РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

"Ростовский государственный университет путей сообщения"

(ФГБОУ ВО РГУПС)

  УТВЕРЖДАЮ
Проректор по научной работе А.Н. Гуда

30.06.2019 г.
"Для размещения в ЭИОС настоящая РПД подписана
с использованием простой электронной подписи"

Кафедра "Тяговый подвижной состав"

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ

А1.В.ДВ "Математические методы и модели в научных исследованиях"

по Учебному плану

в соответствии с ФГОС ВО 3+ по направлению подготовки

09.06.01 Информатика и вычислительная техника

Направленность

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Квалификация выпускника "Исследователь.преподаватель-исследователь"

Ростов-на-Дону

2019 г.

 



 






Автор-составитель д.т.н., проф. Зарифьян Александр Александрович предлагает настоящую Рабочую программу дисциплины А1.В.ДВ "Математические методы и модели в научных исследованиях" в качестве материала для проектирования Образовательной программы РГУПС и осуществления учебно-воспитательного процесса по федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования.

Рабочая программа дисциплины рассмотрена на кафедре "Тяговый подвижной состав".





Экспертизу Рабочей программы дисциплины провел(а):

д.т.н., доц. Лобов Борис Николаевич, Профессор, ФГБОУ ВПО ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова..





Рекомендуемое имя и тип файла документа:
А1ВДВ_Математические м и м в н и_А_09.06.01_во_2_ТПС_п48655_и48692.doc


Наименование, цель и задача дисциплины

Дисциплина "Математические методы и модели в научных исследованиях".

Учебный план по Образовательной программе утвержден на заседании Ученого совета университета от 29.03.2019 № 10.

Целью дисциплины "Математические методы и модели в научных исследованиях" является расширение и углубление подготовки в составе других базовых дисциплин блока "Блок 1 «Дисциплины (модули)»" Образовательной программы в соответствии с требованиями, установленными федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования для формирования у выпускника универсальных, общепрофессиональных, профессиональных компетенций, способствующих решению профессиональных задач в соответствии с видами профессиональной деятельности, предусмотренными учебным планом и направленностью "Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами".

Для достижения цели поставлены задачи ведения дисциплины:

подготовка обучающегося по разработанной в университете Образовательной программе к успешной аттестации планируемых результатов освоения дисциплины;

подготовка обучающегося к освоению дисциплины "Подготовка научно-квалификационной работы (диссертации) на соискание ученой степени кандидата наук";

подготовка обучающегося к прохождению практики;

подготовка обучающихся к сдаче и сдача государственного экзамена;

подготовка обучающегося к представлению научного доклада об основных результатах подготовленной научно-квалификационной работы (диссертации).


Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения Образовательной программы

Планируемый результат освоения дисциплины Планируемый результат освоения Образовательной программы

Знает: Современные научные достижения в соответствующей профессиональной области

Умеет: Анализировать и оценивать современные научные достижения в соответствующей профессиональной области

Имеет навыки: Генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях

УК-1 - Способностью к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях

Знает: Методы проведения патентных исследований, лицензирования и защиты авторских прав при создании инновационных продуктов в области профессиональной деятельности

Умеет: Проводить патентные исследования, лицензирование и защиту авторских прав

Имеет навыки: Проведения патентных исследований, лицензирования и защиты авторских прав при создании инновационных продуктов в области профессиональной деятельности

ОПК-7 - Владением методами проведения патентных исследований, лицензирования и защиты авторских прав при создании инновационных продуктов в области профессиональной деятельности

Знает: Методы научных исследований при решении конкретных образовательных и исследовательских задач

Умеет: Анализировать результаты научных исследований и применять их при решении конкретных образовательных и исследовательских задач

Имеет навыки: Анализа результатов научных исследований и применения их при решении конкретных образовательных и исследовательских задач

ПК-4 - Способностью анализировать результаты научных исследований и применять их при решении конкретных образовательных и исследовательских задач

Место дисциплины А1.В.ДВ "Математические методы и модели в научных исследованиях" в структуре Образовательной программы

Дисциплина отнесена к Блоку А1 Образовательной программы. Дисциплина является дисциплиной по выбору обучающегося (В.ДВ).

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым для изучения данной дисциплины, соответствуют требованиям по результатам освоения предшествующих дисциплин : "Научно-исследовательская деятельность".

Нормативный срок освоения Образовательной программы по очной форме обучения – 4 года. Наименование формы и срока обучения из базы данных РГУПС (вид обучения): аспирант. 4 года очное, аспирант. 5 лет заочное.

Обозначение-аббревиатура учебных групп, для которых данная дисциплина актуальна: .

Дисциплина реализуется в 2 семестре.

Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий) и на самостоятельную работу обучающихся

Вид обучения: аспирант. 4 года очное

Общая трудоемкость данной дисциплины 3 зачетные единицы (108 часов), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) с учетом ИЗ и КСР 20 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в семестре
2
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 20 20 20
Лекции (Лек) 14 14 14
Лабораторные работы (Лаб)      
Практические, семинары (Пр) 6 6 6
Индивидуальные занятия (ИЗ),
контроль самостоятельной работы (КСР)
     
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 79   79
Контрольная работа (К)      
Реферат (Р)      
Расчетно-графическая работа (РГР)      
Курсовая работа (КР)      
Курсовой проект (КП)      
Самоподготовка 79   79
Контроль, всего и в т.ч. 9   9
Экзамен (Экз)      
Зачет (За) 9   9
Общая трудоемкость, часы 108 20 108
Зачетные единицы (ЗЕТ) 3   3

Вид обучения: аспирант. 5 лет заочное

Общая трудоемкость данной дисциплины 3 зачетные единицы (108 часов), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) с учетом ИЗ и КСР 6 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в заезде
2 3
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 6 6 6  
Лекции (Лек) 4 4 4  
Лабораторные работы (Лаб)        
Практические, семинары (Пр) 2 2 2  
Индивидуальные занятия (ИЗ),
контроль самостоятельной работы (КСР)
       
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 98   98  
Контрольная работа (К)        
Реферат (Р)        
Расчетно-графическая работа (РГР)        
Курсовая работа (КР)        
Курсовой проект (КП)        
Самоподготовка 98   98  
Контроль, всего и в т.ч. 4     4
Экзамен (Экз)        
Зачет (За) 4     4
Общая трудоемкость, часы 108 6 104 4
Зачетные единицы (ЗЕТ) 3      

Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

Содержание дисциплины

Семестр № 2

1. Обзор: цели и задачи курса. (Компетенция/и УК-1, ОПК-7, ПК-4)

1.1. Исторический обзор. Понятие о физическом и математическом моделировании. Компьютерное моделирование.

1.2. Развитие аппаратных средств и программного обеспечения. Современная информационно-вычислительная техника и ее использование в научных исследованиях. Информационно-коммуникационная сеть Internet.

2. Математическте методы исследования. (Компетенция/и УК-1, ОПК-7, ПК-4)

2.1. Суть и определение математических методов исследования. Понятие процесса, протекающего во времени. Системы дифференциальных уравнений и их интегрирование. Современные ППП.

2.2. Место математических методов в научных исследованиях применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки.

3. Математическое моделирование в научных исследованиях. (Компетенция/и УК-1, ОПК-7, ПК-4)

3.1. Основные понятия математического моделирования на примерах применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки .

3.2. Классификация методов моделирования применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки.

4. Математическая модель. (Компетенция/и УК-1, ОПК-7, ПК-4)

4.1. Виды математических моделей, применяемых в научных исследованиях применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки.

4.2. Формы представления модели. Обобщенная математическая модель применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки.

4.3. Требования к математической модели применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки.


Отведенное количество часов по видам учебных занятий и работы

Вид обучения: аспирант. 4 года очное

Номер раздела данной дисциплины Трудоемкость в часах по видам занятий
Лекции Практические занятия, семинары Лабораторные работы Самоподготовка
1 2     10
2 4 3   23
3 4     23
4 4 3   23
Итого 14 6   79
В т.ч. по интерактивным формам 14 6    

Лабораторный практикум

Не предусмотрено.


Практические занятия (семинары)

Вид обучения: аспирант. 4 года очное

Номер раздела данной дисциплины Наименование (тематика) практических работ, семинаров Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 2
2 Использование современной информационно-вычислительной техники в научных исследованиях. Работа на ПЭВМ. 3
4 Использование математических моделей в научных исследованиях применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки. 3

Самостоятельное изучение учебного материала (самоподготовка)

Вид обучения: аспирант. 4 года очное

Номер раздела данной дисциплины Наименование тем, вопросов, вынесенных для самостоятельного изучения Трудоемкость внеаудиторной работы, часы
Семестр № 2
1 Понятие о физическом и математическом моделировании. Компьютерное моделирование. 10
2 Методы математической статистики в научных исследованиях применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки. 23
3 Специфика применения математических методов в научных исследованиях применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки 23
4 Структура компьютерных моделей применительно к основным задачам соответствующего направления подготовки аспиранта. 23

Объем самостоятельного изучения учебного материала (самоподготовка) по виду обучения аспирант. 5 лет заочное составляет 98 час.


Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Математические модели и методы моделирования: учеб.-метод. пособие / О. Г. Ведерникова ; ФГБОУ ВО РГУПС. - Ростов н/Д: [б. и.], 2017. - 32 с. : ил. - Библиогр.: 3 назв. - Б. ц. ЭБС РГУПС

Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения Образовательной программы

Компетенция Указание (+) этапа формирования в процессе освоения ОП (семестр)
2
УК-1 +
ОПК-7 +
ПК-4 +

Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования

Компе-
тенция
Этап
формирования
ОП (семестр)
Показатель оценивания Критерий оценивания
УК-1 2 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
ОПК-7 2 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
ПК-4 2 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.

Описание шкал оценивания компетенций

Значение оценки Уровень освоения компетенции Шкала оценивания (для аттестационной ведомости, зачетной книжки, документа об образования) Шкала оценивания (процент верных при проведении тестирования)
Балльная оценка - "удовлетворительно". Пороговый Оценка «удовлетворительно» выставляется обучающемуся, который имеет знания только основного материала, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 59%
Балльная оценка - "хорошо". Базовый Оценка «хорошо» выставляется обучающемуся, твердо знающему программный материал, грамотно и по существу его излагающему, который не допускает существенных неточностей в ответе, правильно применяет теоретические положения при решении практических работ и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнения. От 60% до 84%
Балльная оценка - "отлично". Высокий Оценка «отлично» выставляется обучающемуся, глубоко и прочно усвоившему программный материал, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно его излагающему, в ответе которого тесно увязываются теория с практикой. При этом обучающийся не затрудняется с ответом при видоизменении задания, показывает знакомство с литературой, правильно обосновывает ответ, владеет разносторонними навыками и приемами практического выполнения практических работ. От 85% до 100%
Дуальная оценка - "зачтено". Пороговый, Базовый, Высокий Оценка «зачтено» выставляется обучающемуся, который имеет знания, умения и навыки, не ниже знания только основного материала, может не освоить его детали, допускать неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 100%
Балльная оценка - "неудовлетворительно", Дуальная оценка - "не зачтено". Не достигнут Оценка «неудовлетворительно, не зачтено» выставляется обучающемуся, который не знает значительной части программного материала, допускает ошибки, неуверенно выполняет или не выполняет практические работы. От 0% до 39%

Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы

Типовые контрольные задания

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрено.


Контрольные работы, расчетно-графические работы, рефераты

Не предусмотрено.


Перечни сопоставленных с ожидаемыми результатами освоения дисциплины вопросов (задач):

Зачет. Семестр № 2

Вопросы для оценки результата освоения "Знать":

1) Этапы математического моделирования;
2) Направления применения математических моделей;
3) Теория информации. Ключевые понятия;
4) Аналитический метод построения моделей технологических объектов;
5) Интеллектуальные системы;
6) Моделирование систем;
7) Основные типы подсистем;
8) Понятие системы, классификация, естественные системы;
9) Особенности программирования вычислительного эксперимента;
10) Вычислительный эксперимент и сфера его применения;
11) Процесс создания математической модели;
12) Аналитическое моделирование;
13) Имитационное моделирование;
14) Классификация математических моделей;
15) Свойства математических моделей;
16) Соответствие между моделью и действительностью
17) Моделирование. Модель. История развития понятия модели.
18) Типы моделей.
19) Содержательная постановка задачи моделирования.
20) Адекватность моделей. Определение, способы проверки адекватности

Вопросы для оценки результата освоения "Уметь":

1) Применять метод статистического моделирования.
2) Классифицировать математические модели.
3) Определять цели математического моделирования;
4) Определять виды математических моделей;
5) Применять аналитическое моделирование;
6) Применять имитационное моделирование;
7) Определять задачи моделирования
8) Описать процесс создания математической модели
9) Производить проверки адекватности модели;
10) Описать основные функции ПК при моделировании;

Вопросы для оценки результата освоения "Иметь навыки":

1) Построения математических моделей по экспериментальным данным.

2) Описания общего порядка построения математической/компьютерной модели системы.

3) Применения математических моделей.

4) Построения моделей технологических объектов.

5) Применения основных операций над математическими моделями.

6) Создания математической модели.

7) Применения специализированных программных средств для математического моделирования.

8) Определения адекватности модели.

9) Постановки задачи моделирования.

10) Программирования вычислительного эксперимента.


Методические материалы, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций

№ п/п Библиографическое описание
1 Методические указания, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций. Ресурс ЦМКО РГУПС.

Для каждого результата обучения по дисциплине определены

Показатели и критерии оценивания сформированности компетенций на различных этапах их формирования

Резуль-
тат
обуче-
ния
Компе-
тенция
Этап
формиро-вания в
процессе
освоения
ОП
(семестр)
Этапы
формирования
компетенции
при изучении
дисциплины
(раздел
дисциплины)
Показатель
сформиро-
ванности
компетенции
Критерий
оценивания
Знает, Умеет, Имеет навыки УК-1 2 1, 2, 3, 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
2, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Знает, Умеет, Имеет навыки ОПК-7 2 1, 2, 3, 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
2, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Знает, Умеет, Имеет навыки ПК-4 2 1, 2, 3, 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
2, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.

Шкалы и процедуры оценивания

Значение оценки Уровень
освоения
компетенции
Шкала оценивания
(для аттестационной
ведомости, зачетной
книжки, документа
об образовании)
Процедура оценивания
Балльная оценка -
"отлично",
"хорошо",
"удовлетворительно".
Дуальная оценка -
"зачтено".
Пороговый, Базовый, Высокий В соответствии со шкалой оценивания в разделе РПД "Описание шкал оценивания компетенций" Зачет (письменно-устный).
Выполнение практического задания в аудитории.
Балльная оценка -
"неудовлетворительно".
Дуальная оценка -
"не зачтено".
Не достигнут

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины

Основная литература

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Аверченков В.И. Основы математического моделирования технических систем [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.И. Аверченков, В.П. Федоров, М.Л. Хейфец. — Электрон. текстовые данные. — Брянск: Брянский государственный технический университет, 2012. — 271 c. ЭБС IPRBooks

Дополнительная литература

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Основы математической теории планирования эксперимента [Текст, Электронный ресурс] : учебно-метод. пособие / А. Н. Чукарин, И. В. Богуславский, Л. В. Гусакова [и др.] ; ФГБОУ ВПО РГУПС, ФГБОУ ВПО ДГТУ. - Ростов н/Д : [б. и.], 2014. - 31 с. : табл. - Библиогр. : ЭБС РГУПС
2 Зарифьян А.А., Асинхронный тяговый привод локомотивов: учеб. пособие / А.А. Андрющенко, Ю.В. Бабков, А.А. Зарифьян и др.; под ред. А.А. Зарифьяна. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. – 413 с. УМЦ ЖДТ

Электронные образовательные ресурсы в сети "Интернет"

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://rgups.ru/. Ресурс ЭИОС РГУПС
2 http://www.iprbookshop.ru/. Электронно-библиотечная система "IPRBooks"
3 https://www.biblio-online.ru/. Электронно-библиотечная система "Юрайт"
4 http://www.umczdt.ru/. Электронная библиотека "УМЦ ЖДТ"
5 http://jirbis2.rgups.ru/jirbis2/. Электронно-библиотечная система РГУПС
6 https://rgups.public.ru/. Электронная библиотека "public.ru"

Профессиональные базы данных и информационно-справочные системы

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://www.glossary.ru/. Глоссарий.ру (служба тематических толковых словарей)
2 http://www.consultant.ru/. КонсультантПлюс

Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Зарифьян А.А. Учебно-наглядное пособие - тематические иллюстрации по дисциплине "Математические методы и модели в научных исследованиях". РГУПС. - Ростов н/Д, 2019. ЭИОС РГУПС
2 Математические модели и методы моделирования: учеб. пособие / М.А. Бутакова, В.В. Ильичева, С.А. Кулькин; ФГБОУ ВО РГУПС. – Ростов н/Д, 2017. – 69 с.: ЭБС РГУПС

Перечень информационных технологий, включая перечень ПО и информационных справочных систем

№ п/п Наименование Произ-
во
1 Операционная система ОС Microsoft Windows. Офисное программное обеспечение Microsoft Office. Общесистемное ПО Acrobat Reader. И
2 ПО AutoDesk И
3 ПК «МВТУ» 3.7 О

О - программное обеспечение отечественного производства

И - импортное программное обеспечение


Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Помещения(аудитории):

учебные аудитории для проведения учебных занятий;

помещения для самостоятельной работы.

Для изучения настоящей дисциплины в зависимости от видов занятий используется:

Учебная мебель;

Технические средства обучения (включая стационарный либо переносной набор демонстрационного оборудования);

Офисная оргтехника и компьютеры.

Самостоятельная работа обучающихся обеспечивается компьютерной техникой с возможностью подключения к сети "Интернет" и ЭИОС.


"____" _________________20___г.


Код РПД: 48692.