МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования«Кемеровский государственный университет»

Химический факультет

Рабочая программа дисциплины

Компьютерные технологии в науке и образовании

Направление подготовки020100.68 «Химия»

Наименование магистерской программыФизическая химия

Химия твердого тела

Квалификация (степень) выпускникаМагистр

Форма обученияочная

Кемерово2012

1

1. Цели и актуальность освоения дисциплины

В современных условиях глобальной информатизации интеллектуальной деятельности за счет интенсивного развития информационных и коммуникационных технологий свободное владение ими является обязательным и необходимым условием качественной профессиональной подготовки магистра химии.

Целью дисциплины «Компьютерные технологии в науке и образовании» является формирование информационной культуры выпускников магистратуры, что способствует достижению качественно нового уровня культуры рационального мышления не только в области химии, но и во всей сфере познавательной деятельности.

Задачами освоения дисциплины «Компьютерные технологии в науке и образовании» по магистерской программе направления 020100 «Химия» являются:

- формирование целостного представления о современных информационных технологиях, применяемых при обработке результатов научных исследований, сборе, хранении, обработке и передачи информации, и их роли в развитии общества;

- умение использовать инструментарий компьютерных технологий в профессиональной деятельности; свободное владение базовыми понятиями, концепциями и методами информатизации науки и образования при проведении самостоятельных научных исследований и в обучении;

- ознакомление с наиболее часто используемыми современными прикладными программными комплексами, программами статистической обработки данных, получение основных навыков работы с ними, с выбором метода решения поставленной задачи;

- получение базовых знаний о возможности использования методов математического моделирования в химических исследованиях; компьютерное моделирование свойств веществ и химических превращений;

- приобретение навыков использования методов и приемов решения задач науки и образования на базе компьютерных технологий; создание авторских компьютерных программ и приложений, как с использованием языков программирования, так и в средах конечного пользователя;

- формирование способности самостоятельно приобретать и применять новые знания и умения;

- обеспечение гармоничного развития магистранта и подготовки его к эффективной работе в условиях массового внедрения вычислительной техники во все сферы человеческой деятельности.

2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина «Компьютерные технологии в науке и образовании»

2

относится к базовой части общенаучного цикла дисциплин М1.Для успешного освоения дисциплины необходимо:- владеть знаниями следующих дисциплин, относящихся к различным

циклам учебных программ бакалавриата и магистратуры по направлению «Химия»: информатика, компьютерное моделирование, численные методы и программирование, математика (основы математического анализа, линейная алгебра, теория вероятности и математическая статистика), неорганическая химия, общая физика, актуальные вопросы современного естествознания;

- уметь работать с компьютером на уровне пользователя; работать с информацией в глобальных компьютерных сетях и базах данных;

- знать способы хранения, обработки и представления информации и уметь ими пользоваться;

- иметь навыки структурного программирования и имитационного моделирования.

Курс «Компьютерные технологии в науке и образовании» носит междисциплинарный характер, выполняя интегративную функцию в системе наук.

Знания, умения и навыки, приобретенные магистрантами при изучении данной дисциплины, находят широкое применение, как в учебной, так и научно-исследовательской деятельности. Стремительная компьютеризация практически всех областей знания требует рассматривать курс «Компьютерные технологии в науке и образовании» как важнейшую составляющую фундаментальной подготовки кадров высшей квалификации на единой систематической основе в широком диапазоне направлений современных информационных и коммуникационных технологий.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Компьютерные технологии в науке и образовании»

В результате освоения дисциплины «Компьютерные технологии в науке и образовании» магистрант, в дополнении к компетенциям бакалавра:

- имеет представление о возможностях использования современных информационных технологий в образовании и науке, их роли в развитии общества, в выработке научного мировоззрения (ОК-4, ОК-5);

- владеет современными компьютерными технологиями, применяемыми при обработке результатов научных исследований, сборе, хранении, обработке и передачи информации, свободным владением ими при проведении самостоятельных научных исследований (ОК-5);

- умеет создавать авторские и пользоваться стандартными банками компьютерных программ и банками данных (ОК-5);

- способен анализировать научную литературу с целью выбора направления исследования по заданной теме, в том числе с использованием современных информационных и коммуникационных технологий

3

(использование специализированных информационно-поисковых систем библиотек и научно-исследовательских институтов, программ поиска в сети Internet) (ПК-4);

- знает принципы обработки полученных результатов и способен их анализировать с использованием пакетов программ обработки данных, делать необходимые выводы и формулировать предложения (ПК-5);

- владеет навыками моделирования основных процессов предстоящего исследования с использованием готовых прикладных программных комплексов, интегрированных систем для проведения математических и инженерно-технических расчетов в области химии и смежных наук с целью выбора методов исследования или создания новых методик; способен планировать стратегию предстоящего исследования (ПК-5, ПК-10);

- умеет представлять итоги выполненной работы в виде отчетов, докладов, научных публикаций с использованием современных возможностей информационных технологий (ПК-7);

- имеет навыки отбора и представления материала для создания учебно-методического обеспечения преподавания химии в образовательных учреждениях высшего профессионального образования в виде электронных пособий, мультимедийных презентаций (ПК-9).

В результате освоения дисциплины магистрант должен:Знать: основные тенденции развития современных информационных

технологий, основы каждой из рассматриваемых компьютерных технологий, современные способы применения компьютерных технологий в обучении и научных исследованиях и их роль в развитии общества, в выработке научного мировоззрения; основные возможности вычислительных систем; средства телекоммуникационного доступа к источникам научной информации; возможности сети Internet для организации оперативного обмена информацией между исследовательскими группами (ОК-4, ОК-5); применение методов математического моделирования в научных исследованиях с использованием пакетов программ обработки данных, готовых прикладных программных комплексов в области химии и смежных наук, с выбором методов решения поставленной задачи (ПК-5, ПК-10); системы сбора, обработки и хранения химической информации (ПК-5, ОК-5); устройство и принципы обработки информации системами мультимедиа, с использованием систем деловой графики, интегрированных систем для проведения математических и инженерно-технических расчетов (ОК-5, ПК-7); основы Web-дизайна, цифровой записи информации (ОК-5).

Уметь: использовать современные компьютерные технологии, средства телекоммуникационного доступа к источникам научной информации, возможности сети Internet, методы математического моделирования (с использованием пакетов программ обработки данных), готовые прикладные программные комплексы в области химии и смежных наук для планирования экспериментальной работы с целью выбора направления исследования по

4

заданной теме, дизайна, прогностической интерпретации свойств материалов, обработки, анализа и представления полученных результатов в информационном виде и планирования экспериментальной работы (ОК-5, ПК-4, ПК-5, ПК-7); анализировать результаты математической обработки научных данных с целью определения их достоверности и области использования; пользоваться стандартными банками компьютерных программ и банками данных и уметь создавать авторские (ОК-5).

Владеть: профессиональными знаниями современных информационных систем и технологий, практическими навыками работы с вычислительными системами, с наиболее часто используемыми прикладными программными комплексам, методами получения, представления и обработки информации, навыками структурного программирования, построения эмпирических моделей с использованием пакетов программ статистической обработки данных, имитационного моделирования при решении проблем химической технологии и экологии (ОК-5, ПК-5); способами обработки и анализа полученных результатов с учетом имеющихся литературных данных (ПК-4) и умением представлять полученные в исследованиях и самостоятельной работе результаты в информационном виде (ПК-7); способами планирования стратегии предстоящего исследования (ПК-10); методами отбора материала для создания учебно-методического обеспечения преподавания химии в образовательных учреждениях высшего профессионального образования в виде электронных пособий, мультимедийных презентаций (ПК-9).

4. Структура и содержание дисциплины «Компьютерные технологии в науке и образовании»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц - 252 часа.

4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах)

4.1.1. Объём и виды учебной работы (в часах) по дисциплине в целом

Вид учебной работы Всего часовОбщая трудоемкость дисциплины 252Аудиторные занятия (всего) 108В том числе:Лекции 72СеминарыПрактическая работа (в виде компьютерного практикума в дис-плейном классе на персональных ЭВМ, соединенных в локальную сеть и имеющих доступ в Internet)

36

5

Самостоятельная работа 72В том числе:Творческая работа (реферат, ав-торские проекты электронного по-собия, базы данных, компьютер-ной презентации, Web-странички)

50

И (или) другие виды самостоя-тельной работы

22

Вид промежуточного контроля Тест, контрольная работа (к/р), колло-квиум. Для проверки работы в сети предусмотрены консультации по e-mail, общение в on-line режиме. Защита проекта созданной на языке гипертек-стовой разметки Web-страницы, ав-торских проектов электронного учебни-ка и базы данных учебно-методического и поискового назначения (9 семестр), проекта компьютерной презентации по теме своей научной работы (10 семестр), оценка рефератов.

Вид итогового контроля Экзамен (итоговый тест, устный опрос в 9 семестре), экзамен (итоговый тест, устный опрос в 10 семестре) – 72 часа

4.1.2. Разделы базового обязательного модуля дисциплины и трудоемкость по видам занятий (в часах)

№ Разделдисциплины С

емес

тр

Нед

еля

сем

естр

а

Общ

ая

труд

оём

кост

ь

Виды учебной работы, включая

самостоятельную работу студентов и

трудоемкость(в часах)

Формы текущего контроля

успеваемости

Форма промежуточной

аттестацииУчебная работа В

.т.ч

.ак

тивн

ых

фор

м

Сам

ост.

раб

ота

всег

о

лекц

ии Лаб

.ра

боты

Пра

кт.

1 Информационные технологии (определение, виды, общая характеристика).

9 1-2 8 4 2 3 2 Устный опрос.Реферат.Тематическая дискуссия

6

Информатизация системы образования. Информационная культура. Дидактические возможности компьютерных технологий в обучении. Технические и программные средства реализации информационных процессов. Информационная система вуза (на примере информационной системы КемГУ).

(информатизация и информационная культура в КемГУ)

2 Технологии организации, хранения и обработки данных. Базы данных (классификация, типы моделей). Многопользовательские информационные системы. Использование компьютерных банков химических данных в обучении и научной работе. Практикум работы в MS Office или Open Office.org

9 3-4 10 4 2 3 4 Тест, реферат, устный опрос,Защита авторского проекта баз данных учебно-методического, поискового назначения.

3 Технологии обработки текстовой, графической и числовой информации. Обработка текста. Системы редактирования и подготовки документов. Представление числовой информации в компьютере. Основные приемы работы с информацией в табличной форме. Табличные процессоры (назначение, основные функции). Создание тестовых программных оболочек с помощью

9 5-8 18 8 4 5 6 Тест, к/р, реферат, тематическая дискуссия (применение в учебном процессе технологии обработки текстовой, графической и числовой информации)

7

электронных таблиц. Практикум работы в MS Office или Open Office.org.Применение в учебном процессе. Компьютерная графика, графические редакторы. Представление и обработка графической информации. Использование графических продуктов для отображения результатов исследований. Средства создания презентаций. Практикум редактирования изображений. Подготовка научных публикаций. Подготовка документов для публикации в информационных сетях. Интеграция офисных приложений.

4 Сетевые технологии. On-line и off-line технологии. Технологии в Internet и их приложения.Конфигурирование стека TCP/IP, Web и FTP-серверов, сетевые утилиты. Адресация, обмен информацией. Спутниковые технологии. Информационная безопасность и ее составляющие. Системы телекоммуникаций: использование в химическом образовании. Средства телекоммуникацион-

9 9-10 10 4 2 4 4 Консультация по e-mail, работа в on-line режиме.Тест, к/р, реферат, отчеты о поиске информации в сети по теме своей научной работы, ознакомлении с сайтами вузов химико-технологического профиля, банком термодинамичес-ких данных.

8

ного доступа к источникам научной информации. Видео- и телеконференции.

Образовательные и научные порталы.

5 Информационные технологии образования. Дистанционное обучение ДО (основные понятия, специфика, принципы, модели, методы дистанционного обучения). Разработка сценария учебного курса для дистанционного обучения.

9 11 7 2 1 2 4 Тест, к/р, реферат.Консультация по e-mail. Отчет о поиске примеров ДО в Internet.

6 Гипертекстовые системы в обучении. Язык гипертекстовой разметки HTML. Построение гипертекстовых структур. Web-дизайн. Практикум создания и редактирования Web-страниц.

9 12 7 2 1 2 4 Тест, к/р, реферат.Консультация по e-mail. «Круглый стол» - защита проекта Web-страницы

7 Мультимедиа технологии – использование в учебном процессе. Мультимедийная презентация.

Средства создания мультимедийных приложений. Носители мультимедиа продуктов. Система мультимедиа.

9 13 5 2 1 1 2 К/р, реферат, тематическая дискуссия (создание компонентов мультимедиа курса, структура курса)

8 Образовательные электронные ресурсы (ОЭР). Классификация ЭОР. Создание ЭОР (принципы, этапы создания). Технологические аспекты создания компьютерных обучающих программ.Электронный учебник. Инструментальные системы для разработки обучающих

9 14-15

10 4 2 3 4 Тест, реферат.Защита технологического сценария учебного курса.

9

программ.Создание тестовых программных оболочек.

Подготовка и реализация педагогического и технологического сценария учебного курса.

9 Технологии и направления развития искусственного интеллекта (ИИ).

Интеллектуальные и экспертные системы (классификация и технологии разработки). Интеллектуальные системы решения вычислительных задач. Экспертные системы в химии.

9 16 5 2 1 1 2 Тест, реферат, устный опрос.

10 Инструментальные и прикладные программные системы в области химии. Пакеты прикладных программ. Использование компьютерных банков химических данных в обучении и научной работе. Проблемы перехода к информационному сообществу

9 17-18

10 4 2 3 4 Устный опрос. «Круглый стол» - дискуссия по вопросам применения компьютерных технологий в науке и образовании. Коллоквиум – защита созданных авторских электронных пособий.

Экзамен 9 36 36 Опрос по билетам, итоговый тест

11 Особенности компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование в преподавании химии, моделировании свойств вещества и химических превращений (строение, термодинамика и кинетика). Использование информационных систем и технологий для

А 1-2 10 4 2 3 4 Тест, устный опрос, реферат.Игровое производственное проектирование (моделирование конкретных ситуаций)

10

построения моделей. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере. Имитационное моделирование при решении проблем химической технологии и экологии.

12 Технология программирования. Парадигмы программирования. Основы объектно-ориентированного программирования. Принципы разработки программ для решения прикладных задач (операционный, структурный подходы). Использование программных продуктов для отображения результатов химических исследований. Математические пакеты. Матричное и функциональное представление числовой информации. Программа MatLab.

А 3-4 10 4 2 3 4 К/р, реферат. «Круглый стол» - тематическая дискуссия + консультация по использованию программных продуктов для отображения результатов химических исследований

13 Особенности численного (компьютерного) моделирования. Вычислительный эксперимент. Правила приближенных вычислений и оценка погрешностей при вычислениях. Понятие вычислительной схемы, реализация в прикладных программных комплексах: HyperChem, Gamess, KINET. Регрессионный

А 5-7 16 6 4 3 6 К/р, реферат, устный опрос.Анализ конкретных ситуаций (обработка эксперименталь-ных данных).

11

анализ. Технология обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов (МНК). Статистические характеристики оценок параметров модели. Современные цифровые измерительные комплексы и технология работы с ними. Методы обработки зашумленного сигнала. Методы аппроксимации сигналов теоретическими закономерностями.

14 Технологии визуализации данных. Визуализация и расчет физико-химических свойств волновой функции электрона в атоме водорода, в многоэлектронном атоме, в двухатомной гомоядерной и гетероядерной, многоатомной молекулах.

А 8-10 16 6 4 4 6 К/р, реферат, коллоквиум.Итоги расчета индивидуальных заданий по разделу курса.

15 Технология кинетического анализа сложных химических систем. Способы визуализации кинетических закономерностей химической реакции. Технология численного интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ). Методы интегрирования жестких систем ОДУ.

А 11-12

10 4 2 3 4 Тест, устный опрос, реферат.Индивидуальное проектирование (моделирование физико-химических реакторов)

12

16 Технология поиска минимума функции. Методы золотого сечения и квадратичной интерполяции. Минимизация функции нескольких переменных.

А 13-14

10 4 2 3 4 Тест, устный опрос, реферат.Индивидуальное проектирование (моделирование физико-химических реакторов)

17 Технологии компьютерного моделирования механизма химической реакции. Расчет кинетических закономерностей распределенного процесса. Технология визуализации кинетических закономерностей химической реакции. Построение фазовых портретов, кинетических закономерностей. Трехмерная визуализация.

А 15-16

10 4 2 3 4 Тест, реферат.Защита результатов индивидуального проектирования. Дискуссия по вопросам применения компьютерных технологий в науке и образовании.

18. Оформление результатов химических исследований, вычислений в виде компьютерной презентации.Интерактивная презентация. Анимация экспериментальных и рассчитанных закономерностей.

А 17-18

10 4 2 3 4 «Круглый стол» - защита авторского проекта по индивидуальной теме с использованием компьютерной графики.

Экзамен А 19-20

36 36 Опрос по билетам

13

4.2. Содержание дисциплины

Содержание разделов базового обязательного модуля дисциплины

№ Наименование разде-ла дисциплины

Содержание раздела дисциплины

Результат обучения, формируемыекомпетенции

1 Информационные системы и технологии.

Информационные си-стемы, процессы и тех-нологии. Информатиза-ция общества. Инфор-мационная культура. Дидактические возмож-ности компьютерных технологий в обучении. Технические и про-граммные средства реа-лизации информацион-ных процессов. Инфор-мационная система вуза (на примере КемГУ).

Знать: основные тенденции развития современных информационных, современные способы применения компьютерных технологий в обуче-нии и научных исследованиях и их роль в развитии общества, в выра-ботке научного мировоззрения; основные возможности вычислитель-ных систем (ОК-4, ОК-5).Уметь: работать с ПК на уровне поль-зователя, применять навыки работы с ПК в социальной сфере, в области по-знавательной и профессиональной деятельности (ОК-5); Владеть: современными компьютер-ными технологиями, применяемыми при обработке результатов научных исследований, сборе, хранении, обра-ботке и передачи информации при проведении самостоятельных науч-ных исследований (ОК-5).

2 Технологии организации, хранения и обработки данных.

Базы данных (класси-фикация, типы моде-лей). Многопользова-тельские информацион-ные системы. Техноло-гия «Клиент-сервер». Язык SQL. СУБД. Ис-пользование компью-терных банков химиче-ских данных в обуче-нии и научной работе. Практикум работы в MS Office или Open Of-fice.org. Разработка ав-торского проекта баз данных учебно-методи-ческого, поискового на-значения.

Знать: принципы организации, основ-ные технические средства систем управления базами данных СУБД, функциональные возможности ин-формационных сетей и сетевых БД; сущность и значение БД в развитии современного информационного об-щества (ОК-5).Уметь: применять навыки работы с БД в области познавательной и про-фессиональной деятельности; созда-вать авторские и пользоваться стан-дартными банками компьютерных программ и банками данных (ОК-5).Владеть: навыками анализа и пред-ставления полученных результатов средствами СУБД (ОК-5, ПК-5, ПК-7).

14

3 Технологии обработки текстовой, графической и числовой информации.

Обработка текста. Системы редактирования и подготовки документов. Представление числовой информации в компьютере. Основные приемы работы с информацией в табличной форме. Табличные процессоры (назначение, основные функции). Создание тестовых программных оболочек с помощью электронных таблиц. Практикум работы в MS Office или Open Office.org.Компьютерная графи-ка, графические редак-торы. Представление и обработка графической информации. Использо-вание графических про-дуктов для отображе-ния результатов иссле-дований. Средства со-здания презентаций. Практикум редактиро-вания изображений. Подготовка научных публикаций. Подготов-ка документов для пуб-ликации в информаци-онных сетях. Интегра-ция офисных приложе-ний.

Знать: основы методов и средств по-лучения, хранения, переработки и хранения текстовой, числовой и гра-фической информации, принципы об-работки информации с использовани-ем систем деловой графики, интегри-рованных систем для проведения ма-тематических и инженерно-техниче-ских расчетов, основы цифровой за-писи и кодирования информации (ОК-5, ПК-7). Уметь: использовать перечисленные в этом разделе технологии для плани-рования экспериментальной работы с целью выбора направления исследо-вания по заданной теме, дизайна, прогностической интерпретации свойств материалов, обработки, ана-лиза и представления полученных ре-зультатов в информационном виде и планирования экспериментальной ра-боты; анализировать результаты ма-тематической обработки научных данных с целью определения их до-стоверности и области использования (ОК-5, ПК-4, ПК-5, ПК-7).Профессионально владеть: техноло-гиями обработки текстовой, графиче-ской и числовой информации при проведении самостоятельных науч-ных исследований, представлении, сборе, хранении и обработке ре-зультатов научных исследований и самостоятельной работы (ОК-5, ПК-7).

4 Сетевые и телекоммуникационные технологии. Защита информации.

On-line и off-line технологии. Технологии в Internet и их приложения. Спутниковые технологии. Системы телекоммуникаций: использование в химическом образовании. Средства телекоммуникационног

Знать: функциональные возможности информационных сетей, принцип ор-ганизации поиска химической инфор-мации в глобальной сети; сущность и значение информации в развитии современного информационного об-щества; опасности и угрозы, возни-кающие в этом процессе, основные требования информационной без-опасности, основы кодирования ин-формации возможности сети Internet

15

о доступа к источникам научной информации. Видео- и телеконференции.Образовательные и научные порталы. Ин-формационная безопас-ность и ее составляю-щие. Правовая охрана программ и данных. Кодирование информа-ции. Цифровая под-пись. Компьютерные вирусы. Антивирусные программы.

для организации оперативного обме-на информацией между исследова-тельскими группами (ОК-5, ОК-4).Уметь: работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; ис-пользовать средства телекоммуника-ционного доступа к источникам науч-ной информации для планирования экспериментальной работы с целью выбора направления исследования по заданной теме; работать с антивирус-ными программами (ОК-5, ПК-4, ПК-10).Владеть: практическими навыками работы в локальных и глобальных се-тях, методами безопасной работы в локальной и глобальной компьютер-ных сетях (ОК-5).

5 Информационные технологии образования. Технология дистанционного образования

Информационные тех-нологии образования. Дистанционное обуче-ние ДО (основные по-нятия, специфика, принципы, модели, ме-тоды дистанционного обучения). Разработка сценария учебного кур-са для дистанционного обучения.

Знать: базовые дидактические модели ДО, принципы построения и методы преподавания химии, способы отбора материала и основы управления про-цессом обучения в учреждениях ДО, особенности и методы ДО (ОК-5, ПК-8, ПК-9).Уметь: создавать педагогический и технологический сценарий учебного курса для ДО (ОК-5).Владеть: современными off- line и on-line технологиями для возможной ре-ализации ДО, при проведении само-стоятельных научных исследований, навыками представления информа-ции в электронном виде (ОК-5).

6 Гипертекстовые системы в обучении.

Язык гипертекстовой разметки HTML. По-строение гипертексто-вых структур. Web-ди-зайн. Практикум созда-ния и редактирования Web-страниц.

Знать: основы построения гипертек-стовых структур, инструментальные средства создания Web-страниц, основы Web-дизайна (ОК-5).Уметь: работать с информацией в ло-кальных и глобальных компьютер-ных сетях; работать с приложениями для проектирования Web-страниц; представлять полученные в исследо-ваниях и самостоятельной работе ре-зультаты в виде электронных интер-активных и мультимедийных отчетов и (ОК-5, ПК-5, ПК-7).Владеть: практическими навыками сайтостроения и Web-дизайна (ОК-5).

16

7 Мультимедиа - технологии

Мультимедиакурс (компоненты, структура курса). Мультимедийная презентация.Средства создания мультимедийных при-ложений. Носители мультимедиа продук-тов. Система мультиме-диа. Виртуальная ре-альность.

Знать: устройство и принципы обра-ботки информации системами мультимедиа (ОК-5).Уметь: использовать современные мультимедиа-технологии для обра-ботки и представления результатов работы в наиболее наглядном и удоб-ном для восприятия виде (ОК-5, ПК-7).Владеть: навыками создания мульти-медийных продуктов, в том числе, для представления результатов науч-ных исследований (ОК-5, ПК-7).

8 Электронные образовательные ресурсы. Технологические аспекты создания компьютерных обучающих программ.

Образовательные электронные ресурсы (ОЭР). Классификация ЭОР. Создание ЭОР (принципы, этапы создания). Технологические аспекты создания компьютерных обучающих программ.Электронный учебник. Инструментальные системы для разработки обучающих программ.Создание тестовых программных оболочек.Подготовка и реализа-ция педагогического и технологического сценария учебного кур-са.

Знать: принципы и основы создания ЭОР, технологические аспекты созда-ния компьютерных обучающих про-грамм и тестовых программных обо-лочек, принципы построения препо-давания химии для проектирования ЭОР (ОК-5, ПК-8). Уметь: создавать авторские ЭОР с ис-пользованием стандартных про-граммных приложений; разрабаты-вать педагогический и технологиче-ский сценарий учебного курса (ОК-5).Владеть: навыками создания ЭОР, как с использованием программных продуктов, языка программирования, так и в среде конечного пользователя (ОК-5), методами отбора материала для создания учебно-методического обеспечения преподавания химии в образовательных учреждениях выс-шего профессионального образова-ния в виде электронных пособий, мультимедийных презентаций (ПК-9).

9 Технологии и направления развития искусственного интеллекта. Технология экспертных систем.

Интеллектуальные и экспертные системы (классификация и тех-нологии разработки). Интеллектуальные си-стемы решения вычис-лительных задач. Ки-бернетика. Робототех-ника. Экспертные си-стемы в химии.

Знать: технологические аспекты со-здания интеллектуальных систем, возможности экспертных систем в обучении и научной работе, управле-нии процессом обучения, анализе по-лученных результатов, планировании стратегии исследования (ОК-5, ПК-5, ПК-9, ПК-10). Уметь: использовать технологии экс-пертных систем для анализа ре-зультатов и продуктов исследования (ОК-5).

17

Владеть: навыками работы с эксперт-ными системами в области химии, системами, включающими элементы искусственного интеллекта (напри-мер, системами автоматизированного перевода, системами поддержки при-нятия решений) (ОК-5).

10 Инструментальные и прикладные программные системы в области химии

Пакеты прикладных программ. Использова-ние компьютерных банков химических данных в обучении и научной работе.

Знать: возможности применения современных прикладных программ-ных комплексов в области химии (например, таких как HyperChem, Gamess, KINET) для обработки и представления в удобном виде ре-зультатов научной и самостоятельной работы (ОК-5). Уметь: работать с пакетами приклад-ных программ статистической обра-ботки экспериментальных данных, использовать компьютерные банки химических данных в обучении и научной работе (ОК-5). Владеть: навыками работы с готовы-ми прикладными программными комплексами в области химии и смежных наук, с выбором метода ре-шения поставленных задач (ОК-5, ПК-5, ПК-10).

11 Использование информационных систем и технологий для построения моделей. Моделирование и формализация.

Классификация и виды моделей. Формализация. Основные этапы моделирования. Типы информационных моделей. Классификация моделей и решаемых на их базе задач.Имитационное модели-рование при решении проблем химической технологии и экологии. Кибернетика.

Знать: сущность и основные этапы моделирования, основы имитаци-онного моделирования, возможности вычислительной техники для логиче-ского, функционального и структур-ного моделирования (ОК-5).Уметь: использовать методы матема-тического моделирования свойств ве-ществ и химических превращений в профессиональной деятельности (ОК-5).Владеть: практическими навыками построения эмпирических моделей с использованием пакетов программ статистической обработки данных, имитационного моделирования при решении проблем химической техно-логии и экологии (ОК-5).

18

12 Технология программирования.

Парадигмы программирования. Основы объектно-ориентированного программирования (объекты, интерфейс). Логическое программирование (унификация, метод резолюций). Принципы разработки программ для решения прикладных задач (операционный, структурный подходы). Использование программных продуктов для отображения результатов химических исследований. Математические пакеты. Матричное и функциональное представление числовой информации. Программа MatLab.

Знать: основы и технологию програм-мирования, сущность языков про-граммирования высокого уровня, основные управляющие структуры и операторы языка программирования, принципы работы в программе Mat-Lab, принципы разработки программ для решения прикладных задач (ОК-5).Уметь: применять полученные зна-ния при выборе языка программиро-вания для решения конкретной зада-чи, использовать программные про-дукты для отображения результатов химических исследований (ОК-5).Владеть: навыками структурного программирования, навыками работы в программе MatLab, системах сбора, обработки и хранения химической информации (ОК-5).

13 Вычислительный эксперимент. Технология обработки экспериментальных данных.

Правила приближен-ных вычислений и оценка погрешностей при вычислениях. По-нятие вычислительной схемы, реализация в прикладных программ-ных комплексах. Ре-грессионный анализ. Технология обработки экспериментальных данных методом наи-меньших квадратов (МНК). Статистические характеристики оценок параметров модели. Современные цифро-вые измерительные комплексы и техноло-гия работы с ними. Ме-тоды обработки зашум-ленного сигнала. Мето-

Знать: основные принципы компью-терного моделирования прикладных задач, правила приближенных вычис-лений, основы регрессионного анали-за (ОК-5).Уметь: анализировать результаты ма-тематической обработки эксперимен-тальных данных с целью определения их достоверности и области исполь-зования (ОК-5, ПК-5).Владеть: методами регистрации и об-работки результатов химических экс-периментов (ПК-3, ПК-5).

19

ды аппроксимации сиг-налов теоретическими закономерностями.

14 Технологии визуализации данных.

Визуализация и расчет физико-химических свойств волновой функции электрона в атоме водорода, в многоэлектронном атоме, в двухатомной гомоядерной и гетероядерной, многоатомной молекулах. Способы визуализации кинетических законо-мерностей химической реакции.

Знать: основные принципы и способы визуализации данных с использова-нием пакетов прикладных программ (ОК-5).Уметь: представлять результаты мо-делирования в удобном для восприя-тия виде с помощью современных ин-формационных технологий (ОК-5, ПК-5, ПК-7).Владеть: методами визуализации и расчета физико-химических свойств волновой функции электрона в атоме водорода, в многоэлектронном атоме, в двухатомной гомоядерной и гетеро-ядерной, многоатомной молекулах. (ОК-5, ПК-3, ПК-5, ПК-7).

15 Технология кинетического анализа сложных химических систем.

Технология кинетиче-ского анализа сложных химических систем. За-пись системы диффе-ренциальных уравне-ний механизма химиче-ской реакции. Техноло-гия численного инте-грирования обыкновен-ных дифференциаль-ных уравнений (ОДУ): решение задачи Коши. Локальная и глобальная ошибки. Устойчивость решения. Методы инте-грирования жестких си-стем ОДУ.

Знать: основные принципы техноло-гии кинетического анализа сложных химических систем с использованием пакетов прикладных программ, мето-дов численного интегрирования и дифференцирования механизма хи-мической реакции (ОК-5).Уметь: анализировать результаты компьютерного моделирования с це-лью определения механизма химиче-ской реакции, представлять результа-ты моделирования в удобном для вос-приятия виде (ОК-5, ПК-5, ПК-7).Владеть: методами регистрации и об-работки результатов компьютерного моделирования сложных химических систем (ОК-5, ПК-3, ПК-5, ПК-7).

16 Технология поиска минимума функции. Минимизация функции нескольких переменных.

Технология поиска ми-нимума функции. Ме-тоды золотого сечения и квадратичной интер-поляции. Минимизация функции нескольких переменных: метод прямого поиска Хука - Дживса, метод ско-рейшего спуска, метод Ньютона. Построение фазовых портретов, ки-нетических закономер-ностей. Трехмерная ви-

Знать: основные принципы техноло-гии поиска минимума функции (ОК-5).Уметь: использовать пакеты приклад-ных программ для обработки экспе-риментальных данных с целью иден-тификации механизма химической реакции, достоверности полученных данных и области использования (ОК-5, ПК-5, ПК-7).Владеть: методами минимизации функций нескольких переменных (ОК-5, ПК-3, ПК-5, ПК-7).

20

зуализация17 Технологии

компьютерного моделирования механизма химической реакции. Расчет кинетических закономерностей распределенного процесса.

Технологии компью-терного моделирования механизма химической реакции (запись систе-мы ДУ в частных производных). Опреде-ление точек бифурка-ции. Расчет кинетиче-ских закономерностей распределенного про-цесса. Технология визу-ализации кинетических закономерностей хими-ческой реакции.

Знать: основные принципы техноло-гии компьютерного моделирования механизма химической реакции с ис-пользованием пакетов прикладных программ, методов численного инте-грирования и дифференцирования механизма химической реакции (ОК-5).Уметь: анализировать результаты ма-тематической обработки научных данных с целью определения меха-низма химической реакции, достовер-ности полученных данных и области использования, представлять ре-зультаты моделирования в удобном для восприятия виде с помощью современных информационных тех-нологий (ОК-5, ПК-5, ПК-7).Владеть: методами визуализации ки-нетических закономерностей химиче-ской реакции. (ОК-5, ПК-3, ПК-5, ПК-7).

18 Технологии визуализации данных. Оформление результатов химических исследований.

Оформление результатов химических исследований, вычислений в виде компьютерной презентации.Разработка презентаций (дизайн, графика на слайдах, редактирова-ние). Интерактивная презентация. Компью-терные презентации с использованием мультимедиа техноло-гии.

Знать: виды программного обеспече-ния для представления результатов химических исследований, принципы создания, построения и виды компьютерных презентаций (ОК-5, ПК-7) Уметь: использовать презентацион-ную графику для визуализации ре-зультатов теоретического и экспери-ментального исследований (ОК-5, ПК-7).Владеть: методами обработки инфор-мации системами мультимедиа, на-выками создания компьютерных пре-зентаций, в том числе интерактивных (ОК-5, ПК-7).

5. Образовательные технологии

Дисциплина «Компьютерные технологии в науке и образовании» состоит: из лекционной части в мультимедийном исполнении; практических работ в виде компьютерного практикума в дисплейном классе на персональных ЭВМ, соединенных в локальную сеть и имеющих доступ в Internet для закрепления полученных знаний; самостоятельных занятий для подготовки к практическим занятиям, выполнения авторских проектов Web-страницы,

21

электронного пособия и компьютерной презентации по теме научного исследования магистранта, проекта баз данных учебно-методического, поискового назначения, овладения учебным материалом и освоения дополнительной литературы.

Блок «самостоятельная работа» включает в себя индивидуальные задания, компьютерные тесты для самоконтроля, реферативную работу, консультации по электронной почте и в on-line режиме.

Для эффективной реализации целей и задач ФГОС ВПО, для воплощения компетентностного подхода в преподавании дисциплины «Компьютерные технологии в науке и образовании» используются следующие образовательные технологии и методы обучения:

Вид занятия Технология Цель Формы и методы обучения

1 2 3 4Лекции Технология

проблемного обучения

Усвоение теоретических знаний, развитие мышления, формирование профессионального интереса к будущей деятельности

Мультимедийные лекция-объяснение, лекция-визуализация, с привлечением формы тематической дискуссии, беседы, анализа конкретных ситуаций

Практические работы (компьютерный практикум)

Технология проблемного, модульного, дифференциро-ванного и активного обучения, деловой игры

Развитие творческой и познавательной самостоятельности, обеспечение индивидуального подхода с учетом базовой подготовки. Организация активности студентов, обеспечение личностно деятельного характера усвоения знаний, приобретения навыков, умений.

Индивидуальный темп обучения.Инновационные интерактивные методы в обучении: использование Web-ресурсов для подготовки компьютерных презентаций, создания Web-страниц, использование off-line (электронная почта) для обмена информацией, консультаций с преподавателем, работа с электронными пособиями, возможность самотестирования. Постановка

22

проблемных познавательных задач. Методы активного обучения: «круглый стол», игровое производственное проектирование, анализ конкретных ситуаций.

Самостоятельная работа

Технологии концентрированного, модульного, дифференциро-ванного обучения

Развитие познавательной самостоятельности, обеспечение гибкости обучения, развитие навыков работы с различными источниками информации, развитие умений, творческих способностей.

Индивидуальные, групповые, интерактивные (в режимах on-line и off-line).

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,

промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

В самостоятельную работу по дисциплине «Компьютерные технологии в науке и образовании» включена реферативная работа, подготовка к промежуточному и итоговому контролю, консультации в off-line режиме, создание Web-страницы, электронного пособия с использованием технологий гипертекста и мультимедиа (1 семестр), разработка (1 семестр) и подготовка к защите мультимедийной презентации по выбранной теме (2 семестр), поиск информации в сети Internet по учебной и научной работе магистранта (1 семестр), подбор экспериментальных данных для обработки с применение пакетов прикладных программ (2 семестр).

Задания для самостоятельного выполнения студентами:По теме 1. Информатизация образования. Информационная культура.

Социальная информатика. Используемая литература из списка 1-8, 10, 24-28, 35, 44.

По теме 2. Современные технологии, используемые в работе с данными. СУБД Oracle, FoxPro. Компьютерные банки химических данных. Библиографические базы данных, их использование для поиска научной информации. Используемая литература из списка 1, 3, 4, 12, 15, 16, 44.

По теме 3. Издательские системы. Средства оптического распознавания. Основные цветовые модели. Цветовая палитра. Системы автоматизированного проектирования (САПР). Компьютерная анимация. Разновидности электронных таблиц и область их применения. Расчет по

23

формулам и создание диаграмм. Надстройки в электронных таблицах. Используемая литература из списка 2, 3, 6-8, 11, 12, 21, 37-42, 44.

По теме 4. Базовая модель OSI. Протоколы и адресация вычислительной сети. Сетевые средства коммуникации. Топология и архитектура сети. Службы Internet. Киберпространство (средства навигации). Спутниковые технологии. Беспроводная связь. Видеоконференции. Криптография. Симметричное и асимметричное шифрование. Используемая литература из списка 2, 4, 8, 11-14, 21, 33, 34, 39-42, 44.

По теме 5. Базовые дидактические модели ДО. Медико-психологические особенности ДО. Используемая литература из списка 1, 4, 6, 26, 28, 35, 44.

По теме 6. Язык HTML. Приложения для проектирования Web-страницы. MS Front Page. Фреймовые структуры. Подготовка авторской Web-страницы. Используемая литература из списка 2, 4, 8, 11, 12, 18, 42, 44.

По теме 7. Мультимедиа-технологии - использование в учебном процессе. Используемая литература из списка 3, 8, 21, 28, 35, 42, 44.

По теме 8. Сетевые ЭОР. Используемая литература из списка 3, 4, 12, 16, 25-28, 33-35.

По теме 9. История развития ИИ. Нейросети, нейрокибернетика. Инженирия знаний. Эвристика. Робототехника. Экспертные системы в химии Используемая литература из списка 3, 5, 7, 12, 16, 20, 29, 44.

По теме 10. Прикладные программные комплексы: HyperChem, Gamess, KINET. Пакеты прикладных программ Statistica, Origin. Используемая литература из списка 10, 24-26, 28, 29, 30, 36.

По теме 11. Модели типа «черный ящик». Эмпирические модели. Моделирование молекулярных и кристаллических структур. Информационные модели управления. Используемая литература из списка 3, 8, 9, 12, 19, 20, 42, 43.

По теме 12. Технология программирования. Управляющие структуры и средства языка программирования. Интерпретация и трансляция текста программы. Логическое программирование (унификация, метод резолюций). Рекурсия. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Используемая литература из списка 12, 19, 22, 23, 32, 43.

По теме 13. Устойчивость вычислительных алгоритмов. Понятие вычислительной схемы. Правила приближенных вычислений и оценка погрешностей при вычислениях. Статистическая обработка экспериментальных данных. Функциональное представление числовой информации (программа MathCad). Матричное представление числовой информации. Структура программы в системе Matlab. Операторы. Процедуры и функции: описание, вызов. Массивы, записи, множества, ссылки и символы. Визуализация результатов расчета в системе Matlab. Используемая литература из списка 30, 31, 32, 36, 43.

По теме 14. Расчет стационарного состояния системы. Способ визуализации кинетики химических реакций. Методы аппроксимации

24

сигналов теоретическими закономерностями. Расчет радиальных частей волновой функции электрона. Скорость химической реакции. Устойчивость решений. Количественный критерий жесткости. Инварианты системы. Точки бифуркации. Фазовый портрет. Используемая литература из списка 9, 30, 31, 36, 43.

По теме 15. Подготовка компьютерных презентаций авторского проекта к защите. Разработка авторского проекта. Разработка презентаций (дизайн, графика на слайдах, редактирование). Интерактивная презентация. Компьютерные презентации с использованием мультимедиа технологии. Используемая литература из списка 3, 12, 35, 41, 42.

Контроль знаний студента осуществляется еженедельной проверкой ре-зультатов работы на практических занятиях (компьютерный практикум), про-ведением контрольных работ, коллоквиумов, зачета и экзамена (1, 2 семестр соответственно) по окончании отдельных блоков и разделов курса. Устный опрос проводится в начале занятия для проверки самостоятельной прора-ботки лекционного материала. Для проверки работы в сети предусмотрены консультации по e-mail, общение в on-line режиме. Предусмотрена защита созданной на языке гипертекстовой разметки Web-страницы (1 семестр), электронного пособия с использованием технологий гипертекста и мультиме-диа (1 семестр), базы данных учебно-методического и поискового назначения (1 семестр), разработка и подготовка к защите мультимедийной презентации по выбранной теме (2 семестр), поиск информации в сети Internet по учебной и научной работе магистранта (1 семестр), подбор экспериментальных дан-ных для обработки с применение пакетов прикладных программ (2 семестр).

Задания контрольных работ

Набор заданий контрольных работ является компонентом учебно-методического комплекса по дисциплине «Компьютерные технологии в науке и образовании», отражает структуру курса и включает следующие темы:1. Операционные системы (практические задания на: работу с файлами, по-иск файлов; работу с диском, тестирование и «лечение» сменного диска от вирусов; знакомство с графическим интерфейсом ОС Windows, прикладным программным обеспечением - пакетом приложений Microsoft Office или Open Office.org.)2. Текстовые процессоры (практические задания на создание, форматирова-ние и распечатку документа с помощью текстового редактора).3. Электронные таблицы (практические задания на: проведение расчетов, по-строение графика функции и диаграмм с помощью электронной таблицы; знакомство со встроенными математическими и логическими функциями, макросами, создание тестовых программ).4. Компьютерная графика (создание, преобразование, сохранение и печать

25

рисунка с помощью графического редактора).5. Базы данных (поиск информации с помощью фильтров и запросов, сорти-ровка информации в базе данных по заданным параметрам, создание реляци-онной базы данных, знакомство с экспертными системами распознавания хи-мических веществ, создание авторского проекта базы данных учебно-методи-ческого и поискового назначения).6. Коммуникационные технологии (практические задания на организацию запроса при поиске информации в Интернете, разработку элементов Web-страницы, работу с поисковыми системами, электронной почтой, интерактив-ное общение в сети Internet).7. Мультимедиа-технологии (разработка фрагмента презентации, содержащей гиперссылки, анимацию).8. Математическое моделирование и программирование (практическое зада-ние на моделирование с привлечением численных данных, основные приемы работы с информацией в табличной форме - реализация модели в прикладной программе MS Excel или Calc из пакета Open Office.org, составление блок-схемы решаемой задачи, инсталляция программного продукта, разработка программы).9. Дистанционное обучение (разработка элементов технологического и педагогического сценария электронного пособия).10. Электронные образовательные ресурсы (разработка фрагмента программы тестирования знаний).11. Численные методы (применение численных методов для программирова-ния вычислительных задач в программе MatLab).12.Компьютерные презентации. Визуализация данных. Оформление ре-зультатов химических исследований. Подготовка компьютерных презента-ций.

Выполнение индивидуального домашнего задания предусматривает поиск информации в Internet по теме своей научной работы; выбор тематики авторского проекта лекции-презентации, электронного пособия, базы данных; подготовку научно-популярной лекции по современным проблемам химии и мультимедийной презентации к ней, разработку электронного пособия (включая поиск информации для подготовки его сценария); подготовку реферата; консультации по внедрению авторских проектов (подготовка докладов на конференции, чтение научно-популярной лекции перед школьниками, апробация и внедрение в учебный процесс созданных электронных пособий); создание личной Web-страницы.

Темы рефератов

1. Перспективные информационные технологии.2. Информационная культура в КемГУ.

26

3. Дистанционное образование как возможность предоставления доступа к лучшим мировым образовательным программам.4. Использование возможностей телекоммуникаций в химическом образовании.5. Системы геометрического моделирования и автоматизированного проектирования.6. Интерактив в графике. Компьютерная анимация.7. «Космические» технологии.8. Виртуальная реальность. Интеграция мировых информационных ресурсов и создание глобального киберпространства.9. Технологии видео- и радиовещания.10. Сетевые электронные образовательные ресурсы11. Приложения для проектирования Web-страниц.12. Компьютерные вирусы. Антивирусные программы.13. История развития искусственного интеллекта.14. Инженерия знаний.15. Компьютеризация измерительной аппаратуры.16. Проектирование компьютерных тестов предметной области.17. Методика применения аудио- и видеосредств в учебном процессе.18. Внедрение инновационных методов в образовании.19. Методика подготовки и принципы построения электронного лектория. 20. Системы для создания электронных учебных пособий.21. Перспективы и возможности дистанционного образования.22. Современные основные программные продукты в химии.23. Моделирование молекулярных и кристаллических структур.24. Имитационное моделирование при решении проблем химической технологии и экологии.25. Трехмерная визуализация кинетических закономерностей химической реакции.26. Виды и способы моделирования кинетики химических реакций.27. Математические методы компьютерного моделирования свойств вещества и химических превращений.28. Проверка научных гипотез и математических моделей.29. Современные технологии, используемые в работе с данными.30. Системы автоматизированного проектирования (САПР).31. Топология и архитектура вычислительной сети.32. Системы защиты информации и вычислительных сетей (шифрование, пароли, электронно-цифровая подпись…).33. Логика высказываний. Элементарные логические функции.34. Системы и языки программирования.35. Моделирование случайных процессов.36. Приложения для проектирования Web-страниц.37. Фреймовые структуры.

27

38. Кибернетические аспекты информатики.39. Логическое программирование.40. Функциональное представление числовой информации (программа MathCad).41. Статистическая обработка экспериментальных данных.42. Регрессионный анализ.43. Интерактивная презентация.

28

Вопросы к коллоквиуму, экзамену по дисциплине «Компьютерные технологии в науке и образовании»

9 семестр1. Информационные системы (структура и классификация).2. Информационные технологии (определение, виды).3. Информационные ресурсы (электронный образовательный ресурс).4. Информатизация системы образования (на примере КемГУ). 5. Дидактические возможности компьютерных технологий в обучении.6. Технологии организации, хранения и обработки данных. 7. Базы данных (классификация, типы моделей).8. Система управления базами данных - СУБД (Microsoft Access).9. Технологии обработки текстовой информации. Текстовые редакторы.10. Средства создания презентаций (Microsoft PowerPoint). 11. Технологии обработки графической информации. Компьютерная графика. Использование графических продуктов для отображения результатов исследований.12. Технологии обработки числовой информации. Обработка экспериментальных данных средствами электронных таблиц (табличный процессор Microsoft Excel)..13. Сетевые технологии.14. Телекоммуникационные технологии (модем, оптоволокно…).15. Компьютерные сети. Локальные компьютерные сети (топологии, типы, ресурсы).16. Глобальная компьютерная сеть. Технологии в Internet и их приложения.17. Доступ к информации, и ее поиск. Средства навигации.18. Системы передачи электронных сообщений. Электронная почта, служба новостей.19. Спутниковые технологии.20. Информационная безопасность. Методы, системы защиты и безопасности информации.21. Информационные технологии обучения.22. Электронные образовательные ресурсы. 23. Технологические аспекты создания компьютерных обучающих программ.24. Инструментальные системы для разработки обучающих программ.25. Гипертекст. Построение гипертекстовых структур. Гипертекстовые системы в обучении.26. Дистанционное обучение (методы, модели, технологии).27. Технологии искусственного интеллекта (кибернетика, нейрокомпьютер, роботы…). 28. Экспертные системы.29. Инженерия знаний.30.Мультимедиа технологии.

29

31.Логические основы компьютеров.32.Операции над высказываниями (конъюнкция, дизъюнкция, инверсия, импликация, эквиваленция).

10 семестр33.Эмпирические, феноменологические и микроскопические модели. Параметры модели.34.Виды и цели математического моделирования. Обработка данных эксперимента как решение обратной задачи математического моделирования.35.Использование информационных систем и технологий для построения моделей.36. Реализация принципов программирования и численных методов в прикладных программных комплексах.37. Парадигмы программирования (императивное, процедурное, структурное и т.д.).38. Языки программирования.39. Типы и структура данных.40. Управляющие структуры языка программирования.41. Блок схема алгоритма.42. Технология визуализации волновой функции электрона в атоме водорода в состояниях 1S, 2S и 2P.43. Визуализация и расчет среднего и наиболее вероятного расстояния электрона в состояниях 1S, 2S и 2P в атоме водорода и лития.44. Визуализация и расчет экранирующего заряда, энергии связи в состояниях 2S и 2P в атоме лития.45. Требования к современным измерительным комплексам. Технология работы с цифровыми измерительными комплексами.46. Методы обработки зашумленного сигнала, выделение полезного сигнала. 47. Абсолютная и относительная погрешности результатов основных арифметических операций. Диапазон и точность представления чисел.48. Потеря точности при операциях сложения и вычитания. Устойчивость вычислительных алгоритмов.49. Технология кинетического анализа сложных химических систем. Расчет стационарного состояния системы и кинетических закономерностей.50. Технология численного интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ): решение задачи Коши.51. Локальная и глобальная ошибки. Понятие устойчивости решения. Явные и неявные схемы интегрирования; их устойчивость. "Жесткие" уравнения. 52. Общее представление о принципах построения методов для интегрирования жестких систем ОДУ. Количественный критерий жесткости.53. Технология поиска минимума функции. Методы золотого сечения и квадратичной интерполяции. 54. Минимизация функции нескольких переменных: метод прямого поиска

30

Хука - Дживса, метод скорейшего спуска, метод Ньютона. 55. Технология обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов (МНК). Линейный МНК. 56. Минимизация суммы квадратов методом Гаусса-Ньютона. Статистические характеристики оценок параметров модели.57. Методы решения системы дифференциальных уравнений в частных производных механизма химической реакции с учетом процессов диффузии, теплопроводности, дрейфа.58. Запись системы дифференциальных уравнений в частных производных механизма химической реакции. Определение точек бифуркации. Расчет кинетических закономерностей распределенного процесса.59. Расчет кинетических закономерностей распределенного процесса. Трехмерная визуализация кинетических закономерностей химической реакции.60. Технология визуализации кинетических закономерностей химической реакции. 61. Построение фазовых портретов, кинетических закономерностей. Трехмерная визуализация. 62. Анимация экспериментальных и рассчитанных закономерностей.63. Визуализация данных. Компьютерные презентации.

Критерии оценки знаний студентов регламентируются учебным планом специальности по данной дисциплине и включают оценку по системе «зачте-но», «не зачтено» - защиту проектов Web-страниц и баз данных (9 семестр), компьютерных презентаций (9, 10 семестры), оценку рефератов и работы в сети; по пятибалльной системе - контрольных работ, промежуточных и ито-говых тестов, коллоквиума и экзамена (по окончании 9, 10 семестров), защи-ту проекта электронного пособия (9 семестр). Основными требованиями к получению зачета по курсу являются: полностью выполненный учебный план изучения дисциплины (представленный в настоящей рабочей програм-ме); успешно выполненный компьютерный практикум; защищенный с поло-жительной оценкой проект электронного пособия, правильные ответы на во-просы итогового теста и экзаменационного билета.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература1. Газенаур, Е.Г. Компьютерные технологии в науке и образовании: учебное пособие / Е.Г. Газенаур; ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет». - Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета, 2009. - 156 с. 2. Душин, В. К. Теоретические основы информационных процессов и си-стем: учебник для вузов / В. К. Душин. - М.: Дашков и К, 2003. 2006. – 348 с.

31

3. Кураков, Л.П. Новые информационные технологии: монография / Л.П. Кураков, Л.П. Кураков, Е.К. Лебедев. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. - 485 c.4. Шафрин, Ю. А. Информационные технологии: Учебник. / Ю.А. Шафрин. - М.: Лаб. Базовых Знаний: Бином, 1998. - 700 c.5. Гаскаров, Д. В. Интеллектуальные информационные системы: учебник / Д. В. Гаскаров. - М.: Высшая школа, 2003. - 431 с. 6. Каймин, В.А. Основы компьютерной технологии. М.: «Финансы и статистика», 1992. - 245 c.7. Витюгова, Н.А. Основы информационных технологий. Ч.1: Учеб. пособие / Н. А. Витюгова; ред. А. М. Задорожный; Новосибирский гос. ун-т. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1998. - 98 c.8. Козырев, А. А. Информатика: учебник. / А. А. Козырев. - СПб.: Изд-во Михайлова В. А., 2002. - 510 с.9. Киттель, Ч. Введение в физику твердого тела. / Ч. Киттель. - M.: Наука. - 1978. – 567 с.

б) дополнительная литература10. Информатизация образования: Межвуз. сб. науч. тр. / Новосибирский гос. ун-т; ред. В. Н. Врагов. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. ун-та, 1994. - 162 c.11. Информатика. Базовый курс: учебное пособие для втузов. / под ред. С. В. Симоновича. - СПб.: Питер, 1999, 2003, 2005. - 638 с. 12. Архитектура компьютерных систем и сетей: учеб. пособие для вузов / ред. В. И. Лойко. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 254 с.13. Воройский, Ф. С. Информатика. Вводный курс по информатике и вычислительной технике в терминах: Новый систематизированный толковый словарь-справочник / Ф.С. Воройский. - М.: Либерея, 2001. - 535 c.14. Диго, С. М. Базы данных: проектирование и использование: учебник для вузов / С. М. Диго. - М.: Финансы и статистика, 2005. - 591 с.15. Гаврилова, Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем: Учебное пособие для вузов / Т.А. Гаврилова, Т.А. Гаврилова, В.Б. Хорошевский. - СПб.: Питер, 2000. - 382 c.16. Марков, А. С. Базы данных. Введение в теорию и методологию: учебник / А. С. Марков, К. Ю. Лисовский. - М.: Финансы и статистика, 2006. - 511 с.17. Поликахин, А.В. Гипертекст: сущность, состояние, проблемы, перспективы. / А.В. Поликахин, А.Ю. Савин. - М.: Наука. - 1993.18. Теория и реализация языков программирования: учеб. пособие / В. А. Серебряков [и др.]. - М.: МЗ Пресс, 2006. - 350 с.19. Информатика. Базовый курс: учебный курс. - М., 2005. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM). (Шифр -747938).20. Основы программирования [Электронный ресурс]: интерактивный учебный курс. - Электрон. текстовые дан. - М. : Равновесие, 2006. - 1 эл. опт.

32

диск (CD-ROM). - (Интерактивные лекции для студентов).21. Программирование. Базовый курс: учебный курс. - М., 2005. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM). (Шифр -090844).22. Информатизация образования: Межвуз. сб. науч. тр. / Новосибирский гос. ун-т; ред. В. Н. Врагов. – Новосибирск.: Изд-во Новосиб. гос. ун-та, 1994.23. Новые информационные технологии в университетском образовании: тезисы XI Междунар. научн.-метод. конф., Кемерово, 1-3 февраля 2006 года / Кемеровский гос. ун-т, РАН, СО, Ин-т математики им. С. Л. Соболева; [под ред. К. Е. Афанасьева]. - Кемерово: ИНТ, 2006. – 325 с.24. Жожиков, А.В. Новые информационные технологии в университетском образовании: тез. Междунар. науч.-метод. конф., 20-22 марта 2002 г., Кемерово, Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово: Изд-во КемГУ, 2002. – 290 с.25. Новые информационные технологии в университетском образовании: Сб. науч. тр. Ч. 2 / Новосиб. гос. ун-т; отв. ред. С. С. Гончаров. - Новосибирск: Изд-во НовГУ, 1994. – 144 с.26. Информационные технологии и технические средства обучения в образовательном процессе: материалы науч.-метод. конф. / В. А. Трофимов (отв. ред.). - Нижний Тагил: Изд-во Нижнетагильского гос. соц.-пед. акад., 2004.27. Экспертные системы и анализ данных: сб. науч. тр. / АН СССР, СО, Ин-т математики; ред. Н. Г. Загоруйко. - Новосибирск: Изд-во ин-та мат-ки СО АН СССР, 1991. - 178 с.28. Джонсон, К. Численные методы в химии. / К. Джонсон. - М.: Мир. - 1983. - 503 с.29. Самарский, А.А. Численные методы. / А. А. Самарский, А. В. Гулин – М.: Наука. – 1989. – 429 с.30. Дьяконов, В. MATLAB 6: учебный курс. / В. Дьяконов – СПб.: Питер. – 2001. – 592 с.31. Папшев, С. В. Информационные технологии и ресурсы глобальных сетей. Ч. 2. Технологии доступа в глобальную сеть Internet: Учебно-метод. издание / С. В. Папшев, В. А. Антропов, С. В. Папшев; Саратовский гос. ун-т им. Н. Г. Чернышевского. - Саратов: Колледж, 1996. - 73 c.32. Папшев, С. В. Информационные технологии и ресурсы глобальных сетей. Ч. 3. Организация информ. ресурсов для глобальных сетей: Учебно-метод. издание / С. В. Папшев, Е. О. Коваль, С. В. Папшев, О. В. Тарасова; Саратовский гос. ун-т им. Н. Г. Чернышевского. - Саратов: Колледж, 1996. - 81 c.33. Сазонов Б.А. Новые информационные технологии в образовании. Вып. 6-7. Концептуальные основы разработки современных информационных технологий формирования содержания подготовки по информатике: Обзорная информация / НИИ ВО. - М.: Б.и., 1994. - 80 c.34. Афанасьев, К. Е. Информационные технологии в численных расчетах: учеб. пособие / К. Е. Афанасьев, А. М. Гудов. - Кемерово: КГУ, 2001. - 203 с.

33

35. Золотарюк, А. В. Технология работы с Microsoft Office: учеб. пособие / А. В. Золотарюк. - М.: Академ. проект, 2002. - 411 с.36. Безручко, В. Т. Практикум по курсу "Информатика". Работа в WINDOWS 2000, WORD, EXEL : учеб. пособие / В. Т. Безручко. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 544 с.37. Информатика: учеб.-метод. пособие. Ч. 1. / Кемеровский гос. ун-т, Кафедра автоматизации исследований и технической кибернетики; сост. А. А. Столетова. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007. - 33 с.38. Информатика: учеб.-метод. пособие. Ч. 2. / Кемеровский гос. ун-т, Кафедра автоматизации исследований и технической кибернетики; сост. А. А. Столетова. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007. - 55 с.39. Лабораторный практикум по информатике: учеб. пособие для вузов / В. С. Микшина и др.; Ред. В. А. Острейковский. - М.: Высшая школа, 2003. - 376 с.40. Могилев, А. В. Практикум по информатике: Учеб.пособие для вузов / А.В. Могилев, А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер. - М.: Academia, 2001. - 607 c.41. Кригер, В. Г. Численные методы и программирование. Методическое пособие для студентов химического факультета КемГУ/ В. Г. Кригер, А. В. Каленский, М. В. Ананьева, Боровикова А. П., Звеков А. А. - Кемерово: КемГУ. - 2008. - 63 с.42. .

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсыЛицензионная ОС MS Windows, офисный пакет OpenOffice.org.,

программа MatLab.Интернет-ресурсы: ресурсы локальной сети (//kit/chem), ресурсы Internet –

http://www.edu.ru, http://www.intuit.ru, http://linguists.narod.ru, http://www.tpu.ru и т.д.

Приложение 1Список обеспеченности основной учебной литературой

Сведения об учебниках Кол-во экземпляров в библиотеке на

момент утверждения

программы

Наименование, гриф Автор Год изда-ния

Компьютерные технологии в высшем образовании

ред. Тихонова А.Н., Садовничего В.А.

1994 1

Теоретические основы информационных процессов и систем

Душин В. К. 20032006

101

34

Интеллектуальные информационные системы: учебник для вузов

Гаскаров Д. В. 2003 10

Новые информационные технологии: монография

Кураков Л.П., Лебе-дев Е.К.

2000 1

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Материально-техническое обеспечение модуля: доступ к фондам учебных пособий, библиотечным фондам с периодическими изданиями по соответствующим темам, наличие компьютеров, подключенных к сети Интернет и оснащенных средствами медиапрезентаций (медиакоммуникаций).

Учебная дисциплина «Компьютерные технологии в науке и образовании» обеспечена учебно-методической документацией (компонент учебно-методического комплекса по дисциплине) и материалами, указанными в разделе 7 данной рабочей программы.

Чтение лекций проводится в лекционном зале, обеспеченном мультимедийными средствами (презентационная лекционная часть доступна обучающимся в локальной сети). Практические работы по дисциплине проводятся в виде компьютерного практикума в дисплейном классе на персональных ЭВМ, оснащенных лицензионным программным обеспечением, соединенных в локальную сеть и имеющих доступ в Internet.

В качестве контрольно-измерительных материалов используются итоговые тесты по разделам курса (являются компонентом учебно-методического комплекса по дисциплине), а также тесты для самостоятельной подготовки студентов, являющиеся частью электронных пособий по разделам курса (компьютерный класс химического факультета, тесты в on-line режиме (http://www.edu.ru)).

35

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 020100.68 «Химия».

Авторы: к.ф.-м.н., доцент кафедры ХТТ Газенаур Е. Г.д.ф.-м.н., профессор кафедры ХТТ Каленский А. В.

Рецензент д. х. н., профессор каф. аналитической химии КемГУ Ананьев В. А.

Рабочая программа дисциплиныобсуждена на заседании кафедры химии твердого тела

36