Сучасні інженерні та математичні пакети комп’ютерного моделювання

Мета дисципліни – є надбання студентами загальної компетентності володіння методологією наукових досліджень і основних методів наукового пізнання, складання програмного забезпечення метрологічного забезпечення різноманітних систем, методів створення та аналізу моделей процесів та отримання знань з теоретичних основ процесу математичного моделювання і основних прийомів складання програм обчислювання математичних моделей за допомогою програмного середовища SciLab.
Завдання дисципліни: формування умінь вирішувати: нелінійні рівняння та системи рівнянь; рівняння лінійної алгебри; завдання оптимізації; здійснення диференціювання та інтегрування; завдання обробки експериментальних даних інтерполяцією і апроксимацією, методом найменших квадратів, за допомогою звичайних диференціальних рівнянь і систем, рівнянь в часткових похідних із застосуванням програмного середовища програмування SciLab.

*
Основні результати навчання
*
ЗК4 - Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій.
СК2 – Здатність проектувати засоби інформаційно-вимірювальної техніки та описувати принцип їх роботи. 
СК3 - Здатність, виходячи з вимірювальної задачі, пояснювати та описувати принципи побудови обчислювальних компонент засобів вимірювальної техніки.
СК4 - Здатність використовувати сучасні інженерні та математичні пакети для створення моделей приладів і систем вимірювань.
 
ПРН 1 (У, ВА) Вміти знаходити обґрунтовані рішення при складанні структурної, функціональної та принципової схем засобів інформаційно-вимірювальної техніки.
ПРН 2 (З) Знати і розуміти основні поняття метрології, теорії вимірювань, математичного та комп’ютерного моделювання, сучасні методи обробки та оцінювання точності вимірювального експерименту. 
ПРН 6 (З, У, ВА) Вміти використовувати інформаційні технології при розробці програмного забезпечення для опрацювання вимірювальної інформації. 
ПРН 13 (З, У, ВА) Знати та вміти застосовувати сучасні інформаційні технології для вирішення задач в сфері метрології та інформаційно-вимірювальної техніки. 
ПРН 19. (З, У, К) Навички спілкування, включаючи усну та письмову комунікацію державною мовою та хоча б однією із поширених європейських мов. 
ПРН 20. (З, У, ВА) Демонструвати знання та розуміння розділів з вищої математики, фізики при вирішенні практичних завдань професійної сфери.
 
*
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
*
Л – лекційні заняття; 
ПЗ – практичні заняття, 
СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; 
МКР – модульна контрольна робота; 
К – консультації.
*
*
Тематика та види навчальних занять
 
 
1 тиждень
Л 1. Ознайомлення з послідовністю отримання та інсталяції пакета Scilab на персональний комп'ютер. Ознайомлення з розташуванням вікон інтерфейсу і вивчення способу перегрупування його вікон.
ПЗ 1. «Арифметичні вирази у Scilab».
СРЗ. К.
*
2 тиждень
Л 2. Ознайомлення з призначенням вікон програмного середовища Scilab. 
ПЗ 2. «Робота з вікном редактора SciNotes».
СРЗ. К.
*
3 тиждень
Л 3. Ознайомлення текстовими коментарями, правилами запису математичних виразів, способами визначення змінних і їх типами.
ПЗ 3. «Форматне виведення у командне вікно».
СРЗ. К.

4 тиждень
Л 4. Ознайомлення з динамічною типізацією змінних, здійснювання введення дійсних чисел і зміна представлення результатів обчислень, типи функцій Scilab, створення функції користувача двома способами. 
ПЗ 4. «Функція printf форматного виведення».
СРЗ. К.
 
5 тиждень
Л 5. Визначення масиву і матриці, здійснення їх формування, дія над векторами і матрицями. 
ПЗ 5. «Робота з числовими масивами у Scilab».
СРЗ. К.
*
6 тиждень
Л 6. Ознайомлення з функціями визначення матриць, створення матриці з одиниць, створення матриці з нулів, створення одиничної матриці, створення матриці випадкових чисел, упорядкування масиву, визначення розміру масиву.
ПЗ 6. «Функції printf та disp».
СРЗ. К.
*
7 тиждень
Л 7. Ознайомлення з чисельними та символьними матрицями та операціями над ними. 
ПЗ 7. «Побудова та оформлення графіків функцій».
СРЗ. К.
*
8 тиждень
Л 8. Рішення систем лінійних алгебраїчних рівнянь різними способами, побудова графіків за допомогою функції plot.
ПЗ 8. «Можливості оформлення ліній, маркерів і вікон для графіків функцій».
СРЗ. К.
МКР 1
*
9 тиждень
Л 9. Побудова декілька графіків в одному графічному вікні за допомогою функції plot2d.
ПЗ 9. «Умовні оператори і оператор циклу з умовою».
СРЗ. К.
*
10 тиждень
Л 10. Побудова точкових графіків та графіків у вигляді штрихової лінії, в полярній системі координат, і графіків функцій, що задані в параметричній формі. 
ПЗ 10. «Організація цикл розрахунку члена і суми ряду по рекурентному співвідношенню».
СРЗ. К.

11 тиждень
Л 11. Вивчення параметрів функції plot2d і оформлення графіків за її допомогою.
ПЗ 11. «Цикл із параметром та обробка масивів».
СРЗ. К.
*

12 тиждень
Л 12. Побудова об'ємних графіків за допомогою функцій plot3d., plot3d, meshgrid, surf та mesh, та використання команд genfac3d і eval3dp.
ПЗ 12. «Чисельне інтегрування і диференціювання».
СРЗ. К.

13 тиждень
Л 13. Побудова тривимірних графіків за допомогою функцій param3d, param3d1, contour та contourf і способи їх використання, в тому числі для побудові  тривимірних гістограм.
ПЗ 13. «Створення графічних додатків в середовищі Scilab».
СРЗ. К.
*
14 тиждень
Л 14. Рішення алгебраїчних рівнянь будь-якого ступеня, трансцендентних рівнянь і систем рівнянь.
ПЗ 14. «Обробка експериментальних даних методом найменших квадратів».
СРЗ. К.
*
15 тиждень
Л15. Інтегрування функцій заданих як у вигляді рівняння, так і у вигляді набору даних, здійснення інтегрування і обчислення похідних.
ПЗ 15. «Обробка експериментальних даних».
СРЗ. К.
МКР 2.
*
 
Індивідуальна робота (не передбачена)
 
 
Самостійна робота 
*
Самостійна робота складає 75 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 15 година;
2) підготовка до практичних занять – 30 годин;
3) підготовка до екзаменів – 30 годин.
 
 
Процедура оцінювання
*
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи.
Модульні контрольні роботи №1, №2 виконуються у письмовій формі. Максимальна оцінка за їх бездоганне виконання становить 20 балів (у формі тестових запитань та практичного завдання). Правильна відповідь на теоретичні питання оцінюється в 5 балів. Кількість тестових запитань 5, кожна правильна відповідь оцінюється 1 балом. Правильне виконання практичних завдань оцінюється в 15 балів. Накопичувальна частина дисципліни оцінюється 30 балами, за виконання лабораторних завдань 20 балів та за поточне контрольне опитування 10 балів. 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.

Семестровий модуль № 1
Виконання практичних завдань – 20 балів. 
Поточні контрольні опитування – 10 балів. 
МК1. Модульна контрольна робота – 20 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.
Семестровий модуль № 2
Виконання практичних завдань – 20 балів. 
Поточні контрольні опитування: – 10 балів. 
МК2. Модульна контрольна робота – 20 балів (15 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є екзамен. 
*
*
Умови допуску до підсумкового контролю
*
До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі практичні завдання та мають 60 та більш балів модульного контролю. Складання/перескладання екзамену організовується за встановленим деканатом ІПТДМ розкладом.
*
*
Політика освітнього процесу
*
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 
*
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
*
Відсутність здобувача на контрольній роботі або на екзамені відповідає оцінці «0».
*
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.