Методическое пособие по проведению практических занятий по предмету компьютерные технологии в биологии

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО
СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
АНДИЖАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ПРОВЕДЕНИЮ
ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
по предмету:
«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В
БИОЛОГИИ»
Андижан – 2018

Данное методическое пособие утверждено решением кафедры информационных технологий (Протокол № _ от ____ ________ 201_ года) и рекомендовано к утверждению на учебно-методическом совете физикоматематического факультета.
Составитель:
Кадирова Лола Алимджановна старший преподаватель кафедры информационных технологий
Рецензенты:
Медатов А.А. -
АГУ, заведующий кафедрой информационных технологий, кандидат педагогических наук
Мирзаева М. -
АндМИ, доцент кафедры автоматизация производства в машиностроении, кандидат физико математических наук
Методическое пособие рассмотрено и утверждено решением учебнометодического совета физико-математического факультета №__ от __ _______
201_ года.

Введение
Предмет «Компьютерные технологии в биологии» изучается студентами бакалавриата направления Биология (направление- 5140100) и состоит из 16 часов лекционных, 18 часов практических, а так же включает самостоятельное образование в объёме 34 часа (итого 68 часов – 2-ой семестр) и раскрывает роль и возможности инновационных компьютерных технологий в изучении биологических процессов, современный подход при решении задач предмета, научное и практическое значение электронных источников и интернета в изучении биологических процессов, а так же раскрывает законы и принципы изучения предмета, состава и структуры предмета, организации и управления обучением предмету, его описание.
Данное методическое пособие предназначено для организации и эффективного проведения практических занятий по предмету «Компьютерные технологии в биологии», что даёт возможность для более глубокого обучении студентов предмету биологии, формированию у них практических навыков в использовании возможностей инновационных технологий в процессе научноисследовательской деятельности в изучении биологических процессов.
Таким образом, данное методическое пособие помогает решению задач предмета «Компьютерные технологии в биологии» в изучении имеющейся научной литературы, современных компьютерных технологий, накопленного передового опыта, а так же мнения, требований и предложений работодателя.
№
Темы практических занятий
Часы
1
Кодирование звука, графики. Кодирование текстовой информации.
2 2
Операционные системы. Служебные программы и утилиты.
2 3
Работа с архиваторами, антивирусными средствами.
2 4
Пакет офисных программ.
2 5
Компьютерные сети.
2 6
Математическая статистика в биологии.
2 7
Программная среда Turbo Pascal. Программирование.
2 8
Программы переводчики
2 9
Средства создания электронных учебных пособий.
2
Итого:
18

Практическое занятие №1
Цель занятия: обучить студентов следующим понятиям:

Кодирование текста. Таблицы ASCII, UniCod;

Кодирование графики: пиксел, растр, разрешение, цветовые модели;

Кодирование звука;

Арифметические основы работы компьютера. Системы счисления.

Переход из одной системы счисления в другую.
Тип занятия: практическое занятие.
Методы, применяемые на занятии: в процессе занятия использовать методику «работы в парах»,
Оборудование: текстовый и графический визуальный материал, видеопроектор.
Ожидаемый результат. Освоение понятий: ASCII, UniCod, RGB,
SMYK, позиционные и непозиционные системы счисления, переход из одной системы счисления в другую,, выполнение действий в различных системах счисления
Проведение занятия.
1.
Студенты изучают предложенный текстовый материал.
Прорабатывают в парах решенные примеры.
2.
Составляют кроссворды по терминам, которые встретились в тексте.
3.
Предлагается вслух проговорить эти термины хором (методика
«полёт шмеля»).
4.
Предлагается рассмотреть совместно задания из раздаточного материала /
Организационная
часть
занятия.
Преподавателем заранее подготавливается текстовый материал:
Смысл занятия. Каждая пара студентов решает предложенные задания из раздаточного материала.
Теоретические основы
Преобразования из любой системы счисления в десятичную систему
A
[2]
= 101.1 = 1*2 2
+ 0*2 1
+ 1*2 0
+ 1*2
-1
= 4 + 0 + 1 + 0.5 = 5.5
[10]
A
[16]
= AB.8 = 10*16 1
+ 11*16 0
+ 8*16
-1
= 160 + 11 + 0.5 = 171.5
[10]
A
[8]
= 173.4 = 1*8 2
+ 7*8 1
+ 3*8 0
+ 4*8
-1
= 64 + 56 + 3 + 0.5 =
123.5[10]
A
[2]
= 1 0 0 1 . 1 1 = 8 + 1 + 0.5 + 0.25 = 9.75
[10]
Преобразования из десятичной системы счисления в любую другую
систему

Преобразование выполняется отдельно для целой и дробной части числа.
Все операции выполняются по правилам десятичной арифметики.
Основание новой системы рассматривается как десятичное число.
Преобразование целой части выполняется путем последовательного деления целой части на основание новой системы.
Правила перевода следуют из формы записи числа в позиционной системе
счисления:
Шаг 1 A10 = an-1Sn-1+…+a1S1+ a0 | :S ⇒ an-1Sn-2 +…+ a1S0 + a0 → a0
Целая часть Остаток
Шаг 2 A10 = an-1Sn-2+…+a2S1+ a1 | : S ⇒ an-1Sn-3 +…+ a2S0 + a1 → a1
Целая часть Остаток
Шаг n-1 A10 = an-1S1+ an-2 | : S ⇒
a an−2 → an-2
Целая часть Остаток
Пример: 23
[10]
→ ?
[2]
Пример: 23
[10]
→ ?
[8]
Пример: 23
[10]
→ ?
[16]
23 2 23 8 23 16 22 11 2 16 2 16 1 1 10 5 2 7 7 1 4 2 2
1 2 1 старшинство старшинство
0 цифр цифр старшинство цифр
10111[2] 27[8] 17[16]
Преобразование дробной части выполняется путем последовательного умножения дробной части на основание новой системы. На каждом шаге выделяется новая целая часть и новая дробная часть. Последовательность целых частей дает значение цифр числа в новой системе счисления. На первом шаге будет получена старшая цифра дробной части в новой системе.
Процесс продолжается до получения заданного количества значащих цифр или нулевого значения дробной части.
Правила перевода следуют из формы записи числа в позиционной системе
счисления:
S
S
n-1
+
S

Шаг 1 A10 = a-1S-1 + a-2S-2 +…+a-mS-m | * S ⇒ a-1 + a-2S-1 + … +a-mS-
m+1
Целая часть Дробная
часть Шаг 2 A10 = a-2S-1 +…+a-mS-m+1 | * S ⇒ a-2 + a-
3S-1 + … +a-mS-m+2
Целая часть Дробная часть
Целая часть Дробная часть
Пример: 0.125[10]→?[2] 0 125 * 2
В данном примере преобразование завершено при 0 250 *
2 получении нулевой дробной части. 0 500 * 2
0.125[10]→0.001[2]
1 000
Целая часть Дробная часть
0 55 * 16
Пример: 0.55[10]→?[16]
8 800 *16
В данном примере преобразование проводится до C 800
*16 получения трех значащих цифр дробной части. C 800
0.55[10]→0.8СС[16]
Двоично-восьмеричные и двоично-шестнадцатеричные
преобразования
Эти преобразования наиболее просты, так как восьмеричные и шестнадцатеричные числа представляют собой не что иное, как компактную форму записи двоичных чисел. Преобразование базируются на том, что основание одной системы является степью двойки основания другой системы:
23
= 8, поэтому восьмеричную цифру можно представить группой из трех двоичных цифр. Группа из трех двоичных цифр называется триадой;

24
=
16, поэтому шестнадцатеричную цифру можно представить группой из четырех двоичных цифр. Группа из четырех двоичных цифр называется тетрадой.
Преобразование «2 → 8». Двигаясь от точки влево и вправо разбить цифры исходного двоичного числа на триады. При необходимости дополнить число слева и справа не значащими нулями. Каждую триаду заменить восьмеричной цифрой.
На рисунке приведен пример преобразо-
0
0 1 0 1 1 1 1 0 . 1 0 1 1 1 0 вания двоичного числа 1011110.10111 в восьмеричное число 136.56. Для образо-
1
3
6 . 5 6
вания триад слева добавлены два нуля, а справа один.
Преобразование «2 → 16». Правила аналогичны преобразованию «2 → 8», но исходное двоичное число разбивается на тетрады.
На рисунке приведен пример преобразо-
0001 1011 1110 . 0011 1100 вания двоичного числа 110111110.001111 в шестнадцатеричное число 1BE.3C. Для
1
B E . 3 C образования тетрад слева добавлены три нуля, а справа два.
Преобразование «8 → 2». Это преобразование противоположно преобразованию «2 → 8». Каждая цифра исходного восьмеричного числа заменяется триадой, содержащей двоичный эквивалент восьмеричной цифры. Незначащие левые и правые нули можно отбросить. ва - два незначащих нуля.
2
0 3 • 4
010 000 011 • 100
На рисунке приведен пример преобразования восьмеричного числа 203.4 в двоичное число 10000011.1. Слева отброшен один незначащий ноль, а спраДвоичная арифметика

Правила арифметических операций во всех позиционных системах одинаковы и основываются на таблицах сложения, вычитания и умножения одноразрядных чисел. В силу наибольшей распространенности двоичной системы более детально остановимся на ней.
Таблица. сложения Таблица. вычитания Таблица. Умножения заем
0
+ 0 = 0 10 – 1 = 1 0 * 0 = 0 0 + 1 = 1 1 – 1 = 0 0 * 1 = 0 1
+ 0 = 1 0 – 0 = 0 1 * 0 = 0 1 + 1 =10 1 – 0 = 1 1 * 1 = 1 перенос
Сложение двоичных чисел. Выполняется поразрядно, начиная с младшего разряда. В 1 1 1 0 1 . 0 1 ⇒ 29.25 сложении участвуют одноименные разряды + 1 0 1 1 . 1 0 ⇒ 11.5 слагаемых и перенос в текущий разряд. Ре 1 0 1 0 0 0 . 1 1 ⇒40.75 зультатом является сумма в текущем разряде и перенос в следующий разряд.
В зависимости от значения слагаемых перенос будет равен 0 (нет переноса) или 1 (есть перенос). ЭВМ имеет специальное устройство, предназначенное для сложения двоичных чисел. Это устройство называется сумматором.
Сумматор реализует сложение через комбинацию логических операций.
Логические операции будут рассмотрены позже.
Вычитание двоичных чисел. Выполняется поразрядно, начиная с младшего. При необходимости выполняется заем двойки из соседнего старшего разряда. 1 1 0 1 1 . 1 0 ⇒ 27.5 ЭВМ обычно не имеет специального вычи - 1 1 0 1 . 0 1 ⇒ 13.25 тающего устройства. За счет применения 1 1 1 0 . 0 1 ⇒14.25 специальных кодов операция вычитания заменяется на операцию сложения.
Умножение двоичных чисел. Выполняется путем последовательного умножения цифр множителя на множимое и сложение частичных сумм.
Количество цифр в дробной части результата равно суммарному количеству цифр в дробных частях сомножителей. Пример умножения приведен на
Рис.1. В ЭВМ умножение реализуется путем сдвига множимого и прибавление его к сумме, если цифра множителя равна единице.
1 0 1 . 1 0
⇒ 5.5 1100.011 : 101.1 = 11000.11 : 1011 =
10.01
* 1 0 . 0 1
⇒ 2.25

_11000.11 1011
+
0 0 0 0 0 1011 10.01 1 0 1 1 0
_1011 1 1 0 0. 0 1 1 0
⇒ 12.375 1011
Деление двоичных чисел. Реализуется путем последовательных умножений
цифр результата на делитель и вычитания из делимого. Пример деления
приведен на Рис.2.
При выполнении операций сложения и вычитания вручную удобнее пользоваться восьмеричной или шестнадцатеричной системой. Рассмотрим особенности выполнения операций в этих системах счисления.
Если при сложении одноименных разрядов и переноса получено число
NПри
сложении нескольких чисел сумма одноименных разрядов может
превысить основание системы счисления в несколько раз. В этом
Пример: 267
[8]
+136
[8]
=425
[8]
Пример: 2FA[16]+3B2[16]=6AC[16]
[10]
[10]
13-8=5
10-8=2 26-16=10
случае необходимо пользоваться общим правилом: в качестве суммы
берется остаток от целочисленного деления N/S, а значение переноса в
следующий разряд есть целая часть от деления N/S.
+
1 0 1 1 0
+
0 0 0 0 0 12.375 : 5.5 123.75 : 55 2.25 2+2 = 4 цифры
Рис. 1 0
2 6 7
⇒ 183
[10]
+1 3 6
⇒ 94
[10]
4 2 5
⇒ 277 2 F A
⇒ 762
[10]
+ 3 B 2
⇒ 946
[10]
6 A C
⇒ 1708

При вычитании разрядов при необходимости берется заем из старшего разряда. Вычитание производится из суммы S+A
i
, где A
i
– значение i-го разряда вычитаемого. Значение разряда, из которого производился заем, уменьшается на 1.
Пример: 231
[8]
-67
[8]
=142
[8]
Пример: 243[16]-1FA[16]=49[16]
[10]
[10]
(8+1)-7=2
(16+3)-10=9
(8+2)-6=4
(16+3)-15=4
Закрепление темы. Самостоятельно составить таблицы сложения, умножения в 8 и 16 системах счисления.
Домашнее задание. Привести примеры арифметических действий в 8, 16 системах счисления.
Практическое занятие №2. Операционная система Windows.
Служебные программы и утилиты. - 2 часа.
Цель занятия: обучить студентов следующим понятиям -

Понятие файла

Единицы измерения данных

Понятие о файловой структуре

Рабочий стол ОС Windows.
Главное меню.

Действия над папками/файлами в ОС Windows

Служебные программы и утилиты
Тип занятия: практическое занятие.
Методы,
применяемые
на
занятии: в процессе занятия использовать методику «работы в парах»,
Оборудование:
текстовый и графический визуальный материал, видеопроектор, компьютерная техника.
2 3 1
⇒ 153
[10]
- 6 7
⇒ 55
[10]
1 4 2
⇒ 277 2 4 3
⇒ 579
[10]
- 1 F A
⇒ 506
[10]
4 9
⇒ 73

Ожидаемый результат. Освоение понятий файла, каталога, пути; приобретение навыков по расчёту объёма информации в предложенных единицах, выполнение действий над файлами/папками.
Проведение занятия.
5.
Студенты изучают предложенный текстовый материал. Прорабатывают в парах решенные примеры.
6.
Составляют кластеры по новым терминам, которые встретились в тексте.
7.
Предлагается вслух проговорить эти термины хором (методика «полёт шмеля»).
8.
Предлагается рассмотреть совместно задания из раздаточного материала /Приложение №1/
Организационная
часть
занятия.
Преподавателем заранее подготавливается текстовый материал:
Смысл занятия. Каждая пара студентов решает предложенные задания из раздаточного материала /.
Закрепление темы. Каждой паре предлагается решить аналогичные задания, в конце занятия передать решённые задачи на проверку соседней паре для оценивания.
Поощрение студентов. Оценённые задания передаются преподавателю для анализа и поощрения.
Домашнее задание. Предлагается продолжить решение аналогичных задач самостоятельно. /Материалы раздаточного материала. Приложение
№1/.
Практическое занятие №3. Архивирование. Архиваторы. Вирусы и
антивирусы. – 2 часа.
Цель занятия: обучить студентов следующим знаниям и навыкам 1. Понятие архивации.
2. Знакомство с архиватором WinRar.
3. Интерфейс программы.
4. Добавление в архив.
5. Извлечение из архива.
6. Вирусы и антивирусы.
Тип занятия: практическое занятие.
Методы, применяемые на занятии: в процессе занятия использовать методику «работа в малой группе», принимать совместные решения.
Оборудование:
текстовый и графический визуальный материал, видеопроектор, компьютерная техника.
Ожидаемый результат. Студенты изучают и осваивают предложенный текстовый и визуальный материал. В результате они усваивают:

Интерфейс программы WinRar.


Добавление в архив в WinRar.

Извлечение из архива в WinRar.
Проведение занятия. Организационная часть занятия. Проверяется домашнее задание. Преподаватель малые группы с поставленными практическими заданиями. Практическое занятие №15. Основы
программирования– 4 часа.
Цель занятия: обучить студентов следующим знаниям и навыкам
Закрепление темы. По лекционному материалу составьте кластеры, в которых отразите все языки высокого уровня, с которыми познакомились.
Домашнее задание. Напишите отчёт по теме:
1. Знакомство с архиваторами WinArj
2. Другие типы архиваторов.
Ожидаемый результат по «Вирусам, антивирусам»

Типы вирусных программ.

Типы антивирусных программ: фильтры, ревизоры, доктора, детекторы, вакцины и др.

ESET Smart Security

Антивирус Касперского.
Малые группы с поставленными практическими заданиями:
Окно антивирусной программы.
Проверка носителей информации на наличие вирусов.
Понятие обновления базы антивирусной программы.
Практическое обновление антивирусной базы.

  1   2   3