МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ (ТТИ Южного федерального университета) Факультет автоматики и вычислительной техники Рассмотрен и рекомендован к утверждению на заседании кафедры____САиТ___________ протокол от ______________№_____________ Зав.кафедрой __ /Рогозов Ю.И./ «_____»_______________20________г. Утвержден Декан факультета автоматики и вычислительной техники __________ /Вишняков Ю.М./ «____»__________________20_____г. Учебно-методический комплекс дисциплины Формальные методы проектирования информационных систем Направление подготовки Профиль подготовки Квалификация (степень) выпускника Форма обучения Информатика и вычислительная техника, код 230100.68 Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем Магистр Очная Разработчик доцент каф. САиТ, к.т.н. Свиридов А.С. ( подпись) (должность, Ф.И.О., ученая степень, ученое звание) Таганрог – 2012 МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет автоматики и вычислительной техники УТВЕРЖДАЮ Декан факультета автоматики и вычислительной техники /Вишняков Ю.М./ «_____»______________2012 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Формальные методы проектирования информационных систем (наименование) Направление подготовки: 230100.68 «Информатика и вычислительная техника» Профиль подготовки: «Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем» Квалификация (степень) выпускника: магистр Кафедра Системного анализа и телекоммуникаций (название) Курс 1 семестр 1 Форма обучения: очная Программа разработана доцентом каф. САиТ, к.т.н. Свиридовым А.С. Рецензент(ы) __________________________________________________________ (должность, Ф.И.О., ученая степень, звание рецензента(ов) программы) Таганрог – 2012 2 Рекомендована к утверждению решением учебнометодического совета ФАВТ ТТИ ЮФУ Направление подготовки: 230100.68 «Информатика и вычислительная техника» протокол заседания №____ от «____»_____________ 20__г. (подпись, Ф.И.О. председателя) Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ___ САиТ _ протокол заседания №___ от «____»_____________20__г. Заведующий кафедрой САиТ /Ю.И. Рогозов/ (подпись, Ф.И.О. зав. кафедрой,) 3 1. Цели и задачи освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Формальные методы проектирования информационных систем» является получение обучающимся знаний о методах и стандартах проектирования современных информационных систем широкого профиля. Цель дисциплины служит реализации целей ООП: Цель 1. Удовлетворение потребностей личности в интеллектуальном, культурном и нравственном развитии путем получения высшего образования в области информатики и вычислительной техники. Цель 2. Организация базовой магистерской подготовки, позволяющей всем выпускникам продолжить свое образование как с целью получения диплома кандидата наук в области информатики и вычислительной техники, так и с целью дальнейшего самосовершенствования. Цель 3. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов в области информатики и вычислительной техники.. 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО 2.1. Дисциплина «Формальные методы проектирования информационных систем» входит в вариативную часть общепрофессионального цикла ООП магистратуры. 2.2. Базой для изучения дисциплины «Формальные методы проектирования информационных систем» являются дисциплины бакалавриата «Архитектура ИС», «Методы моделирования», «Технологии разработки ИС», «Программирование», «Сети и телекоммуникации», «Операционные системы». Для изучения дисциплины обучающийся должен знать: типовые архитектуру и компоненты ИС, основы моделирования сложных систем, технологию разработки алгоритмов и программ, принципы организации вычислительных сетей, основы объектно-ориентированного подхода, принципами выбора и использования прикладного и системного программного обеспечения; уметь: строить графические и математические модели, использовать прикладные системы разработки.. 2.3. Дисциплина «Формальные методы проектирования информационных систем» является основой для изучения дисциплин магистерской программы и прохождения практик. 3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки: ОК-1: способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень; ПК-6: применять современные технологии разработки программных комплексов с использованием CASE-средств, контролировать качество разрабатываемых программных продуктов (ПК-6).. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: 4 методы проектирования структуры информационных систем и их компонентов; модели жизненного цикла и факторы, влияющие на развитие ИС; стандарты оформления проектной документации. Уметь: использовать типовые программные продукты, ориентированные на решение научных, проектных и технологических задач; решать сложные инженерные задания связанные с выбором современных средств разработки информационных систем; обосновывать принимаемые проектные решения, в том числе с учетом социального аспекта. Владеть: современными CASE-средствами проектирования ИС; навыками самостоятельной научно-исследовательской и научнопедагогической деятельности, методиками сбора, переработки и представления научно-технических материалов по результатам исследований к опубликованию в печати, а также в виде обзоров, рефератов, отчетов, докладов и лекций. 4. Содержание и структура дисциплины «Дискретная математика» 4.1. Содержание разделов дисциплины № раздела 1 1 2 Наименование раздела (модуля) 2 Основы формального проектирования информационных систем Формальные методы проектирования, основанные на графических абстракциях Содержание раздела 3 Математические основы формальных методов проектирования. Алгебраические спецификации OWL – язык алгебры процессов. Architecture Description Languages Формальные методы и обеспечение качества Структурные методы проектирования ИС. Проектирование модели данных. Объектно-ориентированный подход при проектировании. UML. Форма текущего контроля 4 Собеседование 6 неделя – защита результатов выполнения практической работы №1 7 неделя – контрольное тестирование по теоретическому материалу раздела 1 15 неделя – защита результатов выполнения практической работы №2 17 неделя – контрольное тестирование по теоретическому материалу раздела 2 5 4.2. Структура дисциплины. Общая трудоемкость дисциплины «Технологии разработки информационных систем на основе моделей» составляет__4___зач.ед. ( 144 часа). Вид работы № семестра Трудоемкость, часов 1 1 1 1 144 45 - - - - 1 18 1 1 27 Экзамен Общая трудоемкость Аудиторная работа: Лекции (Л) Практические занятия (ПЗ) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа: Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР) Расчетно-графическое задание (РГЗ) Реферат (Р) Эссе (Э) Самостоятельное изучение разделов Контрольная работа (К) Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам, рубежному контролю и т.д.), Подготовка и сдача экзамена Вид итогового контроля 54 18 36 1 Разделы дисциплины, изучаемые в __1_ семестре Количество часов № раздела 1. 2. Аудиторная работа Наименование раздела Всего Основы формального проектирования информационных систем Формальные методы проектирования, основанные на графических абстракциях Итого: Внеауд. работа СР Л ПЗ ЛР 42 8 14 20 57 10 22 25 99 18 36 45 4.3. Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены. 6 4.4. Практические занятия № № занятия раздела Тема Кол-во часов 1. 1 Описание бизнес-процессов предметной области и бизнеслогики средствами языка OWL 8 2. 1 Описание архитектуры информационных систем с применением Architecture Description Languages 8 3. 2 4. 2 Проектирование концептуальных моделей данных на основе формальных описаний Объектно-ориентированное проектирование на основе формальных описаний 10 10 4.5. Курсовой проект (курсовая работа) Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен. 4.6. Самостоятельное изучение разделов дисциплины Самостоятельное изучение разделов дисциплины не предусмотрено. 5. Образовательные технологии. В лекционных занятиях применяются интерактивные формы общения со студентами в виде разбора конкретных ситуаций, примеров проектирования ИС с использованием изучаемых методов. Используются современные информационные технологии в виде презентаций с применением интерактивных досок и проекционной аппаратуры. Практические занятия посвящены получению практических навыков описания архитектур различного типа. При выполнении работ обучающиеся осваивают современные программные CASE-средства для описания архитектуры ИС. Выполнение завершается написанием и защитой отчета. Самостоятельная работа в объеме 45 часов выделена на подготовку отчетов по материалам практических занятий и подготовку к экзамену. 5.1. Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях. В интерактивной форме (18 часов) предусмотрено проведение практических занятий по дисциплине в виде презентаций студентами результатов выполнения практических работ и дискуссии по результатам такого представления. 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации Текущий контроль успеваемости осуществляется на основе оценок, полученных студентами в ходе проведения практических занятий. По результатам освоения дисциплины проводится экзамен в устной форме. Перечень экзаменационных билетов прилагается. Дидактические тесты рубежного контроля Для оценки уровня теоретических и практических знаний используется тест оцениваемый по шкале от 16 до 30 баллов. 7 Перечень некоторых вопросов рубежного контроля 1 представлен ниже: 1. Признаки сущности содержит операции, выполняемые сущностью может не иметь первичного ключа представляет класс, а не единичный экземпляр экземпляры должны быть уникально идентифицированы является частью атрибута 2. Понятия, относящееся к методологии «сущность-связь» перекресток прецедент сущность атрибут класс 3. Свойства идентифицирующей связи изображается сплошной линией соединяет родительскую сущность с зависимой изображается пунктирной линией разделяет сущность на две части соединяет две зависимые сущности 4. Тип сущностей, необходимый для преобразования связи «мноние-ко-многим» стержневые кодовые ассоциативные структурные объектные 5. Элемент для отображения логической группировки данных об однотипных объектах по методологии ER атрибут связь ключ сущность экземпляр Перечень вопросов рубежного контроля 2 представлен ниже: 1. Типы диаграмм, использующиеся в языке UML классов сущность-связь IDEF3 IDEF0 развертывания 2. Диаграмма UML, предназначенная для представления общей конфигурации и топологии распределенной программной системы классов компонентов 8 развертывания вариантов использования взаимодействий 3. Сущность UML, имеющую следующее определение: совокупность объектов с общими атрибутами и операциями, а также с общими отношениями и семантикой актер пакет кооперация класс интерфейс 4. Сущность UML, определяющее множество последовательных событий, которые приводят к наблюдаемому актером результату актер пакет кооперация класс вариант использования 5. Сущность UML, имеющую следующее определение: совокупность объектов с общими атрибутами и операциями, а также с общими отношениями и семантикой актер пакет кооперация класс интерфейс Суммарный балл (практические работы «+» баллы по результатам тестирования) выставляется в ведомость деканата в качестве оценки первого и второго рейтинга (Р1, Р2). Студенты, не сдавшие вовремя работы или не прошедшие тестирование (контрольный письменный опрос) являются задолжниками по модулю и ликвидируют задолженность в сроки, устанавливаемые деканатом. Ликвидация задолженности осуществляется путем досдачи и индивидуального опроса по теоретическому материалу, материалам практических работ. Итоговая аттестация по результатам семестра проводится в виде экзамена. Результаты экзамена оцениваются в диапазоне от 25 до 40 баллов и суммируются с результатами рейтингов 1 и 2. 7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1. Основная литература. 1. 2. 3. 4. 5. Замулин А.В. Формальные методы спецификации программ. Новосибирск: НГУ, 2002. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. 6-е изд. М.: "Вильямс", 2002. Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование. М.: Наука, 1984. Информационные системы/Петров В.Н.-СПб: Питер, 2002.- 688 с. Проектирование АСОИУ/Ю.И. Рогозов, А.С. Свиридов. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007 -117с. 9 7.2. Дополнительная литература. 1. Марка Д.А., Мак Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. М., "МетаТехнология", 1993. 2. Ларман K. Применение UML и шаблонов проектирования, 2002. 3. А.M. Вендров, CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем, 1998. 4. №4154. Свиридов А.С. Руководство к лабораторной работе «Проектирование модели данных с помощью CASE-средств» по курсу Проектирование АСОИУ. –Таганрог: Издво ТТИ ЮФУ, 2008. – 32 c. 7.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы 1. 2. 3. 4. RationalRequsitePro AllFusion Data Modeler RationalSystemArchitect АСКЗ (Автоматизированная система контроля знаний) 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для обеспечения учебного процесса по дисциплине используются лекционные аудитории, оборудованные интерактивным мультимедийным оборудованием (SmartBoard или мультимедийный проектор). Практические работы проводятся в аудиториях, оснащенных современным компьютерным оборудованием и программным обеспечением (согласно перечню 7в.) Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Информатика и вычислительная техника» и программе подготовки «Информационное и программное обеспечение автоматизированных систем». 10 9. Учебная карта дисциплины Формальные методы проектирования информационных систем Преподаватель Свиридов А.С. Кафедра САиТ Курс 1 Семестр 1 Группа МГА-42 Направление подготовки (специальность) Информатика и вычислительная техника, код 230100.68 № Виды контрольных мероприятий Количество баллов за 1 контрольное мероприятие Модуль 1 Основы формального проектирования информационных систем Модуль 2 Формальные методы проектирования, основанные на графических абстракциях Количество баллов по модулю Текущий контроль 1 Посещение лекций 2 Работа на практических занятиях 3 Промежуточное тестирование 4 Реферат 5 Индивидуальное задание 20 20 20 10 10 10 20 20 20 Рубежный контроль 1 Контрольная работа 2 Тестирование 3 Другое Промежуточная аттестация Экзамен 11 Краткое изложение программного материала с методическими рекомендациями студенту Модуль (раздел) «Основы формального проектирования информационных систем» 1. Комплексная цель модуля Получение знаний по формальным методам проектирования информационных систем, необходимым при изучении дисциплин, входящих в учебный план по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» профиля «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Знакомство с основными принципами, подходами и методами формального описания информационных систем 2. Содержание модуля Тема 1. Математические основы формальных методов проектирования. Лекционное занятие. Основные понятия формального проектирования систем. Принципы, подходы и методы, лежащие в основе задачи формального проектирования информационных систем. Тема 2. Алгебраические спецификации. OWL – язык алгебры процессов. Лекционное занятие. Понятие алгебраической спецификации. Генераторы, модификаторы и наблюдатели. Методика построения алгебраической спецификации. Практическое занятие. Цель занятия: получение навыков формальной спецификации информационных систем на языке OWL. План практического занятия: а) рассмотрение примеров готовых спецификаций; б) разработка спецификации преподавателем совместно со студентами; в) самостоятельная разработка спецификации студентами Текущий контроль. Работа студента на занятии, выполнение заданий, предложенных преподавателем, оценивается в 8 баллов (максимум) Тема 3. Architecture Description Languages. Формальные методы и обеспечение качества. Лекционное занятие. Компонентное проектирование и языки описания архитектуры (Architecture Description Languages, ADL).Принципы компонентного подхода. Примеры языков описания архитектуры: Wright, Rapide. xADL - технология создания проблемноориентированных ADL. Формальные методы и обеспечение качества программных систем. ьФормализация нефункциональных требований эффективности. Язык NoFun. NFR Framework - формальная методика оценки влияния проектных решений на качество создаваемой системы. Практическое занятие. Цель занятия: получение навыков разработки формальных спецификаций архитектур программных и информационных систем. План практического занятия: а) рассмотрение примеров готовых спецификаций; б) разработка спецификации преподавателем совместно со студентами; в) самостоятельная разработка спецификации студентами Текущий контроль. Работа студента на занятии, выполнение заданий, предложенных преподавателем, оценивается в 8 баллов (максимум) 12 3. Задания, обеспечивающие достижение студентом комплексной цели модуля По разделу «Основы формального проектирования информационных систем» студентам выдается два задания для выполнения на практических работах: «Описание бизнес-процессов предметной области и бизнес-логики средствами языка OWL» и «Описание архитектуры информационных систем с применением Architecture Description Languages» Критерии оценки практической работы: выполненное задание представляется студентом на следующем практическом занятии, с обсуждением группой и оценивается числом баллов от 4 (минимум) до 8 (максимум). Участие в обсуждениях работ других студентов оценивается числом баллов от 2 (минимум) до 4 (максимум) 4. Формы рубежного контроля Рубежная аттестация производится на основании оценки выполнения теста рубежного контроля и баллов полученных при работе на практическом занятии 1,2. 4.1. Результаты 1-го рубежного контроля Оценка выполнения теста Оценка работы на практичерубежного контроля ских занятиях максимум минимум максимум минимум 10 5 20 10 Результат максимум минимум 30 15 5. Список рекомендуемой литературы к модулю. 5.1. Основная литература к модулю 1. Замулин А.В. Формальные методы спецификации программ. Новосибирск: НГУ, 2002. 2. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. 6-е изд. М.: "Вильямс", 2002. 3. Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование. М.: Наука, 1984. 5.2. Дополнительная литература к модулю 1. А.M. Вендров, CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем, 1998. Модуль (раздел) «Формальные методы проектирования, основанные на графических абстракциях» 1. Комплексная цель модуля Получение представления и знаний о разработке проектов информационных систем с помощью графических абстракций, необходимых при изучении дисциплин, входящих в учебный план по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» профиля «Автоматизированные системы обработки информации и управления» 2. Содержание модуля Тема 1. Структурные методы проектирования ИС. Проектирование модели данных. Лекционное занятие. Структурный анализ и декомпозиция сложных систем. Графические средства представления результатов структурного анализа. Метод SADT (Structured Analysis and Design Technique). Моделирование данных предметной области. Практическое занятие. Цель занятия: получение навыков проектирования моделей данных структурными методами. План практического занятия. а) рассмотрение примеров готовых моделей; б) разработка модели преподавателем совместно со студентами; 13 в) самостоятельная разработка модели студентами Текущий контроль. Работа студента на занятии, выполнение заданий, предложенных преподавателем, оценивается в 8 баллов (максимум) Тема 2. Объектно-ориентированный подход при проектировании. UML. Лекционное занятие. Объектно-ориентированный подход к анализу и проектированию. F-логика - аппарат логической формализации процесса объектно-ориентированного проектирования. Словари классов и адаптивное программирование.. Практическое занятие. Цель занятия: получение навыков формализации процессов объектно-ориентированного проектирования информационных систем. План практического занятия. г) рассмотрение примеров готовых формализованных моделей процессов; д) разработка формализованной модели преподавателем совместно со студентами; е) самостоятельная разработка формализованной модели студентами Текущий контроль. Работа студента на занятии, выполнение заданий, предложенных преподавателем, оценивается в 8 баллов (максимум) 3. Задания, обеспечивающие достижение студентом комплексной цели модуля По разделу «Формальные методы проектирования, основанные на графических абстракциях» студентам выдается два задания для выполнения на практических работах: «Проектирование концептуальных моделей данных на основе формальных описаний» и «Объектно-ориентированное проектирование на основе формальных описаний». Критерии оценки практической работы: выполненное задание представляется студентом на следующем практическом занятии, с обсуждением группой и оценивается числом баллов от 4 (минимум) до 8 (максимум). Участие в обсуждениях работ других студентов оценивается числом баллов от 2 (минимум) до 4 (максимум) 4. Формы рубежного контроля Рубежная аттестация производится на основании оценки выполнения теста рубежного контроля и баллов полученных при работе на практическом занятии 3,4. 4.1. Результаты 1-го рубежного контроля Оценка выполнения теста Оценка работы на практичеРезультат рубежного контроля ских занятиях максимум минимум максимум минимум максимум минимум 10 5 20 10 30 15 5. Список рекомендуемой литературы к модулю. 5.1. Основная литература к модулю 1. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. 6-е изд. М.: "Вильямс", 2002. 2. Информационные системы/Петров В.Н.-СПб: Питер, 2002.- 688 с. 3. Проектирование АСОИУ/Ю.И. Рогозов, А.С. Свиридов. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007 -117с. 5.2. Дополнительная литература к модулю 1. Марка Д.А., Мак Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. М., "МетаТехнология", 1993. 2. Ларман K. Применение UML и шаблонов проектирования, 2002. 3. №4154. Свиридов А.С. Руководство к лабораторной работе «Проектирование модели данных с помощью CASE-средств» по курсу Проектирование АСОИУ. –Таганрог: Издво ТТИ ЮФУ, 2008. – 32 c. 14 Методические рекомендации по подготовке к практическим занятиям Дидактической целью практических занятий является формирование практических умений профессиональных. В соответствии с ведущей дидактической целью содержанием практических занятий является решение разного рода задач, выполнение вычислений, расчетов, работа со справочниками. На практических занятиях студенты овладевают первоначальными профессиональными умениями и навыками, которые в дальнейшем закрепляются и совершенствуются в процессе изучения специальных дисциплин. Наряду с формированием умений и навыков в процессе практических занятий обобщаются, систематизируются, углубляются и конкретизируются теоретические знания, вырабатывается способность и готовность использовать теоретические знания на практике, развиваются интеллектуальные умения. Практические занятия требуют предварительной теоретической подготовки по соответствующей теме: изучения учебной и дополнительной литературы. Рекомендуется придерживаться при этом следующего. Вначале необходимо изучить вопросы темы по учебной литературе. Если по теме прочитана лекция, то непременно надо использовать материал лекции. Методические рекомендации преподавателю Дисциплина «Формальные методы проектирования информационных систем» читается в 1-м семестре и состоит из двух модулей. Учебный процесс обучения дисциплине включает в себя учебные лекционнопрактические занятия, самостоятельную работу. Аудиторная работа включает в чтение лекций (18 часов) и проведение практических (36 часов) занятий. Преподавателю целесообразно контролировать посещение всех видов занятий. Чтение лекций рекомендуется проводить с демонстрацией слайдов. Практические занятия проводятся в аудитории, оснащенной интерактивной доской и компьютерами на базе ОС семейства Windows. Выполнение практических заданий контролируется преподавателем. Допускается завершение практических зданий дома с последующей сдачей результатов на следующем практическом занятии. Самостоятельная работа студентов включает в себя подготовку к лекционным и практическим занятиям а также подготовку к экзамену. Контроль усвоения материалов осуществляется на практических занятиях путем опроса теоретического материала по теме занятия, приема практических заданий, при проверке комплексного практического задания. Студенты, которые по уважительной причине не смогли набрать необходимое число баллов по текущему и рубежному контролю модуля, могут по согласованию с преподавателем ликвидировать задолженности до начала промежуточной аттестации. При повторном прохождении рубежного контроля или промежуточной аттестации баллы, набранные впервые, не суммируются с баллами, полученными повторно для одного и того же модуля. Применяется рейтинговая система, использующая 100 балльную оценку. Распределение баллов между видами контроля устанавливается в следующем соотношении 1-й рубежный 2-й рубежный кон3-й рубежный Итоговый результат контроль троль контроль макс мин мак Макс мин мин макс мин 30 15 30 15 40 25 100 55 15