ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
|
| Утверждаю |
Руководитель ООП по специальности 130102 декан ГРФ проф. |
| Зав. кафедрой информатики доц. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Информатика»
(наименование по рабочему учебному плану)
Специальность: 130102 «Технологии геологической разведки»
Специализации:
«Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»,
«Сейсморазведка»,
«Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых»
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: доц.
Санкт-Петербург
2012
Составитель: доц.
Научный редактор: доц.
1. Цели и задачи дисциплины:
Ознакомить студентов с основными понятиями и методами математического моделирования, с классификацией математических моделей, с основными подходами к выбору структуры и параметров моделей, а также с методами статического и динамического анализа моделей. Научить их использовать системы математических расчетов MathCAD и MatLab для решения задач математического моделирования.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина входит в базовую (общепрофессиональную) часть Профессионального цикла (С3.Б). Ее изучение базируется на знаниях и навыках, полученных ранее при изучении дисциплин Математического и естественнонаучного цикла, таких как Математика и Информатика, и сформированных в процессе их изучения компетенциях. Для успешного освоения дисциплины студенты должны иметь хорошую математическую подготовку и владеть компьютером на уровне квалифицированного пользователя.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций:
ОК-1: представление современной картины мира на основе целостной системы естественнонаучных и математических знаний, способность ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры;
ОК-2: обобщение, анализ, восприятие информации, способность поставить цели и выбрать пути их достижения;
ОК-9: стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства;
ОК-12: критическое осмысление накопленного опыта, изменение, при необходимости, профиля своей профессиональной деятельности;
ПК-2: самостоятельное приобретение новых знаний и умений с помощью информационных технологий и использование их в практической деятельности, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности;
ПК-4: способность организовать свой труд на научной основе, самостоятельно оценивать результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы, в том числе в сфере проведения научных исследований;
ПК-6: самостоятельное принятие решения в рамках своей профессиональной компетенции, готовность работать над междисциплинарными проектами;
ПК-7: понимание сущности и значения информации в развитии современного информационного общества, сознание опасностей и угроз, возникающих в этом процессе, соблюдение основных требований информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны;
ПК-8: владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, наличие навыков обработки данных и работы с компьютером как средством управления информацией;
ПК-22: владение современными технологиями автоматизации проектирования систем и их сервисного обслуживания;
ПК-24: наличие высокой теоретической и математической подготовки, а также подготовки по теоретическим, методическим и алгоритмическим основам создания новейших технологических процессов геологической разведки, позволяющим быстро реализовывать научные достижения, использовать современный аппарат математического моделирования при решении прикладных научных задач;
ПК-25: способность находить, анализировать и перерабатывать информацию, используя современные информационные технологии;
ПК-26: способность обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмысливать их с учетом имеющегося мирового опыта, представлять результаты работы, обосновывать предложенные решения на высоком научно-техническом и профессиональном уровне;
ПК-28: способность выполнять наукоемкие разработки в области создания новых технологий геологической разведки, включая моделирование систем и процессов, автоматизацию научных исследований;
ПК-29: способность разрабатывать новые методы использования компьютеров для обработки информации, в том числе в прикладных областях.
4. В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
· методологию математического моделирования и системного анализа;
· принципы выбора структуры математической модели;
· методы определения параметров математической модели;
· основные методы анализа статики и динамики моделей систем.
Уметь:
· применять методику системного анализа для исследования сложных систем;
· применять основные принципы выбора структуры математической модели;
· применять основные методы определения параметров математических моделей;
· применять аналитические и численные методы для анализа статики и динамики моделей систем;
· использовать системы математических расчетов MathCAD и MatLab для решения задач математического моделирования.
Владеть:
· методикой системного анализа для исследования сложных систем;
· методами выбора структур и определения параметров математических моделей;
· аналитическими и численными методами анализа статики и динамики моделей систем;
· системами математических расчетов MathCAD и MatLab для решения задач математического моделирования.
5. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр |
7 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 51 | 51 |
В том числе: | - | - |
Лекции | 17 | 17 |
Практические занятия (ПЗ) | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 34 | 34 |
Самостоятельная работа (всего) | 93 | 93 |
В том числе: | - | - |
Расчетно-графические работы | 50 | 50 |
Другие виды самостоятельной работы: | - | - |
Подготовка к экзамену | 36 | 36 |
Подготовка к контрольной работе | 7 | 7 |
экзамен | ||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 144 4 | 144 4 |
6. Содержание дисциплины
6.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Методология математического моделирования. Системный анализ. | Понятие системы. Примеры систем. Этапы системного анализа. Сложные системы и декомпозиция. |
2. | Выбор структуры математической модели. | Классификация моделей: статические и динамические модели; дискретные и непрерывные модели; детерминированные и стохастические модели; нечеткие модели; хаотические модели. Модели состояния динамических систем. Принципы выбора модели. |
3. | Выбор параметров математической модели. | Предварительные преобразования моделей. Регрессионный анализ и метод наименьших квадратов. Адаптивные модели и рекуррентные методы. |
4. | Анализ статики и динамики математических моделей систем. | Аналитические методы: метод возмущений; метод асимптотических разложений. Численные методы: метод простых итераций; метод Ньютона и его модификации; метод продолжения по параметру; методы решения дифференциальных уравнений и систем. |
5. | Применение систем MathCAD и MatLab для решения задач математического моделирования. | Базовые возможности систем MathCAD и MatLab. Решение задач линейной алгебры. Решение задач численного анализа. Решение задач теории систем. |
6.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
1. | Компьютерные технологии. | + | + | + | ||
2. | Геофизические исследования скважин. | + | + | + | + | + |
6.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | СРС | Все-го час. |
1. | Методология математического моделирования. Системный анализ. | 2 | - | - | 6 | 8 |
2. | Выбор структуры математической модели. | 4 | - | - | 13 | 17 |
3. | Выбор параметров математической модели. | 4 | - | - | 15 | 19 |
4. | Анализ статики и динамики математических моделей систем. | 4 | - | - | 17 | 21 |
5. | Применение систем MathCAD и MatLab для решения задач математического моделирования. | 3 | - | 34 | 42 | 79 |
Итого: | 17 | - | 34 | 93 | 144 |
7. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисцип-лины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 5 | MathCAD: базовые возможности системы. | 2 |
2. | 5 | MathCAD: решение задач линейной алгебры. | 2 |
3. | 5 | MathCAD: решение нелинейных уравнений и систем. | 2 |
4. | 5 | MathCAD: вычисление определенных интегралов. | 2 |
5. | 5 | MathCAD: решение дифференциальных уравнений и систем. | 2 |
6. | 5 | MathCAD: аппроксимация и интерполяция. | 2 |
7. | 5 | MathCAD: расчет спектра (быстрое преобразование Фурье). | 2 |
8. | 5 | MathCAD: расчет частотных и временных характеристик динамических систем. | 2 |
9. | 5 | MatLab: базовые возможности системы. | 2 |
10. | 5 | MatLab: решение задач линейной алгебры. | 2 |
11. | 5 | MatLab: решение нелинейных уравнений и систем. | 2 |
12. | 5 | MatLab: вычисление определенных интегралов. | 2 |
13. | 5 | MatLab: решение дифференциальных уравнений и систем. | 2 |
14. | 5 | MatLab: аппроксимация и интерполяция. | 2 |
15. | 5 | MatLab: расчет спектра (быстрое преобразование Фурье). | 2 |
16. | 5 | MatLab: расчет частотных и временных характеристик динамических систем. | 2 |
17. | 5 | MatLab: анализ динамических систем с помощью Simulink. | 2 |
8. Практические занятия (семинары) – не предусмотрены
9. Примерная тематика курсовых работ – не предусмотрены
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Андриевский Б. Р., Фрадков А. Л.. Элементы математического моделирования в программных средах MATLAB 5 и Scilab (учебное пособие). - СПб: Наука, 2001.
б) дополнительная литература
1. Дворецкий С. И., Муромцев Ю. Л., Погонин В. А., Схиртладзе систем. – М: Академия, 2009.
2. Дьяконов В. П. MATLAB R2006/2007/2008. Simulink 5/6/7. Основы применения. Издательство: Солон-Пресс. 2008.
4. Макаров Е. Г. MathCAD: Учебный курс. – СПб: Питер, 2009.
5. Максфилд Б. MathCAD в инженерных расчетах. +CD. – СПб: КОРОНА-век, 2010.
6. Самарский А. А., Михайлов моделирование. – М: Физматлит, 2005.
в) программное обеспечение
Microsoft Windows, Microsoft Office, MathCAD, MATLAB.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
11. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лекционная аудитория, оборудованная мультимедийными средствами и компьютерные классы с установленным программным обеспечением, необходимым для изучения курса.
12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание дисциплины включает в себя курс лекций и лабораторных работ. Лекции должны читаться с использованием мультимедийных средств обучения, позволяющих наглядно демонстрировать принципы работы с изучаемым программным обеспечением. На лабораторных работах студенты осваивают прикладное программное обеспечение путем выполнения индивидуальных практических заданий. Допуск к экзамену производится по результатам выполнения контрольных работ и защиты лабораторных работ. Экзамен проводится в форме тестирования.
Разработчики:
СПГГУ,
кафедра информатики и
компьютерных технологий, доцент
