МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-39. 1.ХХ/012013
УМКД
Редакция №____от_____
Программа дисциплины
«Средства автоматизации НИР»
для преподавателя
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИИ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ
РАБОТЫ»
для специальности 6М060200 – «Информатика»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Семей
2014
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель____________«20» января 2014 г. И.С.Мусатаева,
кандидат педагогических наук, и.о.доцента кафедры Информатики и
информационных технологий
2
ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры «Информатики и информационных технологий»
Протокол от «___» января 2014 г., №___
Заведующий кафедрой _________ Абишова А.А.
2.2 На заседании учебно-методического бюро физико-математического
факультета
Протокол от «__» января 2014 г., №____
Председатель _____________ К.А. Батырова
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию
методического совета университета
Протокол от «___» января 2014 г., №1.
на
Председатель УМС _____________Г.К. Искакова
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
заседании
Учебно-
СОДЕРЖАНИЕ
1
2
3
4
5
6
7
8
Область применения
Нормативные ссылки
Общие положения
Содержание учебной дисциплины (модуля)
Перечень тем для самостоятельной работы студентов
Учебно-методическая карта по дисциплине
Карта обеспеченности учебно-методической литературой
Литература
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса по дисциплине «Средства автоматизации НИР»,
предназначена для магистрантов специальности 6М060200 – «Информатика».
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает порядок
организации учебного процесса по дисциплине «Средства автоматизации НИР»
в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:
- СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования к
разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и
содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:
Одной из основных областей применения ПК являются математические и
научно-технические расчеты. Сложные вычислительные задачи, возникающие
при моделировании технических устройств и процессов, можно разбить на ряд
элементарных: вычисление интегралов, решение уравнений, решение
дифференциальных уравнений и т. д. Для таких задач уже разработаны методы
решения, созданы математические системы, доступные для изучения
магистрантам и пользователям, проводившим научные исследования. Наиболее
подходящей для этой цели является одна из самых мощных и эффективных
математических систем - MathCAD, которая занимает особое место среди
множества таких систем (Matlab, Maple, Mathematica и др.). При изучении курса
рассматриваются основные положения теории вероятностей и математической
статистики, а также описание основных методов и идей, используемых в
теоретико-вероятностных
рассуждениях.
Представленные
методы
иллюстрируются простыми примерами, что помогает в дальнейшем
самостоятельно решать задания практического характера, сводя их к известной
схеме.
Подробно
рассмотриваются
вопросы,
касающиеся
обработки
экспериментальных данных, включая алгоритмы генерации псевдослучайных
последовательностей,
аппроксимаций
закона
распределения
экспериментальных данных и методики проведения экспериментальных
исследований.
3.2 Цель изучения дисциплины: является ознакомление магистрантов с
простейшими методами вычислений на основе использования современных
информационных технологий, с современными методами научных
исследований, обработки и интерпретации экспериментальных данных.
3.3 Основная задача изучения дисциплины: научить основам проведения
обработки экспериментальных данных, включая алгоритмы генерации
псевдослучайных последовательностей, аппроксимаций закона распределения
экспериментальных данных и методики проведения экспериментальных
исследований.
3.4
3.5 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины магистрант должен
уметь:
пользоваться простейшими методами вычислений с использованием
математических пакетов программ;
знать:
основные положения теории вероятностей и математической статистики,
основные методы и идеи, используемых в теоретико-вероятностных
рассуждениях;
иметь представление:
о методах научного исследования;
о методах обработки экспериментальных данных.
3.6 Пререквизиты курса:
Для усвоения предмета студенты должны владеть знаниями курсов
Дискретная математика, Информатика.
3.7 Постреквизиты курса:
-подготовка к защите магистерской диссертации
Набор знаний, умений и навыков, используемых для освоения
последующих дисциплин: уметь работать с разнообразной информацией, уметь
ставить и решать научно-практические задачи на ЭВМ, знать приемы и методы
работы с шифрованием и дешифрованием информации, знать основные
понятия криптологии.
3.8 Выписка из рабочего плана:
Курс Семестр Кредиты ЛК ПР СРСП СРС Всего Форма
час час час
час час
итогового
контроля
1
2
3
15 30 22,5 67,5 135
экзамен
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Наименование тем и их содержание
Количество
часов
1
2
Лекционные занятия
Методология научного исследования
1
Средства и методы научного исследования
1
Организация процесса проведения исследования
1
Компьютер как инструмент научной работы
2
Основные возможности пакета MathLAB
2
Математический пакет программа MATHCAD
2
Математический пакет программа MATLAB
2
Введение в визуализацию. Элементы дифференциальной
2
геометрии.
Визуализация скалярных полей.
1
Визуализация векторных полей.
1
Практические занятия
Множества Жюлиа, множество Мандельброта и их
2
компьютерное представление.
Системы итерированных функций (СИФ).
2
Основные понятия, используемые при анализе изображений.
2
Этапы обработки изображений.
2
Выделение разрывов в численном решении.
2
Выделение разрывов в трехмерном численном решении.
2
4
Классификация разрывов численного решения.
Основные этапы анализа данных
Основные законы распределения случайных величин и их
назначение
системы распознавания
Эксперименты в науке и промышленности
Эксперименты в науке и промышленности
Полный факторный эксперимент
Полный факторный эксперимент
Метод случайного баланса
2
2
2
2
2
2
2
2
2
5
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
СТУДЕНТОВ
Решение уравнений средствами Mathcad
Символьные вычисления
Примеры символьных операций в командном режиме
Операторы вычисления пределов функций
Задание операторов пользователя
Методы непараметрической обработки информации
Простейшие оценки функции
и плотности распределения вероятности
8. Простейшие оценки функции
и плотности распределения вероятности
9. Оценка условной плотности вероятности
10.Оценка регрессии
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
6
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Тема
Лекционного занятия Практического
занятия
1
Методология
научного
исследования
Средства и методы
научного
исследования
Организация
процесса
проведения
исследования
3
Множества
Жюлиа,
множество
Мандельброта
и их
компьютерное
представление.
Системы
итерированных
функций
(СИФ).
Основные
понятия,
используемые
при анализе
Наглядные
пособия,
ТСО,
плакаты,
стенды
4
Презентаци
и,
интерактив
ная доска,
раздаточны
й материал
Вопросы для
Форма
самостоятельног контроля
о изучения
5
Стандарт
шифрования
данных DES
6
См. п. 8
Объединение
блочных
шифров
См. п. 8
Потоковые
шифры и
генераторы
настоящих
См. п. 8
изображений.
Компьютер как
инструмент научной
работы
Основные
возможности пакета
MathLAB
Математический
пакет программа
MATHCAD
Математический
пакет программа
MATLAB
Введение в
визуализацию.
Элементы
дифференциальной
геометрии.
Визуализация
скалярных полей.
Визуализация
векторных полей.
Этапы
обработки
изображений.
Выделение
разрывов в
численном
решении.
Выделение
разрывов в
трехмерном
численном
решении.
Классификация
разрывов
численного
решения.
Основные
этапы анализа
данных
Основные
законы
распределения
случайных
величин и их
назначение
системы
распознавания
Эксперименты
в науке и
промышленнос
ти
Эксперименты
в науке и
промышленнос
ти
Полный
факторный
случайных
последовательн
остей
Выбор
однонаправленн
ой хэш-функции
Коды проверки
подлинности
сообщения
См. п. 8
См. п. 8
Криптосистемы
с открытым
ключом на базе
конечных
автоматов
См. п. 8
Клеточные
автоматы
См. п. 8
Преобразование
схем
идентификации
в схемы
подписи
Распределение
ключа для
конференции и
секретная
широковещател
ьная передача
Вычисления с
зашифрованным
и данными
Бросание
«честной»
монеты
См. п. 8
Безопасные
вычисления с
несколькими
участниками
Вероятностное
шифрование
См. п. 8
См. п. 8
См. п. 8
См. п. 8
См. п. 8
эксперимент
Полный
факторный
эксперимент
Метод
случайного
баланса
7
КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
ЛИТЕРАТУРОЙ
Наименование учебников,
Количество
учебно-методических
экземпляров
пособий
1
2
8
Квантовая
криптография
См. п. 8
Шифрование
коммуникацион
ных каналов
См. п. 8
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
Количество
студентов
Процент
обеспеченности
3
4
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Введение в научное исследование по педагогике: Учеб. пособие для студ.
пед. ин-тов / Ю. К. Бабанский, В. И.Журавлев, В. К. Розов и др. / Под ред.
В.И.Журавлева. - М., 1988.
2. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1980.
3. Масальгин Н. А. Математико-статистические методы в спорте. М., ФиС,
1974.
4. Методика и техника статистической обработки первичной социологической
информации. Отв. ред. Г. В. Осипов. М., «Наука», 1968.
5. Методы
педагогических
исследований.
Лекции
для
студентов
педагогических институтов. Под ред. В. И. Журавлева. М., «Просвещение»,
1972.
Дополнительная:
6. Mathcad 6.0 Plus. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде
Windows 95./Перевод с англ. - М.: Информационно-издательский дом
“Филинъ”, 1996. -712 с.
7. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 6.0 PRO. - М.: “СК Пресс”,
1997. - 336 с.: ил.
8. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 8 PRO в математике, физике и
Internet. - М.: “Нолидж”, 2000. - 512 с.: ил.
9. Кудрявцев Е.М. MathCAD 2000 Pro. – М.: ДМК Пресс, 2001. – 576 с.: ил.
10. Очков В.Ф. Mathcad 7 Pro для студентов и инженеров. - М.:
КомпьютерПресс, 1998. - 384 с.: ил.
11. Плис А.И., Сливина Н.А. Mathcad 2000. Лабораторный практикум по
высшей математике. - М.: Высш. шк., 2000. - 716 с.: ил.
12. Ханова А.А., Макарова И.Г. Лабораторный практикум по
математическому моделированию и методам в расчетах на ЭВМ. Астрахань: Изд-во АГТУ, 1998. - 93 с.
13. Ханова А.А. Численное решение уравнений и систем. - Астрахань: Изд-во
АГТУ, 2001. - 44 с.
14. Ханова А.А. Символьные вычисления в среде MathCAD. - Астрахань:
Изд-во АГТУ, 2001. - 34 с.
15. Д. В. Могиленских и др. «Визуализация линий тока и методы
комплексной визуализации дискретных векторных полей». VII
Забабахинские научный чтения. Международная конференция. 2003.
16. Ю.М.Баяковский,
А.В.Игнатенко,
А.И.Фролов.
«Графическая
библиотека OpenGL». Учебно-методическое пособие, МГУ ВМиК, 2003 г.
17. Б. Мандельброт. Фрактальная геометрия природы . Ижевск: РХД. 2001
[31] Х.-О. Пайтген, П. Х. Рихтер. Красота фракталов. М.: Мир. 1993.
18. Р. М. Кроновер. Фракталы и хаос в динамических системах. М.:
Постмаркет. 2000.
19. А. Д. Морозов. Введение в теорию фракталов. Ижевск.: Институт
компьютерных исследований. 2004.