«Компьютерное моделирование»

Скачать 115.42 Kb.

Название	«Компьютерное моделирование»
Дата публикации	26.03.2015
Размер	115.42 Kb.
Тип	Рабочая учебная программа

100-bal.ru > Информатика > Рабочая учебная программа

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский государственный педагогический университет»

Институт информатики и информационных технологий

Кафедра информатики, вычислительной техники и методики обучения информатике
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Компьютерное моделирование»

для специальности 050202.65 – Информатика

по циклу ДПП.Ф.11.

(федеральный компонент)

Заочная форма обучения

Курс – 4

Семестр – 8

Объём в часах всего – 190

в т. ч.: лекции –

практические занятия – 0

лабораторные занятия – 20

самостоятельная работа – 170

Зачет - 8 семестр

Екатеринбург 2012

Рабочая учебная программа по дисциплине «Компьютерное моделирование»

ГОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет»

Екатеринбург, 2012. – 8 с.

Составитель: Подчиненов И.Е., кандидат физико-математических наук, с.н.с, профессор кафедры информатики и вычислительной техники УрГПУ
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ИВТ и МОИ.

Протокол № 8 от 18.05.2012 г.

Зав. кафедрой Лапенок М.В.

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В настоящее время моделирование составляет неотъемлемую часть современной фундаментальной и прикладной науки, причем по важности оно приближается к традиционным экспериментальным и теоретическим методам.

Цель курса - расширить представления студентов о моделировании как методе научного познания, ознакомить с использованием компьютера как средства познания и научно-исследовательской деятельности.

Необходимо отметить, что процесс моделирования требует проведения математических вычислений, которые в подавляющем большинстве случаев являются весьма сложными. Для разработки программ, позволяющих моделировать тот или иной процесс, от обучающихся потребуется не только знание конкретных языков программирования, но и владение методами вычислительной математики. При изучении данного курса представляется целесообразным использовать пакеты прикладных программ для математических и научных расчетов, ориентированных на широкие круги пользователей.

2. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

2.1. Учебно-тематический план заочной формы обучения

№ п/п	Наименование темы, раздела	Все го трудо ём кость	Аудиторные часы				Самостоя тельная работа
№ п/п	Наименование темы, раздела	Все го трудо ём кость	Всего	Лек ции	Практические	Лабораторные	Самостоя тельная работа
1	Моделирование как метод познания	12	2	2			10
2	Информационные модели	24	2	2			22
3.	Математические модели	36	4	4			32
4.	Модели с сосредоточенными и распределенными параметрами.	36	4	4			32
5.	Моделирование стохастических систем.	34	4	4			30
6.	Примеры математических моделей в химии, биологии, экологии. экономике.	24	2	2			22
7.	Учебные компьютерные модели.	64	2	2			62
ИТОГО:		190	20	20			170

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕМА 1.МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПОЗНАНИЯ

Понятие «модель». Натурные и абстрактные модели. Виды моделирования в естественных и технических науках. Компьютерная модель. Абстрактные модели и их классификация. Вербальные модели.
ТЕМА 2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

Информационные модели. Объекты и их связи. Основные структуры в информационном моделировании. Примеры информационных моделей.
ТЕМА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Понятие «математическая модель». Имитационное моделирование. Модели динамических систем. Инструментальные программные средства для моделирования динамических систем. Модель популяции. Геометрическое моделирование и компьютерная графика. Различные подходы к классификации математических моделей.
ТЕМА 4. МОДЕЛИ СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ И

РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ.

Дискриптивные, оптимизационные, многокритериальные, игровые модели. Системный подход в научных исследованиях. Численный эксперимент. Его взаимосвязи с натурным экспериментом и теорией. Достоверность численной модели. Анализ и интерпретация модели.
ТЕМА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТОХАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Метод статистических испытаний. Моделирование последовательностей независимых и зависимых случайных испытаний. Общий алгоритм моделирования дискретной случайной величины. Моделирование систем массового обслуживания. Переход детерминированных систем к хаотическому поведению.
ТЕМА 6. ПРИМЕРЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В ХИМИИ, БИОЛОГИИ, ЭКОЛОГИИ, ЭКОНОМИКЕ.

ТЕМА 7. УЧЕБНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ

Программные средства для моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области). Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И САМОКОНТРОЛЯ

Виды моделирования в естественных и технических науках.
Основные структуры в информационном моделировании.
Инструментальные программные средства для моделирования
Различные подходы к классификации математических моделей
Системный подход в научных исследованиях
Численный эксперимент и его связь с натурным экспериментом и теорией.
Моделирование систем массового обслуживания

Примерная тематика лабораторных работ

Построить:

модель движения материальной точки Аристотеля и Ньютона;
модель Солнечной системы Птолемея, Коперника, Кеплера;
простейшую демографическая модель;
модель многоотраслевой экономики Леонтьева;
простейшую модель боевого взаимодействия Ланчестера;
модель процесса распространения эпидемий;
модель динамики численности биологических популяций;
модель поведения динамической системы, описываемой разностным логистическим уравнением;
модель относительных движений в классической механике;
модель остывания нагретых тел в атмосфере;
математическую модель процесса загрязнения воды;
модель колебательных процессов в физике.

Провести моделирование:

динамики биологической системы «хищник-жертва»;
динамики биологической системы конкурирующих популяций;
поведения динамики многочастичной системы;
процесса исследование статистических свойств генератора случайных чисел пакета Mathcad;
марковских случайных процессов;
поведения динамической системы, описываемой уравнениями Колмогорова.

4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Темы, вынесенные для самостоятельного изучения

Вычислить методом Монте-Карло: число , площадь круга, значение определенного интеграла функции.
С помощью инструментальной системы моделирования построить несложную модель типа «Ахиллес – черепаха» или «пешеходы – муха».
Провести имитационную игра типа «взаимоотношения в системе государств».

Перечень экзаменационных вопросов к зачету (экзамену) по всему курсу.

Примеры математических моделей
Внешние и внутренние характеристики математической модели.
Уравнения математической модели. Замкнутость модели.
Технология математического моделирования и ее этапы.
Идентификация модели. Системы измерения и наблюдаемость модели относительно системы измерения.
Имитационные модели и системы. Имитационные эксперименты.
Инструментальные и предметно-ориентированные системы имитационного моделирования.
Моделирование сложных систем, объектно-событийный подход.
Моделирование сложных систем, "динамический" подход Дж. Форрестера.
Интерактивные системы моделирования. Имитационные игры.
Простейшая демографическая модель.
Модель движения спутника.
Простейшая модель боевого взаимодействия. Уравнения Ланчестера.
Многоотраслевая модель экономики Леонтьева.
Место имитационного моделирования в ряду методов прикладной математики.
Учебные компьютерные модели.
Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах.

Примерная тематика рефератов и курсовых работ

Эволюция моделей движения от Аристотеля и Птолемея до Эйнштейна.
Развитие имитационного эксперимента от метода Монте-Карло до виртуальной реальности.
Математическое моделирование в социальных науках.
Моделирование сложных организационно-технических систем.
Подготовка и проведение имитационной игры.

5. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Студент, изучивший дисциплину, должен знать основные разновидности моделей.

Студент, изучивший дисциплину, должен уметь использовать полученные знания как при изучении смежных дисциплин, так и в профессиональной деятельности, в частности при обучении информатике старшеклассников средней школы
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Рекомендуемая литература

Основная

Лебедев, А. Н. Дизайн интерьера на компьютере / А.Н. Лебедев-М.:NT Press,2006.-208 с. (25 экз.).
Ламот, А Программирование трехмерных игр для Windows: советы профессионала по трехмерной графике и растеризации / А. Ламот. - М.:Вильямс, 2006.-1424 с.(5 экз.).
Леоненков, А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А.В.Леоненков. -Спб:БХВ-Петербург,2003.-736с.(1 экз.).
Советов, Б.Я. Моделирование систем :учеб.для студентов вузов по направлению "Информатика и вычислит.техника"./ Б.Я.Советов, С.А.Яковлев .-М.:Высшая школа, 1998. -319с.(2 экз.).
Советов, Б.Я. Моделирование систем : практикум: учеб. пособие для студентов вузов по направлениям подгот. "Информатика и вычисл. техника" и "Информ. системы" / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев.-М.:Высшая школа,2005.-295 с. (5 экз.).
Чен, Ке. MATLAB в математических исследованиях / К.Чен, П.Джиблин, А.Ирвинг; пер.с англ.В.Е.Кондрашова, С.Б.Королева. -М.:Мир,2003.-346с. (2 экз.).
Монахов, М. Ю. Учимся проектировать на компьютере:практикум/М. Ю. Монахов, С. Л. Солодов, Г. Е. Монахова. -М.:БИНОМ, 2005.-172 с. (10 экз.).

Дополнительная
1. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. - М.: Мир, 1990.

2. Иванов В.П., Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика. -М.: Радио и связь, 1994.

3. Краснощеков П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей. - М.: Фазис, 2000.

4. Котов Ю.В. Как рисует машина. - М.: Наука, 1988.

5. Моисеев Н.Н. Математика ставит эксперимент. - М.: Наука,1979.

6. Николис Дж. Динамика иерархических систем: эволюционное представление. - М.: Мир, 1989.

7. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы. - М.: Фазис,2000.

8. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. -М.: Машиностроение, 1980.

9. Савин Г.И. Системное моделирование сложных процессов. - М.: Фазис, 2000.

10. Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. -М.: Наука, 1990.

11. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука. - М.: Мир, 1978.

12. Форрестер Дж. Мировая динамика. - М.: Наука, 1978.

13. Акулич И.М. Математическое программирование в примерах и задачах. - М.: Высшая школа,1993.

14. Л. Аммерал. Принципы программирования в машинной графике. -М.: "Сол систем", 1992.

15. Л. Аммерал. Машинная графика на персональных компьютерах. -М.: "Сол систем", 1992.

16. Л. Аммерал. Интерактивная трехмерная машинная графика. -М.: "Сол систем", 1992.

17. Беллман Р. Математические методы в медицине. - М.:Мир, 1987.

18. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология.Особи, популяции и сообщества.-М.:Мир, 1989.

19. В. Вольтерра. Математическая теория борьбы за существования. -М.: " Наука", 1976.

20. Гилой В. Интерактивная машинная графика. - М.: Мир, 1982.

21. Гостко А.Б В поисках правильного решения. - М.: Знание, 1970.

22. Гостко А.Б. Познакомьтесь с математическим моделированием. - М.: Знание, 1991.

6.2. Информационное обеспечение дисциплины

Системы программирования Pascal, C.
Пакет для математических вычислений Mathcad.
Инструментальная система имитационного моделирования.
Интерактивная система MATLAB (MathWork).
Математический пакет Mathematica 2.2/ .../4 (Wolfram Research Inc).
Математическая система MathCAD 3.0/ .../8.0 (MathSoft).
Электронные таблицы Excel.
Системы программирования: Turbo Pascal.

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ДИДАКТИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
При изучении данной дисциплины рекомендуется использовать специализированный класс персональных компьютеров (модели: 386, 486, Pentium), оснащенный программным обеспечением, перечисленным в пункте 6.2.

8. СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ ПРОГРАММЫ
ПОДЧИНЕНОВ ИГОРЬ ЕВГЕНЬЕВИЧ

кандидат физико-математических наук

профессор кафедры информатики, вычислительной техники и методики обучения информатике УрГПУ

р.т. 371-10-95

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Программа элективного курса «Компьютерное моделирование» Учебный курс «Компьютерное моделирование» предназначен для изучения в старших классах профильной школы. Курс является элективным,...		Компьютерное моделирование фоновых условий в эксперименте gerda и... При планировании, подготовке и интерпретации результатов экспериментов в физике атомного ядра, элементарных частиц, неускорительной...
	Компьютерное моделирование атомных механизмов деформации и разрушения... Компьютерное моделирование атомных механизмов деформации и разрушения тугоплавких карбидов		Н. В. Бордовская В лицее №2 им. Абдуллаева С. Г. 28 декабря было проведено заседание методического объединения учителей информатики по теме: «Компьютерное...
	Элективный курс «Компьютерное моделирование свободных и вынужденных электромагнитных колебаний» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Рабочая программа учебной дисциплины «компьютерное моделирование художественных изделий» Направление подготовки: 261400. 62 Технология художественной обработки материалов
	Компьютерное моделирование реализации транспортных проектов федерального уровня чиркунов К. С Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Связи с общественностью» протокол № от 20 г		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Протокол согласования рабочей программы дисциплины «компьютерное моделирование»
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема: Компьютерное конструирование и моделирование одежды с помощью прикладных программ		«Соковская средняя общеобразовательная школа» «Согласовано» «Утверждаю» В лицее №2 им. Абдуллаева С. Г. 28 декабря было проведено заседание методического объединения учителей информатики по теме: «Компьютерное...
	Компьютерное моделирование Просто учитель должен помнить о сквозном характере дидактических линий и в подходящей форме демонстрировать учащимся связи изучаемого...		Компьютерное моделирование в медицинском и фармакологическом образовании Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский...
	Программа дисциплины «Компьютерное моделирование» для направления... Оборудование: термометр, веер, стороны света, карточки со словами, картинки с изображением облаков		Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной работе Вычислительные, программные, информационные системы и компьютерные технологии", "Математический анализ и приложения", "Математическое...
	Регуляция процесса пищеварения: основные механизмы и их компьютерное моделирование Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа «Окружающая...		Компьютерное моделирование и графика Рабочая программа составлена доцентом О. В. Щербаковой на основании Федерального государственного образовательного стандарта высшего...

Школьные материалы