МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Методы и технологии программирования
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-4-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 36
самостоятельная работа 72
Виды контроля по семестрам
зачеты: 2

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (2) Итого
Недель 20
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лабораторные 36 36 36 36
Сам. работа 72 72 72 72
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., доцент, Волков Н.В.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Методы и технологии программирования

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 07.08.2014г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор А. А. Лагутин

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор А. А. Лагутин

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Укрепление навыков работы с компьютером, выработка умений решения простых вычислительных задач, применяемых в физике, знакомство с компьютерным моделированием.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-5: способностью использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации и навыки работы с компьютером как со средством управления информацией
ОПК-6: способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.о простейших численных методах;
об имитационном моделировании, о программной среде комьютерного моделирования;
о численном эксперименте.
3.2.Уметь:
3.2.1.1. Простейшие численные методы.
2. Методику проведения численного эксперимента.
1. Создавать программы на одном из алгоритмических языков программирования, реализующие простые численные методы.
2. Создавать имитационные модели физических процессов в среде моделирования.
3. Проводить численный эксперимент.
4. Анализировать полученные данные.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.Программирования алгоритмов численных методов для решения физических задач.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Обработка физического эксперимента
1.1. Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Визуализация результата в GNUplot. Лабораторные 2 6 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
1.2. Подготовка экспериментальных данных, полученных на физпрактикуме, в специальном формате. Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Сам. работа 2 12 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
Раздел 2. Табулирование функций
2.1. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Лабораторные 2 6 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
2.2. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Сам. работа 2 12 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
Раздел 3. Поиск корней уравнения
3.1. Графический анализ заданной функции. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Лабораторные 2 6 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
3.2. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Сам. работа 2 12 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
Раздел 4. Аппроксимация данных
4.1. Графический анализ исходных данных. Подбор аппроксимационной формулы с линейными (линеаризуемыми) коэффициентами. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Лабораторные 2 6 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
4.2. Подбор аппроксимационной формулы с линейными (линеаризуемыми) коэффициентами. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Сам. работа 2 12 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
Раздел 5. Случайные числа и статистика
5.1. Генераторы случайных чисел. Статистические свойства равномерного распределения. Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Исследования встроенного генератора случайных чисел. Лабораторные 2 6 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
5.2. Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Исследования встроенного генератора случайных чисел. Сам. работа 2 12 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
Раздел 6. Моделирование физических явлений
6.1. Изучение приёмов моделирования динамических и гибридных систем в среде Anylogic. Проведение экспериментов с моделью. Визуализация, анимация, статистика. Лабораторные 2 6 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2
6.2. Изучение приёмов моделирования динамических и гибридных систем в среде Anylogic. Построение модели по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Проведение экспериментов с моделью. Сам. работа 2 12 ОПК-5, ОПК-6 Л2.1, Л1.1, Л3.1, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
Основы работы с GNUplot
Обработка данных физического эксперимента
Аппроксимация данных. Метод наименьших квадратов
Решение нелинейных уравнений
Случайные числа
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств
См. приложение
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 А. Маркус Современный Fortran на практике: учебник ДМК Пресс, 2015 // ЭБС "Лань", 2016 http://e.lanbook.com/book/73073
Л1.2 И.В. Черпаков Основы программирования: учебник и практикум для прикладного бакалавриата Юрайт, 2018 // ЭБС Юрайт https://www.biblio-online.ru/book/7C1774D9-F5B5-4B45-85E1-BDE450DCC3E2
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Ж. Довек, Ж. Леви Введение в теорию языков программирования: учебник ДМК Пресс, 2013 // ЭБС "Лань", 2016 http://e.lanbook.com/book/82826
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 Н.В. Волков Программирование: учебное пособие Изд-во АлтГУ, 2014 // ЭБС АлтГУ, 2016 http://elibrary.asu.ru/xmlui/handle/asu/1081
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 xj technologies имитационное моделирование для науки и бизнеса http://www.xjtek.ru
Э2 Х.Гулд, Я.Тобочник Компьютерное моделирование в физике т.1,2 http://reslib.com/book/Kompjyuternoe_modelirovanie_v_fizike__tom_2_;
Э3 http://reslib.com/book/Kompjyuternoe_modelirovanie_v_fizike__tom_1_.
Э4 Курс на Едином образовательном портале АлтГУ https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1271
6.3. Перечень программного обеспечения
Windows 7 Professional, № 60674416 от 17.07.2012 (бессрочная);
Office 2010 Professional, № 49464762 от 14.12.2011 (бессрочная);
Open Office, http://www.openoffice.org/license.html
Visual Studio, https://code.visualstudio.com/license
Python c расширениями PIL, Py OpenGL, https://docs.python.org/3/license.html
FAR, http://www.farmanager.com/license.php?l=ru
7-Zip, http://www.7-zip.org/license.txt
AcrobatReader, http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf
Chrome; http://www.chromium.org/chromium-os/licenses
Eclipse (PHP,C++, Phortran), http://www.eclipse.org/legal/eplfaq.php
DjVu reader, http://djvureader.org/
Lazarus, http://wiki.lazarus.freepascal.org/Lazarus_Faq#Licensing
Putty, https://putty.org.ru/licence.html
QTEPLOT, http://www.qtiplot.com/doc/manual-en/index.html
NETBEANS, https://netbeans.org/about/legal/index.html
R STUDIO (open source), http://www.rstudio.com/
MingGW, http://mingw.org/license
Scilab, http://www.scilab.org/en/scilab/license
6.4. Перечень информационных справочных систем
Операционная система GNU/Linux с базовым ПО для рабочих станций (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
Компиляторы gcc, gfortran (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
Среда разработки Geany, Eclipse (с соответствующими модулями для Си и Фортрана) (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
GNUplot, Anylogic (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
308К лаборатория компьютерных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная; компьютеры Aquarius STd MS_SC140, монитор BENQ 17'' (5шт.), компьютеры Парус 945 MSI, монитор LG 17'' (5 шт.) Fast Ethernet Swich Allied Telesyn 1; методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсам "Алгоритмы и языки программирования", "Численные методы и математическое моделирование", "Вычислительная физика", "Компьютерная радиофизика".

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Все лекционные материалы и практические задания расположены на Едином образовательном портале Алтайского государственного университета по адресу http://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1271 (для доступа к материалам необходима регистрация в домене STUD или MC). Лекционные материалы по программированию опубликованы в учебном пособии «Программирование», размещенном в ЭБС Алтайского госуниверситета по ссылке http://elibrary.asu.ru/handle/asu/1081
При условии успешного выполнения всех практических заданий студент получает зачет по дисциплине.