«Моделирование с помощью профессиональных пакетов» (стр. 1 )

Утверждён на заседании кафедры

«____»_________________20____г.

Протокол № _______

Зав. кафедрой__________________

Институт прикладных технико-экономических исследований и экспертиз

Базовая кафедра «Математического моделирования в космических системах»

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Моделирование с помощью профессиональных пакетов»

Направление подготовки: 02.04.02 «Фундаментальная информатика и информационные технологии»

Специализации: «Современные информационные технологии в РКО», «Математическое моделирование в космических исследованиях»

Квалификация (степень) выпускника: Магистр

Москва-2014

1. Цели и задачи освоения дисциплины

Основными целями освоения дисциплины «Моделирование с помощью профессиональных пакетов» состоит в формировании у студентов практических навыков в работе с интегрированными пакетами прикладных программ для математического моделирования, а также твердых теоретических знаний важнейших численных методов, применяемых в решении задач моделирования.

Основными задачами курса являются:

сформировать представление о структуре и функциональных возможностях основных пакетов для моделирования и инженерных вычислений; сформировать представления о достоинствах и недостатках пакетов при решении задач различного класса; приобретение студентами навыков использования этих пакетов для решения широкого круга задач в общеинженерных и специальных дисциплинах изучить важнейшие методы вычислительной математики, используемые в практике решения задач моделирования.

2. Место дисциплины в структуре магистерской программы

Дисциплина «Моделирование с помощью профессиональных пакетов» для направления подготовки 02.04.02 «Фундаментальная информатика и информационные технологии»  относится к базовой части (Б.1.В.7 и базируется на использовании магистрами знаний, полученных ими при изучении таких дисциплин как «Основы имитационного моделирования», «Введение в современную вычислительную математику», «Основы современной математики».

Для успешного освоения данной дисциплины студент должен иметь представление о современных технологиях программирования.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

Выпускник по направлению подготовки 02.04.02 «Фундаментальная информатика и информационные технологии» с квалификацией (степенью) «магистр» должен обладать следующими компетенциями:

а) общекультурными (ОК)

способностью к абстрактному мышлению, анализу, синтезу (ОК-1); готовностью действовать в нестандартных ситуациях, нести социальную и этическую ответственность за принятые решения (ОК-2); готовностью к саморазвитию, самореализации, использованию творческого потенциала (ОК-3).

б) общепрофессиональными (ОПК)

готовностью к коммуникации в устной и письменной формах на русском и иностранном языках для решения задач профессиональной деятельности (ОПК-1); готовностью руководить коллективом в сфере своей профессиональной деятельности, толерантно воспринимая социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия (ОПК-2); способностью использовать и применять углубленные теоретические и практические знания в области фундаментальной информатики и информационных технологий (ОПК-3); способностью самостоятельно приобретать 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 (ОПК-4); способностью использовать углублённые знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОПК-5).

в) профессиональными (ПК)

способностью проводить научные исследования и получать новые научные и прикладные результаты самостоятельно и в составе научного коллектива (ПК-1); способностью использовать углубленные теоретические и практические знания в области информационных технологий и прикладной математики, фундаментальных концепций и системных методологий, международных и профессиональных стандартов в области информационных технологий (ПК-2); способностью разрабатывать концептуальные и теоретические модели решаемых научных проблем и задач проектной и производственно-технологической деятельности (ПК-3); способностью разрабатывать архитектурные и функциональные спецификации создаваемых систем и средств, а также разрабатывать абстрактные методы их тестирования (ПК-4); способностью управлять проектами, планировать научно-исследовательскую деятельность, анализировать риски, управлять командой проекта (ПК-5); способностью к углубленному анализу проблем, постановке и обоснованию задач научной и проектно-технологической деятельности (ПК-6);

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:. структуру и функциональные возможности основных пакетов для моделирования и инженерных вычислений. Их достоинства и недостатки при решении задач различного класса;

Уметь: использовать полученные знания в своей практической деятельности. для проектирования, реализация и сопровождения параллельных программ.

Владеть: навыками работы в основных профессиональных пакетах для инженерных вычислений.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы        

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1	2	3	4
1.	Аудиторные занятия (всего)	36	36
В том числе:	-	-
1.1.	Лекции	18	18
1.2.	Прочие занятия	36	36
В том числе:
1.2.1.	Семинары (С)
Практические занятия (ПЗ)	18	18
Из них в интерактивной форме (ИФ)	12	12
2.	Самостоятельная работа (всего)	72	72
В том числе:
2.1.	Расчетно-графические работы	50	50
2.2.	Курсовая работа	0	0
Другие виды самостоятельной работы	22	22
Подготовка и прохождение промежуточной аттестации	2	2
3.	Общая трудоемкость (акад. часов)	144	144
Общая трудоемкость (зачетных единиц)	2	2

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Основные профессиональные пакеты для инженерных и научных расчетов        

Тема 1. Общие принципы, методы и этапы математического моделирования.

Общие принципы создания математических моделей естественно научных и технических объектов. Этапы создания модели и выбор методов нахождения ее решений Вычислительный эксперимент и интерпретация результатов расчетов

Тема 2. Пакеты для обощенных инженерных и математических расчетов.

Универсальные и специализированные пакеты математических вычислений (Matlab, Maple, Mathcad, LabView). Пакеты с открытым программным кодом (Octave, Maxima, R). Их преимущества и недостатки. Сравнительный анализ.

Разде 2. Моделирование систем описываемых дифференциальными уравнениями        

Тема 1. Моделирование систем описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями.

Решение ОДУ в Matlab. Примеры: Моделирование движения тела под действием силы тяжести; Моделирование движения заряженной частицы. Закон Кулона. Жесткость системы ОДУ

Тема 2. Моделирование систем описываемых уравнениями в частных производных

Matlab PDE Toolbox. Пример: решение волнового уравнения.

Раздел 3. Имитационное моделирование

Тема 1. Основы имитационного моделирования.

Системы, модели и имитационное моделирование. Системный подход к формированию имитационной модели, конструирование и обоснование модели. Область применения и классификация имитационных моделей.

Тема 2. Технологии имитационного моделирования.

Статический эксперимент. Метод Монте-Карло. Дискретно-событийные системы. Поведения системы моделирования случайных факторов. Управление модельным временем.

Тема 3. MATLAB/SIMULINK моделирования динамических систем.

Основные приемы подготовки и редактирования модели. Основные блоки пакета SIMULINK. Модели алгебраических объектов. Аппроксимация сигналов. Модели динамических объектов. Задачи оптимизации.  Управление модельным временем.

5.2 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
1.	Моделирование в системе Matlab	Х	Х
2.	Моделирование на основе системной динамики	Х

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий