Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИК
___________
«___» ____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И СИСТЕМЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: Мехатроника и робототехника (б).
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Мехатроника
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 3; СЕМЕСТР 5;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Информационные технологии», «Физика», «Теория автоматического управления», «Теоретическая электротехника», «Электроника»
КОРЕКВИЗИТЫ: «Компьютерное управление в мехатронике и робототехнике», «Информационные устройства в мехатронике и робототехнике»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции | 18 | часов (ауд.) |
Лабораторные занятия | 36 | часов (ауд.) |
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ | 54 | часа |
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА | 36 | часов |
ИТОГО | 90 | часов |
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ | очная |
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЗАЧЕТ В 5 СЕМЕСТРЕ
Обеспечивающая кафедра: «Интегрированных компьютерных систем управления»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д. т.н., профессор
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: к. т.н., доцент
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к. т.н., доцент
2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1-Ц4 основной образовательной программы «Мехатроника и робототехника».
Дисциплина нацелена на подготовку студентов к:
- научно-исследовательской и производственно-технологической работе в области современных компьютерных сетей и систем телекоммуникаций (Ц1);
- разработке, проектированию, модернизации и механизации оборудования, автоматизации технологических процессов на базе локальных средств, выбору, разработке и внедрению локальных автоматических систем, управлению технологическими процессами и производствами (Ц2);
- решению научно-исследовательских и прикладных задач, возникающих при проектировании технологических процессов и оборудования для мехатроники и робототехники (Ц3)
- поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов (Ц4).
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к специальным дисциплинам базового цикла вариативной части (ПЦ. В.5.0). Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (физика, химия, информационные технологии) и общепрофессионального цикла (микропроцессорная техника) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Компьютерные сети и системы телекоммуникаций» является дисциплина «Информационные устройства в мехатронике и робототехнике» и «Компьютерное управление в мехатронике и робототехнике».
3. Результаты освоения дисциплины
При изучении дисциплины студенты должны:
Р1. Применять глубокие естественнонаучные и математические знания для решения научных и инженерных задач в области анализа, синтеза, проектирования, производства и эксплуатации компьютерных сетей и систем телекоммуникаций.
Р2. Воспринимать, обрабатывать, анализировать и обобщать научно-техническую информацию, передовой отечественный и зарубежный опыт в области теории, проектирования, производства и эксплуатации компьютерных сетей и систем телекоммуникаций, принимать участие в командах по разработке и эксплуатации таких систем.
Р3. Применять полученные знания для решения инновационных инженерных задач при разработке, производстве и эксплуатации современных компьютерных сетей и систем телекоммуникаций, с использованием передовых научно-технических знаний и достижений мирового уровня, современных инструментальных и программных средств, обеспечивающих конкурентные преимущества этих систем в условиях жестких экономических, социальных и других ограничений.
Р5. Демонстрировать работодателям свои конкурентные компетенции, связанные с современными методологиями и видами инновационной инженерной деятельности в области компьютерных сетей и систем телекоммуникаций, а также готовность следовать их корпоративной культуре.
Р6. Использовать международный опыт проектного, технологического менеджмента и управления бизнес-процессами для ведения инновационной инженерной деятельности в области мехатроники и робототехники.
Соответствие результатов освоения дисциплины формируемым компетенциям ООП представлено в таблице
Формируемые компетенции в соответствии с ООП | Результаты освоения дисциплины |
З.13.1, З.14.3, З.14.4, З.15.1, З.15.2, У.1.3, У.2.2, У.3.5, У.6,1, У.7.1, У.8.1, У.9.1, У.11.1, У.14.3, У.14.4, У.15.1, В.5.4, В.6.1, В.6.2, В.7.1, В.10.1 | В результате изучения дисциплины студент должен: знать: основные методы защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий; методы моделирования процессов и систем; методы теоретического и экспериментального исследования; сущность и значение информации в развитии современного информационного общества; знать и соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны; уметь: реализовывать модели средствами вычислительной техники; разрабатывать программные средства макетов; проводить регулировочные расчеты, синтез алгоритмов управления и корректирующих устройств; ставить цели и выбирать пути её достижения; работать в коллективе; использовать нормативные правовые документы в своей деятельности использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач; работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; применять методы моделирования процессов и систем в профессиональной деятельности; применять методы теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности; сознавать опасности и угрозы, возникающие в развитии современного информационного общества;
владеть: навыками в проведении предварительных испытаний составных частей опытного образца мехатронной или робототехнической системы по заданным программам и методикам и вести соответствующие журналы испытаний; культурой мышления; способностью к обобщению, анализу, восприятию информации; навыками кооперации с коллегами; навыки работы с компьютером как средством управления информацией. |
Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 221000 «Мехатроника и робототехника».
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Структура дисциплины по разделам,
формам организации и контроля обучения
№ | Название раздела/темы | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Итого | Формы текущего контроля и аттестации | ||
Лекции | Практ./ семинар | Лаб. зан. | |||||
1 | Введение в компьютерные сети ЭВМ | 2 | 2 | 4 | 6 | ||
2 | Кодирование и передача информации | 4 | 4 | 8 | 18 | Отчеты по лабораторным работам | |
3 | Локальные сети | 4 | 6 | 10 | 16 | Презентация 1 | |
4 | Внешние каналы передачи информации | 2 | 6 | 8 | 14 | Отчеты по лабораторным работам | |
5 | Протоколы компьютерных сетей | 2 | 6 | 4 | Отчеты по лабораторным работам | ||
6 | Сетевые операционные системы | 2 | 6 | 8 | 12 | Отчеты по лабораторным работам | |
7 | Internet и WEB | 2 | 6 | 4 | 10 | Отчеты по лабораторным работам | |
10 | Промежуточная аттестация | Зачет | |||||
Итого | 18 | 36 | 36 | 90 |
При сдаче отчетов и письменных работ проводится устное собеседование.
4.1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение в компьютерные сети ЭВМ
Лекция. Базовые понятия. Классификация информационно-вычислительных сетей. Способы коммутации. Сети одноранговые и “клиент/сервер”. Уровни и протоколы. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Кодирование и передача информации.
Раздел 2. Кодирование и передача информации
Лекция. Семинар. Количество информации и энтропия. Самосинхронизирующиеся коды. Способы контроля правильности передачи информации. Алгоритмы сжатия данных.
Лабораторная работа 1.
Учебные мобильные роботы Robotino. Навигационные алгоритмы для мобильных роботов. Управление и программирование с использованием технологии Wi-Fi.
Раздел 3. Локальные сети
Лекция. Локальные вычислительные сети. Методы доступа. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Разновидности сетей Ethernet. Оборудование сетей Ethernet. Маркерные методы доступа. Сети Token Ring и FDDI. Высокоскоростные локальные сети. Организация корпоративных сетей.
Лабораторная работа 2.
Учебные мобильные роботы Robotino. - Техника управления приводами. Управление и программирование с использованием технологии Ethernet.
Раздел 4. Внешние каналы передачи информации
Лекция. Аналоговые каналы передачи данных. Способы модуляции. Модемы. цифровые каналы передачи данных. Разделение каналов по времени и частоте. Характеристики проводных линий связи. Спутниковые каналы. Сотовые системы связи. Особенности технологий Wi-Fi, Frame Relay, ATM, SDH.
Лабораторная работа 3.
Учебно-лабораторный комплекс MPS-PA. Отладка контроллерных систем управления.
Раздел 5. Протоколы компьютерных сетей
Лекция. Функции сетевого и транспортного уровней. Адресация в Internet. Протоколы TCP/IP. Алгоритмы маршрутизации. Протоколы управления.
Лабораторная работа 4.
Учебно-лабораторный комплекс MPS-PA. Программирование промышленных контроллеров.
Раздел 6. Сетевые операционные системы
Лекция. Операционные системы Microsoft, LINUX, UNIX, Nowell. Возможности и сравнительные характеристики.
Лабораторная работа 5.
Учебно-лабораторный комплекс MPS-PA. Регулирование давления, расхода, температуры, уровня.
Раздел 7. Internet и WEB
Лекция. Технологии распределенных вычислений. Структура и информационные услуги территориальных сетей. Протоколы файлового обмена, электронной почты, дистанционного управления. Виды конференц-связи. Web-технологии. Языки и средства создания Web-приложений.
Лабораторная работа 6.
Учебно-лабораторный комплекс MPS-PA. Организация и наладка систем управления непрерывными процессами.
4.2. Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.
№ | Формируемые компетенции | Разделы дисциплины | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1. | З.13.1, У.9.1, У.1.3 | х | х | |||||
2. | У.2.2, У.7.1, В.5.4 | х | х | х | х | х | ||
3. | У.6,1, З.15.2, З.14.3 | х | ||||||
4. | У.8.1, З.15.1 | х | х | х | х | |||
5. | У.11.1, З.14.4 | х | ||||||
6. | У.14.3, У.3.5 | х | х | х | х | |||
7. | У.14.4, В.6.2 | х | х | |||||
8. | В.10.1, У.15.1 | х | х | |||||
9. | В.7.1, В.6.1 | х | х | х |
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности студентов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Методы и формы активизации деятельности | Виды учебной деятельности | ||||
ЛК | Семинар | ЛБ | КС | СРС | |
Дискуссия | х | х | |||
IT-методы | х | х | х | х | х |
Командная работа | х | х | х | х | |
Опережающая СРС | х | х | х | х | |
Индивидуальное обучение | х | х | х |
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
- изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;
- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;
- закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
- работе студентов с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме и выбранной теме выпускной работы,
- выполнении домашних заданий,
- переводе материалов из тематических информационных ресурсов с иностранных языков,
- изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,
- изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,
- изучении инструкций к приборам и подготовке к выполнению лабораторных работ,
- подготовке к зачету.
6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
- Освоение программно-технического оборудования для выполнения лабораторных работ по курсу;
- Организация корпоративных сетей;
- Самосинхронизирующиеся коды. Способы контроля правильности передачи информации. Алгоритмы сжатия данных;
- Разработка научных основ создания, исследования общих свойств и принципов функционирования телекоммуникационных систем и компьютерных сетей;
- Разработка научных подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность, контроль и диагностику функционирования телекоммуникационных систем и компьютерных сетей.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
ТСР направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов и заключается в:
- поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,
- анализе статистических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических материалов,
- выполнении расчетно-графических работ,
- исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах.
6.2.1. Примерный перечень научных проблем и направлений научных исследований:
1. Разработка научных основ создания, исследования общих свойств и принципов функционирования телекоммуникационных систем и компьютерных сетей.
2. Теоретический анализ и экспериментальное исследование функционирования телекоммуникационных систем и компьютерных сетей для нормальных и специальных приложений.
3. Разработка принципиально новых методов анализа и синтеза с целью улучшения их технических характеристик.
4. Разработка научных подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность, контроль и диагностику функционирования телекоммуникационных систем и компьютерных сетей.
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)
Оценка успеваемости студентов осуществляется по результатам:
- самостоятельного (под контролем преподавателя) выполнения лабораторной работы,
- анализа подготовленных студентами рефератов,
- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите отчетов по лабораторным работам и во время зачета в пятом семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины).
7.1. Требования к содержанию зачетных вопросов
Зачетные билеты включают два типа заданий:
1. Теоретический вопрос.
2. Проблемный вопрос.
7.2. Примеры зачетных вопросов
1. Системы передачи данных и их характеристики.
2. Протоколы файлового обмена, электронной почты, дистанционного управления
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
Основная литература:
1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд./ , .- СПб: "Питер", 2006.-864с.
2. Компьютерные сети. Учебный курс.- Microsoft Press, "Русская редакция", 200с
3. Компьютерные сети. – СПб.: "Питер", 200с.
4. Сетевые операционные системы/ , . – СПб.: "Питер", 2010. – 544с.
Дополнительная литература:
1. Локальные сети. Полное руководство.- К.: Век+.М.:ЭНТРОП, 2009.-624с.
2. , Олифер технологии и оборудование IP-сетей.- СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 200с.
3. , Кондратенко сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. М.: Издательство ЭКОМ, 2005. – 312с.: илл.
4. Дж. Уолрэнд. Телекоммуникационные и компьютерные сети. Вводный курс. М.: Пост маркет, 2008. – 480с.
9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
При изучении основных разделов дисциплины, выполнении лабораторных работ студенты используют оборудование, оснащенное автоматизированными системами с выводом данных на персональные компьютеры.
При освоении дисциплины используются технические средства и лабораторное оборудование фирмы FESTO, Германия (-РФ», г. Москва).
* приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению и профилю подготовки «Мехатроника и робототехника», профиль «Мехатроника».
Автор:
Программа одобрена на заседании кафедры ИКСУ ИК
(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).
