Учебно-методические комплексы

Подробнее

2. Формируемые компетенции
✓ Навыки перевода единиц измерения информации (бит, байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт, Тбайт).
✓ Умение вычислять количество информации по формулам Хартли (равновероятные события) и Шеннона (разновероятные события).
✓ Навыки работы с частотными характеристиками текста, вычисления энтропии и избыточности сообщений.
✓ Умение составлять законы распределения вероятностей дискретных случайных величин, вычислять математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение.
✓ Навыки расчета пропускной способности каналов связи по формуле Шеннона.
✓ Умение применять теорему Котельникова для оценки частоты дискретизации и интерполяции сигналов.
✓ Навыки кодирования и декодирования текстовой информации с использованием таблиц ASCII, Unicode, KOI-8, Windows-1251, MS-DOS, MAC, ISO.
✓ Умение применять алгоритмы сжатия данных (RLE, кодирование Хаффмана, словарные методы).
✓ Навыки шифрования и дешифрования текстов классическими методами криптографии (Цезарь, Виженер, Гронсфельд, перестановки, решетка, акростихи, стеганография).
3. Содержание практических работ (основные темы и задания)
✓ Сбор и хранение информации: создание досье группы (фотографирование, сканирование, создание текстовых документов с персональными данными), знакомство со средствами сбора текстовой, графической, звуковой и видеоинформации.
✓ Измерение информации: перевод единиц измерения (байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт, Тбайт), вычисление количества информации по формулам Хартли и Шеннона, решение задач на определение вероятности событий и количества информации в сообщениях.
✓ Энтропия и избыточность: построение таблиц распределения частот символов в тексте, вычисление энтропии по формуле Шеннона, расчет избыточности сообщения, анализ частотных характеристик русского языка.
✓ Закон распределения вероятностей: решение задач на составление законов распределения дискретных случайных величин, вычисление числовых характеристик (математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратическое отклонение), построение многоугольников распределения и графиков функций распределения.
✓ Пропускная способность: расчет пропускной способности каналов связи по формуле Шеннона, анализ влияния отношения сигнал/шум и полосы частот на пропускную способность.
✓ Теорема Котельникова: расчет частоты дискретизации, анализ алиасинга (стробоскопического эффекта), определение частоты Найквиста.
✓ Энтропийное кодирование: расчет энтропии случайных величин, изучение свойств энтропии, применение кодирования Хаффмана для сжатия данных.
✓ Алгоритмы сжатия: архивирование текстовых сообщений методами RLE, KWE, Хаффмана, определение коэффициента сжатия, разархивирование сжатых сообщений.
✓ Кодирование символов: работа с кодовыми таблицами ASCII (десятичные и шестнадцатеричные коды), Unicode, KOI-8, Windows-1251, MS-DOS, MAC, ISO, кодирование и декодирование текстов, сравнение кодировок.
✓ Кодирование звука и видео: расчет объема звуковых файлов по частоте дискретизации, глубине кодирования и времени звучания, расчет объема видеопамяти в зависимости от разрешения и глубины цвета, знакомство с цветовыми моделями RGB, HSB, CMYK.
✓ Криптографическая защита: шифрование и дешифрование текстов методами Цезаря (сдвиг), Виженера (табличный метод с ключевым словом), Гронсфельда (числовой ключ), перестановки (столбцовые, магический квадрат), решетки, акростихов, стеганографии (сокрытие информации в тексте).
4. Структура инструкционно-технологической карты
✓ Каждая карта включает:
— Тему и наименование практической работы.
— Цель работы.
— Оборудование и программное обеспечение.
— Теоретические основы (основные понятия, формулы, примеры).
— Порядок выполнения работы.
— Практические задания (по вариантам).
— Контрольные вопросы для самопроверки.
— Критерии оценки (по пятибалльной системе).
5. Задания для самостоятельной работы студентов
✓ Документ содержит «дорожную карту» выполнения самостоятельной работы по подготовке к практическим занятиям. Этапы работы включают анализ конспекта лекций, дополнительной литературы и интернет-ресурсов, подготовку к практическим работам и их защиту. Критерии оценки зависят от полноты и правильности выполнения заданий, логичности и аккуратности оформления.
6. Назначение документа
✓ Комплект инструкционно-технологических карт служит полным методическим обеспечением для проведения практических занятий по дисциплине «Основы теории информации».
✓ Позволяет преподавателю организовать поэтапное формирование у студентов навыков работы с информацией — от измерения и кодирования до сжатия и криптографической защиты.
✓ Студенту дает четкое понимание структуры и содержания каждой практической работы, требований к выполнению заданий и оформлению отчета.
✓ Все работы построены на принципе «от теории к практике»: сначала студент изучает теоретические сведения, затем выполняет расчеты или практические задания.
✓ Документ обеспечивает системный подход к формированию профессиональных компетенций, необходимых для успешной работы в области сетевого и системного администрирования, включая знание методов оценки информации, кодирования, сжатия и защиты данных при передаче по сетям.

Подробнее

3. Содержание оценочных материалов
✓ Входной контроль: включает 25 типовых заданий (письменная работа на 45 минут), охватывающих базовые понятия информатики: системы счисления, перевод чисел, логические операции, работа с табличными процессорами, базами данных, файловой системой и адресацией (электронная почта, URL).
✓ Текущий контроль: представлен многоуровневой системой заданий:
– Часть 1 (выбор ответа): 20 тестов по теории информации (источник сообщений, энтропия Шеннона, глубина цвета, дискретизация звука, помехоустойчивое кодирование, код Хаффмана, арифметическое кодирование, криптография).
– Часть 2 (установление соответствия): 8 заданий на соотнесение единиц измерения, мощностей алфавитов, скоростей передачи, параметров оцифровки звука и графики.
– Часть 3 (упорядочивание): 8 заданий на восстановление правильной последовательности этапов обработки данных (от нажатия клавиши до вывода на экран, от источника к получателю, этапы цифровой записи звука и исторические информационные революции).
– Часть 4 (дополнение): 20 заданий с кратким ответом, требующих вставки ключевых терминов (основание логарифма, отношение сигнал-шум, коэффициент затухания, неравенство Крафта, принцип Кирхгоффа и др.).
– Часть 5 (развернутые задачи): 20 практических задач с полным обоснованием — от расчета информации по формуле Хартли до построения кодов Хаффмана, RLE-сжатия, арифметического кодирования и применения кода Хэмминга с обнаружением ошибок.
✓ Промежуточная аттестация (экзамен): включает 2 варианта комплексных практических заданий, объединяющих три ключевые темы: сжатие методом RLE, построение дерева Хаффмана и арифметическое кодирование сообщений с заданными вероятностями символов.
4. Методическое обеспечение
✓ Для каждого типа заданий приведены эталоны ответов и критерии оценки (правильность выполнения, соответствие эталону).
✓ В спецификации указана кодификация заданий с привязкой к конкретным компетенциям и номерам заданий в двух вариантах.
✓ Форма проведения — очная, письменная, с четким регламентом времени (для входного контроля — 45 минут, для экзамена — 6 академических часов).
5. Содержательный охват дисциплины
Материалы покрывают весь спектр тем дисциплины «Основы теории информации»:
✓ Теория мер информации: вероятностный и алфавитный подходы, энтропия, избыточность.
✓ Кодирование: оптимальные префиксные коды (Хаффман, арифметическое кодирование), помехоустойчивое кодирование (Хэмминг, контроль четности), сжатие без потерь (RLE).
✓ Каналы связи: теорема Котельникова, теорема Шеннона для канала с шумами, модуляция, пропускная способность, отношение сигнал-шум.
✓ Криптографические основы: симметричное шифрование, принцип Кирхгоффа, генерация ключей.