Narzędzia i metody informatyki w warsztacie

OPIS MODUŁU KSZTAŁCENIA (przedmiot lub grupa przedmiotów)
Przedmioty:
Nazwa modułu/ przedmiotu
Narzędzia i metody informatyki w warsztacie inżyniera i nauczy- Wspomaganie obliczeń inżynierskich
Wstęp do typografii komputerowej
ciela
Metody i narzędzia e-edukacji
Organizacja szkolnej pracowni informatycznej
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot
Instytut Matematyki, Fizyki
Kierunek
Edukacja techniczno-informatyczna
Specjalność
specjalizacja
nauczycielska
poziom kształcenia/forma kształcenia
IV, VI, VII
SPS
semestr/y
forma studiów
Stacjonarne
Nazwisko osoby prowadzącej (osób prowadzących)
dr hab. prof. AP Andrzej Icha , dr Ryszard Motyka, dr inż. Zbigniew Ledóchowski, dr Stanisław Kowalczyk
dr Robert Jaworski
koordynator:
dr Ryszard Motyka
Formy zajęć
Liczba godzin
Liczba punktów ECTS
N
S
(nauczyciel)
(student)
Wspomaganie obliczeń inżynierskich
Laboratorium
30
60
Przygotowanie do zajęć, kolokwiów, ćwiczeń projekto30
wych
Rozwiązywanie
dodatkowych problemów
30
Wstęp do typografii komputerowej
Laboratorium
10
50
Przygotowanie do zajęć, kolokwiów, ćwiczeń projekto30
wych
Rozwiązywanie
dodatkowych problemów
20
Metody i narzędzia e-edukacji
Laboratorium
20
55
Przygotowanie do zajęć, kolokwiów, ćwiczeń projekto30
wych
Rozwiązywanie dodatkowych problemów
25
Organizacja szkolnej pracowni informatycznej
Laboratorium
30
60
Przygotowanie do zajęć, kolokwiów, ćwiczeń projekto30
wych
Rozwiązywanie dodatkowych problemów
30
Razem
90
225
3
2
3
3
11
Metody dydaktyczne
ćwiczenia laboratoryjne
konsultacje indywidualne i grupowe
Określenie przedmiotów wprowadzających wraz z wymogami wstępnymi
A. Wymogi formalne: treści programowe przedmiotów- Podstawy informatyki i systemów informatycznych,
Programy użytkowe , Rachunek prawdopodobieństwa z elementami statystyki, Równania różniczkowe, Mechanika techniczna oraz wytrzymałość materiałów
B. Wymogi wstępne: osiągnięcie wszystkich efektów kształcenia z wymienionych wyżej przedmiotów.
Cele przedmiotu
1. Zapoznanie z możliwościami wykorzystania pakietów matematycznych i innych środowisk do obliczeń inży
nierskich.
2. Zapoznanie z możliwościami modelowania stochastycznego.
3. Zapoznanie studentów z zagadnieniami związanymi z wykorzystywaniem komputerów i stosownego opro-
gramowania do przygotowywania publikacji naukowych, prac licencjackich, magisterskich, doktorskich itp.
4. Dostarczenie studentom wiedzy i stosownych pakietów makr pozwalających na realizację prac licencjackich
(magisterskich) w systemie składu LATEX2ε.
5. Zapoznanie z istotą e-edukacji jako nowej metody transferu wiedzy i umiejętności. Zapoznanie z podstawową terminologią związaną z e-edukacją. Zapoznanie z technologicznymi aspektami procesów związanych z
e-edukacją . Przedstawienie wybranych narzędzi tworzenia kursów internetowych oraz zapoznanie z różnymi rodzajami materiałów umieszczanych w sieci w kontekście ich dobrej percepcji. Kreowanie umiejętności
oceny wartości różnych materiałów kursowych. Zapoznanie z pedagogicznym kontekstem e-edukacji.
10.
11.
Treści programowe
1. Opracowanie instrukcji obsługi
2. Graficzny język diagramów
a. podstawowe informacje o języku UML
b. diagramy przepływy danych – DFD
c. diagram zmiany stanów –STD
9. Mathcad jako narzędzie do obliczeń numerycznych. Podstawy posługiwania się Mathcadem: wyrażenie –
identfikatory, instrukcja podstawienia, instrukcja ujawnienia wyniku, macierze - indeksy macierzowe,
zmienne zakresowe, operacje na macierzach, funkcje - tworzenie funkcji prostych i złożonych, przegląd
funkcji wbudowanych.
10. Wykresy 2D i 3D - tworzenie i formatowanie wykresów, analiza danych - funkcje wbudowane i algorytmy
użytkownika, obliczenia symboliczne
12. Mathcad jako narzędzie do obliczeń inżynierskich. Zagadnienia sprowadzające się do równania bądź układ
równań algebraicznych z dziedziny mechaniki płynów i ruchu ciepła. Przegląd integratorów Mathcada. Zagad
nienia początkowe i brzegowe. Dwupunktowe zagadnienie brzegowe
13. Rozwiązywanie równań różniczkowych cząstkowych typu parabolicznego metodą linii.
14. Zagadnienia różniczkowania i całkowania danych surowych oraz danych wygładzonych
15. Aproksymacja danych funkcją określonego modelu:
a)
Model funkcji hiperbolicznej,
b)
Modele funkcji logarytmicznej,
c)
Modele funkcji ekspotencjalnej
d)
Modele funkcji potęgowej i wykładniczej
e)
Modele funkcji logistycznej
f)
Model funkcji parabolicznej,
g)
Modele wielomianu: algebraicznego pierwszego stopnia i n-tego stopnia, trygonometrycznego – szereg Fouriera
16. Modelowanie stochastyczne i programowanie w Mathcadzie.
17. Elementy syntezy, analizy i filtrowania sygnałów cyfrowych.
18. Klasyczne metody prognozowania szeregów czasowych w Statistice. Analiza i prognozowanie na podstawie klasycznych modeli trendu w Statistice. Analiza i prognozowanie na podstawie szeregów czasowych z wahaniami sezonowymi. Modele regresji w prognozowaniu. Prognozowanie na podstawie modeli adaptacyjnych.Prognozowanie zmiennych jakościowych . Predykcja na podstawie modeli autoregresyjnych (procesy
ARMA, ARIMA) .Modele prognozowania wariancji procesu - wielowymiarowe procesy stochastyczne modele klasy GARCH
19. Prognozowanie finansowych szeregów czasowych. Modele prognozowania wariancji procesu. Estymacja i prognozowanie miar ryzyka.
20. Wprowadzenie do systemu TEX
21. Elementy typografii
22. Formy źródłowe dokumentu;
23. Matematyka w TEX-u;
24. Podstawy programowania w języku TEX;
25. TEX i grafiki
26. Definicja e-edukacji. Czym jest, a czym nie jest e-edukacja ? E-edukacja, a Internet.
27. Zalety, wady oraz mity związane z e-edukacją. E-edukacja jako nowa, innowacyjna metoda kształcenia.
28. E-edukacja, a tradycyjne metody nauczania.
29. Kognitywistyczne ujęcie procesu kształcenia realizowanego z wykorzystaniem metod e-edukacji.
30. Wpływ e-edukacji na różne środowiska szkoleniowe ze szczególnym uwzględnieniem środowisk edukacyjnych.
31. Wirtualne klasy. Procesy tworzenia się społeczności uczących się.
32. Kompetencja nauczyciela oraz rola studenta w procesie uczenia się przez sieć.
33. Aspekty technologiczne związane z e-edukacją. Kanały dystrybucji treści. Platformy e-edukacyjne. Oprogramo-
wanie systemów kształcenia za pośrednictwem sieci ( systemy zarządzania szkoleniami, systemy zarządzania treścią, systemy zarządzania zdalną komunikacją –ogólna charakterystyka).
34. Standardy związane z e-edukacją (SCORM). Treści szkoleniowe.
35. Struktura i forma kursu on-line. Proces budowy treści. Ogólne zasady tworzenia materiałów kursowych. Podstawowe komponenty kursów on-line.
36. Krytyczna analiza wybranych kursów związanych z e-edukacją (materiały, procedury logowania, komunikacja
itp.) Tworzenie scenariuszy przykładowych kursów on-line z uwzględnieniem najważniejszych reguł dotyczących ich merytorycznej i technicznej poprawności.
37. Konstrukcja przykładowych materiałów edukacyjnych do zaproponowanych scenariuszy kursów on-line z użyciem typowych narzędzi i środowisk programów użytkowych.
Efekty uczenia się
Wiedza
(W_01) zna zasady konstrukcji i czytania diagramów obrazujących
etapy działania przy realizacji zadań
(W_02) opisuje najważniejsze wymagania dotyczące systemów informatycznych obliczeń inżynierskich
(W_03) zna sposoby konstruowania modeli matematycznostatystycznych służących inżynierowi do różnego rodzaju badań
(W_04) zna zasady programowania w języku tex na poziomie podstawowym,.
(W_05) charakteryzuje e-edukacje jak metodę nauczania zwłaszcza w
kontekście nauczania informatyki i techniki;
(W_06) opisuje aspekty technologiczne (platformy, oprogramowanie,
standardy) związane z e-edukacją;
Sposób zaliczenia oraz formy i podstawowe kryteria oceny/wymagania egzaminacyjne
A. Sposób zaliczenia
Zaliczenie z oceną
B. Formy i kryteria zaliczenia
Formy zaliczania
Kolokwia pisemne, projekt
Ocena modułu jest średnią ważoną ocen
poszczególnych przedmiotów, dla których
wagami są przypisane im liczby punktów
ECTS.
Umiejętności
(U_01) stosuje aproksymacje danych funkcją określonego modelu
(U_02) stosuje oprogramowanie komputerowe do zaimplementowania
i przeprowadzenia analizy modelu
(U_03) konfiguruje oprogramowanie do składu tekstów sformalizowanych
(U_04) konstruuje program w języku tex.
(U_05) - przygotowuje dokument tex-owy przy uwzględnieniu reguł i
zwyczajów obowiązujących w typografii,
(U_06) odróżnia w sieci kursy o przyjaznej obsłudze i wysokiej jakości merytorycznej szczególnie związane z nauczaniem matematyki;
(U_07) tworzy scenariusz kursu on-line na zadany temat;
(U_08) tworzy proste materiały stanowiące podstawę zawartości
przykładowego kursu;
Kompetencje społeczne
(K_01) pracuje samodzielnie
(K_02) wykazuje kreatywność w związku z rozwiązywanymi problemami
(K_03) dostrzega znaczenie metod nauki przy rozwiązywaniu problemów otaczającej rzeczywistości
(K_04) dostrzega znaczenie konstruowania wysokiej jakości i bezpiecznego oprogramowania na potrzeby różnych zastosowań
Matryca efektów kształcenia dla przedmiotu
Numer (symbol)
efektu kształcenia
W_01
Odniesienie do efektów kształcenia
dla programu
K_W02+, K_W06+++
Odniesienie do efektów kształcenia
dla obszaru
T1A_W02+, T1A_W03++, T1A_W04++,
T1A_W07+
W_02
K_W02+++, K_W05++,K_W07+
T1A_W02+, T1A_W03+++, T1A_W10+
W_03
K_W03+++, K_W05+++, K_W06++
T1A_W02+, T1A_W03++, T1A_W07++
W_04
K_W03++
T1A_W07++
W_05
K1A_W25++
T1A_W07++, T1A_W08++
W_06
K1A_W25++
T1A_W07++, T1A_W08++
U_01
K_U04+++, K_U08++,K_U20+++
T1A_U09+++, T1A_U14++, T1A_U15++
U_02
K_U04++, K_U08+++
T1A_U09+, T1A_U14++
U_03
K_U01++
T1A_U03++, T1A_U05++
U_04
K_U11+++,K_U14++
T1A_U05++, T1A_U16+
U_05
K_U01++, K_U07++, K_U14+
U_06
K_U32++,
T1A_U02++, T1A_U03+++, T1A_U05++,
T1A_U15++,
T1A_U04++, T1A_U05++
U_07
K_U32++,
T1A_U04++, T1A_U05++
U_08
K_U32++,
T1A_U04++, T1A_U05++
K_01
K_K01+++
T1A_K01+++
K_02
K_K03+++
T1A_K05++, T1A_K06++
K_03
K_K02++, K_K05+++
T1A_K02+++, T1A_K07++
K_04
K_K05+++, K_K06++
T1A_K02+++, T1A_K05+, T1A_K07++
Wykaz literatury
A. Literatura wymagana:
1. Icha A.: LATEX2ε dla matematyków, Wyd. AP w Słupsku, Słupsk, 2007.
2. Krzysztof Jakubowski „Mathcad 2000 Professional”, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2000
3. T. Karpiński, M. Kozłowski Materiały do projektowania procesów technologicznych. Wzory dokumentacji technologicznej i dane ogólne;; Koszalin, 1995
4. Tomasz Kucharski „Drgania mechaniczne. Rozwiązywanie zagadnień z MATHCAD-em”; WNT Warszawa, 2004
5. Tomasz Kucharski „Mechanika ogólna. Rozwiązywanie zagadnień z MATHCAD-em” WNT Warszawa; 2002
6. Lamport L.:LATEX: System opracowywania dokumentów, WNT, Warszawa, 2004
7. Roman Miksiewicz „Maszyny elektryczne. Zagadnienia obliczeniow z wykorzystaniem programu MATHCAD”;
Wyd. Politechniki Śląskiej; 2000
8. Witold Paleczek „Mathcad 12, 11, 2001i, 2001, 2000 w algorytmach”, Exit 2005
9. Instrukcje obsługi wybranych wyrobów technicznych
10. Pliki pomocy wybranych programów komputerowych
11. Alan Clarke, E-learning nauka na odległość, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2007
12. Marek Hyla, Przewodnik po e-learningu, Oficyna Ekonomiczna. Oddział Polskich Wydawnictw Profesjonalnych, Kraków 2007
13. Piotr Brzózka, Moodle dla nauczycieli i trenerów, Helion Gliwice 2011
B. Literatura uzupełniająca
1. Hanna Chudzik, Hanna Kiełczewska, Iwona Mejoza „Statystyka matematyczna w przykładach i zadaniach”
Wydawnictwo Akademii Rolniczej Poznań, 2008
2. Chwałowski R.: Typografia typowej książki, Helion.pl, Warszawa, 2002.
3. Greber T. „Statystyczne sterowanie procesami - doskonalenie jakości z pakietem STATISTICA”, StatSoft Polska,
Kraków
4. Kopka H., Daly P.W., A guide to LATEX2ε, Addison-Wesley, 1995
5. Pietraszek J. „Mathcad; Ćwiczenia”; Helion Gliwice; 2002
6. Stanisz Andrzej „Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach z medycyny”,
StatSoft Polska, Kraków 2006
7. Stanisław Juszczyk, Edukacja na odległość: kodyfikacja pojęć, reguł i procesów, Wydawnictwo Adam Marszałek, Toruń 2002
Kontakt
dr Ryszard Motyka
[email protected]