Санкт-Петербургский государственный университет
Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А
ПРАКТИКИ
Научно-исследовательская практика
Research Practice
Язык(и) обучения
русский
Трудоемкость в зачетных единицах: 2
Регистрационный номер рабочей программы: 043482
Раздел 1. Характеристики учебных занятий
1.1. Цели и задачи учебных занятий
Целью научно-исследовательской практики является усвоение и закрепление теоретиче-ской и практической подготовки обучающихся в плане ресурсоёмких проектов и вычис-лений, приобретение практических навыков и компетенций.
Задачами научно-исследовательской практики являются:
• выполнение исследовательской задачи;
• разработка и отладка программ и/или приложений, в том числе для проведения вычислений с использованием высокопроизводительных вычислительных систем;
• написание отчётной (и программной, если есть в поставленных задачах) доку-ментации.
1.2. Требования подготовленности обучающегося к освоению содержания учебных занятий (пререквизиты)
Необходимо знание базовых разделов дисциплины (перечень «и/или») «Технология программирования», «Математическая обработка информации», «Прикладное и системное программное обеспечение», «Вычислительная математика», «Квантовая механика и статистическая физика».
Обучающийся должен знать основы математического моделирования сложных яв-лений в различных областях прикладной математики, физики; уметь строить алгоритмы решения поставленных задач и реализовывать их.
1.3. Перечень результатов обучения (learning outcomes)
Наряду с другими дисциплинами научно-исследовательская практика позволяет сформировать следующие компетенции:
готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе, способен к критическому пе-реосмыслению своего опыта, к адаптации к различным ситуациям и к проявлению творче-ского подхода, инициативы и настойчивости в достижении целей профессиональной дея-тельности;
владеет культурой мышления, способен к восприятию, обобщению, анализу информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, способен анализировать философские, мировоззренческие, социально и личностно значимые проблемы;
владеет основами методологии научного исследования, готов применять полученные зна-ния и навыки для решения практических задач в процессе обучения и в профессиональной и социальной деятельности;
уметь представлять результаты собственной деятельности с использованием современных средств, ориентируясь на потребности аудитории, в том числе в форме отчётов, презента-ций, докладов;
иметь навыки проведения экспериментальных исследований, выполнения проектов и за-даний по тематике разрабатываемой научной проблемы;
уметь работать в коллективе исполнителей над решением конкретных исследовательских задач и/или инновационных задач, быть готовым к реализации проектов исследователь-ской и инновационной направленности в команде исполнителей;
уметь представлять широкому кругу слушателей получаемую по результатам исследований информацию, быть готовым преподавать физику в рамках среднего (основного) общего образования.
1.4. Перечень и объём активных и интерактивных форм учебных занятий
объём занятий в активных и интерактивных формах научно-исследовательской практики составляет 24 часа. Основой практики является самостоятельная работа студентов в присутствии преподавателя и с использованием методических материалов. В процессе прохождения практики используются такие формы работы как:
• обсуждение цели, задач практической работы и поэтапного плана их достиже-ния с руководителем практики в виде консультаций;
• подготовка отчёта по результатам практики под руководством преподавателя (руководителя практики).
Раздел 2. Организация, структура и содержание учебных занятий
2.1. Организация учебных занятий
2.1.1 Основная практика
Трудоёмкость, объёмы учебной работы и наполняемость групп обучающихся | |||||||||||||||
Код модуля в составе дисциплины, практики и т. п. | Контактная работа обучающихся с преподавателем | Самостоятельная работа | Объём активных и интерактивных форм учебных занятий | Трудоёмкость | |||||||||||
лекции | семинары | консультации | практические | лабораторные работы | контрольные работы | коллоквиумы | текущий контроль | промежуточная | итоговая аттестация | под руководством | в присутствии | сам. раб. с использованием методических материалов | текущий контроль (сам. раб.) | промежуточная аттестация (сам. раб.) | итоговая аттестация (сам. раб.) |
ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ | |||||||||||||||
очная форма обучения | |||||||||||||||
Семестр 8 | 4 | 20 | 80 | 56 | 4 | 24 | 2 | ||||||||
2-100 | 10-25 | 10-25 | 1-1 | 1-1 | |||||||||||
ИТОГО | 4 | 20 | 80 | 56 | 4 | 2 |
Виды, формы и сроки текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации | |||||
Код модуля в составе дисциплины, практики и т. п. | Формы текущего контроля успеваемости | Виды промежуточной аттестации | Виды итоговой аттестации (только для программ итоговой аттестации и дополнительных образовательных программ) | ||
Формы | Сроки | Виды | Сроки | Виды | Сроки |
ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ | |||||
очная форма обучения | |||||
Семестр 8 | зачёт, устно, традиционная форма | по графику промежуточной аттестации |
2.2. Структура и содержание учебных занятий
№ п/п | Наименование темы (раздела, части) | Вид учебных занятий | Количество часов |
1 | Анализ цели практики, формулировка задач необходимых для достижения цели | консультации | 4 |
2 | Обзор литературы, необходимой для реализации плана решения поставленных задач | по методическим материалам | 16 |
3 | Выбор средств достижения цели практики (например, математической модели явления, методов решения уравнений, интегрирования и т. п., языков или сред программирования, компиляторов и прочее) | по методическим материалам | 12 |
4 | Изучение специализированной литературы, необходимой для реализации выбранных средств достижения цели практики | по методическим материалам | 16 |
5 | Разработка алгоритмов решения поставленных задач с учётом специфики выбранных средств | по методическим материалам | 12 |
5 | Программирование алгоритмов решения поставленных задач в выбранной среде (на выбранном языке программирования) | в присутствии преподавателя | 40 |
6 | Сборка (компиляция), отладка, профилирование и тестирование программ или программных комплексов | в присутствии преподавателя | 40 |
7 | Подготовка отчётной документации по результатам практики | под руководством преподавателя | 20 |
8 | Презентация и защита результатов практики | промежуточная аттестация | 4 |
Раздел 3. Обеспечение учебных занятий
3.1. Методическое обеспечение
3.1.1 Методические указания по освоению дисциплины
Общее руководство и контроль над прохождением научно-производственной практики осуществляется научным руководителем обучающегося. Непосредственное руководство и контроль осуществляется руководителем практики.
3.1.2 Методическое обеспечение самостоятельной работы
В качестве варианта прохождения практики может служить работа с высокопроиз-водительным вычислительным комплексом HPC-0011654-001 (кластером) в учебно-научной лаборатории Компьютерного моделирования в задачах системного анализа и управления, СПбГУ.
Для работы с высокопроизводительным вычислительным комплексом HPC-0011654-001 предлагается к изучению литература, приведённая в разделе 3.4.2.
Также, в качестве варианта прохождения практики может быть практика в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Россия).
3.1.3 Методика проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации и критерии оценивания
По итогам прохождения практики обучающийся обязан предоставить отчёт о прохождении практики, а также письменный отзыв руководителя практики с рекомендуемой оценкой по системе зачёт/незачёт.
Промежуточная аттестация по научно-исследовательской практике представляет собой защиту отчёта. Оценка выставляется по результатам оценивания отчёта и его защиты.
Критерии оценивания отчёта о прохождении практики.
Точность формулировок цели и задач практики. Логичность и структурированность текста отчета. Качество проведённого литературного обзора. Обоснованность и адекватность выбора средств достижения цели практики. Качество решений поставленных задач и анализа их результатов. Качество сделанных выводов по результатам практики.Критерии оценивания защиты отчёта о прохождении практики.
Презентация работы — умение представить работу, изложив основные задачи, методы их решения и полученные результаты в сжатой форме за отведённое время. Точность и полнота ответов на вопросы.Основываясь на указанных критериях выставляет зачёт:
«зачёт» — все критерии соблюдены частично или полностью;
«незачёт» — хотя бы один из критериев полностью не соблюдён; отсутствуют отчёт, презентация или отзыв руководителя практик; обучающийся не ответил на более половины вопросов по докладу (презентации).
3.1.4 Методические материалы для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации (контрольно-измерительные материалы, оценочные средства)
Для проведения промежуточной аттестации обучающемуся предоставляется список критериев оценивания, описанный в пункте 3.1.3.
3.1.5 Методические материалы для оценки обучающимися содержания и качества учебного процесса
АНКЕТА С целью изучения качества научно-исследовательской практики просим Вас ответить на вопросы предлагаемой анкеты. Оцените эти качества по следующей шкале: 1. Насколько Вы удовлетворены содержанием практики в целом? 7. Что запомнилось из всей практики? СПАСИБО! |
3.2. Кадровое обеспечение
3.2.1 Образование и (или) квалификация штатных преподавателей и иных лиц, допущенных к проведению учебных занятий
Руководитель научно-исследовательской практики должен иметь высшее образование.
3.2.2 Обеспечение учебно-вспомогательным и (или) иным персоналом
Специальные требования отсутствуют
3.3. Материально-техническое обеспечение
3.3.1 Характеристики аудиторий (помещений, мест) для проведения занятий
Компьютерный класс со свободным рабочим местом
3.3.2 Характеристики аудиторного оборудования, в том числе неспециализированного компьютерного оборудования и программного обеспечения общего пользования
Компьютер, имеющий доступ к сети Internet (организация доступа к высокопроиз-водительному вычислительному комплексу HPC-0011654-001 может быть осуществлена через WEB-интерфейс); браузер.
3.3.3 Характеристики специализированного оборудования
12 вычислительных узлов с оперативной памятью 16 Гб, жёстким диском 160 Гб, двумя 4-х ядерными процессорами Intel Xeon 5335 каждый
3.3.4 Характеристики специализированного программного обеспечения
OS SuSe Linux (64 bit), компиляторы Intel C++/Fortran, библиотека MKL (Intel Math Kernel Library), библиотека FFTW (The Fastest Fourier Transform in the West), GCC (GNU Compiler Collection), OpenMP (Open Multi-Processing), MPI (OpenMPI, MPICH — Message Passing Interface CHameleon), FireFly (PS-GAMESS), Gaussian 9
3.3.5 Перечень и объёмы требуемых расходных материалов
Специальные требования отсутствуют
3.4. Информационное обеспечение
3.4.1 Список обязательной литературы
Не предусмотрено
3.4.2 Список дополнительной литературы
Операционная система:
• UNIX: руководство системного админи-стратора. Для профессионалов. 3-е изд.: Пер. с англ. — СПб.: Питер; К.: Издатель-ская группа BHV, 2003. — 925 с.
• рограммирование для UNIX. 2-е изд. перераб. и доп.: Пер. с англ. — М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция»; СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 704 с.
• UNIX. Программное окружение. — Символ-Плюс, 2003. — 416 с.
• UNIX. Профессиональное программирование. — Символ+, 2007. —1040 с.
Распределённые вычисления:
• аспределенные системы: принципы и парадигмы: [Пер. с англ.] / Э. Таненбаум, М. ван Стеен. — СПб. и др. : Питер, 2003. — 877 с.
• Технологии параллельного программирования MPI и OpenMP: Учеб. пособие. Предисл.: . — М.: Издательство Московского университета, 2012. — 344 с.
• Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных мно-гоядерных систем: учебник для студентов вузов, обуч. по напр. ВПО 010400 "При-кладная математика и информатика" и 010300 "Фундаментальная информатика и информ. технологии" / ; Б-ка Нижегородского гос. ун-та им. Н. И. Ло-бачевского. — М.: Физматлит; М.: Изд-во Московского ун-та; Нижний Новгород: Нижегородский гос. ун-т, 2010. — 539 с.
• Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности: [сбор-ник] / Московский гос. ун-т им. ; Суперкомпьютерный консор-циум ун-тов России, Рос. АН; под ред. и др. — М.: Изд-во Мос-ковского ун-та, 2012. — 231 с.
• Barbara Chapman, Gabriele Jost, Ruud van der Pas. Using OpenMP: portable shared memory parallel programming (Scientific and Engineering Computation). Cambridge, Massachusetts: The MIT Press., 2008. — 353 pp.
Компиляторы:
• Griffith A. GCC. The Complete Reference. — McGraw-Hill, 2002. — 673 p.
Вычислительная математика:
• Дж. Деммель. Вычислительная линейная алгебра: теория и приложения / Дж. Дем-мель; Пер. с англ. . — М.: Мир, 2001. — 429 с.
• . «Вычислительная математика и структура алгоритмов». — М.: Изд-во МГУ, 2006. — 112 с.
• W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery. Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing. 3rd Edition. — Cambridge University Press, 2007. — 1256 p.
3.4.3 Перечень иных информационных источников
Internet-ресурсы:
• h t t p s : / / w w w . s u s e . c o m / r u - r u / ( S u S e L i n u x ) ;
• @0B>@8O 0@0;;5;L=KE 8=D>@==KE B5E=>;>389 0CG- =>- 8AA;54>20B5;LA:>3> 2KG8A;8B5;L=>3> F5=B@0 >A:>2A:>3> 3>AC40@AB25==>3> C=825@A8B5B0 8=>A>20) ; " > h t t p : / / p a r a l l e l . r u / ( 01>@0B>@8O 0@0;;5;L=KE 8=D>@==KE B5E=>;>389 0CG- =>- 8AA;54>20B5;LA:>3> 2KG8A;8B5;L=>3> F5=B@0 >A:>2A:>3> 3>AC40@AB25==>3> C=825@A8B5B0 8=>A>20) ;
• h t t p : / / o p e n m p . o r g / w p / ( T h e O p e n M P A P I s p e c i f i c a t i o n f o r p a r a l l e l p r o g r a m m i n g ) ;
• h t t p : / / w w w . o p e n - m p i . o r g / ( O p e n M P I : O p e n S o u r c e H i g h P e r f o r m a n c e C o m p u t i n g ) ;
• h t t p : / / w w w . m p i - f o r u m . o r g / ( M e s s a g e P a s s i n g I n t e r f a c e F o r u m ) ;
• ;L7>20=8O AC?5@- :>2) ; " > h t t p : / / c l u s t e r . l i n u x - e k b . i n f o / ( 0@0;;5;L=K5 2KG8A;5=8O 157 8A?>;L7>20=8O AC?5@- :>2) ;
• h t t p s : / / s o f t w a r e . i n t e l . c o m / e n - u s / i n t e l - c o m p i l e r s / ( I n t e l C o m p i l e r s ) ;
• h t t p s : / / g c c . g n u . o r g / ( G C C , t h e G N U C o m p i l e r C o l l e c t i o n ) ;
• h t t p : / / f f t w . o r g / ( T h e F a s t e s t F o u r i e r T r a n s f o r m i n t h e W e s t ) ;
• h t t p s : / / s o f t w a r e . i n t e l . c o m / e n - u s / i n t e l - m k l / ( I n t e l M a t h K e r n e l L i b r a r y ) ;
• 5 :20=B>2>E85 >1I5AB2>, 28@BC0;L=0O :20=- B>2>E8@0B>@8O) ; " > h t t p : / / w w w . q c h e m . r u / ( #D85 :20=B>2>E85 >1I5AB2>, 28@BC0;L=0O :20=- B>2>E8@0B>@8O) ;
• h t t p : / / c l a s s i c . c h e m . m s u . s u / g r a n / g a m e s s / i n d e x . h t m l ( F i r e f l y ) ;
• h t t p : / / w w w . g a u s s i a n . c o m / ( T h e O f f i c i a l G a u s s i a n W e b s i t e ) ;
• h t t p : / / w w w . n e t l i b . o r g / l a p a c k / ( L A P A C K — Linear Algebra PACKage).
Раздел 4. Разработчики программы
, д. ф.-м. н., профессор, профессор, n. *****@***ru;
, к. ф.-м. н., доцент, a. *****@***ru;
, к. ф.-м. н., доцент, v. *****@***ru.
