Прикладная математика и информатика (стр. 1 )

Новокузнецкий филиал-институт

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра математики и математического моделирования

Факультет информационных технологий

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

учебной дисциплины

ОПД. Ф «ПРАКТИКУМ НА ЭВМ»

( шифр и наименование дисциплины по рабочему учебному плану ООП)

для специальности 010501 Прикладная математика и информатика

( шифр и название специальности)

для _________дневной ____ формы обучения

Составитель(и) / разработчик(и) программы

, доцент, к. т.н.

(Ф. И.О., должность и степень)

Новокузнецк

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Лист – вкладка рабочей программы учебной дисциплины

Практикум на ЭВМ, ОПД, федеральный__

название дисциплины, цикл, компонент

Список основной учебной литературы

*Указания о контроле на момент переутверждения программы	Сведения об учебниках	Соответствие ГОС (для федеральных дисциплин) или соответствия требованиям ООП (для региональных и вузовских) - указание на недостаточно отраженные в учебнике разделы	Количество экземпляров в библиотеке на момент переутверждения программы
Дата	Внесение, продление или исключение / Подпись отв. за метод работу	Наименование, гриф	Автор	Год издания
1	2	3	4	5	6	7
	Внесение	1. Информатика : базовый курс : учебник для вузов. - 2-е изд. - СПб. : Питер, 20с. : ил. - Гриф МО "Рекомендовано". – 2. Моделирование систем [Текст] : учебное пособие для вузов. - Издание 4-е, стереотипное. - М. : Высшая школа, 20с. - Гриф МО "Рекомендовано"	Под ред.	2006 2005	Соответствует ГОС Соответствует ГОС	300 35

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ... Ошибка! Закладка не определена.

1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ... 7

1.1. Пояснительная записка. 7

1.2. Виды занятий, формы контроля. 9

1.3. Уровни освоения дисциплины и критерии оценки на экзамене и зачете. 10

1.4. Учебно-тематический план рабочей программы учебной дисциплины.. 12

1.5. Сведения о переутверждении РП на очередной учебный год и регистрация изменений. Ошибка! Закладка не определена.

1.6. Список основной учебной литературы.. Ошибка! Закладка не определена.

1.7. Список дополнительной учебной литературы.. 18

1.8. Средства обучения. 19

2. ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ. 21

2.1. Содержание лабораторных работ. 21

2.2. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.. 24

3. ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.. 25

3.1. Краткие методические указания по организации самостоятельной работы.. 25

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ ЗАЧЕТУ.. 26

1 семестр. Вопросы к зачёту. 26

2 семестр. Вопросы к экзамену. 26

3 семестр. Вопросы к зачету. 27

4 семестр. Вопросы к зачету. 28

5 семестр. Вопросы к зачету. 29

6 семестр. Вопросы к экзамену. 30

7 семестр. Вопросы к экзамену. 31

8 семестр. Вопросы к экзамену. 32

9 семестр. Вопросы к экзамену. 34

1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Пояснительная записка

Цели и задачи изучения дисциплины.

Дисциплина «Практикум на ЭВМ» для студентов специальности 010501 «Прикладная математика и информатика» входит в состав Государственного Образовательного Стандарта Высшего Профессионального Образования (ГОС ВПО). Её место в цикле общепрофессиональных дисциплин.

В соответствии с ГОС для специальности 010501 по дисциплине «Практикум на ЭВМ» студенты должны освоить практическую работу на ЭВМ, уметь применять стандартные математические методы и математическое обеспечение ЭВМ для решения различных задач.

Выписка из ГОС ВПО специальности

«Прикладная математика и информатика»

ОПДФ.07

Практикум на ЭВМ: практикум по программированию; практикум по решению прикладных задач (практическое освоение работы на ЭВМ, умение применять стандартные математические методы и математическое обеспечение ЭВМ для решения различных задач).

400

Изучение дисциплины «Практикум на ЭВМ» для специальности «Прикладная математика и информатика» проводится на протяжении всего времени обучения: с первого по пятый курс и нацелено на формирование у будущих специалистов навыков применения работы на ЭВМ при решении различных научно-технических задач.

Основная цель курса – выработать у студентов основные навыки работы на ЭВМ. Сформировать представление о распространённых программных продуктах и среда программирования. Показать возможность применения полученных знаний и умений при решении различных математических задач.

Требования к знаниям и умениям, приобретаемым при изучении курса информатики состоят в следующем:

·  должен знать и уметь использовать основы теории алгоритмов и ее применения, основные структуры данных, основы машинной графики, архитектурные особенности современных ЭВМ;

·  должен иметь опыт работы на широко распространённом типе ЭВМ, применения стандартного алгоритмического языка.

·  должен уметь программировать математические модели различных процессов, используя языки MATLAB и GPSS на распространённых типах ПК;

·  должен уметь отображать результаты моделирования с помощью графических и аналитических примитивов языков MATLAB и GPSS;

·  должен уметь разрабатывать программы моделирования, использующие сложные иерархические типы данных;

·  должен уметь программировать простые варианты диалога человека и ЭВМ.

·  изучить методологию разработки алгоритмов и конструирования основных информационных структур;

·  освоить основные принципы разработки, написания и отладки программ разной степени сложности на языках программирования с использованием современных инструментальных средств (ИСР Borland C++ 3.1, Borland Pascal 7.0);

·  практически овладеть методикой построения программных продуктов на основе объектно-ориентированного подхода;

·  освоить технологию визуального программирования в среде C++ Builder 6, Delphi 6;

·  приобрести навыки построения графического пользовательского интерфейса;

·  приобрести навыки практического использования компьютерных технологий.

·  уметь решать системы линейных алгебраических уравнений прямыми и итерационными методами.

·  Знать и уметь применять численные методы для решения нелинейных уравнений и систем.

·  Уметь приближать и аппроксимировать функции.

·  Уметь строить интерполяционные сплайны.

·  Уметь численно интегрировать и дифференцировать функции.

·  Уметь применять численные методы для решения обыкновенных дифференциальных уравнений.

·  Уметь использовать математические программные системы для решения прикладных задач.

·  Знать теорию разностных схем, уметь применять её при решении практических задач.

·  Знать теорию метода конечных элементов, уметь строить дискретную модель краевой задачи, разрабатывать алгоритмы и прикладные программы, оценивать точность численного решения.

·  Знать технологию и уметь проектировать базы данных.

·  Знать логическую и физическую организацию баз данных.

·  Знать способы использования Баз данных в программных приложениях.

·  Уметь решать практические задачи с использованием баз данных.

·  Знать методы построения эмпирических, полуэмпирических и теоретических моделей.

·  Знать методы экспериментального поиска экстремума (оптимума).

·  Знать методы планирования эксперимента.

·  Уметь строить оптимальные планы дисперсионного анализа и факторного эксперимента.

·  Уметь оценивать адекватность модели объекту изучения.

·  Уметь использовать специализированные программные средства вычислительного эксперимента.

Практикум на ЭВМ предназначен для достижения студентами необходимого уровня усвоения таких дисциплин как информатика, языки программирования, языки моделирования, численные методы, численные методы решения краевых задач, базы данных, вычислительный эксперимент. Изучение этих дисциплин должно сопровождаться работой студентов на ЭВМ.

Современные требования работодателей к выпускникам ВУЗов включают в себя не только высокий уровень компьютерной грамотности, но умение использовать современные ЭВМ как инструментом при решении производственных и практических задач.

С этой целью рекомендуется инновационная структура преподавания учебного материала по перечисленным выше дисциплинам, которая заключается в совмещении в единый модуль по времени изучения дисциплин и лабораторных работ в рамках компьютерного практикума.

Так как целью компьютерного практикума является формирование и выработка у студентов навыков работы на ЭВМ, то основными занятиями являются занятия в аудитории. Только небольшое количество часов отдано под самостоятельную работу студентов.

Содержание лабораторных работ позволяет студенту закрепить знания по дисциплине, повысить навыки применения ЭВМ при решении задач в рамках изучаемого предмета.

Необходимый объём знаний для изучения данной дисциплины

Для успешно изучения этой дисциплины студентам необходимо знать: основы информатики, языки программирования, языки моделирования; курс численных методов; курс численных методов решения краевых задач; курс баз данных; основы вычислительного эксперимента.

1.2. Виды занятий, формы контроля

Курс «Практикум на ЭВМ» для студентов специальности 010501 согласно учебному плану 2008 года изучается в течение девяти семестров.

Формы обучения включают себя:

- лабораторные работы, где студенты приобретают практические навыки в решении задач по отдельным дисциплинам;

- самостоятельная работа студентов, которая осуществляется в двух формах: индивидуального выполнения заданий по вариантам и индивидуально-аудиторного – с консультацией у преподавателя;

- разбор сложных задач происходит на плановых консультациях по дисциплинам, в блоке с которыми проводится «Практикум на ЭВМ».

Согласно учебному плану 2008 года по практикуму осуществляется текущий и промежуточный контроль и Итоговый контроль в форме зачета и экзамена.

Семестр	Виды учебных занятий	Форма контроля
Аудиторные	Внеаудиторные
Лабораторная работа	Контрольная	Курсовая	Самостоя-тельная работа
1	34	-	-	3	зачет
2	32	-	-	3	экзамен
3	34	-	-	3	зачет
4	16	-	-	4	зачет
5	34	-	-	3	зачет
6	48	-	-	4	экзамен
7	34	-	-	4	экзамен
8	80	-	-	7	зачет, экзамен
9	56	-	-	1	экзамен
Всего	368		-	32

1.3. Уровни освоения дисциплины и критерии оценки на экзамене и зачете

Для успешного использования ЭВМ в практической деятельности студент должен усвоить основную дисциплину и «Практикум на ЭВМ» в объеме тематического плана. В рамках компьютерного практикума получить практические навыки решения поставленных задач.

Настоящая рабочая программа предусматривает зачёт в 1, 3, 4, 5, 8-м семестрах. Критерий оценки на зачёте складывается из следующих показателей:

-  уровень усвоения теоретических знаний, показанный при ответе на вопросы во время зачёта;

-  уровень практических навыков, показанный при решении практических задач во время зачёта; уровень практических навыков при работе в течение семестра.

«Зачтено» - выставляется студенту:

-  который твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, умеет применять полученные знания на практике, но допускает в ответе или в решении задач некоторые неточности;

-  который, показал всесторонние, систематизированные, глубокие знания учебной программы дисциплины, знакомство с дополнительной литературой; за способность студента уверенно применять изученные методы и их модификации к объекту своей научно-исследовательской работы или будущей дипломной работы.

«Незачтено» - выставляется студенту:

-  показавшему фрагментарный, разрозненный характер знаний, недостаточно правильные формулировки базовых понятий, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, допускающему в ответе или в решении задач грубые ошибки;

-  который, не знает большей части основного содержания учебной программы дисциплины, допускает грубые ошибки в формулировках основных понятий дисциплины и не умеет использовать полученные знания при решении типовых практических задач.

Настоящая рабочая программа предусматривает экзамен во 2, 6, 7, 8, 9-м семестрах.

Критерий оценки на экзамене складывается из следующих показателей:

- уровень усвоения теоретических знаний, показанный при ответе на вопросы по билету;

- уровень практических навыков, показанный при решении практических задач по билету; уровень практических навыков при работе в течение семестра.

Оценка «Отлично» на экзамене ставится при отличном ответе на теоретические вопросы при отличных практических навыках.

Оценка «Хорошо» ставится, если студент показывает хорошие теоретические знания при отличных или хороших практических навыках.

Оценка «Удовлетворительно» ставится, если теоретическая либо практическая подготовка студента соответствует удовлетворительному уровню.

Оценка «Неудовлетворительно» ставится, если теоретическая либо практическая составляющая ниже удовлетворительного уровня.

1.4. Учебно-тематический план рабочей программы учебной дисциплины по учебному плану 2008 года

№	Название и содержание разделов, тем, модулей	Объем часов 400 час.	Примечания, дополнительные указания, методические материалы, технические средства и др., необходимые для учебной работы
Общий 400 час.	Аудиторная работа 368 час.	Самостоятельная работа 32 час.
Лекции час.	Практические занятия час.	Лабораторные Занятия 368 час.
1	2	3	4	5	6	7	8
Практикум по программированию
1	Организация вычислительных систем	1	-	-	1	-	Используются электронные учебные и методические пособия: курс лекций, сборник задач по программированию, методические указания по выполнению лабораторных
2	Понятие архитектуры и основные виды архитектуры ЭВМ	1	-	-	1	-
3	Понятие алгоритма и алгоритмической системы	4	-	-	4	-
4	Понятие языка программирования и структуры данных	17,5	-	-	16	1,5
5	Основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач	13,5	-	-	12	1,5
	Форма контроля –экзамен
	Итого за 1 семестр	37	-	-	34	3
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 1 семестра ·  Зачет – 1 семестр
1	Основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач	26	-	-	24	2	Используются электронные учебные и методические пособия: курс лекций, сборник задач по программированию, методические указания по выполнению лабораторных
2	Основы машинной графики	4,5	-	-	4	0,5
3	Человеко-машинный интерфейс	4,5	-	-	4	0,5
	Форма контроля –экзамен
	Итого за 2 семестр	35	-	-	32	3
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 2 семестра ·  Экзамен – 2 семестр
1	Понятие о моделирование систем	5	-	-	2	3	Используются электронные учебные и методические пособия
2	Язык MATLAB. Операторы управления	2	-	-	2	-
3	Графика в MATLAB	2	-	-	2	-
4	Работа в Simulink	4	-	-	4	-
5	Моделирование непрерывных систем в MATLAB	2	-	-	2	-
6	Моделирование дискретных систем в MATLAB	4	-	-	4	-
7	Введение в GPSS World	2	-	-	2	-
8	Объекты вычислительной категории	2	-	-	2	-
9	Построение моделей с одноканальными устройствами	4	-	-	4	-
10	Методы изменения маршрутов движения транзактов в модели	4	-	-	4	-
11	Язык PLUS	2	-	-	2	-
12	Эксперименты с имитационными моделями	4	-	-	4	-
	Форма контроля –зачет
	Итого за 3 семестр	37	-	-	34	3
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 3 семестра ·  Зачет – 3 семестр
1	Понятие системы программирования. Цикл разработки программ. Трансляторы, компиляторы, интерпретаторы.	2	-	-	2	-
2	ИСР Borland C++. Отладка и тестирование программ.	2	-	-	2	-
3	Структура программы на языке C++. Стандартные и пользовательские типы данных. Определение констант.	2	-	-	2	-
4	Основные конструкции языка C++: ветвление, циклы.	2	-	-	2	-
5	. Массивы как структура данных. Способы сортировки и поиска. Файлы. Типы файлов. Различия в доступе.	3	-	-	2	1
6	Динамическая организация данных. Указатели. Списки. Деревья. Управление кучей.	3	-	-	2	1
7	Среда программирования С++ Builder. Управление проектом. Стандартные компоненты, типовые приемы их использования..	2	-	-	2	-
8	Концепция модульного программирования. Стандартные модули. Создание собственных модулей. Динамически связываемые библиотеки. Создание и использование.	4	-	-	2	2
	Форма контроля –зачет
	Итого за 4 семестр	20	-	-	16	4
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 4 семестра ·  Зачет – 4 семестр
Практикум по решению прикладных задач (практическое освоение работы на ЭВМ, умение применять стандартные математические методы и математическое обеспечение ЭВМ для решения различных задач).
1	Погрешность приближенных вычислений.	2	-	-	2	-	Изучаются виды погрешностей, определяются правила приближенных вычислений и погрешность представления числа.
2	Интерполирование алгебраическими многочленами. Сплайн-интерполирование.	5	-	-	5	-	Изучение сопровождается практическим решением задач по аппроксимации и интерполяции опытных данных.
3	Оценка производной. Конечные разности.	4	-	-	4	-	Сопровождается практическим решением задач по определению производных в узлах сетки; вблизи известного узла.
4	Интерполяционные квадратурные формулы.	4	-	-	4	-	Изучение сопровождается практическим решением задач по определению интегралов и точности численного интегрирования.
5	Численное решение нелинейных уравнений.	5	-	-	5	-	Изучаются методы решения нелинейных задач, оценивается скорость сходимости методов.
6	Прямые методы решения систем линейных алгебраических уравнений.	6	-	-	5	1	Устанавливается связь между методами решения СЛАУ и основами матричной алгебры.
7	Итерационные методы решения систем линейных алгебраических уравнений.	6	-	-	5	1	Изучаются итерационные методы решения СЛАУ.
8	Сходимость одношаговых итерационных методов. Итерационные методы с чебышевским набором параметров.	5	-	-	4	1	Оценивается сходимость итерационных методов. Вводится понятие чебышевские методы.
	Форма контроля - зачет
	Итого за 5 семестр	37			34	3
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 5 семестра ·  Зачет – 5 семестр
1	Собственные числа. Обобщенная задача собственных чисел и векторов.	6			6		Устанавливается связь между методами определения собственных пар и матричной алгеброй.
2	Решение систем нелинейных уравнений.	9			8	1	Изучаются подходы и методы решения СНУ. Оценивается сходимость методов.
3	Поиск экстремумов функций одной и многих переменных.	11			10	1	Даётся классификация методов по видам линий уровня. Устанавливается связь с задачами решения СЛАУ и СНУ.
4	Методы решения задачи Коши.	13			12	1	Сопровождается практическими задачами решения дифференциальных уравнений. Проводится сравнительный анализ с существующими аналитическими решениями.
5	Методы решения краевых задач дифференциальных уравнений.	13			12	1	Сопровождается практическими задачами решения краевых задач. Проводится сравнительный анализ с существующими аналитическими решениями.
	Форма контроля –экзамен
	Итого за 6 семестр	52			48	4
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 6 семестра ·  Экзамен – 6 семестр
1	Разностные уравнения 1-го порядка	4	-	-	4	-
2	Разностные уравнения 2-го порядка	4	-	-	4	-
3	Решение двухточечной краевой задачи. Разработка программы на языке С++.	9	-	-	8	1
4	Программная реализация разностных схем ОДУ. Практические оценки точности, устойчивости, сходимости.	10	-	-	9	1
5	Программная реализация разностных схем параболического уравнения. Случай кусочно-однородной области.	10	-	-	9	2
	Форма контроля –экзамен
	Итого за 7 семестр	38	-	-	34	4
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 7 семестра ·  Экзамен – 7 семестр
1	Схемы расщепления в задачах с двумя пространственными переменными	9	-	-	8	1
2	Схемы расщепления в задачах с тремя пространственными переменными	9	-	-	8	1
3	Схемы установления в эллиптических задачах с двумя пространственными переменными	9	-	-	8	1
4	Проектно-разностная схема	4	-	-	4	-
5	Вариационно-разностная схема	4	-	-	4	-
6	Теоретико-графовые модели данных	2	-	-	2	-
7	Реляционная модель данных	3	-	-	3	-
8	Проектирование реляционных БД. Принципы нормализации	4	-	-	3	1
9	Организация процессов обработки данных в БД	6	-	-	6	-
10	Язык SQL	5	-	-	4	1
11	Физическая организация БД	4	-	-	4	-
12	Параллельное выполнение запросов	4	-	-	4	-
13	Распределенные БД	4	-	-	4	-
14	Защита БД	7	-	-	6	1
15	Разработка приложений БД	7	-	-	6	1
16	Информационные хранилища. OLAP-технология	6	-	-	6	-
	Форма контроля –экзамен
	Итого за 8 семестр	87			80	7
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 8 семестра ·  Зачёт – 8 семестр ·  Экзамен – 8 семестр
1	Методы построения математических моделей для вычислительного эксперимента	14			14	-
2	Планирование вычислительного эксперимента	14			14	-
3	Интерпретация результатов вычислительного эксперимента	15			14	1
4	Пакеты прикладных программ для вычислительного эксперимента	14			14	-
		57			56	1
Рекомендации к переэкзаменовке
	Применяются общие требования к переэкзаменовке
Формы контроля
	·  Аттестационная контрольная работа – 8 неделя 9семестра ·  Экзамен – 9семестр

·   

1.7. Список дополнительной учебной литературы

1. Острейковский : Учебник для вузов. - М.:Высшая школа,. -511с.:ил.