Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию, 85.92kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию, 101.07kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию, 129.5kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1- 21/01 федеральное агентство по образованию, 334.33kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию, 187.41kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 21/01 Федеральное агентство по образованию, 307.9kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 федеральное агентство по образованию, 217.64kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию, 236.22kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 федеральное агентство по образованию, 266.17kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 федеральное агентство по образованию, 216.78kb.
| Рабочая программа учебной дисциплины |  | Ф ТПУ 7.1 – 21/01 |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
----------------------------------------------------------------------------------------------------
УТВЕРЖДАЮ:
Декан АВТФ
__________С.А. Гайворонский
« » ________________ 2009 г.
КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Рабочая программа для направления
010500 ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА
Факультет автоматики и вычислительной техники (АВТФ)
Обеспечивающая кафедра прикладной математики
Курс четвертый
Семестр восьмой
Учебный план набора 2005 года с изменениями 2006 года
Распределение учебного времени
Лекции 24 часа (ауд.)
Лабораторные занятия 24 часа (ауд.)
Практические (семинарские занятия) 0 часов (ауд.)
Курсовая работа в 8 семестре 0 часов (ауд.)
ВСЕГО АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ 48 часа (ауд.)
Самостоятельная (внеаудиторная)
работа 64 часа
ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ 112 часов
Зачет в 8 семестре
2004 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению (специальности) 010500, ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА, утвержденного Минобразованием РФ от 23.03.2000 N199 ен/бак и СТП ТПУ 2.4.01-02 “Система образовательных стандартов. Рабочая программа учебной дисциплины. Общие требования к содержанию и оформлению”.
РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры прикладной математики "___"__________ г. протокол N _____.
2. Разработчик
Доцент каф. прикладная математика ______________ Ю.В.Бабушкин
3. Зав. обеспечивающей кафедрой ______________ В.П.Григорьев
4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими
кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой ______________ В.П.Григорьев
------------------------------------------------------------------------------------------------------
УДК 006.44.378.1
Ключевые слова: рабочая программа, содержание, оформление,
требования, структурные элементы, экспертиза, согласование,
утверждение, хранение, обращение.
------------------------------------------------------------------------------------------------------
АННОТАЦИЯ
Рабочая программа по дисциплине "Компьютерные модели и их применение" разработана для студентов, обучающихся по направлению 010500, специальности прикладная математика и информатика очной формы обучения.
В программе дается содержание и изложение способов обеспечения для изучения методов разработки и создания компьютерных моделей на базе математических методов моделировании сложных систем.
Разработчик Бабушкин Ю.В., кафедра прикладной математики, АВТФ.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. ЦЕЛИ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В настоящее время нельзя назвать область человеческой деятельности, в которой бы не использовались методы моделирования.
Математическое моделирование сложных процессов и систем на современных персональных компьютерах с развитым программным обеспечением в сочетании с теорией вычислительного эксперимента является одним из самых эффективных методов познания окружающего мира.
Поэтому основными целями преподавания данной дисциплины являются теоретическое изучение и приобретение практических навыков по методам создания математических моделей, их практической реализации на ПЭВМ, проведение вычислительных экспериментов, обработка и обобщение получаемых результатов моделирования студентами, специализирующимися в области прикладной математики и информатики.
1.2. ЗАДАЧИ ИЗЛОЖЕНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Поставленные цели изучения дисциплины обеспечиваются посредством чтения лекций, закрепления теоретических знаний при проведении лабораторных работ, выполнении курсовой работы и самостоятельной познавательной деятельности студентов при подготовке к лабораторным работам и практической реализации курсовой работы.
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ (ЛЕКЦИИ)
(24 часа)
ВВЕДЕНИЕ
Моделирование является одним из основных методов исследования во всех областях знаний, а также научно обоснованным методом оценок характеристик процессов и систем, используемым для принятия решений в различных сферах инженерной деятельности.
Существующие и разрабатываемые системы можно эффективно исследовать с помощью математических моделей (аналитических и имитационных), реализуемых на современных ЭВМ, которые выступают в качестве инструмента экспериментатора с моделью системы или процесса.
РАЗДЕЛ 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
Лекция 1. Введение. Основные понятия и определения теории моделирования. Современное состояние проблем моделирования. Моделирование как метод научного познания.. Классификация математических моделей. Понятие компьютерной модели.
Лекция 2. Составление технического задания на разработку и создание компьютерной модели.
РАЗДЕЛ 2. ЭТАПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Лекция 3. Обследование объекта моделирования. Концептуальная постановка задачи моделирования. Математическая постановка задачи моделирования.
Лекция 4. Структурные модели и способы их построения. Примеры построения математических моделей.
РАЗДЕЛ 3. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ И ИХ КОМПЬЮТЕРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
Лекция 5. Выбор и обоснование выбора метода решения задачи. Понятие алгоритма. Приемы и правила составления алгоритмов. Свойства, типы и способы задания алгоритмов.
Лекция 6. Реализация математических моделей в виде программы на ЭВМ. Проверка адекватности модели, достоверности алгоритма и программы.
РАЗДЕЛ 4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ
Лекция 7. Инструментальные средства моделирования. Языки имитационного моделирования. Пакеты прикладных программ моделирования.
РАЗДЕЛ 5. ПЛАНИРОВАНИЕ, ОБРАБОТКА, АНАЛИЗ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Лекция 8. Стратегическое и тактическое планирование компьютерных экспериментов.
Лекция 9. Получение, интерпретация и анализ результатов компьютерного моделирования.
РАЗДЕЛ 6. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ ЗНАНИЙ
Лекция 10. Применение компьютерных моделей в медицине, психологии.
Лекция 11. Применение компьютерных моделей для принятия решений в физике, геофизике.
Лекция 12. Применение компьютерных моделей в экономике.
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
Практический раздел дисциплины направлен на углубление теоретических знаний и овладение практическими навыками по созданию компьютерных моделей и включает:
- аудиторные лабораторные работы (24 часа);
- самостоятельную курсовую работу (64 часа).
3.1. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (24 часа)
Лабораторные работы 1-6 продолжительностью по 4 часа проводятся на ПЭВМ с применением пакетов программ по моделированию и исследованию компьютерных моделей.
Подробное содержание лабораторных работ представлено в методических указаниях.
Лабораторная работа 1. Исследование свободных и вынужденных колебаний механической системы.
Лабораторная работа 2. Исследование модели положения равновесия.
Лабораторная работа 3. Исследование модели положения штанги.
Лабораторная работа 4. Исследование распределенной модели температурного поля стержня.
Лабораторная работа 5. Исследование модели положения уровня жидкости.
Лабораторная работа 6. Исследование имитационной модели системы гидравлических объектов.
4. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ
Курсовая работа предназначена для практического усвоения студентами основных разделов дисциплины и закрепления знаний по математическим и программным средствам моделирования, развития практических навыков комплексного решения задач по разработке, реализации, проведению вычислительных экспериментов, обработке, анализу и обобщению получаемых результатов исследования модели на базе современных ПЭВМ в соответствии с прилагаемой тематикой работ.
В задачи курсовой работы входят: развитие у студентов навыков научно-исследовательской работы в области создания компьютерных моделей; формулирование и обсуждение технического задания на создание модели; анализ научно-технической литературы в области компьютерного моделирования для выбранной отрасли знаний; формализация и алгоритмизация модели: программная реализация модели на ПЭВМ с созданием интерфейса пользователя: постановка и проведение вычислительных экспериментов: анализ и обобщение результатов моделирования, а также использование стандартов, справочников, технической документации по математическому и программному обеспечению ПЭВМ.
Курсовая работа готовит студента к решению более сложной задачи, завершающей обучение на первой ступени ВУЗа, – выпускной квалификационной работе на степень бакалавра математики на базе использования компьютерного моделирования для принятия обоснованных решений в соответствующей области знаний.
Объем самостоятельной работы 64 часа и консультаций 1 час на одного студента.
4.1. Требования к курсовой работе
Курсовая работа должна быть оформлена на 25-30 листах рукописного текста в виде пояснительной записки и трех листах иллюстрационного материала согласно требованиям ЕСПД.
Пояснительная записка должна содержать следующие разделы:
1. Задание на курсовую работу.
2. Реферат
3. Введение
4. Постановка задачи.
5. Описание моделируемого процесса, объекта или явления.
6. Математическая и структурная модель процесса, объекта
или явления.
7. Выбор и обоснование метода решения поставленной задачи.
8. Описание алгоритма решения задачи.
9. Составление структурной схемы компьютерной модели.
10. Программная реализация компьютерной модели.
11. Тестирование модели.
12. Проведение исследований, результаты и их анализ.
13. Заключение
а) в целом по работе
б) по результатам исследования модели;
в) по перспективам развития и применения модели
14. Литература
Иллюстрационный материал должен содержать постановку задачи, алгоритм решения задачи, структурную схему компьютерной модели и результаты исследований.
4.2. Тематика курсовых работ
1. Применение компьютерных моделей для обработки геофизической информации.
2. Применение компьютерных моделей для обработки медицинской информации.
3. Применение компьютерных моделей для моделирования электрофизических установок.
4. Применение компьютерных моделей для моделирования систем массового обслуживания.
5. Применение компьютерных моделей в экономике.
5. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
(64 часа)
Самостоятельная познавательная деятельность студентов заключается в выполнении курсовой работы (64 часа).
6. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
С целью контроля результатов изучения дисциплины организуется текущая оценка знаний студентов теоретического и практического материала два раза в семестр (8 и 16 недели) согласно рейтинг-листа.
Итоговый контроль осуществляется по результатам защиты курсовой работы.
Перечень теоретических вопросов для проверки знаний и умений представлен в банке данных теоретических вопросов.
6.1. БАНК ДАННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ
- Основные понятия и определения теории моделирования.
- Современное состояние проблем моделирования.
- Моделирование как метод научного познания.
- Методы моделирования.
- Основные этапы моделирования.
- Классификация видов моделирования.
- Технические средства моделирования.
- Понятие компьютерной модели.
- Методика разработки и компьютерной реализации моделей.
- Построение концептуальных моделей и их формализация.
- Алгоритмизация моделей и их компьютерная реализация.
- Инструментальные средства моделирования.
- Языки имитационного моделирования.
- Стратегическое и тактическое планирование компьютерных экспериментов.
- Интерпретация и анализ результатов компьютерного моделирования.
- Применение компьютерных моделей в различных областях знаний.
- Перспективы использования компьютерного моделирования в информационном обществе.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ
Программы по моделированию и обработке экспериментальных данных в области геофизики, медицины, электрофизических установок, систем массового обслуживания, разработанные на кафедре.
7.2. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Введение в математическое моделирование: Учебное пособие / В.Н. Ашихмини др. Под ред. П.В. Трусова. – М.: «Интермет Инжиниринг», 2000, - 336 с.
2. Н.П.Бусленко. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1978. - 400 с.
3. Б.Я.Советов, С.А.Яковлев. Моделирование систем. - М.: Высшая школа, 1998. – 319 с.
4. Математическое моделирование: Методы, описания и исследования сложных систем / Под ред. А.А.Самарского. - М.: Наука, 1989. – 271 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
5. Дж. Р.Армстронг. Моделирование цифровых систем. - М.: Мир, 1992.-174 с.
6. Б.Я.Советов, С.А.Яковлев. Моделирование систем: Курсовое проектирование. - М.: Высшая школа, 1988. – 135 с.
7. Р.Шеннон. Имитационное моделирование систем - Искусство и наука.- М.: Мир, 1978. -418 с.
Вся рекомендуемая литература имеется в библиотеке ТПУ.
Документ: Рабочая программа
Дата разработки: «01» сентября 2004г.