Kierunek i poziom studiów: Chemia, poziom pierwszy Sylabus modułu

Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii
str. 1
Kierunek i poziom studiów: Chemia, poziom pierwszy
Sylabus modułu: Moduł A związany ze specjalnością 0310-CH-S1-025
Nazwa wariantu modułu (opcjonalnie): Metody numeryczne w chemii 0310-CH-S1-044
1. Informacje ogólne
koordynator modułu
rok akademicki
semestr
forma studiów
sposób ustalania
oceny końcowej
modułu
informacje
dodatkowe
dr Maciej Kołaski
2014/2015
4
studia I stopnia - stacjonarne
Średnia ważona ocen z egzaminu (50%) i ćwiczeń laboratoryjnych (50%)
2. Opis zajęć dydaktycznych i pracy studenta
Nazwa:
Wykład
prowadzący
grupa(-y)
treści zajęć
Kod: 0310-CH-S1044_fs_1
dr Maciej Kołaski
Studenci specjalności chemia informatyczna
1. Wprowadzenie do metod numerycznych w chemii, przykłady zastosowań.
Pojęcia podstawowe, źródła błędów w metodach numerycznych. Etapy
rozwiązywania
problemów
numerycznych.
Algorytmy,
podstawy
programowania, podstawy języka programowania, biblioteki numeryczne.
Różniczkowanie numeryczne - wprowadzenie. (3 godziny)
2. Różniczkowanie numeryczne. Rozwinięcie w szereg Taylora. Dobór metody
różniczkowania, analiza funkcji, błędów, problemy różniczkowania
numerycznego. Znajdowanie miejsc zerowych równań nieliniowych wprowadzenie. Metoda bisekcji. (3 godziny)
3. Znajdowanie miejsc zerowych równań nieliniowych - wprowadzenie. Metoda
Siecznych i Newtona. Analiza błędów, zbieżności i efektywności metod.
Algorytmy
znajdowania
rozwiązań.
Przykłady
kodu.
Całkowanie numeryczne - wprowadzenie. Interpretacja geometryczna całki. (3
godziny)
4. Całkowanie numeryczne - wzory proste - metoda punktu środkowego,
trapezów, Simpsona. Metody złożone. Analiza błędów, efektywności metod.
Kwadratury numeryczne - kwadratury Newtona-Cotesa, Szeregi interpolacyjne
Lagrange'a. Całki niewłaściwe i wielokrotne. Zastosowanie całkowania
numerycznego w chemii.
Rozwiązywanie układów równań liniowych wprowadzenie, przykłady. Algorytmy i przykłady kodu. Układy równań
nieliniowych - metoda Newtona Raphsona. Jacobian. Pierwiastki wielokrotne.
(3 godziny)
5. Rozwiązywanie układów równań liniowych. Algebra macierzy, macierze
symetryczne, diagonalne, transpozycja. Eliminacja Gaussa. Metoda Gaussa
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii
metody
prowadzenia
zajęć
liczba godzin
dydaktycznych
(kontaktowych)
liczba godzin
pracy własnej
studenta
opis pracy
własnej
studenta
organizacja
zajęć
literatura
obowiązkowa
str. 2
Jordana. Rozkład na macierze górne i dolne. Metoda Czebyszewa. Iteracyjne
rozwiązywanie układów równań liniowych- metoda Jacobiego, Gaussa-Seidla.
Metody SVD. Analiza zbieżności, błędów. Algorytmy i przykłady kodu.
Obliczanie wyznaczników i macierzy odwrotnych. Znajdowanie wektorów i
wartości własnych macierzy. (3 godziny)
Jak w opisie modułu
15
10
Praca ze wskazaną literaturą przedmiotu obejmująca samodzielne przyswojenie
wiedzy odnośnie wskazanych zagadnień na wykładzie.
Wykłady prowadzone przez 5 tygodni (3 godziny wykładu/tydzień)
J. Stoer, “Wstęp do metod numerycznych”
literatura
uzupełniająca
adres strony
www zajęć
informacje
dodatkowe
nazwa
Laboratorium
prowadzący
grupa(-y)
treści zajęć
Kod 0310-CH-S1044_fs_2
dr Maciej Kołaski
Studenci specjalności chemia informatyczna
1. Podstawy programowania. Zmienne, funkcje, pętle, instrukcje warunkowe.
Macierze.
2. Różniczkowanie numeryczne. Programowanie metod. Analiza błędów, jakości
metod, zbieżności, dokładności wyników. Optymalizacja algorytmu.
Przykładowe obliczenia.
3. Rozwiązywanie równań nieliniowych. Programowanie metod. Analiza błędów,
jakości metod, zbieżności, dokładności wyników. Optymalizacja algorytmu.
Przykładowe obliczenia.
4. Całkowanie numeryczne. Programowanie metod. Analiza błędów, jakości
metod, zbieżności, dokładności wyników. Optymalizacja algorytmu.
Przykładowe obliczenia.
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii
metody
prowadzenia
zajęć
liczba godzin
dydaktycznych
(kontaktowych)
liczba godzin
pracy własnej
studenta
opis pracy
własnej
studenta
organizacja
zajęć
literatura
obowiązkowa
literatura
uzupełniająca
adres strony
www zajęć
informacje
dodatkowe
5. Rozwiązywanie układów równań liniowych. Obliczanie wyznaczników i
macierzy odwrotnych. Programowanie metod. Analiza błędów, jakości metod,
zbieżności, dokładności wyników. Optymalizacja algorytmu. Przykładowe
obliczenia. Rozwiązywanie układów równań liniowych. Obliczanie
wyznaczników i macierzy odwrotnych. Programowanie metod. Analiza
błędów, jakości metod, zbieżności, dokładności wyników. Optymalizacja
algorytmu. Przykładowe obliczenia.
Jak w opisie modułu
15
60
Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych , przygotowanie sprawozdań do ćwiczeń
Zajęcia laboratoryjne przez 5 tygodni, 3 godziny tygodniowo
J. Stoer, “Wstęp do metod numerycznych”
Kod 0310-CH-S1044_fs_3
nazwa
Konsultacje
prowadzący
grupa(-y)
treści zajęć
metody
prowadzenia
zajęć
liczba godzin
dydaktycznych
(kontaktowych)
liczba godzin
pracy własnej
str. 3
dr Maciej Kołaski
Studenci specjalności chemia informatyczna
Konsultacje bezpośrednie mające na celu pomoc w rozwiązywaniu bieżących
trudności wynikających z realizacji treści programowych modułu.
Jak w opisie modułu
7,5
0
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii
studenta
opis pracy
własnej
studenta
organizacja
zajęć
literatura
obowiązkowa
literatura
uzupełniająca
adres strony
www zajęć
informacje
dodatkowe
str. 4
-
Indywidualne konsultacje
3. Opis sposobów weryfikacji efektów kształcenia modułu
Kod 0310-CH-S1044_w_1
Nazwa
Egzamin
kod(-y) zajęć
osoba(-y)
przeprowadzająca(e) weryfikację
grupa(-y)
wymagania
merytoryczne
kryteria oceny
przebieg procesu
weryfikacji
informacje
dodatkowe
0310-CH-S1-044_fs_1, 0310-CH-S1-044_fs_2
dr Maciej Kołaski
Studenci specjalności chemia informatyczna
Weryfikacja wiedzy w oparciu o treści wykładów i ćwiczeń
Skala ocen:
50 - 59 % prawidłowych odpowiedzi – 3.0
60 - 69% prawidłowych odpowiedzi – 3.5
70 - 79% prawidłowych odpowiedzi – 4.0
80 - 89% prawidłowych odpowiedzi – 4.5
90 - 100% prawidłowych odpowiedzi – 5.0
Egzamin pisemny
Kod 0310-CH-S1044_w_2
Nazwa
Ocenianie ciągłe
kod(-y) zajęć
osoba(-y)
przeprowadzająca(e) weryfikację
grupa(-y)
wymagania
merytoryczne
dr Maciej Kołaski
Studenci specjalności chemia informatyczna
Weryfikacja wiedzy oraz umiejętności w rozwiązywaniu zadań i problemów
poruszanych na zajęciach. Ocena umiejętności posługiwania się
oprogramowaniem
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii
kryteria oceny
przebieg procesu
weryfikacji
informacje
dodatkowe
zostaną podane na pierwszych zajęciach
zostanie podany na pierwszych zajęciach
Nazwa
Sprawozdanie
kod(-y) zajęć
osoba(-y)
przeprowadzająca(e) weryfikację
grupa(-y)
wymagania
merytoryczne
kryteria oceny
przebieg procesu
weryfikacji
informacje
dodatkowe
str. 5
kod
0310-CH-S1044_w_3
dr Maciej Kołaski
Studenci specjalności chemia informatyczna
Poprawne wykonanie zadań praktycznych, z interpretacją uzyskanych wyników i
sprawozdaniem
zostaną podane na pierwszych zajęciach
Zadania praktyczne z pisemnymi sprawozdaniami na zaliczenie.