Кафедра прикладной информатики. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины. Б1.В.ОД.6 «Основы математического моделирования» по образовательной программе. Методы приведения уравнений к безраз-мерному виду 5. Уровни аналитического моделирования 6. Языки и


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Башкирский государственный педагогический университет

им. М. Акмуллы»

(ФГБОУ ВПО «БГПУ им. М.Акмуллы»)


Кафедра
прикладной информат
ики






РАБОЧАЯ
ПРОГРАММА

дисциплины

Б1.В.ОД.6

«
Основы м
атематическо
го
моделировани
я
»

по образовательной программе

подготовк
и научно
-
педагогических кадров
в аспирантуре



Направле
ние подготовки кадров высшей квалификации:

09.06.01 Информатика и вычислительная техника


Профиль подготовки:

Математическое моделирование, численные мет
о
ды и комплексы программ



Присуждаемая квалификация:


Исследователь. Преподаватель
-
исследователь
.



П
рограмма составлена в соответствии с Федеральным государственным
образовательным стандартом, утвержденными Приказом Министерством о
б-
разования и на
у
ки
РФ
от 30.07.2014г
.

№875

I.

Цель

дисциплины

Целью дисциплины является:

1.1.

Формирование общепрофессиональных ко
мпетенций:

-

владение методологией теоретических и экспериментальных иссл
е-
дований в области профессиональной де
я
тельности (ОПК
-
1);

-

способностью к разработке новых методов исследования и их пр
и-
менению в самостоятельной научно
-
исследовательской деятельности в
о
б-
ласти профессиональной деятельности (ОПК
-
3);

-

способностью объективно оценивать результаты исследований и
разработок, выполненных другими специалистами и в других научных учр
е-
жд
е
ниях (ОПК
-
5);

-

способностью представлять полученные результаты научно
-
исследов
ательской деятельности на высоком уровне и с учетом соблюд
е
ния
авторских прав (ОПК
-
6);

1.2.

Формирование профессиональных компетенций:

-

способность разрабатывать стратегии проектирования компьюте
р-
ных моделей сложных систем, определением целей проектирования, кри
т
е-
риев эффе
к
тивности, ограничений применимости (ПК
-
1);

-

способность осуществлять моделирование процессов и объектов на
базе средств программирования и стандар
т
ных пакетов автоматизированного
пр
о
ектирования и моделирования (ПК
-
2);

-

готовность осуществлять пос
тановку, планирование и проведени
е
вычислительных экспериментов
и машинных прогонов, проводить анализ и
визуал
и
зацию результатов компьютерного эксперимента (ПК
-
3);

-

способность моделировать оборудование и процессы в области пр
о-
фессиональной деятельности, об
основать направления их безопасной и э
ф-
фективной промышленной реализации (ПК
-
4).

II
.
Трудоемкость учебной дисциплины

Составляет
:

для очной формы обучения
-

2

зачетных единицы (
72

час
а
), из них
36

часов

аудиторных занятий,
3
6

часов сам
о
стоятельной работы
, з
ачет
.

для заочной формы обучения
-

2

зачетных единицы (
72

часа), из них
12

часов аудиторных занятий,
60

часов сам
о
стоятельной работы, зачет.

III
. Место дисциплины в структуре основной образовательной пр
о-
граммы.

Дисциплина «
Основы математического моделиров
ания
» относится к
Блоку 1.
Обязательная дисциплина

по осно
в
ной образовательной программе
подготовки научно
-
педагогических кадров в аспирантуре.

IV
. Требования к результатам освоения дисциплины


В результате освоения дисциплины
аспирант

должен:



знать
:

-

мет
одологию и
методы
математического, имитационного и физич
е-
ского м
о
делирования
;

-

методы
теоретических и экспериментальных исследований в о
б
ласти
профессиональной деятельности
;

-

методы обработки и анализа

результатов научно
-
исследовательской
деятел
ь
ности
.



уме
ть
:

-

проектировать и осуществлять комплексные исследования, в том
числе междисциплинарные, на основе целостного системного научного м
и-
рово
з
зрения
;

-

обработать и анализировать
результаты научно
-
исследовательской
деятельности
.



владеть:

-

опытом
работы с экспер
иментальным оборудованием;

-

опытом
математического, имитационного и физического моделир
о-
вания
;

-

опытом
проведения патентных исследований, лицензирования и з
а-
щиты авторских прав при создании инновационных продуктов в области
профессиональной деятельности
.

V
.
Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Трудоемкость в часах

Очная форма

Заочная
форма

Заочная фо
р
ма
с прим
е
нением
дистанцио
н
ных
те
х
нологий

Аудиторные занятия

36

12

-

Лекции

16

6

-

Практические занятия (семин
а-
ры)

20

6

-

Консультации

(для дистанцио
н-
ной формы)

-

-

6

Лабораторные работы

-

-

-

Самостоятельная работа а
с-
пиранта

разработка ТЗ

разработка алгоритма

разработка модели

разработка программы

проведение вычислительного
эксперимента

36

60

66

Промежуточная атт
е
стация:

Зачет

ИТОГО

72

72

72


VI
. Содержание дисциплины

6.1. Содержание разделов дисциплины



Наименование разд
е
ла
дисципл
и
ны

Содержание раздела

1

Элементы програм
м
ной
инжен
е
рии

Стандарты, стадии и этапы разработок пр
о
граммного
обеспечения. Стратегии разработки программно
го
продукта. Инструментальные системы проектиров
а-
ния.

2

Аналитическое м
одел
и-
ров
а
ни
е сложных систем

Уровни аналитического моделирования. Структура
компьютерных моделей и

программ для моделиров
а-
ния реальных объектов

при аналитическом моделир
о-
вании.

3

Осн
овные подходы
при
разработке
аналитич
е-
ских
компьютерных м
о-
делей и программ для
моделиров
а
ния

Языки и инструментальные системы программиров
а-
ния.

Общие подходы к разработке компьютерных м
о-
делей. Подход к разработке аналитических компь
ю-
терных моделей на основ
е языков и систем програ
м-
миров
а
ния.


4

Инструментальные си
с-
темы автоматизации ан
а-
литического моделир
о-
вания

Построение аналитических моделей на основе средств
автоматизации моделирования. Сист
е
ма компьютерной
математики
MathCAD
. Система компьютерной мат
е-
м
атики
MATLAB


5

Имитационное модел
и-
рование сложных си
с
тем

Уровни имитационного моделирования.
Языки и среды
имитационного моделирования. С
о
временные подходы
к разработке ИМ СС. Методолог
ии имитационного
моделирования (
системная динамика, дискретно
-
событий
ное моделирование, агентное и когнитивное
мод
е
лирование)

6

Инструментальные с
ре
д-
ства
имитационного
м
о-
делиров
а
ния

Среда объектно
-
ориентированного программ
и
рования
GPSS

и расширенный редактор. Система имитацио
н-
ного модел
и
рования
AnyLogic
.


6.2. Разделы дис
циплины и виды учебных занятий



Наименование раздела ди
с-
циплины

Распределение трудоемкости (в часах) по видам
учебных занятий

ЛК

(ЗО)

ПЗ

(ЗО)

ЛБ

СР

(ЗО)

КОН

Всего

(ЗО)

1

Элементы программной и
н-
жен
е
рии

2

(2)

2


6

(10)

1

10

(12)

2

Аналитическое моделир
ов
а-
ние сложных систем

4

(2)

2


6

(10)

1

1
2

(12)

3

Основные подходы при ра
з-
работке аналитических ко
м-
пьютерных моделей и пр
о-
грамм для моделиров
а
ния

4

(2)

4


6

(10)

1

14

(12)

4

Инструментальные си
с
темы
автоматизации аналитич
е-
ского
модел
и
рования

2

4

(2)


6

(
10)

1

12

(12)

5

Имитационное моделиров
а-
ние сложных си
с
тем

2

4

(2)


6

(10)

1

12

(12)

6

Инструментальные сре
д
ства
имитационного моделир
о-
вания

2

4

(2)


6

(10)

1

12

(12)


ИТОГО

16
(6)

20

(6)


3
6

(60)

6

7
2



6.3. Лабораторный практикум

Н
е

пр
едусмотрен

6.4.
Междисциплинарные связи дисциплины



Наименование обеспечива
е-
мых (последующих) дисци
п-
лин

№№ разделов дисциплины, необходимых
для изучения обеспечиваемых (посл
е-
дующих) ди
с
циплин

1

2

3

4

5

6

1.


Численные методы и пр
о-
грамм
и
рование

+

+

+

+

+

+

2.


Научно
-
иссле
довательская
работа

+

+

+

+

+

+

6.5. Требования к самостоятельной работе
аспирантов


В ходе
самостоятельной

работы
аспирант занимается

поиском мат
е-
риала по выбранной теме, готовит выступление, в ходе которого о
т
вечает на
вопросы, знакомится с основной и

дополнительной литературой, работает в
сети Интернет. Назначением сам
о
стоятельно
й работы аспирантов является
зак
репление сведений, пол
у
ченных ими в ходе аудиторных занятий. Реальная
самостоятельная р
а
бота является исключительно важным элементом в
деле
эфф
ективного усвоения мате
риала. В процессе самостоятельной работы у
а
с-
пиранта

наиболее четко возникает необходимость целостного, систем
ного
восприятия содер
жания дисциплины, потребность привлечения дополнител
ь-
ных сведений из рекомендованной учебной и методич
еской литературы, пр
о-
смотра и изучения записей, сделанных во время аудиторных з
а
нятий.




Наименование разд
е
ла
дисци
п
лины

СР

1

Элементы програм
м
ной
инжен
е
рии

Разработать техническое задание на разработку ко
м-
пьютерной модели сложной системы

2

Аналитическо
е модел
и-
ров
а
ние сложных систем

Выбрать метод аналитического моделирования

и из
у-
чить технологию разработки аналитич
е
ской модели
.

3

Основные подходы при
разработке аналитич
е-
ских компьютерных м
о-
делей и программ для
моделиров
а
ния

Разработать алгоритм
компьюте
рной модели сложной
системы для
аналитического модел
и
рования

4

Инструментальные си
с-
темы автоматизации ан
а-
литического моделир
о-
вания

Разработать компьютерную программу математическ
о-
го м
о
делирования сложной системы

5

Имитационное модел
и-
рование сложных си
с
т
ем

Разработать компьютерную модель сложной системы с
помощью средств имитационного моделирования

6

Инструментальные сре
д-
ства имитационного м
о-
делиров
а
ния

Провести в
ычислительные эксперименты и анализ р
е-
зультатов


VII
. Учебно
-
методическое и информационное

обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1.

Маликов Р. Ф. Основы разработки компьютерных моделей сложных
систем: учеб. пособие.
-

Уфа: БГПУ, 2012.

2.

Советов Б. Я. Моделирование систем: учебник.
-

М.: Юрайт, 2012
-

МОРФ

3.

Тарасевич Ю. Ю. Математическое и компь
ютерное моделиров
а
ние:
учебное пособие.
-

2013.
-

МОРФ


б) дополнительная литература

1.

Емельянов, А.А. Имитационное моделирование экономических
процессов.
-

М.: Финансы и статистика, 2009; [Электронный ресурс].
-

Режим
доступа: URL:
http://biblioclub.ru
.

2.

Бережная Е. В., Бережной В. И. Математические методы моделир
о-
вания экономических систем: учебное пособие.
-
М.: Финансы и стат
и
стика,
2006.

3.

Колесов Ю. Б. Моделирование систем: динамические и гибридные
системы: учебное пособие
.
-

Спб .: БХВ
-
Петербург, 2006.

4.

Емельянов А. А., Власова Е. А., Дума Р. В. Имитационное модел
и-
рование экономических процессов: учебное пособие.
-

М.: Финансы и стат
и-
стика, 2006.

5.

Теория вероятностей и математическая статистика. Математические
мод
е
ли: учебное
пособие / В. Д. Мятлев.
-

М.: Академия, 2009.

6.

Черноруцкий И. Г. Методы оптимизации. Компьютерные технол
о-
гии:
-

СПб.: БХВ
-
Петербург, 2011.

7.

Маликов Р.Ф. Основы математического моделирования. Уфа, 2005.
БГПУ

8.

Маликов Р. Ф. Основы систем компьютерного моделиров
ания: уче
б-
ное пособие: Уфа: БГПУ, 2008

9.

Степанов, В. И. Экономико
-
математическое моделирование [Текст]:
учеб. пособие для студентов вузов / В. И. Степанов, А. Ф. Терпугов.
-

М.:
Акад
е
мия, 2009.

10.

Федосеев В. В. Математическое моделирование в экономике и с
о-
циологии труда. Методы, модели, задачи: учебное пособие / В. В. Федос
е
ев.


М.: Юнити
-
Дана, 2012.
-

Режим доступа: http: //www.biblioclub.ru

11.

Голубева Н. В. Математическое моделирование систем и процессов:
уче
б
ное пособие / Н. В. Голубева.


СПб.: Лань, 201
3.
-

Режим доступа: http:
//e.lanbook.com

12.

Маликов Р. Ф. Основы математического моделирования. Учебное
пособие.


М.: Горячая линия
-
Телеком, 2010.
-
УМО

13.

Боев, В.Д. Компьютерное моделирование / В.Д. Боев, Р.П. Сы
п-
ченко.
-

М.: Интернет
-
Университет Информационны
х Технологий, 2010.;
[Эле
к
тронный ресурс].
-

Режим доступа:URL:http://biblioclub.ru/


в) программное обеспечение

П
акет

MS

Office
,
MathCad
,
MatLab
,
Maple
,
Anylogic
,
GPSS

(
версии

для

ун
и-
верситета
)


г)
базы данных, информационно
-
справочные материалы и поисков
ые сист
е-
мы

1.

http://bibliofond.ru/view.aspx?id=33848

разработки по моделиров
а-
нию вычисл
и
тельных систем и сетей,

2.

htt
p://www.scs.org/

-

Международное общество имитацио
нного м
о-
делирования (SCS).

3.

http://www.systemdynamics.org/

-

Международное общество систе
м-
ной динам
и
ки (SDS).

4.

http://www.eurosim.info/

-

Европейское общество имитационн
ого
моделиров
а
ния (EUROSIM).

5.

http://www.iasted.org/

-

Технический комитет по моделированию и
имитации международной ассоциации по науке и технологиям (IASTED).


6.

http://www.sisos
tds.org/

-

Организация стандартов имитации (SISO).

7.

http://www.simulationinformation.com/

-

Национальный центр США
по модел
и
рованию (NCS).

8.

http://www.gpss.ru/

-

Сист
ема имитационного моделирования GPSS.

9.

http://www.xjtek.ru/

-

Система моделирования AnyLogic (системная
динамика, дискретно
-
событийное и аген
т
ное моделирование).

10.

http://ww
w.gpc.de/e_poses.html

-

Имитационное моделирование с
помощью с
е
тей Петри


система POSES++.

11.

http://www.iseesystems.com/

-

Программное обеспечение ithink 7.0 и
Stella 7.0 для моделирования непрерывно
-
дискретных п
роцессов. По сравн
е-
нию с ithink в Stella имеются возможности по построению моделей большой
размерн
о
сти и их свертки.

12.

http://imaginethatinc.com/pages/demo.html

-

Extend


один из наиб
о-
лее мощных инст
рументов для имитационного моделирования. Можно пол
у-
чить бесплатно д
е
мо
-
версию на CD.

13.

http://modelsmo.narod.ru/

-

Визуальная среда для моделирования
СМО. Позв
о
ляет создавать GPSS
-
модели.

14.

http://objectgpss.narod.ru/

-

Cайт разработки Object GPSS.

15.

http://www.arenasimulation.com/

-

Официальный сайт системы ди
с-
кретного м
о
делирования Arena.

16.

http://www.systemsnavigator.com/sn_website/?q=node/38

-

Arena Si
m-
ulation Sof
t
ware.
Software demonstration.

17.

http://www.dualis
-
it.de/

-

Официальный сайт фирмы DUALIS Gmbh
-

разработчика п
рограммгного продукта ISSOP/Arena.

18.

http://www.iteam.ru/soft/modelling/990/

-

Описание и характеристики
системы GPSS/H.

19.

http://www.gpss
-
forum.narod.ru/

-

Сайт GPSS форум.

20.

http://www.efg2.com/Lab/Library/SimulationAndModeling.htm

-

С
а-
мые общие р
е
сурсы по моделированию.

21.

http://we
b.mit.edu/jsterman/www/DID.html

-

Обзор литературы по
системной д
и
намике.

22.

Электронная библиотека диссертаций
http://diss.rsl.ru/

23.

Российские научные журналы
http://elibrary.
ru/defaultx.asp

24.

Университетская библиотека онлайн
http://biblioclub.ru/

25.

Электронная библиотека «Айбукс»
http://ibooks.ru/

26.

Электронная библиотека «Лань»
http://e.lanbook.com/

VIII
. Материально
-
техническое обеспечение дисциплины:


Для проведения учебных занятий необходимо оборудовать аудиторию
техническими средствами обучения: маркерная доска, компьютер
ный класс
,
мультимедиа проектор.

IX
. Методиче
ские рекомендации по изучению дисциплины


Организационная структура курса проектируется как сочетание лекц
и-
онных и практических занятий, самостоятельной работы по выполнению и
н-
дивидуальных и практических заданий

по основам математического модел
и-
рования
.

Вн
еаудиторная самостоятельная работа аспирантов включает следу
ю-
щие виды деятельности:

-

конспектирование и реферирование первоисточников и другой нау
ч-
ной и учебной литературы;

-

проработку учебного материала (по учебной и научной литерат
у
ре);

-

подготовку научн
ых докладов к обсуждению на практическом зан
я-
тии;

-

выполнение переводов научных текстов с иностранных языков;

-

индивидуальные домашние задания проектного, расчетного, иссл
е-
довательского характера;

-

выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и с
ети

Промежуточный контроль знаний производится путем сдачи зачета по
дисци
п
лине.


Х. Требования к промежуточной аттестации по дисциплине

Форма промежуточной аттестации


зачет.

Вопросы
к зачету

1.

Этапы математического моделирования сложных систем

2.

Метод
разработки математических моделей сложных систем

3.

Методология аналитического моделирования
сложных систем

4.

Теоремы теории подобия. Метод
ы

приведения уравнений
к безра
з-
мерному виду

5.

Уровни аналитического моделирования

6.

Языки и средства разработки аналити
ческих моделей сложных си
с-
тем

7.

Технологии визуализации результатов аналитического моделиров
а-
ния

8.

Технологии проектирования компьютерных моделей сложных си
с-
тем

9.

Технологии моделирования дифференциальных уравнений
и визу
а-
лизации результатов моделирования
в сист
е
ме M
APLE

(опции для решения

и
в
и
зуализации)

10.

Технологии моделировани
я

дифференциальных уравнений
и в
и-
зуализации результатов моделирования
в среде MathCAD

11.


Технологии моделирования дифференциальных уравнений и в
и-
зуализации результатов моделирования в среде

M
ATLAB

12.

Имитационное моделирование. Классификация имита
ционных м
е-
тодов моделирования

13.

Основные математические схемы моделирования информацио
н
ных
про
цессов и систем

14.

Имитационное моделирование в системе
GPSS

15.

Имитационное моделирование в расширенном редакторе
GPSS
.
Расширенный редактор. Редактор форм. Визуальное и анимационное пре
д-
став
ление результатов моделирования

16.

Имитационное моделирование в системе
Anylogic
.
Визуальное и
анимационное представление результатов м
о
делирования

Программа утверждена на заседании

кафедры
прикладной информат
и-
ки

Протокол №1 от
28
.08.2014 г.

КАЛЕНДАРНО
-
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Дисциплина
«
Основы м
атематическо
го

моделировани
я
»


Направление подготовки кадров высшей квалификации:

09.06.01


И
н
форматика и вычислительная техника
.

Профиль подго
товки:
05.13.18


Математическое моделирование, чи
с
ленные
методы и комплексы программ
.

Курс
2. Семестр 4





Темы лекций и практик

Кол
-
во ч
а-
сов

Кол
-
во ко
н-
сультаций
(для обуча
ю-
щихся с пр
и-
менением
дистанцио
н-
ных технол
о-
гий)

1.


Элементы программной инжен
е
рии

4

(2)

1

2.


Аналитическое моделиров
а
ние сложных систем

6 (2)

1

3.


Основные подходы при разработке аналитических
компьютерных моделей и программ для моделир
о-
вания

8 (2)

1

4.


Инструментальные системы автоматизации анал
и-
тического модел
и
рования

6 (2)

1

5.


Имитационн
ое моделирование сложных си
с
тем

6 (2)

1

6.


Инструментальные средства имитационного мод
е-
лир
о
вания

6 (2)

1

Всего

36 (12)

6

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

По дисциплине «
Основы м
атематическо
го

моделировани
я
»

Направление подготовки кадров высшей квалифика
ции:

09.06.01


И
н
форматика и вычислительная техника.

Профиль подготовки:
Математическое моделирование, чи
с
ленные методы и
комплексы программ.

Курс 2. Семестр 4.

Целью дисциплины является:

Формирование общепрофессиональных компетенций:

-

владение методологи
ей теоретических и экспериментальных исследований в о
б-
ласти профессиональной де
я
тельности (ОПК
-
1);

-

способностью к разработке новых методов исследования и их применению в с
а-
мостоятельной научно
-
исследовательской деятельности в области профессиональной де
я-
те
льности (ОПК
-
3);

-

способностью объективно оценивать результаты исследований и разработок,
выполненных другими специалистами и в других научных учрежд
е
ниях (ОПК
-
5);

-

способностью представлять полученные результаты научно
-
исследовательской
деятельности на высо
ком уровне и с учетом соблюд
е
ния авторских прав (ОПК
-
6);

Формирование профессиональных компетенций:

-

способность разрабатывать стратегии проектирования компьютерных моделей
сложных систем, определением целей проектирования, критериев эффективности, огран
и-
че
ний применимости (ПК
-
1);

-

способность осуществлять моделирование процессов и объектов на базе средств
программирования и стандартных пакетов автоматизированного проектирования и мод
е-
лирования (ПК
-
2);

-

готовность осуществлять постановку, планирование и провед
ение вычислител
ь-
ных экспериментов и машинных прогонов, проводить анализ и визуал
и
зацию результатов
компьютерного эксперимента (ПК
-
3);

-

способность моделировать оборудование и процессы в области профессионал
ь-
ной деятельности, обосновать направления их безоп
асной и э
ф
фективной промышленной
реализации (ПК
-
4).

Трудоемкость дисциплины:


Всего

Аудиторная

СР

(ЗО)

ЛК

(ЗО)

ПЗ

(ЗО)

ЛБ

КОН

Общая

72

16

(6)

2
0

(6)


6

36

(60)

В данном семестре

72

16

(6)

2
0

(6)


6

36

(60)

Контрольные точки по дисциплине:


п.п.

Вид
ы учебной раб
о
ты

Форма ко
н
троля

1

Контрольная точка №1. Теоретическая подгото
в
ка.

Дата контроля


___ н
е
деля.

Посещение ле
к
ций


Задание для СР

Разработка ТЗ, алгоритма

Отчет

2

Контрольная точка № 2.

Отчеты по практическим з
а
нятиям.

Дата контроля


___
неделя

Отметки о выпо
л-
нении конспектов


Задание для СР

Построение модели, разработка программы, в
ы
полнение
экспер
и
ментов

Статья, р
е
цензия

3

Контрольная точка № 3.

Зачет



Приложенные файлы

  • pdf 4352865
    Размер файла: 305 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий