1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель освоения дисциплины – овладеть навыками математического моделирования и программирования на Python необходимыми для анализа поведения сложных систем, состоящих из множества взаимодействующих компонентов, в том числе природных и социальных систем. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.05 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-1 | Способность осуществлять научно-исследовательскую деятельность с использованием современных информационно-коммуникационных систем и достижений науки и техники |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Язык программирования Python и его возможности для моделирования сложных систем и решения прикладных и научных задач |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Создавать математическое модели реальных процессов и сложных систем, моделировать взаимодействие систем на языке Python |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Программированием на языке Python, инструментами библиотек языка для моделирования сложных систем и проведения научных исследований |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Объектно-ориентированное программирование | ||||||
| 1.1. | Объектно-ориентированный анализ. Объектно-ориентированное программирование. Основы программирования классов. Основные принципы ООП. Паттерны проектирования | Лекции | 5 | 4 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 1.2. | Объектно-ориентированное программирование на Python | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 1.3. | Объектно-ориентированное программирование на Python | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 1.4. | Паттерны проектирования | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| Раздел 2. Python для научных исследований | ||||||
| 2.1. | Работа с базами данных в Python (SQLite, MySQL, PostgreSQL) | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.2. | Работа с базами данных в Python | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.3. | Работа с базами данных в Python | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.4. | Работа с многомерными массивами в NumPy | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.5. | Работа с многомерными массивами в NumPy | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.6. | Визуализация в Matplotlib. Научная графика | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.7. | Визуализация в Matplotlib. Научная графика | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.8. | Возможности библиотеки SciPy | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 2.9. | Возможности библиотеки SciPy | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| Раздел 3. Моделирование сложных систем | ||||||
| 3.1. | Введение в моделирование сложных систем. Динамическое программирование | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.2. | Динамическое программирование: решение сложных задач путем разбиения | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.3. | Динамическое программирование | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.4. | Алгоритмы поиска и сортировки | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.5. | Анализ последовательностей ДНК | Лабораторные | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.6. | Алгоритмы поиска и сортировки | Сам. работа | 5 | 6 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.7. | Графовые алгоритмы | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.8. | Графовые алгоритмы: анализ социальных сетей | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.9. | Графовые алгоритмы | Сам. работа | 5 | 7 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.10. | Задачи с ограничениями | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.11. | Задачи с ограничениями: задача восьми ферзей | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.12. | Задачи с ограничениями | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.13. | Генетические алгоритмы | Лекции | 5 | 2 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.14. | Генетические алгоритмы: составление рабочего графика | Лабораторные | 5 | 4 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
| 3.15. | Генетические алгоритмы | Сам. работа | 5 | 10 | ПК-1 | Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.1 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| См. приложение |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не предусмотрено |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| См. приложение |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС-ПАДиКМ-2022.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Л. Рамальо | Python. К вершинам мастерства: | ДМК Пресс, 2016//ЭБС издательства «Лань» | e.lanbook.com |
| Л1.2 | Буйначев С. К., Боклаг Н. Ю. | Основы программирования на языке Python: Учебники и учебные пособия для ВУЗов | Издательство Уральского университета, 2014 | biblioclub.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Прохоренок Н., Дронов В. | Python 3. Самое необходимое.: | БХВ-Петербург, 2016 | bhv.ru |
| Л2.2 | Саммерфилд М. | Python на практике: Учебные пособия | Издательство "ДМК Пресс", 2014 | e.lanbook.com |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Python для научных исследований и моделирования сложных систем | public.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Windows Microsoft Office Дистрибутив Anaconda 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| 1. Основы алгоритмизации и программирования на языке Python [Электронный ресурс]: https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3237 2. Издательство «Лань» - электронно-библиотечная система [Электронный ресурс]: http://e.lanbook.com 3. Издательство МЦНМО. Свободно распространяемые книги издательства Московского центра непрерывного математического образования [Электронный ресурс]: www.mccme.ru/free-books 4. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета [Электронный ресурс]: http://elibrary.asu.ru 5. Электронная база данных ZBMATH: https://zbmath.org/ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 408Л | лаборатория математического моделирования - 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 меловая 1 шт.; компьютер Depo - 10 шт., 5 шт. с мониторами LG и 5 шт. с мониторами Philips; мультимедиа-проектор Sony - 1 шт.; МФУ Canon - 1 шт.; стационарный экран: марка Digis Optima C - 1 шт. |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| 107Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 18 посадочных мест; компьютеры: марка HP, модель ProOne 400 - 18 единиц; проектор: марка SMART, модель UF70 - 1 единица; интерактивная доска: марка SMART Board модель SMB680 - 1 единица |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Для успешного освоения дисциплины студент должен посещать лекции и лабораторные занятия, вовремя выполнять все задания, пользоваться основной и дополнительной литературой, рекомендованной настоящей программой. Во время лекции рекомендуется вести краткий конспект. Навыки проетирования и программирования на языке Python студент приобретает на лабораторных занятиях. Для выполнения лабораторных заданий каждому студенту необходимо: - скачать документ с описанием задания с образовательного портала (https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=8703); - внимательно прочитать задание. Вопросы, возникающие в процессе выполнения практических заданмй, необходимо грамотно сформулировать и обратиться за помощью к преподавателю на консультации или ближайшем занятии; - разработать, отладить и оттестировать программы, решающие поставленные задачи. Для каждого задания предусмотрена процедура защиты, в ходе которой преподаватель проводит устный опрос студентов для контроля понимания выполненных ими заданий. При подготовке к экзамену в дополнение к изучению конспектов лекций и учебной литературы, рекомендуется посещать консультации и пользоваться свободными Интернет-ресурсами. |