Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов icon

Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов



НазваниеРабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов
Дата конвертации01.06.2013
Размер146.48 Kb.
ТипСамостоятельная работа
скачать >>>

УТВЕРЖДАЮ

Директор института ФТИ

___________В.П. Кривобоков

«___»_____________2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Математическое моделирование физических процессов

12

НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП

011200 Физика


ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)

Физика конденсированного состояния вещества


КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) Магистр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.

КУРС I СЕМЕСТР 1

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3

ПРРЕКВИЗИТЫ: Информатика, Теория вероятностей и математическая статистика, Элементы компьютерной математики

Кореквизиты – Компьютерные технологии в науке и образовании. Математическая обработка

^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

ЛЕКЦИИ 18 ч.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 18 ч.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 90 ч.


АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 36 ч.

^ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 90 ч.

ИТОГО 126 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная


ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен, зачет

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра общей физики


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________И.П. Чернов

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ С.Н.Ливенцов

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________ Н.В. Чистякова

2011 г.

^ 1. Цели освоения дисциплины


Ц2. Подготовка магистранта к получению новой информации, к работе с пакетами готовых программ, моделированию физических явлений, к работе в междисциплинарных областях научных исследований.

Ц3. Подготовка выпускника к работе в интернациональной команде, организации творческого коллектива и его работы над проектом научных исследований

Ц4. Подготовка магистранта, способного представить, обосновать и отстаивать результаты собственных исследований и выводов, осознавать ответственность за принятие профессиональных решений.

Ц6. Формирование социально-личностных качеств выпускников: целеустремленности, организованности, трудолюбия, ответственности, гражданственности, коммуникабельности, толерантности, повышения общей культуры.


^ 2. Место дисциплины в структуре ООП


Дисциплина относится к вариативной части общенаучного цикла (М1.В6).
Для ее освоения требуются знания в объеме курсов пререквизитов: Информатики, Теории вероятностей и математической статистики, Элементов компьютерной математики.

Кореквизиты – Компьютерные технологии в науке и образовании. Математическая обработка результатов измерений.


^ Результаты освоения дисциплины


В результате освоения дисциплины студент должен/будет:

Знать:

З.1.1 Новые направления в области образовательных и информационных технологий.

З.2.1 Основные методы, способы и средства получения, хранения и обработки информации.

З.4.8 Структуру научного познания, его методы и формы, основные составляющие научного метода исследования и преобразования окружающего мира.

З. 8.1 Сущность и значение информации в развитии современного общества

З. 8.3 Элементы компьютерной математики и моделирования.

уметь:

У.1.1 Использовать современные образовательные и информационные технологии.

У. 2.5. Объективно оценивать свою работу и работу коллег.

У. 8.1. Представить результаты физического и модельного эксперимента.

Владеть опытом:

В.1.1 Анализа информационных источников, в т.ч. Интернет-ресурсов

В.2.1 Внутригруппового взаимодействия.

В.4.7 Владеть критерием научности, опытом разделения научного и ненаучного знания.

В.8.1 Использования современных информационных технологий в профессиональной области (базы, пакеты прикладных программ).


1. Универсальные (общекультурные) – способность/готовность:


  • использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

  • приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);

  • следовать этическим и правовым нормам; толерантностью; к социальной адаптации (ОК-8);

  • работать самостоятельно и в коллективе, руководить людьми и подчиняться (ОК-9);

  • овладеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

  • использовать в познавательной и профессиональной деятельности навыки работы с информацией из различных источников, применять математические модели для решения инженерных задач и интерпретировать физический смысл полученных результатов (ОК-16);

  • использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области информатики и современных информационных технологий, навыки использования программных средств и навыков работы в компьютерных сетях; умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернет, выбирать соответствующие формы и технологии самообразования и самообучения (ОК-17).


2. Профессиональные – способность/готовность:

  • применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов физических исследований (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-5);

  • применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов физических исследований (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-5);

  • понимать и излагать получаемую информацию и представлять результаты физических исследований (ПК-10).


^ 4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Аннотированное содержание дисциплины

Введение (2 ч.). Определение, структура и классификация математических моделей. Примеры моделирования: аналитические модели, имитационное моделирование, метод Монте-Карло, клеточные автоматы, молекулярная динамика и д.р.

Раздел 1. (2 ч.) Аналитические модели в классической физике. Составление и решение дифференциальных уравнений для физических процессов. Моделирование движения в поле сил тяжести, электростатические поля точечных и протяженных зарядов. Моделирование колебаний – гармонических, вынужденных, затухающих. Резонанс, биения, фигуры Лиссажу.

Раздел 2. (2 ч.) Метод Монте-Карло. Определение, применение, перспективы. Моделирование дискретных и непрерывных распределений случайных величин. Вычисление площадей и объемов криволинейных фигур. Численное вычисление интегралов, решение дифференциальных уравнений. Моделирование траектории прохождения частиц через вещество. Моделирование систем массового обслуживания. Моделирование надежности и оценки качества изделий.

Раздел 3. (2 ч.) Моделирование каталитических процессов на поверхности – адсорбция, десорбция, диффузия, реакция. Визуализация динамики каталитического процесса на поверхности. Образование структур на поверхности в процессе реакции. Моделирование термопрограмируемой десорбции.

Раздел 4. (4 ч.) Моделирование структуры твердых тел и диффузии в кристаллах. Диффузия в твердом теле и дефекты структуры. Эффект Киркендалла.

Раздел 5. (4 ч.) Метод молекулярной динамики. Структура метода. Области возможного применения. Потенциалы межатомного взаимодействия. Моделирование идеального газа.

Раздел 6. (2 ч.) Клеточные автоматы. Определение. Классификация клеточных автоматов. Процессы, которые моделируются методом клеточных автоматов. Игра «Жизнь». Самоорганизация. Машина Тьюринга. Тьюрмиты. Моделирование наноструктурных веществ. Фракталы.

4.2. Структура дисциплины

Таблица 2

^ Структура дисциплины

по разделам и формам организации обучения



Название раздела /темы

Аудиторная работа (час)

СРС (час)

ИДЗ.

Итого

Лекции

Практ./сем. занятия

Лаб. зан.

1. Введение.

2







5




7

2. Модели в классической физике.

2




2

5




9

3. Метод Монте-Карло

2




2

10




14

4. Моделирование каталитических процессов на поверхности

2




2

10




14

5. Моделирование структуры твердых тел и диффузии в кристаллах

4




4

10




18

6. Метод молекулярной динамики

4




4

10




18

7. Клеточные автоматы

2




2

10

30

44

Итого

18




18

90




126


^ 5. Образовательные технологии


В преподавании дисциплины используются формы организации обучения, приведенные в таблице.

Таблица 3

Методы и формы организации обучения (ФОО)


ФОО


Методы

Лекц.

Лаб. Раб.

Пр.зан/ сем.

Тр.*, Мк**

СРС

К.пр

IT- методы

+

+







+




Работа в команде




+







+




Case-study



















Игра



















Методы проблемного обучения

+
















Обучение на основе опыта













+




Опережающая самостоятельная работа




+







+




Проектный метод




+







+




Поисковый метод



















Исследовательский метод




+







+




Другие методы




















*- Тренинг, **- мастер класс


^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение

самостоятельной работы студентов


6.1. Текущая самостоятельная работа студентов планируется по следующим направлениям:

– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

– подготовка к лабораторным работам;

– работа с лекционным материалом, использование электронных источников (ресурсов Интернет);

– подготовка индивидуального проекта;

- подготовка к защите результатов лабораторных работ, к зачету в конце семестра.


6.2. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

1. Взаимосвязь эксперимента и теории.

2. Изучение справки по командам программы “Mathematica 6”

3. Поиск и изучение материалов, необходимых для разработки индивидуального проекта.

Приведенные темы используются для получения знаний, необходимых для успешного выполнения лабораторных работ и индивидуального проекта.

6.3.Контроль самостоятельной работы студентов при допуске к лабораторным работам. Консультации для студентов по выполнению индивидуального проекта.

6.4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку производится по материалам ресурсов Интернет и литературе, представленной в НТБ ТПУ, в том числе из списка литературы в пункте 10.


^ 7. Средства текущей и семестровой оценки успеваемости

Оценка текущей успеваемости производится на лабораторных занятиях по результатам представленных отчетов, теоретическая подготовка проверяется при допуске к лабораторным работам. В течении семестра выполняется индивидуальный проект. Защита цикла выполненных работ с учетом оценки за индивидуальный проект является основанием для семестровой аттестации в виде зачета.


^ 8. Рейтинг качества освоения дисциплины

Промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.




неделя

вид занятий

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Сумма

1

Посещение лекций

1

1

1

1

1

1

1

1

2

10

3

Практические занятия

6

6




6




6




6




30

6

Индивидуаль-ный проект




























30

7

Итого за неделю

7

7

1

7

1

7

1

7

2

40

8

Аттестация




14




22




31










41

9

Зачет

























30

30

10

Рейтинг

























100

100



^ 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Занятия проводятся в компьютерном классе на базе компьютеров IBM PC.

10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

  • основная литература:



1. Гулд Х., Тобочник Я., Компьютерное моделирование в физике. – М.: Мир, 1995. – 349 с.

2. Кольчужкин А.М. Метод Монте-Карло в теории переноса. Учебное пособие. Томск: Издательство ТПУ, 2005. - 104 с.

3. Псахье С.Г., Князева А.Г. Компьютерное моделирование материалов и технологий на основе физической мезомеханики. Учебное пособие. Томск: Издательство ТПУ, 2003. - 245 с.

4. Стародубцев В.А., Заусаева Н.Н. Компьютерное моделирование процессов движения: Учебное пособие. – Томск: Изд.-во ТПУ, 2008. – 80 с.



  • дополнительная литература:

    1. Малютин В.М., Склярова Е.А. Компьютерное моделирование физических явлений. Учебное пособие. Томск: Издательство ТПУ, 2005. - 156 с. .

2. Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. – М.: Наука, 1990. – 176 с.


  • программное обеспечение и Internet-ресурсы:

    1. Пакет “Mathematica 6”

    2. http://exponenta.ru



Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению подготовки 011200 Физика.


Программа одобрена на заседании кафедры ОФ ФТИ

(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).


Автор(ы): Асс. Каф. ОФ ФТИ Н.В. Чистякова


Рецензент(ы): __________________________




Похожие:

Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины математическоЕ моделирование физических процессов
Дисциплина «Математическое моделирование физических процессов» является частью дисциплин подготовки студентов по направлению 200100...
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины электромагнитные методы контроля
Теория физических полей, Теория физических полей и математическое моделирование физических процессов, Электротехника
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины методы неразрушающего контроля направление ооп 200100 приборостроение профиль подготовки
Теория физических полей, Теория физических полей и математическое моделирование физических процессов, Электротехника, Материаловедение...
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины акустические методы контроля
Теория физических полей, Теория физических полей и математическое моделирование фиэических процессов, Электротехника
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины математическое моделирование специальность ооп 140801 – Электроника и автоматика физических установок
Обеспечивающее подразделение кафедра Электроники и автоматики физических установок
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины гироскопы и акселерометры на новых физических принципах
Пререквизиты: в2 – Актуальные проблемы и инновации в приборостроении; б2 – математическое моделирование в приборных системах; дисциплины...
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины математическое моделирование химико-технологических процессов
Направление ооп 241000 Энерго- и ресурсосберегающие процессы химической технологии нефтехимии и биотехнологии
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины математическое моделирование химико-технологических процессов
Направление ооп 241000 Энерго- и ресурсосберегающие процессы химической технологии нефтехимии и биотехнологии
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины системный анализ, оптимизация и математическое моделирование в машиностроении
Профиль подготовки магистерская программа «Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении»
Рабочая программа дисциплины математическое моделирование физических процессов iconРабочая программа дисциплины математическое моделирование многокомпонентных химических и массобменных процессов
Направление ооп 241000 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы