Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  УКТС 

 

 

 

«   22   »       05       2018 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Компьютерные технологии в науке и технике     

 




Направление подготовки

12.04.01 Приборостроение

Профиль подготовки

"Приборы и системы"

Квалификация (степень)выпускника

магистр








          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

1

108 / 3  

14  

14  

28  

1,4  

0,25  

57,65  

50,35  

Зач. с оц.  

2

108 / 3  

 

36  

 

 

2,25  

38,25  

69,75  

Зач.  

Итого

216 / 6  

14  

50  

28  

1,4  

2,5  

95,9  

120,1  

 

 

Муром, 2018 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: подготовка специалистов, способных решать вопросы применения компьютерных технологий на основных этапах жизненного цикла приборов и систем, а так же обучение студентов современным возможностям вычислительной техники при планировании и проведении исследований.

Студент должен получить знания и практические навыки применения компьютерных технологий при планировании и проведении исследований, а так же применение полученных результатов в области приборостроения.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.ДВ.01.01))

Курс базируется на знаниях, полученных студентами в области технических дисциплин. Базирующиеся дисциплины: "Математическое моделирование в приборных системах", "Прием и обработка сигналов", "Интеллектуализация измерительной техники", "Компьютерное и имитационное моделирование" и д.р.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-2 способность применять современные методы исследования, оценивать и представлять результаты выполненной работы.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

типовые программные продукты, ориентированные на решение научных, проектных и технологических задач (ОПК-2).

2) Уметь:

использовать стандартные пакеты прикладных программ для проведения исследования и решения проектных задач в области приборостроения (ОПК-2).

3) Владеть:

способностью применять современные информационные технологии в области создания и исследования виртуальных приборов, а так же обработки и представления экспериментальных данных (ОПК-2).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Систематический подход к проектированию приборов и систем средствами компьютерных технологий

1

2

8

4

18

отчет, тестирование

2

Математические модели физических процессов и методики для проектирования ПС

1

4

6

4

13

отчет, тестирование

3

Автоматизация схемно-топологического проектирования ПС

1

2

4

7

отчет, тестирование

4

Технологии информационной поддержки жизненного цикла ПС

1

4

8

5

отчет, тестирование

5

Стандартные системы и ППП для решения задач приборостроения

1

2

8

7,35

отчет, тестирование

Всего за  семестр

108

14

14

28

50,35

1,4

0,25

Зач. с оц.

6

Использование структур в программах виртуальных приборов, работа с интерфейсом программы

2

12

1,65

отчет, тестирование

7

Использование структур в программах виртуальных приборов, работа с массивами и матрицами

2

12

26

отчет, тестирование

8

Использование структур в программах виртуальных приборов, работа со строками и таблицами

2

12

42,1

отчет, тестирование

Всего за  семестр

108

36

69,75

+

0

2,25

Зач.

Итого   

216

14

50

28

120,1

1,4

2,5

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 1

Раздел 1. Систематический подход к проектированию приборов и систем средствами компьютерных технологий

Лекция 1.

Роль моделей в процессе проектирования ПС. Классификация проектных задач. Моделирование в процессе автоматизированного проектирования ПС. Схема алгоритма методики моделирования ПС (2 часа).

Раздел 2. Математические модели физических процессов и методики для проектирования ПС

Лекция 2.

Место в общей структуре проектирования ПС. Обобщенная постановка задачи топологического проектирования ПС средствами КТ (2 часа).

Лекция 3.

Требования к математическим моделям. Элементы теории множеств. Основные понятия теории графов. Математические модели схем. Математические модели монтажных пространств (2 часа).

Раздел 3. Автоматизация схемно-топологического проектирования ПС

Лекция 4.

Методические основы CALS-технологий. Концептуальная модель единого информационного пространства. Компоненты CALS-технологий. Вопросы защиты информации. Электронная цифровая подпись (2 часа).

Раздел 4. Технологии информационной поддержки жизненного цикла ПС

Лекция 5.

Основные принципы технологии управления данными на всех этапах жизненного цикла ПС. PDM-технология. Интерактивные технические руководства (ИЭТР). Методология функционального моделирования. Обобщенные структуры электронного (виртуального) КБ и предприятия. Внедрение CALS-технологий на промышленных предприятиях. Создание единого информационного пространства на основе PDM-системы (2 часа).

Лекция 6.

Классификация программных средств с точки зрения специализации, учета взаимосвязи физических процессов (2 часа).

Раздел 5. Стандартные системы и ППП для решения задач приборостроения

Лекция 7.

Конвертация данных в другие системы, графический режим (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 1

Раздел 1. Систематический подход к проектированию приборов и систем средствами компьютерных технологий

Практическое занятие 1.

Создание и использование виртуальных приборов (1) (2 часа).

Практическое занятие 2.

Создание и использование виртуальных приборов (2) (2 часа).

Практическое занятие 3.

Работа в сети и Internet с помощью виртуальных приборов LabVIEW (1) (2 часа).

Практическое занятие 4.

Работа в сети и Internet с помощью виртуальных приборов LabVIEW (2) (2 часа).

Раздел 2. Математические модели физических процессов и методики для проектирования ПС

Практическое занятие 5.

Использование цикла и диаграммы. Изменение механического действия булева переключателя. Синхронизация цикла управления (1) (2 часа).

Практическое занятие 6.

Использование цикла и диаграммы. Изменение механического действия булева переключателя. Синхронизация цикла управления (2) (2 часа).

Практическое занятие 7.

Использование сдвигового регистра. Создание диаграммы с несколькими графиками. Использование цикла For Loop (2 часа).

Семестр 2

Раздел 3. Использование структур в программах виртуальных приборов, работа с интерфейсом программы

Практическое занятие 8.

Использование структур в программах виртуальных приборов: использование структуры Case, использование структуры Sequence (1) (2 часа).

Практическое занятие 9.

Использование структур в программах виртуальных приборов: использование структуры Case, использование структуры Sequence (2) (2 часа).

Практическое занятие 10.

Использование структур в программах виртуальных приборов: использование структуры Case, использование структуры Sequence (3) (2 часа).

Практическое занятие 11.

Использование структур в программах виртуальных приборов: создание диалоговых окон, использование узловых атрибутов (1) (2 часа).

Практическое занятие 12.

Использование структур в программах виртуальных приборов: создание диалоговых окон, использование узловых атрибутов (2) (2 часа).

Практическое занятие 13.

Использование структур в программах виртуальных приборов: создание диалоговых окон, использование узловых атрибутов (3) (2 часа).

Раздел 4. Использование структур в программах виртуальных приборов, работа с массивами и матрицами

Практическое занятие 14.

Использование массивов в программах виртуальных приборов: создание массива с автоиндексацией, использование автоиндексации входных массивов, использование функции Build Array (1) (2 часа).

Практическое занятие 15.

Использование массивов в программах виртуальных приборов: создание массива с автоиндексацией, использование автоиндексации входных массивов, использование функции Build Array (2) (2 часа).

Практическое занятие 16.

Использование массивов в программах виртуальных приборов: создание массива с автоиндексацией, использование автоиндексации входных массивов, использование функции Build Array (3) (2 часа).

Практическое занятие 17.

Использование массивов в программах виртуальных приборов: использование диаграммы и анализа, инвертирование матрицы (1) (2 часа).

Практическое занятие 18.

Использование массивов в программах виртуальных приборов: использование диаграммы и анализа, инвертирование матрицы (2) (2 часа).

Практическое занятие 19.

Использование массивов в программах виртуальных приборов: использование диаграммы и анализа, инвертирование матрицы (3) (2 часа).

Раздел 5. Использование структур в программах виртуальных приборов, работа со строками и таблицами

Практическое занятие 20.

Использование строк в программах виртуальных приборов: объединение строк, строковые подмножества и извлечение числа (1) (2 часа).

Практическое занятие 21.

Использование строк в программах виртуальных приборов: объединение строк, строковые подмножества и извлечение числа (2) (2 часа).

Практическое занятие 22.

Использование строк в программах виртуальных приборов: объединение строк, строковые подмножества и извлечение числа (3) (2 часа).

Практическое занятие 23.

Использование файлов в программах виртуальных приборов: запись в файл электронной таблицы, добавление данных в файл, чтение данных из файла (1) (2 часа).

Практическое занятие 24.

Использование файлов в программах виртуальных приборов: запись в файл электронной таблицы, добавление данных в файл, чтение данных из файла (2) (2 часа).

Практическое занятие 25.

Использование файлов в программах виртуальных приборов: запись в файл электронной таблицы, добавление данных в файл, чтение данных из файла (3) (2 часа).

 

Методические указания к практическим работам https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=278

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 1

Раздел 1. Систематический подход к проектированию приборов и систем средствами компьютерных технологий

Лабораторная 1.

Расширенные структуры и функции LabVIEW (4 часа).

Раздел 2. Математические модели физических процессов и методики для проектирования ПС

Лабораторная 2.

Управление свойствами и сервером Виртуального Прибора в LabVIEW (4 часа).

Раздел 3. Автоматизация схемно-топологического проектирования ПС

Лабораторная 3.

Реализация численных методов и трехмерной графики пакетом MathCAD (4 часа).

Раздел 4. Технологии информационной поддержки жизненного цикла ПС

Лабораторная 4.

Программирование в математическом пакете MathCAD (4 часа).

Лабораторная 5.

Символьные вычисления средствами пакета MathCAD (4 часа).

Раздел 5. Стандартные системы и ППП для решения задач приборостроения

Лабораторная 6.

Матричные вычисления и графика в пакете MATLAB (4 часа).

Лабораторная 7.

Создание символьного изображения РЭК. Создание конструкторско-технологического образа РЭК (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=278

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Уровни разукрупнения ПС по функциональной и конструктивной сложности.

2. ПС как методологическая система.

3. Признаки системного подхода.

4. Основы системного анализа.

5. Условная формализация технического процесса как системы.

6. Показатели параметрической чувствительности.

7. Задачи проектирования ПС, решаемые на основе исследования параметрической чувствительности с применением ИТ (настройка, регулировка, стабильность выходных характери-стик и т. п.).

8. Методы расчета ФПЧ (метод вариаций, метод непосредственного дифференцирования, метод преобразованной и/или метод сопряженной /присоединенной/ модели).

9. Теорема взаимности.

10. Математическая постановка задачи автоматизированного проектирования ПС при помощи ИТ.

11. Характеристики составных компонентов современных ИТ.

12. Электронный (виртуальный) макет прибора.

13. Классификация расчетных моделей.

14. Аналитические модели – вектор функция, дифференциальные уравнения, матричные уравнения.

15. Структурные модели – направленные графы, блок-схемы.

16. Топологические модели ненаправленные графы, эквивалентные цепи.

17. Применение современных компьютерных измерительных технологий для проведения измерения физических величин, в том числе в режиме удаленного доступа.

18. Модели физических процессов, протекающих в ПС.

19. Типовые методики исследования характеристик ПС на основе моделирования физических процессов.

20. Классификация программных средств с точки зрения конвертации данных в другие системы.

21. Классификация программных средств с точки зрения графического режима методов формирования .

22. Классификация программных средств с точки зрения анализа математических моделей.

23. Методические основы CALS-технологий.

24. Концептуальная модель единого информационного пространства.

25. Компоненты CALS-технологий.

26. Вопросы защиты информации.

27. Электронная цифровая подпись.

28. Основные принципы технологии управления данными на всех этапах жизненного цикла ПС.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

1. Проектирование приборов и систем контроля и управления различных процессов и устройств.

2. Разработка математической модели динамических процессов в объектах и/или системах различной природы и назначения.

3. Разработка программно-аппаратного модуля сбора данных и/или обработки результатов измерений.

4. Разработка программы обработки и передачи экспериментальных данных.

5. Разработка интерфейсного преобразователя измерительного тракта.

6. Разработка виртуального прибора управления многоканальной системой контроля на базе L-CARD.

7. Разработка виртуального прибора управления системой сбора данных на базе L-CARD.

8. Разработка виртуального прибора управления многоканальной системой контроля на базе L-CARD.

 

Методические указания к курсой работе https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=278

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "компьютерные технологии в науке и технике" применяется контактная технология преподавания. При проведении практических и лабораторных работ применяется имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Компьютерные технологии в науке и технике

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Головков А., Пивоваров И., Кузнецов И. Г Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств. Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2015. — 208 с.: ил. — (Серия «Учебник для вузов»). - http://ibooks.ru/reading.php?productid=344132

2. Аверченков В.И. Автоматизация проектирования технологических процессов [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ Аверченков В.И., Казаков Ю.М.— Электрон. текстовые данные.— Брянск: Брянский государственный технический университет, 2012.— 228 c. - http://www.iprbookshop.ru/6990

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Салмина Н.Ю. Имитационное моделирование. Томск: ТУСУР, 2012 г. , 90 с. - https://ibooks.ru/reading.php?productid=28018

2. Кириличев Б.В. Моделирование систем: Учебное пособие. – М.: МГИУ, 2010. – 274 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=334207&search_string=Сеть

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-образовательный портал МИ ВлГУ https://www.mivlgu.ru/iop/

Образовательный сайт - Численные методы http://service.rintd.ru/chislennye_metody

Портал знаний http://statistica.ru/branches-maths/obzor-chislennykh-metodov/

Образовательный математический сайт - http://www.exponenta.ru/soft/Mathcad/UsersGuide/0.asp.

Математический форум Math Help Planet http://mathhelpplanet.com/viewforum.php?f=22.

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

Национальный Открытый Университет "Интуит" http://www.intuit.ru/

Информационно-поисковый сайт Nationals Instruments www.ni.com

Информационный портал компании Microsoft msdn.microsoft.com

Информационная справочная база данных по программированию http://www.cyberguru.ru/database

Справочное руководство по дельфи http://www.delphimaster.ru/#new

Спроавочный информационно поисковый портал по программированию http://www.helloworld.ru/

Программное обеспечение:

Лаборатория компьютерных технологий в приборостроении:

- Microsoft Windows XP (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal, договор №453 от 16.12.2014 года);

- Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014 года);

- Mathcad Education – University Edition (100 pack) v.15 (Государственный контракт №1, от 10.01.2012 года);

- Mathworks Academic new Product в составе: Matlab Simulink signal processing toolbox DSP systems (договор №1 от 10 01.2014г.);

- Пакет программ: Open Office (freeware).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

ibooks.ru

iprbookshop.ru

 

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

Лаборатория компьютерных технологий в приборостроении:

- ЭВМ IN Win Intel Core 2 Duo E8400 11 шт., IN Win Intel Core 2 Duo E5500;

- коммутатор TRENDnet;

- проектор Acer;

- экран настенный;

Лаборатория систем автоматизированного управления:

- проектор Acer;

- экран настенный.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в лаборатории, используя специальное программное обеспечение. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу в соответствии с темой практического занятия. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в лаборатории. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями на курсовую работу. Обучающийся выбирает одну из указанных в перечне тем курсовых работ, исходя из своих интересов, наличия соответствующих литературных и иных источников. В ходе выполнения курсовой работы преподаватель проводит консультации обучающегося. На заключительном этапе обучающийся оформляет пояснительную записку к курсовой работе и выполняет ее защиту в присутствии комиссии из преподавателей кафедры.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Компьютерные технологии в науке и технике»

по направлению подготовки 12.04.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Компьютерные технологии в науке и технике» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.04.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 216 час. (6 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет с оценкой / зачет .

Цель дисциплины: подготовка специалистов, способных решать вопросы применения компьютерных технологий на основных этапах жизненного цикла приборов и систем, а так же обучение студентов современным возможностям вычислительной техники при планировании и проведении исследований.

Студент должен получить знания и практические навыки применения компьютерных технологий при планировании и проведении исследований, а так же применение полученных результатов в области приборостроения.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Компьютерные технологии в науке и технике» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.04.01 Приборостроение.

 

22.05.2018 г.