МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Биолого-химический факультет

Кафедра физической и органической химии

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Компьютерные технологии в образовании и науке

Направление подготовки

Направление подготовки 020120 Химия

Наименование магистерской программы

Аналитическая химия

Составитель УМКД: , доцент, кандидат химических наук

УМКД рассмотрен и утвержден на заседании кафедры от «____» ______________ 2012 года

Заведующий кафедрой физической и органической химии________________ /

УМКД согласован с Методической комиссией БХФ _________________________ 2012 года

Председатель МК БХФ ________________________________________ /

г. Ижевск

2012

ПЕРЕЧЕНЬ ДОКУМЕНТОВ

1.  Требования ГОС к уровню подготовки выпускников по специальности

__________________________________________________________________

2.  Рабочая программа по дисциплине ____________________________________

3.  Планы практических (семинарских) занятий с методическими указаниями

4.  Методические рекомендации для преподавателей, ведущих практические (семинарские) занятия

5.  Пакет контрольных заданий

Дополнительные документы

6.  Примерная (типовая) учебная программа курса

7.  Методические указания для студентов

8.  Учебные материалы и пособия

9.  Прикладные компьютерные разработки по дисциплине

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

10.  Словарь терминов и персоналий

11.  Ридеры

12.  Наглядные средства

13.  Образцы студенческих работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Биолого-химический факультет

«Утверждаю»

Декан Биолого-химического факультета

«_____» _________________

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Компьютерные технологии в образовании и науке

Направление подготовки

Направление подготовки 020120 Химия

Наименование магистерской программы

Аналитическая химия

Степень выпускника

МАГИСТР

Курс …………………………………………………….

1

Семестр ………………………………………………...

1, 2

Всего, час ………………………………………………

144

Всего аудиторных часов ………………………………

32, 34

Лекции, час …………………………………………….

0, 0

Лабораторные работы, час …………………………....

–

Практические (семинарские занятия), час …………..

32, 34

Самостоятельная работа, час ………………………….

24, 27

Интерактивная форма, час

16

Экзамен (семестр) ……………………………………..

2

ИЖЕВСК 2012

СТРУКТУРА РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ

Рабочая программа по дисциплине включает в себя следующие разделы:

Порядок утверждения рабочей программы

Место дисциплины в структуре ООП магистратуры. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины. Цель освоения дисциплины. Структура дисциплины по видам учебной работы, соотношение тем и формируемых компетенций. Содержание дисциплины.

5.1 Темы лекционных занятий и их аннотации

5.2. Планы практических занятий.

5.3. Планы лабораторного практикума.

5.4. Программа самостоятельной работы студентов.

Образовательные технологии. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

ПОРЯДОК УТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

Разработчик рабочей программы дисциплины

ФИО

Ученая

степень

Ученое

звание

Должность

Контактная информация (служебные E-mail и телефон)

Кандидат химических наук

доцент

Тел: 916-421

Email: *****@***ru

Экспертиза рабочей программы

Первый уровень

(оценка качества содержания программы и применяемых педагогических технологий)

Наименование кафедры

№ протокола, дата

Подпись зав. кафедрой

Выписка из решения

Второй уровень

(соответствие целям подготовки и учебному плану образовательной программы)

Методическая комиссия

фак-та / инст. в структуре ООП которого будет реализовываться данная программа

№ протокола, дата

Подпись председателя МК

Выписка из решения

Утверждение рабочей программы дисциплины

должностное лицо

(ФИО директора института / декана факультета, заместителя по учебной работе)

№ протокола, дата

решения ученого совета института / факультета

подпись

Декан

Биолого-химического факультета

Иные документы об оценке качества рабочей программы дисциплины

(при их наличии - ФЭПО, отзывы работодателей, магистрантов и пр.)

Документ об оценке качества (наименование)

Дата документа

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП МАГИСТРАТУРЫ

Дисциплина входит в цикл базовую часть общенаучного цикла ООП магистратуры.

Дисциплина адресована 020120 Химия (квалификация (степень) "магистр"), первый год обучения.

Изучению курса предшествуют следующие дисциплины: информатика, дисциплины естественнонаучного цикла.

Для успешного освоения дисциплины должны быть сформированы компетенции:

Владением современными компьютерными технологиями, применяемыми при обработке результатов научных экспериментов и сборе, обработке хранении и передачи информации при проведении самостоятельных научных исследований (ОК-5);

Успешное освоение курса позволяет перейти к изучению дисциплин: современные проблемы химии, современные методы аналитической химии, современные методы в научных исследованиях, дисциплин общенаучного, математического и естественно-научного цикла ООП магистратуры, выполнению магистерской работы.

Программа курса построена по блочно-модульному принципу, в ней выделены разделы:

Программное обеспечение современного компьютера. Визуализация экспериментальных данных. Компьютерное моделирование в химии. Системы компьютерной математики. Система научных публикаций TeX/LaTeX.

2. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ

В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

·  творчески применяет современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче химической информации;

·  самостоятельно использует современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности, для сбора и анализа химической информации;

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать:

·  о методах моделирования химических систем с последующим их анализом;

·  о способах представления информации в ведущие научные издательства.

уметь:

·  уметь применять полученные знания в практической работе;

·  грамотно представлять результаты, выполненных модельных расчетов.

Владеть:

·  навыками работы с персональным компьютером при использовании доступных программных продуктов по численному моделированию химических систем.

3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью освоения дисциплины Компьютерные технологии в образовании и науке

является:

познакомить магистров с возможностями, которые представляет ученому-химику использование компьютера; задачами, которые могут быть решены с его помощью и основными программными средствами, позволяющими решать эти задачи. Магистранты должны научиться основным приемам работы с изучаемыми программными продуктами и познакомиться с принципами, лежащими в основе их функционирования.

Настоящий курс должен помочь слушателям уяснить, что можно ожидать от использования компьютера в научной работе и дать магистрам информацию для сознательного выбора программного продукта для решения конкретных задач. Изучаемые программы призваны служить, прежде всего, иллюстрацией возможностей и особенностей программ различного назначения. К тому же, знакомство с этими программами поможет магистрантам в будущем быстрее освоить аналогичные по назначению программы.

Ориентация на химическую аудиторию обусловила отбор материала. Основное внимание уделено средствам обработки и визуализации экспериментальных данных В курсе также дается представление о средствах компьютерной математики, системе подготовки научных публикаций в системе TeX/LaTeX.

Поскольку курс ориентирован на магистрантов, то предполагается знакомство с ПК на уровне пользователя, в частности, умение работать в среде Windows и с приложениями, входящими в пакет MS Office. Навыков программирования у слушателей не предполагается.

Задачи освоения дисциплины:

дать представление о моделировании свойств веществ и реакций на основе знания основных разделов высшей математики, законов физики и использования возможностей ЭВМ;

умение представлять результаты своей работы с использованием компьютерных технологий, применяемых при публикации результатов своей работы;

знать системы обработки и хранения химической информации;

уметь использовать компьютерные технологии в образовательной деятельности.

4. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВИДАМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ,

СООТНОШЕНИЕ ТЕМ И ФОРМИРУЕМЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

№

Разделы, темы

дисциплины

Неделя

семестра

Виды учебной работы (в часах)

Формы

текущего

контроля успеваемости

Формируемые

компетенции

(код)

Всего компе-тенций

Л.

Прак. Зан

Сам.

раб.

Семестр 1

1

Тема 1.

Предмет и структура курса. Роль компьютера в научной работе.

Практика работы с файловыми менеджерами на примере программы Far.

1

2

1

ОК-5

1

2

Тема 2.

Компьютерное моделирование в химических исследованиях. Понятие структуры системы. Классификация структуры систем в вычислительном эксперименте. Функция радиального распределения и ее анализ.

2

2

2

Расчетная задача

ОК-5

1

3

Тема 3.

Сравнительный анализ методов вычислительного эксперимента: метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло.

Использование метода молекулярной динамики в химических исследованиях. Алгоритм Верле.

3

2

1

ОК-5

1

4

Тема 4.

Методика расчета размеров расчётной ячейки. Периодические граничные условия. Cпособы описания межмолекулярного взаимодействия.

4

2

1

ОК-5

1

5

Тема 5.

Силовые поля, используемые при моделировании молекулярных систем. Типичные примеры молекулярно-динамических расчетов.

5

2

1

ОК-5

1

6

Тема 6.

Характеристика используемых пакетов прикладных программ при моделировании, изучении, визуализации структуры молекулярных систем.

6

2

1

ОК-5

1

7

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.

7

2

1

ОК-5

1

8

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.

8

2

1

ОК-5

1

9

Тема 9.

Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS.

Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона.

Описание настроек, необходимых для описания процесса охлаждения. Подготовка исходных файлов.

9

2

1

ОК-5

1

10

Тема 10.

Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS.

Моделирование процесса охлаждения газообразного аргона.

Выполнение расчета и анализ полученных данных.

10

2

2

Домашняя

работа

ОК-5

1

11

Тема 11.

Практика использования пакета VirtualDup для создания видеоролика, иллюстрирующего процесс охлаждения газообразного аргона.

11

2

2

ОК-5

1

12

Тема 12.

Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS.

Конструирование отдельных молекул.

Описание методики кодирования структуры молекулы и создание отдельных файлов.

12

2

2

ОК-5

1

13

Тема 13.

Практика МД расчета с использованием пакета GROMACS.

Конструирование отдельных молекул.

Выполнение расчета.

13

2

2

Домашняя

работа

ОК-5

1

14

Тема 14.

Практика использования пакета FireFly. Получение лицензии. Методика настройки компьютера для данного пакета.

Описание методики создания входного файла и описание основных команд.

14

2

2

ОК-5

1

15

Тема 15.

Практика использования пакета FireFly.

Выполнение тестового расчета и его анализ

Подготовка, выполнение и анализ учебных примеров

15

2

2

Домашняя работа

ОК-5

1

16

Тема 16.

Практика работы с химическими редакторами. Совместимость химических редакторов с текстовыми процессорами Использование химического редактора на примере программы ACDLABS.

16

2

2

ОК-5

1

Семестр 2

1

Тема 1.

Роль визуализации в научной работе. Программа GnuPlot. Основные возможности построения кривых и поверхностей, заданных формулами и экспериментальными точками. Использование сценариев.

1

2

1

ОК-5

1

2

Тема 2.

Использование пакета GNUPlot для подбора коэффициентов эмпирических зависимостей.

2

2

2

Домашняя работа

ОК-5

1

3

Тема 3.

Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly.

Понятие о Z-матрице и методике ее создания. Пакет Авогадро.

3

2

1

ОК-5

1

4

Тема 4.

Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly.

Описание методики определения неизвестных констант для силового поля.(Часть 1)

4

2

1

ОК-5

1

5

Тема 5.

Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly.

Описание методики определения неизвестных констант для силового поля.(Часть 2)

5

2

1

ОК-5

1

6

Тема 6.

Практика совместного использования пакетов Gromacs и FireFly.

Описание методики определения неизвестных констант для силового поля.(Часть 3)

6

2

2

Домашняя работа

ОК-5

1

7

Тема 7.

Системы компьютерной математики. Назначение систем компьютерной математики. Основные системы компьютерной математики. Их возможности для аналитического и численного решения математических задач.

7

2

1

ОК-5

1

8

Тема 8.

Практика работы с программой компьютерной математики Maxima.

Знакомство с системой аналитических (символьных) вычислений Maxima.

8

2

1

ОК-5

1

9

Тема 9.

Практика работы с программой компьютерной математики Maxima.

Графические возможности.

9

2

1

ОК-5

1

10

Тема 10.

Практика работы с программой компьютерной математики Maxima.

Интегрирование и дифференцирование.

10

2

2

ОК-5

1

11

Тема 11.

Практика работы с программой компьютерной математики Maxima.

Решение систем дифференциальных уравнений.

11

2

2

ОК-5

1

12

Тема 12.

Практика работы с программой компьютерной математики Maxima

Применение программ компьютерной математики при решении задач химической кинетики

12

2

2

ОК-5

1

13

Тема 13.

Практика работы с программой компьютерной математики Maxima.

Методы ускорения расчетов в пакете Махimа. Написание сценариев.

13

2

2

Домашняя работа

ОК-5

1

14

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

14

2

2

ОК-5

1

15

Тема 15.

Основы работы в TeX/LaTeX. Запуск системы. Компиляция. Обработка ошибок. Набор и оформление простого текста. . Набор и оформление математических и химических формул.

15

2

2

ОК-5

1

16

Тема 16.

Основы работы в TeX/LaTeX. Набор и оформление таблиц. Составление списков и библиографии.

16

2

2

ОК-5

1

17

Тема 17.

Основы работы в TeX/LaTeX. Графические возможности системы.

17

2

2

ОК-5

1

Итоговая форма контроля – экзамен

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4