Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Директор ФТИ
___________
«___» ____________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Автоматизация физического эксперимента
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 14.03.02 Ядерные физика и технологии
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Физика атомного ядра и частиц
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2014 г.
КУРС 4 СЕМЕСТР 8
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 6
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: ДИСЦ. Б8.0, ДИСЦ. Б11.0, ДИСЦ. В7, ДИСЦ. В8
КОРЕКВИЗИТЫ: ДИСЦ. В.5.5
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции | 44 | часов (ауд.) |
Лабораторные занятия | 22 | часа (ауд.) |
Практические занятия | 22 | часа (ауд.) |
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ | 88 | часов |
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА | 128 | часов |
ИТОГО | 216 | часов |
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ | очная |
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН В 8 СЕМЕСТРЕ;
Обеспечивающая кафедра: «Прикладная физика» ФТИ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: к. ф.-м. н.
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: к. ф.-м. н., доцент
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к. ф.-м. н., доцент
2014
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
Цели освоения дисциплины: формирование необходимых знаний об автоматизированных системах управления, применяющихся сегодня во всех областях техники, в научных исследованиях, промышленном производстве. Изучение принципов автоматизации физического эксперимента, принципов построения, аппаратных и программных решений автоматизированных систем научных исследований. Формирование у студентов знаний, а также практических умений, позволяющих проводить простейшие автоматизированные практические и лабораторные работы.
2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП
Дисциплина «Автоматизация физического эксперимента» входит как основная в перечень дисциплин, которые определяют профессиональную подготовку по направлению «Ядерные физика и технологии».
Дисциплине «Автоматизация физического эксперимента» предшествует освоение дисциплин (ПРЕРЕКВИЗИТЫ):
«Информатика»
«Электроника»
«Электротехника».
3. Результаты освоения дисциплины (модуля)
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины (модуля) направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины
Результаты обучения (компетенции из ФГОС) | Составляющие результатов обучения | |||||
Код | Знания | Код | Умения | Код | Владение опытом | |
Р1 | З.1.1 | Основных методов, способов и средств получения, хранения, переработки информации. | У.1.1. | Самообучаться, повышать свою квалификацию и мастерство. | В.1.1. | Обобщения, анализа, восприятия информации, постановки цели и выбора путей ее достижения. |
У.1.2. | Работать с информацией в глобальных компьютерных сетях. | В.1.2. | Работы с компьютером как средством управления информацией | |||
Р2 | У.2.1. | Логически верно, аргументировано и ясно, строить устную и письменную речь. | ||||
У.2.2 | Критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков. | |||||
Р5 | З.5.1. | Иностранных языков на уровне не ниже разговорного | У.5.1. | Использовать иностранный язык в своей профессиональной деятельность | В.5.1. | Получения информации профессионального содержания из зарубежных источников |
Р7 | З.7.1. | Основных законов естественнонаучных дисциплин | У.7.1. | Использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности | В.7.1. | Математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования. |
В результате освоения дисциплины (модуля) студентом должны быть достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины (модуля)
Формируемые компетенции в соответствии с ООП* | Результаты освоения дисциплины |
РД1 | Демонстрировать культуру мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения; стремления к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства; владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией; способность работы с информацией в глобальных компьютерных сетях. |
РД2 | Способность логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь; критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков. |
Р5 | Владеть одним из иностранных языков на уровне не ниже разговорного. |
4. Структура и содержание дисциплины
Задачи изложения и изучения дисциплины реализуются в следующих формах деятельности:
· лекции, нацеленные на получение необходимой информации и ее использовании при решении практических задач;
· практические занятия, направленные на активизацию познавательной деятельности студентов и приобретения ими навыков решения практических и проблемных задач;
· лабораторные работы на основе программы «Компьютерная лаборатория» – для практических расчетов защиты и характеристик радиационных полей от различных источников ионизирующих излучений;
· консультации – еженедельно для всех студентов для сдачи заданий, которые выполняются на практических занятиях и во время самостоятельной работы;
· самостоятельная внеаудиторная работа направлена на приобретение навыков самостоятельного решения задач по дисциплине и реализуется в виде специальных практических заданий по всем разделам дисциплины;
· текущий контроль за работой студентов осуществляется на лекционных и практических занятиях в виде самостоятельных работ для оценки степени усвоения материала, а также в виде индивидуальной защиты специальных заданий;
· рубежный контроль включает контрольные работы, которые проводятся в стандартные сроки этого контроля в ТПУ;
Контроль знаний студентов проводится в рамках рейтинговой системы, принятой в ТПУ. Допуск к экзамену получают студенты, набравшие не менее 33 баллов по всем видам контроля.
4.1 Содержание теоретического раздела дисциплины
Лекции – 44 часа
1. Введение. Автоматизация физического эксперимента– 2 часа.
2. Измерительные преобразователи физических (электрических и неэлектрических) величин – 2 часа.
3. Цифро-аналоговые преобразователи. Принципы работы АЦП – 2 часа.
4. Сигналы в ядерной электронике – 2 часа.
5. Стандарты сигналов NIM, TTL, ECL – 2 часа.
6. Передача сигналов и согласование импедансов – 2 часа.
7. Построение системы КАМАК – 20 часов.
8. Система FASTBUS – 2 часа.
9. Применение компьютера для локального эксперимента – 10 часов.
Практические занятия – 22 часа
1. Программирование микроконтроллера AtMega-16. – 10 часов.
2. Работа в среде C-Builder6.– 12 часов.
Лабораторные работы – 22 часа.
1. Программирование таймера– 2 часа.
2. Программирование АЦП– 2 часа.
3. Программирование USART– 4 часа.
4. Работа с COM-портом– 4 часа.
5. Работа в среде C++Builder– 10 часов.
Для каждой темы практических занятий разработаны специальные задания с теоретическими вопросами, задачами и с численным моделированием на ЭВМ. Часть задач решается на практических занятиях, а часть во время самостоятельной работы. Объем заданий определяется временем, отведенным студенту учебным планом и планом самостоятельной работы. Каждое выполненное задание студент защищает преподавателю и получает определенное число баллов в рамках рейтинговой системы, принятой в ТПУ. Примеры практических заданий приведены в приложении.
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Автоматизация физического эксперимента» используются образовательные технологии, отмеченные в табл. 2.
Таблица 2
Методы и формы организации обучения
Методы | Лекц. | Лаб. раб. | Пр. зан./ сем., | СРС |
IT-методы | + | + | + | |
Работа в команде | + | + | ||
Case-study | ||||
Игра | ||||
Методы проблемного обучения | + | + | ||
Обучение на основе опыта | + | |||
Опережающая самостоятельная работа | + | + | + | |
Проектный метод | ||||
Поисковый метод | + | + | + | |
Исследовательский метод | + | + | + | + |
Другие методы | + |
* – Тренинг, ** – мастер-класс
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (128 часов)
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:
· самостоятельное изучение теоретического материала по учебному пособию преподавателя и по материалам других учебников (68 ч);
· выполнение домашних контрольных работ (20 ч);
· подготовка к самостоятельным работам (20 ч);
· выполнение специальных практических заданий (20 ч).
6.2. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим образом:
1. оценка домашних контрольных работ;
2. оценка при защите специальных заданий с теоретическими вопросами и задачами;
3. оценка при защите результатов моделирования.
7. Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од от 01.01.2001 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
· текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического материала ответы на вопросы и др.) и результаты практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем и др.) проводится в течение семестра (оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов);
· промежуточная аттестация (экзамен) проводится в конце семестра и оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене студент должен набрать не менее 22 баллов.
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
8 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная 1. Цифровая обработка сигналов : учебное пособие / , , ; Томский политехнический университет (ТПУ). — Томск: Изд-во ТПУ, 2008. — 307 с.: ил.. — Библиогр.: с. 167-168.. — ISBN 5-98298-326-6. 2. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 : 30 лекций : учебное пособие для вузов по группе подготовки бакалавров 550000<Технические науки> дисциплине<Управление техническими системами> / [и др.]. — Москва: ДМК Пресс, 2005. — 264 с.: ил.. — На тит. с.: к 75-летию Моск. энергет. ин-та. — Библиогр.: с. 262.. — ISBN 5-94074-084-7. http://e. /books/element. php? pl1_cid=25&pl1_id=1089 |
Дополнительная 1. Многомерные многоскоростные системы обработки сигналов / . — Москва: Техносфера, 2009. — 480 с.: ил.. — Мир цифровой обработки. — Библиогр.: с. 449-477.. — ISBN 978-5-94836-233-5. 2. Методы обработки экспериментальных данных : учебное пособие / . — Москва: Физматлит, 2008. — 208 с.: ил.. — Физтеховский учебник. — Библиогр.: с. 202-205. — Предметный указатель: с. 206-207.. — ISBN 978-5-9221-0608-5. |
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При проведении практических занятий и чтении лекций используется, корпоративная компьютерная сеть и сеть ИНТЕРНЕТ.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки Физика атомного ядра и частиц.
Программа одобрена на заседании кафедры Прикладная физика
(протокол № ____ от «___» _______ 2014 г.).
Автор ____________________ //
Рецензент____________________/ /
