисковые системы Интернет.

Контрольный модуль

Вопросы к модулю выходного контроля.

Перечень вопросов для подготовки к промежуточной аттестации (экзамену):

1. Концепции развития системы информатизации ОВД.

2. Предмет, структура, цель и задачи информатики.

3. Информационное общество. Информатизация.

4. История развития информационных компьютерных систем.

5. Информационные технологии.

6. Общая характеристика процесса сбора, передачи, обработки и накопления информации.

7. Информация: понятие, ее виды и свойства, единицы измерения.

8. Представление данных в памяти компьютера. Системы счисления.

9. История развития компьютеров.

10. Основные принципы работы компьютера.

11. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера (ПК).

12. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики.

13. Устройства ввода информации. Клавиатура. Основные группы клавиш и их назначение. Манипулятор «Мышь».

14. Периферийные устройства ПК: принтер, плоттер, стример, сканер и т.д. Назначение, виды и основные характеристики.

15. Классификация программного обеспечения. Направление развития и эволюция программных средств.

16. Операционные системы: классификация, назначение и основные функции.

17. Драйверы внешних устройств. Утилиты.

18. Понятие файла и файловой системы.

19. Операционная система Windows XP. Основные объекты и приемы управления.

20. Операционная система Linux. Основные объекты и приемы управления.

21. Команды операционной системы Windows.

22. Команды операционной системы Linux.

23. Назначение программных оболочек. Основы работы в Total Commander.

24. Архиваторы. Назначение и принципы работы.

25. Обработка текстовой информации на ЭВМ. Текстовые редакторы и текстовые процессоры, настольные издательские системы: назначение и выполняемые функции.

26. Структура пакета прикладных программ Microsoft Office.

27. Окно текстового процессора Word. Меню Word. Ввод, редактирование и форматирование текста.

28. Табличные процессоры (электронные таблицы). Назначение, структура, особенности, области применения.

29. Подготовка рабочей таблицы, ввод данных и формул в Excel.

30. Классификация стандартных функций в MS Excel.

31. Виды, типы диаграмм и их построение в MS Excel.

32. Средства для работы с растровой и векторной графикой.

33. Работа в графическом редакторе Paint.

34. Создание презентаций в MS PowerPoint.

35. Методы защиты информации, составляющей государственную тайну.

36. Информационная безопасность и ее составляющие.

37. Организационные методы защиты информации.

38. Технические методы защиты информации.

39. Программные методы защиты информации.

40. Криптографические методы защиты информации.

41. Понятие компьютерного преступления. Уголовное законодательство и компьютерная преступность.

42. Классификация вредоносных программ.

43. Файловые вирусы и файловые черви. Методы борьбы с ними.

44. Основные понятия систем управления базами данных и систем искусственного интеллекта.

45. Базы данных и их классификация. Модели баз данных.

46. Понятие информационного объекта. Структурные элементы базы данных. Свойства полей БД. Типы данных.

47. Проектирование реляционных баз данных. Классификация бинарных связей.

48. Нормализация отношений в реляционных базах данных.

49. Функциональные возможности СУБД. Типы объектов БД на примере СУБД MicroSoft Access. Безопасность баз данных.

50. Интеграция таблиц данных в базе данных. Назначение связей между таблицами в базе данных.

51. Работа с запросами в СУБД MicroSoft Access.

52. Работа с формами и отчетами в СУБД MicroSoft Access.

53. Локальные и глобальные компьютерные сети. Назначение компьютерных сетей. Протоколы.

54. Интернет. Протокол TCP/IP.

55. Службы Интернета: терминальный режим, электронная почта, списки рассылки, служба телеконференций, служба WWW и т.д.

56. Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях.

57. Единая информационно-телекоммуникационная система ОВД: принципы работы и организация

58. Дайте определение модели. Охарактеризуйте виды моделей.

59. Дайте определение понятию «моделирование».

60. Какие выделяют виды моделирования?

61. Охарактеризуйте назначение и возможности пакета MathCAD.

62. Какие виды функций в MathCAD вам известны?

63. Как построить графики: поверхности, полярный, декартовый?

64. Возможности Electronics Workbench.

65. Компоненты Electronics Workbench.

66. Приборы для проведения измерений в Electronics Workbench.

67. Основные этапы решения задач на ЭВМ.

68. Постановка задачи, определение исходных данных, необходимых для решения задачи.

69. Построение математической модели и алгоритма решения задачи.

70. Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов.

71. Способы записи алгоритма.

72. Общие принципы построения алгоритмов.

73. Основные алгоритмические конструкции: линейные, разветвляющиеся, циклические.

74. Программное обеспечение ПЭВМ.

75. Машинный язык и язык высокого уровня.

76. Обзор задач программирования и соответствующих им языков (универсальные, обработки данных, разметки).

77. Программа на языке высокого уровня.

78. Языки программирования высокого уровня и тенденции их развития.

79. Обобщенная структурная схема программы на языке высокого уровня.

80. Представление основных управляющих структур программирования.

81. Данные: понятие и типы. Стандартные типы данных, их характеристика.

82. Выражение и его интерпретация. Основные операции и их приоритет.

83. Арифметические операции.

84. Логические операции и операции отношения.

85. Методы программирования.

86. Теорема структуры и структурное программирование.

87. Структурное и объектно-ориентированное программирование.

88. Понятие о системах программирования.

89. Синтаксис операторов: присваивания, ввода-вывода, безусловного и условного переходов, циклов.

90. Логические выражения.

91. Составной оператор.

92. Вложенные условные операторы.

93. Циклические конструкции.

94. Циклы с предусловием и постусловием.

95. Операторы условий.

96. Понятие подпрограммы.

97. Процедуры и функции, их сущность, назначение, различие.

98. Организация функций, стандартные функции.

99. Функции, определенные пользователем: синтаксис, передача аргументов. Формальные и фактические параметры.

100. Функции с параметрами, описание функций. Возвращаемые значения.

101. Уровни доступа к функциям.

102. Стандартные функции и библиотеки функций.

103. Объявление и использование указателей в С++

104. Структурированные типы данных.

105. Массивы, строки, множества.

106. Утверждения о массивах: объявление массива, ввод и вывод одномерных массивов, ввод и вывод двухмерных массивов, обработка массивов.

107. Стандартные функции для массива целых и вещественных чисел.

108. Динамические структуры данных. Выделение и освобождение динамической памяти.

109. Линейные списки: основные виды и способы реализации.

2.10. Тематический план дисциплины «Информатика»
заочной формы обучения