Математическое моделирование в технической физике (стр. 1 )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ /

__________ _____________ 201__г.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов направления

223200.68 «Техническая физика»,

Магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях», очная форма обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор работы ________________________//

________________________/ /

________________________/ /

«30» августа 2011 г.

Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем «03» сентября 2011 г., протокол

Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 14 стр.

Зав. кафедрой _________________ //

«______»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ «____»______________ 2011 г., протокол №____.

Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК _________________//

«______»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________//

«______»_____________2011 г.

  РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

  Институт математики, естественных наук и информационных технологий

  Кафедра механики многофазных систем

ЖУРАВЛЕВ А. С.

ШАБАРОВ А. Б.

ШАСТУНОВА У. Ю.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов направления

223200.68 «Техническая физика»,

Магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях», очная форма обучения

Тюменский государственный университет

2011

, , Математическое моделирование в технической физике. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 223200.68 «Техническая физика», магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях»; очная форма обучения. Тюмень, 20стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Математическое моделирование в технической физике [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой механики многофазных систем. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

   

  ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: зав. кафедрой механики многофазных сред, д. т.н.,профессор

   

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , , 2011.

1.  Пояснительная записка

1.1.  Цели и задачи дисциплины (модуля)

Основной целью дисциплины является изучение математических моделей, методов и средств математического моделирования в технической физике, основанных на базовых математических дисциплинах применительно к задачам нефтегазовых, строительных и других технологий.

Задачи учебного курса:

1.  Изучить теорию математического моделирования применительно к задачам технической физики;

2.  Освоить постановку задач технической физики и численные методы их решения;

3.  Овладеть методами математического моделирования на примерах задач технической физики в нефтегазовых и строительных технологиях.

1.2.  Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина «Математическое моделирование в технической физике» – это дисциплина которая входит в базовую часть обучения студентов.

Дисциплина «Математическое моделирование в технической физике» базируется на общетеоретических и общетехнических дисциплинах. Для успешного освоения курса необходимо изучение таких дисциплин как «Информатика и программирование», «Математический анализ», «Физика», «Математическая физика и механика сплошных сред», «Автоматизированное проектирование», «Подземная гидродинамика и теплофизика», «Численные методы технической физики», «Объектно-ориентированное программирование», «Компьютерная гидродинамика, теплофизика и прочность».

Освоение дисциплины «Математическое моделирование в технической физике» необходимо для подготовки и написания выпускной квалификационной работы.

   

1.3.  Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО.

В результате освоения ООП магистратуры выпускник должен обладать следующими компетенциями:

- способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности (ОК-1)

- способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение (ОК-6);

научно-исследовательская деятельность:

- способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их качественный и количественный анализ (ПК-4);

- способность критически анализировать современные проблемы технической физики, ставить задачи и разрабатывать программу исследования, выбирать адекватные способы и методы решения экспериментальных и теоретических задач, интерпретировать, представлять и применять полученные результаты (ПК-6);

- способность самостоятельно выполнять физико-технические научные исследования для оптимизации параметров объектов и процессов с использованием стандартных и специально
разработанных инструментальных и программных средств (ПК-7);

.- готовность осваивать и применять современные физико-математические методы и методы искусственного интеллекта для решения профессиональных задач, составлять практические рекомендации по использованию полученных результатов (ПК-8);

- способность представлять результаты исследования в формах отчетов, рефератов, публикаций и презентаций (ПК-9).

В результате обучения студент должен:

ЗНАТЬ: основные понятия, закономерности и методы математического моделирования, изучаемых систем технической физики;

УМЕТЬ: самостоятельно выбрать адекватную модель изучаемой системы, составить алгоритм расчета, составить программу (в необходимых случаях - воспользоваться известными пакетами прикладных программ)и произвести необходимые вычисления на компьютере;

ВЛАДЕТЬ:- методами научного поиска, методами автоматизации физического эксперимента;

- методами математического моделирования объектов технической физики.

Карта компетенций

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обучения в целом**	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лабораторные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования свой личности	Знает: фундаментальные разделы физики, термины и основные законы предмета, изучаемого на практике, его роль и связь с другими курсами	Термины и основные законы предмета, изучаемого на практике	фундаментальные разделы физики, термины и основные законы предмета, изучаемого на практике	фундаментальные разделы физики, термины и основные законы предмета, изучаемого на практике, его роль и связь с другими курсами	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
Умеет: применять методы расчета технологических процессов объекта или новые методики при решении научно-исследовательской задачи	анализировать структуру изучаемого объекта, научно-исследовательской задачи	использовать приборы и технологическое оборудование	применять методы расчета технологических процессов объекта или новые методики при решении научно-исследовательской задачи	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
Владеет: приемами анализа и синтеза	методами мониторинга	нестандарностью мышления	приемами анализа и синтеза	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
ОК-6	способность самостоятельно приобретать знания с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение	Знает: Приемы научного исследования	Математические методы и компьютерные технологии моделирования технических задач	Основные логические методы	Приемы научного исследования	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
Умеет: Наладить и отладить программу, моделирующую изучаемый процесс и получить новые данные	Построить адекватную модель изучаемого процесса	Разработать алгоритм	Наладить и отладить программу, моделирующую изучаемый процесс и получить новые данные	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
Владеет: Современными языками программирования и пакетами прикладных программ, применяемых в таких задачах	Математическими методами	Численными алгоритмами моделирования технических процессов	Современными языками программирования и пакетами прикладных программ, применяемых в таких задачах	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
ПК-4	способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их качественный и количественный анализ	Знает: Физические основы, законы и явления изучаемого процесса, видит связь данного явления или процесса с подобными явлениями технической и фундаментальной физики	Физические основы, законы и явления изучаемого процесса	Физические основы, законы и явления изучаемого процесса, об полученных экспериментальных результатах ранее	Физические основы, законы и явления изучаемого процесса, видит связь данного явления или процесса с подобными явлениями технической и фундаментальной физики	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
Умеет: Анализировать и интерпретировать полученные результаты в ходе профессиональной научной деятельности	Использовать знания для решения профессиональных научных задач	Использовать полученные результаты эксперимента и анализировать их с известными теоретическими результатами или практическими расчетами	Анализировать и интерпретировать полученные результаты в ходе профессиональной научной деятельности	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
Владеет: Методами проведения качественного и количественного анализа; Способами решения научных проблем	Навыками изложения основ, законов и явлений изучаемого процесса	Навыками проведения эксперимента и анализом полученных данных	Методами проведения качественного и количественного анализа; Способами решения научных проблем	Лабораторные работы	Решение научных задач, поставленных на занятиях
ПК-6	способность критически анализировать современные проблемы технической физики, ставить задачи и разрабатывать программу исследования, выбирать адекватные способы методы решения экспериментальных и теоретических задач, интерпретировать, представлять и применять полученные результаты	Знает: Связь технической физики с другими предметами естественно-научного цикла, а также гуманитарного	Основные проблемы и научные достижения ученых в области технической физики	Основные закономерности процессов технической физики и его роль в формировании технических процессов	Связь технической физики с другими предметами естественно-научного цикла, а также гуманитарного	Лабораторные работы	Выполнение домашнего задания
Умеет: Применять полученные знания для интерпретации современных проблем технической физики	Применять знания при решении технических задач	Применять знания для решении научных физических исследований	Применять полученные знания для интерпретации современных проблем технической физики	Лабораторные работы	Выполнение домашнего задания
Владеет: навыками сбора, систематизации и анализа полученных результатов или данных, умениями интерпретировать, представлять и применять полученные результаты исследования	Умениями адекватно анализировать основные проблемы технической физики	Умениями ставить научные цели и задачи, выбирать адекватные способы методы решения экспериментальных и теоретических задач	навыками сбора, систематизации и анализа полученных результатов или данных, умениями интерпретировать, представлять и применять полученные результаты исследования	Лабораторные работы	Выполнение домашнего задания
ПК-7	способность самостоятельно выполнять физико-технические научные исследования для оптимизации параметров объектов и процессов с использованием стандартных и специально разработанных инструментальных и программных средств	Знает: основные особенности квазиодномерных и двумерных течений	Кинематику жидкости и газа; основные законы сохранения массы, импульса и энергии применительно к движению жидкости, газа, многофазных сред	постановки задач и основные модели гидрогазодинамики	основные особенности квазиодномерных и двумерных течений	Лабораторные работы	Решение учебных задач, домашнее задание
Умеет: Обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмыслять их с учетом имеющихся литературных данных	Формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научных исследований и требующие углубленные профессиональные знания	Выбирать необходимые методы исследования, модифицировать существующие и разрабатывать новые методы, исходя из конкретных задач научного исследования	Обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмыслять их с учетом имеющихся литературных данных	Лабораторные работы	Решение учебных задач, домашнее задание
Владеет: Навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности	Навыками формулирования и решения задач научного исследования	Методологией научного исследования	Навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности	Лабораторные работы	Решение учебных задач, домашнее задание
ПК-8	готовность осваивать и применять современные физико-математические методы и методы искусственного интеллекта для решения профессиональных задач, составлять практические рекомендации по использованию полученных результатов	Знает: основные особенности квазиодномерных и двумерных течений	кинематику жидкости и газа; основные законы сохранения массы, импульса и энергии применительно к движению жидкости, газа, многофазных сред	постановки задач и основные модели гидрогазодинамики	основные особенности квазиодномерных и двумерных течений	Лабораторные работы	Выполнение домашнего задания
Умеет: реализовывать на компьютерах расчеты задач в квазиодномерном приближении; анализировать результаты компьютерных расчетов	выбрать физико-математическую модель течения, отвечающую принятой постановке гидродинамических задач	определять гидродинамические параметры	реализовывать на компьютерах расчеты задач в квазиодномерном приближении; анализировать результаты компьютерных расчетов	Лабораторные работы	Выполнение домашнего задания
Владеет: методами анализа влияния внешних воздействий на гидродинами-ческие параметры	методами постановки гидродинамических задач	методами решения гидродинамических задач для основных классов течений	методами анализа влияния внешних воздействий на гидродинамические параметры	Лабораторные работы	Выполнение домашнего задания
ПК-9	способность представлять результаты исследования в формах отчетов, рефератов, публикаций и презентаций	Знает: Все виды производства информационных систем и сетей, технологий и средств их обеспечения	Знает комплекс программных средств, обеспечивающих автоматизированный прием, обработку, ведение баз данных информации, ее корректировку и передачу собираемой информации;	Знает основы современных технологий сбора, обработки и представления информации.	Все виды производства информационных систем и сетей, технологий и средств их обеспечения	защита контрольных работ, выступление на студенческих научных конференциях	Выполнение домашнего задания
Умеет: анализировать научные данные в контексте исследовательской деятельности.	выбирать в зависимости от требуемых целей законы, формы, правила, приемы познавательной деятельности мышления;	анализировать полученные данные Может отделить существенную информацию, представленную данными от несущественной; Может представить существенную информацию в виде, наиболее удобном для восприятия человеком.	анализировать научные данные в контексте исследовательской деятельности.	защита контрольных работ, выступление на студенческих научных конференциях	Выполнение домашнего задания
Владеет: технологиями приобретения, использования и обновления естественнонаучных, знаний; владеет современными информационными и коммуникационными технологиями.	сбором доступной информации; Навыками работы с основными научными категориями; навыками работы в офисных компьютерных программах (Word, Excel, Power Point и т. д.)	технологией использования естественнонаучных знаний; Владеет разными способами сбора, обработки и представления информации;	технологиями приобретения, использования и обновления естественнонаучных, знаний; владеет современными информационными и коммуникационными технологиями.	защита контрольных работ, выступление на студенческих научных конференциях	Выполнение домашнего задания

_______________