5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Темы лекционных занятий и их аннотации
Лекционные занятий в учебном плане не предусмотрены.
5.2. Планы практических занятий
Описание базы практических занятий, форм их проведения:
Практические занятия проводятся на базе компьютерного класса факультета с установленным необходимым программным обеспечением. Магистрантам обеспечены индивидуальные рабочие места. Имеется выход как в локальную сеть университета, так и в сеть Интернет. При проведении занятий используется компьютерный проектор. Домашние задания выдаются как в электронной форме (использование системы ИИАС), так на бумажном носителе.
Для проведения практических занятий подготовлены задания.
Занятия проводятся в форме: первая часть теоретическое введение, затем совместное или индивидуальное выполнение заданий по теме занятия.
Практические занятия обеспечивают формирование OK5 компетенций.
Практические занятия помогают овладеть:
- сформировать представления о применимости численных методов компьютерного моделирования, расчета, представления результатов своей работы применительно к химическим системам; познакомить с конкретными математическими моделями, которые химик-исследователь может применять (адаптировать) к своим исследованиям; расширить знания по использованию программных средств при изучении химических процессов
Освоить опыт построения и анализа химических математических моделей.
Семестр 1
Тема 1. (2 часа) Теоретическая часть.
Предмет и структура курса. Роль компьютера в научной работе. Практика работы с файловыми менеджерами на примере программы Far.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 2. (2 часа) Теоретическая часть. Компьютерное моделирование в химических исследованиях. Понятие структуры системы. Классификация структуры систем в вычислительном эксперименте. Функция радиального распределения и ее анализ.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 3. (2 часа) Теоретическая часть. Сравнительный анализ методов вычислительного эксперимента: метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло. Использование метода молекулярной динамики в химических исследованиях. Алгоритм Верле.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 4. (2 часа) Теоретическая часть. Методика расчета размеров расчётной ячейки. Периодические граничные условия. Cпособы описания межмолекулярного взаимодействия.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 5. (2 часа) Теоретическая часть. Силовые поля, используемые при моделировании молекулярных систем. Типичные примеры молекулярно-динамических расчетов.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 6. (2 часа) Теоретическая часть. Характеристика используемых пакетов прикладных программ при моделировании, изучении, визуализации структуры молекулярных систем.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Темачаса) Теоретическая часть. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Методика настройки компьютера для данного пакета. Описание структуры входных файлов. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Описание модели.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 8. (2 часа) Теоретическая часть. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Методика создания входных файлов. Выполнение предварительной оптимизации системы и анализ полученных данных.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 9. (2 часа) Теоретическая часть. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Описание настроек, необходимых для описания процесса охлаждения. Подготовка исходных файлов.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 10. (2 часа) Теоретическая часть. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Выполнение расчета и анализ полученных данных.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 11. (2 часа) Теоретическая часть. Практика использования пакета VirtualDup для создания видеоролика, иллюстрирующего процесс охлаждения газообразного аргона.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 12. (2 часа) Теоретическая часть. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Конструирование отдельных молекул. Описание методики кодирования структуры молекулы и создание отдельных файлов.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 13. (2 часа) Теоретическая часть. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Конструирование отдельных молекул. Выполнение расчета.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 14. (2 часа) Теоретическая часть. Практика использования пакета FireFly. Получение лицензии. Методика настройки компьютера для данного пакета. Описание методики создания входного файла и описание основных команд.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 15. (2 часа) Теоретическая часть. Практика использования пакета FireFly. Выполнение тестового расчета и его анализ. Подготовка, выполнение и анализ учебных примеров
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 16. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с химическими редакторами. Совместимость химических редакторов с текстовыми процессорами Использование химического редактора на примере программы ACDLABS.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Семестр 2
Тема 1. (2 часа) Теоретическая часть. Роль визуализации в научной работе. Программа GnuPlot. Основные возможности построения кривых и поверхностей, заданных формулами и экспериментальными точками. Использование сценариев.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 2. (2 часа) Теоретическая часть. Использование пакета GNUPlot для подбора коэффициентов эмпирических зависимостей.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 3. (2 часа) Теоретическая часть. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Понятие о Z-матрице и методике ее создания. Пакет Авогадро.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 4. (2 часа) Теоретическая часть. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Описание методики определения неизвестных констант для силового поля. (Часть 1)
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 5. (2 часа) Теоретическая часть. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Описание методики определения неизвестных констант для силового поля. (Часть 2)
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 6. (2 часа) Теоретическая часть. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Описание методики определения неизвестных констант для силового поля. (Часть 3)
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 7. (2 часа) Теоретическая часть. Системы компьютерной математики. Назначение систем компьютерной математики. Основные системы компьютерной математики. Их возможности для аналитического и численного решения математических задач.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 8. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Знакомство с системой аналитических (символьных) вычислений Maxima.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 9. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Графические возможности.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 10. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Интегрирование и дифференцирование.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 11. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Решение систем дифференциальных уравнений.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 12. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Применение программ компьютерной математики при решении задач химической кинетики
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 13. (2 часа) Теоретическая часть. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Методы ускорения расчетов в пакете Махimа. Написание сценариев.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 14. (2 часа) Теоретическая часть. Представление результатов в виде статей, презентаций, web-публикаций. Средства для создания презентаций. Система подготовки научных публикаций TeX/LaTeX. История возникновения системы TeX. Отличие системы TeX/LaTeX от текстовых процессоров и редакторов. Дистритбутивы. Графические надстройки над системой. Этапы создания документа в системе TeX/LaTeX
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 15. (2 часа) Теоретическая часть. Основы работы в TeX/LaTeX. Запуск системы. Компиляция. Обработка ошибок. Набор и оформление простого текста. . Набор и оформление математических и химических формул.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 16. (2 часа) Теоретическая часть. Основы работы в TeX/LaTeX. Набор и оформление таблиц. Составление списков и библиографии.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
Тема 17. (2 часа) Теоретическая часть. Основы работы в TeX/LaTeX. Графические возможности системы.
Перечень заданий, задач, выносимых на практическое занятие: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.
Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы
5.3. Планы лабораторного практикума
Лабораторные занятия в учебном плане не предусмотрены.
5.4. Программа самостоятельной работы магистрантов
Структура СРС
Код формируемой компетенции | Тема | Вид | Форма | Объем учебной работы (часов) | Учебно-методические материалы |
Семестр 1 | |||||
ОК-5 | Тема 1. Предмет и структура курса. Роль компьютера в научной работе. Практика работы с файловыми менеджерами на примере программы Far. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 2. Компьютерное моделирование в химических исследованиях. Понятие структуры системы. Классификация структуры систем в вычислительном эксперименте. Функция радиального распределения и ее анализ. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Решение задач. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 3. Сравнительный анализ методов вычислительного эксперимента: метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло. Использование метода молекулярной динамики в химических исследованиях. Алгоритм Верле. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 4. Методика расчета размеров расчётной ячейки. Периодические граничные условия. Cпособы описания межмолекулярного взаимодействия. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 5. Силовые поля, используемые при моделировании молекулярных систем. Типичные примеры молекулярно-динамических расчетов. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 6. Характеристика используемых пакетов прикладных программ при моделировании, изучении, визуализации структуры молекулярных систем. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 7. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Методика настройки компьютера для данного пакета. Описание структуры входных файлов. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Описание модели. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 8. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Методика создания входных файлов. Выполнение предварительной оптимизации системы и анализ полученных данных. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 9. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Описание настроек, необходимых для описания процесса охлаждения. Подготовка исходных файлов. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 10. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона. Выполнение расчета и анализ полученных данных. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Домашнее задание. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 11. Практика использования пакета VirtualDup для создания видеоролика, иллюстрирующего процесс охлаждения газообразного аргона. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 12. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Конструирование отдельных молекул. Описание методики кодирования структуры молекулы и создание отдельных файлов. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 13. Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS. Конструирование отдельных молекул. Выполнение расчета. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Домашнее задание. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 14. Практика использования пакета FireFly. Получение лицензии. Методика настройки компьютера для данного пакета. Описание методики создания входного файла и описание основных команд. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 15. Практика использования пакета FireFly. Выполнение тестового расчета и его анализ Подготовка, выполнение и анализ учебных примеров | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Домашнее задание. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 16. Практика работы с химическими редакторами. Совместимость химических редакторов с текстовыми процессорами Использование химического редактора на примере программы ACDLABS. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
Семестр 2 | |||||
ОК-5 | Тема 1. Роль визуализации в научной работе. Программа GnuPlot. Основные возможности построения кривых и поверхностей, заданных формулами и экспериментальными точками. Использование сценариев. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 2. Использование пакета GNUPlot для подбора коэффициентов эмпирических зависимостей. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Домашнее задание. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 3. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Понятие о Z-матрице и методике ее создания. Пакет Авогадро. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 4. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Описание методики определения неизвестных констант для силового поля.(Часть 1) | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 5. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Описание методики определения неизвестных констант для силового поля.(Часть 2) | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 6. Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly. Описание методики определения неизвестных констант для силового поля.(Часть 3) | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Домашнее задание. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 7. Системы компьютерной математики. Назначение систем компьютерной математики. Основные системы компьютерной математики. Их возможности для аналитического и численного решения математических задач. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 8. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Знакомство с системой аналитических (символьных) вычислений Maxima. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 9. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Графические возможности. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 1 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 10. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Интегрирование и дифференцирование. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 11. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Решение систем дифференциальных уравнений. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 12. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima Применение программ компьютерной математики при решении задач химической кинетики | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 13. Практика работы с программой компьютерной математики Maxima. Методы ускорения расчетов в пакете Махimа. Написание сценариев. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя. Домашнее задание. | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 14. Представление результатов в виде статей, презентаций, web-публикаций. Средства для создания презентаций. Система подготовки научных публикаций TeX/LaTeX. История возникновения системы TeX. Отличие системы TeX/LaTeX от текстовых процессоров и редакторов. Дистритбутивы. Графические надстройки над системой. Этапы создания документа в системе TeX/LaTeX | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 15. Основы работы в TeX/LaTeX. Запуск системы. Компиляция. Обработка ошибок. Набор и оформление простого текста. . Набор и оформление математических и химических формул. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 16. Основы работы в TeX/LaTeX. Набор и оформление таблиц. Составление списков и библиографии. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
ОК-5 | Тема 17. Основы работы в TeX/LaTeX. Графические возможности системы. | Повторение пройденного теоретического материала | СРС без участия преподавателя | 2 | Смотри список учебно-методической литературы |
Содержание СРС
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
