В.А. Каймин
Информатика
Учебник
Рекомендовано Министерством образования
Российской Федерации в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по естественно-научным
направлениям и специальностям
УДК 681.3.06(075.3)
ББК22.18я73
К 15
Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, профессор, академик Ю.А. Дубинский, д-р физ.-мат. наук, доцент В. Г. Сушко
Автор: Каймин. Виталий Адольфович, доктор вычислительных наук, профессор, действительный член Международной Академии Информатизации, вице-президент Всемирного Распределенного Университета
Каймин В.А. Информатика: Учебник. - М.: ИНФРА-М,
2000. - 232 с. - (Серия «Высшее образование»).
ISBN 5-16-000170-0
Учебнику присуждено первое место по разделу «Информатика» на конкурсе вузовских учебников Министерства образования Российской Федерации в 1999 году.
В пособии излагаются теоретические основы информатики, а также техника работы на персональных компьютерах и передачи информации в сети Интернет. Рассмотрены принципы работы систем искусственного интелекта и методы обработки данных на ЭВМ. Приведено большое число задач с примерами решения.
Может использоваться для подготовки к экзаменам по информатике в вузах и школах, а также в системах и учереждениях дистанционного и дополнительного образования.
Уважаемый читатель!
Перед Вами один из учебников нового поколения по дисциплине «Информатика» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по естественнонаучным направлениям и специальностям профессионального образования, написанный известными специалистами в области вычислительной техники и прошедший сложный и длительный путь конкурсного отбора.
Данный учебник является одним из двух победителей по дисциплине «Информатика» Всероссийского конкурса учебников нового поколения по общим фундаментальным естественнонаучным дисциплинам. Этот конкурс впервые в истории высшей школы в России в связи с реформированием структуры и содержания программ высшего образования был инициирован Госкомвузом России (в дальнейшем - Минобразованием России) и проведен в течение 1995-1998 годов на базе Российского университета дружбы народов.
В конкурсе приняли участие свыше 350 авторских коллективов практически из всех регионов России, заявки представлялись по 11 номинациям, а в их оценке участвовало более ста высококвалифицированных экспертов.
В результате двух туров конкурса было отобрано 30 авторских коллективов, чьи заявки, а затем и рукописи более всего соответствовали как новым учебным программам, так и государственным образовательным стандартам по каждой дисциплине.
Конкурсная комиссия выражает надежду, что данный учебник внесет свой полезный вклад в дело дальнейшего совершенствования российского высшего профессионального образования, и желает всем читателям-студентам и преподавателям - больших творческих успехов.
Заместитель министра образования России,
академик Российской академии образования,
председатель конкурсной комиссии профессор
В.Д. Шадриков
Настоящий учебник посвящен изучению информатики - новой научной дисциплины и новой информационной индустрии, связанных с использованием персональных компьютеров и сети Интернет. Развитие бизнеса, образования, промышленности и общества в целом учеными, политиками, бизнесменами во многом связывается с широким использованием информационных ресурсов Интернет и нарастающими интеллектуальными возможностями вычислительных машин.
Учебник предназначается студентам вузов и представляет определенное отражение современного состояния информатики как науки и информационной индустрии, в том числе отражение современного состояния персональных компьютеров и возможностей сети Интернет как базы для развития современной информационной индустрии.
Наиболее распространенным видом современной вычислительной техники стали персональные компьютеры IBM PC. По этим причинам в учебнике изучаются основные возможности наиболее современных программных средств персональных компьютеров IBM PC - операционной системы Windows, редактора текстов Word, электронных таблиц Excel, базы данных Access, а также телекоммуникационной системы Internet Explourer.
Представление информатики как научной дисциплины связано с рассмотрением проблем организации вычислений и обработки информации с помощью ЭВМ и внутри ЭВМ, а также принципов организации и работы машинных интеллектуальных систем (систем искусственного интеллекта) на ЭВМ. Для изучения принципов работы систем искусственного интеллекта в учебнике используется язык Пролог - язык моделирования интеллектуальных процессов на ЭВМ.
Изучение принципов обработки информации и организации вычислений проводится на примерах решения экономических задач, при этом решение задач доводится до получения результатов на ЭВМ путем составления калькуляций, баз данных и программ с параллельным анализом и доказательством правильности получаемых результатов. С этой целью в учебнике излагаются систематические методы безошибочного (доказательного) программирования - нового научного подхода к составлению программ, гарантирующих получение правильных результатов с помощью ЭВМ.
Особенностью информатики как учебной дисциплины является практикум на ЭВМ, который может проводится в вузе, в школе или дома. Для прохождения такого практикума необходимо иметь персональный компьютер или доступ к нему, а также необходимые пакеты программ - редакторы текстов, базы данных, электронные таблицы и новейшие средства компьютерного обучения - электронные учебники.
Настоящий учебник построен так, что по нему можно изучать информатику даже дома с использованием персональной ЭВМ, и последующей сдачей зачетов и экзаменов с помощью Интернет. Такая возможность требует наличия на домашних ЭВМ перечисленных пакетов программ с операционными системами, редакторами текстов, системами программирования и электронными учебниками.
Особенностью электронных учебников по информатике, описанных в настоящем пособии, является то, что с их помощью можно успешно подготовиться к сдаче всех зачетов и экзаменов и сдать их на оценки «отлично» или «хорошо». Основная особенность курса информатики состоит в том, что все экзамены и зачеты по этому курсу, а также контроль знаний должен проводиться на персональных ЭВМ и может производиться дистанционно с помощью сети ЭВМ.
Электронные учебники по информатике были созданы специально для дистанционного обучения на ЭВМ с использованием сети Интернет и апробировались в вузах и школах России и Казахстана в течении ряда лет. Сегодня эти электронные учебники можно увидеть на ряде серверов сети Итернет, указанных в настоящем пособии, с помощью любого персонального компьютера, имеющего доступ к Интернет.
Использование этих электронных учебников в ходе апробации систематически приводило к одному и тому же результату - практически все студенты и школьники после работы с электронными учебниками успешно сдали все зачеты и экзамены на «хорошо» и «отлично» и создавали при этом стихи, рисунки, базы данных, электронные калькуляции и программы решения на ЭВМ различных задач с доказательствами правильности получаемых результатов.
Особое место в информатике как новой информационной индустрии играет Интернет, электронная почта и средства телекоммуникаций, изучение которых вошло в настоящий учебник по информатике. При этом освоение средств Интернет в настоящем учебнике проводится сразу после освоения техники работы и редактирования текстов на персональных ЭВМ.
Опережающее освоение техники работы в Интернет позволит студентам и старшеклассникам без задержки войти в сеть Интернет и обратиться в один из центров дистанционного обучения для получения консультаций и помощи в решении текущих и экзаменационных задач у лучших преподавателей.
Благодаря сети Интернат сотни тысяч молодых людей и девушек смогут учиться в лучших отечественных и зарубежных вузах, используя персональные компьютеры. Такого рода дистанционное обучение может проводиться без выезда из своего города, поселка или даже не выходя из своего дома.
Первые эксперименты дистанционного и очного обучения с использованием описанных здесь технологий показали, что качество обучения с применением электронных учебников не хуже, чем очные занятия в лучших зарубежных вузах, и на порядок лучше, чем при обычной модели обучения без использования каких бы то ни было учебников.
Однако использование Интернет, открывая новые возможности в предоставлении информации и информационных услуг, создает и новые проблемы. Основные из них - проблемы защиты информации в ЭВМ от искажения, уничтожения и неправомерного доступа.
Ярким примером служит проблема компьютерных вирусов, которые могут уничтожить всю информацию, хранящуюся в ЭВМ. Неправильные действия в сети Интернет, а также копирование программ и данных в сети Интернет может привести к самым неприятным последствиям. Здесь необходимо твердо усвоить и придерживаться ряда правил гигиены от компьютерных вирусов.
Согласно принятому законодательству информация признана объектом гражданских прав с определением норм и правил отнесения ее к массовой, персональной или конфиденциальной. А базы данных и программы для ЭВМ отнесены к объектам авторского права и на их распространение и использование распространяются соответствующие нормы правовой защиты.
Автор выражает свою признательность своим студентам, аспирантам и сотрудникам, принимавшим участие в разработках электронных учебников и учебных программ для персональных ЭВМ, а также принимавшим участие в оформлении, редактировании и макетировании учебников по информатике в течении 1985-1999 гг.