Geum.ru

Программа дисциплины «Теория информационных технологий и систем»

Вид материалаПрограмма дисциплины

Содержание


Содержание программы
Тема 2. Понятие модели и моделирование информационных систем
Тема 3. Математическая теория систем
Тема 4. Математические основы информационных технологий
Тема 5. Проблемы создания сложных программных систем и математические методы решения
Тема 6. Методы и средства создания информационных систем
Методические рекомендации (материалы) преподавателю
Тематический расчет часов по программе дисциплины «Теория информационных технологий и систем» для направления 080700.62 «Бизнес-
Наименование разделов и тем (с разбивкой по модулям)
Всего за модуль
Всего за модуль
Подобный материал:

Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й У Н И В Е Р С И Т Е Т

ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ
ПЕРМСКИЙ ФИЛИАЛ




Программа дисциплины
«Теория информационных технологий и систем»


для направления 080700.62 – Бизнес-информатика
(вторая ступень высшего профессионального образования)



Утверждена

Учебно-методическим Советом ПФ ГУ-ВШЭ


Председатель_______________Володина Г.Е.


«_______»_________________________2009 г.



Одобрена на заседании кафедры
информационных технологий в бизнесе


Зав. кафедрой_______________Казаченко Т.А.


«______»__________________________2009 г.




Пермь 2009

  1. Пояснительная записка
  1. Автор программы: Л.Н. Лядова, к.ф.-м.н., доцент
  2. Требования к студентам:

Приступая к изучению данной дисциплины, студент должен обладать знаниями информатики в объеме общеобразовательной школы, а также знаниями, полученными при изучении курсов «Информатика и программирование», «Дискретная математика», «Линейная алгебра».
  1. Аннотация:

Цель дисциплины – дать фундаментальную подготовку, необходимую для успешного освоения как общепрофессиональных, так и специальных дисциплин, изучение которых связано с применением средств информационно-коммуникационных технологий, созданием информационных систем для различных предметных областей, их анализом, внедрением и сопровождением.

Изучение дисциплины способствует формированию информационной культуры специалиста и предполагает изучение теоретических основ, принципов построения и использования современных методов и инструментальных средств моделирования и проектирования информационных систем, их оценки и выбора для решения конкретных задач.

Задачи:
    • познакомить студентов с базовыми понятиями в области современных информационных технологий;
    • познакомить с теоретическими основами создания и функционирования информационных систем различного назначения;
    • познакомить с различными методологическими подходами к моделированию и проектированию информационных систем;
    • познакомить с возможностями современных инструментальных средств, применяемых для моделирования бизнес-систем в различных предметных областях;
    • дать навыки решения типовых задач, возникающих при анализе и проектировании информационных систем, при разработке программного обеспечения.

Курс призван повысить общую эрудицию студентов, показать методы создания моделей и применения средств ИКТ в различных областях.

Содержание программы дисциплины должно обеспечить базовую подготовку студентов в процессе формирования устойчивых знаний и практических навыков моделирования сложных систем и проектирования и разработки информационных систем для различных областей. Данный курс является вводным для изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин подготовки бакалавров бизнес-информатики, связанных с применением моделей и инструментальных средств создания и исследования ИС.
  1. Учебная задача курса:

В результате изучения курса студент должен:
  • Иметь представление:
    • об эволюции информационных технологий и современных тенденциях развития средств ИКТ;
    • о типовой структуре информационных систем;
    • о существующих подходах к моделированию информационных систем, различных классах моделей, применяемых в области ИТ;
    • о методах теории множеств, теории графов и конечных автоматов, математической логики и неклассических логик, алгебры, применяемых при проектировании и анализе информационных систем, их компонентов;
    • о проблемах, возникающих при создании ИС различного назначения и подходах к их решению;
    • о различных методологических подходах, наиболее общих методах моделирования информационных систем, исследования их свойств, используемых при моделировании предметных областей, их анализе;
    • об инструментальных средствах анализа и проектирования бизнес-систем.
  • Знать:
    • основные термины, применяемые при описании моделей, анализе и проектировании ИС, оценке их эффективности;
    • определения и основные характеристики различных классов информационных систем;
    • общие теоретические основы и математические методы, применяемые при создании сложных программных систем;
    • особенности применения моделей различных типов для решения типовых задач моделирования бизнес-систем и проектирования ИС.
  • Уметь:
    • решать задачи, связанные с проблемами разработки сложных ИС в различных предметных областях, и выбирать средства их решения;
    • выбирать эффективные методы создания и исследования моделей ИС.
  • Обладать навыками:
    • навыками применения математического аппарата для решения задач, связанных и моделированием бизнес-систем, анализом и проектированием ИС;
    • создания простейших моделей систем;
    • анализа проблем, связанных с проектированием программных систем.

Студенты после изучения курса должны иметь представление о возможностях различных подходов к созданию моделей сложных систем и уметь самостоятельно выбирать математический аппарат для решения задач моделирования.
  1. Формы контроля:
  • Текущий контроль: согласно графику контрольных мероприятий выполняются домашние задания.
  • Итоговый контроль: зачет проводится в соответствии с учебным планом в конце пятого модуля. Итоговая оценка: складывается в соответствии с «Положением о рейтинге», принятом в ПФ ГУ ВШЭ. Формы проведения определяются учебным планом.
  1. Содержание программы

Тема 1. Информационные системы и информационные технологии

Определение информационной системы и информационных технологий. Эволюция информационных технологий. Классификация информационных систем, их свойства и средства разработки. Обобщенная архитектура корпоративной информационной системы. Уровни информационного обеспечения ИС и обобщенная структура программного обеспечения ИС. Понятие о стандартах ИС. Компонентные технологии и стандарты создания ИС.

Тема 2. Понятие модели и моделирование информационных систем

Понятие модели. Основные принципы моделирования. Классификация моделей, аналитическое, численное и имитационное моделирование. Особенности моделирования информационных систем. Модели данных, сравнение. Понятие о языках моделирования, язык UML, назначение и основные возможности. Понятие о метамоделировании.

Тема 3. Математическая теория систем

Подходы к построению общей теории систем. Задачи математической теории систем. Общая математическая теория систем. Математические основания теории систем. Основные определения: понятие системы и временной системы, понятие алгебраической системы. Теоретико-множественные понятия общей теории систем. Общая система, глобальные состояния и глобальная реакция. Формализованное понятие информационной системы. Абстрактные линейные системы. Общие временные и динамические системы. Некоторые классы временных систем. Статические системы и системы без памяти. Стационарные динамические системы. Причинность и предопределенность.

Тема 4. Математические основы информационных технологий

Теория множеств в моделировании и исследовании сложных систем. Математическая логика и неклассические логики и разработка систем искусственного интеллекта. Реляционная алгебра и базы данных. Расширения алгебры Кодда, модели многомерных данных, модели рекурсивных данных. Теория графов и модели данных, алгоритмов и программ. Графовые модели информационных систем, представление структуры, поведения во времени объектов и пользователей. Многоуровневые модели информационных систем. Сети Петри в исследовании систем.

Тема 5. Проблемы создания сложных программных систем и
математические методы решения

Основные понятия: процессы и ресурсы. Классификация процессов и классификация ресурсов. Проблема взаимного исключения: определение и свойства критической секции, условия реализации, подходы к решению. Проблема тупика: определение тупика и модель системы, подходы к решению. Средства систем программирования, СУБД и операционных систем, используемые для решения перечисленных задач.

Распределенные системы: особенности проектирования и функционирования. Технологии создания распределенных систем.

Тема 6. Методы и средства создания информационных систем

Понятие жизненного цикла (ЖЦ) информационных систем. Этапы ЖЦ. Модели ЖЦ. Методологии анализа и проектирования ИС, структурные методы и объектно-ориентированный подход, основные отличия. Понятие о шаблонах проектирования. Понятие программной инженерии. Инструментальные средства поддержания жизненного цикла ИС, CASE-инструментарий. Понятие адаптируемых информационных систем. Технологии создания адаптируемых ИС, понятие DSD (Domain Specific Design) и DSM (Domain Specific Modeling), языки моделирования и предметно-ориентированные языки (DSL, Domain Specific Languages), метамоделирование и метаязыки, языковой инструментарий.
  1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
  1. Литература:

Базовые учебники:
  1. Лядова Л.Н., Мызникова Б.И., Фролова Н.В. Основы информатики и информационных технологий. Пермь: Перм. ун т, 2004.
  2. Шаврин С.М. Моделирование и проектирование информационных систем: учеб.-метод. пособие / С.М. Шаврин, Л.Н. Лядова, С.И. Чуприна; Перм. гос. ун т.– Пермь, 2007.

Основная:
  1. Лядова Л.Н. Стандарты и технологии создания открытых инфор­ма­цион­­ных систем: учеб.-метод. пособие / Л.Н. Лядова, В.В. Ланин, С.М. Шаврин; Перм. ун-т. – Пермь, 2007.
  2. Замятина Е.Б. Системы имитационного моделирования и машинная имитация: теоретические основы и реализация: метод. пособие/ Е.Б. Замятина, В. В. Ланин, Л.Н. Лядова, А.Н. Фирсов; Перм. гос. ун-т.– Пермь, 2007.
  3. Замятина Е.Б. Современные теории и системы имитационного моделирования: учеб.-метод. пособие / Е.Б. Замятина, В.В. Ланин, Л.Н. Лядова, А.Н. Фирсов; Перм. ун-т.– Пермь, 2007.
  4. Юрков К.А. Технологии создания систем электронной коммерции: учеб.-метод. пособие / К.А. Юрков, Л.Н. Лядова, А.В. Хлызов, Г.В. Климов; Перм. ун т. – Пермь, 2007.

Дополнительная:
  1. Александров О.Е. Теория информационных систем: Курс лекций [Электронный ресурс]. Екатеринбург: УГТУ, 1999.
  2. Башкин В.А., Ломазова И.А. «Эквивалентность ресурсов в сетях Петри». Москва, Научный мир, 2008.
  3. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004. – 432 с.: ил. – (Серия «Объектно-ориентированные технологии в программировании»).
  4. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика, 2000.
  5. Золотухина Е.Б., Алфимов Р.В. Пример описания предметной области с использованием Unified Modeling Language (UML) при разработке программных систем // Interface Ltd., 2001.
  6. Калянов Г.Н. CASE структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: Изд-во «Лори», 1996.
  7. Калянов Г.Н. Методы и средства системного структурного анализа и проектирования. М.: НИВЦ МГУ, 1996.
  8. Кумсков М. Унифицированный язык моделирования (UML) и его поддержка в Rational Rose 98i – CASE-средстве визуального моделирования // //www.interface.ru/public/990804/uml4b.htm.
  9. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования: Пер. с англ.: Уч. пос. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. – 496 с.: ил.
  10. Маклаков С.В. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000.
  11. Материалы сайтов www.interface.ru, www.citforum.ru, www.rif.ru, www.osp.ru, www.uml.ru.
  12. UML – новый стандарт языка объектно-ориентированного моделирования. Квинтэссенция успешного опыта // SoftScribe International, /inform22_97/sscrb.htm.
  13. UML. Мета-язык проектирования и моделирования программного обеспечения // ru/reviews/UML.
  1. Тематика заданий по различным формам текущего контроля:

Тематика домашних заданий:
  1. Математическая теория информационных систем и информационных технологий:
    • модели данных: построение и сравнение;
    • модели информационных систем: построение и исследование.
  2. Модели управления ресурсами и процессами:
    • графовые модели систем: построение и использование для разрешения проблем взаимного исключения и тупика;
    • программные методы и механизмы решения проблем управления ресурсами и процессами.

Перечень вопросов для самоконтроля студентов:
  1. Дайте определение информационной технологии, приведите примеры.
  2. Дайте определение информационной системы и приведите классификацию ИС. Каковы основные характеристики систем различных классов? Какие технологии используются для их создания.
  3. Опишите основные компоненты, типовую архитектуру корпоративной информационной системы.
  4. Дайте определение модели. Приведите общую классификацию математических моделей.
  5. В чем суть математического моделирования? Сравните различные методы. Приведите примеры применения различных методов и подходов к моделированию.
  6. Дайте определение языка моделирования. Что такое метаязык? Каковы основные особенности метамоделирования и его применение к созданию ИС.
  7. Дайте формальное определение системы. Приведите классификацию систем.
  8. Дайте определение модели данных. Сравните различные модели. Каковы преимущества и недостатки каждой модели? Приведите примеры.
  9. Назовите графовые модели систем, известные вам. Каково их применение?
  10. Дайте определение сети Петри. Приведите пример использования для исследования систем.
  11. Определите понятие ресурса и процесса. Дайте классификацию. Какие отношения могут возникать между процессами?
  12. Сформулируйте проблему взаимного исключения. Приведите примеры.
  13. Какие методы решения проблемы взаимного исключения вы знаете? Сравните их.
  14. Дайте определение тупика. Сформулируйте задачи, связанные с проблемой тупика. Сравните подходы к решению. Какие возможности обеспечивают для разработки параллельных программ известные вам системы программирования?
  15. Какие проблемы решаются при создании распределенных систем?
  16. Дайте понятие жизненного цикла программной системы. Какие модели жизненного цикла вы знаете?
  17. Определите, что такое CASE-инструментарий? BI-инструментарий? Языковой инструментарий? Какова связь с метамоделированием?

Тематика практических занятий:

Примерный перечень заданий, выполняемых на практических занятиях приведен в приложении.
  1. Методические рекомендации (материалы) преподавателю:

На лекциях используется «проблемный» подход к изложению материала: материал каждой лекции иллюстрируется примерами, рассматриваются нестандартные ситуации, требующие решения с использованием рассматриваемого материала. При этом студенты должны активно участвовать в обсуждении вопросов, выработке решений. Для самостоятельного изучение предлагается использовать электронные ресурсы, в частности, курсы по информационным технологиям INTUIT.

На лабораторных занятиях используются следующие методы обучения и контроля усвоения материала:
    1. выполнение лабораторных работ по теме занятия сопровождается контрольным опросом;
    2. обсуждение различных вариантов решения, предложенных студентами, сравнение решений, анализ возможных ситуаций.
  1. Методические указания студентам:

Студенту рекомендуется следующая схема подготовки к лабораторному занятию:
  1. проработать конспект лекций;
  2. проанализировать основную и дополнительную литературу, рекомендованную по изучаемому разделу;
  3. проанализировать варианты решений, предложенные преподавателем;
  4. при затруднениях сформулировать вопросы к преподавателю.
  1. Рекомендации по использованию информационных технологий

Все практические занятия проводятся в компьютерном классе. Программное обеспечение сети должно поддерживать
  1. возможность доступа к материалам для подготовки, размещаемым на сервере;
  2. возможность использовать визуальные средства создания моделей;
  3. возможность оформления отчетов по выполненным заданиям с помощью текстовых редакторов и электронных таблиц.

Автор программы: __________________________________________ /Л.Н. Лядова /

Тематический расчет часов по программе дисциплины «Теория информационных технологий и систем» для направления 080700.62 «Бизнес- информатика»

№
Наименование разделов и тем
(с разбивкой по модулям)
Аудиторные часы
Самостоятельная работа
Всего часов

Лекции
Семинарские или практические занятия
Всего







Модуль 4
12
12
24
50
74





Информационные системы и информационные технологии
2
0
 2
12
14


Понятие модели и моделирование информационных систем
6
6
 12
22
34


Математическая теория систем
4
6
 10
16
26




Всего за модуль:
 12
 12
 24
 50
 74







Модуль 5
14
16
30
58
88





Математические основы информационных технологий
4
8
 12
20
32


Проблемы создания сложных программных систем и математические методы решения
6
8
 14
20
34


Методы и средства создания информационных систем
4
0
 4
18
22




Всего за модуль:
 14
 16
 30
 58
 88




Всего
26
28
54
108
162



Автор программы: __________________________________________ /Л.Н. Лядова /


Приложение 1.

План практических занятий

Тема 1. Понятие модели и моделирование информационных систем (6 часов)

Аналитические модели. Численное моделирование. Имитационные модели. Сравнение методов на примере построения и исследования простейшей модели системы массового обслуживания с одним прибором и очередью.

Рекомендуемая литература:

Лядова Л.Н. Имитационное моделирование: Методические указания. Пермь: Пермский университет, 2003. [Электронный ресурс]

Тема 2. Математическая теория систем (6 часов)

Разработка и исследование простейших моделей систем. Сравнение.

Рекомендуемая литература:

Александров О.Е. Теория информационных систем: Курс лекций [Электронный ресурс]. Екатеринбург: УГТУ, 1999.

Тема 3. Математические основы информационных технологий (8 часов)

Модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная модель. Примеры. Сравнение.

Операции над моделями. Особенности выполнения.

Неклассические логики, нечеткие множества: примеры использования.

Рекомендуемая литература:

Лядова Л.Н. Основы информатики и информационных технологий: Учебное пособие / Л.Н. Лядова, Б.И. Мызникова, Н.В. Фролова. Пермь: Пермский университет, 2004.

Тема 4. Проблемы создания сложных программных систем и математические методы решения (8 часов)

Системы с параллельными процессами и проблема взаимного исключения. Программные методы. Алгоритм Деккера. Анализ недостатков. Семафорная техника решения проблемы взаимного исключения.

Примеры моделей с различными типами ресурсов. Исследование моделей. Распознавание и предотвращение тупиков, вывод системы из тупика.

Рекомендуемая литература:

Лядова Л.Н. Теоретические основы информационных систем: Методические указания [Электронный ресурс].