Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ИС 

 

 

 

«   06   »       06       2017 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий     

 




Направление подготовки

09.04.02 Информационные системы и технологии

Профиль подготовки

"Системы обработки информации"

Квалификация (степень)выпускника

магистр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

1

144 / 4  

16  

 

32  

3,6  

0,35  

51,95  

65,4  

Экз.(26,65)  

Итого

144 / 4  

16  

 

32  

3,6  

0,35  

51,95  

65,4  

26,65  

 

Муром, 2017 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: Цель дисциплины - обучение студентов методам синтеза и анализа информационных систем, разработке моделей предметных областей.

Задачи дисциплины:

В результате освоения курса «Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий» студенты должны иметь представление: о формальных моделях систем, о методологии структурного системного анализа и проектирования, о моделях дискретных объектов и явлений реального и виртуальных миров, об анализе информационных структур.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.03))

Изучение курса требует входных компетенций, знаний, умений и навыков следующих дисциплин бакалаврского курса: «Информатика», «Основы теории алгоритмов» и др. Сама же она необходима для следующих дисциплин учебного плана: «Распределенные информационные системы», «Методы и системы цифровой обработки изображений» и других, а также при написании магистерских работ.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОК-4 использование на практике умений и навыков в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом.

ОПК-2 обладание культурой мышления, способностью выстраивать логику рассуждений и высказываний, основанных на интерпретации данных, интегрированных их разных областей науки и техники, выносить суждения на основании неполных данных.

ПК-1 умение разрабатывать стратегии проектирования, определением целей проектирования, критериев эффективности, ограничений применимости.

ПК-2 умение разрабатывать новые методы и средства проектирования информационных систем.

ПК-10 умение осуществлять моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные этапы процесса моделирования информационных систем (ОК-4).

базовые модели описания предметной области в информационных системах (ОПК-2).

современное состояние развития методов моделирования (ПК-1).

методы анализа и синтеза информационных систем, формальные модели систем, модели предметных областей, базовые математические модели информационных процессов информационных систем (ПК-2).

методы и средства моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования (ПК-10).

2) Уметь:

планировать и проводить эксперименты на основе модели (ОК-4).

использовать методы моделирования в прикладных системах, использовать основные алгоритмы и стратегии логического вывода (ОПК-2).

разрабатывать модели, формулировать цели проектирования (ПК-1).

анализировать современное состояние методов и средств моделирования информационных систем (ПК-2).

осуществлять моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-10).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Моделирование как метод исследования.

1

2

4

20

Контрольная работа, лабораторные работы

2

Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем.

1

2

4

10

Контрольная работа, лабораторные работы

3

Алгоритмизация моделей.

1

2

4

10

Контрольная работа, лабораторные работы

4

Моделирование с использованием типовых математических схем.

1

2

4

10

Контрольная работа, лабораторные работы

5

Оптимизационный подход к построению математических моделей.

1

2

4

5

Контрольная работа, лабораторные работы

6

Планирование экспериментов с моделями систем.

1

2

4

5

Контрольная работа, лабораторные работы

7

Обработка и анализ результатов моделирования.

1

2

4

5

Контрольная работа, лабораторные работы

8

Моделирование при принятии решений.

1

2

4

0,4

Контрольная работа, лабораторные работы

Всего за  семестр

144

16

32

65,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

144

16

32

65,4

3,6

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 1

Раздел 1. Моделирование как метод исследования.

Лекция 1.

Моделирование как метод научного познания, роль и место вычислительного эксперимента в исследовательской деятельности. Классификация моделей: понятия математической и компьютерной модели, имитационное моделирование (2 часа).

Раздел 2. Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем.

Лекция 2.

Использование моделирования при исследовании и проектировании информационных систем. Основные подходы к математическому моделированию. Непрерывные и дискретные, детерминированные и стохастические модели. Сетевые модели и синхронизация событий (2 часа).

Раздел 3. Алгоритмизация моделей.

Лекция 3.

Алгоритмизация моделей. Понятие о статистическом имитационном моделировании. Применение основных предельных теорем теории вероятностей в статистическом моделировании. Псевдослучайные числа и процедуры их машинной реализации (2 часа).

Раздел 4. Моделирование с использованием типовых математических схем.

Лекция 4.

Понятие динамической и событийно-управляемой системы, гибридные системы. Принципы компонентного компьютерного моделирования. Иерархические системы. Блоки и связи между ними. Ориентированные и неориентированные блоки и связи. Неявные взаимодействия компонентов (2 часа).

Раздел 5. Оптимизационный подход к построению математических моделей.

Лекция 5.

Два базовых метода формирования математических моделей. Задачи идентификации в моделировании информационных процессов. Применение методов оптимизации в математическом моделировании. Параметрическая идентификация с заданием допустимой динамической области (2 часа).

Раздел 6. Планирование экспериментов с моделями систем.

Лекция 6.

Задача планирования экспериментов с использованием компьютерных моделей. Основные понятия теории планирования экспериментов. Факторное пространство, классификация факторов и типы планов экспериментов. Построение матриц планирования. Стратегические планы проведения вычислительных экспериментов с компьютерными моделями. Тактические планы проведения имитационного моделирования: задание начальных условий и параметров и оценка их влияния на достижение установившегося результата. Вопросы обеспечения точности и достоверности результатов имитационного моделирования (2 часа).

Раздел 7. Обработка и анализ результатов моделирования.

Лекция 7.

Особенности статистической обработки результатов вычислительных экспериментов с использованием компьютерных моделей. Постановки задач обработки результатов имитационного моделирования. Статистические методы обработки результатов моделирования систем. Типовые критерии согласия при обработке результатов моделирования. Анализ и интерпретация результатов машинного моделирования: корреляционный и дисперсионный анализ (2 часа).

Раздел 8. Моделирование при принятии решений.

Лекция 8.

Модели в адаптивных системах управления. Моделирование систем управления в реальном времени. Методы принятия решений. Системы массового обслуживания (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 1

Раздел 1. Моделирование как метод исследования.

Лабораторная 1.

Построение простой имитационной модели (4 часа).

Раздел 2. Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем.

Лабораторная 2.

Построение модели для систем массового обслуживания (4 часа).

Раздел 3. Алгоритмизация моделей.

Лабораторная 3.

Построение объектно-ориентированной модели (4 часа).

Раздел 4. Моделирование с использованием типовых математических схем.

Лабораторная 4.

Построение оптимизационной математической модели. Симплекс метод (4 часа).

Раздел 5. Оптимизационный подход к построению математических моделей.

Лабораторная 5.

Построение оптимизационной математической модели. Динамическое программирование (4 часа).

Раздел 6. Планирование экспериментов с моделями систем.

Лабораторная 6.

Планирование экспериментов с моделями систем (4 часа).

Раздел 7. Обработка и анализ результатов моделирования.

Лабораторная 7.

Обработка и анализ результатов моделирования (4 часа).

Раздел 8. Моделирование при принятии решений.

Лабораторная 8.

Построение модели принятия решений (4 часа).

 

методические указания к лабораторным работам приведены в

https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=388

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Основные подходы к математическому моделированию.

2. Типы и классификация моделей .

3. Методы формирования математических моделей.

4. Задачи идентификации в моделировании информационных процессов.

5. Применение методов оптимизации в математическом моделировании.

6. Компьютерные модели.

7. Основные понятия теории планирования экспериментов.

8. Факторное пространство, классификация факторов и типы планов экспериментов.

9. Особенности статистической обработки результатов вычислительных экспериментов с использованием компьютерных моделей.

10. Модели в адаптивных системах управления.

11. Моделирование систем управления в реальном времени.

12. Методы принятия решений. Системы массового обслуживания.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г 6м.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

2

144 / 4  

6  

 

10  

3  

0,6  

19,6  

115,75  

Экз.(8,65)  

Итого

144 / 4  

6  

 

10  

3  

0,6  

19,6  

115,75  

8,65  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем.

2

2

50

Контрольная работа, лабораторные работы

2

Алгоритмизация моделей.

2

2

8

40

Контрольная работа, лабораторные работы

3

Оптимизационный подход к построению математических моделей.

2

2

2

25,75

Контрольная работа, лабораторные работы

Всего за  семестр

144

6

10

+

115,75

3

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

144

6

10

115,75

3

0,6

8,65

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 2

Раздел 1. Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем.

Лекция 1.

Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем (2 часа).

Раздел 2. Алгоритмизация моделей.

Лекция 2.

Алгоритмизация моделей (2 часа).

Раздел 3. Оптимизационный подход к построению математических моделей.

Лекция 3.

Оптимизационный подход к построению математических моделей (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 2

Раздел 1. Алгоритмизация моделей.

Лабораторная 1.

Построение модели для систем массового обслуживания (4 часа).

Лабораторная 2.

Построение объектно-ориентированной модели (4 часа).

Раздел 2. Оптимизационный подход к построению математических моделей.

Лабораторная 3.

Построение оптимизационной математической модели. Симплекс метод (2 часа).

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Основные подходы к математическому моделированию.

2. Типы и классификация моделей .

3. Методы формирования математических моделей.

4. Задачи идентификации в моделировании информационных процессов.

5. Применение методов оптимизации в математическом моделировании.

6. Компьютерные модели.

7. Основные понятия теории планирования экспериментов.

8. Факторное пространство, классификация факторов и типы планов экспериментов.

9. Особенности статистической обработки результатов вычислительных экспериментов с использованием компьютерных моделей.

10. Модели в адаптивных системах управления.

11. Моделирование систем управления в реальном времени.

12. Методы принятия решений. Системы массового обслуживания.

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

1. Основные подходы к математическому моделированию.

2. Типы и классификация моделей .

3. Методы формирования математических моделей.

4. Задачи идентификации в моделировании информационных процессов.

5. Применение методов оптимизации в математическом моделировании.

6. Компьютерные модели.

7. Основные понятия теории планирования экспериментов.

8. Факторное пространство, классификация факторов и типы планов экспериментов.

9. Особенности статистической обработки результатов вычислительных экспериментов с использованием компьютерных моделей.

10. Модели в адаптивных системах управления.

11. Моделирование систем управления в реальном времени.

12. Методы принятия решений. Системы массового обслуживания.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий" применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении практических работ применяется имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

При чтении курса дисциплины применяются такие виды лекций, как вводная, обзорная, проблемная, лекция-презентация. Обязательны компьютерные практикумы дисциплины.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Казиев В.М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем [Электронный ресурс]/ Казиев В.М.— Электрон. текстовые данные.— М.: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2015.— 270 c. - http://www.iprbookshop.ru/52188.html

2. Цуканова О. А. Методология и инструментарий моделирования бизнес-процессов: учебное пособие - Санкт-Петербург: СПб.: Университет ИТМО, 2015. - 100 с. - http://books.ifmo.ru/book/1565/metodologiya_i_instrumentariy_modelirovaniya_biznes-processov:_uchebnoe_posobie.htm

3. Войнов К.Н. Имитационное моделирование в теории и на практике - Санкт-Петербург: СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014. - 67 с. - http://books.ifmo.ru/book/1499/imitacionnoe_modelirovanie_v_teorii_i_na_praktike.htm

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Советов Б.Я. Моделирование систем: учебник для ВУЗОВ/ Б.Я. Советов, С.А. Яковлев.- 5е изд., стер.-М.: Высш. шк., 2007. - 262 с. - 23 экз.

2. Боев В.Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World: Учеб. Пособие.- Спб.:БХВ- Петербург, 2004. - 368 с. - 5 экз.

3. Замятина О. М. Моделирование систем: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 204 с. - http://window.edu.ru/resource/826/74826

4. Алиев Т.И. Основы моделирования дискретных систем. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. – 363 с. - http://window.edu.ru/resource/176/63176

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

электронная библиотечная системы "IPRBooks" (http://www.iprbookshop.ru);

библиотека MSDN (http://msdn.microsoft.com).

Программное обеспечение:

Лаборатория интерфейсов, телекоммуникационных технологий и сетей

Microsoft Visual Studio (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года)

Libre Office (free software, MPL)

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

books.ifmo.ru

window.edu.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория интерфейсов, телекоммуникационных технологий и сетей

стенд лабораторный «Телекоммуникационные линии связи» ТЛС-02;

стенд учебно-лабораторный «Локальные компьютерные сети» LAN-1;

стенд учебно-лабораторный «Интерфейсы периферийных устройств» IPU;

интерактивная доска SMART Board 480 со встроенным проектором V25.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 



РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий»

по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии

 

Рабочая программа дисциплины «Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: Цель дисциплины - обучение студентов методам синтеза и анализа информационных систем, разработке моделей предметных областей.

Задачи дисциплины:

В результате освоения курса «Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий» студенты должны иметь представление: о формальных моделях систем, о методологии структурного системного анализа и проектирования, о моделях дискретных объектов и явлений реального и виртуальных миров, об анализе информационных структур.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии.

 

06.06.2017 г.