Гоувпо «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» Факультет математический

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»

Факультет математический

Кафедра систем автоматизированного проектирования

УТВЕРЖДАЮ

Декан математического факультета

проф. ______________ И. И. Чучаев

«____»_______________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ СРЕДСТВАМИ ИНЖЕНЕРНЫХ
И МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

Направление подготовки 010300.62 Фундаментальная информатика и информационные технологии

Профили подготовки: Информатика и компьютерные науки, Супервычисления

Квалификация (степень) выпускника Бакалавр

Форма обучения Очная

г. Саранск – 2011 г.

1. 
   Цель освоения дисциплины
   

Целью освоения дисциплины является получение представление о современных системах компьютерной математики и овладение всеми стандартными приемами работы в системе MATLAB.

2. 
   Место дисциплины в структуре ООП ВПО
   

Данная дисциплина относится к циклу Б.2 Математический и естественнонаучный цикл.

Для изучения данной дисциплины студент должен получить необходимые знания, умения и компетенции, которые формируются в результате изучения перечисленных ниже дисциплин.

Перечень дисциплин, изучение которых должно предшествовать изучению данной дисциплины:

• 
  Иностранный (английский) язык;
  
• 
  Математический анализ I (функции одной переменной);
  
• 
  Математический анализ II (функции многих переменных, теория комплексных чисел);
  
• 
  Алгебра и геометрия;
  
• 
  Дифференциальные и разностные уравнения;
  
• 
  Теория вероятностей и математическая статистика;
  
• 
  Вычислительные методы;
  
• 
  Основы программирования;
  
• 
  Языки программирования;
  
• 
  Архитектура вычислительных систем.
  

Знания и умения, полученные в результате освоения данной дисциплины, будут использоваться при прохождении студентом предквалификационной практики, подготовке им выпускной квалификационной работы, а также в научной и практической деятельности после окончания университета.

3. 
   Требования к результатам освоения дисциплины
   

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ОК 10, ПК 1, ПК 2, ПК 4, ПК 8, ПК 13, ПК 15, ПК 16, ПК 18, ПК 19, ПК 27, ПК 28.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: современные системы компьютерной математики и их функциональные возможности; назначение, структуру и функциональные возможности системы MATLAB;

уметь: решать основные задачи математического анализа и алгебры с помощью системы MATLAB;

владеть: технологиями создания, тестирования и отладки M-файлов и моделей Simulink.

4. 
   Образовательные технологии
   

Изучение данной дисциплины предполагает использование коллективных способов обучения, технологий личностно-ориентированного, проблемного, модульного и дифференцированного обучения. Для студентов, проявляющих повышенный интерес к изучению дисциплины, возможно применение технологий проектной деятельности и исследовательского обучения. В рамках изучения дисциплины имеют место также интерактивные формы обучения с применением информационных технологий.

5. 
   Структура учебной дисциплины
   

№ п/п	Раздел учебной дисциплины	Курс	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы и трудоемкость (в часах)			Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)	Форма промежуточной аттестации
					лекц.	лаб. зан.	СРС
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Введение	2	3	1, 2	4
2	Среда разработки системы MATLAB	2	3	3, 4 1 – 3, 1, 2	4	6	8	проверка выполнения контрольных работ (1, 2 недели)
3	Решение математических задач в системе MATLAB	2	3	5, 6, 4 – 8, 3 – 5	4	16	10	проверка выполнения контрольных работ (3 – 5 недели)
4	Программирование в системе MATLAB	2	3	7 – 8, 12 – 14, 5 – 7	4	6	10	проверка выполнения контрольных работ (5 – 7 недели)
5	Принципы работы системы Simulink	2	3	9, 10, 8, 9	4		8	проверка выполнения контрольных работ (8, 9 недели)
6	Среда разработки системы Simulink	2	3	11, 12, 10, 11	4		8	проверка выполнения контрольных работ (10, 11 недели)
7	Создание моделей в системе Simulink	2	3	13, 14 15, 16, 12 – 14	4	4	10	проверка выполнения контрольных работ (12 – 14 недели)

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
8	Создание маскируемых блоков в системе Simulink	2	3	15, 16 17 14 – 16	4	2	10	проверка выполнения контрольных работ (14 – 16 недели)
9	Отладчик моделей в системе Simulink	2	3	17, 18 18 17, 18	4	2	8	проверка выполнения контрольных работ (17 – 18 недели)	зачет

Содержание дисциплины не предусматривает использование знаний, умений и компетенций, сформированных в результате ее освоения, при изучении последующих дисциплин. Они могут быть использованы при прохождении студентом предквалификационной практики, подготовке им выпускной квалификационной работы, а также в научной и практической деятельности после окончания университета.

1. 1. 
      Разделы дисциплины и виды занятий
      

      № п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекций	Лабор. занятий	СРС	Всего часов
      1	Введение	4			4
      2	Среда разработки системы MATLAB	4	6	8	18
      3	Решение математических задач в системе MATLAB	4	16	10	30
      4	Программирование в системе MATLAB	4	6	10	20
      5	Принципы работы системы Simulink	4		8	8
      6	Среда разработки системы Simulink	4		8	8
      7	Создание моделей в системе Simulink	4	4	10	18
      8	Создание маскируемых блоков в системе Simulink	4	2	10	16
      9	Отладчик моделей в системе Simulink	4	2	8	14
      Итого		36	36	72	144

2. 
   Лабораторный практикум
   

   № п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторной работы	Трудоемкость (час.)
   1	2	Инструментальные средства системы MATLAB	2
   2	2	Импорт и экспорт данных в системе MATLAB	2
   3	2	Создание матриц и выполнение основных операций над ними в системе MATLAB	2
   4	3	Решение линейных систем алгебраических уравнений в системе MATLAB	2
   5	3	Обращение матриц в системе MATLAB	2
   6	3	Разложение матриц в системе MATLAB	2
   7	3	Статистический анализ данных в системе MATLAB	2
   8	3	Гармонический анализ и преобразование Фурье в системе MATLAB	2
   9	3	Численное интегрирование в системе MATLAB	2
   10	3	Решение дифференциальных уравнений в системе MATLAB	2
   11	3	Разреженные матрицы в системе MATLAB	2
   12	4	Создание, исполнение, тестирование и отладка M-файлов в системе MATLAB	2
   13	4	Специальные типы данных в системе MATLAB	2
   14	4	Основы объектно-ориентированного программирования в системе MATLAB	2
   15	7	Создание, расчет модели и анализ его результатов в системе Simulink	2
   16	7	Создание блоков-подсистем в системе Simulink	2
   17	8	Маскирование подсистем в системе Simulink	2
   18	9	Тестирование и отладка моделей в системе Simulink	2

3. 
   Практические занятия (семинары)
   

Данный вид занятий не предусмотрен содержанием дисциплины.

8. 
   Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
   

В процессе изучения дисциплины студент должен выполнить 18 лабораторных работ и одну контрольную работу на тему «Моделирование, расчет и анализ результатов расчета электромеханической системы с использованием средств MATLAB и Simulink». Контрольная работа выполняется в рамках самостоятельной работы студентов.

По каждой из лабораторных работ и по контрольной работе студент готовит отчет в форме компьютерной презентации, в процессе которой выявляется работоспособность программы или модели. Если лабораторная или контрольная работа выполнена верно, то за ее выполнение ставится отметка «зачтено», в противном случае она возвращается студенту на доработку.

Результаты выполнения лабораторных и контрольной работы и формируют итоговую оценку: «зачтено», если все работы выполнены верно, или «не зачтено» в противном случае.

Учебно-методические материалы для выполнения контрольной работы предоставляются студенту в виде электронного документа в формате Microsoft Word, в котором содержится задание и методические рекомендации по его выполнению.

9. 
   Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины
   

1. 
   основная литература
   
   1. 
      Дьяконов В. П. Компьютерная математика. Теория и практика / В. П. Дьяконов. – М.: Нолидж, 2000. – 1296 с.
      
   2. 
      Дьяконов В. П. MATLAB R2006/2007/2008. Simulink 5/6/7. Основы применения / В. П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2008. – 800 с. – (Серия «<�Библиотека профессионала»).
      
   3. 
      Дьяконов В. П. MATLAB 6. Учебный курс / В. П. Дьяконов. – СПб.:, Питер, ???? г. – 592 с. – (Серия «Учебный курс»).
      
   4. 
      Дьяконов В. П. MATLAB. Полный самоучитель. / В. П. Дьяконов. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 768 с.
      
   5. 
      Дьяконов В. П. Simulink 5/6/7. Самоучитель / В. П. Дьяконов. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 784 с.
      
2. 
   дополнительная литература
   
   1. 
      Белов В. Ф. Функциональное моделирование в системе компьютерной математики MATLAB : учеб. пособие / В. Ф. Белов, Д. В. Логинов, А. Н. Мадонов. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. – 168 с.
      
   2. 
      Дьяконов В. П. Системы компьютерной алгебры Derive. Самоучитель и руководство пользователя / В. П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Р, ???? г. – 320 с. – (Серия «Полное руководство пользователя»).
      
   3. 
      Дьяконов В. П. Maple 9.5/10 в математике, физике и образовании (+ CD-ROM) / В. П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2006. – 720 с. – (Серия «Библиотека профессионала»).
      
   4. 
      Дьяконов В. П. MathCAD 11/12/13 в математике. Справочник (+ CD-ROM) / В. П. Дьяконов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 960 с.
      
   5. 
      Дьяконов В. П. Mathematica 5/6/7. Полное руководство / В. П. Дьяконов. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 624 с.
      
   6. 
      Дьяконов В. П. VisSim + MathCAD + MATLAB. Визуальное математическое моделирование / В. П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 384 с. – (Серия «Полное руководство пользователя»).
      
3. 
   программное обеспечение и Интернет-ресурсы
   
   1. 
      MATLAB Getting Started Guide [Электронный ресурс] // The MathWorks, Inc.: [официальный сайт корпорации]. – [Natick, 2010]. – 280 с. – Режим доступа: http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/matlab/getstart.pdf. – [Документ в формате PDF, доступен для скачивания].
      
   2. 
      Simulink Getting Started Guide [Электронный ресурс] // The MathWorks, Inc.: [официальный сайт корпорации]. – [Natick, 2010]. – 93 с. – Режим доступа: http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/simulink/sl_gs.pdf. – [Документ в формате PDF, доступен для скачивания].
      
   3. 
      Simulink User’s Guide [Электронный ресурс] // The MathWorks, Inc.: [официальный сайт корпорации]. – [Natick, 2010]. – 1880 с – Режим доступа: http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/simulink/sl_gs.pdf. – [Документ в формате PDF, доступен для скачивания].
      

10. 
    Материально-техническое обеспечение дисциплины
    

Для проведения лекционных занятий по учебной дисциплине необходима аудитория на 30 посадочных мест. Лекции проводятся в форме компьютерных презентаций, поэтому аудитория должна быть укомплектована следующим оборудованием:

• 
  портативным персональным компьютером класса «ноутбук» или «нетбук»; на нем должно быть установлено программное обеспечение, включающее операционную систему MS Windows XP (или более поздней версии) и редактор презентаций MS PowerPoint (версии 2002 или более поздней);
  
• 
  настенным экраном или интерактивной доской.
  

Для проведения лабораторных занятий по учебной дисциплине необходима лаборатория на 15 рабочих мест. Каждое рабочее место должно быть оборудовано персональным компьютером конфигурации IBM PC или совместимой с ней, двумя электрическими розетками для подключения системного блока и периферийных устройств и компьютерным столом для их размещения. Все компьютеры должны быть объединены в локальную сеть с возможностью доступа к ресурсам сети Internet.

Каждый компьютер должен иметь следующую аппаратную конфигурацию:

• 
  4-ядерный процессор семейства Intel Core 2 Quad или более производительный;
  
• 
  оперативную память объемом не менее 4 Гб;
  
• 
  жесткий диск объемом не менее 500 Гб;
  
• 
  дисковод оптических дисков класса DVD-RW;
  
• 
  монитор с диагональю не менее 17";
  
• 
  стандартную клавиатуру (102 клавиши или более);
  
• 
  манипулятор «мышь» оптического типа с тремя кнопками и колесом прокрутки;
  
• 
  коврик для манипулятора «мышь» оптического типа.
  

На каждом компьютере должно быть установлено следующее программное обеспечение:

• 
  сетевая операционная система семейства Microsoft Windows (Windows XP или более поздняя);
  
• 
  система компьютерной математики MATLAB версии R13 или более поздней, включающая оба первичных программных продукта (MATLAB и Simulink) корпорации The MathWorks, Inc.
  

Желательно, не реже чем один раз в два года, проводить обновление аппаратного и программного обеспечения лаборатории, поскольку развитие информатики и информационных технологий приводит к их быстрому моральному устареванию, что естественным образом отрицательно повлияет на качество подготовки студентов.

Авторы (разработчики):

кафедра САПР доцент А. Н. Мадонов

^{(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)}

Рецензенты (эксперты):

^{(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)}

Программа ободрена на заседании _______________________________________________________
от «___» _________________ 2011 г., протокол № ___.