Рабочая программа по дисциплине "Основы теории информации"
рабочая программа на тему

ОДОБРЕНА

на заседании цикловой комиссии

по    специальности  ..…230111…

Протокол №        от              2014г.

Председатель _________________(Землянов П.П.)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по учебной работе

____________/Волченскова О.В./

1.Паспорт программы учебной дисциплины………………...........................4

2.Структура и  содержание учебной дисциплины….……….……………….8

3.Условия реализации программы учебной дисциплины.………………….13

4.Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины.………..14

Коды и компетенции

ПК 1.2. Осуществлять выбор технологии, инструментальных средств и средств вычислительной техники при организации процесса разработки и исследования объектов профессиональной деятельности

Уметь: использовать программы архиваторы для сжатия информации

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

ПК 1.3. Обеспечивать защиту информации в сети с использованием программно-аппаратных средств.

Уметь: Обеспечивать защиту информации в сети с использованием программно-аппаратных средств

Знать: методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

        ПК 2.1. Администрировать локальные вычислительные сети и принимать меры по устранению возможных сбоев

Уметь: Администрировать локальные вычислительные сети и принимать меры по устранению возможных сбоев 

Знать: методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

ПК 2.2. Администрировать сетевые ресурсы в информационных системах.

Уметь: Администрировать локальные вычислительные сети и принимать меры по устранению возможных сбоев

Знать:

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

            ПК 3.1. Устанавливать, настраивать, эксплуатировать и обслуживать технические и программно-аппаратные средства компьютерных сетей

Уметь: использовать программы архиваторы для сжатия информации

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

        ПК 3.2. Проводить профилактические работы на объектах сетевой инфраструктуры и рабочих станциях

Уметь: Проводить профилактические работы в локальных вычислительных сетях и принимать меры по устранению возможных сбоев

Знать: принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

методы и средства определения количества информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

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

Уметь: применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

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

Уметь: применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

        ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности

Уметь: использовать программы архиваторы для сжатия информации

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

методы и средства определения количества информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

методы и средства определения количества информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Вид учебной работы

Объем часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

172

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

96

в том числе:

практические работы

26

контрольные работы

8

Самостоятельная работа студентов (всего)

50

В том числе:

Написание рефератов

6

Текущая работа с лекционным материалом

12

Выполнение индивидуальных заданий

2

Самостоятельное изучение нового материала

8

Решение задач

4

Поиск дополнительной информации

8

Подготовка к практическим занятиям

5

Подготовка к зачету

5

Промежуточная аттестация: 1 семестр -  в форме компьютерного  тестирования,

2 семестр -  в форме дифференцированного зачета.

Наименование разделов и тем

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

Объем

часов

Уровень усвоения

1

2

3

Раздел 1.

Базовые понятия теории информации

Тема 1.1. Формальное представление знаний. Виды информации.

Теория информации – дочерняя наука кибернетики. Информация, канал связи, шум, кодирование. Принципы хранения, измерения, обработки и передачи информации.

Информация в материальном мире, информация в живой природе, информация в человеческом обществе, информация в науке, классификация информации.

Информатика, история информатики.

8

1

Практическая работа №1

Способы хранения обработки и передачи информации

2

2

Тема 1.2. Способы измерения информации.

 Измерение количества информации,  единицы измерения информации, носитель информации.

 Передача информации, скорость передачи информации.

Экспертные системы. Вероятностный подход к измерению дискретной и непрерывной информации Клода Шеннона.

Информация Фишера.

6

4

1

Практическая работа №2

Поиск энтропии случайных величин.

Измерение количества информации

4

2

Контрольная работа по разделу 1.

2

2

Самостоятельная работа студентов по разделу 1: 

Подготовить реферат на тему «История информации», разделить информацию на категории по отраслям знаний,  работа с конспектом, изучение дополнительного материала на тему «Дезинформация».

 Приготовить доклад на тему: «Значение термина "информация" в различных областях знаний»

12

3

Раздел 2.

Информация и энтропия

Тема 2.1. Теорема отчетов

Теорема отсчетов Котельникова и Найквиста — Шеннона, математическая модель системы передачи информации, виды условной энтропии, энтропия объединения двух источников. b-арная энтропия, взаимная энтропия.

Энтропийное кодирование.

Пропускная способность дискретного канала.

Интерполяционная формула Уиттекера-Шеннона, частота Найквиста

10

8

1

Практическая работа №3

4

2

Применение теоремы отчетов.

Определение пропускной способности дискретного канала

Тема 2.3. Смысл энтропии Шеннона.

Семантическая информация. Закон аддитивности информации. Понятие энтропии, формула Шеннона. Теория вероятности, функция распределения, дисперсия случайной величины

Локальная теорема Муавра — Лапласа.

Экстраполятор нулевого порядка, экстраполятор первого порядка, передискретизация.

6

8

1

Практическая работа №4

Расчет вероятностей. Составление закона распределения вероятностей

4

2

Контрольная работа по разделу 2

2

2

Самостоятельная работа студентов   по разделу 2:

работа с конспектом, практика расчета вероятностей, изучение дополнительного материала  на темы «Квантование (обработка сигналов)», «АЦП/ЦАП», «Дифференциальная энтропия», «Цепь Маркова».

Найти и изучить Центральную предельную теорему.  

18

3

Раздел 3.

Защиты и передача информации

Тема 3.1. Сжатие информации.

Простейшие алгоритмы сжатия информации, методы Лемпела-Зива, особенности программ архиваторов. Применение алгоритмов кодирования в архиваторах для обеспечения продуктивной работы в  WINDOWS.

Принципы сжатия данных, характеристики алгоритмов сжатия и их применимость, коэффициент сжатия, допустимость потерь.

Системные требования алгоритмов. алгоритмы сжатия данных неизвестного формата.

4

8

1

Практическая работа №5

Практическое применение различных алгоритмов сжатия. Сравнение и анализ архиваторов

4

2

Тема 3.2. Арифметическое кодирование.

Помехоустойчивое кодирование, линейные блочные коды. Адаптивное арифметическое кодирование, полиномиальные коды.

Цифровое кодирование, аналоговое кодирование, таблично-символьное кодирование, числовое кодирование, дельта-кодирование.

Код (в теории информации), классификатор,  криптография, сетевое кодирование.

Кодирование Хаффмена.

2

6

1

Практическая работа №6

Кодирование информации.  Декодирование информации. Практическое применение алгоритмов кодирования.

4

2

Контрольная  работа по разделу 3

2

2

Самостоятельная работа студентов  по разделу 3:  

Поиск и изучение алгоритмов сжатия данных неизвестного формата. Провести сравнительный анализ систем архивации. Работа с конспектом, поиск дополнительной информации по способам кодирования, подготовка доклада на тему «энтропийное кодирование». Поиск и изучение информации на тему: «Кодирование Голомба», «Кодирование Фибоначчи»

10

3

Раздел 4.

Основы теории защиты информации

Тема 4.1. Стандарты шифрования данных. Криптография.

Понятие криптографии, использование ее на практике, различные методы криптографии, их свойства и методы шифрования. 

Криптография с симметричным ключом, с открытым ключом.

Криптоанализ, криптографические примитивы, криптографические протоколы, управление ключами.

10

8

1

Практическая работа №7

4

Практическое применение криптографии. Изучение и сравнительный анализ методов шифрования

2

Контрольная работа по разделу 4

2

2

Самостоятельная работа студентов по разделу 4:

 работа с конспектом, изучение материала, поиск информации о методах криптографии, написание реферата на тему «криптография как средство защиты». Изучение криптографических протоколов, сравнить между собой крипто-методы, записать достоинства и недостатки.

10

3

Всего:

Аудиторная учебная нагрузка

Самостоятельная работа

172

96

50

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля

и оценки результатов обучения

ПК 1.2. Осуществлять выбор технологии, инструментальных средств и средств вычислительной техники при организации процесса разработки и исследования объектов профессиональной деятельности

Уметь: использовать программы архиваторы для сжатия информации

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

ПК 1.3. Обеспечивать защиту информации в сети с использованием программно-аппаратных средств.

Уметь: Обеспечивать защиту информации в сети с использованием программно-аппаратных средств

Знать: методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы.

        ПК 2.1. Администрировать локальные вычислительные сети и принимать меры по устранению возможных сбоев

Уметь: Администрировать локальные вычислительные сети и принимать меры по устранению возможных сбоев 

Знать:методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы.

ПК 2.2. Администрировать сетевые ресурсы в информационных системах.

Уметь: Администрировать локальные вычислительные сети и принимать меры по устранению возможных сбоев

Знать:

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

   ПК 3.1. Устанавливать, настраивать, эксплуатировать и обслуживать технические и программно-аппаратные средства компьютерных сетей

Уметь: использовать программы архиваторы для сжатия информации

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы.

ПК 3.2. Проводить профилактические работы на объектах сетевой инфраструктуры и рабочих станциях

Уметь: Проводить профилактические работы в локальных вычислительных сетях и принимать меры по устранению возможных сбоев

Знать: принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

методы и средства определения количества информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

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

Уметь: применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

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

Уметь: применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

        ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности

Уметь: использовать программы архиваторы для сжатия информации

Знать: принципы сжатия данных, алгоритмы сжатия данных неизвестного формата;

энтропийное кодирование, интерполяционную формулу;

кодирование Хаффмена;

криптография с симметричным ключом; криптография с открытым ключом

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

методы и средства определения количества информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы

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

Уметь: применять закон аддитивности информации;

применять теорему Котельникова;

использовать формулу Шеннона

Знать: виды и формы представления информации;

методы и средства определения количества информации;

принципы кодирования и декодирования информации;

способы передачи цифровой информации;

методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных.

Устный опрос, оценка защиты практических работ, оценка внеаудиторной самостоятельной работы