KVD/UIN Úvod do informatiky pro vzdělávání - šablona
Osnova sekce
-
ESF II - projekt Západočeské univerzity v Plzni
registrační číslo CZ.02.2.69/0.0/0.0/18_056/0013239
Toto dílo podléhá licenci Creative Commons 4.0 ve variantě BY-SA
Vážení studující,
připravili jsme pro vás e-kurs, který by vám měl v tomto semestru významně pomoci při studiu předmětu Úvod do informatiky ve vzdělávání (KVD/UIN). Chápejte ho jako hlavní rozcestník ke všem ostatním materiálům, které s předmětem souvisejí. V e-kursu naleznete obsah v podobě studijních kapitol, které obsahují knihy s kapitolami a komponentami různého druhu, cvičení, autotesty, testy i rozšiřující úkoly, díky nimž byste se nejprve měli dostat k úspěšnému splnění zápočtu. Témata e-kursu potom budou i součástí zkoušky, která bude probíhat čistě prezenční, nebo on-line formou.Jak si v předmětu aktuálně vedete zjistíte podle bodů získaných v e-kursu a celkový sumář (včetně např. bodů za aktivitu na prezenčních setkáních), hledejte na našich katedrálních stránkách. Podrobné podmínky naleznete níže v článku Podmínky absolvování KVD/UIN.
Nebojte se tedy a pojďte se pustit do poznání toho, co se skrývá za činnostmi, které provádíte každý den. Úspěšnou cestu přejí autoři, kterými jsou:
- Zbyněk Filipi jako hlavní autor inovovaných studijních kapitol a garant předmětu KVD/UIN.
- Na studijních kapitolách o šifrování měla v rámci bakalářské práce zásadní podíl studentka Denisa Wágnerová.
-
-
Zde můžete v případě potřeby zakládat vlastní diskusní témata, klást dotazy vyučujím i kolegům, pokud máte pocit, že by mohly zajímat více lidí, odpovídat ostatním atd.
-
-
Cíle kursu
Po abslovování kurzu budete schopni:
- Klasifikujete číselné soustavy a budete provádět převody mezi nimi i výpočty v nich.
- Rozlišíte používané možnosti zobrazení čísel v počítači, které demonstrujete na příkladech.
- Popíšete za přispění porozumění příslušným pojmům východiska a základy teorie informace.
- Vymezíte oblast kódování v celé jeho šíři.
- Rozlišíte různá dělení kódů používaných v oblasti výpočetní techniky a demonstrujete na příkladech tvorbu i užití některých konkrétních reprezentantů.
- Analyzujete na základě teoretických znalostí využitých v praxi možnosti komprese.
- Identifikujete problémy týkající se šifrování v počítačové komunikaci na základě znalosti historického vývoje i schopnosti vysvětlit určené konkrétní šifrovací algoritmy.
-
Zápočet alespoň 320 bodů a pak hurá na zkoušku. Pro více informací klikněte.
-
...se dočtete v popisu předmětu na portálu.
- Klasifikujete číselné soustavy a budete provádět převody mezi nimi i výpočty v nich.
-
-
-
V první studijní kapitole si připomenete fakt, že v historii lidstva byly používány pro zápis čísel různá pravidla. Kvůli oboru, na kterém studujete, se ovšem záhy zaměříme na poziční číselné soustavy.
Základní používáte od útlého dětství, další budou zajímavé kvůli jejich různorodému využití v digitálních technologiích. Klíčové samozřejmě bude poznání mechanismů přechodů mezi nimi za pomoci pravidel převodů.Cíle
Díky studijní kapitole:
- Popíšete pravidla vzniku čísel v různých číselných soustavách.
- Ověříte, v jakých soustavách mohou být zapsána zadaná čísla.
- Provedete oboustranné převody mezi číselnými soustavami používanými v běžném životě a v digitálních technologiích.
Časová náročnost: Hodiny: 1 Minuty: 30 -
V předchozí studijní kapitole
jste zjistili a v případě zájmu si i nacvičili převody mezi různými číselnými soustavami. Jednalo se o potřebný předstupeň ke studijní kapitole, v níž tyto dovednosti zužitkujete při seznamování se s různými
způsoby zobrazení celých i desetinných čísel v počítači.Cíle
Díky studijní kapitole:
- Provedete oboustranná zobrazení celých čísel v přímém kódu a dvojkovém doplňku na základě znalosti jejich konstrukce.
- Provedete oboustranná zobrazení desetinných čísel v počítači na základě znalosti standardu IEEE 754.
Časová náročnost: Hodiny: 1 Minuty: 30 -
Po poznání základních způsobů, jak se zobrazují čísla v počítači
zdánlivě opět zcela změníme okruh našeho zájmu. V krátké studijní kapitole budeme přistupovat různými způsoby k pojmu informace a získáte přehled o dalších důležitých pojmech, které budete potřebovat ve zbývajících studijních kapitolách
e-kursu věnovaných kódování. Zjistíte, či si možná jen připomenete, co to je bit, čímž se nenápadně k zobrazení čísel v počítači vrátíme.Cíle
Díky studijnímu kapitole:
- Popíšete způsoby přenosu informace.
- Uvedete konkrétní příklady dualit informace.
- Rozlišíte data a informace.
- Poznáte zvláštnosti vzorců pro výpočet množství přenesené infomrace a míry entropie.
Časová náročnost: Hodiny: 0 Minuty: 45
-
V minulé studijní kapitole jste snad
pochopili, že přestože předmětem přenosu jsou obvykle data jako stav nějakého objektu, veličiny apod., hovoří se často analogicky o přenosu informací, protože bez interpretace by data nic neznamenala. Od této studijní kapitoly se budete
zabývat především tím, jak je možné přenášet data tak, aby měla pro příjemce takový informační přínos, který vysílatel předpokládal. Protože jsou předmětem UIN počítačové přenosy, nejprve se zamyslíte nad cestou, jakou probíhá komunikace
v prostřednictvím digitálních technologií. V takovém případě nutně rychle narazíte na problém přizpůsobování přenášených zpráv specifickým komunikačním podmínkám. Po rozšíření zásobárny pojmů z předchozí studijní kapitoly
o zásadní termín kódování, začnete poznávat různé typy kódů, které jsou právě v oblasti počítačů využívané. Hlavním dělítkem pro třídění kódů zde počet znaků při porovnání kódových slov v jednom kódu. Vyzkoušíte si
různé metody tvorby efektivních prefixových kódů, které mohou být i nerovnoměrné.Cíle
Díky studijní kapitole:
- Určíte, co je třeba zajistit pro přenos mezi zdrojem a příjemcem dat.
- Vyjmenujete tři základní kroky, v nichž se převádí analogový signál na digitální.
- Navrhnete způsoby řešení problémů spojených s přenosovým kanálem.
- Popíšete důvody, k čemu je kódování v oblasti digitálních technologií dobré.
- Definujete kódování.
- Zdůvodníte, proč musí být kódování bijektivním a prostým zobrazením.
- Rozhodnete, proč v oblasti digitálních technologií při kódování nevystačíme se zobrazením mezi zdrojovými a kódovými znaky.
- Uvedete konkrétní příklady kódů v rámci dělení podle počtu kódových znaků.
- Popíšete, čím se liší rovnoměrné a nerovnoměrné kódy.
- Poznáte výhodu kódování rovnoměrnými kódy.
- Určíte minimální počet bitů potřebných pro kódování cifer desítkové soustavy.
- Popíšete rozdílné výhody BCD kód a kódu N+3.
- Vytvoříte symetrický váhový kód.
- Převedete odčítání v desítkové soustavě na sčítání s doplňkem.
- Všimnete si zajímavosti využití kódu se změnou v jednom řádu při popisu pozic Karnaughovy mapy.
- Odlišíte prefixový kód od neprefixového v nerovnoměrném kódování.
- Určíte charakter podmínky dané výpočtem Kraftovy nerovnosti v souvislosti s tvorbou prefixového kódu.
- Využijete pri tvorbě prefixového kódu binární strom.
- Porovnáte Shannon-Fano s Huffmanovou metodou při tvorbě efektivního prefixového kódu.
- Spočítáte průměrnou délku kódového slova a efektivnost kódu.
Časová náročnost: Hodiny: 8 Minuty: 50 -
V předchozím tématu byla kromě jiných naše pozornost upřena na kódy, které umožňují získat významnou úsporu. Velmi často ovšem volíme naopak redundantní kódy, v nichž se kromě bitů nesoucích informaci nachází taktéž bity sloužíci k zabezpečení kódových slov.
Cíle
Díky studijní kapitole:
- Určíte úroveň zabezpeční kódu.
- Využijete pro zabezpečení kódu paritu.
- Zjistíte na základě kódových slov v generující matici všechna kódová slova, která kód obsahuje.
- Vypočítáte, zda došlo při přenosu kódového slova k chybě.
Časová náročnost: Hodiny: 2 Minuty: 50 -
Vedle důrazu na bezpečnost často zjišťujete, kolik přenášená data budou zabírat místa. Proto se nyní v rámci studijního článku zaměříte na konkrétní příklady kódování, které by mělo vést ke kompresi dat. Na příkladech metod a algoritmů bezeztrátové komprese poznáte, že jsou poměrně univerzální. Díky prezentaci v tomto studijním tématu ale uvidíte, že existují i metody, které využívají charakteristických rysů některých dat k dosažení vysokých kompresních poměrů.
Cíle
Díky tématu:
- Poznáte algoritmy bezeztrátové komprese dat.
- Vyřešíte příklady k bezeztrátové kompresi.
- Rozpoznáte metody komprese podle jejich univerzálnosti použití.
- Poznáte algoritmy bezeztrátové komprese dat.
-
Došli jste na závěr materiálu. Doufáme, že byl dobrou oporou pro to, abyste v předmětu uspěli. K většině věcí, které jste nyní teoreticky poznali, se budete vracet dále ještě podrobněji v dalších předmětech. Doufáme, že jste se něco nového o digitálních technologiích a o tom, co se skrývá pod povrchem dozvěděli a budete na to myslet, až budete třeba někomu posílat zprávu apod. Přejeme při jejich používání hodně zdaru.
Pro úspěšné absolvování kurzu prosím vyplňte závěrečný evaluační dotazník.