Текст книги "Организация современной информационной образовательной среды. Методическое пособие"

Промежуточная аттестация

Примерный перечень вопросов к экзамену по курсу:

1 семестр.

1. Предмет “информатика” и его соотношение с фундаментальными и прикладными научными дисциплинами.

2. Математические основы компьютерных наук. Основы комбинаторики и теории вероятности.

3. Информация: три основных подхода к определению. Сигнал, шум, содержание сигнала.

4. Кодирование. Аналоговый и цифровой способы кодирования. Цифровые коды: прямой, инверсный, без возврата к нулю, манчестерское кодирование.

5. Сжатие: кодирование Хаффмана, алгоритмы группы Lempel-Ziv. Кодирование с восстановлением.

6. Коды Хэмминга и Рида-Соломона.

7. Моделирование как общий подход к определению и решению прикладных задач. Модели, виды моделей. Информационные модели.

8. Математические модели. Популяционная динамика. Вычислительный эксперимент.

9. Имитационное моделирование. Виды моделей, среды реализации.

10. Разработка агентных, дискретно-событийных, системно-динамических моделей. Эксперименты. Оптимизация.

2 семестр.

1. Схемотехника. Логические схемы и их реализация. СБИС. Архитектуры ЭВМ: Фон-Неймана и гарвардская. Шинно-модульный принцип, его реализации.

2. Краткая история развития вычислительных шин общего назначения. Шина PCI Express. Архитектура ARM. Шины ввода-вывода: USB, SATA, SAS.

3. Программирование. Строгое и нестрогое определение алгоритма. Машины Тьюринга и Поста, тезис Черча.

4. Вычислимые функции. Оценка алгоритмов, классы сложности.

5. Типы данных. Структуры данных и их применение: стеки, списки, бинарные деревья.

6. Алгоритмы поиска и сортировки.

7. Числа и вычисления. Кодирование целых чисел. Операции над целыми числами. Кодирование чисел с плавающей точкой. Операции над числами с плавающей точкой.

8. Сбор и обработка числовых данных. Статистические критерии и методы. Параметрические и непараметрические критерии.

9. Сравнение выборок, корреляция, регрессия.

10. Текст. Таблица кодировки ASCII, кодовые страницы. Кодировка UNICODE. Конечные автоматы.

11. Регулярные выражения. Классификация. Байесовские фильтры. Ядерные методы классификации. Язык. Морфология языка. Словари. Хэширование и поиск.

12. Обработка текста с помощью регулярных выражений: поиск и замена. Лингвистические средства и алгоритмы. Контент-анализ.

13. Основы книжного и информационного дизайна. Дизайн печатного издания – от текста до книги. Форматы, шрифты, макетирование, иллюстрирование.

14. Графика. Цветовые модели и охват моделей. Кодирование и хранение графических изображений. Сжатие с потерями и без потерь.

15. Обработка растровых изображений, фильтры. Рисование примитивов, алгоритмы Брезенхема.

16. 3Б-графика. Мировая и видовая системы координат. Преобразования. Алгоритмы удаления невидимых частей. Модель освещенности и материалы. Текстуры.

17. Графика: фильтры, цветовые модели, выделение, траектории. Цветокоррекция, ретушь.

18. Графика: 3D модели зданий, мебели.

19. Графика: программирование 3D-графики, библиотека OpenGl. Проекции, матрицы, освещение, материалы. Шейдеры.

20. Визуализация. Применение различных видов диаграмм.

Визуализация сложных динамических процессов.

21. Звук и видео. Кодирование потоковых аудио и видео данных. Способы кодирования без потерь и с потерями. Группы алгоритмов MPEG. Синтез мелодий.

22. Системы управления базами данных. Реляционная алгебра, нормальные формы, проектирование БД. Запросы. Язык SQL.

23. Информационные системы: понятие, виды, архитектура. Организация процесса разработки. Проектирование интерфейса. Построение интерфейса: командная строка, WIMP, жестовые интерфейсы.

24. Сети. Основные принципы организации: цифровое кодирование, пакетная коммутация. Модели сетевого обмена: DOD и ISO/OSI. Основные сетевые технологии уровня доступа к среде: локальные и магистральные. Ethernet и сети CSMA/CD. Стек TCP/IP.

25. Протокол IP – адресация, маршрутизация, ARP, DHCP. Протоколы TCP и UDP, взаимодействие приложений, порты и сеансы. Прикладные протоколы: DNS, SMTP, HTTP, BGP/OSPF. Управление сетями.

3 семестр.

1. Безопасность. Аспекты обеспечения безопасности. Понятия угрозы, уязвимости, атаки. Основные угрозы и уязвимости, способы борьбы с ними.

2. Вредоносное программное обеспечение. Средства выявления и устранения влияния вредоносного ПО. Социальная инженерия и организационно-правовые меры безопасности.

3. Криптография. Понятия шифрования, шифра, криптосистемы. Математические основы шифрования. Стойкость, виды стойкости. Методы шифрования с открытым и закрытым ключом. Односторонние преобразования.

4. Электронно-цифровая подпись. Сертификаты и доверие. Методы обмена ключами и организация защищенного канала. HTTPS/SSL/TLS.

5. Интеллектуальные системы. Машинное обучение с учителем и без учителя. Выявление закономерностей. Моделирование рассуждений. Логика. Онтологии: словари, тезаурусы, семантические сети. Агенты. Прямой и обратный вывод.

6. Программирование как область деятельности. Организация производственного процесса, системы контроля версий. Проектирование, разработка, отладка и тестирование приложений. Взаимодействие с библиотеками. Использование интегрированных сред программирования, в т. ч. визуальных.

7. Основы настройки и управления телекоммуникационными сетями. Разработка Web-приложений. Сценарии, языки сценариев. Основы взаимодействия компонентов web-приложений. Методы проектирования и отладки web-приложений. Элементы приложений web 2.0

8. Стратегия развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации. Цели, задачи, план реализации.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная и дополнительная литература:

1. Лидовский В.В., Теория информации: учебное пособие, М.: Спутник+, 2004 г. – 112 с.

2. Юкио Сато, Обработка сигналов: первое знакомство, М: Додэка-XXI, 2010 г. – 176 с.

3. Петцольд Ч., Код, М: ИТД «Русская редакция», 2001 г – 512 с.

4. Олифер В.Г., Олифер Н.А., Сетевые операционные системы, СпБ: Питер, 2009 г – 672 с.

5. Шпак Ю.А., Программирование на языке С для AVR и PIC микроконтроллеров, М: МК-пресс, 2011 г – 544 с.

6. Гуров В.В., Архитектура микропроцессоров, М: Бином-лаборатория знаний, 2010 г. – 273 с.

7. Новиков Ю.В., Введение в цифровую схемотехнику, М: Бином-лаборатория знаний, 2006 г. – 344 с.

8. Мюллер С., Ремонт и модернизация ПК, М: ИД «Вильямс», 2011 г. -1072 с.

9. Качала В.В., Основы теории систем и системного анализа. – М: Горячая линия-Телеком, 2007 г. – 216 с.

10. Форрестер Дж., Основы кибернетики предприятия (индустриальная динамика), М: Прогресс, 1971 г. – 339 с.

11. Шеннон Р., Имитационное моделирование систем – искусство и наука, М: Мир, 1978 г. – 418 с.

12. Медоуз Д.Х., Азбука системного мышления – М: Бином. Лаборатория знаний, 2010 г – 343 с.

13. Арнольд В. И. Теория катастроф. – 3-е изд., доп.—М.: Наука. Гл. ред. физ. – мат. лит., 1990.– С. 128.

14. Т.Кормен, Ч.Лейзерсон, Р.Ривест Алгоритмы: построение и анализ. М.:Вильямс, 2011 г. – 1296 стр.

15. Н.Вирт Алгоритмы и структуры данных. М: ДМК-Пресс, 2011 г -2011 стр.

16. Д.Э.Кнут Искусство программирования для ЭВМ, т.1 Основные алгоритмы М.:Вильямс, 2010 г. – 720 стр.

17. Самылкина Н.Н. Современные средства оценивания результатов обучения. М.: БИНОМ, 2007

18. Шикин Е. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М.: Диалог-Мифи, 2001. – 461 с.

19. Желязны Джин. Говори на языке диаграмм. – М.: Манн, Иванов и Фербер, 2007. – 320 с.

20. Грабер М. SQL. / Пер. с англ. – М.: Лори, 2007. – 672 с.

21. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. – 8-е изд. / Пер. с англ. – М.: Вильямс, 2005. – 1328 с.

22. Кузнецов С. Д. Основы баз данных. – 2-е изд., исправл. – М: ИН-ТУИТ.РУ, Бином. Лаборатория знаний, 2010. – 484 с.

23. Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 2010 – 944 с.

24. Патаракин Е. Д. Социальные взаимодействия и сетевое обучение 2.0. – М.: НП «Современные технологии в образовании и культуре», 2009. – 176 с.

25. Джарратано Дж., Райли Г. Экспертные системы, принципы разработки и программирования. / Пер. с англ. – М.: ИД «Вильямс», 2007. – 1152 с.

26. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход. – М.: ИД «Вильямс», 2007. – 1408 с.

27. Лапшин В. А. Онтологии в компьютерных системах. – М: Научный мир, 2010. – 224 с.

28. Сегаран Т. Программируем коллективный разум. – М.: Символ-плюс, 2008. – 368 с.

29. Колмогоров А. Н., Драгалин А. Г. Математическая логика. – 3-е изд., стереотипное. – М.: КомКнига, 2006. – 240 с.

30. Колин К. К. Теоретические проблемы информатики. – Том 1. Актуальные философские проблемы информатики: Под общей редакцией Курбакова К. И. – М.: КОС-ИНФ, 2009. – 222 с.

31. Федеральный закон от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».

32. Калинин И. А., Самылкина Н. Н. Обеспечение информационной безопасности при работе в телекоммуникационных сетях. – М.: БИНОМ, 2008. – 199 с.

33. Федеральный закон от 6 апреля 2011 г. № 63-ФЗ «Об электронной подписи».

Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации -http://mon.gov.ru/

2. Портал "Информационно-коммуникационные технологии в образовании" – http://www.ict.edu.ru

3. Информатика и информационные технологии в образовании -http://www.rusedu.info/

4. Проект «Непрерывное информационное образование» -

http://metodist.lbz.ru/nio/

5. Институт развития информационного общества. Глоссарий по информационному обществу. – http://www.iis.ru/glossary.

6. Библиотека электронных книг – http:/www.ekniga.com.ua/

7. Официальный сайт «Информика» -

http:/www.informika.ru/text/index.html

8. http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_des2.cgKqqybcmk.

9. http://www.gsnti.ru/inf_res.

Материально-техническое обеспечение дисциплины

1) аудитории, оборудованные мультимедийным демонстрационными комплексами;

2) компьютерные классы с выходом в Интернет;

3) методический кабинет;

4) медиазал;

5) учебно-методический ресурсный центр;

6) необходимый комплект лицензионного программного обеспечения.

Научные основы создания и функционирования современной информационной образовательной среды

Цели освоения дисциплины

Формирование системы знаний, умений и навыков в области системы функционирования информационной образовательной среды образовательного учреждения с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта общего образования, овладение методическими приёмами организации и эффективного использования возможностей современной информационно-коммуникационной образовательной среды.

Место дисциплины

Дисциплина относится к вариативной части обязательных дисциплин Учебного плана.

Для освоения дисциплины студенты используют знания и виды деятельности, сформированные в процессе изучения дисциплин «Мировые информационные ресурсы», «Современные технологии разработки Интернет-ресурсов», «Методология и методы научного исследования», «Информационные технологии в профессиональной деятельности». Полученные знания, умения, навыки будут активно использоваться студентами во время прохождения педагогической практики, а также написания магистерской диссертации.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

– способность к абстрактному мышлению, анализу, синтезу, способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

– готовность осуществлять профессиональную коммуникацию в устной и письменной формах на русском и иностранном языках для решения задач профессиональной деятельности (ОПК-1);

– способность анализировать результаты научных исследований, применять их при решении конкретных научно-исследовательских задач в сфере информатизации образования, самостоятельно осуществлять научное исследование (СК-1);

– готовность обучающихся к раскрытию и обеспечиванию условий формирования информационной образовательной среды, ориентированной на новые образовательные результаты (СК-2);

– способность проектировать современный образовательный процесс в новой информационной образовательной среде (СК-3).

В результате изучения дисциплины обучающийся должен:

 знать:

– основные положения государственной политики в образовании, содержание основных государственных программ развития российского образования;

– назначение, структуру и содержание Федеральных государственных образовательных стандартов общего образования;

– требования Федерального государственного образовательного стандарта общего образования;

– научно-педагогические основы системно-деятельностного подхода в образовании;

– изменения, происходящие в системе образования под влиянием информатизации;

– дидактические возможности ИОС ОУ;

– перспективные направления разработки и применения средств информационных и коммуникационных технологий в образовании;

– перспективные направления исследований в области информатизации образования;

 уметь:

– формулировать функции ФГОС общего образования, требования к результатам освоения основной образовательной программы ФГОС ОО, требования к структуре основной образовательной программы ОО, требования к условиям реализации ООП ОО;

– выделять виды УУД, развиваемые в образовательном процессе по информатике в общеобразовательной школе, приводить примеры;

– использовать возможности новой информационно-коммуникационной образовательной среды для реализации системно-деятельностного подхода в обучении и воспитании;

– проектировать образовательный процесс в условиях ИОС ОУ, соответствующих общим и специфическим закономерностям и особенностям возрастного развития личности;

– проектировать программу развития информационной образовательной среды школы (определять цели и задачи, формулировать направления развития, требования к планируемым образовательным результатам (личностным, метапредметным, предметным), подбирать методы, организационные формы и комплекс средств обучения);

– проводить квалифицированную экспертную оценку качества информационных систем для их внедрения в образовательный процесс;

 владеть:

– навыками анализа педагогической целесообразности использования ИОС ОУ;

– навыками проектирования программы информатизации школы;

– практическими приёмами дистанционного обучения;

– современными средствами коммуникации в профессиональной педагогической деятельности.

Структура и содержание дисциплины

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 9 зачётных единиц (324 учебных часа, из них 92 аудиторных, 232 на самостоятельную работу).

Содержание разделов дисциплины

Введение. Основные понятия ИОС

Современная информационная образовательная среда: основные понятия и определения

Цели и задачи курса «Научные основы создания и функционирования современной информационной образовательной среды». Информатизация системы образования, как одно из приоритетных направлений процесса информатизации общества. Основные понятия и определения предметной области – информатизация образования. Основные направления развития информатизации образования. Информационно-коммуникационная образовательная среда. Нормативные документы. Дидактические возможности ИОС. Роль ИОС в достижении современных образовательных результатов. Информационная образовательная среда как интегрированная многокомпонентная система, компоненты которой соответствуют учебной, внеучебной, научно-исследовательской деятельности, измерению, контролю и оценке результатов обучения, деятельности по управлению учебным заведением.

ИОС и Федеральный государственный образовательный стандарт общего образования

Требования ФГОС ОО и тенденции современного образования Нормативные документы. Требования к информационной образовательной среде в новых Федеральных государственных образовательных стандартах общего образования.

Реализация системно-деятельностностого подхода к обучению и воспитанию, с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта общего образования в современной информационной образовательной среде

Реализация системно-деятельностностого подхода к обучению и воспитанию. Развитие УУД в информационной образовательной среде как одно из основных требований ФГОС ОО. Активизация познавательной научно-исследовательской деятельности обучаемых, контроль и оценка результатов обучения в ИОС ОУ. Проблема сохранения здоровья обучаемых в условиях успешного функционирования информационной образовательной среды ОУ.

Информационная образовательная среда ОУ

Современная информационная образовательная среда: история развития Общее понимание образовательной среды, исторические проекты развития образования, понятие и педагогическая сущность современных информационно-образовательных сред. Информационно-коммуникационная среда. Цели, ресурсы и проблемы создания информационной среды школы. Структура информационной среды школы.

Характеристика современных средств информационных технологий, составляющих информационную среду ОУ. Основные типы информационных систем, используемых образовательными учреждениями Понятие основных типов информационных систем (ИС), используемых образовательными учреждениями. ИКС – Информационно-контентные системы;

АСУ – Автоматизированные системы управления; системы тестирования. Компьютерные учебные среды, компьютерные обучающие программы, автоматизированные обучающие системы, электронные учебники, экспертнообучающие системы, виртуальные лаборатории, базы и банки данных, электронные справочники, энциклопедии, библиотеки и др. (включая образовательные ресурсы в Интернете). Анализ потребностей системы образования в информационных систем (выделение нескольких групп потребностей). Основные требования, предъявляемые к информационным системам. Анализ качества ИС и их экспертиза с точки зрения возможностей их использования в системе образования

Система автоматизации управления учебным заведением. Организация учебного информационного взаимодействия в информационном пространстве школы

Состав системы автоматизации управления учебным заведением. Организация эффективного взаимодействия с учащимися в информационном пространстве школы.

Виды и классификация средств информатизации организационноуправленческой деятельности.

Обучение по индивидуальным учебным планам. Методические аспекты взаимодействия с родителями обучаемых в ИОС.

Методические подходы организационно-управленческой деятельности и к организации учебного информационного взаимодействия в информационном пространстве школы.

Проектирование ИОС ОУ с учетом требований ФГОС ОО

Программа информатизации школ.

– Ресурсное обеспечение информатизации школ

– Кадровое обеспечение информатизации образования

Отражение основной тенденции процесса информатизации – быстрое технологическое развитие и обновление компьютерной базы и программного обеспечения. Оснащение учебного, воспитательного процесса школы новыми ИКТ-ресурсами. Мониторинг повышения квалификации педагогических работников на основе ИКТ-ресурсов. Формирование содержания модулей программ повышения квалификации педагогических работников на основе ИКТ-ресурсов.

Программа информатизации школ.

– Методическое обеспечение информатизации образования Организация научных и профессиональных сообществ. Поиск информации в Интернет и организация реестра источников. Подготовка и рецензирование научных работ. Совместная работа над научными проектами в едином информационном пространстве.

Универсальные образовательные свойства ИОС

Методика отбора информационных систем, составляющих ИОС с учётом их возможностей в достижении поставленных целей урока по выбранной теме.

Индивидуализация и дифференциация обучения на уроке на основе информационных систем.

Медиаобразовательные технологии в ИОС ОУ

Основные медиаобразовательные задачи, которые реализуются в ИОС. Средства и технологии медиаобразования в ОУ.

Обеспечение информационной безопасности в ИОС ОУ

Понятие информационной безопасности. Обеспечение информационной безопасности и защиты прав интеллектуальной собственности.

Оценивание образовательных результатов в условиях современной информационной образовательной среды

Требования к оцениванию образовательных результатов в соответствии с ФГОС. Информационные и психологические аспекты оценивания образовательных результатов. Содержательная оценка образовательных результатов. Информационный, формальны и технологический аспекты.

Разработка концепции информационной среды школы.

Разработка программы информатизации школы

Практическая работа. Этапы разработки концепции ИОС. Проектирование и реализация. Методика отбора информационных систем с учётом их возможностей в достижении поставленных целей урока по выбранной теме. Индивидуализация и дифференциация обучения на уроке на основе ИС. Информационная безопасность в ИОС ОУ, разработка концепции Практическая работа. Разработка концепции информационной безопасности в информационной образовательной среде образовательного учреждения. Экспертиза информационной среды.

Содержательная оценка образовательных результатов в различных аспектах

Практическая работа. Оценка образовательных результатов в информационной образовательной среде образовательного учреждения.

Заключение

Тенденции развития информационной образовательной среды школы Тенденции развития современной информационной образовательной среды. Анализ современных научных исследований в области использования ИОС.