| Закреплена за кафедрой | Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики |
|---|---|
| Направление подготовки | 20.04.01. Техносферная безопасность |
| Профиль | Комплексная безопасность, народосбережение, ресурсосбережение в системе БЖД |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
| Учебный план | 20_04_01_Техносферная безопасность_КБ-2022 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 1 (2) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 21 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Лабораторные | 14 | 14 | 14 | 14 |
| Практические | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Сам. работа | 78 | 78 | 78 | 78 |
| Итого | 108 | 108 | 108 | 108 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2023-2024 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики
Протокол от 20.06.2023 г. № 5
Заведующий кафедрой к.т.н., доцент Понькина Е.В.
| 1.1. | Целью освоения учебной дисциплины «Современные методы математического моделирования природных и техносферных объектов» является подготовка магистров по направлению 20.04.01 Техносферная безопасность: Комплексная безопасность, народосбережение, ресурсосбережение в системе БЖД способностей и знаний самостоятельно получать знания, используя различные источники информации; планировать, проводить, обрабатывать и оценивать эксперимент; структурировать знания, готовностью к решению сложных и проблемных вопросов; моделировать, упрощать, адекватно представлять, сравнивать, использовать известные решения в новом приложении, качественно оценивать количественные результаты, их математически формулировать; идентифицировать процессы и разрабатывать их рабочие модели, интерпретировать математические модели в нематематическое содержание, определять допущения и границы применимости модели, математически описывать экспериментальные данные и определять их физическую сущность, делать качественные выводы из количественных данных, осуществлять машинное моделирование изучаемых процессов. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.02 |
| ОПК-1 | Способен самостоятельно приобретать, структурировать и применять математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания в области техносферной безопасности, решать сложные и проблемные вопросы; |
| ОПК-1.1 | Знает методы математических, естественнонаучных, социально-экономических и профессиональные знания в области техносферной безопасности |
| ОПК-1.2 | Умеет структурировать и применять математические, естественнонаучные, социально- экономические и профессиональные знания в области техносферной безопасности |
| ОПК-1.3 | Использует современные расчетно- теоретические методы математических, естественнонаучных знаний в области техносферной безопасности для решения сложных и проблемных вопросов |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Математические, естественнонаучные социально-экономические и профессиональные знания в области техносферной безопасности. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Самостоятельно приобретать, структурировать и применять математические, естественнонаучные социально-экономические и профессиональные знания в области техносферной безопасности, решать сложные и проблемные вопросы |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Способностью самостоятельно приобретать, структурировать и применять математические, естественнонаучные социально-экономические и профессиональные знания в области техносферной безопасности, решать сложные и проблемные вопросы. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Основы теории принятия управленческих решений и методы экспертных оценок в задачах техногенной безопасности | ||||||
| 1.1. | Понятие и основные принципы теории принятия управленческих решений в экологии, экономике и социологии | Лекции | 2 | 2 | Л1.1, Л2.3, Л1.2, Л2.1, Л2.4 | |
| 1.2. | Основная технологическая схема обоснования управленческих решений с использованием математических и компьютерных моделей | Практические | 2 | 4 | Л1.1, Л2.3, Л2.1, Л2.5 | |
| 1.3. | Организация и обработка данных экспертного опроса в задачах управления рисками ЧС | Лабораторные | 2 | 2 | Л1.1, Л2.3, Л2.4, Л2.2 | |
| 1.4. | Принципы создания и функционирования системы управления рисками ЧС | Сам. работа | 2 | 30 | Л1.1, Л2.3, Л1.2 | |
| Раздел 2. Теоретическое и эмпирическое моделирование процессов, примеры | ||||||
| 2.1. | Моделирование процессов: модель «черный ящик». Теоретические модели процессов на примере производственных функций | Лекции | 2 | 2 | Л1.1, Л2.3, Л1.2, Л2.1 | |
| 2.2. | Производственные функции: задача распределения ресурсов. Этапы цикла принятия и реализации управленческих решений | Практические | 2 | 2 | Л1.1, Л2.4 | |
| 2.3. | Метод наименьших квадратов (МНК) и регрессионный анализ | Лабораторные | 2 | 4 | Л1.1, Л2.3, Л2.1 | |
| 2.4. | Метод, задачи и практика эмпирического моделирования процессов в системе БЖД | Сам. работа | 2 | 20 | Л1.1, Л2.1 | |
| Раздел 3. Основные принципы математического моделирования природных и техносферных объектов | ||||||
| 3.1. | Общая классификации математических моделей и основные принципы моделирования. Методы построения математических моделей на основе фундаментальных законов природы | Лекции | 2 | 2 | Л1.1, Л2.3, Л1.2, Л2.4 | |
| 3.2. | Моделирование дискретных процессов. Метод динамического программирования | Лекции | 2 | 2 | Л1.1, Л2.3 | |
| 3.3. | Задача оптимизации дискретных процессов с последовательной структурой | Практические | 2 | 2 | Л1.1, Л1.2 | |
| 3.4. | Модель процесса очистки смесей и ее решение методом динамического программирования | Лабораторные | 2 | 8 | Л1.1, Л2.3, Л1.2, Л2.5 | |
| 3.5. | Этапы развития теории и практики математического моделирования природных и техносферных объектов | Сам. работа | 2 | 28 | Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2 | |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Оценочные материалы для текущего контроля по разделам и темам дисциплины в полном объеме размещены в онлайн-курсе на образовательном портале «Цифровой университет АлтГУ» https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3040 ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-1 Способен самостоятельно приобретать, структурировать и применять математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания в области техносферной безопасности, решать сложные и проблемные вопросы. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА - https://clck.ru/35vTrx ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА - https://clck.ru/35vTtu КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ в целом: «отлично» – верно выполнено 85-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 70-84% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 51-69% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено 50% или менее 50% заданий. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце семестра зачета (для обучающихся, не получивших зачет по результатам текущей успеваемости) по всему изученному курсу. Зачет проводится в устной форме по билетам. В билет входит 2 вопроса: 1 вопрос теоретического характера и 1 вопрос практико-ориентированного характера. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА Раздел 1. Основы теории принятия управленческих решений и методы экспертных оценок в задачах техногенной безопасности 1. Системный анализ и основы теории принятия управленческих решений. 2. Технологическая схема обоснования управленческих решений с использованием математических и компьютерных моделей. 3. Классификация математических (компьютерных) моделей. Модели процессов и модели решений. 4. Организация и обработка данных экспертного опроса. Согласованность мнений экспертов. 5. Инструментальные средства в задачах экспертного опроса. 6. Принципы создания и функционирования системы управления рисками ЧС. Раздел 2. Теоретическое и эмпирическое моделирование процессов, примеры 7. Моделирование процессов: модель «черный ящик». 8. Теоретические модели процессов на примере производственных функций. 9. Производственные функции: задача распределения ресурсов. 10. Этапы цикла принятия и реализации управленческих решений. 11. Метод эмпирического моделирования процессов. 12. Метод наименьших квадратов (МНК) и регрессионный анализ Раздел 3 Основные принципы математического моделирования природных и техногенных объектов 13. Этапы развития теории и практики математического моделирования природных и техногенных объектов 14. Общая классификации математических моделей и основные принципы моделирования. 15. Методы построения математических моделей на основе фундаментальных законов природы. 16. Задача оптимизации дискретных процессов с последовательной структурой 17. Схема оптимизации дискретных процессов методом динамического программирования. 18. Модель процесса очистки смесей и ее решение методом динамического программирования. ВОПРОСЫ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ХАРАКТЕРА (в форме расчетных заданий в среде Excel) Задание 1. Провести анализ динамики загрязнения водных объектов на территории РФ за заданный период. Компьютерная программа «Анализ данных СКО.xls» (прилагается). Задание 2. Найти решение задачи оптимизации в среде Excel. Компьютерная программа «Книга ЕХ-ПОИСК РЕШЕНИЯ.xls» (прилагается). Задание 3. Задание на организацию экспертного решения. Предложить для администрации г. Барнаула варианты решения проблемы «ЗАТОН»: Файл «ЭКСПЕРТНЫЙ-опрос-ПРИМ-А.xls» (прилагается). Задание 4. Рассчитать формулу оценки для индивидуальных исходных данных. С использованием полученной формулы рассчитать рыночную стоимость объекта оценки с характеристиками, приведенными в строке 23. Как можно использовать данную информацию для оценки ущерба в случае полного разрушения объекта? Использовать файл «МНК-ОЦЕНКА-17.xls» (прилагается). Задание 5. Решить задачу оптимизации 4-х этапного технологического процесса очистки смесей методом динамического программирования для индивидуальных исходных данных. Использовать файл «МЕТОД ДП-16-ХФ.xls» (прилагается). КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ «Отлично» (зачтено): студентом дан полный, в логической последовательности развернутый ответ на поставленные вопросы, где он продемонстрировал знания предмета в полном объеме учебной программы, достаточно глубоко осмысливает дисциплину, самостоятельно, и исчерпывающе отвечает на дополнительные вопросы, приводит собственные примеры по проблематике поставленного вопроса, решил предложенные практические задания без ошибок. «Хорошо» (зачтено): студентом дан развернутый ответ на поставленный вопрос, где студент демонстрирует знания, приобретенные на лекционных и семинарских занятиях, а также полученные посредством изучения обязательных учебных материалов по курсу, дает аргументированные ответы, приводит примеры, в ответе присутствует свободное владение монологической речью, логичность и последовательность ответа. Однако допускаются неточности в ответе. Решил предложенные практические задания с небольшими неточностями. «Удовлетворительно» (зачтено): студентом дан ответ, свидетельствующий в основном о знании процессов изучаемой дисциплины, отличающийся недостаточной глубиной и полнотой раскрытия темы, знанием основных вопросов теории, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, недостаточно свободным владением монологической речью, логичностью и последовательностью ответа. Допускается несколько ошибок в содержании ответа и решении практических заданий. «Неудовлетворительно» (не зачтено): студентом дан ответ, который содержит ряд серьезных неточностей, обнаруживающий незнание процессов изучаемой предметной области, отличающийся неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, неумением давать аргументированные ответы. Выводы поверхностны. Решение практических заданий не выполнено. Студент не способен ответить на вопросы даже при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Петрова А.Г., Оскорбин Н.М., Хворова Л.А. и др. | Математическое моделирование: учебное пособие: Основная | Барнаул: Изд-во Алт. ун-та., 2016. | http://elibrary.asu.ru/handle/asu/3328 |
| Л1.2 | [Л. Н. Пфейфер] | Управление рисками на предприятии: учеб. пособие | Изд-во АлтГУ, 2014 | elibrary.asu.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | А. В. Максимов, Н. М. Оскорбин | Многопользовательские информационные системы: основы теории и методы исследования: монография | Изд-во АлтГУ, 2013 | elibrary.asu.ru |
| Л2.2 | Воронцовский А.В. | УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ. Учебник и практикум для бакалавриата и магистратуры: Гриф УМО ВО | М.:Издательство Юрайт, 2018 | biblio-online.ru |
| Л2.3 | Н. М. Оскорбин, В. В. Журавлева ; АлтГУ | Математические модели и методы исследования систем управления (Ч. 1): учеб. пособие : [в 2 ч.] | Изд-во АлтГУ, 2012 | elibrary.asu.ru |
| Л2.4 | О. П. Мамченко, Н. М. Оскорбин | Моделирование иерархических систем: учеб. для вузов | Изд-во АлтГУ, 2007 | elibrary.ru |
| Л2.5 | Под ред. Черновой Г.В. | СТРАХОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ 2-е изд., пер. и доп. Учебник для бакалавров: Гриф УМО ВО | М.:Издательство Юрайт, 2019 | biblio-online.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Центральная база статистических данных РОСТАТ РФ. [Электронный ресурс] (www.gks.ru) | www.gks.ru | ||
| Э2 | Web-атлас «Россия как система»( http://www.sci.aha.ru/RUS/wab.htm) | www.sci.aha.ru | ||
| Э3 | Web-атлас «Окружающая среда и здоровье населения России» (http://www.sci.aha.ru/ATL/ra00.htm) | www.sci.aha.ru | ||
| Э4 | Web-атлас «Агроэкологический атлас России и сопредельных государств» (http://www.agroatlas.ru/ru/content/Soil_maps/) | www.agroatlas.ru | ||
| Э5 | Свободная энциклопедия «Википедия». [Электронный ресурс] ( http://ru.wikipedia.org) | ru.wikipedia.org | ||
| Э6 | Курс в Moodle "Современные методы математического моделирования природных и техносферных объектов" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Office, Microsoft Windows, 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 | ||||
| Центральная база статистических данных РОСТАТ РФ. [Электронный ресурс] (www.gks.ru) Web-атлас «Россия как система»( http://www.sci.aha.ru/RUS/wab.htm) Web-атлас «Окружающая среда и здоровье населения России» (http://www.sci.aha.ru/ATL/ra00.htm) Web-атлас «Агроэкологический атлас России и сопредельных государств» (http://www.agroatlas.ru/ru/content/Soil_maps/) Профессиональные базы данных: 1. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/). 2. Научная электронная библиотека (http://elibrary.ru/). | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 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) |
| 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) |
| 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 |
| 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) |
| В курсе «Современные методы математического моделирования природных и техносферных объектов» предусмотрено проведение лекционных, лабораторных и практических занятий, включая выполнение индивидуальных расчетных работ по проблемным вопросам курса, что способствует лучшему и углубленному освоению теоретического материала. Теоретические разделы курса представлены в методической литературе, в которой приведены задания на самостоятельную работу, разделы вопросов и описание расчетных работ. В процессе выполнения расчетных работ студенты знакомятся с описанием каждого расчетного задания с примером его выполнения, с файлом задания на содержание расчетной работы, теоретическим материалом по отдельному методическому указанию и используемым программным средствам в среде MS Excel. Для студентов подготовлен ЭУМК, см. ссылку: https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3040 1. Для успешного освоения содержания дисциплины необходимо посещать лекции, принимать активное участие в на лабораторных работах и практических занятиях, а также выполнять задания, предлагаемые преподавателем для самостоятельного изучения. 2. Лекция. На лекционных занятиях необходимо конспектировать изучаемый материал. Для систематизации лекционного материала, который будет полезен при подготовке к итоговому контролю знаний, записывайте на каждой лекции тему, вопросы для изучения, рекомендуемую литературу. В каждом вопросе выделяйте главное, обязательно выделяйте ключевые моменты. Перед следующей лекцией обязательно прочитайте предыдущую, чтобы актуализировать знания и осознанно приступить к освоению нового содержания. 3. Лабораторная работа – это форма работы, где студенты максимально активно участвуют в изучении темы. Темы и варианты лабораторных работ и представлены в ЭУМК. Для защиты результатов работ полезным будет работа с электронными учебниками и учебными пособиями в Internet-библиотеках. Зарегистрируйтесь в них: университетская библиотека Онлайн (http://www.biblioclub.ru/) и электронно-библиотечная система «Лань» (http://e.lanbook.com/). Принимайте участие в дискуссиях при коллективной защите результатов работ, так как они развивают ваши навыки коммуникативного общения. При возникновении трудностей в процессе подготовки взаимодействуйте с преподавателем, консультируйтесь по самостоятельному изучению темы. 4. Семинарское (практическое) занятие – это форма работы, где студенты максимально активно участвуют в обсуждении темы. Темы практических занятий представлены в рабочей программе дисциплины. В процессе изучения темы анализируйте несколько источников. Принимайте участие в дискуссиях при коллективной защите результатов выполнения практических работ. 5. Самостоятельная работа. При изучении дисциплины не все вопросы рассматриваются на лекциях и семинарских занятиях, часть вопросов рекомендуется преподавателем для самостоятельного изучения. Поиск ответов на вопросы и выполнение заданий для самостоятельной работы позволит вам расширить и углубить свои знания по курсу, применить теоретические знания в решении задач практического содержания, закрепить изученное ранее. Эти задания следует выполнять постепенно, планомерно, следуя порядку изучения тем курса. При возникновении вопросов обратитесь к преподавателю в день консультаций на кафедру. Выполнив их, проанализируйте качество их выполнения. Это поможет вам развивать умения самоконтроля и оценочные компетенции. 6. Итоговый контроль. Перечень основных и дополнительных вопросов к зачету представлен в ЭУМК. В списке вопросов выделите те, которые были рассмотрены на лекции, практике и на лабораторных работах. Обратитесь к своим записям, выделите существенное. Для более детального изучения изучите рекомендуемую литературу. Если в списке вопросов есть те, которые не рассматривались на лекции, на практиках и лабораторных работах, изучите их самостоятельно. Если есть сомнения, задайте вопросы на консультации перед зачетом. Продумайте свой ответ на зачете его логику. Помните, что ваш ответ украсит ссылка на источник литературы, иллюстрация практики применения теоретического знания, а также уверенность и наличие авторской аргументированной позиции как будущего субъекта профессиональной деятельности. |