2.1.1. Информатика

Лекции, лабораторные, отчетность – экзамен (2 курс)

(Направление подготовки - 06.03.01 БИОЛОГИЯ. Профиль подготовки - общая биология, биоэкология, физиология человека и животных. Программа подготовки - ПРИКЛАДНОЙ БАКАЛАВРИАТ)

 

ТЕМАТИКА УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

ТЕМА 1. История развития, принципы классификации ЭВМ по поколениям. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ.

ВОПРОСЫ:

1. Классификация ЭВМ по поколениям
2. Виды компьютеров по условиям эксплуатации.
3. Типы компьютеров по производительности и характеру использования
4. Понятие архитектуры ЭВМ.
5. Структура компьютера.
6. Виды архитектурных решений:

ТЕМА 2. Основные понятия и формулы теории информатики и кодирования. Меры и единицы количества и объема информации.

ВОПРОСЫ:

1. Информация как научная категория.
2. Понятие информации в различных научных дисциплинах и областях: философии, технике,  информатике, в теории информации,  документалистике,  семантической теории и т.д.
3. Свойства информации.
4. Формы представления информации.
5. Сообщения, данные, сигнал.
6. Меры и единицы количества и объема информации (объемный и энтропийный подход)
7. Формулы Хартли и Шеннона.

 

ТЕМА 3. Алгоритмические основы ЭВМ. Понятие алгоритма и его свойства. Основные алгоритмические конструкции. Базовые алгоритмы.

ВОПРОСЫ:

1. Определение алгоритма.
2. Свойства алгоритма.
3. Алгоритмические структуры (типы алгоритмов): следование, ветвление, цикл, функция (подпрограмма).

4. Способы записи алгоритмов: словесно-формульное описание, графическое, программное, псевдокод.

1. Приемы построения алгоритмов: метод последовательной детализации, сборочный метод.

6. Этапы разработки программы: проектирование, кодирование, отладка.

 

ТЕМА 4. Арифметические основы ЭВМ

ВОПРОСЫ:

1. Позиционные и непозиционные системы счисления. Основные понятия, примеры. Порождение целых чисел в позиционных системах счисления.
2. Перевод целых чисел из десятичной системы в систему счисления с основанием q.
3. Перевод правильной десятичной дроби  в систему счисления с основанием q.
4. Перевод двоичного числа в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.
5. Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных чисел в двоичную систему счисления.
6. Перевод чисел из системы счисления с основанием q в десятичную систему.
7. Арифметические операции в позиционных системах счисления.

 

ТЕМА 5.  Логические основы ЭВМ

ВОПРОСЫ:

8. Основные понятия алгебры логики.
9. Операции над высказываниями.
10. Свойства операций над высказываниями.
11. Связь между алгеброй логики и двоичным кодированием.
12. Логические элементы компьютера.

ТЕМА 6. Технические средства реализации информационных процессов.

ВОПРОСЫ:

• Основные блоки, входящие в состав компьютера.
• Назначение основных элементов персонального компьютера.
• Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики.
• Устройства ввода/вывода данных: разновидности, основные характеристики.

 

ТЕМА 7. Программные средства реализации информационных процессов.

ВОПРОСЫ:

• Понятие программного обеспечения.
• Классификация программного обеспечения.
• Прикладные программы.
• Системные программы.
• Инструментальные программные системы.
• Что такое операционная система?
• Операционные системы Windows, Unix, Linux.
• Что такое программы – оболочки?

 

ТЕМА 8. Основы представления  графических данных. Виды компьютерной графики.

ВОПРОСЫ:

1. Компьютерная графика как область информатики.
2. Виды компьютерной графики.
3. Растровая (точечная) графика. Понятие разрешения растрового изображения.
4. Особенности растровых графических редакторов.
5. Пикселизация изображений. Методы противодействия пикселизации.
6. Векторная графика.   Некоторые свойства.
7. Фрактальная графика.
8. Трехмерная (3D) графика.
9. Форматы графических данных.
10. Цветовые модели.

11. Некоторые форматы графических данных

 

ТЕМА 9. Технологии обработки текстовой и графической информации.

 

Предполагается типовое задание по теме.

 

ТЕМА 10. Модели решения функциональных и вычислительных задач.

ВОПРОСЫ:

1. Понятие модели.
2. Виды моделей:

• Материальная (предметная) модель.
• Информационная модель.
• Образная информационная модель.
• графическая информационная модель.
• Табличная информационная модель.
• Знаковая информационная модель.
• Логическая модель.
• Математическая модель.
• Специальная модель.
• Описательная информационная  модель.
• Иерархическая и сетевая информационная модель.
• Дискретная математическая модель.
• Непрерывная математическая модель.
• Имитационная модель.
• Эвристическая модель.
• Статистическая или теоретико-вероятностная модель (стохастическая модель).
• Компьютерная модель.

3. Свойства модели.
4. Классификация моделей.

• Классификация моделей по времени.
• Классификация моделей по области возможных приложений.

 

ТЕМА 11. Моделирование как метод познания. Методы и технологии моделирования

ВОПРОСЫ:

1. Виды моделирования.
2. Этапы моделирования.
3. Использование информационных моделей  в процессе моделирования на компьютере.

4. Этапы компьютерного моделирования.
5. Компьютерная математическая модель.
6. Вычислительный (компьютерный) эксперимент.

 

ТЕМА  12. Локальные и глобальные компьютерные сети. Защита информации в сетях.

ВОПРОСЫ:

• Основные способы организации межкомпьютерной связи.
• Понятие сервера и клиента.
• Компьютерная сеть как система обмена информацией между компьютерами.
• Топология сети. Виды топологий сети.
• Виды сетей по степени географического распространения.
• Виды соединений локальных сетей.
• Беспроводные сети.
• Основные виды компьютерных вирусов. Средства профилактики и борьбы с ними.
• Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях.

 

ТЕМА 13. Технологии программирования. Языки программирования  высокого уровня.

ВОПРОСЫ:

1. Основные понятия языков программирования.
2. Структуры и типы данных языков программирования.
3. Уровни языков программирования.
4. Поколения языков программирования.
5. Классификация языков программирования.
6. Языки программирования высокого уровня.
7. Трансляция, компиляция, интерпретация.
8. Системы программирования.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

 

1. Понятие алгоритма.  Свойства алгоритмов. Формы записи алгоритмов.
2. Базовая алгоритмическая структура  «Следование».
3. Базовая алгоритмическая структура  «Ветвление».
4. Базовая алгоритмическая структура «Цикл».
5. Позиционные и непозиционные  системы счисления. Основные понятия, примеры. Порождение целых чисел в позиционных системах счисления.
6. Перевод целых чисел из десятичной системы в систему счисления с основанием q.
7. Перевод правильной  десятичной дроби  в систему счисления с основанием q.
8. Перевод двоичного числа в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.
9. Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных  чисел в двоичную систему счисления.
10. Перевод чисел из системы счисления с основанием q в десятичную систему.
11.  Арифметические операции в позиционных системах счисления.
12.  Информатика как наука. Приоритетные направления информатики.
13. Понятие информации. Области использования понятия информации.
14. Свойства информации. Способы существования информации. Формы представления информации.
15. Операции с информацией. Информационные технологии. Понятие информационного процесса.
16. Меры и единицы количества и объема информации. Формулы Хартли и Шеннона.
17. Логические основы ЭВМ. Основные понятия. Операции над высказываниями. Свойства операций над высказываниями.
18. Связь между алгеброй логики и двоичным кодированием. Логические элементы компьютера.
19. Основные составные части компьютера (Hard Ware, Soft Ware, Brain Ware).
20. Главные устройства компьютера. Функции памяти, функции процессора.
21. Общие принципы построения компьютеров. Понятие о принципе открытой архитектуры.
22. Основные блоки, входящие в состав компьютера.
23. Классификация программного обеспечения компьютеров.
24. Понятие  операционной системы. Функции операционной системы.
25. Операционные системы  Windows, Unix, Linux.
26. Текстовые и графические редакторы. Примеры.
27. Электронные таблицы. Простейшие функции и вычисления в таблицах.
28. Основы программирования. Классификация  языков программирования.
29. Системы программирования. Транслятор, компилятор, интерпретатор.
30. Этапы решения задач на компьютере.
31. Основы представления графических данных. Виды компьютерной графики.
32. Форматы графических данных. Графические редакторы. Цветовые модели.
33. Способы организации межкомпьютерной связи. Основные топологии вычислительных сетей.
34. Локальные и глобальные сети ЭВМ. Сетевой сервис и сетевые стандарты.
35. Структура доменных и IP- адресов в сети Internet.

 

2.1.2. Математическое моделирование и компьютерные технологии

Практические занятия, отчетность –экзамен (1 курс).

(Направление подготовки  06.04.01.  – БИОЛОГИЯ. Профиль подготовки -  экология,  биотехнология. Уровень высшего образования -   МАГИСТРАТУРА)

 

ТЕМАТИКА УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

ТЕМА 1. Понятие информационной технологии (ИТ), виды ИТ.

 ВОПРОСЫ:

1. Определение ИТ.
2. Цель информационной технологии. ИТ как аналог технологии переработки материальных ресурсов.
3. Сопоставление основных компонентов ИТ.
4. Классификация ИТ. 

• По типу обрабатываемой информации.
• Разделение на обеспечивающие (ОИТ) и функциональные (ФИТ).
• По типам пользовательского интерфейса.
• Разделение на пакетные и диалоговые ИТ.
• По степени взаимодействия ИТ между собой.

 

ТЕМА 2. Определение, типы, свойства, классификация моделей.

ВОПРОСЫ:

1. Понятие модели.
2. Виды моделей, примеры:

• Материальная (предметная) модель.
• Информационная модель.
• Образная информационная модель.
• графическая информационная модель.
• Табличная информационная модель.
• Знаковая информационная модель.
• Логическая модель.
• Математическая модель.
• Специальная модель.
• Описательная информационная  модель.
• Иерархическая и сетевая информационная модель.
• Дискретная математическая модель.
• Непрерывная математическая модель.
• Имитационная модель.
• Эвристическая модель.
• Статистическая или теоретико-вероятностная модель (стохастическая модель).
• Компьютерная модель.

3. Свойства модели.
4. Классификация моделей:

• По времени.
• По области возможных приложений.
• По области использования,
• По фактору времени,
• По отрасли знаний,
• По форме представления.
• По типу построения (табличные, иерархические и сетевые),
• По форме представления данных (знаковые и образно-знаковые),
• По объекту (описание свойств объекта или процесса).

 

ТЕМА 3. Виды, этапы моделирования. Основы математического и компьютерного моделирования.

ВОПРОСЫ:

• Виды моделирования.
• Этапы моделирования.
• Использование информационных моделей в процессе моделирования на компьютере.

• Этапы компьютерного моделирования.
• Компьютерная математическая модель.
• Вычислительный (компьютерный) эксперимент.

 

       Этапы компьютерного моделирования

1. Концептуальная модель. Основные элементы системы и их взаимосвязи.
2. Постановка задачи. Определение объекта моделирования.
3. Формализация, переход к модели.
4. Создание алгоритма.
5. Планирование компьютерного эксперимента.
6. Анализ результатов.

ТЕМА 4. Модели, моделирование, статистические методы обработки данных.

 Предлагается тест ТЕСТ    из 18 заданий:

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

9-12    баллов – «3»

13-15  баллов – «4»

• баллов – «5»

1. Лабораторные модели – это модели:

        1) реальные;                   2) идеальные;         

        3) концептуальные;    4) математические.

1. Метод преобразования табличных значений модели к аналитическому виду путем замены одних математических объектов близкими к исходным:

  1) интерполяция;    

  2) экстраполяция;  

  3) аппроксимация.

2. Необходимое условие правильности модели:

        1) устойчивость её стационарных состояний; 

        2) устойчивость её не стационарных состояний; 

        3) устойчивость дополнительных параметров;

        4) информации.

3. Построение математической модели начинается с:

         1) формализации объекта, математической постановки задачи;         

         2) поиска метода математической задачи и её решения; 

         3) выбора математического аппарата и вычислительной техники;

         4) реализации программных средств и получения выходной количественной информации.

4. Схемы, графики – модель:

         1) физическая;          2) логическая,   

         3) математическая    4) стохастическая

5. Объект измененный в масштабе это физическая модель:

        1) полная;         2) частичная;          3) аналоговая.

6. Чему равна вероятность достоверного события

         1)  Может быть любым числом;          2)  1      

         3)  1/2                                                     4)  0

7. Случайная величина X принимает значения

     7, -2, 1, -5, 3 с равными вероятностями.

     Найдите М(х): 

          1)  0,7              2)  0,9            

          3)  0,8              4)  0.

8. М(х) = 5, М(у) = 2. Используя свойства математического ожидания, най­дите М(2х-3у): 

           1) 5                 2)3                 

            3)  4               4)  2

9. Производится n независимых испытаний, в которых вероятность наступ­ления события А равна Р (n велико). Вероятность того, что событие А насту­пит m раз вычисляется по формуле:

         1)  Бернулли         2)  P(l-P) 

         3)  Бейеса              4)  Муавра-Лапласа.

10. Вероятность появления события А в испытании равна Р. Чему равно ма­тематическое ожидание числа появления события А в одном испытании:

        1)  Р            2)  P(P-l)     

        3)  1/Р         4)  1-P

11. При обследовании группы спортсменов в составе 25 человек в отношении размеров окружности груди было установлено, что у троих этот размер 88 см, у 4-х - 92 см, 5-х - 96 см, 6-х - 98 см, 7-х - 100 см. Определить среднее значение размера окружности груди.

          1)  96 см      2)   100 см    

          3)  86 см      4)  94 см

12. Доля зараженности зерна вредителями составляет 0,002. Определить ве­роятность того, что в выборке из 500 зерен окажется равно 3 зараженных зерна:

         1)   1                  2)  0,06         

         3)  0,05             4)  0

13. Для того, чтобы выборка достаточно полно представляла генеральную совокупность она должна быть:

        1)  хорошей                  2)  репрезентативной          

        3)  большой                  4)  маленькой

14. Последовательность однородных событий, следующих одно за другим через случайные интервалы времени – это:                                                                                

        1) генеральная совокупность                      

         2)поток событий

        3)математическое ожидание                        

        4) дисперсия

15. В основе моделирования систем массового обслуживания лежит метод:             

        1) наименьших квадратов

        2) метод укрупнения интервалов 

         3) метод потенциалов                    

         4) метод Монте-Карло

16. Совокупность правил, описывающих сущность конфликтной ситуации:

        1) теорема                    2) гипотеза               

        3) игра                         4) аксиома

17. Критерием изменений является:                                                                                

        1) Т- критерий Вилкоксона; 

        2) Н – критерий Крускала-Уоллиса;  

        3) G – критерий знаков;                    

        4)  S – критерий тенденций Джонкира.

ТЕМА 5. Биометрические методы.

 ВОПРОСЫ:

1. Биометрия – наука о статистическом анализе групповых свойств в биологии.
2. Основные и сопряженные категории групповых свойств.
3. Категории признаков: количественные, качественные, порядковые.
4. Средняя арифметическая.
5. Среднее квадратическое отклонение (сигма).
6. Свойства выборочной дисперсии и среднеквадратического отклонения
7. Число степеней свободы.
8. Вариационный ряд.
9. Коэффициент вариации.
10. Графическое изображение вариационных рядов. Гистограмма, вариационная кривая.
11. Нормальное распределение.
12. Генеральная совокупность, выборка.
13. Репрезентативность выборочных показателей.
14. Ошибки репрезентативности.
15. Доверительные границы.
16. Общий порядок оценки генеральных параметров.
17. Оценка средней арифметической, оценка средней разности.

        

ТЕМА 6. Первичная обработка результатов эксперимента.

ВОПРОСЫ:

1. Среднее арифметическое (), дисперсия  (D) и cреднее квадратическое отклонение ().
2. Интервал наиболее вероятных значений  ( -  + ).
3. Частота больших  значений  величины Х (больших   + ).
4. Частота малых значений величины Х (меньших   -  ).
5. Интервальный ряд, гистограмма.
6. Нахождение по интервальному ряду числовых  характеристик  (, D, ).

Доля значений переменной величины, попадающих в заданный  промежуток.

Предполагается типовое   индивидуальное задание.

 

ТЕМА 7.  Построение эмпирических табличных зависимостей.

ВОПРОСЫ:

• Эмпирическая таблица.
• Эмпирическая формула.

I) Способы выбора эмпирической формулы

• Графический способ.
• Аналитические методы

II) Уточнение коэффициентов эмпирической формулы:

• метод выбранных точек;
• метод средних;
• метод наименьших квадратов.

Каждому студенту выдается типовое индивидуальное задание в виде таблицы с конкретными данными.