8. Примерный перечень вопросов по учебным дисциплинам итогового государственного междисциплинарного экзамена по специальности 050202.65 Информатика

1. Информатика и информация. Предмет информатики. Информатика как фундаментальная наука и как прикладная дисциплина. Понятие информации и ее свойства. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации. Количество и единицы измерения информации.

2. Системы счисления. Системы счисления (позиционные и непозиционные). Двоичная, восьмеричная, десятичная, шестнадцатеричная системы счисления. Формулы представления чисел в различных системах счисления. Перевод чисел из одной системы в другую.

3. Представление данных различных типов в памяти компьютера (целые и вещественные числа, символы и строки, графика, звук). Сжатие данных (текстов, графики, звуков). Неалфавитное кодирование для сжатия текстов.

4. Кодирование информации: постановка задачи и требования к ее решению. Свойства кодирования. Кодирование по методам Фано и Шеннона. Эффективное (оптимальное) кодирование информации. Код Хаффмена. Помехоустойчивое кодирование.

5. Формальные языки и грамматики. Конечные автоматы.

6. Шифрование. Симметричное и ассиметричное шифрование, примеры. Обобщённый шифр Цезаря. Шифр RSA.

7. Представление больших чисел. Длинная арифметика.

8. Понятие алгоритма. Необходимость математического уточнения понятия алгоритма. Машина Тьюринга. Нормальный алгоритм Маркова. Вычислимые функции. Алгоритмически неразрешимые проблемы, примеры.

9. Уточнение понятия вычислимой функции в рамках теории рекурсивных функций. Примитивно рекурсивные функции. Частично рекурсивные функции. Тезис Черча. Рекурсивные множества и предикаты. Рекурсивно перечислимые множества.

10. Язык программирования Паскаль: основные идеи, система типов данных. Базовые алгоритмические конструкции: следование, ветвление, цикл. Реализация вспомогательных алгоритмов в языке Паскаль. Механизм передачи параметров.

11. Алгоритмы поиска и сортировки информации. Оценка временной сложности. Варианты усовершенствования алгоритмов сортировки.

12. Постановка задачи перебора. Проблемы перебора и методы его сокращения.

13. Компьютерное моделирование. Определение модели, виды моделей, оценка моделей. Характеристика этапов построения модели.

14. Моделирование в биологии. Модели популяций, клеточные автоматы.

15. Моделирование в физике. Модель «Солнце-планета», баллистическая модель, модель падения в среде с сопротивлением.

16. Задача линейного программирования, методы ее решения: графический и переборный.

17. Симплекс-метод решения задачи линейного программирования: идея метода и алгоритм.

18. Транспортная задача: сбалансированные и несбалансированные транспортные задачи; построение начального плана; метод потенциалов решения транспортной задачи.

19. Численные методы решения уравнения с одним неизвестным. Задачи отделения и уточнения корней. Методы Ньютона и хорд, метод последовательных приближений (метод итераций).

20. Алгебраическое интерполирование. Разрешимость задачи интерполирования и единственность интерполяционного многочлена. Примеры интерполяционных многочленов.

21. Численные методы интегрирования. Формулы прямоугольников, трапеций и Симпсона. Оценка погрешности.

22. Рекуррентные соотношения. Способы решения рекуррентных соотношений. Решение линейных рекуррентных соотношений. Бином Ньютона. Биномиальные коэффициенты. Основные тождества с биномиальными коэффициентами.

23. Основные понятия теории графов. Связные графы. Изоморфизм графов. Эйлеровы и гамильтоновы графы. Деревья.

24. История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ, их классификация. Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ.

25. Структурная схема современного компьютера. Центральные и периферийные устройства компьютера, их назначение, основные принципы функционирования. Принципы функционирования ЭВМ.

26. Микропроцессор и память компьютера. Система прерываний. Защищенный режим работы процессора как средство реализации многозадачности. Принципы управления внешними устройствами персонального компьютера.

27. Цифровые логические элементы. Виды логических схем. Преобразователи кодов: шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры. Сумматор. Цифровой компаратор, АЛУ.

28. Классификация и характеристика различных видов запоминающих устройств. Триггеры, регистры. Виды Регистров. ОЗУ.

29. Компьютерная сеть: основные понятия, характеристики. Классификация компьютерных сетей по типу взаимодействия, по области действия. Топология компьютерной сети.

30. Правила сетевого взаимодействия. Понятие протокола, стека протоколов. Модель взаимодействия OSI, ее назначение. Уровни модели OSI, их назначение, методы, используемые для реализации технологий.

31. Линии связи, характеристики. Классификация линий связи. Проводные и беспроводные линии связи: виды, основные характеристики (стоимость, сложность установки, пропускная способности, затухание и устойчивость к внешним электромагнитным помехам).

32. Предпосылки и история возникновения Интернет. Службы сети Интернет (электронная почта, обмен файлами, гипертекстовые документы). Поиск информации в Интернет. Язык HTML как средство создания информационных гипертекстовых ресурсов.

33. Определение искусственного интеллекта. Тест Тьюринга. История, основные направления и области применения искусственного интеллекта.

34. Декларативные и императивные языки программирования. Язык логического программирования Пролог. Области применения Пролога. Факты, правила, запросы в Прологе. Основные разделы программы на Прологе. Примеры.

35. Экспертные системы. Определение. Сферы применения. Основные типы задач, решаемых с помощью экспертных систем. Примеры известных экспертных систем. Структура, этапы создания и средства разработки экспертных систем.

36. Нейронные сети. Определение. История развития. Биологический нейрон. Математическая модель нейрона. Основные виды нейронов (персептрон, сигмоидальный нейрон). Проблема «исключающего ИЛИ». Многослойные нейронные сети. Способы обучения нейронных сетей. Области применения нейронных сетей.

37. Генетические алгоритмы. Определение. Схема классического генетического алгоритма. Области применения генетических алгоритмов.

38. Программное обеспечение ЭВМ: понятие, общая классификация. Системное программное обеспечение ЭВМ. Прикладное программное обеспечение ЭВМ.

39. Информационные системы. Базы данных. Системы управления базами данных. Реляционная модель данных. Объекты реляционной модели данных: отношение, поле, запись, домен, первичный ключ. Свойства отношений.

40. Реляционные базы данных. Целостность реляционных данных. Нормализация отношений реляционной модели данных.

41. Информатика как учебный предмет в системе дисциплин средней школы: цели изучения курса, его общеобразовательное и общекультурное значение. Методика преподавания информатики: предмет, цели, задачи.

42. Методическая система обучения информатике: структура, история становления, современное состояние и перспективы. Информатика в младшем и среднем школьном звене: необходимость переноса, проблемы, примеры методических систем.

43. Сравнительный анализ основных методических систем обучения информатике и характеристика соответствующих учебников.

44. Реализация принципов дидактики на уроках информатики.

45. Применение компьютера в обучении информатике: основные методы, влияние на учебный процесс.

46. Организация обучения информатике: особенности проведения уроков, организация самостоятельной работы и контроля знаний.

47. Алгоритмизация в курсе информатики: место, роль, подходы к изучению.

48. Методика изучения раздела «Информационные технологии. Прикладное программное обеспечение».

49. Методический анализ отдельных тем школьного курса информатики (по выбору студента).

50. Педагогико-эргономические условия эффективного и безопасного использования информационно-коммуникационных технологий в образовательных целях.