Рабочая программа дисциплины «Методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий» для магистров Блок

3. Требования к результатам освоения дисциплины.

Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование у обучающихся следующих общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций (см. ФГОС ВПО):

№ п/п	Индекс компетенции	Содержание компетенции (или ее части)	В результате изучения учебной дисциплины обучающиеся должны:
			Знать	Уметь	Владеть
1	ОК-2	Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля свой профессиональной деятельности	- методы анализа и синтеза информационных систем; - формальные модели систем; - средства структурного анализа; - методологию структурного системного анализа и проектирования; - модели предметных областей информационных систем; - модели дискретных объектов и явлений реального и виртуальных миров; - математические модели информационных процессов; - формальные языки и грамматики; - анализ структур информационных	- разрабатывать модели предметных областей; - проводить исследования характеристик компонентов и информационных систем в целом	- методами анализа и синтеза информационных систем; - методами разработки математических моделей информационных систем
2	ПК-1	Умение разрабатывать стратегии проектирования, определение целей проектирования, критериев эффективности, ограничений применимости
3	ПК-2	Умение разрабатывать новые методы и средства проектирования информационных систем
4	ПК-3	Умение разрабатывать новые технологии проектирования информационных систем
5	ПК-4	Способность осуществлять авторское сопровождение процессов проектирования, внедрения и сопровождения информационных систем и технологий
6	ПК-8	Умение проводить разработку и исследование теоретических и экспериментальных моделей объектов профессиональной деятельности по областям
7	ПК-9	Умение проводить разработку и исследование методик анализа, синтеза и прогнозиро-вания качества процессов функционирования информа-ционных систем и технологий

Примечание: В данном пункте рабочей программы учебной дисциплины (модуля) раскрываются ожидаемые результаты освоения учебной дисциплины во взаимосвязи с компетентностной моделью выпускника.

4. Объем дисциплины (модуля) и виды учебной работы

Виды учебной работы	Семестры, количество часов в семестре											Всего часов	Всего зач.ед.
	9	A	B	C
Общая трудоёмкость	216											216	6
Аудиторные занятия:	36											36	1
Лекции	18											18	0.5
Практические занятия
Семинары
Лабораторные работы	18											18	0.5
Самостоятельная работа:	144											144	4
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы	144											144	4
Экзамен	36											36	1
Зачет с оценкой
Зачет

5. Тематика лекционных занятий (с указанием наименования и краткого содержаний лекций, количество часов).

№ раздела курса	№ лекции	Тема лекции, содержание лекции	Кол-во часов
1. Общие принципы	1	Моделирование как метод исследования Моделирование как метод научного познания, роль и место вычислительного эксперимента в исследовательской деятельности. Классификация моделей: понятия математической и компьютерной модели, имитационное моделирование.	2
	2	Общие принципы построения моделей информационных процессов и систем Использование моделирования при исследовании и проектировании информационных систем. Основные подходы к математическому моделированию. Непрерывные и дискретные, детерминированные и стохастические модели. Сетевые модели и синхронизация событий.	2
2. Алгоритмизация моделей	3	Алгоритмизация моделей Алгоритмизация моделей. Понятие о статистическом имитационном моделировании. Применение основных предельных теорем теории вероятностей в статистическом моделировании. Псевдослучайные числа и процедуры их машинной реализации	2
	4	Моделирование с использованием типовых математических схем Понятие динамической и событийно-управляемой системы, гибридные системы. Принципы компонентного компьютерного моделирования. Иерархические системы. Блоки и связи между ними. Ориентированные и неориентированные блоки и связи. Неявные взаимодействия компонентов.	2
	5	Оптимизационный подход к построению математических моделей Два базовых метода формирования математических моделей. Задачи идентификации в моделировании информационных процессов. Применение методов оптимизации в математическом моделировании. Параметрическая идентификация с заданием допустимой динамической области.	2
3. Планирование экспериментов	6	Планирование экспериментов с моделями систем Задача планирования экспериментов с использованием компьютерных моделей. Основные понятия теории планирования экспериментов. Факторное пространство, классификация факторов и типы планов экспериментов. Построение матриц планирования. Стратегические планы проведения вычислительных экспериментов с компьютерными моделями. Тактические планы проведения имитационного моделирования: задание начальных условий и параметров и оценка их влияния на достижение установившегося результата. Вопросы обеспечения точности и достоверности результатов имитационного моделирования.	2
	7	Обработка и анализ результатов моделирования Особенности статистической обработки результатов вычислительных экспериментов с использованием компьютерных моделей. Постановки задач обработки результатов имитационного моделирования. Статистические методы обработки результатов моделирования систем. Типовые критерии согласия при обработке результатов моделирования. Анализ и интерпретация результатов машинного моделирования: корреляционный и дисперсионный анализ.	2
4. Адаптивные модели	8	Моделирование при принятии решений Модели в адаптивных системах управления. Моделирование систем управления в реальном времени. Методы принятия решений. Системы массового обслуживания.	2
	9	Перспективные направления развития методов исследования информационных систем	2

6. Тематика лабораторных занятий (с указанием наименования и краткого содержания, количество часов).

№ раздела курса и темы лекционного курса	№ лабораторной работы	Наименование лабораторной работы	Количество часов
1-2	1	Построение простой имитационной модели	4
5	2	Построение оптимизационной математической модели	4
6-7	3	Планирование экспериментов с моделями систем. Обработка и анализ результатов моделирования	4
8	4	Построение модели принятия решений	2
8-9	5	Построение модели для систем массового обслуживания	4

7. Тематика практических (семинарских) занятий (с указанием наименования и краткого содержания, количество часов). НЕТ

8. Тематика самостоятельной работы (с указанием наименования разделов, тем, сроки выполнения, количество часов).

№ раздела курса и темы самостоятельного изучения	Содержание вопросов и заданий для самостоятельного изучения	Сроки выполнения (неделя, месяц и т.п.)	Количество часов
1. Общие принципы	Основные подходы к математическому моделированию, типы и классификация моделей	1-2	18
2. Алгоритмизация моделей	Методы формирования математических моделей. Задачи идентификации в моделировании информационных процессов. Применение методов оптимизации в математическом моделировании.	3-7	36
3. Планирование экспериментов	Компьютерные модели. Основные понятия теории планирования экспериментов. Факторное пространство, классификация факторов и типы планов экспериментов. Особенности статистической обработки результатов вычислительных экспериментов с использованием компьютерных моделей.	8-10	36
4. Адаптивные модели	Модели в адаптивных системах управления. Моделирование систем управления в реальном времени. Методы принятия решений. Системы массового обслуживания.	12-18	54

9. Тематика рефератов. НЕТ

10. Тематика курсовых проектов (работ). НЕТ

11. Формы текущего контроля.

Формы контроля (тесты, контрольные работы, опрос и т. п.)	Сроки проведения	Раздел, тема
Контрольная работа	4 неделя	Общие принципы
Контрольная работа	8 неделя	Алгоритмизация моделей
Контрольная работа	12 неделя	Планирование экспериментов
Контрольная работа	16 неделя	Адаптивные модели

12. Вопросы к экзамену и (или) к зачету.

13. Перечень технических средства обеспечения дисциплины (оборудование, раздаточный материал и т. п.).

• аудитория, оборудованная мультимедиа;
  
• класс ПК (не менее 1 ПК на 2 х студентов);
  
• постоянное подключение к Internet.
  

14. Перечень программных средств для обучения студентов и контроля остаточных знаний (компьютерные программы, иллюстративный материал, видеофильмы и т. д.)

• операционная система Windows или Linux;
  
• офисный пакет с возможностью построения математических моделей;
  
• среда программирования.
  

15. Учебно-методические обеспечение дисциплины.

15.1 Список основной литературы по дисциплине (с указанием автора, названия, места издания, издательства, года издания, количество экземпляров в библиотеке университета).

1. Моделирование систем. Советов Б.Я., Яковлев С.А., Москва: Высшая школа, 2001г.
   

15.2 Список дополнительной литературы по дисциплине (с указанием автора, названия, места издания, издательства, года издания).

1. Математическое моделирование в технике. Зарубин В.С., МГТУ, 2003
   
2. Математическое моделирование в технических систем. Тарасик В.П., Минск: Дизай ПРО, 2004г.
   

15.3 Список методических указаний к лабораторным занятиям, практическим и семинарским занятиям, самостоятельной работе по дисциплине (с указанием автора, наименования, года издания, издательство (за последние 5 лет)). НЕТ

15.4 Интернет-ресурсы используемые при изучении дисциплины (сайты).

1. Учебный курс «Моделирование систем»,
   ссылка скрыта
   
2. Учебный курс «ссылка скрыта»,
   ссылка скрыта
   

16. Методы преподавания. (традиционные и (или) инновационные). ТРАДИЦИОННЫЕ.


Перечень используемых инновационных методов и разработок

Электронная рабочая программа и журнал преподавателя в Интернет

Рейтинговая система учета академической активности студентов при изучении дисциплины

Тестовая система ФИСТ

Индивидуальное взаимодействие со студентами по электронной почте для предварительного ознакомления с их разработками при подготовке к аудиторным занятиям

Использование на лекциях и лабораторных занятиях мультимедийного оборудования для демонстрации электронных документов, презентаций, работы программ и пр.

Включение в лабораторные работы индивидуального поиска, систематизации и анализа информации через Интернет

Авторские презентации к лекциям


Методические рекомендации преподавателю дисциплины

Основными видами обучения студентов являются лекции, лабораторные занятия в дисплейном классе и самостоятельная работа студентов.

При чтении лекций особое внимание следует уделить выработке у студентов понимания того, что в современном информационном обществе все сколь-нибудь значимые решения должны приниматься на основе многовариантного выбора, причем, по возможности, с использованием широкого спектра формализованных методов. Компьютерные технологии создают для этого наилучшие возможности. Необходимо широко использовать мультимедийную технику, демонстрировать не только статичные иллюстрационные материалы, но и вести непосредственно компьютерное моделирование, обсуждая с аудиторией его ход и результаты.

Лабораторный практикум ориентируется на использование умения студентов программировать под контролем преподавателя. Необходимо, чтобы студенты самостоятельно реализовывали изучаемые алгоритмы оптимизации и принятия решений на том языке программирования, который для них наиболее удобен. Очень важно, чтобы результаты каждого занятия оформлялись в соответствии с обычными требованиями и сохранялись студентами до завершения всего курса.

Если студент проявляет недостаточный уровень владения программированием, следует настоятельно порекомендовать ему срочно усилить свою программистскую подготовку, возможно, путем репетиционных занятий с квалифицированным преподавателем.

Самостоятельная работа ориентирована на домашнюю или классную работу как с компьютером, так и без него. Студенты должны систематически работать с литературой и конспектом лекций, с материалами Интернет. Оценка самостоятельной работы должна входить в оценку контрольных точек практикума с учётом контроля остаточных знаний по тестовым вопросам.


Методические указания для студентов


Основными методами обучения являются лекции, лабораторные занятия в дисплейном классе и самостоятельная работа. При этом самостоятельная работа является ведущей.

При прослушивании и проработке лекций особое внимание следует уделить терминологии, используемой в дисциплине, и основным понятиям. Записывать следует только основные положения, формулируемые преподавателем и ссылки на информационные источники, которые вы проработаете самостоятельно. Необходимо активно участвовать в обсуждении предлагаемых преподавателем тем, высказывать собственные соображения.

На практических занятиях необходимо осваивать соответствующие методы в бескомпьютерном, «ручном» варианте, приучаясь при этом грамотно оформлять промежуточные расчеты.

При подготовке к лабораторному практикуму необходимо по заданию сделать заготовки к будущему занятию и согласовать их в начале занятия с преподавателем, чтобы не терять время на переделки и доработки программы. Если в размещенной в Интернете технологической карте указано, что вы должны до занятия отправить преподавателю информацию по электронной почте, нужно сделать это не в последний момент, а заблаговременно, чтобы преподаватель успел с нею ознакомиться.

Следует учесть, что без самостоятельной работы по подготовке выполнить график лабораторного практикума практически невозможно, так как работы достаточно трудоемки, особенно для тех, кто еще не выработал достаточные навыки программирования. Кроме того, лабораторные работы включают элемент творчества и исследований, а не просто демонстрируют возможности какой-либо системы.

Документирование и формирование итоговой отчётности следует начинать заблаговременно и вести в соответствии со стандартами оформления учебных документов и научно-исследовательских отчётов. Без предоставления отчётов студенты не могут быть аттестованы по дисциплине в целом.

Важной частью промежуточной аттестации является контроль остаточных знаний, соответствующие вопросы следует попросить у преподавателя заранее и самостоятельно к ним подготовиться.


17. Дополнения и изменения в рабочей программе за 20___/20___ учебный год

В рабочую программу дисциплины _______________________________________

(наименование дисциплины)


для специальности (направления, профиля подготовки) вносятся следующие дополнения и изменения: __________________________________________________


Дополнения и изменения внес ___________________________________________

(должность, Ф.И.О., подпись)

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры

________________________________________________«____»____________20 __ г.

(наименование кафедры)

протокол №___от «__»_________20 __ г. ___________________________________

(Ф.И.О. и подпись зав. кафедрой)