Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование



Скачать 102.2 Kb.
Дата07.01.2013
Размер102.2 Kb.
ТипПримерная программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ

и стандартов

профессионального образования

_________________ Л.С. Гребнев

"___3___"_сентября_______ 2001 г.

 

 

 

 

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

ДПП.06 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

 

 

 

Рекомендуется Министерством образования Российской Федерации

для направления подготовки

 

540200 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДИСЦИПЛИНА КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

 

Направление: 540200 Физико-математическое образование

Профиль: 540203 Информатика

Курс: 4

Форма обучения: очная


Семестр: 7,8

Количество часов на дисциплину: 100

Количество аудиторных часов на дисциплину: 80

 

Цель дисциплины: изучение общих вопросов компьютерного моделирования и методики проведения вычислительного эксперимента применительно к задачам из различных предметных областей на базе знаний численных методов.

 

Задачи дисциплины:

  • ознакомить с основными понятиями моделирования и теоретическими положениями построения компьютерных моделей, используемых в профессиональной деятельности;

  • освоить основные численные методы, используемые при проектировании моделей для различных процессов и явлений;

  • ознакомить с эксплуатацией прикладных программных продуктов при решении задач моделирования;

  • ознакомить с методикой организации и проведения исследований методом вычислительного эксперимента на ЭВМ;

  • сформировать убеждение о вычислительном эксперименте как методоло­гии современного научного исследования.


 

Принципы отбора содержания и организации учебного материала


Дисциплина "Компьютерное моделирование" входит в состав дисциплин, обеспечивающих профильную подготовку бакалавров по использованию вычислительной техники при выполнении различных расчетов в своей профессиональной деятельности и при проведении научных вычислительных экспериментов. Выбор класса моделей и задач определяется с учетом профессиональной ориентации обучаемых.

В основу отбора содержания и организации учебного материала данной дисциплины положены следующие принципы:

  • принцип научности, требующий отображения современных теоретических достижений науки в теоретической части курса, и использования наукоемких технологий в его практической части;

  • принцип профессиональной ориентированности, предполагающий отбор содержания и выбор стратегий обучения, ориентированных на решение профессиональных задач с использованием компьютерного моделирования;

  • принцип целостности и междисциплинарности, предполагающий обеспечения единства, преемственности, связи и взаимосвязи дисциплин различных предметных блоков, объединяемых общей идеей профессионально направленной подготовки специалиста;

  • принцип вариативности, допускающий введение в содержание дополнительных учебных элементов и выстраивание единиц содержания в авторской логике;

  • принцип адаптивности, ориентирующий на необходимость адаптации при отборе содержания и организации учебного материала, что выражается в учете готовности субъектов образовательного процесса к восприятию и пониманию материала, а также их потребностей и потребностей общества к подготовке специалиста с требуемыми качествами.

 

Текущая аттестация качества усвоения знаний

Текущая аттестация качества усвоения знаний заключается в оперативной проверке знаний, умений и практических навыков по изучаемой дисциплине. Проводится во время защиты лабораторных работ или индивидуальных заданий. Предполагает тестовый опрос по узловым вопросам дисциплины, самоконтроль и взаимоконтроль выполняемых заданий.

 

Итоговая аттестация

Дисциплина завершается зачетом, на котором проверяется усвоение основных понятий дисциплины, умение разрабатывать простейшие компьютерные модели, а также навыки проведения вычислительного эксперимента при решении профессионально ориентированных задач.

 

Основное содержание

Моделирование и его роль в процессах развития, в познавательной и практической деятельности. Моделирование как метод научного познания. Компьютерное моделирование – технология решения задач на компьютере. Математическая модель, алгоритм, программа. Вычислительный эксперимент и его применение в научных исследованиях. Этапы компьютерного эксперимента.

Понятие о математическом моделировании. Сложные системы. Системный анализ и его задачи. Физическая модель. Математическая модель. Иерархия математических моделей. Понятие об изоморфной и гомоморфной моделях. Подходы к классификации математических моделей. Дискретные и непрерывные модели; линейные и нелинейные модели; детерминированные и вероятностные модели.

Моделирование последовательных и параллельных вариантов организации вычислений на примере элементарных функций с использованием различных численных методов. Тождественное преобразование математических моделей. Моделирование параллельных вычислений с использованием численных методов факторизации и метода цифра за цифрой при решении систем линейных уравнений, при статистической обработке результатов измерений и при решении экономических задач.

Модели математической статистики. Корреляционный и регрессионный анализ при проведении научных экспериментов. Метод наименьших квадратов и его матричная интерпретация. Факторный анализ и его использование в естественнонаучных, экономических, психологических и педагогических исследованиях.

Проведение научных и педагогических исследований с использованием различных пакетов прикладных программ.

Примеры математического моделирования в различных областях человеческой деятельности. Компьютерное моделирование в физике и астрономии на примере различных задач. Исследование движения на плоскости и в пространстве. Моделирование различных колебаний (механических и электромагнитных), в том числе и нелинейных. Изучения фазовых портретов и спектров различных колебаний. Исследование зависимости распределения молекул по скоростям от температуры. Моделирование силовых линий электрического поля и движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Моделирование оптических явлений (интерференции, дифракции). Моделирование спектра водорода. Исследование траектории движения α-частицы в циклотроне. Исследование остывания различных тел и т. д. Компьютерное моделирование в химии на примере различных задач. Моделирование различных химических реакций и проведение требуемых для этого расчетов. Исследование отдельных этапов технологии химического производства. Использование метода наименьших квадратов при изучении химических процессов и т.д. Компьютерное моделирование в биологии, экологии, медицине на примере решения различного класса задач. Простейшая математическая модель биоценозов. Исследование факторов, определяющих численность популяций. Модель распространения эпидемий. Модель изучения состояния больного гастритом. Моделирование задачи генетики. Изучение процессов прироста. Построение трендовой модели экологического состояния среды и т.д.

Концепции и методы компьютерной графики и мультимедиа. Коммуникативный, технологический и технический аспекты компьютерной графики. Понятие о технологии виртуальной реальности. Формы коммуникации в человеко-машинных системах взаимодействия. Когнитивный аспект компьютерной графики. Понятие о знание-порождающей технологии когнитивной реальности. Математические основы компьютерной графики. Алгоритмы графики. Векторная и растровая графика. Интерактивные графические системы. 3D-графика. Программирование графических и мультимедийных приложений. Концепция геометрического моделирования. Каркасная модель. Поверхностная модель. Граничная модель для твердых тел.

Самоорганизация сложных систем. Синергетика. Модели самоорганизации на примере физики, вычислительной техники, химии, биологии. Нелинейные системы: хаос и странные аттракторы, представление фазового пространства.

 

Организация самостоятельной работы

Самостоятельная работа предполагает: углубленное изучение отдельных вопросов дисциплины с использованием дополнительной литературы и Internet-ресурсов, выполнение системы индивидуальных заданий по тематике лабораторных работ, подготовку к выполнению заданий в компьютерном классе.

 

Основные понятия


  • компьютерное моделирование, компьютерная модель;

  • математическое моделирование, математическая модель;

  • модель – алгоритм – программа;

  • последовательные и параллельные вычисления;

  • вычислительный эксперимент;

  • компьютерная графика, когнитивная графика, мультимедиа;

  • синергетика, самоорганизация, нелинейные системы, хаос.

 

Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Васильков Ю.В., Василькова Н.Н. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. – М., 1999.

  2. Инженерная и компьютерная графика: Учебник для вузов /Под ред Э.Т.Романычевой. – М., 1996.

  3. Математические методы решения физических задач: Учебное пособие /Под ред. В.В.Харитонова. – М.,1991.

  4. Мышкис А.Д. Элементы теории математических моделей. – М., 1994.

  5. Прусаков Г.М. Математические модели и методы в расчетах на ЭВМ. – М., 1993.

  6. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. – М., 1997.

  7. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. – М., 1998.

  1. Шуп Т.Е. Прикладные численные методы в физике и технике. – М., 1990.

б) дополнительная литература

  1. Буч Г, Рамбо Дж, Джекобсон А. UML. Руководство пользователя. – М., 2000.

  1. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. – М., 1990.

  2. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. – М., 1997.

  3. Кузин З.С., Власова Е.З. Решение систем линейных уравнений методами факторизации: Учебное пособие. – СПб., 2000.

5.Шикин А.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. –

М., 2000

 

 

 

 

 

 

 

Автор-составитель примерной программы дисциплины "Компьютерное моделирование": Власова Е.З., доктор пед. наук, профессор.

 

 

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 540200 Физико-математическое образование.

Программа обсуждена и одобрена на заседании учебно-методического совета по направлению 540200 Физико-математическое образование Учебно-методического объединения по направлениям педагогического образования на базе РГПУ им. А.И. Герцена (протокол № 14 от 13 ноября 2000 г.)

 

 

 

Председатель совета УМО

по направлениям педагогического образования

на базе РГПУ им. А.И. Герцена _________________ Г.А. Бордовский

 

 

Председатель УМС

по направлению 540200

Физико-математическое образование _________________ С.Д. Ханин

Похожие:

Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПрограмма дисциплины «компьютерное моделирование»

Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Биогеография
Цель дисциплины: формирование системы знаний о взаимосвязях животного и растительного мира с окружающей средой
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Генетика и эволюция
Цель дисциплины: формирование фундаментальных знаний по важнейшим проблемам генетики и теории эволюции
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПрограмма дисциплины «Компьютерное моделирование процессов нанотехнологии»

Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия
Цель дисциплины: формирование фундаментальных знаний по неорганической химии, умений и навыков экспериментальной работы
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Теоретическая физика
Цель дисциплины: формирование мировоззрения в современных разделах физики, требующих для понимания математических методов
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Теоретическая физика
Цель дисциплины: формирование мировоззрения в современных разделах физики, требующих для понимания математических методов
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Геометрия
...
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Общая экология
Цель дисциплины: формирование глобально-ориентированного, научно-гуманистического мировоззрения на основе целостной научной картины...
Примерная программа дисциплины дпп. 06 Компьютерное моделирование iconПримерная программа дисциплины дпп. 05. контрастивная лингвистика
Цель дисциплины: создание концептуальной базы контрастивно-сопоставительного описания различных языков на всех структурных уровнях...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org