МИНИСТЕРСТВО науки и ОБРАЗОВАНИЯ РЕСБУЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К. И.САТПАЕВА
Горно-металлургический институт имени
Кафедра "Горные и металлургические машины и оборудования"
 |
Утверждаю
Директор ГМИ
_______________
"______"___________2014 г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине "Математика в расчетах ГМ и СУ "
Специальность "5В072400 – Технологические машины и оборудование (по отраслям)"
Форма обучения – дневная
Всего – 3 кредита
Курс – 2
Семестр –3
Лекции – 15часов
Практические занятия – 30 часов
Рубежный контроль (количество) – 2
СРСП 45часов
СРС – 45 часов
Всего аудиторных часов – 60
Внеаудиторных – 75часов
Трудоемкость – 135 часов
Экзамен – 5 семестр, письменный
Алматы 2014
Программа курса составлена профессором и доцентом на основании модульного учебного плана по специальности 5В072400 – Технологические машины и оборудование (по отраслям), утвержденного в КазНТУ имени в 2014г.
Рассмотрена на заседании кафедры «__» ________ 2014г., протокол № _
Зав. кафедрой ТиГМ Б. Искаков.
Одобрена методическим советом института «_____»___________2014 г., протокол №_______
Председатель
Сведения о преподавателях:
- доктор технических наук, профессор, окончил КазПТИ имени в 1967 году, стаж работы в КазНТУ 43 года, количество статей - 97, одна монография, два учебных пособия, один справочник.
- доцент, общий стаж работы 43 года, в КазНТУ - 28 лет, количество статей 13, два учебных пособия. Окончила Алма-Атинский институт народного хозяйства, учетно-экономический факультет и Казахский политехнический институт имени , горный факультет.
Офис: Кафедра «Горные и металлургические машины и оборудование»
Адрес: 050013, , корпус ГМК, ком. 222.
Тел. 292-63-62
Факс _ 292-64-37
E-mail *****@***ru
1 Цели и задачи дисциплины
В наше время постоянно происходит увеличение сфер и отраслей деятельности, где в той или иной степени применяется математика. Это связано в первую очередь с быстрым развитием научно-технического прогресса – все быстрее появляются новые технологии и с каждым годом они становятся все более сложными, а также с тем, что математические основы – это базовые знания, фундаментальный заклад, который нужен в любой науке. В связи с этим возросла роль математики в инженерной деятельности. Расчеты инженера должны быть сверхточными для обеспечения полной безопасности прохождения тех или иных процессов, и чтобы этого достичь, он использует математические знания. Если же инженер не будет обладать достаточным уровнем квалификации, то он останется невостребованным, что в свою очередь для него весьма и весьма невыгодно. Таким образом, можно сделать вывод, что математика – это, в какой-то мере, основа любой науки, и без знания математики в современном мире существовать практически невозможно.
Освоение программы данной дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие компетенции:
- владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке целей и выбору путей ее достижения;
- умение логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь;
- стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства;
- способность испрользовать законы и методы математики при решении профессиональных задач;
- умение работать с компьютером, с программными средствами общего назначения.
Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен
знать:
- возможности математического пакета «MATHCAD»;
- графический редактор, символьные вычисления, операторы суммы, произведения, дифференциирования и интегрирования;
- решение нелинейных уравнений и систем, выполнение анализа оптимизационных задач;
- обработку экспериментальных данных;
- создание модульных и безмодульных программ расчета.
уметь:
- строить 2-х и 3-мерные графики в декартовой и полярной системе координат;
- выполнять действия элементарной математики, операции интегрирования и диференциирования;
- решать типовые оптимизационные задачи;
-обрабатывать экспериментальные данные;
- разрабатывать алгоритмы и создавать программы расчета;
владеть
средствами защиты информации при работе с компьютерными документами.
Пререквизиты
Для изучения дисциплины, необходимо освоения содержания дисциплин: математики, информатики, физики.
Постреквизиты
Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в: общепрофессиональных и специальных дисциплинах, курсовом и дипломном проектировании.
2 Система оценки знаний Бакалавра
- обучающийся обязан полностью посещать лекции и лабораторные занятия, а также часы самостоятельной работы под руководством преподавателя в аудитории, согласно расписанию;
- обучающийся обязан своевременно сдавать отчет о выполненной работе в соответствии с календарным графиком учебного процесса дисциплины;
- пропущенные занятия по уважительной причине отрабатываются по дополнительному расписанию, предлагаемому тьютором во внеурочное время;
Контроль и оценка знания, сроки сдачи результатов текущего контроля определяются графиком учебного процесса по дисциплине (таблицы 1, 2)
Таблица 1
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
Вид итогового контроля | Виды контроля | % |
Экзамен письменный | Итоговый контроль | 100 |
Текущий контроль Рубежный контроль | 100 100 |
Видами текущего контроля по дисциплине являются практические работы, семестровые задания.
Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным графиком учебного процесса по дисциплине (таблица 2).
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Математика в расчетах ГМиСУ»
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
|
Недельное количество контроля | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 3 |
| |
Вид контроля | П1 | П2 | П3 ТО1 | П4 | П5 | П6 СЗ1 | П7 РК1 | П8 | П9 | П10ТО2 | П11 | П12 | СЗ2 П12 | РК2 |
| |
Виды контроля П - практические работы; РК – рубежный контроль, ТО– тестовый опрос, СЗ – семестровое задание. |
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале, приведенной в таблице 3.
Таблица 3
Оценка знаний бакалавров
Оценка | Буквенный эквивалент | Рейтинговый балл (в процентах %) | В баллах |
Отлично | А | 95-100 | 4 |
А- | 90-94 | 3,67 | |
Хорошо | В+ | 85-89 | 3,33 |
В | 80-84 | 3,0 | |
В- | 75-79 | 2,67 | |
Удовлетворительно | С+ | 70-74 | 2,33 |
С | 65-69 | 2,0 | |
С- | 60-64 | 1,67 | |
D+ | 55-59 | 1,33 | |
D | 50-54 | 1,0 | |
Неудовлетворительно | F | 0-49 | 0 |
3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Распределение часов по видам занятий
Таблица 4
Тематический план курса
Номер темы | Наименование темы | Количество академических кредитов | |||
Лекции | Практические занятия | СРСП | СРС | ||
1 | Вводная. Математика и ее роль при расчете параметров горных машин и СУ. | 1 | 3 | 3 | |
2 | Переменные, операции, основные операторы | 1 | 2 | 3 | 3 |
3 | Массивы в МаthCAD | 1 | 2 | 3 | 3 |
4 | Построение графиков в пакете МаthCAD | 1 | 2 | 3 | 3 |
5 | Символьные вычисления в документе МаthCAD | 1 | 2 | 3 | 3 |
6 | Операторы суммы и произведения в МаthCAD | 1 | 2 | 3 | 3 |
7 | Операторы дифференциирования | 1 | 2 | 3 | 3 |
8 | Операторы интегрирования | 1 | 2 | 3 | 3 |
9 | Решение нелинейных уравнений и систем уравнений в пакете МаthCAD | 1 | 2 | 3 | 3 |
10 | Решение оптимизационных задач в пакете МаthCAD | 1 | 4 | 3 | 3 |
11 | Обработка экспериментальных данных | 1 | 2 | 3 | 3 |
12-13 | Программирование в пакете МаthCAD | 1 | 2 | 3 | 3 |
14 | Оформление документов | 1 | 2 | 3 | 3 |
15 | Заключительная | 1 | 2 | 3 | 3 |
Всего | 15 | 30 | 45 | 45 |
3.2 Лекции
Перечень тем лекций, их содержание и объем приведены в таблице 5.
Таблица 5
Перечень практических занятий, их содержание и объем в часах
Номер темы | Содержание лекции | Объем в часах |
1 | Вводная. Математика и ее роль при расчете параметров горных машин и СУ. Математика и ее роль при расчете параметров горных машин и СУ. Компьютерная математика и математические пакеты - Maple, MatLab, MathCad. Интерфейс пакета MathCad. | 1 |
2 | Переменные, операции, основные операторы. Константы. Переменные. Базовые математические операторы. Ввод математических выражений. Опепратор присваивания. Оператор вывода. | 1 |
3 | Массивы в МаthCAD. Вектор, массив. Обращение к элементам массива. Ввод индексных выражений. Присваивание значений элементам массива. Верхний индекс матрицы. Создание вектора и матрицы. | 1 |
4 | Построение графиков в пакете МаthCAD. Построение графиков фуекций одной переменной. Форматирование и редактирование гшрафиков. Построение нескольких графиков. Графики в полярной системе координат. График параметрической функции. Графики функций двух переменных. | 1 |
5 | Символьные вычисления в документе МаthCAD. Оператор символьного вывода. Символьное вычисление сумм, произведений, производных и интегралов. Символьное вычисление пределов. Символьные алгебраические вычисления. Вычисление коэффициентов полинома. Дифференциирование при помощи символьного оператора вывода. | 2 |
6 | Операторы суммы и произведения в МаthCAD. Оператор вычисления суммы. Оператор вычисления произведения. | 1 |
7 | Операторы дифференциирования. Операторы вычисления производных. Шаблоны вычисления производных. Вычисления производных высшего порядка. | 1 |
8 | Операторы интегрирования. Оператор вычисления определенных интеграллов. Шаблон вычисления определенных интеграллов. | 1 |
9 | Решение нелинейных уравнений и систем уравнений в пакете МаthCAD. Определение интервалов локализации корней нелинейного уравнения. Решение систем нелинейных уравнений. | 1 |
10 | Решение оптимизационных задач в пакете МаthCAD. Решение оптимизационных задач без ограничений. Решение задач условной оптимизации. | 1 |
11 | Обработка экспериментальных данных. Вычисление выборочных значений числовых характеристик. Математическое ожидание случайной величины. Дисперсия случайной величины. Среднеквадратическое отклонение случайной величины. Медиана и мода случайной величины. | 1 |
12-13 | Программирование в пакете МаthCAD. Программирование разветвляющихся алгоритмов. Программирование линейных алгоритмов. | 2 |
14 | Оформление документов. Оформление документов в пакете МатСAD | 1 |
15 | Заключительная. Освоение курса. Kонспект лекций | 1 |
итого | 15 |
3.3 Практические занятия
Перечень тем практических занятий, их содержание и объем в кредитах приведены в таблице 6.
Таблица 6
Перечень практических занятий, их содержание и объем в часах
Номер занятия | Содержание занятий | Объем в часах |
1 | Интерфейс пакета MatCAD | 1 |
2 | Простейшие вычисления и операции в пакете MatCAD применительно к расчету основных параметров пневматических перфораторов | 2 |
3 | Построение и форматирование графиков в пакете MatCAD | 2 |
4 | Решение задач элементарной математики в пакете MatCAD применительно к расчету технической производительности погрузочных машин | 2 |
5 | Решение системы линейных алгебраических уравнений по формулам Крамера в пакете MatCAD применительно к расчету эксплуатационных параметров скреперных установок | 2 |
6 | Решение матричных уравнений применительно к расчету конструктивных параметров подъемных установок | 2 |
7 | Производная и ее вычисления в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров водоотливных установок | 2 |
8 | Неопределенный интеграл в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров подземных электровозов | 2 |
9 | Определенный интеграл в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров шахтных насосов | 2 |
10 | Решение задач линейного программирования в среде пакета MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров стационарных установок | 2 |
11 | Решение транспортных задач в пакете MatCAD применительно к выбору гидравлических машин | 2 |
12 | Парная линейная регрессия в пакете MatCAD применительно к выбору электровозного транспорта | 2 |
13 | Нелинейная регрессия в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров буровых станков | 3 |
14 | Множественная полиноминальная регрессия в MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров шахтных водоотливных установок | 2 |
15 | Оформление документа в MatCAD | 2 |
Итого | 30 |
3.4 Содержание СРСП
1. Введение в дисциплину «Математика в расчете горных машин и СУ»
2. Интерфейс математического пакета MatCAD
3. Переменные, операции, основные операторы
4. Массивы в пакете MatCAD
5. Построение графиков функций одной переменной в пакете MatCAD
6. Построение графиков функций двух переменных( поверхностей) в пакете MatCAD
7. Символьное вычисление сумм и произведений в пакете MatCAD
8. Символьное вычисление интегралов в пакете MatCAD
9. Решение нелинейных уравнений в пакете MatCAD
10. Решение систем уравнений в пакете MatCAD
11. Вычисление выборочных значений числовых характеристик в пакете MatCAD
12. Вычисление математического ожидания случайной величины в пакете MatCAD
13. Вычисление дисперсии случайной величины в пакете MatCAD
14. Вычисление среднеквадратического отклонения случайной величины в пакете MatCAD
15. Программирование линейных и разветвляющихся алгоритмов
16. Программирование цикла типа арифметической прогрессии в пакете MatCAD
3.5 Содержание СРС
1. Компьютерная математика и математические пакеты
2. Инсталляция программы MatCAD.
3. Команды управления экраном.
4. Клавиши быстрого доступа и сообщения об ошибках пакета MatCAD
5. Простейшие операции и основные операторы MatCAD
6. Массивы в MatCAD
7. Построение графиков в MatCAD
8. Символьные вычисления в документе MatCAD Дифференциирование и интегрирование в MatCAD
9. Решение линейных уравнений и систем уравнений в MatCAD
10. Решение нелинейных уравнений и систем уравнений в MatCAD
11. Решение оптимизационных задач в MatCAD
12. Обработка экспериментальных данных в MatCAD
13. Программирование в пакете MatCAD
14. Решение матричных уравнений в пакете MatCAD
15. Оформление документа в пакете MatCAD
3.6 График проведения учебных занятий
График проведения учебных занятий приведен в таблице 12.
Таблица 7
График проведения учебных занятий
№ пп | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 | Вводная. Математика и ее роль при расчете параметров горных машин и СУ. | ||
2 | Переменные, операции, основные операторы | ||
3 | Массивы в МаthCAD | ||
4 | Построение графиков в пакете МаthCAD | ||
5 | Символьные вычисления в документе МаthCAD | ||
6 | Операторы суммы и произведения в МаthCAD | ||
7 | Операторы дифференциирования | ||
8 | Операторы интегрирования | ||
9 | Решение нелинейных уравнений и систем уравнений в пакете МаthCAD | ||
10 | Решение оптимизационных задач в пакете МаthCAD | ||
11 | Обработка экспериментальных данных | ||
12 | Программирование в пакете МаthCAD | ||
13 | Оформление документов | ||
14 | Заключительная | ||
15 | Вводная. Математика и ее роль при расчете параметров горных машин и СУ. | ||
Практические занятия | |||
1 | Интерфейс пакета MatCAD | ||
3 | Простейшие вычисления и операции в пакете MatCAD применительно к расчету основных параметров пневматических перфораторов | ||
3 | Построение и форматирование графиков в пакете MatCAD | ||
4 | Решение задач элементарной математики в пакете MatCAD применительно к расчету технической производительности погрузочных машин | ||
5 | Решение системы линейных алгебраических уравнений по формулам Крамера в пакете MatCAD применительно к расчету эксплуатационных параметров скреперных установок | ||
6 | Решение матричных уравнений применительно к расчету конструктивных параметров подъемных установок | ||
7 | Производная и ее вычисления в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров водоотливных установок | ||
8 | Неопределенный интеграл в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров подземных электровозов | ||
9 | Определенный интеграл в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров шахтных насосов | ||
10 | Решение задач линейного программирования в среде пакета MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров стационарных установок | ||
11 | Решение транспортных задач в пакете MatCAD применительно к выбору гидравлических машин | ||
12 | Парная линейная регрессия в пакете MatCAD применительно к выбору электровозного транспорта | ||
13 | Нелинейная регрессия в пакете MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров буровых станков | ||
14 | Множественная полиноминальная регрессия в MatCAD применительно к расчету конструктивных параметров шахтных водоотливных установок | ||
15 | Оформление документа в MatCAD |
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
Основная литература
1 Е. Макаров. Инженерные расчеты в MatCAD. Учебный курс.- Питер, 2005.
Дополнительная литература
2. . MatCAD 7 Pro для студентов и инженеров: - М.: КомпьютерПресс, 1998.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цели и задачи дисциплины…………………………………. 3
3. Система оценки знаний бакалавров…………………….. …3
3. Содержание дисциплины………………………………….....4
4. Учебно-методические материалы по дисциплине……..…...9
