Рабочая программа для студентов направления 223200. 68 «Техническая физика»

Скачать 357.01 Kb.

Название	Рабочая программа для студентов направления 223200. 68 «Техническая физика»
страница	3/4
Дата публикации	24.02.2015
Размер	357.01 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Право > Рабочая программа

1 2 3 4

Тема 1. Информационное обеспечение в физических исследованиях. Классификация задач по физическим, математическим и вычислительным критериям. Три основные составляющие процесса моделирования: физическая модель, математическая модель, компьютерная модель. Иерархия моделей, их взаимодействие и наполнение. Информационное обеспечение процесса моделирования. Вычислительный эксперимент как составная часть компьютерной модели. Согласованность компьютерной модели и вычислительных систем. Методы искусственного интеллекта в научных исследованиях. Визуализация научных исследований. Структурирование и декомпозиция задач. Построение графа задачи: постановка, решение. Диаграммы физического, концептуального и логического моделирования. Классификация современных методологий моделирования. Объектно-ориентированный анализ и проектирование
Тема 2. Инструментарий моделирования информационных систем. Инструментальные средства. UML как универсальный инструмент визуального проектирования. Иерархия моделей и метамоделей в UML. Семантическое и графическое описание моделей в UML. Управление моделями. CASE-технологии - основные понятия и представления. Технологии CORBA, COM, DCOM. Распределенные процессы и базы данных в научных исследованиях. Параллельные и распределенные вычисления. Метакомпьютинг в научных исследованиях.

Модуль 2:

Тема 3. Объектно-ориентированное проектирование и научные исследования. Использование объектно-ориентированного программирования для решения вычислительных задач. Классы, объекты. Наследование, инкапсуляция, полиморфизм. Реализация объектной модели в системах Delphi, C++ Builder, Java. Иерархия объектов.Поля, свойства объектов, методы. Видимость. Статические, виртуальные и динамические методы. Абстрактные методы. Создание и уничтожение объектов. Компоненты. Владение компонентами. Стандартные компоненты. Палитра компонентов. Визуальные компоненты. Библиотека визуальных компонент. Функционирование программы в объектной среде. События. Обработчики событий. Обработка сообщений Windows. Организация ввода и вывода информации. Работа с файлами и потоками. Вывод графики. Визуализации результатов научных исследований. Многонитевые приложения. Инициализация, прерывание и завершение нитей. Синхронизация с основной нитью. Использование интерфейсов. Создание собственных классов и компонент Объектно-ориентированный подход при исследовании динамики механических систем. Простейшие классы в задачах динамики механических систем и электродинамики. Объектная среда для решения задач управления ансамблем динамических систем.

Тема 4. Параллельные и распределенные вычисления. Специализированные и универсальные программные продукты в физических исследованиях. Программное обеспечение параллельных вычислений. Две модели программирования: последовательная и параллельная. Параллелизм данных и задач. Вычислительные кластеры. Трудозатраты на распараллеливание или векторизацию программы. Методы векторизации и распараллеливания программ. Применение разных языков программирования. Взаимодействие трех частей программ - параллельной, последовательной и обменом данными. Синхронизация процессов. Параллельные библиотеки. Инженерные и научные задачи. Алгоритмы для высокопроизводительных вычислений. Использование векторных операций и функций ФОРТРАНа-90 (HPF). Что такое PVM и MPI? Использование PVM и MPI в численных расчетах в кластерных системах. Fortran, C, C++ реализации. Библиотеки процедур. Отладка и прохождение программ на PVM и MPI: терминология и обозначения. Общие процедуры. Прием-передача сообщений между отдельными процессами. Объединение запросов на взаимодействие. Коллективные взаимодействия процессов и их синхронизация. Работа с группами процессов. Примеры MPI-программ. Параллельные библиотеки универсальных и специальных методов решения научных задач. Пакеты численного моделирования. Краткая спецификация и характеристика современных программных продуктов универсального предназначения. Специализированные пакеты и их применение. Пакеты для научных и технических расчетов. Пакеты MATLAB, MATCAD - краткая характеристика и классификация. Пакеты символьного моделирования. Специализированные и универсальные пакеты: характеристика и классификация. Краткое описание пакетов MATHEMATICA, MAPLE, AXIOM, MAXIMA, MuPAD.

Модуль 3:

Тема 5. Базы данных и базы знаний в физических исследованиях. Визуализация результатов исследований. Базы данных в научных исследованиях. Реляционные, объектно-реляционные и объектно-ориентированные базы данных. Классификация современных СУБД. Распределенные СУБД. Знания, метазнания. Базы знаний и экспертные системы. Автоматизация научных исследований. Информационные системы сопровождения научных исследований. Методы и средства проведения вычислительного эксперимента. Ведение протокола, подготовка презентации и отчета. Электронная публикация отчета, статьи, книги.
Тема 6. Унифицированный язык моделирования (UML). Описание метамодели языка UML. Методология объектно-ориентированного проектирования и моделирования. Математические основы объектно-ориентированного и системного анализа. Основные понятия из теории графов и семантических сетей. Диаграммы структурного системного анализа. Назначение языка UML. Общая структура. Пакеты в языке UML. Основные пакеты метамодели языка UML. Описание метамодели языка UML. Изображение диаграмм языка UML. Основные этапы процесса моделирования (иерархия моделей: физическая, аппроксимирующая, математическая, компьютерная). Диаграммы концептуального, логического и физического моделирования. Диаграмма вариантов использования. Диаграмма классов. Диаграмма состояний. Диаграмма деятельности. Диаграмма последовательности. Диаграмма кооперации. Диаграмма компонентов. Диаграмма развертывания. Средства рационализации CASE-технология. Реализация языка UML в CASE- инструментарии Rational Rose. Другие средства реализации UML.

Семинарские и лабораторные занятия
1. Темы лабораторных занятий.

Модуль 1:

Лабораторная работа №1.Универсальный инструмент визуального проектирования.

Лабораторная работа №2. Структурирование и декомпозиция физических задач.

Модуль 2:

Лабораторная работа№3. Реализация объектной модели в системах Delphi, C++Builder, Java.

Лабораторная работа№4. Организация ввода и вывода информации. Работа с файлами и потоками.

Модуль 3:

Лабораторная работа№5. Базы данных в научных исследованиях.

Лабораторная работа№6. Пакеты в языке UML
7. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

7.1. Примерные вопросы к зачету

Три основные составляющие процесса моделирования: физическая модель, математическая модель, компьютерная модель.
Иерархия моделей, их взаимодействие и наполнение. Информационное обеспечение процесса моделирования.
Вычислительный эксперимент как составная часть компьютерной модели.
Согласованность компьютерной модели и вычислительных систем. Методы искусственного интеллекта в научных исследованиях.
Визуализация научных исследований.
Структурирование и декомпозиция задач. Построение графа задачи: постановка → решение.
Диаграммы физического, концептуального и логического моделирования. Классификация современных методологий моделирования.
UML как универсальный инструмент визуального проектирования. Иерархия моделей и метамоделей в UML.
Семантическое и графическое описание моделей в UML. Управление моделями.
CASE-технологии - основные понятия и представления. Технологии CORBA, COM, DCOM.
Классы, объекты. Наследование, инкапсуляция, полиморфизм.
Реализация объектной модели в системах Delphi, C++ Builder, Java. Иерархия объектов.Поля, свойства объектов, методы. Видимость. Статические, виртуальные и динамические методы. Абстрактные методы. Создание и уничтожение объектов.
Компоненты. Владение компонентами. Стандартные компоненты. Палитра компонентов. Визуальные компоненты. Библиотека визуальных компонент.
Функционирование программы в объектной среде. События. Обработчики событий. Обработка сообщений Windows.
Организация ввода и вывода информации. Работа с файлами и потоками. Вывод графики.
Визуализации результатов научных исследований.
Многонитевые приложения. Инициализация, прерывание и завершение нитей. Синхронизация с основной нитью.
Использование объектно-ориентированного программирования для решения вычислительных задач.
Объектно-ориентированный подход при исследовании динамики механических систем.
Объектная среда для решения задач управления ансамблем динамических систем.
Эволюция развития вычислительных высокопроизводительных систем. Классическая Фон-Неймановская архитектура. Математическая и технологическая реализация. Суперскалярные, векторные вычислительные системы.
Тенденции развития высокопроизводительных систем. SIMD и MIMD технологии. Распределенные вычисления. Потоковые и нейронные системы.
Программное обеспечение параллельных вычислений. Две модели программирования: последовательная и параллельная. Параллелизм данных и задач. Вычислительные кластеры. Трудозатраты на распараллеливание или векторизацию программы.
Применение разных языков программирования. Взаимодействие трех частей программ - параллельной, последовательной и обменом данными. Синхронизация процессов. Параллельные библиотеки. Инженерные и научные задачи. Алгоритмы для высокопроизводительных вычислений.
Прием-передача сообщений между отдельными процессами. Объединение запросов на взаимодействие. Коллективные взаимодействия процессов и их синхронизация. Работа с группами процессов.
Программное обеспечение распределенных вычислений. Распределенные приложения, базы данных. Использование COM, DCOM и CORBA технологий при построении эффективных информационных систем. Корпоративные вычислительные и информационные системы.
Пакеты численного моделирования. Краткая спецификация и характеристика современных программных продуктов универсального предназначения. Специализированные пакеты и их применение.
Пакеты для научных и технических расчетов. Пакеты MATLAB, MATCAD - краткая характеристика и классификация.
Пакеты символьного моделирования. Специализированные и универсальные пакеты: характеристика и классификация. Краткое описание пакетов MATHEMATICA, MAPLE, AXIOM, MAXIMA.
Компьютерная алгебра как неотъемлемая часть научных исследований. Цели, методы и средства компьютерной алгебры. «Символизация» вычислений как средство повышения эффективности и информативности моделирования.
Базы данных в научных исследованиях. Реляционные, объектно-реляционные и объектно-ориентированные базы данных. Классификация современных СУБД. Распределенные СУБД.
Знания, метазнания. Базы знаний и экспертные системы. Автоматизация научных исследований.
Информационные системы сопровождения научных исследований. Методы и средства проведения вычислительного эксперимента. Ведение протокола, подготовка презентации и отчета. Электронная публикация отчета, статьи, книги.
Методология объектно-ориентированного проектирования и моделирования. Математические основы объектно-ориентированного и системного анализа. Основные понятия из теории графов и семантических сетей. Диаграммы структурного системного анализа.
Назначение языка UML. Общая структура. Пакеты в языке UML. Основные пакеты метамодели языка UML.
. Описание метамодели языка UML. Изображение диаграмм языка UML.
Основные этапы процесса моделирования (иерархия моделей: физическая, аппроксимирующая, математическая, компьютерная). Диаграммы концептуального, логического и физического моделирования.
Диаграмма вариантов использования. Диаграмма классов. Диаграмма состояний. Диаграмма деятельности. Диаграмма последовательности. Диаграмма кооперации. Диаграмма компонентов. Диаграмма развертывания.

Средства рационализации CASE-технология. Реализация языка UML в CASE- инструментарии Rational Rose. Другие средства реализации UML.4. УЧЕБНО-МЕТОД7.3.

7.3.

8. Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Применение информационных технологий в физических исследованиях» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

лабораторные занятия;
работа в малых группах.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, включая электронно-библиотечные ресурсы (с исходными данными)	Кол-во экземпляров
Основная литература:
Информационные технологии. Учебник для вузо/под ред. В. В. Трофимов. - М.: ЮРАЙТ, 2011. - 313 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/57915/.	10
Шабаров А. Б. Гидрогазодинамика : учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по спец. "Теплофизика" напр. подготовки "Техническая физика" / А. Б. Шабаров. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2011. - 404 с.	30
Дополнительная литература:
Гаспариан М. С. , Лихачева Г. Н. Информационные системы и технологии: учебно-методический комплекс. М.: Евразийский открытый институт, 2011. - 370 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/90543/.	10
Митюнина, Ирина Юрьевна. Компьютерные технологии в геофизике: учеб.-метод. пособие/ И. Ю. Митюнина; Перм. гос. ун-т. - Пермь: Изд-во ПГУ, 2007. - 84 с.	1

1 2 3 4

	Рабочая программа для студентов направления 223200. 68 «Техническая физика» Степанов Сергей Викторович Подземная гидродинамика и теплофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... «Техническая физика», магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях»
	Рабочая программа для студентов направления 223200. 62 «Техническая физика»		Рабочая программа для студентов направления 223200. 62 «Техническая физика»
	Рабочая программа для студентов направления 223200. 62 «Техническая физика»		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления...
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления...		Рабочая программа для студентов направления 223200. 62 «Техническая физика» Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем «21» апреля 2011 г., протокол №10
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем «21» апреля 2011г., протокол №10. Соответствует требованиям к содержанию,...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направлений:... Рабочая программа для студентов направлений: 011200. 62 "Физика" (очная форма обучения), 011800. 62 "Радиофизика" (очная форма обучения),...
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Содержание: умк по дисциплине «Геокриология и механика грунтов» для студентов направления подготовки 16. 03. 01 Техническая физика,...		Пояснительная записка рабочая программа дисциплины «Иностранный язык... «Физика», 222900. 62 «Нанотехнологии и микросистемная техника», 223200. 62 «Техническая физика»
	Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 «Физика» Степанов Сергей Викторович Подземная гидродинамика и теплофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 "Физика" магистерские программы "Физика нефтяного и газового пластов"
	Рабочая программа для студентов направления 2223200. 62«Техническая физика»		Программа Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению...

Рабочая программа для студентов направления 223200. 68 «Техническая физика»

Похожие: