Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова" МОСКОВСКИЙ ПРИБОРОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

«ОП 06. Основы теории информации»

Специальность: 09.02.05 Прикладная информатика (по отраслям)

Квалификация: техник - программист

Москва 2017

3

1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Рабочая программа учебной дисциплины «Основы теории информации» является частью основной профессиональной образовательной программы по специальности 09.02.05 «Прикладная информатика (по отраслям)» и едина для всех форм обучения. 1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: учебная дисциплина «Основы теории информации» относится к профессиональному циклу. 1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины: В результате освоения учебной дисциплины студент должен уметь:

− применять правила недесятичной арифметики; − переводить числа из одной системы счисления в другую; − повышать помехозащищенность и помехоустойчивость передачи информации; − кодировать информацию (символьную, числовую, графическую, звуковую, видео); − сжимать и архивировать информацию;

В результате освоения учебной дисциплины студент должен знать: основные понятия теории информации;

− основные понятия теории информации; − виды информации и способы представления ее в электронно-вычислительных

машинах; − свойства информации; − меры и единицы измерения информации; − принципы кодирования и декодирования; − основы передачи данных; − каналы передачи информации

В результате освоения учебной дисциплины студент должен овладевать: общими компетенциями, включающими в себя способность

- ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

- ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

- ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

- ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

- ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

- ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

- ОК 7. Брат на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

- ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

- ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

4

профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности - ПК 1.1. Обрабатывать статический информационный контент. - ПК 1.2. Обрабатывать динамический информационный контент. - ПК 1.3. Осуществлять подготовку оборудования к работе. - ПК 2.1. Осуществлять сбор и анализ информации для определения потребностей клиента. - ПК 3.2. Осуществлять продвижение и презентацию программного обеспечения отраслевой направленности.

5

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы Объем часов Максимальная нагрузка (всего) 96 Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) 64 в том числе: Лабораторные работы Практические работы 24 Контрольные работы Самостоятельная работа студента (всего) 32 в том числе: Исследовательская работа 10 Работа с информационными источниками 4 Реферативная работа - Расчетно-графическая работа - Творческие задания 18 Подготовка презентационных материалов - Составление таблиц - Составление тезисов - Аттестация по дисциплине Дифференцированный

зачёт

6

2.2. Тематический план по дисциплине

Наименование разделов и тем

Макс. учеб.

нагрузка студента

(час)

Самостоятельная работа студента

(час)

Количество аудиторных часов всего Теоретическ

ое обучение Практические

(семинарские) и лабораторные

занятия

Лабораторные занятия

Курсовое проектиро

вание

Раздел 1. Понятие информации. Обработка сигналов.

8 4 4 4 - - -

Тема 1.1 Понятие информации. Формы представления информации. Сигналы как материальные носители информации.

2 2 2 2 - - -

Тема 1.2 Аналоговые и цифровые сигналы. Основные понятия теории информации: канал связи, шум, кодирование.

2 2 2 2 - - -

Раздел 2. Представление информации в ЭВМ 30 10 20 12 8 - - Тема 2.1 Системы счисления. Правила недесятичной арифметики.

2 - 2 2 - - -

Тема 2. 2 Представление числовой информации. Особенности представления целых чисел в ЭВМ.

6 2 4 2 2 - -

Тема 2.3 Представление числовой информации. Особенности представления вещественных чисел в ЭВМ.

4 - 4 2 2 - -

Тема 2.4 Представление символьной информации в ЭВМ.

8 4 4 2 2 - -

Тема 2.5 Представление звуковой информации в ЭВМ.

8 4 4 2 2 - -

Тема 2.6 Представление графической и видео- информации в ЭВМ.

2 - 2 2 - - -

Раздел 3. Сжатие данных, изображений и звука 28 8 20 12 8 - - Тема 3.1 Меры и единицы измерения информации. Понятие энтропии.

2 - 2 2 - - -

Тема 3.2 Методы сжатия информации без потерь: статистические методы (кодирование Хаффмана, факсимильное сжатие, понятие арифметического кодирования).

10 4 6 2 4 - -

Тема 3.3 Методы сжатия информации без потерь: словарные методы. Методы Лемпела-Зива.

10 4 6 2 4 - -

7

Тема 3.4 Принципы сжатия информации с потерями. Сжатие изображений.

2 - 2 2 - - -

Тема 3.5 Сжатие видео- и звуковой информации. 2 - 2 2 - - - Тема 3.6 Программы-архиваторы 2 - 2 2 - - - Раздел 4. Основы передачи данных 4 - 4 4 - - - Тема 4.1 Общая схема передачи информации. 2 - 2 2 - - - Тема 4.2 Каналы передачи информации. Основные направления защиты информации при передаче по каналам связи.

2 - 2 2 - - -

Раздел 5. Помехоустойчивое кодирование 12 4 8 4 4 - - Тема 5.1 Принципы классификации помехоустойчивых кодов: кодирование с обнаружением ошибок и кодирование с исправлением ошибок.

2 - 2 2 - - -

Тема 5.2 Линейные блоковые коды. Коды Хемминга. 10 4 6 2 4 - - Раздел 6. Защита информации от несанкционированного доступа

14 6 8 4 4 - -

Тема 6.1 Основные понятия криптологии. Понятие о традиционных криптосистемах с ключом.

6 2 4 2 2 - -

Тема 6.2 Понятие о криптосистемах без передачи ключей

6 4 2 - 2 - -

Тема 6.3 Понятие о современных криптосистемах с открытым ключом. Электронная цифровая подпись.

2 - 2 2 - - -

Зачёт Всего по дисциплине 96 32 64 40 24 - -

8

2.3 Содержание учебной дисциплины

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа

студентов, курсовая работа (проект) Объем часов

Уровень освоения

Раздел 1. Понятие информации. Обработка сигналов 8 Тема 1.1 Понятие информации. Формы представления информации. Сигналы как материальные носители информации.

Содержание учебного материала 2 1 Цель изучения дисциплины 1 2 Фундаментальные виды взаимодействия между объектами (обмен веществом, энергией, информацией) 1 3 Формы представления информации 1 4 Сообщения, сигналы 1 Самостоятельная работа студента Написать реферат на тему «Виды и формы представления информации»

4

Тема 1.2 Аналоговые и цифровые сигналы. Основные понятия теории информации: канал связи, шум, кодирование.

Содержание учебного материала 2 1 Понятие об аналоговых и цифровых сигналах 1 2 Сравнительный анализ аналоговых и цифровых сигналов 1 3 Преобразование аналоговых сигналов в цифровые (дискретизация) 1 Самостоятельная работа студента Ознакомиться с материалами по изученной теме (доп. литература)

-

Раздел 2. Представление информации в ЭВМ 30 Тема 2.1 Системы счисления. Правила недесятичной арифметики.

Содержание учебного материала 2 1 Позиционные системы счисления 1 2 Двоичная арифметика 1 3 Принципы двоичного кодирования информации в ЭВМ. 1 Лабораторные работы Практическая работа №1

2

Самостоятельная работа студента - Тема 2. 2 Представление числовой информации. Особенности представление целых чисел в ЭВМ.

Содержание учебного материала 2 1 Представление целых числе в формате с фиксированной точкой 1 2 Знаковое и беззнаковое представления целых чисел. 1 3 Диапазоны представления в знаковом и беззнаковом типах. 1 4 Особенности выполнения арифметических операций в ограниченном числе разрядов 1 Лабораторные работы Практическая работа №2

2 2

Самостоятельная работа студента Создание программы в среде Turbo Pascal для решения вычислительной задачи с разными числовыми типами данных

2 3

9

Тема 2.3 Представление числовой информации. Особенности представления вещественных чисел в ЭВМ.

Содержание учебного материала 2 1 1 Представление вещественных чисел в формате с плавающей точкой 1 2 Диапазон и точность представления вещественных чисел 1 3 Причины возникновения погрешностей при выполнении арифметических операций над вещественными

числами. 1

Лабораторные работы Практическая работа №3

2

Тема 2.4 Представление символьной информации в ЭВМ.

Содержание учебного материала 2 1 Особенности представления символьной информации 1 2 Кодовые таблицы 1 3 Побитовые операции над символьными данными 1 Самостоятельная работа студента

Создание программ с использованием символьного типа данных (индивидуальные задания) 4 3

Тема 2.5 Представление звуковой информации в ЭВМ.

Содержание учебного материала 2 1 Оцифровка аналогового звукового сигнала: дискретизация по времени и квантование по уровню 1 2 Двоичное кодирование звуковой информации 1 3 Способы звукозаписи: цифровая и MIDI-запись 1 Лабораторные работы

Практическая работа №4 2 2

Самостоятельная работа студента Ознакомиться с материалами по изученной теме (доп. литература)

4 3

Тема 2.6 Представление графической и видео- информации в ЭВМ.

Содержание учебного материала 1 Особенности кодирования графической и видеоинформации в ЭВМ 2 Пространственная дискретизация статических изображений 3 Особенности представления видеоинформации Самостоятельная работа студента

Раздел 3. Сжатие данных, изображений и звука 28 Тема 3.1 Меры и единицы измерения информации. Понятие энтропии.

Содержание учебного материала 2 1 Единицы информации 1 2 Формула Шеннона для измерения количества информации 1 3 Энтропия как мера неопределенности 1

Тема 3.2 Методы сжатия информации без потерь: статистические методы

Содержание учебного материала 2 1 Классификация методов сжатия информации без потерь 1 2 Статистические методы (кодирование Хаффмана, факсимильное сжатие) 1 3 Понятие арифметического кодирования. 1 Лабораторные работы

Практическая работа №5 4 2

Самостоятельная работа студента Ознакомиться с примером арифметического метода сжатия информации

4 3

10

Тема 3.3 Методы сжатия информации без потерь: словарные методы

Содержание учебного материала 2 1 Принципы словарных методов сжатия информации. 1 2 Методы Лемпела-Зива и их модификации. 1 Лабораторные работы

Практическая работа №6 4 2

Самостоятельная работа студента Выполнение индивидуального задания на сжатие информации словарными методами

3

Тема 3.4 Принципы сжатия информации с потерями. Сжатие изображений.

Содержание учебного материала 2 1 Типы изображений 1 2 Подходы к сжатию изображений 1 3 Метод JPEG 1

Тема 3.5 Сжатие видео- и звуковой информации.

Содержание учебного материала 2 1 Основные принципы сжатия видеоинформации: пространственная и временнȧя избыточность. 1 2 Виды кадров в видеоинформации и их кодирование 1 3 Применение словарных, статистических и метода RLE для сжатия звука 1 4 Сжатие звука в стандарте MPEG 1

Тема 3.6 Программы-архиваторы

Содержание учебного материала 2 1 Примеры программ-архиваторов и их возможности 1 2 Алгоритмы сжатия, реализуемые в программах-архиваторах 1

Раздел 4. Основы передачи данных 4 Тема 4.1 Общая схема передачи информации. Каналы передачи информации.

Содержание учебного материала 2 1 Основные элементы общей схемы передачи информации: источник и приемник информации, канал связи,

шум 1

2 Характеристики основных каналов передачи информации 1 3 Пропускная способность каналов связи 1 4 Теоремы Шеннона 1

Тема 4.2 Основные направления защиты информации при передаче по каналам связи.

Содержание учебного материала 2 1 Защита информации от шумов: помехоустойчивое кодирование 1 2 Защита информации от несанкционированного доступа 1

Раздел 5. Помехоустойчивое кодирование 12 Тема 5.1 Понятие о помехоустойчивом кодировании

Содержание учебного материала 2 1 Принципы классификации помехоустойчивых кодов 1 2 Кодирование с обнаружением ошибок 1 3 Кодирование с исправлением ошибок. 1

Тема 5.2 Линейные блоковые коды. Коды Хемминга.

Содержание учебного материала 2 1 Свойства линейных блоковых кодов 2 Расстояние Хэмминга и корректирующая способность 3 Вероятность ошибки декодирования

11

4 Коды Хэмминга 5 Расширенные коды Хэмминга Лабораторные работы

Практическая работа №7 4

Самостоятельная работа студента Выполнение индивидуальных заданий на кодирование информации кодами Хэмминга

4

Раздел 6. Защита информации от несанкционированного доступа 14 Тема 6.1 Основные понятия криптологии.

Содержание учебного материала 2 1 Необходимость применение методов шифрования информации на современном этапе 1 2 Криптография и криптоанализ 1 3 Понятие о традиционных криптосистемах с ключом 1 Лабораторные работы

Практическая работа №8 2

Самостоятельная работа студента Выполнение индивидуальных заданий на шифрование информации традиционными методами с ключом

2

Тема 6.2 Понятие о криптосистемах без передачи ключей.

Содержание учебного материала 1 Идеи Диффи-Хеллмана 1 2 Принципы работы криптосистемы без передачи ключей 1 Лабораторные работы

Практическая работа №9 2 2

Самостоятельная работа студента Выполнение индивидуальных заданий по моделированию криптосистемы без передачи ключей 4 3

Тема 6.3 Понятие о современных криптосистемах с открытым ключом. Электронная цифровая подпись.

Содержание учебного материала 2 1 Механизм криптосистем с открытым ключом 1 2 Электронная цифровая подпись 1

Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения: 1 – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств); 2 – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством); 3 – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач).

12

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Требования к материально-техническому обеспечению Учебный кабинет по дисциплине «Основы теории информации». Оборудование учебного кабинета: «Методические рекомендации по планированию, организации и проведению практических занятий», «Методические рекомендации по планированию и организации самостоятельной работы студентов». Технические средства обучения: мультимедийный комплекс

− ноутбук − проектор − экран − интерактивная доска

Оборудование лаборатории и рабочие места лаборатории: компьютерный стол, персональный компьютер.

3.2. Информационное обеспечение обучения

1. Основные источники 1.1 Введение в криптографию. Курс лекций / В.А. Романьков. — 2-е изд., испр. и доп. — М. :

ФОРУМ : ИНФРА-М, 2017. — 240 с. — (Высшее образование). http://znanium.com/catalog/product/914480 1.2 Основы компьютерной обработки информации: Учебное пособие / Пушкарёва Т.П. -

Краснояр.:СФУ, 2016. - 180 с. http://znanium.com/catalog/product/967586

2. Дополнительные источники 2.1 Защита информации: Учебное пособие / А.П. Жук, Е.П. Жук, О.М. Лепешкин, А.И.

Тимошкин. - 2-e изд. - М.: ИЦ РИОР: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 392 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат; Магистратура).

http://znanium.com/catalog/product/474838

13

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Контроль результатов освоения учебной дисциплины Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки

результатов обучения

Методы контроля

применять правила недесятичной арифметики; переводить числа из одной системы счисления в другую; кодировать информацию (символьную, числовую, графическую, звуковую, видео); сжимать и архивировать информацию; повышать помехозащищенность и помехоустойчивость передачи информации;

Практические работы Устный опрос, практические работы Устный опрос, практические работы

Выполнение индивидуальных заданий Выполнение индивидуальных заданий Выполнение индивидуальных заданий

основные понятия теории информации; виды информации и способы представления ее в электронно-вычислительных машинах (ЭВМ); свойства информации; меры и единицы измерения информации; принципы кодирования и декодирования; основы передачи данных; каналы передачи информации

Дифференцированный зачёт

Устные ответы на вопросы индивидуального зачётного задания

14

4.2 Перечень соответствия овладения компетенций темам учебной дисциплины

Компетенции Темы учебной дисциплины

- ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. - ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. - ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. - ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Понятие информации. Обработка сигналов

- ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. - ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности. - ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. - ОК 7. Брат на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий. - ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. - ПК 1.1. Обрабатывать статический информационный контент. - ПК 1.2. Обрабатывать динамический информационный контент. - ПК 1.3. Осуществлять подготовку оборудования к работе. - ПК 2.1. Осуществлять сбор и анализ информации для определения потребностей клиента.

Представление информации в ЭВМ

- ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. - ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. - ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. - ПК 1.1. Обрабатывать статический информационный контент. - ПК 1.2. Обрабатывать динамический информационный контент. - ПК 1.3. Осуществлять подготовку оборудования к работе. - ПК 2.1. Осуществлять сбор и анализ информации для определения потребностей клиента. - ПК 3.2. Осуществлять продвижение и презентацию программного обеспечения отраслевой направленности.

Сжатие данных, изображений и звука

- ПК 1.1. Обрабатывать статический информационный контент. - ПК 1.2. Обрабатывать динамический информационный контент. - ПК 2.1. Осуществлять сбор и анализ информации для определения потребностей клиента.

Помехоустойчивое кодирование

- ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. - ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

Защита информации от несанкционированного доступа