Рабочая программа учебной дисциплины дс. Математические модели в геомеханике
Скачать 400.57 Kb.
|
  Государственное образовательное учреждение «Кемеровский государственный университет» ГОУ ВПО Новокузнецкий филиал-институт КемГУ Кафедра математики и математического моделирования Факультет информационных технологий  РАБОЧАЯ ПРОГРАММАучебной дисциплиныДС. Математические модели в геомеханике ( шифр и наименование дисциплины по рабочему учебному плану ООП) для специальности _010501__Прикладная математика и информатика ( шифр и название специальности) для ______________очной_________________ формы обучения Составитель(и) / разработчик(и) программы ______________________________________________ (Ф.И.О., должность и ученая степень) _________Линдин Г.Л., доцент, к.т.н._________________ (Ф.И.О., должность и ученая степень) Новокузнецк  Учебно-методическое обеспечение дисциплины Лист – вкладка рабочей программы учебной дисциплины Математические модели в геомеханике, ДС название дисциплины, цикл, компонент Список основной учебной литературы
 Содержание Введение 7 Основная часть УМК 8 1 Рабочая программа учебной дисциплины 8 1.1 Пояснительная записка 8 1.2 Инновационные образовательные технологии 9 1.2.1 Рейтинговая система оценки знаний 9 1.2.2 Статистический анализ данных с помощью пакета программ “STATISTICA” 11 1.3 Учебно-тематический план рабочей программы учебной дисциплины 11 1.4 Учебно-методическое обеспечение дисциплины 12 1.4.1 Основная и дополнительная литература 12 1.4.2 Методические рекомендации для преподавателей 13 1.4.3 Методические указания студентам 14 1.4.3.1 Общие указания 14
работ, заданий и задач 19 2.1 Контрольные работы 19
Дополнительная часть УМК 25 1 Краткая характеристика базового методичесКого пособия для изучения дисциплины 25
геомеханике» 25 1.2 Структура пособия 25 Введение Геомеханика является частью разделов различных дисциплин: строительной механики, механики сыпучих сред и горных пород, почвоведения и многих других. Механические свойства естественных грунтов очень сложны, так как в своем составе они содержат осадочные породы и частицы разрушенных горных пород с различными механическими свойствами. В настоящее время изучены теоретические модели, отражающие свойства грунтов и результаты этих исследований имеют большое познавательное значение, так как позволяют разобраться во многих явлениях, таких как, оседание земной поверхности над разрабатываемым месторождением полезных ископаемых, форма течения сыпучих материалов из емкостей, устойчивость арочных сооружений, собранных без соединительных растворов и др. В дисциплине «Математические модели в геомеханике» рассматриваются темы, затрагивающие основные понятия механики грунтов: модель сыпучей и сплошной среды, пористость, пустотность и дилатансия грунта, напряжения и деформации, упругое и неупругое деформирование сплошной среды, предельное состояние и арочный эффект. Выбранные темы необходимы студентам-прикладникам для лучшего понимания физических и физико-механических особенностей разных моделей в геомеханике. В каждой главе приводятся вопросы и задания для самопроверки самоподготовки студента при решении практических задач. Изложение материал сопровождается рисунками для наглядности и доступности понимания при самостоятельном изучении курса. Тематика дисциплины является особенно актуальной для Кемеровской области. Например, изучение арочного эффекта в грунтах позволяет определить область влияния горных работ при разработке полезных ископаемых, оседание земной поверхности и воздействие этих факторов на природные и гражданские объекты. Это, в свою очередь, помогает грамотно устраивать охранные зоны вокруг объектов. Решение задачи о сосредоточенной силе позволяет определить область разгрузки около линии скольжения и, тем самым, оценить сейсмическую энергию землетрясения или горного удара. Определение концентрации напряжений около эллиптической трещины помогает понять причины неожиданно высокой прочности биологических материалов. Тематика дисциплины поможет студентам специальности «Прикладная математика и информатика» выбрать актуальную тему дипломной работы и получить необходимые знания и умения для дальнейшей профессиональной деятельности. 1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1.1 Пояснительная записка Дисциплина «Математические модели в геомеханике» входит в учебный план специальности 010501 «Прикладная математика и информатика» и является продолжением федеральных дисциплин Государственного Образовательного стандарта Высшего Профессионального Образования (ГОС ВПО): Дифференциальные уравнения, Уравнения математической физики, Численные методы, Физика, Теория вероятностей и математическая статистика. По дисциплине «Математические модели в геомеханике» студенты должны изучить основные положения теории механики грунтов, задачи статической и динамической теории упругости, интегралы этих задач, а также явления дилатансии и разрушения при сдвиге грунтов. Используются модели сыпучей среды, сплошной упругой среды и аппарат дифференциального исчисления. Цель курса – подготовить студентов к использованию известных моделей сплошной среды для решения конкретных практических задач геомеханики. Она является составной частью общей цели ООП – подготовить высококвалифицированных специалистов – математиков для работы в отраслях народного хозяйства, научных и учебных заведениях соответствующего профиля. Для этого необходимо обеспечить уровень подготовки студентов по математическим дисциплинам таким, чтобы они умели:
Студенты должны знать: – классические модели сплошной среды и их свойства; – типы краевых задач теории упругости; – методы их исследования;
Формы обучения включают в себя: - лекции, на которых закладываются теоретическая база знаний по дисциплине «Математические модели в геомеханике»; - практические занятия, где студенты приобретают навыки в решении задач по отдельным моделям сплошной среды; - самостоятельная работа студентов, которая осуществляется в двух формах: индивидуального выполнения заданий и индивидуально-аудиторного – с частичной консультацией у преподавателя; Особенность курса «Математические модели в геомеханике» для будущих математиков является его прикладной характер: изучение большинства тем необходимо для подготовки и выполнения дипломной работы по специальности «Прикладная математика и информатика». 1.2 инновационные образовательные технологии 1.2.1 Рейтинговая система оценки знаний Уровень математической подготовки студентов в силу известных причин разнороден. Эту ситуацию необходимо учитывать при проведении практических занятий. Очень велика роль преподавателя как организатора самостоятельной познавательной деятельности студентов. Для управления этой деятельностью и эффективного отслеживания работоспособности студентов важно использовать индивидуальный подход, учитывающий уровень подготовки каждого студента. При проведении практических занятий по дисциплине «Математические модели в геомеханике» используется рейтинговая система оценки знаний. Занятия проводятся с использованием методического пособия «Основные положения теории механики грунтов». Каждый студент, получив задания в начале семестра, должен к очередному занятию проработать соответствующий лекционный материал, подготовить ответы на вопросы по теме занятия, разобрать приведенные на лекции примеры и попытаться решить одну из задач. На занятиях после планового контроля теоретических знаний студенты самостоятельно решают задачи, а преподаватель консультирует их, указывая, в случае необходимости, идею решения, и поэтапно проверяет работу студентов, выясняя в ходе проверки степень их теоретической подготовки. В случае возникновения общих затруднений или однотипных ошибок преподаватель дает общие указания и разъяснения. В конце занятия преподаватель оценивает работу каждого студента в зависимости от степени его теоретической подготовки и количества решенных задач. Самостоятельная работа студентов оценивается на основе балльной системы. За правильный ответ на один теоретический вопрос, а также за правильно решенную задачу студент получает определенное количество баллов. Аналогично оцениваются решения заданий при проведении контрольных и семестровых работ, а также ответы на вопросы экзаменационных билетов. Нерешенные на занятии задачи остаются в качестве домашних заданий. Однако студент в течение занятия должен решить определенный минимум задач. Студенты, не выполнившие на занятии установленный объем работы или пропустившие занятия, обязаны явиться в указанное время для дополнительной работы. Индивидуальные задания разработаны по всем темам курса «Математические модели в геомеханике». При разработке заданий автор руководствовался следующими соображениями. Задачи в задании расположены в порядке возрастания сложности, включая задачи, решаемые по образцу, данному преподавателем на лекции, или по обобщенному алгоритму, реконструктивно-вариативные, частично-поисковые, а также задачи исследовательского характера. Как показывает опыт, шок от неудачи при решении первой же задачи редко оказывается полезным. Поэтому первые две задачи должны быть по силам каждому студенту. Помимо этого задания должны включать задачи, способствующие приобретению исследовательских навыков или задачи, требующие анализа полученных результатов. При этом преподаватель на каждом занятии должен обеспечивать всем студентам возможность преодоления трудностей, возникающих при решении задач. Чтобы студенты могли работать интенсивно, в посильном для них темпе, задания должны быть разработаны с учетом времени их выполнения как хорошо подготовленными, так и слабыми студентами. Варианты заданий требуют различного уровня мышления – от простого решения по образцу или алгоритму до уровня самостоятельного построения некоторых логических схем с элементами исследовательского характера. Индивидуальные задания, построенные таким образом, позволяют работать самостоятельно всем студентам с учетом различного уровня их подготовки. При этом возможна самооценка понимания предмета. Вместе с тем преподаватель имеет возможность оценить индивидуальные способности и знания студентов и оперативно корректировать задания, учитывая его сложность и объем, то есть целенаправленно управлять познавательной деятельностью. К концу семестра каждый студент набирает определенную сумму баллов, которая красноречиво говорит о его успехах в изучении дисциплины. При получении более 70% от максимально возможной суммы баллов (без учета экзамена) студент освобождается от экзамена и получает оценку «отлично». При получении от 50 до 70% - получает оценку «хорошо» при согласии студента. Студенты, набравшие менее 50% от максимальной суммы баллов, сдают экзамен. При проведении экзамена рейтинговая система оценки применяется следующим образом: за отличный ответ студент получает 20-25% от максимально возможной суммы баллов, за хороший ответ – 15-20%, за удовлетворительный ответ – 10%. Итоговая оценка выставляется с учетом оценки экзамена и текущей успеваемости: «отлично» за 70% от максимально возможной суммы баллов, «хорошо» – за 55%, «удовлетворительно» – за 40%. Рейтинговая система контроля знаний не может решить всех проблем высшей школы. Основная цель этой системы – максимальное повышение интереса студентов к изучаемой дисциплине, стимулирование творческой активности и трудолюбия. Система вносит дух состязательности в студенческую среду, пропагандирует личность студента - отличника. 1.2.2 Статистический анализ данных с помощью пакета программ “STATISTICA” Статистический анализ крупных баз данных в геомеханике связан с большими вычислительными затратами. В этом анализе полезно использовать пакет программ “STATISTICA”, который позволяет найти статистические оценки всех числовых характеристик генеральной совокупности, проверить статистическую гипотезу о нормальном распределении генеральной совокупности, построить соответствующую гистограмму распределения частот. В случае двумерной выборки из нормальной генеральной совокупности пакет помогает построить облако данных, сгруппировать данные в виде корреляционной таблицы, найти выборочное уравнение регрессии и проверить гипотезу об отсутствии корреляционной связи компонент выборки. Если закон распределения двумерной генеральной совокупности неизвестен, а выборка имеет малый объем, то пакет программ “STATISTICA” позволяет проверить гипотезу об отсутствии ранговой корреляции Спирмена и Кендалла. В случае многомерной выборки можно найти уравнение множественной регрессии и выяснить значимость каждой из независимых переменных. С помощью коэффициента ранговой конкордации Кендалла можно проверить гипотезу об отсутствии корреляции многомерной выборки в целом. С помощью критериев Вальда-Вольфовица, Манна-Уитни и Колмогорова-Смирнова можно проверить гипотезу о совпадении законов распределения двух выборок малого объема. Пакет программ “STATISTICA” позволяет провести кластерный анализ многомерных объектов в различных метриках, построить дерево классификаций, содержащее необходимое количество вершин ветвления и т.д. 1.3 Учебно-тематический план рабочей программы учебной дисциплины
Пояснения: [1] Математические модели в геомеханике: методическое пособие / Г.Л. Линдин, НФИ Кем ГУ. – Новокузнецк, 2009. – 88 с. 1.4 Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1.4.1 Основная и дополнительная литература Основная литература
Дополнительная литература:
1.4.2 Методические рекомендации для преподавателей Преподавателю, читающему лекции, рекомендуется строить занятия в следующей последовательности: - теоретическая часть; - решение соответствующей практической задачи; - предложение подобной самостоятельной задачи (вначале за партой, а затем одному из студентов – у доски), в ходе самостоятельного решения объяснять возможные ошибки; - комментарии возможной области приложения похожих задач в прямой специальности. Преподавателю, ведущему практические занятия, рекомендуется: - познакомить студентов с темами рефератов по предмету и заслушивать доклады студентов на практических занятиях; Текущие практические занятия строить по схеме: - «вспомнить» соответствующую лекцию (теорию); - задавать практические задачи (5-10 минут размышлений и вызов к доске, желательно по списку); - давать задание «на дом»; - периодически (по завершению очередной темы) проводить контрольные работы. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | План чтения лекции по учебной дисциплине «Математические методы» Раздел №2 Учебные и воспитательные цели: изучить основные виды задач линейного программирования, их математические модели | | Математические методы и модели Габрин К. Э., Математические методы и модели: Семестровое задание и методические рекомендации к решению задач. – Челябинск: Издательство... |
| Рабочая программа учебной дисциплины «Технология размещения промышленных... В пособии описаны найденные авторами математические модели количественных связей характеристик кардиореспираторной системы человека:... | | Методические рекомендации по изучению дисциплины «экономико-математические... Методические рекомендации по изучению дисциплины «экономико-математические методы и модели» |
| Программа дисциплины «Экономико-математические методы и модели в... ... |  | Васильев е. П. Экономико математические методы и модели часть I Лукинова С. Г., Шатохина Л. В., Васильев Е. П. Экономико-математические методы и модели Часть I. Учебно-методический комплекс. –... |
| Рабочая программа учебной дисциплины теоретическая механика направление... Целью дисциплины является формирование у студентов знаний в области теоретической механики. Задачей изучения дисциплины является... | | Примерная программа наименование дисциплины Дифференциальные уравнения... Он должен успешно использовать математические модели различных физических, механических и экономических процессов, уметь правильно... |
| Тема: «Математические расчеты семейного бюджета» Математическая экономика – теоретическая и прикладная наука, предметом которой являются математические модели экономических объектов... | | Рабочая программа учебной дисциплины «Математические методы в инженерии» Целью дисциплины является изучение и освоение студентами современных математических методов решения инженерно-технических задач |
| Методические указания по выполнению реферата по учебной дисциплине... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Методические указания по выполнению реферата по учебной дисциплине... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Методические указания по выполнению реферата по учебной дисциплине... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Факультет экономики, менеджмента и международного туризма Рабочая программа дисциплины «Интернет-технологии в туризме». Учебное издание для студентов, обучающихся по направлению 100400. «Туризм».... |
| Горюшкин А. А., Хуторецкий А. Б. Математические модели и методы исследования... Горюшкин А. А., Хуторецкий А. Б. Математические модели и методы исследования операций: курс лекций: Учеб пос. Новосиб национ иссл... | | Учебной дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля)... Математические методы в экономике, экономика труда, экономика организаций и предприятий, бухгалтерский учет, анализ и аудит, налоги... |
