Курс лекций по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности»
методическая разработка по информатике и икт по теме

Государственное бюджетное  образовательное учреждение

среднего  профессионального образования

«Краснодарский краевой базовый медицинский колледж»

министерства здравоохранения краснодарского края

Курс лекций по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности»

для студентов 2 курса на базе 9 классов и для студентов 1 курса на базе 11 классов специальности «Сестринское дело»

Краснодар, 2012

Введение

Роль информатики и информационных технологий  в развитии общества чрезвычайно велика. Сегодня в мире нет ни одной отрасли науки и техники, которая развивалась бы столь же стремительно, как информатика. Каждые два года происходит смена поколений аппаратных и программных средств вычислительной техники. Фактически за последние годы произошла революция в области передачи, накопления и обработки информации. Эта революция, затрагивает и коренным образом преобразует все области человеческой жизни, включая и медицину. Значительное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к радикальным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.

Информатизация — это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьёзных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.
Цель информатизации — улучшение качества жизни людей за счет увеличения производительности и облегчения условий их труда. 
В наше время основная задача образования состоит не в том, чтобы сообщить как можно больший объем знаний, а в том, чтобы научить эти знания добывать самостоятельно и творчески применять для получения нового знания. Реально это возможно лишь с введением в образовательный процесс средств новых информационных технологий, ориентированных на реализацию целей обучения и воспитания. В образовательной практике находят применение все основные виды компьютерных телекоммуникаций: электронная почта, электронные доски объявлений, телеконференции и другие возможности Интернета. 

Современному поколению столь же невозможно представить мир без персональных компьютеров, как и без телевизора или автомобиля. Но, чтобы успевать за развитием средств вычислительной техники, необходимо непрерывное самообразование и самосовершенствование. А для профессионального применения вычислительной техники нужно нечто большее — личная целеустремленность и постоянное желание узнавать о том, что происходит в мире информационных технологий. Информационные технологии в профессиональной деятельности  являются образовательной учебной дисциплиной, которая обеспечивает общеобразовательный уровень подготовки студентов медицинского колледжа.

На II курсе на базе 9 классов и I курсе на базе 11 классов специальности «Сестринское дело» студенты ККБМК изучают учебную дисциплину «Информационные технологии в профессиональной деятельности». Данная дисциплина предполагает получение, как теоретических знаний, так и практических умений и навыков.

Теоретическая часть курса информационные технологии в профессиональной деятельности усваивается студентами в ходе лекционных занятий  и  во время  самостоятельной внеаудиторной работе.

Необходимость разработки данного пособия обусловлена тем, что студенты I, II курсов не всегда успевают подробно записывать текст лекции со слов преподавателя, который ограничен аудиторным временем занятия. В пособии каждая тема изучаемого материала раскрыта более полно, с соответствующими разъяснениями.

В пособии удалось вместить весь курс по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для студентов II курса на базе 9 классов и I курса на базе 11 классов специальности «Сестринское дело». Поэтому у студентов отпадает необходимость пользоваться большим количеством учебников, чтобы усвоить изучаемую тему. В конце каждой лекции имеются контрольные вопросы, позволяющие студенту выполнить самооценку степени успеваемости теоретического материала.

В пособие имеется список литературы.

Лекция №1

Тема: «Введение в информатику как науку»

Цель: Определить роль и изучить основные понятия информатики.

План  лекции:

1. Понятие информатики.
2. Понятие информации.
3. Приоритетные направления информатики.
4. Три основные части информатики.
5. Виды информации.
6. Способ передачи информации.

Роль информатики в современном мире постоянно возрастает. Это связано с тем, что без компьютерного обеспечения трудно обходиться, и многим знание и умение работать с компьютером и информацией необходимо.

Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".

Широко распространён также англоязычный вариант этого термина —"Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".

Информатика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.

Информатика — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения.

Её приоритетные направления:

• pазpаботка вычислительных систем и пpогpамного обеспечения;
• теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;
• математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;
• методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);
• системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;
• биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;
• социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;
• методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;
• телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;
• разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические.

Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия".

Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Software (буквально — "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.

Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин  Brainware (англ. brain — интеллект).

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни.

Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.

Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

• в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает  "сообщить нечто, неизвестное раньше";
• в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
• в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Приведем еще несколько определений:

Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);

Информация — это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);

Информация — это мера сложности структур (Моль);

Информация — это отраженное разнообразие (Урсул);

Информация — это содержание процесса отражения ( Тузов);

Информация — это вероятность выбора (Яглом).

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:

Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение — это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему. Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Информация может существовать в виде:

• текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
• световых или звуковых сигналов;
• радиоволн;
• электрических и нервных импульсов;
• магнитных записей;
• жестов и мимики;
• запахов и вкусовых ощущений;
• хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

Примеры:

1. Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
2. Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Вопросы к лекции №1.

1. В чем заключается роль информатики в современном мире?
2. Что такое информатика?
3. Назовите приоритетные направления информатики?
4. Перечислите неразрывные части информатики ?
5. Что понимают под информацией в различных отраслях человеческой деятельности?
6. В каком виде может существовать информация?
7. Как передается информация?

Лекция №2

Тема: «Автоматизированная обработка информации»

Цель: Изучить основные понятия и виды обработки информации.

План лекции:

1. Классификация информации:

а) По форме представления.

б) По области возникновения.

в) По способу передачи и восприятия.

г) По общественному назначению.

д) По способам кодирования.

2. Свойства информации в различных аспектах.
3. Технология обработки текстовой информации.
4. Технология обработки графической  информации
5. Технология обработки числовой информации
6. Технология хранения, поиска и сортировки информации

Фундаментальной чертой цивилизации является рост производства, потребления и накопления информации во всех отраслях человеческой деятельности. Вся жизнь человека, так или иначе связана с получением, накоплением и обработкой информации. Чтобы человек не делал: читает ли он книгу, смотрит ли он телевизор, разговаривает ли - он постоянно и непрерывно получает и обрабатывает информацию.

Классификация информации

1. Информация подразделяется по форме представления на 2 вида:

- дискретная форма представления информации - это последовательность символов, характеризующая прерывистую, изменяющуюся величину (количество дорожно-транспортных происшествий, количество тяжких преступлений и т.п.);

- аналоговая или непрерывная форма представления информации - это величина, характеризующая процесс, не имеющий перерывов или промежутков (температура тела человека, скорость автомобиля на определенном участке пути и т.п.).

2. По области возникновения выделяют информацию:

- элементарную (механическую), которая отражает процессы, явления неодушевленной природы;

- биологическую, которая отражает процессы животного и растительного мира;

- социальную, которая отражает процессы человеческого общества.

3. По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:

- визуальную, передаваемую видимыми образами и символами;

- аудиальную, передаваемую звуками;

- тактильную, передаваемую ощущениями;

- органолептическую, передаваемую запахами и вкусами;

- машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

4. Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению можно разбить на три вида:

- личную, предназначенную для конкретного человека;

- массовую, предназначенную для любого желающего ее пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.) ;

- специальную, предназначенную для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики.

5. По способам кодирования выделяют следующие типы информации:

- символьную, основанную на использовании символов - букв, цифр, знаков и т. д. Она является наиболее простой, но практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта.

- текстовую, основанную на использовании комбинаций символов.

- графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки, играющие большое значение в деятельности человек.

Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; семантическом - это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

Технология обработки информации

Технология обработки текстовой информации

Редакторы текстов программ рассчитаны на редактирование программ на том или ином языке программирования. Редакторы текста, и рассчитаны на тексты программ, и выполняют следующие функции:

- диалоговый просмотр текста;

- редактирование строк программы;

- копирование и перенос блоков текста из одного места в другое;

- копирование одной программы или её части в указанное место другой программы;

- контекстный поиск и замену подстрок текста;

- автоматический поиск строки, содержащей ошибку;

- распечатку программы или её необходимой её части.

Редакторы документов – программы для обработки документов, ориентированные на работу с текстами, имеющие структуру документа, т. е. состоящими из разделов, страниц, абзацев, предложений, слов и т.д. Следовательно, редакторы для обработки документов обеспечивают такие функции, как:

- возможность использования различных шрифтов символов;

- задание произвольных межстрочных промежутков;

- автоматический перенос слов на следующую строку;

- автоматическую нумерацию страниц;

- обработку и нумерацию строк;

- печать верхних и нижних заголовков страниц (колонтитулов);

- выравнивание краев абзаца;

- набор текста в несколько столбцов;

- создание таблиц и построение диаграмм;

- проверку правописания и подбор символов.

Технология обработки графической информации

Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. По началу это была лишь векторная графика – построение изображения с помощью так называемых “векторов” - функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Совокупность таких “векторов” и есть векторное изображения.

С развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов.

Векторная графика. Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты.

Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение составляющих ее объектов можно описывать с помощью математических формул.

Растровая графика. Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также как в мозаике.

Технология обработки числовой информации

Электронная таблица — это программа обработки числовых данных, хранящая и обрабатывающая данные в прямоугольных таблицах.

Электронная таблица состоит из столбцов и строк. Заголовки столбцов обозначаются буквами или сочетаниями букв (A, G, АВ и т. п.), заголовки строк — числами (1, 16, 278 и т. п.). Ячейка — место пересечения столбца и строки.

Каждая ячейка таблицы имеет свой собственный адрес. Адрес ячейки электронной таблицы составляется из заголовка столбца и заголовка строки, например: Al, B5, E7. Ячейка, с которой производятся какие-то действия, выделяется рамкой и называется активной.

Электронные таблицы, с которыми работает пользователь в приложении, называются рабочими листами. Электронные таблицы позволяют работать с тремя основными типами данных: число, текст и формула.

Формула должна начинаться со знака равенства и может включать в себя числа.

Технология хранения, поиска и сортировки информации

Базы данных представляют собой информационные модели, содержащие данные об объектах и их свойствах. Базы данных хранят информацию о группах объектов с одинаковыми свойствами. Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде (например, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, в библиотечном каталоге - либо по алфавиту, либо по области знания).

База данных — это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Существует несколько различных типов баз данных: табличные, иерархические и сетевые.

Вопросы к лекции №2.

1. Каковы разновидности  информации?
2. Опишите каждую?
3. Свойства информации в различных аспектах?
4. В чем заключается технология обработки текстовой информации?
5. В чем заключается технология обработки графической  информации?
6. В чем заключается технология обработки числовой информации?
7. В чем заключается технология хранения, поиска и сортировки информации?

Лекция №3

Тема: «Поколения компьютерной техники»

Цель: Изучить историю создания компьютерной техники.

План лекции:

1. Тенденции развития компьютерной техники.
2. Нулевое поколение. Механические вычислители.
3. Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (1942-1955).
4. Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965).
5. Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980).
6. Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах.
7. Пятое поколение.

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Можно выделить общие тенденции развития компьютеров:

1. Увеличение количества элементов на единицу площади.
2. Уменьшение размеров.
3. Увеличение скорости работы.
4. Снижение стоимости.
5. Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, стандартизация аппаратных – с другой.

Нулевое поколение. Механические вычислители

Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.

В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.

В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах

(1942-1955)

Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.

Особенности:

• Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.
• Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы.
• Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы.

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду.

По сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.

Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея.

Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров.

Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд.

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах

(1965-1980)

Быстродействие: миллионы операций в секунду.

Интегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.

Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).

Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.

Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.

Пятое поколение?

Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры.

Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двуядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года.

Вопросы к лекции №3.

1. Перечислите тенденции развития компьютерной техники?
2. Опишите нулевое поколение компьютерной  техники?
3. Опишите первое поколение компьютерной  техники?
4. Опишите второе поколение компьютерной  техники?
5. Опишите третье поколение компьютерной  техники?
6. Опишите четвертое поколение компьютерной  техники?
7. Опишите пятое поколение компьютерной  техники?

Лекция №4

Тема: «Операционные системы»

Цель: Изучить основные понятия и работу операционной системы.

План лекции:

1. Операционные системы и их назначение.
2. Основные семейства  операционных систем
3. Понятие каталога и организация файлов на диске
4. Файловая структура диска.
5. Операционные системы семейства Microsoft Windows
6. Основные понятия, концепции ОС: системные вызовы, прерывания и исключительная ситуация.

Операционные системы и их назначение

Операционная система (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера — это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

ОС скрывает от пользователя сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Основные семейства  операционных систем

Существует несколько видов операционных систем. Наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows,  Mac OS и Mac OS X, системы класса UNIX, и Unix-подобные (особенно GNU/Linux).

Понятие каталога и организация файлов на диске

Для грамотного использования ОС необходимо знать следующее:

• понятие дискового файла и правила задания имен файлов
• понятие файловой структуры диска
• основы взаимодействия с ОС (интерфейс пользователя)

Имена устройств и файлов

При работе с ОС типа Windows пользователю многократно приходится обращаться к внешней дисковой памяти. Для этого он должен уметь указывать необходимое ему устройство. Каждому дисковому накопителю присваивается свое имя следующим образом:

• A: и  B:  - для устройств работы с дискетами
• C: - для жесткого диска

Во многих случаях жесткий диск удобно разбить на самостоятельные части (разделы), присвоив каждой части свое имя C:, D:, E:, F: и т.д. по алфавиту. При использовании сетевых дисков на сервере им также присваиваются имена, которыми могут быть любые неиспользованные буквы английского алфавита. При работе с компакт-диском используется имя, обозначаемое следующей по алфавиту буквой за именами разделов жесткого диска. Например:

• C: , D:  - имена разделов жесткого диска
• E:, F: - имя компакт-диска
• H: - имя диска флэш-накопителя
• G: , W: , Z: - имена сетевых дисков

Файловая структура диска

Современные магнитные диски могут хранить десятки тысяч разнообразных файлов. Чтобы не запутаться в этом море файлов, их классифицируют, объединяют по группам. Все файлы, хранимые на магнитных дисках любых типов, операционные системы позволяют разбивать на отдельные группы. Внутри группы файлы объединяются по какому-либо признаку (например, все файлы некоторого пользователя). Такая группа файлов называется каталогом (directory).

Фактически каталог - это специальный файл, в котором хранится информация об объединенных в нем файлах. Каталогу присваивается имя. Правила именования каталогов совпадают с правилами для файлов, за исключением того, что расширение имени для каталогов обычно не используется.

Операционные системы семейства Microsoft Windows

Графическая оболочка ОС Windows обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, управления программами с помощью пиктограмм, меню, окон, панелей (управления, задач, инструментов) и других элементов управления.

Основными элементами графического интерфейса Windows являются:

• Рабочий стол с пиктограммами.
• Панель задач, на которой размещаются программные кнопки, индикаторы, Панель быстрого запуска.
• Главное меню (кнопка Пуск).
• Контекстное меню (отображается при щелчке правой кнопкой мыши по выбранному объекту).

Окно представляет собой область экрана, ограниченную прямоугольной рамкой. В нем отображается содержимое папки, работающая программа или документ.

Различают три варианта отображения окна на экране:

• окно стандартного размера занимает часть площади экрана. При желании можно переместить его или любую его границу в другое место экрана
• окно, развернутое на весь экран, имеет максимальный размер
• свернутое окно изображается в виде кнопки на панели задач.

Окна программ – это окна, в которых отображаются программы.

Лекция №5

Тема: «Средства Microsoft Office»

Цель: Познакомить с основным составом  «Microsoft Office». Изучить назначение программ, входящих в состав Microsoft Office.

План лекции:

1. Для чего нужен пакет Microsoft Officе.
2. Стандартные программы.
3. Профессиональные программы.
4. Бизнес-приложения.
5. Возможности текстового редактора Word.
6. Программа презентации Power Point
7. Электронные таблицы  Excel.

Нет никакого сомнения, что так называемые офисные программы – Самые Популярные и Самые Полезные программы из всех, которые только могут обитать в железном чреве вашего компьютера. И если вы уже умеете запускать компьютер, устанавливать программы, работать с файловым менеджером, просматривать картинки и проигрывать диски... Нет никакого сомнения, что следующим этапом вашей карьеры окажется именно знакомство с Microsoft Office.

Microsoft Office Word – основной, в настоящее время, редактор, применяемый для создания текстовых документов самого разного рода: от простых писем и записок до многотомных отчетов и рекламных буклетов.

Пакет Microsoft Office нужен для:

■ ...В виде электронной таблицы можно составить и расписание уроков, и домашний бюджет на месяц...

■ ...Показывать отпускные фотографии друзьям удобнее в виде красивой презентации...

■ ...С помощью электронного дизайнера можно легко и быстро создать открытку или шуточное поздравление друзьям...

■ ...Свои мысли по поводу (и без повода) можно опубликовать в виде интернет-странички...

■ ...Менеджер контактов все же удобнее обычной записной книжки и разноцветных бумажек...

Полная версия Microsoft Office – это программный гигант, чья внушительная туша с трудом умещается на 5 компакт-дисках. В его состав входит около двух десятков отдельных программ. Три из них включены во все варианты Microsoft Office – и именно с ними мы будем работать в первую очередь.

Стандартные программы

■ Microsoft Word – многофункциональный текстовый редактор (который при случае может послужить для верстки текстов, изготовления WWW-страниц и прочего).

■ Microsoft Excel – программа для создания и обработки электронных таблиц.

■ Microsoft Outlook – мощнейший офисный менеджер, сочетающий в себе программу электронной почты, программу для создания и отправки факсов, Планировщика Встреч и Контактов, записную книжку и многое другое. Большинство достоинств Outlook проявляется только при работе с локальной сетью – для Интернета эта программа, мягко говоря, слабо приспособлена.

Профессиональные программы

Эти компоненты включены только в «профессиональную» версию Microsoft Office.

■ Microsoft PowerPoint – программа для подготовки презентаций, включающих графические, текстовые, звуковые и даже видеоэлементы.

■ Microsoft Publisher – программа верстки и дизайна текстовых публикаций.

■ Microsoft FrontPage – программа для создания и дизайна страниц Интернета.

■ Microsoft Access – программа для создания и редактирования баз данных.

Бизнес-приложения

В составе Office-2003 появились программы-новички – почти все они относятся к бизнес-классу и будут включены лишь в состав самых дорогих и полных версий Microsoft Office.

■ OneNote-2003 – приложение для записи заметок и управления ими. Используя эту новую программу, можно записывать, упорядочивать и повторно использовать заметки на переносном, настольном или планшетном компьютере.

■ InfoPath-2003 – программа для сбора данных и управления ими – упрощает процесс сбора сведений.

■ Project-2003 – бизнес-система для управления проектами.

■ Visio-2003 – программа для создания деловой графики – от небольших и компактных схем, которые раньше приходилось конструировать в Word, до мощных систем из связанных друг с другом диаграмм, «деревьев» и графиков.

Возможности текстового редактора Word.

С помощью текстового редактора Word, входящего в состав пакета Microsoft Office, можно создавать письма, уведомления, счета, доклады, бланки, рефераты, курсовые и дипломные работы, Web–страницы – практически любые электронные или печатные документы.

Программа Word позволяет распечатывать текст, вставлять в него рисунки или отсканированные фотографии, форматировать текст и графические изображения и, таким образом, создавать сложные документы с верхними и нижними колонтитулами, примечаниями, перекрестными ссылками, номерами страниц, таблицами и индексами. Создание простых документов в Word значительно облегчается благодаря использованию шаблонов.

Методы работы с текстовым редактором Word, как и с любым другим приложением Office, полностью основаны на зрительном восприятии: когда мы открываем документ, то текст, графика и форматирование выглядят на экране также как и на печати.

Программа Word взаимодействует с другими приложениями Microsoft Office: с ее помощью можно просматривать табличные данные на Excel и Access или слайды из PowerPoint.

Графический редактор Paint.

 Paint – простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых графических изображений в основном формате Windows (BMP) и форматах Интернета (GIF и JPEG). Он приемлем для создания простейших графических иллюстраций, в основном схем, диаграмм и графиков, которые можно встраивать в текстовые документы; в Paint можно создавать рекламу, буклеты, объявления, приглашения, поздравления и др.

Графический редактор Paint ориентирован на процесс “рисования” изображения и комбинирования готовых фрагментов, а не на обработку (“доводку”) готовых изображений, таких как отсканированные фотографии.

В нашем распоряжении различные средства и инструменты для “художественного” творчества – палитра цветов, кисть, аэрозольный баллончик, ластики для стирания, “карандаши” для рисования геометрических фигур (линий, прямоугольников, эллипсов, многоугольников). Редактор позволяет вводить тексты, и богатый набор шрифтов из комплекта Windows дают возможность выполнять на картинках эффектные надписи. Имеются и “ножницы” для вырезания фрагментов картинки, - вырезанный элемент можно переместить, скопировать, уменьшить, увеличить, развернуть и т.д.

Основные возможности Paint:

• Проведение прямых и кривых линий различной толщины и цвета.
• Использование кистей различной формы, ширины и цвета.
• Построение различных фигур – прямоугольников, многоугольников, овалов, эллипсов – закрашенных и не закрашенных.
• Помещение текста на рисунок.
• Использование преобразований – поворотов, отражений, растяжений и наклона.

Программа презентации PowerPoint

Программа PowerPoint предназначена для создания и графического отображения презентации в составе пакета Microsoft Office. При помощи PowerPoint можно строить диаграммы и графики, готовить слайды, проспекты, служебные сообщения и практически любые материалы для презентации, а также организовывать показы слайдов. Допускается просмотр на экране компьютера или с использованием проектора. Кроме того, имеется возможность устраивать показы слайдов в Web-сети.

Вместе с программой Power Point поставляется набор шаблонов, задействовав которые мы легко можем подобрать стиль оформления презентации и, как следствие, сконцентрировать внимание на содержательной стороне, то есть текстовых данных и т.п. также в Power Point включен комплект готовых форм, которые можно использовать при создании новой презентации.

В состав программы входят такие элементы, как маркированные текстовые слайды, таблицы, организационные диаграммы, графические объекты и инструменты рисования.

Электронные таблицы – Excel.

С помощью программы Excel, из пакета Microsoft Office, предназначенной для работы с таблицами, можно создавать производить математические расчеты и анализировать полученные данные. Допускается создание диаграмм для наглядного показа результатов обработки информации.

После ввода чисел в ячейки на листе, достаточно напечатать в смежных ячейках формулы, чтобы программа автоматически произвела стандартные математические операции: суммирование, вычитание, умножение или деление. Допускается использование разнообразных функций, которые выполняют простейшие задачи, например вычисление среднего арифметического и более сложные, такие как расчет заработной платы, процента качества успеваемости, пропусков учащихся и т.п. В Excel допускается даже выполнение статистических расчетов.

Предусмотрены простые способы работы с базами данных.

Для графического представления информации на экране лучше всего создать диаграмму, диаграммы выполнены на профессиональном уровне и удобны для просмотра. Кроме того, удобно использовать другие средства отображения данных: сводные таблицы и диаграммы.

Вопросы к лекции №5:

1. Для чего нужен пакет Microsoft Officе?
2. Какие стандартные программы в него входят?
3. Какие профессиональные программы входят в Microsoft Officе?
4. Какие бизнес-приложения входят в Microsoft Officе?
5. Каковы возможности текстового редактора Word?
6. Для чего предназначена программа презентации Power Point?
7. Для чего предназначены электронные таблицы  Excel?

Лекция №6

Тема: «Текстовые процессоры»

Цель:  Сформировать знания у студентов о сходствах и отличиях текстовых процессоров.

План лекции:

1. Предназначение текстовых редакторов.
2. Основные функции текстовых редакторов и процессоров.
3. Сравнительные  характеристики.
4. Многооконный редактор «Лексикон».
5. Текстовый редактор MS DOS Editor.
6. Текстовый редактор Windows 95 NotePad.
7. Многооконный текстовый процессор MS Word.

Для работы с текстовыми документами существуют прикладные программы, которые называются текстовыми редакторами.

Для чего же предназначены эти редакторы? (они позволяют создавать текстовые документы и редактировать их).

По отношению к текстовым редакторам с широкими возможностями форматирования текста, включения графики, проверки правописания часто применяется название «текстовой процессор» (ТР).

Существует множество ТР – от простейших учебных до мощных издательских систем.  Давайте  познакомимся с основными понятиями, связанными с ТР и его возможностями.

Инструментальные программы для подготовки текстов программ, документов, описаний называются текстовыми редакторами (text-editor), мощные текстовые редакторы с расширенным спектром функций называют также текстовыми процессорами (word-processor). Некоторые текстовые процессоры могут работать не только с текстами, но и с изображениями, например редактировать иллюстрированные документы.

Основные функции текстовых редакторов и процессоров:

- работа с файлами — сохранение текста на магнитном диске в виде файла, считывание текста (файла) с диска, копирование в редактируемый текст любого количества строк из другого файла, имеющегося на диске. Для надежности редактируемый файл должен периодически записываться на диск по команде пользователя или автоматически;

- показ текста на экране — текст или его фрагмент можно показывать в специальном окне объемом 15 — 25 строк, организованном на экране монитора. Текст на экране можно передвигать вверх-вниз, влево-вправо с помощью клавиш, помеченных стрелками, а также быстро заменять фрагмент текста на другой фрагмент по номеру строки. Некоторые редакторы позволяют организовывать на экране несколько окон с различными файлами или с различными частями одного файла;

- вывод на печать (если в составе компьютера имеется принтер). Обычно в редакторы, работающие со многими шрифтами и алфавитами, встроена функция вывода на печать, хотя некоторые простые редакторы сами на печать не выводят и требуется сначала записать текст на магнитный диск, выйти из редактора и вывести файл на печать средствами операционной системы;

- вставка символов и строк в места, указанные курсором. При этом текст раздвигается;

- перемещение части текста, помеченного соответствующим образом (обычно помечаются начало и конец фрагмента), на другое место, указанное курсором, или дублирование части текста в другом месте;

- удаление символов и строк, указанных курсором и помеченных соответствующим образом. При этом текст сжимается. Обычно редакторы позволяют также восстанавливать ошибочно удаленные фрагменты текста;

- контекстный поиск — поиск строки по заданному фрагменту текста;

- выравнивание ширины — выравниваются правый край, левый край или «по центру строки» путем вставки дополнительных пробелов. Переносы слов при этом не делаются;

- перенос слов. Простейшие редакторы не используют перенос слов и если слово не помещается в строке, то оно целиком переносится на следующую строку. Более мощные редакторы, «понимающие» грамматику языка текста, могут выполнять переносы слов. Это удобно при подготовке текста к типографской печати. Некоторые редакторы можно «обучать» переносу слов;

- резка и склейка строк. Можно отделить часть строки и перенести в следующую строку и, наоборот, строку «подклеить» к предыдущей строке;

- замена одного фрагмента на другой. Можно произвести замену одного фрагмента на другой, например имя «Pascal» заменить во всем тексте на «Basic», автоматически или полуавтоматически (с контролем); можно заменить прописные буквы на строчные, один год на другой и т.п.;

- вставка заготовок. Можно вставлять заранее заготовленные фрагменты (имена, служебные слова языков программирования) в предварительно помеченные места текста;

- орфографический и синтаксический контроль текста с указанием цветом или подчеркиванием мест ошибок или непонятных редактору слов и выражений. «Обучаемые» редакторы можно научить понимать эти слова и выражения в дальнейшем.

Сравнительные характеристики

Текстовые редакторы разделяются на три группы:

1. редакторы общего назначения (сюда относятся, например, редакторы «Лексикон», MS Word, WordPerfect и др.);

2. редакторы научных текстов (ChiWriter, ТеХ и др.);

3. редакторы исходных текстов программ (например, Multi-Edit или встроенные редакторы систем программирования для языков Бейсик, Фортран, Си и др.).

По сравнению с редакторами общего назначения специализированные редакторы позволяют легче готовить и редактировать соответствующие тексты: например, редакторы научных текстов удобнее для набора математических или химических формул.

Многооконный редактор «Лексикон» — один из простейших текстовых редакторов отечественной разработки для несложных документов на русском или английском языке, имеющий ряд версий, одна из последних версий — «Лексикон 97». Ранее редактор «Лексикон» работал в MS DOS, последние версии редактора предназначены для ОС Windows. Имеются так называемый «базовый вариант» редактора и более мощный профессиональный вариант для работы с пакетом MS Office в ОС Windows 95, 98, NT. «Лексикон» позволяет открыть на экране монитора до десяти окон, в каждом из которых может редактироваться свой документ.

В редакторе «Лексикон» предусмотрены следующие возможности:

- просмотр и исправление текста;

- автоматическое форматирование абзацев;

- автоматическое разбиение текста на страницы;

- перемещение, выделение, удаление, вставка фрагментов текста;

- создание оглавлений;

- использование подчеркиваний, курсива, полужирного шрифта;

- одновременное редактирование нескольких документов и обмен материалами между окнами;

- работа в графическом режиме;

- печать текста на принтерах разных типов;

- печать верхних и нижних индексов, греческих букв, математических символов;

- просмотр на экране вида напечатанного материала до печати;

- набор текста в несколько колонок;

- автоматическое сохранение редактируемого документа через несколько строк (страниц);

- проверка орфографии;

- контекстный поиск.

В последнее время редактор «Лексикон» быстро вытесняется более мощными (но и более сложными) редакторами.

Текстовый редактор MS DOS Editor может применяться только для редактирования текстов файлов канонического формата, состоящих лишь из букв и цифр и не имеющих изображений. Редактор может вызываться из MS DOS и Windows и по своим возможностям близок к «Лексикону», но имеет более удобный интерфейс.

Текстовый редактор Windows 95 NotePad («Блокнот») — простейший редактор, входящий в Windows 95. Имеет ограниченные возможности, но очень простой для изучения и использования. Среди других средств редактирования, используемых в ОС Windows, отметим текстовые процессоры Word Pad, Word 6.0, Word 95 (Word 7.0), Word 97 (Word 8.0), Word 2000 (Word 9.0). Многооконные процессоры Word 95, 97, предназначенные для ввода, редактирования и форматирования текстов, могут работать одновременно с несколькими документами, каждый из которых отображается в своем окне. Можно менять размеры окон, а также вид и начертание шрифтов, оформлять текст в несколько столбцов, выполнять многие другие операции.

Многооконный текстовый процессор MS Word  — один из самых совершенных, входит в пакет MS Office 2002 и имеет сотни операций над текстовой и графической информацией. Как и ОС Windows, построен по оконной технологии с использованием ниспадающих меню и пиктограмм. Обладает универсальностью, позволяет достаточно быстро и с высоким качеством готовить практически любые документы: от деловой записки или письма до макета книги. Имеет множество технологических приемов редактирования текстово-графической информации, широкий набор шрифтов разной формы и размера, проверку орфографии и грамматики, автоматический перенос слов. Можно делать ссылки в тексте (это позволяют не все редакторы), работать с готовыми шаблонами документов, отключать часть средств или модифицировать используемые средства для ускорения работы. В текст можно включать рисунки, которые можно редактировать, изменяя масштаб, форму, качество изображения; формировать «обтекание» рисунка текстом, использовать рисунок в качестве фона. Позволяет вставлять в текст таблицы различного размера и сложности, поворачивать текст на странице, вставлять номера страниц и многое другое. Благодаря этим возможностям с помощью редактора Word может выполняться верстка документов, как это делается в типографиях. Имеются средства, облегчающие подготовку документов для сети Internet.

Усовершенствованием рассмотренных выше редакторов Word является более удобный в работе текстовый процессор WordPerfect, имеющий ряд версий (одна из последних версий — WordPerfect 9). Редактор контролирует правописание, вычерчивает отрезки линий, оформляет рамки, формирует ссылки, оглавления, указатели, имеет много других возможностей.

Универсальность процессоров Word сопряжена, однако, и с некоторыми недостатками, к которым относятся трудности освоения и относительно низкая производительность при редактировании простых текстов. Поэтому для подготовки простых однородных текстов иногда целесообразно сначала воспользоваться несложными редакторами типа MS DOS Editor или «Лексикон», затем отформатировать полученный текст для Word и уже с помощью Word улучшить его в изобразительном отношении. Наконец, редакторы Word не подходят для подготовки такой сложной полиграфической продукции, как атласы, высококачественные рисунки (копии фотографий), иллюстрированные альбомы.

Вопросы к лекции №6:

1. В чем заключается предназначение текстовых редакторов?
2. Каковы основные функции текстовых редакторов и процессоров?
3. Какие сравнительные  характеристики вы знаете?
4. Что собой представляет многооконный редактор «Лексикон»?
5. Что собой представляет  текстовый редактор MS DOS Editor?
6. Что собой представляет  текстовый редактор Windows 95 NotePad?
7. Что собой представляет многооконный текстовый процессор MS Word?

Лекция №7

Тема: «Электронные таблицы»

Цель: Сформировать знания у студентов  об электронных таблицах.

План лекции:

1. Понятие – электронная таблица.
2. Основные понятия электронных таблиц.
3. Ячейки и их адресация.
4. Диапазон ячеек.
5. Ввод, редактирование и форматирование ячеек.
6. Вычисления в электронных таблицах. Формулы.
7. Аргументы функции.
8. Ссылки в формулах.
9. Операторы в формулах.
10.  Диаграммы.

Для представления данных в удобном виде используют таблицы. Компьютер позволяет представлять их в электронной форме, а это дает возможность не только отображать, но и обрабатывать данные. Класс программ, используемых для этой цели, называется электронными таблицами.

Особенность электронных таблиц заключается в возможности применения формул для описания связи между значениями различных ячеек. Расчет по заданным формулам выполняется автоматически. Изменение содержимого какой-либо ячейки приводит к перерасчету значений всех ячеек, которые с ней связаны формульными отношениями и, тем самым, к обновлению все таблицы в соответствии с изменившимися данными.

Применение электронных таблиц упрощает работу с данными и позволяет получать результаты без проведения расчетов вручную или специального программирования.

Основные понятия электронных таблиц.

Документ Excel называется рабочая книга. Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру и может содержать одну или несколько таблиц. В окне документа в программе Excel отображается только текущий рабочий лист, с которым и ведется работа. Каждый рабочий лист имеет название, которое отображается на ярлычке листа, отображаемом в его нижней части. С помощью ярлычка можно переключаться к другим рабочим листам, входящим в ту же самую рабочую книгу. Чтобы переименовать рабочий лист, надо дважды щелкнуть на его ярлычке, ввести новое название и нажать ENTER.

Рабочий лист состоит из строк и столбцов. Столбцы озаглавлены прописными латинскими буквами и, далее, двухбуквенными комбинациями. Всего рабочий лист может содержать до 256 столбцов, пронумерованных от A до IV. Строки последовательно нумеруются цифрами, от 1 до 65536 (максимально допустимый номер строки).

Ячейки и их адресация.

На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами для хранения данных. Обозначение отдельной ячейки сочетает в себе номера столбца и строки (в этом порядке), на пересечении которых она расположена, например, А1. Обозначение ячейки (ее номер) выполняет функции ее адреса. Адреса ячеек используются при записи формул, определяющих взаимосвязь между значениями, расположенными в разных ячейках.

Одна из ячеек всегда является активной и выделяется рамкой активной ячейки. Операции ввода и редактирования всегда производятся в активной ячейке. Переместить рамку активной ячейки можно с помощью курсорных клавиш или указателя мыши.

Диапазон ячеек.

На данные, расположенные в соседних ячейках, можно ссылаться в формулах, как на единое целое. Такую группу ячеек называют диапазоном. Наиболее часто используют прямоугольные диапазоны, образующиеся на пересечении группы последовательно идущих строк и группы последовательно идущих столбцов. Диапазон ячеек означают, указывая через двоеточие номера ячеек, расположенных в противоположных углах прямоугольника, например, А1:С15.

Если требуется выделить прямоугольный диапазон ячеек, то это можно сделать протягиванием мыши от одной угловой ячейки до противоположной по диагонали. Чтобы выбрать столбец или строку целиком, следует щелкнуть на заголовке столбца (строки). Протягиванием указателя по заголовкам можно выбрать несколько идущих подряд столбцов или строк.

Ввод, редактирование и форматирование ячеек.

Отдельная ячейка может содержать данные, относящиеся к одному из трех типов: текст, число, формула, - а также оставаться пустой. Тип данных, размещаемых в ячейке, определяется автоматически при вводе. Ввод формулы начинается с символа «=».

Ввод данных осуществляется непосредственно в текущую ячейку или в строку формул, располагающуюся в верхней части окна программы непосредственно под панелями инструментов. Вводимые данные в любом случае отображаются как в ячейке, так и в строке формул.

Чтобы сохранить ввод, сохранив введенные данные, используют клавишу ENTER. Чтобы отменить внесенные изменения и восстановить прежнее значение ячейки, используют кнопку Отмена в строке формул  или клавишу ESC. Для очистки текущей ячейки или выделенного диапазона проще всего использовать клавишу DELETE.

Чтобы изменить формат данных в текущей ячейке или выбранном диапазоне, используют команду Формат – Ячейки. Вкладки этого диалогового окна позволяют выбирать формат записи данных (количество знаков после запятой, указание денежной единицы, способ записи данных и др.), задавать направление текста и метод его выравнивания, определять шрифт и начертание символов, управлять отображением и видом рамок, задавать фоновый цвет.

Вычисления в электронных таблицах. Формулы.

Вычисления в таблицах  Excel осуществляются при помощи формул. Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и функции Excel, соединенные знаками математических операций. Скобки позволяют изменять стандартный порядок выполнения действий. Если ячейка содержит формулу, то в рабочем листе отображается текущий результат вычисления этой формулы. Если сделать эту ячейку текущей, то сама формула отображается в строке формул.

Формула может содержать ссылки, то есть адреса ячеек, содержимое которых используется в вычислениях. Это означает, что результат вычисления формулы зависит от числа, находящегося в другой ячейке. Ячейка, содержащая формулу, таким образом, становиться зависимой. Значение, отображаемое в ячейке с формулой, пересчитывается при изменении значения ячейки, на которую указывает ссылка.

О функциях в формулах

Функции — заранее определенные формулы, которые выполняют вычисления по заданным величинам, называемым аргументами, и в указанном порядке. Эти функции позволяют выполнять как простые, так и сложные вычисления. Например, функция ОКРУГЛ округляет число в ячейке A10.

Структура функции начинается со знака равенства (=), за ним следует имя функции, открывающая скобка, список аргументов, разделенных запятыми, закрывающая скобка. Для появления списка доступных функций щелкните ячейку и нажмите клавиши SHIFT+F3.

Аргументы функции.

Существуют различные типы аргументов: число, текст, логическое значение (ИСТИНА и ЛОЖЬ), массивы, значение ошибки (например #Н/Д), или ссылки на ячейку. В качестве аргументов используются константы, формулы, или функции. В каждом конкретном случае необходимо использовать соответствующий тип аргумента.

Ввод формул.  

Диалоговое окно Мастер функций облегчает ввод функций при создании формул, содержащих функции. При вводе функции в формулу диалоговое окно Мастер функций отображает имя функции, все ее аргументы, описание функции и каждого аргумента, текущий результат функции и всей формулы.

Вложенные функции.

В некоторых случаях может потребоваться использование функции как одного из аргументов другой функции.

Допустимые типы вычисляемых значений.   Вложенная функция, используемая в качестве аргумента, должна вычислять соответствующий этому аргументу тип данных. Например, если аргумент должен быть логическим, то есть иметь значение либо ИСТИНА, либо ЛОЖЬ, то вложенная функция в результате вычислений тоже должна давать логическое значение либо ИСТИНА, либо ЛОЖЬ. Иначе появится сообщение об ошибке «#ЗНАЧ!».

Ограничение количества уровней вложения функций.  

 В формулах можно использовать до семи уровней вложения функций. Когда функция Б является аргументом функции А, функция Б находится на втором уровне вложенности.

О ссылках в формулах

Ссылка указывает на ячейку или диапазон ячеек листа и передает в Microsoft Excel сведения о расположении значений или данных, которые требуется использовать в формуле. При помощи ссылок можно использовать в одной формуле данные, находящиеся в разных частях листа, а также использовать в нескольких формулах значение одной ячейки. Кроме того, можно задавать ссылки на ячейки других листов той же книги и на другие книги. Ссылки на ячейки других книг называются связями.

Ссылка на другой лист в той же книге: Лист1!А1. Обратите внимание на то, что имя листа и восклицательный знак (!) предшествуют ссылке на диапазон ячеек.

Относительные ссылки. Относительная ссылка в формуле, например A1, основана на относительной позиции ячейки, содержащей формулу, и ячейку, на которую указывает ссылка. При изменении позиции ячейки, содержащей формулу, изменяется и ссылка. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов ссылка автоматически корректируется. По умолчанию в новых формулах используются относительные ссылки. Например, при копировании относительной ссылки из ячейки B2 в ячейку B3, она автоматически изменяется с =A1 на =A2.

Абсолютные ссылки. Абсолютная ссылка ячейки в формуле, например $A$1, всегда ссылается на ячейку, расположенную в определенном месте. При изменении позиции ячейки, содержащей формулу, абсолютная ссылка не изменяется. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов абсолютная ссылка не корректируется. По умолчанию в новых формулах используются относительные ссылки, и для использования абсолютных ссылок надо выбрать соответствующий параметр. Например, при копировании абсолютной ссылки из ячейки B2 в ячейку B3, она остается прежней =$A$1.

Смешанные ссылки. Смешанная ссылка содержит либо абсолютный столбец и относительную строку, либо абсолютную строку и относительный столбец. Абсолютная ссылка столбцов приобретает вид $A1, $B1 и т. д. Абсолютная ссылка строки приобретает вид A$1, B$1 и т. д. При изменении позиции ячейки, содержащей формулу, относительная ссылка изменяется, а абсолютная ссылка не изменяется. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов относительная ссылка автоматически корректируется, а абсолютная ссылка не корректируется. Например, при копировании смешанной ссылки из ячейки A2 в ячейку B3, она изменяется с =A$1 на =B$1.

Об операторах в формулах

Операторами обозначаются операции, которые следует выполнить над операндами формулы. В Microsoft Excel включено четыре вида операторов: арифметические, текстовые, операторы сравнения и операторы ссылок.

Типы операторов

Арифметические операторы.   Служат для выполнения арифметических операций, таких как сложение, вычитание, умножение. Операции выполняются над числами. Используются следующие арифметические операторы.

Операторы сравнения.   Используются для сравнения двух значений. Результатом сравнения является логическое значение: либо ИСТИНА, либо ЛОЖЬ.

Копирование содержимого ячеек.

При перетаскивании, а также при выборе команд Вырезать или Копировать и Вставить, Microsoft Excel полностью копирует ячейку, включая формулы и возвращаемые ими значения, примечания и форматы.

Если область копирования содержит скрытые ячейки, они также будут скопированы. Существует возможность просмотреть все ячейки, которые содержатся в скрытых строках или столбцах области вставки.

Вместо копирования содержимого ячеек целиком можно скопировать только часть содержимого ячейки, например возвращаемое формулой значение, без копирования самой формулы. Также можно вставлять часть ячейки, для этого нажмите кнопку Параметры вставки в нижнем правом углу выделенной области.

Примечание.   Кнопка Параметры вставки доступна только после копирования выделения, но не переноса или вырезания.

Автоматизация ввода. Авто заполнение числами. Чтобы задать прогрессию, следует либо перетащить маркер заполнения выделенного диапазона ячеек, либо воспользоваться командой Прогрессия (выберите пункт Заполнить в меню Правка, затем щелкните пункт Прогрессия).

Копирование данных в строке или столбце.   При перетаскивании маркера заполнения ячейки содержимое этой ячейки копируется в ячейки вдоль стоки, либо вдоль столбца.

Заполнение ряда ячеек числами, датами либо другими элементами.   Microsoft Excel может автоматически продолжать заполнение прогрессии числами, комбинациями чисел и текста, датами и временем, основываясь на установленном образце. Например, в таблице ниже приведены примеры продолжения начальных значений. Элементы, разделенные запятыми, находятся в соседних ячейках.

Если выделенный диапазон содержит числа, то можно создать либо арифметическую прогрессию, либо геометрическую прогрессию.

Автозаполнение формулами.

Эта операция выполняется так же, как автозаполнение числами. ЕЕ особенность заключается в необходимости копирования ссылок на другие ячейки. В ходе автозаполнения во внимание  принимается характер ссылок в формуле.

Построение диаграмм и графиков.

В программе MS Excel термин диаграмма используется для обозначения всех видов графического представления данных. Построение графического изображения производится на основе ряда данных. Так называют группу ячеек с данными в пределах отдельной строки или столбца. На одной диаграмме можно отображать несколько рядов данных.

Диаграмма представляет собой вставной объект, внедренный на один из листов рабочей книги. Она может располагаться на том же листе, на котором хранятся данные, или на любом другом листе (часто для отображения диаграммы отводят отдельный лист). Диаграмма сохраняет связь с данными, на основе которых она построена, и при обновлении этих данных немедленно изменяет свой вид.

Для построения диаграммы используют Мастер диаграмм, запускаемый командой Вставка – Диаграмма или щелчком на кнопке Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов.

Тип диаграммы.

На первом этапе работы мастера выбирают тип диаграммы. Доступные формы перечислены в списке Тип на вкладке Стандартные. Для выбранного типа диаграммы справа указывается несколько вариантов представления данных (палитра Вид), из которых следует выбрать наиболее подходящий. На вкладке Нестандартные отображается набор полностью сформированных типов диаграмм с готовым форматированием. После задания формы диаграммы следует щелкнуть на кнопке Далее.

Выбор данных.

Второй этап работы мастера служит для выбора данных, по которым будет строиться диаграмма. Если диапазон данных был выбран заранее, то в области предварительного просмотра в верхней части окна мастера появится приблизительное отображение будущей диаграммы. Если данные образуют единый прямоугольник, то их удобно выбирать при помощи вкладки Диапазон данных. Если данные не образуют единой группы, то информацию для отрисовки отдельных рядов данных задают на вкладке Ряд. Предварительное представление диаграммы автоматически обновляется при изменении набора отображаемых данных. Чтобы перейти к следующему этапу следует щелкнуть на кнопке Далее.

Оформление диаграммы. Размещение диаграммы.

На последнем этапе работы мастера указывается, следует ли использовать для размещения диаграммы новый рабочий лист или один из имеющихся. После щелчка на кнопке Готово диаграмма строится автоматически и вставляется на указанный рабочий лист.

Редактирование диаграммы.

Готовую диаграмму можно изменить. Она состоит из отдельных элементов, таких, как сами графики (ряды данных), оси координат, заголовок диаграммы, область построения и прочее. При щелчке на элементе диаграммы он выделяется маркерами, а при наведении на него указателя мыши – описывается стандартной подсказкой. Открыть диалоговое окно для форматирования элемента диаграммы можно через меню Формат (для выделенного элемента) или через контекстное меню (команда Формат). Различные вкладки открывшегося диалогового окна позволяют изменять параметры отображения выбранного элемента данных.

Также можно вернуться на любой шаг мастера диаграммы (через пункт меню Диаграммы в строке меню при выделенной диаграмме) и внести нужные изменения.

Чтобы удалить диаграмму, можно удалить рабочий лист, но котором она расположена (Правка – Удалить лист), или выбрать диаграмму, внедренную в рабочий лист с данными, и нажать клавишу DELETE.

 Вопросы к лекции№7.

1. Что такое  электронная таблица?
2. Какие основные понятия электронных таблиц ?
3. Что такое ячейки и их адресация?
4. Что такое диапазон ячеек?
5. Как производится ввод, редактирование и форматирование ячеек?
6. Как производится вычисление в электронных таблицах?
7. Какие бывают ссылки в формулах?
8. Какие операторы в формулах вы знаете?
9.  Что такое диаграммы и как их строить?

Лекция №8

Тема: «Компьютерные сети»

Цель: Сформировать знания у студентов о компьютерных сетях и их разновидностях.

План лекции:

1. Схема передачи информации. Приборы передачи информации.
2. Компьютерная сеть.
3. Локальная сеть.
4. Корпоративная сеть.
5. Топология локальной сети.
6. Средства, используемые для соединения компьютеров в локальную сеть.
7. Глобальная сеть Интернет.

Одна из основных потребностей человека – потребность в общении. Универсальным средством общения являются коммуникации, обеспечивающие передачу информации с помощью современных средств связи, включающих компьютер.

Общая схема передачи информации такова:         

источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Передача информации между компьютерами существует с самого момента возникновения ЭВМ. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.

Основные понятия.

Компьютерная сеть – соединенные между собой компьютеры. Позволяет обмениваться данными и совместно использовать общие ресурсы – документы, данные, программы технические устройства (принтеры, вычислительные мощности процессоров и т.п.).

Локальная сеть соединяет компьютеры в одном помещении, здании или нескольких соседних зданиях. Охватывает не более нескольких десятков компьютеров, расположенных на расстоянии от нескольких метров до 2 километров.

Корпоративная сеть соединяет компьютеры и локальные сети организации (компании, министерства и т.п.), которые могут находиться в разных регионах и странах. Региональная сеть соединяет компьютеры и локальные сети на территории города, региона. Глобальная сеть соединяет компьютеры и локальные сети на большой территории (разные страны и материки). Региональные и глобальные сети называют территориальными.
В мире несколько сотен глобальных сетей. Наиболее мощная – всемирная сеть Интернет (Internet), основанная на оказавшейся очень эффективной технологии (протоколах). Локальную или корпоративную сеть, работающую по той же технологии (что, в частности, обеспечивает удобное включение в Интернет) называют Интранет (Intranet, Интрасеть).
Лицо или орган управляющие работой сети (если они есть в данной сети) называют системным администратором.

Локальные сети могут быть одноранговыми – все узлы (компьютеры) равноправны или (в большинстве случаев) с выделенным сервером. Функции сервера* (центрального компьютера) может выполнять специальный мощный или обычный персональный компьютер (ПК). При этом остальные компьютеры (чаще всего обычные ПК) называют рабочими станциями или клиентами.

Топология (конфигурация) локальной сети – схема соединения компьютеров. Все варианты топологии основаны на трех базовых:
кольцо – компьютеры соединяются «по кругу»;
звезда (радиальная) – каждый компьютер соединен с центральным узлом;
шинная – все компьютеры подключены к линейной шине (магистрали, линии передачи).
Для соединения компьютеров в локальной сети могут использоваться:

1. Витая пара (скрученная пара медных проводов)** – скорость передачи до 100 Мбит/с, расстояние до 1 км, обычно в пределах 100 м;
2. Коаксиальный кабель (внутренняя медная жила, слой изоляции, внешний экран, оболочка, пример – телевизионная антенна) – скорость передачи до 500 Мбит/с, расстояние до 10 км;
3. Волоконно-оптический (стекло-волоконный, оптоволоконный) кабель ( передача света по центральному стекловоду – волокну из кварцевого стекла толщиной в человеческий волос, окруженному стеклянной оболочкой) – скорость передачи до 100 Гбит/с, расстояние (без ретрансляции) более 50 км.

Используется также беспроводная связь электромагнитными волнами различного диапазона, включая спутниковую связь и инфракрасное излучение. В частности, беспроводная локальная сеть стандарта Wi-Fi (Wireless Fidelity – беспроводная точность) обеспечивает скорость передачи до 11 Мбит/сек. 
Для подключения компьютера к сети может использоваться:

• сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер), подключающая его к специальной кабельной линии для передачи сигналов в цифровом двоичном коде (каждая карта имеет уникальнй 48-битовый адрес);
• модем (модулятор–демодулятор), подключающая его к телефонной линии. Здесь цифровые данные компьютеры преобразуются в непрерывные электрические импульсы (модулируются), передаются по телефонным каналам, а после приема снова преобразуются в цифровой двоичный код (демодулируются).

Для связи на дальнее расстояние (расширение сети) и соединения локальных сетей используется коммуникационное оборудование (отдельный компьютер с дополнительной аппаратурой или рабочая станция (сервер) с несколькими сетевыми платами):

• повторитель (репитер*) усиливает сигнал для передачи его далее по сети;
• концентратор (хаб**) объединяет несколько рабочих станций, подключая их как единый сегмент к сети;
• мост соединяет сегменты одной сети или сети с одинаковой технологией передачи данных;
• маршрутизатор (роутер***) соединяет сети разного типа, но с одинаковым программным обеспечением, определяя куда нужно направить данные и лучший маршрут их передачи;
• шлюз соединяет сети с разными технологиями передачи данных;

Такое оборудование подразделяют на мультиплексоры (один выход, несколько входов), демультиплексоры (несколько выходов, один вход) и коммутаторы (несколько входов и выходов).
Для защиты информации используются сетевые экраны (межсетевой экран, щит, брандмауэр, файрвол, FireWall) – программы, специальные технические устройства или специально выделенный компьютер, которые «отгораживают» защищаемый компьютер или локальную сеть от внешней сети, пропуская в обе стороны только разрешенные данные и команды, а при затруднениях обращающиеся за разрешением к администратору сети.
Взаимодействие компьютеров в сети обеспечивается за счет соблюдения сетевых протоколов – правил представления и передачи данных, которые реализуются аппаратно или программно. Передача данных состоит из ряда этапов (уровней), на каждом из которых используется свой протокол.
Эталонной является модель обмена информацией в открытой системе OSI (Open System Interchange) или модель взаимодействия открытых систем, предложенная в 1984 г. и включающая 7 уровней протоколов:

1. Физический – непосредственная передача сигналов по линиям связи;
2. Канальный (уровень соединения) – формирование сигналов для передачи, обнаружение и исправление ошибок, возникающих при физической передаче (этот уровень может реализоваться модемом или сетевой картой);
3. Сетевой – определение маршрутов (маршрутизация) передачи пакетов, на которые разбиваются передаваемые данные (разные пакеты из одного сообщения могут направляться по разным путям);
4. Транспортный – формирование адреса отправителя и получателя, разборка данных на пакеты и сборка на компьютере–получателе с контролем доставки пакетов и устранением возникших при этом ошибок;
5. Сеансовый – открытие и закрытии сеанса связи с определением ее характера (односторонняя или двухсторонняя, последовательная или параллельная передача в обе стороны);
6. Представительный – определение кодов и форматов передачи данных с соответствующим их преобразованием;
7. Прикладной – определение данных для передачи, формируемых прикладной программой (например, отправления по электронной почте).

На компьютере отправителя выполняются этапы с 7-го по 1–ый уровень, а на компьютере получателя те же этапы в обратном порядке для восстановления сообщения. На промежуточных компьютерах могут выполняться с 1-го по 3-ий этап для дальнейшей отправки поступившего пакета (который является частью всего сообщения).

Глобальная сеть Интернет.

Интернет – единая глобальная сеть, соединяющая между собой огромное количество сетей по всему миру (Inter Net можно перевести как «межсеть» или «сеть сетей»). Возникла в 60-е годы в США в результате экспериментов по созданию жизнеспособной сети, которую нельзя было бы вывести из строя, уничтожив один или несколько командных пунктов с центральными компьютерами.

Интернет – децентрализованная сеть, не имеющая собственника или органа управления (хотя в каждой входящей в нее сети есть собственник и системный администратор), функционирующая и развивающаяся путем добровольного (в том числе коммерческого) сотрудничества различных организаций и пользователей на основе общих соглашений и стандартов (протоколов). Зарегистрированные и пронумерованные стандарты, протоколы, спецификации Интернета образуют систему электронных документов RFC (Request For Comments – запрос для пояснений).
Организации обеспечивающие подключение к и предоставление услуг Интернета – провайдеры (Internet Service Providers*) связаны высокоскоростными магистральными каналами (кабельными, волоконно-оптическими, спутниковыми, радиорелейными). Отдельный компьютер или локальная сеть могут подключаться к провайдеру по выделенной линии (постоянное соединение) или по коммутируемой линии (временное подключение через модем и обычную телефонную сеть). Первый способ более дорог, но обеспечивает более высокую скорость передачи.
Сигнал модема может передаваться (а)по обычному телефонному каналу – коммутируемой линии, (б)по выделенной телефонной линии, (в)на базе технологии ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line (Loop) – асимметричная цифровая абонентская линия («петля»)) по обычному телефонному каналу, не занимая его и позволяя независимо и одновременно вести телефонные переговоры.
Работа Интернета основана на базовом протоколе TCP/IP**, внедренном в 1983 г. и состоящем из:

• транспортного протокола TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей), обеспечивающего «нарезку» данных на «маленькие» пакеты (сегменты) перед отправкой и сборку после доставки;
• сетевого протокола (протокол маршрутизации) IP (Internet Protocol – межсетевой протокол), обеспечивающего выбор маршрутов по различным узлам и сетям между отправителем и получателем (возможно, различных для разных пакетов из одного сообщения). Пакеты данных, подготовленные по этому протоколу, называют дейтаграммами IP (или IP-пакетами). Они включают сегменты, подготовленные по протоколу TCP, к которым добавлены адреса отправителя и получателя.

Вопросы к лекции №8.

1. Что такое компьютерная сеть?
2. Какие компьютерные сети вы знаете?
3. Что такое локальная сеть?
4. Что такое корпоративная сеть?
5. Какие топологии сетей вы знаете?
6. Что используют для подключение к сети?
7. Что такое протокол?
8. Какие протоколы вы знаете?
9. Какие средства, используемые для соединения компьютеров в локальную сеть,  вы знаете?
10. Что такое интернет?

Лекция №9

Тема: «Компьютерные справочные базы данных»

План лекции:

1. Необходимость баз данных.
2. Понятие базы данных.
3. Структурные элементы базы данных.
4. Назначение базы данных.
5. Единицы измерения информации.
6. Классификация баз данных.
7. Цифровые базы данных.
8. Библиографические базы данных.
9. Текстовые базы данных.

Большая часть публикуемой информации представлена также в удобном формате в виде компьютерных баз данных, предназначенных для распространения в электронном виде. В 1980—90 годы количество баз данных, равно как и их поставщиков, резко возросло. Компьютерные базы данных имеют ряд преимуществ по сравнению с печатными материалами.

Благодаря использованию компьютеров как основополагающего звена технологии сбора и обработки информации предоставляемые данные являются самыми "свежими", актуальными.

Процесс поиска данных отличается доступностью, быстротой и простотой. Предоставляется возможность доступа к сотням наименований баз данных. При этом обеспечивается практически мгновенный доступ к требуемой информации благодаря упрощенному процессу поиска, для которого используются стандартные, одинаковые у всех поставщиков поисковые протоколы и команды.

Благодаря высокой скорости передачи информации плата за доступ к компьютерным базам данных относительно небольшая.

Пользование базами данных очень удобно и может осуществляться посредством персонального компьютера с подключенным к нему соответствующим устройством связи, как, например, модем или коммуникационная сеть.

Необходимо отметить, что компьютерные базы данных охватывают огромнейшие объемы разнообразной информации, в которой можно легко запутаться. Поэтому целесообразной представляется классификация компьютерных баз данных.

Понятие базы данных.

База данных - совокупность структурированных  данных, относящихся к определенной предметной области. Хорошо спроектированная база данных содержит совокупность не избыточных не противоречащих данных, защищенных от несанкционированного доступа. Пользователями базы данных могут быть различные прикладные программы, программ комплексы, специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источника трансформации. Для управления базой данных служит система управления базами данных или сокращенно СУБД, т.е комплекс программных языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержание их в актуальном состоянии и организация поиска в них необходимой информации.

Структурные элементы базы данных:

1. Поле – это элементарная единица логической организации данных, которая  соответствует отдельной неделимой единице информации, т.е  реквизиту.
2. Реквизит – логический идеальный информационный элемент, описывающий определенные особенности  объекта, процесса или явления.
3.  Запись – совокупность логически связанных полей.
4.  Файл – совокупность одинаковых по структуре экземпляров записей. Каждый экземпляр записи однозначно идентифицирует уникальным ключом записей. 

Назначение баз данных:

Для решения сложных научных, экономических и производств задач применяются системы искусственного интеллекта. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях – это одно из направлений искусственного интеллекта. Знание – это выявление закономерностей предметной области , т.е принципы , связи и законы, кот позволяют решать задачи в этой области.

Единицей информации в компьютере  является БИТ, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютеров работают сразу с 8-ю битами. 8 бит = байт. В одном байте можно закодировать занчение одного символа из 256 возможных (256=28). Более крупными единицами информации являютсяКилобайт (Кбайт), равный 1024 байтам (1024=210 ), Мегабайт (Мбайт), равный 1024 Кбайтам, Гигабайт (Гбайт).

Классификация компьютерных баз данных

Компьютерные базы данных делятся на базы данных с доступом в режиме online, offline и через Internet. Базы данных с доступом в режиме online (online databases) хранятся в центральном банке данных. Доступ к ним осуществляется посредством компьютера (или иного терминала) через телекоммуникационную сеть. Доступ, поиск и анализ Internet - баз данных (internet databases) осуществляется посредством Internet. Сведения из них можно загружать и сохранять на компьютере или вспомогательном запоминающем устройстве. Базы данных с доступом в режиме offline (offline databases) представляют собой информацию, хранящуюся на дискетах или компакт-дисках и доступную для потребителей без использования внешней телекоммуникационной сети.

Описанные виды баз данных в свою очередь подразделяются на библиографические, цифровые, текстовые, справочные и специализированные. Библиографические базы данных (bibliographic databases) состоят из ссылок и цитат из статей журналов, газет, отчетной документации маркетинговых исследований, технических докладов, правительственной документации и т.п. Они часто содержат краткие изложения и отрывки из цитируемых материалов. Примерами библиографических баз данных могут бытьABI/Infonm терминальная система Predicasls. Библиографическая база данных Management Contents, предлагаемая компанией Dialog Corporation, использовалась в проекте "Выбор универмага" при поиске необходимой литературы.

Цифровые базы данных (numeric databases) содержат цифровую и статистическую информацию. Например, некоторые цифровые базы данных предоставляют хронологически систематизированную информацию о структуре и специфической продукции ряда компаний — это Boeing Computer Services Co., Data Resources, Evans Economics и Министерство управления и развития экономики. Существуют также цифровые базы данных, которые используют информацию переписей населения и жилья 1980 и 1990 годов и предоставляют обновленные данные, систематизированные в соответствии с кодом переписи и почтовым индексом. Поставщиками таких баз данных являются Бюро переписей США, Donnelly Marketing Information Services, CACI, Inc. и National Decision System.

Текстовые базы данных (full-text databases) состоят из полных текстов оригинальных документов. Один из крупнейших поставщиков баз данных этого типа — компания Vu/Text Information Systems, Inc., которая предоставляет услуги по рассылке полных текстов в электронном виде, а также предоставляет возможность поиска информации из множества газет (например, Washington Post, Boston Globe, Miami Herald). Компания Mead Data Centralпредлагает потребителям услугу N EXIS. которая предполагает возможность доступа к полным текстам сотен коммерческих баз данных, включающих избранные газеты, периодические издания, годовые отчеты компаний и инвестиционных фирм.

Обобщение и систематизация изученного материала:

1. Что такое база данных?
2. Что такое компьютерные базы данных?
3. Каково назначение баз данных?
4. Каковы единицы измерения информации
5. Какова классификация компьютерных сетей?
6. Цифровые базы данных?
7. Текстовые базы данных?
8. Справочные базы данных?

Лекция №10

Тема: «Информационные технологии в медицине»

План лекции:

1. Медицинская информатика.
2. Классификация медицинских информационных систем.
3. Медицинская информатика.
4. Медицинские приборно-компьютерные системы.
5. Медицинская диагностика.
6. Системы для проведения мониторинга.
7. Системы управления лечебным процессом.
8. Телемедицина.

Информационные процессы в медицине рассматривает медицинская информатика. Медицинская информатика – это прикладная медико-техническая наука, являющаяся результатом перекрестного взаимодействия медицины и информатики: медицина поставляет комплекс задача – методы, а информатика обеспечивает комплекс средства – приемы в едином методическом подходе, основанном на системе задача – средства – методы – приемы.

Предметом изучения медицинской информатики при этом будут являться информационные процессы, сопряженные с методико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами. Объектом изучения медицинской информатики являются информационные технологии, реализуемые в здравоохранении. Основной целью медицинской информатики является оптимизация информационных процессов в медицине за счет использования компьютерных технологий, обеспечивающая повышение качества охраны здоровья населения.

Классификация медицинских информационных систем

Ключевым звеном в информатизации здравоохранения является информационная система.

Различают:

1. Медицинские информационные системы базового уровня, основная цель которых – компьютерная поддержка работы врачей разных специальностей; они позволяют повысить качество профилактической и лабораторно-диагностической работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени квалифицированных специалистов. По решаемым задачам выделяют:

- информационно-справочные системы (предназначены  для  поиска и выдачи  медицинской  информации  по запросу пользователя),

- консультативно - диагностические системы (для диагностики патологических состояний, включая прогноз и выработку рекомендаций по способам лечения, при  заболеваниях  различного  профиля),

 - приборно-компьютерные системы (для информационной поддержки и/или автоматизации диагностического и лечебного процесса, осуществляемых при непосредственном контакте с организмом больного),

- автоматизированные рабочие места специалистов (для автоматизации всего технологического процесса врача соответствующей специальности и обеспечивающая информационную поддержку при принятии диагностических и тактических врачебных решений);

2. Медицинские информационные системы уровня лечебно-профилактических учреждений. Представлены следующими основными группами: 

- информационными системами консультативных центров (предназначены для обеспечения функционирования соответствующих подразделений и информационной поддержки врачей при консультировании, диагностике и принятии решений при неотложных состояниях),

- банками информации медицинских служб (содержат сводные данные о качественном и количественном составе работников учреждения, прикрепленного населения, основные статистические сведения, характеристики районов обслуживания и другие необходимые сведения),

- персонифицированными регистрами (содержащих информацию на прикрепленный или наблюдаемый контингент на основе формализованной истории болезни или амбулаторной карты),

- скрининговыми системами (для проведения доврачебного профилактического осмотра населения, а также для выявления групп риска и больных, нуждающихся в помощи специалиста),

- информационными системами лечебно-профилактического учреждения (основаны на объединении всех информационных потоков в единую систему и обеспечивают автоматизацию различных видов деятельности учреждения),

 - информационными системами НИИ и медицинских вузов (решают 3 основные задачи: информатизацию технологического процесса обучения, научно-исследовательской работы и управленческой деятельности НИИ и вузов);

3. Медицинские информационные системы территориального уровня. Представлены:

-  ИС территориального органа здравоохранения; 

-  ИС для решения медико-технологических задач, обеспечивающие информационной поддержкой деятельность медицинских работников специализированных медицинских служб; 

-  компьютерные телекоммуникационные медицинские сети, обеспечивающие создание единого информационного пространства на уровне региона;

4. Федеральный уровень, предназначенные для информационной поддержки государственного уровня системы здравоохранения.

Медицинские приборно-компьютерные системы

Важной разновидностью специализированных медицинских информационных систем являются медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС). 

В настоящее время одним из направлений информатизации медицины является компьютеризация медицинской аппаратуры. Использование компьютера в сочетании с измерительной и управляющей техникой в медицинской практике позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора информации о состоянии больного, ее обработки в реальном масштабе времени и управление ее состоянием. Этот процесс привел к созданию МПКС, которые подняли на новый качественный уровень инструментальные методы исследования и интенсивную терапию.

В МПКС можно выделить три основные составляющие: медицинское, аппаратное и программное обеспечение.

Под аппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники.

К программному обеспечению относят математические методы обработки медико-биологической информации, алгоритмы и собственно программы, реализующие функционирование всей системы.

Медицинская диагностика

Разработка и внедрение информационных систем в области медицинских технологий является достаточно актуальной задачей. Анализ применения персональных ЭВМ в медицинских учреждениях показывает, что компьютеры в основном используются для обработки текстовой документации, хранения и обработки баз данных, статистики. Часть ЭВМ используется совместно с различными диагностическими и лечебными приборами. В большинстве этих областей использования ЭВМ применяют стандартное программное обеспечение – текстовые редакторы, СУБД и др. Поэтому создание информационной организационно-технической системы, способной своевременно и достоверно установить диагноз больного и выбрать эффективную тактику лечения, является актуальной задачей информатизации.

Задачу диагностики в области медицины можно поставить как нахождение зависимости между симптомами (входными данными) и диагнозом (выходными данными). Для реализации эффективной организационно-технической системы диагностики необходимо использовать методы искусственного интеллекта. Целесообразность такого подхода подтверждает анализ данных, используемых при медицинской диагностике, который показывает, что они обладают целым рядом особенностей, таких как качественный характер информации, наличие пропусков данных; большое число переменных при относительно небольшом числе наблюдений. Кроме того, значительная сложность объекта наблюдения (заболеваний) нередко не позволяет построить даже вербальное описание врачом процедуры диагноза.

Интерпретация медицинских данных, полученных в результате диагностики и лечения, становиться одним из серьезных направлений нейронных сетей. При этом существует проблема их корректной интерпретации. Широкий круг задач, решаемых с помощью нейросетей, не позволяет пока создать универсальные мощные сети, вынуждая разрабатывать специализированные нейронные сети, функционирующие по различным алгоритмам. Основными преимуществами нейронных сетей для решения сложных задач медицинской диагностики являются: отсутствие необходимости задания в явной форме математической модели и проверки справедливости серьезных допущений для использования статистических методов; инвариантность метода синтеза от размерности пространства, признаков и размеров нейронных сетей и др.

 Однако использование нейронных сетей для задач медицинской диагностики связано также с рядом серьезных трудностей. К ним следует отнести необходимость относительно большого объема выборки для настройки сети, ориентированность математического аппарата на количественные переменные.

Системы для проведения мониторинга

Задача оперативной оценки состояния пациента возникает в ряде весьма важных практических направлений в медицине и в первую очередь при непрерывном наблюдении за больным в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях.

Аппаратное обеспечение мониторных систем и аналогичных систем для функциональной диагностики принципиально практически не отличается. Важной особенностью мониторных систем является наличие средств экспресс-анализа и визуализации их результатов в режиме реального времени. Это позволяет отображать на экране монитора также динамику различных производных от контролируемых величин. Все это осуществляется в различных временных масштабах. Причем чем выше качество системы, тем больше возможностей наблюдения динамики контролируемых и связанных с ними показателей она предоставляет. Чаще всего мониторные системы используются для одновременного слежения за состоянием от 1 до 6 больных, причем у каждого из них может изучаться до 16 основных физиологических параметров. 

Системы управления лечебным процессом

К системам управления процессами лечения и реабилитации относятся автоматизированные системы интенсивной терапии, биологической обратной связи, а также протезы и искусственные органы, создаваемые на основе микропроцессорной технологии.

В системах управления лечебным процессом на первое место выходят задачи точного дозирования количественных параметров работы, стабильного удержания их заданных значений в условиях изменчивости физиологических характеристик организма пациента.

Под автоматизированными системами интенсивной терапии понимают системы, предназначенные для управления состоянием организма в лечебных целях, а также для его нормализации, восстановления естественных функций органов и физиологических систем больного человека, поддержания их в пределах нормы. По реализуемой в них структурной конфигурации системы интенсивной терапии разделяют на два класса – системы программного управления и замкнутые управляющие системы. 

К системам программного управления относятся системы для осуществления лечебных воздействий. Например, различная физиотерапевтическая аппаратура, оснащенная средствами вычислительной техники, устройства для вливаний лекарственных препаратов, аппаратура для искусственной вентиляции легких и ингаляционного наркоза, аппараты искусственного кровообращения.

Телемедицина

По мнению большинства экспертов, прогнозирующих развитие науки и техники,21 век должен стать «веком коммуникаций», что подразумевает повсеместное использование глобальных информационных систем. Использование таких систем в медицине открывает качественно новые возможности:

- обеспечение взаимодействия региональных клиник с крупными медицинскими центрами;

 - оперативное получение результатов последних научных исследований;

 - подготовка и переподготовка кадров.

Телемедицина - это комплекс современных лечебно-диагностических методик, предусматривающих дистанционное управление медицинской информацией.

Возникновение телемедицины обычно связывают с врачебным контролем при космических полетах. Первоначально это было измерение показателей жизнедеятельности у животных на космических аппаратах, затем у космонавтов.

Современные информационные системы, как правило, разворачиваются в глобальных сетях типа сети Интернет. Не являются исключением и системы телемедицины. Время автономных, локальных приложений уходит в прошлое. Их место занимают информационные системы, характеризующиеся многообразием архитектур, многоплатформенностью, разнообразием форматов данных и протоколов. 

Вопросы к лекции №10:

1. Что такое медицинская информатика?
2. Какая существует классификация медицинских информационных систем?
3. Что такое медицинская информатика?
4. Какие медицинские приборно-компьютерные системы вам известны?
5. Что такое медицинская диагностика.
6. Какие системы для проведения мониторинга вам знакомы?
7.  Какие существуют системы управления лечебным процессом?
8. Что такое телемедицина?

Список литературы

Основная:

1. «Основы практической информатики в медицине». Учебник. / В.Н. Чернов, И.Э. Есауленко, С.Н. Семенов //Феникс, 2008.

Дополнительная:

1. Медицинская информатика. Гельман В.Я., Практикум. / В.Я. Гельман. – СПб: Питер, 2006. – 159с.
2. Практикум по медицинской информатике. Омельченко В.П.  Практикум./ В.П. Омельченко. – Ростов на Дону, 2006. – 234с.
3. Информатика для медиков,  Хай Г.А. Издательство: СпецЛит, 2009 г.
4. http://www.twirpx.com/files/informatics/newbie/lectures/