ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет» (ФГБОУ ВПО «ДАЛЬРЫБВТУЗ») УТВЕРЖДАЮ Проректор по НР ________________ В.Д.Богданов 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) «Принципы математического моделирования» послевузовского профессионального образования по специальности 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» Владивосток 2011 1 Рабочая программа составлена на основании основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования по специальности 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», утвержденной Министерством образования и науки РФ № 1365 от 16.03.2011 г. Рабочая программа разработана:_____________________ д.ф.-м.н., профессор Алексеев Г.В. Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Прикладная математика и информатика» протокол №___от «____»_________2011 г. Зав. кафедрой____________________д.ф.-м.н., профессор Алексеев Г.В. Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании научнотехнического совета протокол №___от «____»_________2011 г. Председатель НТС _________________ д.т.н., профессор Богданов В.Д. 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. Цели и задачи дисциплины ................................................................................ 4 2. Требование к уровню освоения содержания дисциплины ............................. 4 3. Объем дисциплины и виды учебной работы .................................................... 5 4. Содержание дисциплины ................................................................................... 5 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий ......................................................... 5 4.2. Содержание разделов дисциплины ............................................................. 5 5. Лабораторный практикум ................................................................................... 7 6. Практические (семинарские) занятия ............................................................... 7 7. Курсовое проектирование (курсовая) работа ................................................... 7 8. Самостоятельная работа ..................................................................................... 7 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины .......... 7 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины ................................... 8 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины ....... 8 Лист ознакомления .................................................................................................. 9 Лист учета периодических проверок документа ............................................... 10 Лист регистрации изменений ............................................................................... 11 3 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Принципы математического моделирования» относится к циклу ОД.А.04 Дисциплины по выбору аспиранта, обеспечивает логическую взаимосвязь с дисциплиной «Математическое моделирование и информационные вычислительные технологии» и имеет своей целью: обучить аспирантов современной методологии решения прикладных задач на основе методологии математического моделирования, научить аспирантов применять методы математического моделирования для решения прикладных задач с помощью современных математических методов, вычислительного эксперимента и информационных технологий. Задачи дисциплины: формирование теоретических знаний в области математического моделирования; ознакомление с основными этапами метода математического моделирования: вывод математической модели, вычислительный эксперимент и программная реализация. 2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате изучения дисциплины аспирант должен знать: сущность метода математического моделирования, основные этапы метода математического моделирования; уметь: проводить аналитическое исследование математической модели, применять методы численного анализа краевых задач для математических моделей и информационных вычислительных технологий, указывать прикладную интерпретацию решений, полученных при применении метода математического моделирования; иметь практические навыки: применения метода математического моделирования и информационных вычислительных технологий для решения прикладных задач. 4 3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ Вид учебной работы Общая трудоемкость Аудиторные занятия Лекции Лабораторные работы Практические занятия Курсовая работа (проект) Самостоятельная работа, в том числе: курсовая работа (проект) контрольные работы расчётно-графические работы тесты Вид промежуточного контроля Всего часов Семестр(ы) (сессия) 108 2 54 2 38 2 16 2 54 2 - экзамен 2 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов. № п/п Всего часов лекции КР (КП) ЛР ПЗ 1 Основные понятия теории моделиро4 2 вания 2 Основы теории подобия и верифика6 2 ции моделей 3 Основные направления развития ЭВМ 4 4 и их классификация 4 Программное обеспечение 8 4 5 Операционные системы, сети и СУБД 6 2 6 Прикладное программное обеспече10 2 ние научных исследований Всего 38 16 Раздел дисциплины CР 10 10 10 8 8 8 54 4.2. Содержание разделов дисциплины Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ Технологическая цепочка моделирования и ее взаимосвязи. Особенности и области применения математического, машинного и натурного моделирования. 5 Раздел 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ И ВЕРИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ Технологическая цепочка моделирования. Основные этапы моделирования. Постановка задач и определение типа модели. Требования к моделям. Построение математической, алгоритмической, программной моделей и численного алгоритма. Обоснование корректности моделей. Раздел 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭВМ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Перспективы развития ЭВМ. Периферийное оборудование ЭВМ и его использование. Особенности постановки и проведения машинных и полунатурных исследований моделей сложных систем на многопроцессорных и многомашинных вычислительных комплексах. Раздел 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Основные функции, выполняемые программным обеспечением (ПО) научных исследований. Требования, предъявляемые к ПО со стороны исследователей в период разработки программ. Динамика измерения затрат на разработку различных классов программ. Методы решения проблемы снижения трудоемкости разработки и сопровождения программ. Раздел 5. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ И СУБД Операционные системы: назначение, выполняемые функции. Принципы управления сетью ЭВМ. Средства программирования, обеспечивающие управление обменом информацией с объектом исследования. Базы данных. Принципы построения систем управления базами данных (СУБД). Организация диалогового процесса с СУБД при проведении научных исследований. Раздел 6. ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Формы представления комплексов прикладных программ: библиотека, пакет прикладных программ (ППП), диалоговая система. Примеры ППП общематематического назначения. Процедурные и непроцедурные входные языки для записи заданий для расчетов с помощью ППП. Архитектура ППП и процесс обработки входного задания. Архитектура диалоговой системы. Способы организации диалогового процесса исследования. Технология разработки комплексов прикладных программ. Структурное проектирование программ. Применение инструментальных средств разработки ППП и диалоговых систем. Программное обеспечение средств машинной графики. Раздел 7. МЕТОДЫ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ Системы параллельных вычислений на многопроцессорных и кластерных вычислительных комплексах. Парадигма глобальных вычислений и ее реализации. 6 5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ № ЛР 1 2 3 4 5 6 7 Итого Название лабораторной работы Выбор численного алгоритма Изучение сходимости выбранного алгоритма Описание программы, реализующей численный метод Составление и отладка программы Проведение численных экспериментов Анализ результатов Защита отчета по выполнению задания Кол-во часов 2 4 2 2 2 2 2 16 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ (не предусмотрены) 7. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (КУРСОВАЯ РАБОТА) (не предусмотрено) 8. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № п/п 1 2 Итого Содержание самостоятельной работы. Вид контроля Изучение литературы по основным численным методам: - метод конечных разностей, - метод конечных элементов. Изучение пакетов прикладных программ Кол-во часов 18 18 18 54 9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1. 2. 3. 4. 5. а) основная литература: Воеводин В.В. Математические основы параллельных вычислений. - М: Издво МГУ, 1991. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах. М.: Наука, 1986. Говорухин В.Н., Цибулин В.Г. Введение в Марlе. Математический пакет для всех. М.: Мир, 1997. Гультяев А.К. МаtLаЬ 5.2 Имитационное моделирование в среде Windows. СП.: Корона-принт, 1999. Компьютерные сети. Всеобъемлющее руководство по устройству, работе и проектированию. Энциклопедия пользователя. Пер. с англ. Киев: Diasoft, 1998. 7 6. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.: Наука, 1997. 320c. б) дополнительная литература: 1. Алексеев Г.В. Численные методы решения задач математической физики. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1988. 2. Коробейников В.П. Принципы математического моделирования. - Владивосток: Дальнаука, 1997.240 с. 3. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование.- М.: Наука, 1997. 320 с. 4. . - М. : NT Press, 2008. - 271 с. : ил. в) методическое обеспечение лабораторного практикума: 1. Алексеев Г.В. Численные методы решения задач математической физики. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1988. 2. Системное программирование на С++ для UNIX. Пер. с англ. Киев: ВНV, 1997. 3. Соболева О.В. Основы программирования в среде Turbo Pascal 7.0. Метод.указания. – Владивосток: Дальрыбвтуз, 2003. 4. Шелест В.Д. Программирование. – СПб: БХВ-Петербург, 2001. г) методическое обеспечение самостоятельной работы: 1. Алексеев Г.В. Численные методы решения задач математической физики. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1988. 2. Соболева О.В. Основы программирования в среде Turbo Pascal 7.0. Метод.указания. – Владивосток: Дальрыбвтуз, 2003. 10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ IBM PC для лабораторного практикума. 11. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Курс изучается путем прослушивания лекций и усвоения их содержания, самостоятельного изучения материалов учебников согласно рекомендации преподавателей, выполнения рекомендованных заданий и упражнений. 8 ЛИСТ ОЗНАКОМЛЕНИЯ № п/п Фамилия Имя Отчество Должность Дата ознакомления Подпись 9 ЛИСТ УЧЕТА ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОВЕРОК Дата Ф.И.О. и должность выполняющего проверку Изменению подлежат Подпись 10 ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ Номер изменения Номер страницы Номер пункта Дата внесения Ф.И.О. исполнителя Подпись 11