Geum.ru

Учебно-методический комплекс по дисциплине информатика (название дисциплины в соответствии с учебным планом)

Вид материалаУчебно-методический комплекс

Содержание


Содержание Государственного Образовательного Стандарта
Рабочая программа
Пояснительная записка
Актуальность и значимость курса.
Цель и задачи изучения курса.
Место дисциплины в профессиональной подготовке специалистов.
Структура учебной дисциплины.
Особенности изучения дисциплины.
Форма организации занятий по курсу.
Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов.
Требования к уровню усвоения содержания курса.
Объем и сроки изучения курса.
Виды контроля знаний и их отчетности.
Критерии оценки знаний студентов по курсу.
Тематический план
Название и содержание разделов, тем, модулей
Аудиторная работа
Содержание программы лекционного курса.
2. Язык Паскаль (14 ч.).
3. Численные методы. (34 ч.)
...
Полное содержание
Подобный материал:


Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра экспериментальной физики


Учебно-методический комплекс по дисциплине


ИНФОРМАТИКА

(название дисциплины в соответствии с учебным планом)


Для специальности 010701 «Физика», направления 050400 «Физика»


Кемерово

2007





  1. Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Специальность 010701 – физика) к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы и к уровню подготовки выпускника по курсу Информатика.
  2. Рабочая программа курса
  3. Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов
  4. Учебно-методические материалы
  5. Оценочные и диагностические средства итоговой государственной аттестации и учебно-методическое обеспечение их проведения.
  6. Электронный вариант документов.

Содержание Государственного Образовательного Стандарта



Программирование.

Влияние новых физических идей на развитие компьютерной техники. Компьютерный эксперимент в физике.

1.Операционные системы и операционные оболочки. Типовые операционные системы. Файлы и файловая система. Операционные оболочки. Пользовательский интерфейс, основные команды. Системные утилиты. Локальные и глобальные сети. Архитектура сетей. Internet. Электронная почта и электронные конференции. World Wide Web.
  1. Программирование (язык С, С++/ Pascal): Характеристики языка. Структура программы. Принципы структурного программирования. Алгоритмы. Типы данных. Переменные и константы. Описание переменных. Массивы. Основные арифметические операции. Циклы. Условные операторы. Стандартные функции ввода- вывода. Передача параметров при вызове функций. Глобальные и локальные переменные. Строки. Указатели. Структуры. Работа с файлами. Интерактивная графика. Компьютерная анимация. Современные методы программирования. Понятие об объектном программировании.
  1. Компьютер в лаборатории: Текстовые редакторы. Элементы издательских систем. Подготовка научной статьи к печати. Обработка данных. Электронные таблицы. Системы управления базами данных (СУБД). Языки программирования СУБД. Аналитические вычисления на компьютере. Автоматизация физического эксперимента.

Вычислительная физика (Практикум на ЭВМ).

Предмет вычислительной физики. Элементы численных методов: вычисление определенных интегралов, решение транцендентных уравнений, задачи линейной алгебры, задача Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Компьютерное моделирование в физике: численный эксперимент в задачах механики, электричества и статистической физики (задача преследования, движения в центральном поле, негармонические колебания, фазовые портреты, визуализация полей системы электрических зарядов, кинематическая модель газа и др.).


Численные методы и математическое моделирование.

Приближенные числа, погрешности. Вычисление значений простейших функций. Интерполяция и приближение функций. Интерполяционные полиномы. Наилучшее приближение. Среднеквадратичное приближение. Равномерное приближение. Ортогональные многочлены. Сплайн интерполяция. Быстрое преобразование Фурье. Поиск корней нелинейных уравнений. Итерационные методы. Метод Ньютона. Отделение корней. Комплексные корни. Решение систем уравнений. Вычислительные методы линейной алгебры. Прямые и итерационные процессы. Задачи на собственные значения. Численное дифференцирование. Численное интегрирование. Численное интегрирование быстро меняющихся функций. Многомерные интегралы. Методы Монте-Карло. Задача Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Интегрирование уравнений второго и высших порядков. Численные методы решения краевой задачи и задач на собственные значения для обыкновенных дифференциальных уравнений. Вычислительные методы решения краевых задач математической физики. Разностные схемы. Аппроксимация. Устойчивость. Сходимость. Вариационно- разностные методы, метод конечных элементов. Численные методы решения интегральных уравнений. Поиск экстремума, одномерная и многомерная оптимизация. Методы математического программирования. Вычисление псевдообратных матриц и псевдорешений. Сингулярное разложение. Обработка экспериментальных данных.


Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра экспериментальной физики


«Утверждаю»

Декан

факультета физического факультета

______________________

(подпись)

«___» ___________ 200_ г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


по курсу «Информатика»

для специальности 010701 ФИЗИКА, ОПД._____

(шифр и наименование специальности, цикл и компонент ГОС ВПО)

факультет Физический


курс ________1,2__________ экзамен ____3_____

семестр ____1,2,3,4___ (семестр)

лекции _________52_____ (часов) зачет ___1,2,4_____

практические занятия _____ (часов) (семестр)

лабораторные __88_(часов)

самостоятельные занятия _60 (часов)

Всего часов ____200_____________


Составитель:

к.ф.-м.н., доцент кафедры экспериментальной физики КемГУ

Т.Ю. Павлова


Кемерово, 2007



Пояснительная записка

    1. Пояснительная записка


Рабочая программа курса разработана в соответствии с требованиями Государственного Образовательного Стандарта высшего профессионального образования по специальности 010701 “Физика”.

  • Актуальность и значимость курса. В настоящее время компьютер является одним из самых распространенных инструментов человеческой деятельности, используемым для хранения и обработки информации, моделирования реальных процессов и явлений, автоматического управления установками и производственными линиями, связи между людьми посредством локальных и глобальной компьютерных сетей. В курсе информатики студенты-физики приобретают практические навыки обработки информации с помощью компьютера. Данный курс является основой для проведения расчетов и обработки результатов в курсах общей и теоретической физики, изучения курса «Новые информационные технологии» (вузовский компонент) и большинства курсов специальной подготовки.
  • Цель и задачи изучения курса. Целью данного курса является дальнейшее знакомство студентов с компьютером как инструментом для решения профессиональных задач. В соответствии с этим в рамках курса студенты знакомятся с программным обеспечением компьютера (операционными системами, оболочками, интегральными средами разработки программ, пакетами для математических вычислений, электронной почтой, интернетом, текстовыми редакторами и др.); с методами решения задач вычислительной физики; изучают язык программирования PASCAL, приемы структурного и объектно-ориентированного программирования; развивают навыки решения задач с помощью компьютера; знакомятся с компьютерным моделированием физических явлений.
  • Место дисциплины в профессиональной подготовке специалистов. Курс "Информатика", читаемый на 1, 2 курсах представляет собой обобщение и развитие школьного курса информатики, закладывает основу и формирует практические навыки для применения компьютера в курсах общей и теоретической физики, изучения в дальнейшем специальных разделов информатики в курсах специальной подготовки.
  • Структура учебной дисциплины. Курс делится на три части: изучение языка программирования Паскаль, численных методов решения задач и компьютерное моделирование физических явлений. Излагаемый материал закрепляется на практических занятиях при решении задач физического содержания. Таким образом, студент осваивает информационные технологии как инструмент исследования профессиональных проблем.
  • Особенности изучения дисциплины. Курс рассчитан на студентов-физиков, имеющих подготовку по информатике, физике и математике в объеме обычной школьной и университетской программ. В частности, предполагается, что студенты знакомы с качественным и количественным описанием отдельных явлений из области механики, электричества и магнетизма, оптики, а также владеют элементарными навыками алгебраических вычислений и геометрических построений. Учитывая достаточно большой объем и структуру школьной подготовки, исходя из уровня подготовки студентов, обучающихся на физическом факультете КемГУ, особое внимание в курсе уделяется самостоятельному решению физических задач посредством написания программ на языке Паскаль, освоение специализированных и офисных программ (для моделирования физических явлений и оформления результатов вычислительного эксперимента) сконцентрировано в отдельной части курса. Предполагается также, что некоторые части курса, необходимые для полного соответствия требованиям Государственного образовательного стандарта специальности (Системы управления базами данных (СУБД), языки программирования СУБД, автоматизация физического эксперимента.) в полном объеме будет читаться в специальных курсах.
  • Форма организации занятий по курсу. По курсу «Информатика» читаются лекции и ведутся лабораторные занятия по 1 часу в неделю в течении трех семестров, и лабораторные занятия по 2 часа в неделю в течении четвертого семестра.
  • Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов. Аудиторные занятия, лекции и практика, предполагают самостоятельную работу студентов по данному курсу. На лекциях предлагается для самостоятельного изучения дополнительные темы. На лабораторных занятиях даются задачи для самостоятельного решения (программирования и отладки программы). В процессе изучения тем курса, каждый студент получает индивидуальные задачи, которые должен решить под руководством преподавателя. На аудиторных лабораторных занятиях преподаватель дает общие указания по решению задач, консультирует студентов. Далее проводится защита решенной задачи. Полученные при компьютерном моделировании результаты оформляются в виде научной статьи, презентации научного доклада.
  • Требования к уровню усвоения содержания курса. Знание архитектуры, современного программного обеспечения компьютера; умение создавать собственные несложные программы для решения профессиональных задач; знание численных методов решения математических задач, возникающих при описании физических явлений, применение их в рамках пакетов для математических вычислений; умение провести моделирование физического явления на компьютере, обработать результаты с помощью электронных таблиц, оформить их в виде электронного документа, презентации.
  • Объем и сроки изучения курса. Курс «Информатика» читается на первом (1, 2 семестры) и втором (3, 4 семестры) курсах: лекции – 1 час в неделю (1-3 семестр 52 часа), лабораторные занятия – 1 час в неделю (1-3 семестр) и 2 часа в неделю (4 семестр, всего 88 часов). Самостоятельная работа студентов планируется в объеме 60 часов.
  • Виды контроля знаний и их отчетности. Усвоение материала контролируется в проведением «защиты» разработанных студентами программ и проведением тестирования по теоретическому материалу 2 раза в семестр во время аттестаций. Студенты, не защитившие задач, проходят дополнительные тесты по несданным темам. В 1, 2-м семестрах промежуточной итоговой аттестацией является зачет, в 3-м – экзамен по двум разделам курса, в четвертом семестре итоговой аттестацией по третьей части курса является зачет.
  • Критерии оценки знаний студентов по курсу. Зачет в 1, 2-м семестрах ставится при защите пяти индивидуальных задач (или сдачи компьютерного теста по соответствующим темам), прохождения двух тестов. Для защиты задачи студент должен: знать теорию (т.е. знать назначение операторов и функций использованных в программе); иметь отлаженную программу (программа должна работать, иметь хороший интерфейс, т.е. понятный для пользователя ввод-вывод); иметь ясное представление о программе (т.е. знать логику решения задачи, назначение отдельных блоков программы); продемонстрировать правильность работы программы на контрольных примерах; уметь внести изменения в программу по требованию преподавателя. Для допуска к экзамену – такие же требования. Сдача экзамена проводится письменно, в три этапа, знания и умения студента на каждом из которых оценивается следующим количеством баллов: 1 этап (письменный диктант)-до 20 баллов; 2 этап (письменный ответ на вопрос по языку Паскаль) –до 10 баллов; 3 этап (письменный ответ на вопрос по численным методам) –до 20 баллов. Письменный диктант состоит из элементарных заданий, призванных проверить основные знания и навыки. Студенты, набравшие на первом этапе менее 10 баллов, к следующим этапам не допускаются, им выставляется оценка «неудовлетворительно». В ответе на вопрос по языку Паскаль оценивается описание общего вида оператора, его выполнения компьютером, число и разнообразность приведенных собственных примеров, правильность написания примеров выданного преподавателем задания. В ответе на вопрос по численным методам наиболее высоко оценивается правильная и полная постановка задачи (то есть, описание того, что дано и что надо найти в данной задаче) и применение теории к данному примеру. По результатам проверки письменных ответов, подсчитывается общий балл, оценка выставляется в результате нормированияполученного балла на пятибалльную шкалу. В 4-м семестре зачет выставляется после выполнения и сдачи следующих этапов индивидуальной задачи по моделированию физического явления на компьютере: поиск информации в сети Интернет, изложения теории данного физического явления, моделирования с помощью программы на языке Паскаль, обработка результатов с помощью электронных таблиц, описание результатов и выводов в виде электронного документа и презентации.

Тематический план





№
Название и содержание разделов, тем, модулей
Объем часов
Формы контроля

Общий
Аудиторная работа
Самостоятельная работа

Лекции
Практические (или семинарские)
Лабораторные

1
2
3
4
5
6
7
8




Аппаратное и программное обеспечение компьютера





















Устройство и архитектура компьютера
3
1






2
Компьютерный тест




Операционные системы.
5
1



2
2






Программное обеспечение компьютера. Текстовые редакторы. Электронные таблицы. Базы данных.
3
1






2






Локальные и глобальные сети.
1
1















Язык Паскаль















2 зачета




Характеристики языка. Структура программы. Принципы структурного программирования. Алгоритмы.
1
1









Компьютерный тест




Виды, типы данных.Операции, выражения. Оператор присваивания. Ввод-вывод данных.
6
2



4
2
решение индивидуальной задачи




Логические выражения. Условный оператор. Составной оператор.
8
2



2
2
решение индивидуальной задачи




Операторы цикла.
12
2



6
4
решение двух индивидуальных задачи




Массивы.
8
2



4
2
решение индивидуальной задачи




Процедуры и функции. Передача параметров при вызове функций и процедур. Глобальные и локальные переменные.
8
2



4
2
решение индивидуальной задачи




Модули GRAPH, CRT, компьютерная анимация. Интерактивная графика.
9
1



6
2
решение двух индивидуальных задачи




Записи, работа с файлами.
7
1



4
2
решение индивидуальной задачи




Современные методы программирования. Понятие об объектном программировании.
3
1






2






Численные методы.



34









экзамен




Компьютерный эксперимент в физике. Приближенные числа, погрешности.
6
2



2
2






Интерполяция функций.
8
2



4
2
решение индивидуальной задачи




Аппроксимация функций.
8
2



4
2
решение индивидуальной задачи




Численное дифференцирование. Численное интегрирование.
10
4



4
2
решение индивидуальной задачи




Решение нелинейных уравнений.
8
2



4
2
решение индивидуальной задачи




Вычислительные методы линейной алгебры.
8
4






4
Компьютерный тест




Численное интегрирование обыкновенных дифференциальных уравнений.
6
2



4



решение индивидуальной задачи




Уравнения в частных производных.
6
2






4






Поиск экстремума, одномерная и многомерная оптимизация.
6
2






4
Компьютерный тест




Вычислительная физика









34



зачет




Работа с операционной системой Windows.
4






2
2






Поиск информации в сети Интернет
6






4
2






Компьютерное моделирование в физике: численный эксперимент в задачах механики, электричества и статистической физики
12






8
4
решение индивидуальной задачи




Обработка данных. Электронные таблицы.
8






6
2






Текстовые редакторы. Элементы издательских систем. Подготовка научной статьи к печати.
8






6
2






Программа создания презентаций

Power Point. Подготовка научного доклада.
8






6
2
зачет

Итого:
200
52



88
60
3 зачета, экзамен



Содержание программы лекционного курса.



1.Аппаратное и программное обеспечение компьютера(4ч.)

Устройство и архитектура компьютера. Процессор. Память.Шина. Оперативная память, кэш- память, жесткий диск, cd-привод, LPT, COM, USB порты. Flash-память.Устройства ввода-вывода: Мышь, клавиатура, принтер.

Операционные системы (ОС). Функции ОС.Классификация ОМ. Семейство операционных систем WINDOWS. Работа с ОС WINDOWS: Рабочий стол, окна, ярлыки. Файлы. Расширения и имена файлов. Каталоговая система. Программа Проводник.

Текстовые редакторы. Электронные таблицы. Базы данных. Пакеты для аналитических вычислений. Роль ЭВМ в исследовании математических моделей в физике. Автоматизация научных исследований. Экспериментальные исследования как объект автоматизации.

Локальные и глобальные сети. Internet. Электронная почта и электронные конференции.

2. Язык Паскаль (14 ч.).

Характеристика языка. Структура программы. Принцип структурного программирования. Алгоритмы, Блок-схемы. (1ч.)

Данные. Виды, типы данных. Константы, переменные, массивы, строки, указатели, структуры. Оператор описания типа. Арифметические выражения. Оператор присваивания. Элементарные функции. Порядок выполнения действий. Ввод-вывод данных. (2 ч.)

Логические выражения. Операции отношения. Логические операции. Условный оператор, оператор безусловного перехода.Оператор выбора.(2 ч.)

Операторы цикла. (2 ч.)

Одномерные и двумерные массивы. Ввод-вывод массивов. (2 ч.)

Процедуры и функции. Передача параметров при вызове функций и процедур. Параметры-значения и параметры-переменные. Глобальные и локальные переменные. (2 ч.)

Работа с графическими приложениями. Модули GRAPH, CRT. компьютерная анимация. Интерактивная графика. (1 ч.)

Записи. Оператор присоединения. Файлы. Типы файлов. Работа с файлами. Современные методы программирования. Понятие об объектном программировании. (1 ч.)

3. Численные методы. (34 ч.)

Компьютерный эксперимент в физике. Этапы решения задачи на компьютере. Приближенные числа, погрешности. Приёмы минимизации погрешности. (2 ч.)

Интерполяция функций. Полином Лагранжа. Метод Ньютона. Интерполяция каноническим полиномом. Сплайн-интерполяция. (2 ч.)

Методы обработки экспериментальных данных. Метод наименьших квадратов. Линейная регрессия. Аппроксимация экспериментальных кривых полиномом n-ой степени. Нелинейный регрессионный анализ. Быстрое преобразование Фурье. (2 ч.)

Численное дифференцирование. Полиноминальные формулы. Численное интегрирование. Нахождение квадратуры разбиением интервала с помощью специальных точек и с помощью случайных чисел. точность численного интегрирования. Метод прямоугольников (справа и слева). Метод средних. Метод Симпсона. Метод Гаусса. Метод Монте-Карло. Нахождение интегралов с бесконечными пределами. Многомерные интегралы. (4 ч.)

Решение нелинейных уравнений. Корни уравнений. Отделение корней. Уточнение коней. Критерий окончания итерационного процесса. Метод дихотомии. Метод секущих. Метод хорд. Метод Ньютона. Метод простых итераций. (2 ч.)

Вычислительные методы линейной алгебры. Системы линейных уравнений. Метод Гаусса. Метод Гаусса с выбором главного элемента. Метод Гаусса-Жордана. Нахождение определителей и обратной матрицы. Задачи на собственные значения. (2 ч.)

Численное интегрирование дифференциальных уравнений. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Порядок ОДУ. Решение ОДУ. Дополнительные условия. Задача Коши. Краевая задача. Разностные схемы. Устойчивость, корректность разностных схем. Метод Эйлера для ОДУ 1, 2 порядка и систем ОДУ. Модифицированный метод Эйлера. Метод Рунге-Кутта. Решение ОДУ методом Монте-Карло. Многошаговые методы. Метод Милна и метод Адамса. Решение краевой задачи. Метод стрельбы. (4 ч.)

Уравнения в частных производных. Классификация уравнений 2-го порядка. Разностные схемы. Устойчивость, аппроксимация, корректность, сходимость. Разностные схемы для уравнений 1, 2 порядка. Уравнение переноса. Волновое уравнение. Эллиптические уравнения. (2 ч.)

Поиск экстремума, одномерная и многомерная оптимизация. Метод парабол.Линейное программирование. Симплекс-метод. (2 ч.)


Программа лабораторных занятий по курсу.


1 семестр (18 часов).

Тема 1. Операционная система WINDOWS. Оболочка «Turbo Pascal 7.0» (2 ч.)

Содержание занятия:

1.Знакомство с операционной системой WINDOWS: рабочий стол, панель инструментов, главное меню. Проводник. Каталоги и файлы.

2.Знакомство с оболочкой «Turbo Pascal 7.0»: вход, набор и редактирование программы, запись на диск, запуск программы, просмотр окна результатов на примере программы с линейным алгоритмом.

3.Самостоятельная разработка программы с линейным алгоритмом.


Тема 2. Линейные алгоритмы. (2 ч.)

Содержание занятия: Использование оператора присваивания, read, write, writeln, описание переменных и констант различных типов, форматированный вывод.

Сдача индивидуальной задачи («Задачник по программированию», раздел 1).

Тема 3. Ветвящиеся алгоритмы. (2 ч.)

Содержание занятия: Использование операторов IF и CASE для программирования ветвящихся алгоритмов.

Сдача индивидуальной задачи («Задачник по программированию», раздел 2).

Тема 4. Циклические алгоритмы. (6 ч.)

Содержание занятия: Использование операторов FOR, REPEAT, WHILE для распечатки таблиц функций и расчета сумм.

Сдача индивидуальной задачи на распечатку таблицы («Задачник по программированию», раздел 3). Сдача индивидуальной задачи на расчет суммы («Задачник по программированию», раздел 4).

Тема 5. Массивы. (4 ч.)

Содержание занятия: Использование массивов: описание, ввод-вывод значений. Одномерные и двумерные массивы.

Сдача индивидуальной задачи на работу с массивом («Задачник по программированию», раздел 5).


2 семестр (17 часов).

Тема 6. Процедуры и функции. (4 ч.)

Содержание занятия: Оформление вспомогательных алгоритмов в виде подпрограмм. Сходства и отличия процедур и функций. Параметры подпрограмм: формальные и фактические; параметры-значения и параметры- переменные. Глобальные и локальные переменные.

Сдача индивидуальной задачи на использование подпрограммы («Задачник по программированию», раздел 6).

Тема 7. Рисование движущихся объектов. (2 ч.)

Содержание занятия: Использование модулей Graph и Crt.Графические примитивы (операторы PutPixel, Circle, Line, Rectangle, SetColor, FloodFill). Принципы изображения движущихся объектов. Функция Delay. Организация интерактивного режима (функции KeyPressed, ReadKey).

Сдача индивидуальной задачи на рисование движущегося объекта («Задачник по программированию», раздел 7).

Тема 8. Графики функций. (4ч.)

Содержание занятия: Принципы изображения графиков функций. Масштабирование: связь физических и экранных координат. Вывод текста в графическом режиме (использование строковых переменных, перевод числовых значений в строковые с помощью функции Str , операторы OutText, OutTextXY.

Сдача индивидуальной задачи на изображение графика функции («Задачник по программированию», раздел 8).

Тема 9. Записи. Файлы. Объектно-ориентированное программирование. (4ч.)

Содержание занятия: Записи. Поля записи. Оператор присоединения With. Работа с файлами. Принципы ООП. Объекты.

Сдача индивидуальной задачи на работу с записями или объектами («Задачник по программированию», раздел 9, 10).

Тема 10. Численное интегрирование. (3ч.)

Содержание занятия: Нахождение значения определенного интеграла с помощью численной схемы. Методы прямоугольников, средних, трапеций, Симпсона, Гаусса.

Сдача индивидуальной задачи на численное интегрирование («Задачник по программированию», раздел 11).


3 семестр (17 часов).

Тема 12. Пакет прикладных программ MathCad .(2ч)

Содержание занятия: Знакомство с пакетом прикладных программ для научно-технических расчетов MathCad . Построение графиков функций.

Сдача индивидуальной задачи типа:

Сдача индивидуальной задачи на изображение графика функции («Решение физических задач численными методами с помощью пакета Мathcad», раздел 2.6)

Тема 13. Интерполяция .(4ч)

Содержание занятия: Интерполяция функций полиномами Лагранжа и Ньютона. Сплайн-интерполяция.

Сдача индивидуальной задачи на интерполяцию функции с использованием одного численного метода («Решение физических задач численными методами с помощью пакета Мathcad», раздел 3.1)

Тема 14. Аппроксимация .(4ч)

Содержание занятия: Аппроксимация функций методом наименьших квадратов, с помощью многочленов. Нелинейный регрессионный анализ.

Сдача индивидуальной задачи на аппроксимацию функции с использованием одного численного метода («Решение физических задач численными методами с помощью пакета Мathcad», раздел 3.2).

Тема 15. Решение нелинейных уравнений .(4ч)

Содержание занятия: Решение нелинейных уравнений с помощью пакета MathCad . Методы дихотомии, хорд, секущих, Ньютона.

Сдача индивидуальной задачи на решение нелинейного уравнения («Решение физических задач численными методами с помощью пакета Мathcad», раздел 3.3).

Тема 16. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений.(4ч)

Содержание занятия: Решение задачи Коши методом Эйлера, модифицированным методом Эйлера, методом Рунге- Кутта. Решение систем ОДУ и уравнений высших порядков. Решение краевой задачи методом стрельбы.

Сдача индивидуальной задачи на интегрирование ОДУ («Решение физических задач численными методами с помощью пакета Мathcad», раздел 3.4).

4 семестр (34 часа)

Тема 17. Работа с операционной системой Windows. (2 ч.)

Содержание занятия: Работа в многозадачном режиме: открытие, свертывание, оптимизация размещения и размера окон, закрытие окна, использование диспетчера задач. Создание папок, работа с проводником: копирование и перенос файлов.

Тема 18. Поиск информации в сети Интернет (4 ч.)

Содержание занятия: Работа с браузером, сохранение страниц на диске компьютера в своей папке. Поиск информации на сайте факультета phys.kemsu.ru, скачивание файлов. Поиск информации с помощью поисковых машин.

Поиск информации по теме индивидуальной задачи.


Тема 19. Работа с текстовым процессором Word (4 ч.)

Содержание занятия: Набор текста в редакторе Word, запись и открытие файла, набор формул, форматирование шрифта, абзаца, вставка рисунка. Режимы просмотра документа. Параметры страницы. Колонтитулы.

Подготовка пояснительной записки, содержащей теоретический материал по индивидуальной задаче.


Тема 20. Расчет физических величин с помощью программы на языке Паскаль. (8 ч.)

Содержание занятия: Написание программы расчета физических величин в зависимости от различных параметров. Оформление результатов в виде таблиц, вывод данных на экран и в файл.

Расчет физических величин в соответствии с поставленной индивидуальной задачей.


Тема 21. Работа с табличным процессором Eхсеl. (6 ч.)

Содержание занятия: Набор и форматирование данных в Ехеl, вставка, удаление строк и столбцов, адресация данных, вставка формул, импорт данных, созданных другой программо, построение и оформление диаграмм.

Построение диаграмм данных, рассчитанных программой на языке Паскаль.


Тема 22. Написание научной статьи. (2 ч.)

Содержание занятия: Оформление теоретической части, результатов расчетов, графической информации в соответствии с требованиями, предъявляемыми к научной статье.


Тема 23. Создание презентации. (6 ч.)

Содержание занятия: Работа с программой создания презентаций

Power Point. Создание простых слайдов. Работа с разметкой слайда. Создание фона слайда. Форматирование текста. Автофигуры. Размещение изображений на слайде. Настройка анимации объектов слайда. Редактирование презентации в целом.

Подготовка презентации для доклада по индивидуальной задаче.


Список основной учебной литературы





Сведения об учебниках
Количество экземпляров в библиотеке на момент утверждения программы
Электронный вариант в библиотеке факультета

Наименование, гриф
Автор
Год издания

Информатика. (Рек.Минобразованием)
Каймин В.А.
2002
27
+

Информатика. (Рек.Минобразованием)
Могилёв А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К.
2004
21



Практикум по информатике
Могилёв А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К.
2002
12



Лабораторный практикум по информатике



2003
22



Численные методы
Калиткин Н.И.
2002
14
+

Численные методы
Бахвалов Н.С.
2002
50
+

Практика применения систем MathCad PRO (Рек.УМО по университетскому и политехническому образованию).
Ивановский Р.И.
2003
32
+

Методические пособия и рекомендации

Решение физических задач численными методами с помощью пакета Мathcad
Павлова Т.Ю., Бондаренко П.С.
2007
200
+

Открыть

Программирование на языке Паскаль для начинающих
Павлова Т.Ю.
2007
200
+

Открыть

Задачи по программированию для физиков
Павлова Т.Ю.
2007



+

Открыть



Формы текущего, промежуточного и рубежного контроля

  • защита задач;
  • компьютерное тестирование во время аттестаций;
  • зачет в конце 1,2 семестра. (Зачет выставляется автоматически, если студент защитил все задачи и сдал тесты. Для студентов, не выполнивших план, в конце семестра дополнительное компьютерное тестирование).
  • Экзамен в конце 3 семестра.(Экзамен проводится в письменной форме);
  • зачет в конце 4 семестра. (Зачет выставляется после защиты доклада по решенной задаче и компьютерного тестирования).



Экзаменационные вопросы

        1. Архитектура и устройство компьютера.
        2. Системное ПО. Операционные системы (ОС). Функции и характеристики ОС. Файлы и каталоги.
        3. Работа с ОС Windows
        4. Математическое обеспечение компьютера. Инструментальное ПО: трансляторы; компоновщики; библиотеки подпрограмм; отладчики; интегрированные среды и системы программирования.
        5. Интегрированные среды. Работа в интегрированной среде PASCAL. Основные команды: редактирование и выполнение программ, работа с файлами, установка параметров системы. Отладка программ.
        6. Простые типы языка PASCAL : Byte, Word, Integer, Real.
        7. Простые типы языка PASCAL : Boolean, Char, String, String[n].
        8. Константы, переменные, типизированные константы.
        9. Арифметические выражения. Математические функции языка PASCAL
        10. Оператор присваивания. Совместимость типов и значений.
        11. Ввод данных в языке PASCAL . Оператор ввода с клавиатуры, из файла.
        12. Операторы Write и Writeln. Вывод на экран, в файл. Форматированный вывод переменных.
        13. Логические выражения. Условный оператор. Составной оператор.
        14. Оператор варианта Case. Операторы Exit, Halt.
        15. Циклы. Операторы For, Repeat -Until, While. Операторы break и continue.
        16. Массивы. Описание, ввод-вывод одномерных и двумерных массивов. Генератор случайных чисел. Нахождение максимального (минимального) элемента массива.
        17. Запись. Оператор присоединения With.
        18. Процедуры. Описание и вызов процедур. Параметры-значения и параметры-переменные.
        19. Функции. Описание и вызов функций. Глобальные и локальные переменные.
        20. Модуль CRT. Функции управления курсором KeyPressed, ReadKey. Функции Delay, GotoXY.
        21. Графика в языке PASCAL . Инициализация и закрытие графического режима. Система координат. Очистка экрана. Установка цвета пера и фона. Рисование точки, линии, прямоугольников.
        22. Графика в языке PASCAL. Рисование окружности, эллипса, дуг. Операторы OutText, OutTextXY.
        23. Принципы объектно- ориентированного программирования. Объекты.
        24. Пакет для математических вычислений MathCad. Возможности, инструменты. Переменные, функции. Графические возможности. Отделение и уточнение корней нелинейных уравнений с помощью MathCad.
        25. Решение нелинейных уравнений. Отделение и уточнение корней. Метод дихотомии. Отделить и уточнить корни конкретного нелинейного уравнения.
        26. Решение нелинейных уравнений. Метод хорд. Демонстрация схемы метода на конкретном примере.
        27. Решение нелинейных уравнений. Метод секущих. Демонстрация схемы метода на конкретном примере.
        28. Решение нелинейных уравнений. Метод Ньютона. Демонстрация схемы метода на конкретном примере.
        29. Численное интегрирование. Метод прямоугольников справа и слева. Метод средних. Демонстрация схем методов на конкретном примере.
        30. Численное интегрирование. Метод трапеций. Демонстрация схемы метода на конкретном примере.
        31. Численное интегрирование. Метод Симпсона. Демонстрация схемы метода на конкретном примере.
        32. Численное интегрирование. Метод Гаусса. Демонстрация схемы метода на конкретном примере
        33. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Метод Эйлера. Модифицированный метод Эйлера. Демонстрация схемы метода на конкретном примере ОДУ 1, 2 порядков.
        34. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Задача Коши и краевая задача. Метод Рунге-Кутта. Демонстрация схемы метода на конкретном примере ОДУ 1-го порядка.
        35. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Краевая задача. Метод стрельбы. Демонстрация особенностей схемы метода на конкретном примере ОДУ 2-го порядка.
        36. Интерполяция функций. Метод Лагранжа. Демонстрация схемы метода на конкретном примере для 2-6 точек интерполяции.
        37. Интерполяция функций. Метод Ньютона. Демонстрация схемы метода на конкретном примере для 2-6 точек интерполяции.
        38. Интерполяция каноническим полиномом. Демонстрация схемы метода на конкретном примере для 2-6 точек интерполяции.
        39. Решение систем линейных уравнений методом Гаусса и Гаусса -Жордана. Демонстрация схемы метода на конкретном примере СЛАУ 3-го порядка.
        40. Решение систем линейных уравнений методом Гаусса- Зейделя и методом простых итераций. Демонстрация схемы метода на конкретном примере СЛАУ 3-го порядка.
        41. Нахождение определителей методом Гаусса. Демонстрация схемы метода на конкретном примере матрицы 3-го порядка.
        42. Обращение матриц методом Гаусса. Демонстрация схемы метода на конкретном примере матрицы 3-го порядка.
        43. Обращение матриц методом Гаусса-Жордана. Демонстрация схемы метода на конкретном примере матрицы 3-го порядка.
        44. Метод наименьших квадратов. Линейная регрессия. Аппроксимация некоторых видов нелинейных функций с помощью линейной регрессии. Демонстрация схемы метода на конкретном примере для 3 точек аппроксимации.
        45. Уравнения в частных производных. Классификация. Разностные схемы: сходимость, аппроксимация, устойчивость. Вывод выражений для производных в эллиптических уравненях.
        46. Уравнения в частных производных второго порядка. Разностные схемы для волнового уравнения.
        47. Уравнения в частных производных второго порядка. Разностные схемы для уравнения теплопроводности.
        48. Уравнения в частных производных второго порядка. Разностные схемы для уравнения Лапласа.



Контрольные вопросы к зачету в 4 семестре.

  1. Понятие и функции операционной системы.
  2. Назовите элементы рабочего стола в операционной системе Windows.
  3. Работа с окнами: открытие, перемещение, изменение размера, настройка вида окна. Изменение порядка размещения нескольких окон на экране.
  4. Назовите назначение кнопки Пуск. Как различными способами осуществить запуск программы в операционной системе Windows?
  5. Файл. Имя, путь к файлу. Поиск файлов. Перенос, копирование, удаление файлов.
  6. Работа с программой проводник.
  7. Охарактеризуйте основные понятия Интернет: глобальная сеть, IP-адрес, имя домена, URL, DNS, сайт, провайдер, хост, шлюз, сервер, гипертекст, модем?
  8. Назовите основные принципы построения глобальной сети Интернет.
  9. Назовите виды протоколов передачи и обмена информации.
  10. Виды топологии локальных сетей.
  11. Назовите способы подключения к Интернет.
  12. Назовите основные сервисы сети Интернет.
  13. Назовите функции браузеров и их виды.
  14. Назовите основные поисковые системы и их возможности.
  15. Продемонстрируйте поиск информации по теме Вашей задачи, запишите ее в созданную Вами папку.
  16. Чем отличаются и как могут использоваться различные режимы отображения документов в текстовом процессоре Word?
  17. Как и какие параметры страницы документа можно настроить?
  18. Как производится форматирование шрифта, масштабирование, смена регистра текста? Как создать эффект анимации?
  19. Как изменить отступы и межстрочный интервал, положение и выравнивание абзаца?
  20. Как вставить в текст рисунок? Определить его положение на странице, обтекание текстом, нарисовать рамку?
  21. Как набрать формулу?
  22. Как вставить нумерацию страниц, колонтитулы?
  23. Из каких соображений в Вашей задаче выводятся ОДУ, описывающие данное физическое явление?
  24. Как для данной системы ОДУ 1-2 порядка записать схему Эйлера?
  25. Поясните, как написанная Вами программа на языке Паскаль решает систему ОДУ, описывающих данное физическое явление?
  26. С помощью каких операторов производится запись в файл? Как указать путь к файлу, открыть для записи существующий файл, создать для записи новый файл?
  27. Продемонстрируйте простейшие приемы работы с таблицей в Excel: создание новой рабочей книги, открытие существующей рабочей книги, сохранение рабочей книги на диске.
  28. Как осуществляется ввод и редактирование данных, выбор формата данных в ячейке, изменение гарнитуры и размера шрифта, цвета и начертания символов?
  29. Как скопировать, переместить, удалить содержимое ячейки, диапазона ячеек, осуществить автозаполнение.?
  30. Продемонстрируйте работу с формулами: ввод формул, основные элементы формулы (функции, относительные и абсолютные ссылки, константы, операторы), копирование формул.
  31. Как импортировать данные из файла, записанного другой программой?
  32. Как осуществляется разметка слайдов в программе создания презентаций Power Point. Создание пустого слайда.
  33. Как осуществляется создание фона слайда с использованием шаблонов оформления.
  34. Как осуществляется создание фона слайда с использованием градиента, текстуры и рисунка.
  35. Продемонстрируйте создание текстовой области. Работа с текстом.
  36. Продемонстрируйте создание маркированного текста.
  37. Продемонстрируйте создание границ, заливок текстовых областей.
  38. Как осуществляется вставка и изменение формата рисунков?
  39. Как осуществляется настройка анимации текста, рисунков, автофигур?



Сведения о переутверждении РП на текущий учебный год и регистрация изменений





№ изменения
Учебный год
Содержание изменений
Преподаватель- разработчик программы
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
Внесенные изменения утверждаю:

Декан

факультета:


1

2008/2009
Тема 5 практических занятий (Массивы) переносится на 2-й семестр, тема 9 (Записи. ООП) – на факультативное изучение для сильных студентов.
Павлова Т.Ю.
Протокол №_____

«__» _____ 200_ г.
«___» ______ 200_ г.













Протокол №_____

«__» _____ 200_ г.
«___» ______ 200_ г.













Протокол №_____

«__» _____ 200_ г.
«___» ______200_г.