ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
МИНИСТЕРСТВО СПОРТА И ТУРИЗМА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ
Кафедра биомеханики
Курьянова Н.И., Волков Ю.О., Пономаренко В.К.
Информационные технологии
Учебно-методическое пособие
Минск, 2013
УДК 797.21(075)
ББК 75.717.5я7
С
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом БГУФК
Рецензенты:
Э.П. Позюбанов, канд. пед. наук, доцент,
каф. легкой атлетики Бел. гос. ун-та физ. культуры;
| С |
Курьянова, Н.И., Волков, Ю.О., Пономаренко, В.К. Информационные технологии. Учебно-методическое пособие / Бел. гос. ун-т физ. культуры. — Мн.: БГУФК, 2013. — с.
ISBN 985-6651-69-7.
Аннотация.Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с учебной рабочей программой и типовой программой-минимумом кандидатского дифференцированного зачета по общеобразовательной дисциплине «Основы информационных технологий». Пособие включает информацию о программе дисциплины, содержании лекционных и лабораторных занятий, а также основные теоретические сведения по дисциплине.
Издание предназначено для подготовки магистрантов, аспирантов и соискателей к сдаче дифференцированного кандидатского зачета по дисциплине «Основы информационных технологий».
ВВЕДЕНИЕ
Информационные технологии характеризуют уровень развития общества, возможность его интеграции в мировую цивилизацию, способность ученых и специалистов поддерживать темпы научно-технического прогресса. Этим определяется актуальность и необходимость освоения основ информационных технологий.
|
|
|
В настоящее время информационные технологии – одна из самых динамично развивающихся областей. Совершенствуется архитектура компьютеров, развиваются технологии программирования, создаются новые пакеты прикладных программ на основе современных математических методов моделирования и оптимизации. Исходя из этого, необходимым элементом подготовки специалистов высшей квалификации является как систематизация основных базовых понятий, так и знакомство с современными достижениями в области информационных технологий.
Цель изучения студентами-магистрантами и аспирантами БГУФК общеобразовательной дисциплины «Основы информационных технологий» - подготовка обучающихся к использованию современных информационных технологий как инструмента для решения на высоком уровне научных и практических задач в области физической культуры и спорта.
Задачей изучения дисциплины является овладение теоретическими основами в области информационных технологий, приобретение практических навыков использования основных видов информационных технологий.
|
|
|
В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:
- иметь четкое представление о современном уровне развития информационных технологий и их использовании в области физической культуры и спорта;
- иметь представление о современных операционных системах и инструментальных пакетах программ;
- иметь навыки работы с основными программными продуктами информационных технологий: текстовыми, графическими и табличными процессорами, базами данных, средствами подготовки презентаций и средствами поддержки математических вычислений;
- ознакомиться с основами сетевых технологий и сервисов сети Интернет, уметь находить необходимую информацию в глобальной сети Интернет;
- иметь представление о проблемах защиты информации в компьютерах и компьютерных сетях;
- ознакомиться с основными методами математического моделирования и оптимизации при решении научных и практических задач в области физической культуры и спорта.
Обучающиеся должны знать:
- технологию работы на персональном компьютере в среде операционной системы Windows;
- технологию работы с текстовыми, графическими и табличными процессорами, базами данных, средствами подготовки презентаций, технологию работы и поиска информации в сети Интернет.
|
|
|
Обучающиеся должны уметь:
- оформлять деловые документы, статьи, доклады, используя текстовый процессор MS Word и систему динамических презентаций MS Power Point;
- обрабатывать графическую и видеоинформацию с помощью графического редактора Adobe Photoshop;
- выполнять расчеты и анализ данных, используя табличный процессор MS Excel;
- хранить и обрабатывать свою научную, экспериментальную и т.п. информацию, используя базу данных;
- выполнять прием и отправление электронных сообщений, производить поиск информации в сети Интернет;
- использовать основные методы статистического моделирования и защиты информации.
-
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН И ОБЪЕМ РАЗДЕЛОВ В ЧАСАХ
| № | Наименование раздела, темы | Всего | Лекц. | Лабор. занятия | Упр.самост. работа | ||
| 1. | Современные информационные технологии | 4 | 4 | - | - | ||
| 1.1. | Основные понятия, современное состояние и перспективы развития информационных технологий | 2 | 2 | - | - | ||
| 1.2. | Технические средства информационных технологий, операционные системы | 2 | 2 | - | - | ||
| 2. | Основные программные средства информационных технологий | 34 | 4 | 16 | 14 | ||
| 2.1. | Программное обеспечение. Сервисные программы, средства работы с текстовой и графической информацией | 18 | 2 | 10 | 2 (лекц.) 4 (лаб.) | ||
| 2.2. | Электронные таблицы Excel | 16 | 2 | 6 | 8 (лаб.) | ||
| 3. | Сетевые технологии и Интернет | 4 | 2 | - | 2 (лекц) | ||
| 4. | Системы управления базами данных | 8 | 2 | 6 | - | ||
| 4.1 | Базы данных и СУБД. Модели данных | 2 | 2 | - | - | ||
| 4.2 | СУБД MS Access. Создание базы данных и работа с ней | 6 | - | 6 | - | ||
| 5. | Защита информации | 4 | 2 | 2 | - | ||
| 5.1. | Проблемы защиты информации | 2 | 2 | - | - | ||
| 5.2. | Знакомство с методами защиты информации | 2 | - | 2 | - | ||
| 6. | Математическое моделирование и численные методы | 16 | 4 | 8 | 4 | ||
| 6.1. | Математические модели, исследование операций и численные методы в научных исследованиях | 2 | 2 | - | - | ||
| 6.2. | Статистические методы анализа данных | 4 | 2 | 2 | - | ||
| 6.3. | Расчет статистических характеристик | 6 | - | 4 | 2 (лаб.) | ||
| 6.4. | Проверка достоверности статистических гипотез | 4 | - | 2 | 2 (лаб.) | ||
| 7. | Методы оптимизации и системы поддержки принятия решений | 2 | 2 | - | - | ||
| 7.1 | Методы оптимизации в спортивных исследованиях | 2 | 2 | ||||
| Всего часов:
| 72 | 20 | 32 | 20 | |||
1.2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ
| № | Название темы | Содержание | Рекоменд. литература |
| 1. | Основные понятия, современное состояние и перспективы развития информационных технологий | Понятие информации и информационных технологий. Классификация и виды информационных технологий, современное состояние и перспективы развития. Информационные технологии в области физической культуры и спорта | [1] - [4], [6], [9] - [13], [23], [24] |
| 2. | Технические средства информационных технологий, операционные системы | Технические средства информационных технологий, их развитие, современное состояние и перспективы. Операционные системы, назначение и классификация, возможности современных операционных систем. Операционные системы семейства Windows | [2], [3], [10] – [14], [23] |
| 3. | Программное обеспечение. Сервисные программы, средства работы с текстовой и графической информацией | Программное обеспечение информационных технологий. Классификация средств программного обеспечения. Назначение и возможности основных программных средств информационных технологий. Сервисные инструментальные средства. Современные текстовые процессоры и их возможности. Современные графические редакторы. Растровая и векторная компьютерная графика. Системы подготовки презентаций | [2] - [6], [10] - [12], [15], [23], [24] |
| 4. | Электронные таблицы Excel | Современные табличные процессоры, их назначение и основные возможности. Табличный процессор MS Excel, технология создания электронных таблиц | [3], [6]. [8], [15] |
| 5. | Сетевые технологии и Интернет | Компьютерные сети. Глобальная сеть Internet, организационная структура, протоколы связи. Основные службы сети Internet: электронная почта, всемирная информационная паутина, служба передачи файлов, телеконференции и др. Поиск информации в сети Internet, методы и средства поиска | [16], [17], [23], [24], [26] |
| 6. | Информационная безопасность и защита информации | Понятие информационной безопасности. Методы и средства защиты информации. Организационные, технические, программные и другие методы защиты информации | [19], [27], [28], [29] |
| 7. | Базы данных и СУБД. Модели данных | Базы данных. Структура данных, модели данных. Реляционные базы данных. Современные системы управления базами данных и их возможности. Проектирование баз данных | [1], [7], [18], [23] |
| 8. | Математические модели, исследование операций и численные методы в научных исследованиях | Понятие модели и операции. Задачи математического моделирования и исследования операций. Численные методы в спортивной науке. Прямая и обратная задачи исследования операций, особенности обратных задач применительно к исследованиям области физической культуры и спорта | [20], [30], [31] |
| 9. | Статистические методы анализа данных | Статистические методы анализа экспериментальных данных. Выборочное исследование. Основные статистические характеристики выборочных данных. Корреляционный анализ | [8], [31] |
| 10. | Методы оптимизации в спортивных исследованиях | Задачи оптимизации в спортивных исследованиях и методы их решения. Понятие о вариационном исчислении. Дискретная оптимизация. Математическое программирование и его задачи | [21], [22], [31], [32] |
1.3. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
| № | Содержание лабораторных работ |
| 1. | Программные средства работы с объектами файловой системы и архивации файлов. Возможности современных файловых менеджеров и архиваторов и работа с ними |
| 2. | Текстовый редактор MS Word. Технология создания документов в MS Word, форматирование и оформление документов, использование таблиц, списков, графических и других объектов |
| 3. | Программа подготовки презентаций MS PowerPoint и ее возможности. Создание, оформление и демонстрация презентаций |
| 4. | Графический редактор Adobe Photoshop, знакомство с его возможностями и основными инструментами, работа со слоями |
| 5. | Использование Photoshop для анализа спортивных движений на основе видеосъемки. Создание анимации |
| 6. | Табличный процессор MS Excel. Ввод данных в электронную таблицу, средства автоматизации ввода. Создание, форматирование, оформление электронных таблиц |
| 7. | Вычисления с помощью формул и функций в электронной таблице Excel. Ввод, редактирование, копирование формул и функций. Использование относительных и абсолютных ссылок |
| 8. | Построение и форматирование диаграмм в Excel. Разновидности диаграмм. Обработка данных в Excel. Выполнение основных операций с данными (сортировка, фильтрация, подведение итогов). |
| 9. | Система управления базой данных MS Access и ее возможности. Создание таблиц данных в MS Access. Использование конструктора |
| 10. | Работа с формами в MS Access. Схема данных, создание связей между таблицами. Операции с данными в MS Access |
| 11. | Создание запросов к базе данных в MS Access, разновидности запросов. Конструирование отчетов |
| 12. | Методы и средства защиты данных. Защита файлов, документов, электронных таблиц. Защита от компьютерных вирусов |
| 13. | Пакет анализа данных в электронной таблице MS Excel и его использование для статистического анализа экспериментальных данных и определения основных статистических характеристик |
| 14. | Основные статистические характеристики центра ряда (среднее арифметическое значение, медиана, мода) и их расчет с помощью статистических функций MS Excel |
| 15. | Характеристики вариации: размах варьирования, дисперсии, стандартное отклонение, стандартная ошибка, коэффициент вариации. Расчет характеристик вариации в MS Excel |
| 16. | Статистические гипотезы, достоверность статистических характеристик. Критерии проверки статистических гипотез. Проверка статистических гипотез с использованием логических функций MS Excel |
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
2.1. БАЗЫ ДАННЫХ И СУБД. МОДЕЛИ ДАННЫХ
Сегодня во многих сферах человеческой деятельности широко используются информационные системы, реализующие автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными с помощью технических средств обработки данных и соответствующего программного обеспечения. Важнейшими компонентами информационных систем являются базы данных и системы управления базами данных.
База данных (БД) – это машинная информационная модель предметной области, представляющая собой поименованную интегрированную совокупность данных об объектах этой области и их взаимосвязях, причем все данные организуются на общих принципах описания, хранения, обработки и находятся в машинной памяти.
Система управления базой данных (СУБД) – это совокупность программных и языковых средств, предназначенных для создания и ведения базы данных, управления данными в ней и обеспечения ее взаимодействия с прикладными программами пользователей.
Основные функции СУБД:
- создание структуры базы данных, т.е. пустого хранилища данных, соответствующего требованиям пользователя;
- ввод данных в базу данных, т.е. заполнение хранилища;
- обеспечение простого и быстрого доступа к любому элементу данных;
- ведение базы данных, т.е. корректировка, обработка, добавление, обновление и удаление данных;
- формирование отчетов и справок по запросам пользователя;
- обеспечение возможности реорганизации и реструктуризации данных в случае необходимости;
- обеспечение целостности данных (целостность – это свойство данных противостоять процессам естественного и искусственного разрушения и нарушения данных).
СУБД является пакетом прикладных программ управляющего характера и не решает никаких расчетных задач. СУБД является инструментом для осуществления хранения и обработки интегрированных данных.
По характеру использования СУБД делятся на персональные и многопользовательские. Персональные СУБД работают на персональных компьютерах и обеспечивают возможность создания недорогих баз данных. Примерами таких СУБД являются Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, MS Access и др.
Многопользовательские СУБД работают в неоднородной вычислительной среде, допускают разные типы ЭВМ и различные операционные системы, и обеспечивают возможность создания многопользовательских информационных систем, функционирующих по технологии “клиент-сервер”. Они требуют много ресурсов и достаточно дорогие.
Современные СУБД обеспечивают поддержку работы в сети, поддержку работы с Windows-приложениями, защиту и безопасность данных, целостность базы данных и др.
База данных, представляющая собой компьютерную информационную модель предметной области, оперирует с формально определенными объектами внешнего мира и основывается на формальном описании предметной области. Для формального описания предметной области разработано множество различных моделей данных.
Модель данных – это совокупность языковых средств СУБД, обеспечивающих описание структур данных, связывание фрагментов структур и манипулирование данными в базе данных.
Основной особенностью понятия “модель данных” является наличие специальных языковых средств для описания структур данных, операций над данными и связей между ними. В языковые средства входят обычно такие языки СУБД, как язык описания данных, язык манипулирования данными, язык запросов данных.
Среди множества различных моделей данных наиболее широко распространенными являются иерархическая, сетевая, реляционная и объектно-ориентированнаямодели.
В иерархической модели данные представляются в виде древовидной иерархической структуры, т.е. база данных представляется связным ориентированным графом типа дерева. Иерархическая модель удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями.
В сетевой модели данные представляются в виде произвольного графа (не древовидного). Сетевая модель более универсальна по сравнению с иерархической моделью. Однако, недостатком сетевой модели является большая сложность схемы базы данных, построенной на ее основе, а также сложность поиска данных.
В реляционной модели данных отношения (relation – англ.), или взаимосвязи, между объектами реального мира описываются с помощью набора двумерных таблиц, в которых хранятся данные об этих объектах. Эта модель характеризуется простым и единообразным способом представления данных в виде таблиц. Такая форма представления привычна для человека. Теоретической основой реляционной модели является алгебра отношений, или реляционная алгебра. Основной принцип реляционного подхода заключается в использовании логических операций над таблицами с целью извлечения из таблицы желаемой таблицы и формирования новых таблиц (отношений). Реляционная модель характеризуется удобной и гибкой схемой базы данных, простотой формирования запросов на поиск информации в базе данных, хорошими возможностями обеспечения целостности и защиты данных, удобством реализации на ЭВМ. Поэтому большинство современных компьютерных баз данных основано на использовании реляционной модели. Основными недостатками реляционной модели являются жесткая структура данных (например, строки таблицы имеют определенную длину и т.д.) и сильная зависимость скорости работы от размера базы (т.е. увеличение числа таблиц заметно уменьшает скорость работы с базой). Реляционная модель данных в основном используется в базах данных среднего размера.
Объектно-ориентированная модель данных является гибридной. Она объединяет реляционную и сетевую модели, и используется для создания крупных баз данных со сложными структурами данных. Объектный подход позволяет интегрировать в базе традиционные и нетрадиционные данные (рисунки, звук, видео).
В зависимости от используемой модели данных различают, соответственно, иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные БД и СУБД.
СУБД MS Access - одна из самых популярных СУБД общего назначения. Она относится к персональным СУБД реляционного типа. MS Access является составной частью интегрированного офисного пакета MS Office и имеет графический оконный интерфейс, схожий с интерфейсом других программ этого пакета
СУБД MS Access отличается простотой изучения (т.к. она ориентирована на пользователей, а не на программистов) и широким набором возможностей и средств для работы с реляционными базами данных. MS Access позволяет:
- создавать базы данных,
- выполнять операции установления связей между данными,
- выполнять операции поиска и выборки данных по условиям,
- создавать и использовать формы для ввода, вывода и просмотра данных,
- формировать итоговые отчеты,
- обеспечивает возможность работы с данными других СУБД, таких как FoxPro, Paradox и т.д.
и др.
В отличие от других систем управления базами данных MS Access позволяет содержать в файле базы данных не только объекты данных (таблицы, запросы), но и объекты приложения (формы, отчеты, макросы, модули). Т.е. MS Access позволяет создавать завершенное приложение, все объекты которого содержатся в одном файле.
MS Access имеет средства для автоматизации проектирования объектов базы данных. К таким средствам относятся конструкторы и мастера. Конструкторы предоставляют пользователю ряд инструментальных средств, с помощью которых можно быстро и просто создавать и изменять объекты базы данных. Мастера задают пользователю вопросы и на основе ответов строят объекты базы данных.
MS Access располагает разнообразными графическими средствами для оформления таблиц, форм, отчетов.
Кроме проектирования объектов базы данных, MS Access выполняет разнообразные функции управления базой данных, такие как защита данных, резервирование данных, восстановление данных, сжатие данных, экспорт и импорт данных, просмотр сведений о базе данных и др.
Основные объекты в MS Access
Таблица – это основной объект базы данных, предназначенный для хранения информации. Каждая таблица хранит информацию определенного типа (например, сведения о сотрудниках, сведения о товарах и т.д.). По терминологии СУБД, столбцы таблицы называются полями, а строки – записями. Каждое поле имеет определенный тип данных (текст, число и т.д.), длину и уникальное имя, определяющее информацию, хранящуюся в этом поле. Запись представляет собой полный набор данных об определенном объекте предметной области. Информация в базу данных вводится записями.
Записи таблицы различаются по значениям одного или нескольких полей, имеющих уникальное значение или комбинацию значений для каждой записи. Эти поля называются ключевыми (или просто ключом). Если записи различаются по значениям одного поля, то такой ключ называется простым. Если записи различаются по значениям нескольких полей, то такой ключ называется составным. Ключ таблицы характеризуется следующими свойствами: 1) ключ однозначно идентифицирует каждую запись, 2) в ключе отсутствует избыточность, т.е. нельзя удалить никакое поле ключа, не нарушив свойство однозначной идентификации записей.
Запрос – это объект базы данных, который позволяет пользователю получить нужные данные из одной или нескольких таблиц. С помощью запросов выполняется выборка данных, соответствующих некоторому критерию. При создании запроса можно указать: (1) таблицы, из которых будет производиться выборка данных, (2) поля таблиц, которые должны быть включены в результат запроса, (3) условия отбора данных.
Форма – представляет собой созданный на экране шаблон для упрощения процессов ввода, просмотра, коррекции, обновления и удаления записей базы данных. Формы позволяют отображать данные таблиц в более удобном для восприятия виде.
Отчет– это объект базы данных, предназначенный для создания текстового или графического документа, основанного на информации, отобранной из базы данных, с последующим выводом его на экран, на печать или включением в документ другого приложения.
Макросы и модули– это объекты базы данных, представляющие собой структурированное описание одного или нескольких действий, которые будут выполнены программой Access в ответ на определенное событие (иными словами, это запрограммированные процедуры обработки событий).
2.2. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
В связи с происходящим сегодня процессом формирования постиндустриального информационного общества, информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития. Информация имеет определенную ценность (и цену). Получение ценной информации злоумышленником приносит ему обязательный доход и причиняет, как правило, значительный ущерб истинным владельцам этой информации. Именно поэтому появился термин «компьютерная (информационная) преступность».
Сегодня руководители всех рангов, как в коммерческих, так и в государственных структурах, должны уделять вопросам защиты информации самое пристальное внимание. К компьютерным системам и сетям сегодня предъявляется требование обеспечения информационной безопасности. Т.е. для того, чтобы компьютерные системы и сети могли эффективно использоваться, в них должна быть обеспечена безопасность всех задействованных информационных ресурсов, т.е. информационная безопасность.
Под информационной безопасностью понимается защищенность информации и поддерживающей ее инфраструктуры от случайных и преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, результатом которых может явиться нанесение ущерба самой информации, ее владельцам или поддерживающей инфраструктуре.
Задачи информационной безопасности сводятся к минимизации ущерба, а также к прогнозированию и предотвращению таких воздействий.
В области компьютерных систем и информационных технологий обеспечение информационной безопасности подразумевает:
- надежность работы компьютерных средств;
- сохранность данных;
- защиту информации от внесения в нее изменений неуполномоченными лицами;
- сохранение тайны переписки в электронной связи и электронных коммуникациях.
Когда говорят об информационных системах, то под безопасностью информационной системы понимается ее защищенность от случайного или преднамеренного вмешательства в ее работу, а также от попыток хищения, модификации или разрушения ее компонентов и ресурсов.
Естественно, что в информационной безопасности заинтересованы все категории субъектов: государственные организации, коммерческие структуры, физические лица.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 300; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!