скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ивановский государственный химико-технологический университет»
Институт управления, финансов и информационных систем
Кафедра Информационных технологий
Утверждаю: проректор по УР
_______________ В.В. Рыбкин
« » 20 г.
Рабочая учебная программа дисциплины
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Направление подготовки
^
Профиль подготовки
Химическая технология материалов и изделий электроники
и наноэлектроники
Квалификация (степень) Бакалавр
Форма обучения очная
Иваново, 2010
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины Информационные технологии являются:
получение студентами необходимых знаний в области современных компьютерных технологий, применяемых при решении профессиональных задач;
освоение студентами теоретических и практических основ использования современных прикладных программных средств общего и специального назначения;
формирование и развитие у обучающихся профессиональных навыков владения компьютерными технологиями для решения широкого круга задач в области химии и химической технологии.
^
Дисциплина Информационные технологии входит в вариативную часть цикла естественно-научных дисциплин подготовки бакалавра по направлению «Химическая технология».
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими дисциплинами и частями ООП выражается в следующем.
Дисциплине Информационные технологии предшествуют следующие предметы математического и естественно-научного цикла подготовки, необходимые при изучении данной дисциплины: Математика, Информатика.
В результате освоения предшествующих дисциплин студент должен:
знать:
- основные понятия и методы математического анализа, теории вероятностей и математической статистики,
- состав технических и программных средств современных компьютерных систем;
уметь:
- работать с программными средствами общего назначения;
владеть:
- навыками применения современных компьютерных средств для решения технических задач.
Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо при изучении дисциплины Моделирование химико-технологических процессов
^
способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);
способен использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);
способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ПК- 4);
владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ПК-5);
способен составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ПК-8);
готов применять аналитические и численные методы решения поставленных задач, использовать современные информационные технологии, проводить обработку информации с использованием прикладных программ деловой сферы деятельности; использовать сетевые компьютерные технологии и базы данных в своей предметной области, пакеты прикладных программ для расчета технологических параметров оборудования (ПК-9);
готов использовать информационные технологии при разработке проектов (ПК-27);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
- теоретические и практические основы современные информационные технологии;
уметь:
- применять методы математического моделирования для решения технических и исследовательских задач;
- использовать современные прикладные программные средства общего и специального назначения;
владеть:
- навыками применения современного инструментария для решения технических задач в своей предметной области;
-методикой построения и анализа математических моделей для оценки состояния и прогноза развития технических явлений и процессов;
^
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестры
|
4
|
|
^
|
68
|
68
|
|
В том числе:
|
|
|
|
Лекции
|
34
|
34
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
34
|
34
|
|
^
|
76
|
|
|
В том числе:
|
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
|
|
|
Расчетно-графические работы
|
|
|
|
Оформление отчетов по лабораторным работам
|
25
|
25
|
|
Реферат
|
|
|
|
Подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам
|
31
|
31
|
|
Подготовка к экзамену
|
20
|
20
|
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
|
экзамен
|
|
Общая трудоемкость часов
зач. ед.
|
144
|
|
|
4
|
|
|
^
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1.
|
Общие сведения об информационных технологиях
|
Понятие «технология» и «информационная технология». Появление и развитие информационных технологий. Технические достижения, составляющие основу современных информационных технологий. Области использования информационных технологий в химической науке и промышленности. Классификация программного обеспечения ПК. Назначение системного программного обеспечения. Современные операционные системы. Назначение прикладного программного обеспечения. Классификация ППП. Понятие о математическом моделировании. Этапы математического моделирования. Подходы к разработке математического описания химико-технологического процесса.
|
2
|
Статистический анализ данных на компьютере.
|
Корреляционный анализ данных на компьютере. Постановка задачи регрессионного анализа данных. МНК оценки коэффициентов регрессии и проверка их значимости. Проверка адекватности регрессии. Интерпретация результатов моделирования. Статистические пакеты. Общая характеристика пакета STATISTICA.
|
3
|
Математическое планирование эксперимента.
|
Назначение и классификация методов планирования экспериментов. Полный факторный план. Экстремальное планирование на примере последовательного симплекс-плана.
|
4.
|
Имитационное моделирование на компьютере.
|
Принципы разработки детерминированных математических моделей химико-технологических процессов. Математическая модель кинетики химической реакции. Назначение имитационного моделирования. Система MATLAB и пакеты расширения. Пакет визуального моделирования SIMULINK.
|
5
|
Информационный процесс накопления данных.
|
Назначение информационного процесса накопления данных. Модели данных. Выбор хранимых данных. Базы данных. Реляционная модель баз данных. Назначение и типы СУБД. Технология работы в ACCESS.
|
^
№ п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
№ № разделов (модулей) данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1.
|
Моделирование химико-технологических процессов
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
^
№ п/п
|
Наименование раздела (модуля) дисциплины
|
Лекц.
|
Практ.
зан.
|
Лаб.
зан.
|
Семин
|
СРС
|
Все-го
час.
|
1.
|
Общие сведения об информационных технологиях
|
10
|
-
|
|
|
10
|
20
|
2.
|
Статистический анализ данных на компьютере.
|
6
|
-
|
10
|
|
20
|
36
|
3.
|
Математическое планирование эксперимента.
|
4
|
-
|
10
|
|
14
|
28
|
4.
|
Имитационное моделирование на компьютере.
|
8
|
-
|
6
|
|
12
|
26
|
5.
|
Информационный процесс накопления данных.
|
6
|
-
|
8
|
|
20
|
34
|
^
№ раздела дисциплины
|
Тематика лабораторных работ
|
Трудо-емкость
(час.)
|
Раздел 2
|
Освоение интерфейса пакета STATISTICA. Корреляционный и регрессионный анализ в системе STATISTICA
|
10
|
Раздел 3
|
Освоение интерфейса пакета MATHCAD. Математическое планирование эксперимента в MATHCAD Оптимизация эксперимента с помощью EXCEL.
|
10
|
Раздел 4
|
Освоение интерфейса пакета SIMULINK. Моделирование кинетики химической реакции в пакете SIMULINK.
|
6
|
Раздел 5
|
Разработка реляционной базы данных в ACCESS
|
8
|
^
По данной дисциплине не предусматривается
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
По данной дисциплине курсовых проектов (работ) не предусматривается
9. Образовательные технологии и методические рекомендации
по организации изучения дисциплины
^ по данной дисциплине проводится с использованием электронных презентаций. Слайд-конспект разработан с использованием программы Microsoft Office PowerPoint 2003 (2007) и включает в себя 30 – 40 слайдов по каждому разделу дисциплины.
Презентация позволяет преподавателю хорошо иллюстрировать лекцию схемами и рисунками. Кроме того, презентация позволяет четко структурировать материал лекции, экономить время, затрачиваемое на рисование на доске схем, написание математических формул и других сложных объектов, что дает возможность увеличить объем излагаемого материала.
Студентам предоставляется возможность копирования презентаций для самоподготовки и подготовки к экзамену.
При работе используется диалоговая форма ведения лекций с постановкой и решением проблемных задач, обсуждением дискуссионных моментов и т.д.
^ создаются условия для максимально самостоятельного выполнения лабораторных работ. Поэтому при проведении лабораторного занятия преподавателю рекомендуется:
Провести экспресс-опрос (устно или в тестовой форме) по теоретическому материалу, необходимому для выполнения работы (с оценкой).
Проверить планы выполнения лабораторных работ, подготовленные студентом дома (с оценкой).
Оценить работу студента в лаборатории и полученные им результаты (оценка).
Проверить и выставить оценку за отчет.
Любая лабораторная работа включает самостоятельную проработку теоретического материала, изучение методики постановки задачи, обработку и интерпретацию полученных результатов. В ряд работ включены разделы с элементами научных исследований, которые могут потребовать углубленной самостоятельной проработки теоретического материала.
В лабораторном практикуме для освоения интерфейса пакетов STATISTICA, MATHCAD, SIMULINK используются видео-уроки, показ которых осуществляется с помощью Media Player Classic. Методические указания к выполнению лабораторных работ с подробным описанием способов и приёмов решения конкретных практических задач в среде пакета представлены в электронном виде.
^ по данной дисциплине преподавателю рекомендуется использовать следующие ее формы:
решение студентом самостоятельных задач обычной сложности, направленных на закрепление знаний и умений;
выполнение индивидуальных заданий повышенной сложности, направленных на развитие у студентов научного мышления и инициативы;
Для внеаудиторной самостоятельной работы рекомендуются материалы, приведенные в перечисленных ниже учебных пособиях:
Введение в информационные технологии: Лабораторный практикум. /Сост. Лабутина Т.В., Терёхин Н.И., Чаусова С.М. Иван. гос. хим.-технол. унив.; Иваново, 2005.
Горячев А. Практикум по информационным технологиям / А. Горячев, Ю. Шафрин. - М.: Лаб.Базовых Знаний, 1999. - 272с. - (Информатика).
Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК-ИТ), который содержит видео-уроки по пакетам прикладных программ, вопросы для самоконтроля знаний. ЭУМК доступен для копирования в сети кафедры.
10. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
Всего по текущей работе студент может набрать 50 баллов, в том числе:
лабораторные работы – 20 баллов;
контрольные работы – всего 24 баллов;
выполнение домашних самостоятельных заданий – 6 баллов.
Студент допускается к экзамену, если он набрал по текущей работе не менее 26 баллов. Минимальное количество баллов по каждому из видов текущей работы составляет половину от максимального.
Для обеспечения промежуточного контроля знаний студентов предлагаются 3 контрольные работы и 3 проверочные самостоятельные работы, выполняемые на компьютере:
^
Вопросы к контрольной работе №1
В каком интервале принимает значения коэффициент корреляции.
В чём заключается задача регрессионного анализа.
Перечислите этапы регрессионного анализа в порядке их выполнения.
Каким методом определяются оценки коэффициентов в выборочной регрессии.
Какие опыты являются выбросами.
Запишите формулу этого критерия.
С помощью какого статистического критерия проверяется адекватности регрессии.
Вопросы к контрольной работе №2
Что такое фактор в эксперименте.
Сколько опытов содержит план ПФЭ для трёх факторов.
В каком диапазоне изменяются кодированные факторы в ПФЭ.
Что означает нулевое значение кодированного фактора.
Как рассчитывается интервал варьирования.
Запишите формулу для расчета i-го коэффициента линейной регрессии.
Что проверяется с помощью критерия Стьюдента.
Назовите число степеней свободы остаточной дисперсии в этом случае.
Сколько опытов содержит исходный симплекс-план для двух факторов.
Сколько опытов выполняется на каждом шаге этого движения.
Вопросы к контрольной работе №3
Что такое автоматизированная информационная система?
Перечислите известные вам модели данных.
Каким образом представляются объекты предметной области в реляционной БД?
Каким образом можно преобразовать связь «многие ко многим» в связь «один ко многим»?
Назовите основные объекты, создаваемые в ACCESS.
Что такое поле таблицы ACCESS?
Что такое запись в таблице ACCESS?
Примеры задач для проверочных работ
Задачи для проверочной работы №1
Задание
В табл. 1 приведены экспериментально полученные точки, определяющие зависимость между переменными X и Y по одной из пяти функций, приведенных в табл. 2. Необходимо выполнить линеаризацию зависимости, с помощью пакета STATISTICA подобрать параметры  и  по методу наименьших квадратов и проверить соответствие экспериментальных и расчётных данных. Поскольку вид зависимости первоначально неизвестен, следует проделать вычисления для двух зависимостей в соответствии с номером варианта и выбрать ту из них, которая обеспечивает наименьшую погрешность.
Таблица 1.
Вариант 1
|
Вариант 2
|
Вариант 3
|
Вариант 4
|
Вариант 5
|
X
|
Y
|
X
|
Y
|
X
|
Y
|
X
|
Y
|
X
|
Y
|
0,591
|
2,873
|
1,633
|
1,393
|
-0,377
|
0,539
|
0,243
|
0,150
|
-1,22
|
0,208
|
0,230
|
6,589
|
1,692
|
1,365
|
0,614
|
1,608
|
0,207
|
0,109
|
-0,92
|
0,275
|
0,528
|
2,811
|
1,260
|
1,008
|
0,527
|
1,515
|
0,835
|
0,697
|
-0,62
|
0,320
|
0,093
|
13,633
|
0,889
|
0,714
|
-0,188
|
0,640
|
0,750
|
0,541
|
-0,32
|
0,404
|
0,301
|
5,299
|
1,541
|
1,316
|
-0,420
|
0,534
|
0,398
|
0,231
|
-0,02
|
0,478
|
0,720
|
2,378
|
1,248
|
1,094
|
-0,296
|
0,539
|
0,882
|
0,754
|
0,28
|
0,588
|
0,303
|
4,457
|
1,170
|
0,894
|
-0,116
|
0,745
|
0,890
|
0,768
|
0,58
|
0,670
|
0,170
|
7,799
|
1,488
|
1,227
|
-0,479
|
0,454
|
0,779
|
0,638
|
0,88
|
0,751
|
0,207
|
6,364
|
0,927
|
0,675
|
-0,368
|
0,487
|
0,945
|
0,731
|
1,18
|
0,883
|
0,242
|
5,772
|
0,908
|
0,687
|
-0,210
|
0,604
|
1,106
|
0,806
|
1,48
|
1,021
|
0,743
|
2,559
|
1,005
|
0,805
|
0,053
|
0,806
|
1,076
|
0,836
|
1,78
|
0,907
|
0,199
|
6,706
|
0,995
|
0,803
|
-0,004
|
0,771
|
0,400
|
0,269
|
2,08
|
1,094
|
0,179
|
6,677
|
0,979
|
0,694
|
0,271
|
1,092
|
0,440
|
0,318
|
2,38
|
1,142
|
0,064
|
18,271
|
1,206
|
1,023
|
-0,120
|
0,628
|
0,672
|
0,452
|
2,68
|
1,060
|
0,235
|
5,759
|
0,903
|
0,599
|
-0,053
|
0,767
|
0,317
|
0,190
|
2,98
|
1,136
|
0,968
|
2,046
|
1,487
|
1,241
|
-0,412
|
0,525
|
0,448
|
0,303
|
3,28
|
1,144
|
0,919
|
2,194
|
1,289
|
1,169
|
-0,521
|
0,414
|
1,194
|
0,929
|
3,58
|
1,170
|
0,706
|
2,525
|
0,972
|
0,690
|
-0,263
|
0,606
|
0,550
|
0,421
|
3,88
|
1,136
|
0,951
|
2,089
|
1,078
|
0,983
|
0,428
|
1,380
|
1,038
|
0,803
|
4,18
|
1,117
|
0,617
|
2,554
|
1,410
|
1,253
|
0,137
|
0,862
|
0,826
|
0,644
|
4,48
|
1,240
|
Таблица 2.
Вид зависимости
|
Замена переменных
|
Обратная замена переменных
|
Номера вариантов
|
Гиперболическая
|
|
|
|
|
1,5,6,10,11,15
|
Логарифмическая
|
|
|
|
|
2,4,7,9,12,14
|
Показательная
|
|
|
|
|
1,3,6,8,11,13
|
Степенная
|
|
|
|
|
2,4,7, 9,12,14
|
Комбинированная
|
|
|
|
|
3,5,8,10,13,15
|
Задачи для проверочной самостоятельной работы №2
Изменить программу (документ MATHCAD), составленную в работе №4 таким образом, чтобы она выполняла обработку результатов ПФЭ регрессией, содержащей эффекты парного взаимодействия.
Покажите путём выполнения соответствующих вычислений, что матрица плана ПФЭ ортогональна.
Задачи для проверочной самостоятельной работы №3
Составить математическое описание (МО) реактора идеального смешения, в котором протекает химическая реакция, рассмотренная в лабораторной работе №7. (см. лекции)
Составить и запустить S-модель для программной реализации МО.
Определить время выхода реактора на стационарный режим, когда концентрации всех компонентов в реакторе станут постоянными.
Контрольно-измерительные материалы для итогового контроля
Экзамен проводится в письменной форме. Билеты включают 2 вопроса.
Примеры билетов:
^
Постановка задачи регрессионного анализа. Виды регрессии.
Модели данных. Виды связей между объектами предметной области.
^
Оптимизация эксперимента с использованием симплексного метода экстремального планирования.
Общие принципы построения детерминированных математических моделей
^
а)Основная.
Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: Учеб. пособие для вузов. М.: ИКЦ «Академкнига»,2006.
В.А.Холоднов, В.П.Дьяконов и др. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов. НПО «Профессионал», СПб., 2003.
Введение в информационные технологии: Лабораторный практикум. /Сост. Лабутина Т.В., Терёхин Н.И., Чаусова С.М. Иван. гос. хим.-технол. унив.; Иваново, 2005.
б)Дополнительная.
Боровиков В.П., Ивченко Г.И. Прогнозирование в системе STATISTICA в среде WINDOWS. Основы теории и интенсивная практика на компьютере. М.; Финансы и статистика, 2006.
Дьяконов В. SIMULINK 4. Специальный справочник. Питер, СПб,2002.
Бобков С. П. Теоретические основы информационных технологий : учеб. пособие для вузов / С.П. Бобков А. Н. Лабутин, Ю. В. Бутенко ; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2004. - 68 с.
в) программное обеспечение
В качестве системных программных средств на рабочих местах используются ОС Windows-XP Professional.
В качестве прикладных программных средств используются:
- стандартные программы базового комплекта ОС Windows;
- Statistica v 6.0 – система анализа и моделирования широкого круга статистических задач;
^
- Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине;
- Набор слайдов по каждому разделу дисциплины;
- Методические указания по выполнению лабораторных работ в электронном виде.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
- информационно-справочная система «В помощь студентам» http://dit.isuct.ru.
^
Лекции по дисциплине проводятся в аудитории, оснащенной видеопроектором. Лабораторные занятия проводятся в дисплейном классе кафедры (16 ПЭВМ типа Pentium), имеющем выход в локальную сеть университета, доступ к ресурсам информационного центра университета, выход в Интернет.
Для обеспечения самостоятельной работы студенты обеспечены свободным доступом в дисплейный класс до 4-х часов в неделю.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки «Химическая технология».
Автор доц. Лабутина Т.В. _____________ (подпись, ФИО)
Заведующий кафедрой Информационных технологий
проф. Бобков С.П. _____________ (подпись, ФИО) (подпись, ФИО)
Рецензент (ы) (подпись, ФИО)
Программа одобрена на заседании НМС ИГХТУ
от года, протокол № .
Добавить документ в свой блог или на сайт
|
