Программа дисциплины ен. Ф. 04 Информатика для студентов направления подготовки 010700 «Физика»
| Вид материала | Программа дисциплины |
- Программа дисциплины дн. Ф. 2 История и методология физики для студентов специальности, 80.46kb.
- Программа дисциплины сдм. Ф4 Ядерные реакции и реакторы для студентов специальности, 131.89kb.
- Программа дисциплины сд. Ф. 3 Статистические методы обработки экспериментальных данных, 108.02kb.
- Программа дисциплины ф. 8 Общая физика Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная, 113.79kb.
- Программа дисциплины дн. Ф. 02 Электродинамика направления 010700 «Физика» Форма обучения:, 110.54kb.
- Программа дисциплины р. 1 Атомная физика для студентов специальности 010501 «Прикладная, 95.53kb.
- Примерная программа наименование дисциплины мелиорация рекомендуется для направления, 291.84kb.
- Программа дисциплины Психология для направления 080500. 62 «Бизнес-информатика» подготовки, 573.19kb.
- Программа дисциплины Психология для направления 080500. 62 «Бизнес-информатика», 564.42kb.
- Программа дисциплины «Психология» для направления 080500. 62 «Бизнес-информатика» подготовки, 478.41kb.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)
| | УТВЕРЖДАЮ |
| | Проректор по учебной работе С. Б. Бурухин |
| | “____”____________ 2008 г. |
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ЕН.Ф.04 ИНФОРМАТИКА
Для студентов направления подготовки
010700 – «Физика»
Форма обучения: очная
Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме
в соответствии с учебным планом
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестр | Семестр | Семестр |
| 1 | 2 | 3 | ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 200 | 73 | 73 | 54 |
| Аудиторные занятия | 144 | 54 | 54 | 36 |
| Лекции | 36 | 18 | 18 | – |
| Практические занятия и семинары | 54 | 18 | 18 | 18 |
| Лабораторные работы | 54 | 18 | 18 | 18 |
| Самостоятельная работа | 56 | 19 | 19 | 18 |
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | | зач | экз | зач |
Обнинск 2008
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 010700
Программу составил
___________________ В. Л. Миронович, доцент
Программа рассмотрена на заседании кафедры ИКД
(протокол № 06/08 от 22.05.2008 г.)
Заведующий кафедрой ИКД
___________________ П.А. Андросенко, профессор
“____”_____________ 2008 г.
СОГЛАСОВАНО
| Начальник Учебно-методического управления ___________________ Ю.Д. Соколова | Декан факультета “ЕН” _______________________Н.Б.Эпштейн “____”_____________ 2008 г. |
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель дисциплины:
- дать студентам представление о процессах сбора, передачи, хранения и обработки информации для решения задач вычислительной физики;
- ознакомить их с техническими и программными средствами реализации информационных процессов, используемых в ядерной физике.
Задача дисциплины:
- ознакомить студентов со способами представления и хранения информации;
- представить общие принципы функционирования компьютеров;
- дать обзор программного обеспечения компьютера;
- ознакомить с принципами разработки алгоритмов;
- дать обзор классических базовых алгоритмов с проведением анализа и оценкой качества.
2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины студент должен знать
- основные концепции использования операционных систем и оболочек;
- принципы функционирования компьютера;
- структуру программного обеспечения компьютера;
- принципы конструирования алгоритмов;
- основы программирования на алгоритмическом языке высокого уровня;
- основы численных методов и математического моделирования;
- методы использование системных объектных библиотек для решения задач вычислительной физики.
В результате изучения дисциплины студент должен уметь
- работать с аппаратным и программным обеспечением, используемым в предметной области его специализации.
3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Лекции
1. Влияние новых физических идей на развитие компьютерной техники. Компьютерный эксперимент в физике (1час.)
2. Операционные системы и оболочки (6 час.)
Современные операционные системы. Файловая система и файлы. Операционные оболочки. Пользовательский интерфейс, основные команды. Системные утилиты. Локальные и глобальные сети, архитектура сетей. Интернет.
3. Программирование (20 час.)
Характеристики языка. Структура программы. Принципы структурного программирования. Алгоритмы. Типы данных. Переменные и константы. Описания переменных. Массивы. Основные арифметические операции. Условные операторы. Циклы. Стандартные функции ввода/вывода. Передача параметров при вызове функций. Глобальные и локальные переменные. Строки. Указатели. Структуры. Работа с файлами. Использование стандартных подпрограмм из библиотек объектных модулей.
4. Компьютер в лаборатории (9 час.)
Текстовые редакторы и процессоры. Элементы издательских систем. Подготовка научной статьи к печати. Обработка экспериментальных данных. Электронные таблицы. Базы данных. Системы управления базами данных (СУБД). Автоматизация физического эксперимента.
3.2 Семинарские занятия
| Раздел | Темы семинарских занятий | Литература | Часы |
| 1 | Позиционные системы счисления | [1], [2] | 2 |
| 2 | Машинные форматы данных | [1], [2], [34] | 4 |
| 3 | Конструирование структурных алгоритмов | [3], [5], [34] | 4 |
| 4 | Алгоритмы работы с массивами | [1], [4], [34], [35] | 4 |
| 5 | Итерационные алгоритмы. Вычисление значений простейших функций | [1], [2], [4], [8], [20], [23], [24] | 4 |
| 6 | Приближенные числа, погрешности. Ошибки вещественной арифметики ЭВМ. | [8], [9], [18], [31] | 6 |
| 7 | Поиск корней нелинейных и трансцендентных уравнений | [8], [9], [10], [17], [18], [23], [26] | 6 |
| 8 | Решение систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) | [8], [9], [17], [18], [23], [24], [26] | 6 |
| 9 | Численное интегрирование | [8], [9], [17], [18], [23], [24], [26] | 8 |
| 10 | Задача Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) | [7], [8], [12], [17], [18], [23], [26] | 10 |
3.3 Лабораторный практикум
| Раздел | Тема лабораторных занятий | Часы |
| 1 | Работа с объектами Windows | 1 |
| 2 | Операционная оболочка FAR | 2 |
| 3 | Представление данных в памяти компьютера | 4 |
| 4 | Объявления данных и организация ввода-вывода | 4 |
| 5 | Вычисление простейших функций, форматы арифметических данных | 3 |
| 6 | Работа с одномерными и двумерными массивами | 4 |
| 7 | Работа с файлами прямого и последовательного доступа | 2 |
| 8 | Взаимодействие фактических и формальных параметров в подпрограммах | 2 |
| 9 | Поиск корней нелинейных и трансцендентных уравнений. 9.1 Отделение корней. 9.2 Метод дихотомии. Метод хорд. 9.3 Метод Ньютона. 9.4 Комплексные корни | 6 |
| 10 | Математическая библиотека IMSL. Операции и функции для выполнения матричных вычислений | 2 |
| 11 | Решение СЛАУ 11.1 Метод Гаусса с выбором главного элемента (прямой процесс) 11.2 Итерационные методы решения СЛАУ 11.3 Вычисление собственных значений | 6 |
| 12 | Численное интегрирование 12.1 Методы прямоугольников и трапеций 12.2. Экстраполяционный переход к пределу. Метод Симпсона 12.3. Метод Гаусса 12.4. Численное интегрирование быстро осциллирующих функций 12.5 Многомерные интегралы. Метод Монте-Карло | 10 |
| 13 | Задача Коши для ОДУ 13.1 Метод Рунге-Кутты второго порядка 13.2 Метод Рунге-Кутты четвертого порядка 13.3 Интегрирование уравнений второго и высшего порядков | 8 |
3.4 Курсовые проекты (работы)
Не предусмотрены.
3.5 Формы текущего контроля
| Разделы | Форма контроля | Неделя |
Семестр 1 | ||
| 3.3.1 – 3.3.2 | КР | 4 рейт. |
| 3.3.3 | КР | 8 рейт. |
| 3.3.4 | КР | 12 рейт. |
Семестр 2 | ||
| 3.3.7 – 3.3.8 | КР | 5 рейт. |
| 3.3.9 | КР | 10 рейт. |
| 3.3.10 – 3.3.11 | КР | 13 рейт. |
3.6. Самостоятельная работа
| Тема | Литература | Форма контроля |
| 1-й с е м е с т р | ||
| Электронная почта и электронные конференции. World Wide Web | Help-система ОС Windows XP | Устный опрос |
| Интерактивная графика. Компьютерная анимация. Современные методы программирования. Понятие об объектном программировании | [36], Приложения Windows: Windows Movie Maker и MS Power Point, [37] | Устный опрос |
| Языки программирования СУБД. Аналитические вычисления на компьютере | Интернет-ресурсы: sk.com/sql-lang/, ru/ | Устный опрос |
| Компьютерное моделирование в физике: численный эксперимент в задачах механики, электричества и статистической физики | [6], [14], [19], [25] | Устный опрос |
| 2-й семестр | ||
| Интерполяция и приближение функций: Интерполяционные полиномы. Наилучшее приближение. Среднеквадратичное приближение. Ортогональные многочлены. Сплайн-интерполяция. | [9], [10], [18], [21], [22], [23], [24], [33] | Устный опрос |
| Быстрое преобразование Фурье | [9], [10], [32] | Устный опрос |
| Численное дифференцирование | [9], [10], [24], [33] | Устный опрос |
| | | |
| 3-й семестр | ||
| Численное решение краевой задачи и задач на собственные значения для ОДУ. Вычислительные методы решения краевых задач математической физики. Разностные схемы. Аппроксимация. Устойчивость. Вариационно-разностные методы, метод конечных элементов | [7], [8], [9], [10], [13], [14], [15], [16], [24], [33] | Устный опрос |
| Численные методы решения интегральных уравнений | [9], [10], [25] | Устный опрос |
| Поиск экстремума, одномерная и многомерная оптимизация | [9], [11], [17], [18], [32] | Устный опрос |
| Методы математического программирования. Вычисление псевдообратных матриц и псевдорешений. Сингулярное разложение. Обработка экспериментальных данных | [18], [23], [31] | Устный опрос |
4.1 Рекомендуемая литература
4.1.1 Основная литература (имеется в библиотеке)
1. Информатика. Под ред. проф. Макаровой Н.В. – М.: Финансы и статистика, 2005
-10 экз.
2. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. – М.: Академия, 1999. -1 экз.
3 Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. – М.: Мир, 1989. -6 экз.
4. Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В. Программирование для математиков. – М.: Наука, 1988. - 6 экз.
5. Острейковский В.А. Лабораторный практикум по информатике. – М.: Высш. шк., 2003. - 1 экз.
6. Тихоненко А.В. Компьютерные математические пакеты в курсе общей физики. – Обнинск: ИАТЭ, 2003. -1 экз.
4.1.2 Дополнительная литература
7. Коллатц Л. Численные методы решения дифференциальных уравнений. – М.: Изд-во Иностранной литературы, 193. -1 экз.
8. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на Фортране. – М.: Мир, 1977. -1 экз.
9. Калиткин Н.Н. Численные методы. – М.: Наука, 1978. -2 экз.
10. Бахвалов Н.С., Жидков Н.Л., Кобельков Г.М. Численные методы. – М.: Наука, 1987.
-1 экз.
11. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. –– М.: Мир, 1985. -3 экз.
12. Ортега Дж., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений. – М.: Мир, 1988. -1 экз.
13. Сильверстер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. – М.: Наука, 1986. -1 экз.
14. Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. – М.: Мир, 1987.
-1 экз.
15. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров.
– М.: Мир, 1985. -1 экз.
16. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галёркина. – М.: Мир, 1988. -3 экз.
17. Плис А.И., Сливина Н.А. Лабораторный практикум по высшей математике. – М.: Высш. шк., 1985. -1 экз.
18. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. – М.: Мир, 1980. -1 экз.
19. Задков В.Н., Пономарёв Ю.В. Компьютер в эксперименте: Архитектура и программные средства автоматизации. – М.: Наука, 1988. -1 экз.
20. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами. Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган. – М.: Наука, 1979. -7 экз.
21. Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам. – М.: Радио и связь, 1985. -4 экз.
22. Никифоров А.Ф., Суслов С.К., Уваров В.Б. Классические ортогональные полиномы дискретной переменной. – М.: Наука, 1985. -1 экз.
23. Бородич Л.И., Герасимович А.И., Кеда Н.П., Мелешко И.Н. Справочное пособие по приближённым методам решения задач высшей математики. – Минск: Выш. шк., 1986.
-1 экз.
24. Копчёнова Н.В., Марон И.А. Вычислительная математика в примерах и задачах. – М.: Наука, 1972. -8 экз.
25. Том А., Эйплт К.Д. Числовые расчёты полей в технике и физике. – М.; Л.: Энергия, 1964. -1 экз.
26. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. – Томск: МП «РАСКО», 1991. -2 экз.
27. Артёмов И.Л. Fortran. Основы программирования. – М.: Диалог-МИФИ, 2007. -3 экз.
28. Горелик А.М. Программирование на современном Фортране. – М.: Финансы и статистика, 2006. -5 экз.
29. Бартеньев О.В. Современный Фортран. – М.: Диалог-МИФИ, 1988. -3 экз.
30. Бартеньев О.В. Фортран для студентов. – М.: Диалог-МИФИ, 2000. -10 экз.
31. Бартеньев О.В. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL: Ч. 1. – М.: Диалог-МИФИ, 2000. -7 экз.
32. Бартеньев О.В. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL: Ч. 2. – М.: Диалог-МИФИ, 2001. -7 экз.
33. Бартеньев О.В. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL: Ч. 3. – М.: Диалог-МИФИ, 2001. -7 экз.
34. Миронович В.Л., Миронович Е.П. Построение алгоритмов для ЭВМ (основные методы). – Обнинск: ИАТЭ, 1996. -43 экз.
35. Андросенко П.А., Зеленецкий А.В., Миронович В.Л. Алгоритмы и программы на Фортране. Базовые алгоритмы и программы. – Обнинск: ИАТЭ, 1997. -15 экз.
36. Энджел Э. Интерактивная компьютерная графика. – М.: Вильямс, 2001. -1 экз.
37. Светозаров Г.И., Козловский А.В., Сигитов Е.В. Современные методы программирования в примерах и задачах. – М.: Альянс book, 1995. -15 экз.
4.2 Средства обеспечения освоения дисциплины
Не предусмотрены
5 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Дисплейные классы кафедры ИКД с соответствующим аппаратным и программным обеспечением.