«АЛГОРИТМІЗАЦІЯ ТА ПРОГРАМУВАННЯ, ЧАСТИНА 1» ДЛЯ СТУДЕНТІВ СПЕЦІАЛЬНОСТІ 122 «КОМП’ЮТЕРНІ НАУКИ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ» (2016 р.)

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

_______СК12__Алгоритмізація та програмування, частина 1_________________

/код і назва навчальної дисципліни/

________________Перший (бакалаврський)______________________________

/рівень вищої освіти/

галузь знань_______________12 «Інформаційні технології»__________________

/шифр і назва/

спеціальність _______122 «Комп’ютерні науки та інформаційні технології»____

/шифр і назва /

спеціалізація__________________________________________________________

/шифр і назва /

вид дисципліни____обов’язкова___________________________________________________

(обов’язкова / за вибором)

мова викладання___українська____________________________________________________

Львів – 2016 рік

Робоча програма з навчальної дисципліни «Алгоритмізація та програмування, частина 1» для студентів Інституту комп’ютерних наук та інформаційних технологій.

Розробник:

_доцент кафедри ІСМ, к.т.н._____      __________________    /___В.А. Висоцька____/         

   /посада, науковий ступінь та вчене звання/                           /підпис/                             /ініціали та прізвище/ 

Робоча програма  розглянута та схвалена на засіданні кафедри «Інформаційні системи та мережі»

Протокол від  «25» серпня 2016 року  № 1

Завідувач кафедри _____ІСМ_______     ____________________ /___В.В. Литвин_____/

                                             /назва /                              /підпис/                                 /ініціали та прізвище /

1. Структура навчальної дисципліни

Частка  аудиторного навчального часу студента у відсотковому вимірі:

денної форми навчання –    ____53%_________;         заочної форми навчання – ___________  

2. Мета та завдання навчальної дисципліни

2.1. Мета вивчення навчальної дисципліни 

Дисципліна "Алгоритмізація та програмування, частина 1" призначена для вивчення методів та засобів програмування  на основі мов C та С++ згідно з новітніми принципами і тенденціями створення програмних продуктів.

Для досягнення необхідного рівня знань в навчальній дисципліні використовуються основні засоби впливу при засвоєнні навчального матеріалу, коли в процесі викладання дисципліни вирішуються задачі  подання знань  на інформаційних засадах у сукупності з елементами зворотного зв’язку та контролем за опануванням знань.

Основною метою викладання  дисципліни є  надання майбутнім фахівцям основ науково – теоретичних знань та практичних навичок з  програмування сучасними алгоритмічними мовами високого рівня. В системі підготовки фахівця дисципліна займає особливе місце, оскільки засвоєння курсу складає перший найважливіший крок, абсолютно необхідний для успішного засвоєння подальших фахових дисциплін.

Набуття навичок роботи з основними об’єктами інформатики. Вивчення теоретичних основ і практичних алгоритмів дискретної математики, що застосовуються при побудові комп’ютерних програм. Отримання базових знань з комп’ютерних наук та інформаційних технологій.

2.2. Завдання  навчальної дисципліни 

Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:

1. Студент повинен знати та розуміти основні означення, твердження та теореми, способи доведення тверджень, галузі та способи застосування набутих знань з таких розділів:
2. підготовлений фахівець повинен вміти застосовувати набуті знання для

• Поняття про алгоритмізацію. Приклади задач автоматизації. Етапи вирішення задач. Поняття алгоритму. Сучасні системи програмування: алгоритмічні мови, пакети прикладних програм, сервісні програми тощо. Приклад програми.
• Загальні поняття про мову С. Символи мови. Константи. Змінні. Стандартні функції. Вирази арифметичні, логічні, символьні. Структура програми. Виконання програм.
• Алгоритмізація задач автоматизації. Графічне подання алгоритму. Класифікація алгоритмів: лінійні, розгалужені, циклічні (вкладені повторення, нагромадження, ітераційний), звернення.
• Програмування задач з лінійним алгоритмом. Оператори присвоєння, вводу даних і виводу. Програмування задач розрахунку значень технологічних параметрів (витрати, рівня, температури тощо).
• Програмування задач з розгалуженим алгоритмом. Логічні вирази i порядок їх виконання. Оператори умовних переходів. Вкладені умовні оператори та їх виконання. Програмування задач сигналізації і відхилення технологічних параметрів.
• Програмування задач з циклічним алгоритмом. Оператори організації циклів. Прості та вкладені цикли. Нагромадженням суми і добутку. Програмування задач інтегрування і вирахування кількості речовин. Порівняльна характеристика алгоритмів. Спрощення алгоритмів (програм) розрахунку параметрів рекурентними залежностями.
• Програмування алгоритмів із зверненнями. Поняття про блоки (модулі) програми. Формати опису функції i звернення до неї. Алгоритм реалізації керуючих дій.
• Алгоритмізація i програмування задач з масивами даних. Масиви даних. Ідентифікатори масивів та їх елементів. Оголошення масивів і оператор розмірності. Формування і вивід масивів даних. Знаходження екстремальних значень технологічних параметрів з масивів даних. Сортування елементів масивів технологічних даних. Вибирання елементів і переформатування масивів технологічних даних.
• Програмування задач опрацювання текстової інформації. Символьні величини: константи та змінні. Основні символьні функції. Символьна інформація і стрічки. Приклади програм.
• Типи даних і оголошення. Фундаментальні типи: логічні, символьні, цілі, дійсні, ніякий, перечислення. Оголошення. Структури, об’єднання. Вказівники і масиви. Структури і функції.
• Робота з файлами. Функції. Оператори відкриття i закриття файлів. Створення i читання файлів. Запис технологічної інформації у файли. Оголошення. Передавання аргументів. Повернення значень. Замовчувані аргументи. Вказівник на функцію.

• формулювання і розв’язування задач в галузі комп’ютерних наук,
• конструювання алгоритмів розв’язування прикладних задач,
• вивчення нових інформаційних технологій,
• побудови математичного опису прикладних проблем,
• аналізу результатів розв’язування задач.

1. алгоритмізувати інформаційні процеси та аналізувати масиви даних
2. застосовувати відомі методи та алгоритми для дослідження предметної області
3. розуміти математичні викладки супутніх та наступних навчальних дисциплін як бази даних, криптографія, основи програмування, чисельні методи, дослідження операцій, математична лінгвістика тощо.
4. будувати власні алгоритми для аналізу даних, в тому числі Big Data, DataMining та систем штучного інтелекту.

Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:

Здатність використовувати теоретичні та фундаментальні знання, уміння і навички для успішного розв’язування складних спеціалізованих задач та практичних проблем під час професійної діяльності у галузі комп’ютерних наук та інформаційних технологій, ком’ютерної техніки та сучасних технологій проектування та програмування інформаційних систем, володіння навичками роботи з комп'ютером для вирішення задач спеціальності.

загальних:

1. здатність навчатися;
2. уміння спілкуватися усно та в письмовій формі українською мовою;
3. здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел;
   1. уміння застосовувати знання в практичних ситуаціях;
   2. уміння приймати обґрунтовані рішення.

фахових:

1. здатність застосовувати базові знання з фундаментальних наук: математики, фізики, електроніки для вирішення типових задач спеціальності;
2. здатність застосовувати базові знання основних нормативно-правових актів та довідкових матеріалів, чинних стандартів і технічних умов, інструкцій та інших нормативно-розпорядчих документів в галузі інформаційних технологій;
3. здатність використовувати методології та технології проектування, застосування та супроводу програмного забезпечення, підтримка їхнього життєвого циклу;
4. здатність застосовувати знання математичних методів аналізу та синтезу складних об’єктів та систем із застосуванням сучасних методів інформаційних технологій;
5. здатність застосовувати знання методів збору, обробки, аналізу, систематизації та зберігання науково-технічної інформації;
6. здатність використовувати знання теоретичних основ управління та вміння використовувати їх для розроблення систем управління та їх компонентів, здатність оцінити та розрахувати надійність системи;
7. здатність використовувати знання методів математичного моделювання та вміння використовувати їх для автоматизованого проектування складних об’єктів та систем.
8. здатність адмініструвати системи автоматизованого проектування та вміти розробляти технічну документацію на об’єкт, який проектується.
9. здатність використовувати знання особливостей технології виробництва мікросистемних пристроїв і вміння застосувати їх для проектування мікросистем;
10. здатність ефективно вибирати належні напрями і відповідні методи для розв’язування задач в області інформаційних технологій та штучного інтелекту;
11. здатність ефективно здійснювати вибір концептуальної моделі середовища інформаційної системи на основі методології штучного інтелекту,
12. здатність ефективно здійснювати параметризацію компонентів середовища інформаційної системи, формувати вимоги відповідності інформаційної системи технічному завданню.
13. здатність вивчати та критично оцінювати нові методології управлінні ІТ-проектами, ґрунтуючись на фахових у цих областях наукових літературних джерелах.

Результати  навчання даної дисципліни деталізують такі програмні результати навчання:

1. здатність продемонструвати знання і розуміння наукових і математичних принципів, що лежать в основі інформаційних технологій;
2. здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності: методів та засобів сучасних інформаційних технологій, комп’ютерної техніки та сучасних технологій проектування та програмування інформаційних систем, математичних методів аналізу та синтезу складних об’єктів, методів збору, обробки, аналізу, систематизації та зберігання науково-технічної інформації, методів та засобів розподілених систем та паралельних обчислень, принципів і методів побудови та застосування комп’ютерних мереж, принципів web-технологій та методів і засобів їх використання для вирішення задач спеціальності;
3. здатність продемонструвати поглиблені знання принаймні в одній з областей інформаційних технологій;
4. здатність продемонструвати знання та навики щодо проведення експериментів, збору даних та моделювання у предметній області;
5. здатність продемонструвати знання та розуміння методологій  проектування інформаційних систем;
6. здатність продемонструвати знання сучасного стану справ та новітніх технологій в галузі інформаційних технологій;
7. здатність продемонструвати розуміння впливу технічних рішень в суспільному, економічному, соціальному і екологічному контексті;
8. здатність продемонструвати знання основ економіки та управління проектами.
9. здатність розробляти математичні моделі і алгоритми розпізнавання образів і класифікації об’єктів в інтелектуальних інформаційних системах в умовах проектування систем розпізнавання образів за допомогою відповідного математичного забезпечення, використовуючи процедури формального уявлення про систему;
10. здатність розробляти бази знань в умовах проектування інтелектуальних систем за допомогою відповідного програмного забезпечення, використовуючи результати обстеження, запити, особливості обраного способу подання знань;
11. здатність будувати моделі інформаційних потоків, проектувати сховища і простори даних, бази знань, використовуючи діаграмну техніку і стандарти розроблення інформаційних систем;
12. здатність створювати математичні моделі і алгоритми прийняття рішень за допомогою алгоритмічного та програмного забезпечення, використовуючи машинне навчання, штучні нейронні мережі, еволюційне моделювання, генетичні методи оптимізації, метод індуктивного моделювання та математичний апарат нечіткої логіки.

2.3.  Перелік попередніх та супутніх і наступних навчальних дисциплін

3. Анотація навчальної дисципліни

Інформатика на сьогоднішній день є одним із засобів формування не тільки освітнього, а й розвиваючого та інтелектуального потенціалу особистості. У процесі вивчення інформатики основні завдання дисципліни «Алгоритмізація та програмування, частина 1» мають на меті виявлення та розвиток в студентів логічних здібностей, підготовки їх до участі в інтелектуальних змаганнях та наукових дискусіях, формування в них стійкого інтересу до алгоритмізації і пов’язаної з нею професійної діяльності, підготовки до навчання у вищих навчальних закладах. Програма ставить за мету:

1. розвиток логічного, аналітичного мислення та основних видів розумової діяльності: уміння використовувати індукцію, дедукцію, аналіз, синтез, робити висновки, узагальнення;
2. формування теоретичної бази знань студентів щодо процесів перетворення, передавання та використання інформації, роз­криття значення інформаційних процесів у формуванні сучасної систем­но-інформаційної картини світу, розкриття ролі інформаційних техноло­гій в розвитку сучасного суспільства;
3. розвиток уміння розв’язувати змістовні задачі різного рівня складності, користуючись відомими теоретичними положеннями, математичним апаратом, літературою та комп’ютерною технікою;
4. розуміння того, що при розв’язуванні задач за допомогою комп’ютера первинним є розробка алгоритму поставленої задачі, а мова програмування – це лише інструмент для його реалізації; 
5. доведення вивчення алгоритмізації до творчого рівня;
6. бачення студентами можливостей використання набутих знань у їх майбутній професії;
7. iнтеграцiю інформатики з іншими предметами, що викладаються в навчальних закладах.

До теоретичної бази знань відносяться:

1. основи алгоритмізації та програмування;
2. постановка задач і побудова відповідних інформаційних (зокрема, ма­тематичних) моделей, загальні принципи розв’язування задач за допо­могою комп'ютера з використанням програмного забезпечення загаль­ного та навчального призначення.

До практичних навичок відносяться:

1. навички аналізу відомих методів побудови алгоритмів та визначення найоптимальніших з них для розв’язування конкретної задачі;
2. навички тестування складених алгоритмів;
3. навички роботи з інтегрованим середовищем візуального програмування;
4. навички техніки програмування.

Мета курсу досягається через практичне оволодіння студентами навичками роботи з основними складовими сучасного програмного забезпечення, з основами технології розв’язування задач за допомогою комп’ютера, починаючи від їх постановки й побудови відповідних інформаційних моделей і завершуючи інтерпретацією результатів, отриманих за допомогою комп’ютера. Однією з головних ідей, покладених у розробку програми, є стимулювання самостійної роботи студентів шляхом виконання власних проектів протягом вивчення всіх тем курсу. Це спонукає до розвитку їх творчого креативного мислення під час опанування даного курсу.  На передній план даної програми з методичної точки зору виноситься мотиваційна діяльність кожного учня. А саме вироблення стилю та культури програмування, створення власної бібліотеки навчальних програм, проектна діяльність, виховання алгоритмічної культури. Програма курсу розрахована на вивчення основ алгоритмізації та програмування за варіантом постійного використання комп’ютерів.

Основною формою навчальних занять залишаються уроки різних типів: вивчення нового навчального матеріалу, удосконалення знань та формування умінь при розв’язуванні задач, узагальнення та систематизація знань, контроль та корекція знань. Рекомендується використовувати такі форми організації навчання як індивідуальні, роботу в малих та великих групах тощо. Під час вивчення курсу передбачаються такі практичні форми занять: уроки розв’язування задач, лабораторні роботи, роботи над проектними задачами. Окремо слід зазначити відмінність між практичними та лабораторними роботами, які передбачені у програмі як одна із форм звітності студентів за набуті знання з окремих тем. Якщо практична робота може виконуватися студентами як індивідуально, так і у групах, відповідно до обраної викладачем методики, і передбачає виконання конкретного однакового для всіх студентів завдання, то лабораторні роботи рекомендуються до виконання студентами самостійно. Вони передбачають ведення дослідження у зошиті з окремої теми по кожній лабораторній роботі із зазначенням постановки задачі, опису розробленого алгоритму, підібраних власних тестів, результатів тестування, аналітичного дослідження отриманих результатів, порівняння з результатами інших альтернативних методів розв’язання поставленої задачі, остаточних висновків. Результатом виконання лабораторної роботи є її захист у викладача. Такий захист на вибір викладача може бути проведений індивідуально з окремими студентами, або у груповому інтерактивному режимі. У програмі лабораторні роботи передбачені лише із тих тем, які дозволяють учням провести відповідну дослідницьку роботу. Бібліотека навчальних програм створюється студентами під час вивчення основ алгоритмізації та програмування і по завершенні всього курсу ці напрацювання використовуються студентами під час роботи над завершальним проектом. Теми такого глобального проекту пропонуються студентами та узгоджуються з викладачем, або ж є результатом співпраці з іншими викладачами, сторонніми організаціями, фірмами тощо.

4. Опис навчальної дисципліни

4.1. Лекційні заняття

4.2.1. Практичні заняття

4.2.2. Лабораторні заняття

                                                        4.3. Самостійна робота

5. Методи діагностики знань

1. Проведення опитування на практичних заняттях
2. Перевірка знань та виконаних робіт на лабораторних заняттях
3. Проведення контрольних робіт за графіком  та згідно робочої програми
4. Перевірка індивідуальних розрахунково-графічних робіт за графіком  та згідно робочої програми
5. Проведення письмово екзамену згідно розкладу та перевірка робіт
6. Проведення усної компоненти екзамену з додатковим опитуванням

Критерії оцінювання навчальних досягнень визначаються через виконання студентами практичних та лабораторних робіт, захист власних проектних робіт з різних тем, проведення учителем тематичного оцінювання знань студентів як підсумковий етап з окремих тем або групи послідовних тем.

Початковий рівень навчальних досягнень визначається у разі репродуктивної діяльності учня, а саме визначення ним основних понять теми, повторення прикладів, що наводилися вчителем, виконання практичних завдань, що розглядалися на уроці під час ознайомлення з новим матеріалом, виконання лабораторних робіт у повній відповідності з вказівками викладача та під його керівництвом. При  розробці проектів учень бере участь у групах за визначеною вчителем темою.

Середній рівень навчальних досягнень передбачає самостійне виконання учнем завдань, подібних до тих, що розглядалися вчителем під час подання нового матеріалу. Учень також орієнтується в теоретичному матеріалі, відповідає на запитання викладача не лише в тій послідовності, в якій подавався новий матеріал, виконує практичні та лабораторні роботи частково самостійно, використовуючи тести, запропоновані вчителем. Розробку проектів учень виконує під керівництвом та постійним контролем викладача за визначеною ним темою.

Достатній рівень навчальних досягнень демонструють учні, які орієнтуються у навчальному матеріалі нової теми, відповідаючи на запитання викладача, самостійно виконують практичні та лабораторні роботи, підбираючи для цього власні тести, ґрунтовно аналізують отримані результати. Під час роботи над проектами учні працюють самостійно під керівництвом викладача.

Високий рівень навчальних досягнень студентів визначається у разі вільної орієнтації у новому навчальному матеріалі з можливою участю при його викладенні вчителем під час уроку, розуміння взаємопов’язаності різних тем всієї програми, самостійного творчого виконання практичних та лабораторних робіт, аналітичного підходу до аналізу отриманих результатів, самостійної проектної роботи, участі в інтелектуальних змаганнях з інформатики (олімпіади, конкурси, конференції, турніри, захисти наукових робіт тощо).

(Для ознайомлення з повним текстом статті необхідно залогінитись)