ПОӘК 042-18-38-34/01-2014 №1 басылым 11. 09. 2014ж

1 ҚҰРАСТЫРЫЛДЫ

Құрастырушы - Желдыбаева Балғын Сембаевна «Физика» кафедрасының доцент м.а., п.ғ.к.

2 ТАЛҚЫЛАНДЫ

2.1 «Физика» кафедрасының отырысында

№10 хаттама, 25.06. 2014.

Кафедра меңгерушісі _______ п.ғ.д., профессор Маусымбаев С.С.

2.2 Физика-математика факультетінің оқу-әдістемелік кеңесінің отырысында

№6 хаттама, 26.06. 2014.

Төраға ________ Батырова К.А.

3 БЕКІТІЛДІ

Университеттің оқу-әдістемелік кеңесінің отырысында мақұлданып және баспаға ұсынылды

№ хаттама, 2014 ж.

ОӘК төрағасы ________ Искакова Г.К.

4 11.09.2013ж. №1 басылымның орнына енгізіліп отыр.

МАЗМҰНЫ

1. 
   Қолданылу аумағы
   
2. 
   Нормативтік сілтемелер
   
3. 
   Жалпы мағлұматтар
   
4. 
   Оқу пәнінің мазмұны (молдуль бойынша)
   
5. 
   Студенттердің өздік жұмысына арналған тақырыптар тізімі
   
6. 
   Пәннің оқу-әдістемелік картасы
   
7. 
   Оқу-әдістемелік әдебиетпен қамтылу картасы
   
8. 
   Әдебиеттер
   

1. 
   ҚОЛДАНУ АЙМАҒЫ
   

Аталған "Компьютерлік физика негіздері" пәнінің оқу-әдістемелік кешені оқытушы үшін дайындалған және келесі құжаттардың ұсынысымен және талаптарына сәйкес осы пәннің оқу процесін ұйымдастыру тәртібімен тағайындалған және сәйкестендірілген:

• 
  5В060400 - "Физика" мамандығының мемлекеттік жалпы міндетті стандарты, ҚР МЖММБС 3.08.350-2006, Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігінің бұйрығымен 01.09.2006 жылы бекітілген және енгізілген;
  
• 
  5В060400 - "Физика" мамандығы үшін 22.09.2013ж. университтеттің ғылыми кеңесімен бекітілген базалық пәндердің каталогы;
  
• 
  06.09.2013ж. кафедрада бекітілген пәннің оқу бағдарламасы;
  
• 
  «Пәндердің оқу-әдістемелік кешендерін дайындауға және өңдеуге арналған жалпы талаптар» СТУ 042-РГКП-СГУ-8-2007 университеттің Стандарты;
  
• 
  ДП 042-1.01-2013-01 «Пәннің оқу-әдістемелік кешенінің құрылымы мен мазмұны»
  

3.1 Пәннің қысқаша мазмұны:

«Компьютерлік физика негіздері»

Ұсынылған жоспар «Компьютерлік физика негіздері» курсы бойынша жоғары білімнің физикалық жаратылыстану ғылымдарының бағытымен сәйкес келеді. Жалпы жаратылыстану пәндерімен бірге берілген курс студенттің қазіргі заманғы есептеуіш техниканы физикалық қажеттіліктеріне қолдану аумағында базалық дайындығының негізін салу керек. Физика пәні компьютерлік технологияларды зерттеуде студенттің мотивациялық қамтамасыз ететін қосымша фактор ретінде қызмет етеді. Курс негізінен физиканың әртүрлі бөлімдерінің күрделі есептерін шешіп тәжірибе жинау негізінде біртіндеп пайда болатын физикалық есептерді шешуде студенттің компьютерді қолданып практикалық дағдылар алуына бағытталған. Сондықтан бұл пән жалпы физиканы, математиканы сәйкес бөлімдері және бағдарламалауды студенттер оқып болғаннан кейін оқытылуы дұрыс.

3.2 Курс мақсаты: Пәнді оқытудың басты міндеті студенттердің алған теориялық білімін графикалық жүйе арқылы, әдістерімен, эксперимент нәтижелерін өңдеуде ЭЕМ-ді колдану әдістерімен таныстыру;

Курстағы қойылған мақсаттар негізгі үш модульде шешіледі. Біріншісі студенттің аппараттық программалау ортасында жұмыс істеу дағдыларын бекіту. Сонымен қатар ол курстың мәтінді компьютерлік өңдеу, ғылыми мақаланы баспаға шығару және т.с.с көмекші сұрақтарын қамтиды.

Екінші модуль — программалау және есептеуіш математика. Программалау кұрал, ал есептеуіш математика компьютерді қолданып кең шеңберлі физикалық есептерді шешуде кажетгі әдістерді береді.

Үшінші модуль - физикалық мамандықтардың студенттеріне арналған компьютерлік физиканы меңгерудің маңызды есебі физикалық есептердің сандық модельдеу дағдыларын құрастыру шешіледі. Сондықтан базалық жаттығуларға физикалық есептерді шешуді сандық әдістерде қолданылатын физикалық процестердің иммитациялық модельдерін құрастыру есептері беріледі. Болашақта механиканың сандық тәжірибелер есептерінде, ток және статистикалық физика сияқты сұрақтары негізінде дамуға бағытталады. Студенттер компьютерлік тәжірибелерді құру және қойылым әдістері, қарапайым дифференциалдық тендеулердің жүйелерін сандық интегралдаумен танысады.

3.3 Курс міндеті:

- Қазіргі заманғы операциялық жүйеде мәтінде өңдеудің негізгі колданбалы пакеттерімен, мәліметтің графикалық көрсетілімдерімен, мәліметтер қорымен, электронды кестелермен, бүкіләлемдік желі интернетпен жасалған жұмыстарының дағдыларын бекіту.

- Визуальды бағдарламалармен қоса жоғарғы деңгейдегі тілдерде бағдарламалаудың қазіргі заманғы тәсілдерінің аумағында негізгі дайындықты өту; компьютерлік графика және анимацияның қарапайым тәсілдерін білу;

- Физикада үзіліссіз және дискретті процестердің компьютерлік модельдеу дағдыларын алу; физиканың дифференциалдық теңдеулерін шешуде қарапайым сандық әдістерін (Эйлер, трапеция) білу; модельдеу әдістерін (молекулалық динамика, Монте-Карло) білу.

3.4 Оқыту нәтижелері:

Пәнді оқу нәтижесінде студенттер тиісті:

• 
  Компьютерлік физиканың заңдары мен принциптерін физиканың нақты есептерін шығару үшін қолдана білу;
  
• 
  Компьютерлік физика негіздерін меңгеру үшін қолданылатын негізгі материалдар, қарапайым жұмыстарын өткізіп оны шеше білу, алынған нәтижелерді өңдеп, талдап және бағалай білу;
  
• 
  Құбылыстардың математикалық модельдерін құрып және бұл үшін тиісті математикалық аппаратты есептеу математикасы әдістерін қоса қолдана білу;
  
• 
  Компьютерлік физиканың негізгі принциптері, заңдары мен заңдылықтарын бұлардың логикалық мазмұнын және математикалық өрнектерін оқып үйрену.
  
• 
  Компьютерлік физика негіздерін білу.
  
• 
  Компьютерлік графика жәнек анимацияның қарапайым тәсілдерін білу, модельдердің қолданылу аясы айқын түсініп білу;
  

3.6 Курс постреквизиттері: оптика, теориялық физика, физикалық өлшеулер.

3.7 Оқу жұмыс жоспарынан көшірме

1 кесте -

2-кесте

№ тақырыбы	Тақырыптың аты және оның мазмұны	Сағат саны
1		2
Дәріс сабақтар
Модуль 1. Дәріс 1,2. Кіріспе. Пән және курсты ұйымдастыру. Есептеуіш техниканың дамуының қысқаша тарихы. ЭЕМ жиынтығы, қазіргі заманғы компьютерлерге мінездеме. Физикада компьютерді қолдану облыстары: компьютерлік модельдеу тәжірибесі, физикалық тәжірибелерді автоматтау, компьютердің басқа қолданыстары (мәліметтер қоры, интернет және т.б.).		2
Дәріс 3,4. Қазіргі заманғы компьютерлік технологиялардың дамуына физиканың жаңа идеяларының әсері. Ақпараттық жазбалар және оптикалық кодтаудың жаңа әдістері. Жазбалардың принципі /CD, DVD-де ақпаратты оқу. Оптикалық 3 өлшемді жады. Кванттық ақпарат және кванттық алгоритмін есептелу-кванттық физиканың құралы ақпаратты параллельді өндеу. Кванттық компьютердің тәжірибелік ұйымдастырылуы.		2
Модуль 2. Дәріс 5,6. Программалау тілдері. Тілдердің тарихы, олардың мінездемелері. Визуальдық программалау. Программалаудың құрылымы. Мәліметтің типтері. Айнымалылар, тұрақтылар. Айнымалылардың және тұрақтылардың сипаттамасы. Массивтер. Көпөлшемді ' массивтер. Негізгі арифметикалық операциялар. Циклді ұйымдастыру. Шарты алдын ала және соңынан берілген цикл. Вариантты таңдау. Көпше таңдау. Ақиқат және жалған. Өту операторы. Көрсеткіштер. Көрсеткіштер ретіндегі массивтер атауы. Жол. Құрылымы. Құрылым көрсеткіші. Файлдармен жұмыс. Басты және желілік айнымалы. «Өмір уақыты» айналымы: автоматты және статистикалық айнымалылар. Бағдарламаны тоқтату.		2
Дәріс 7,8. Компьютерлік графика элементтері. Монитордың графикалық режимі. Растрлар, пиксельдер. Терезелік координаттар. Терезелік жұмыс облысынан енгізу. Контекстік құрылым түсінігі. Тексті енгізу. Ағымдағы атрибуттарды ауыстыру. Кист және перо түстерін таңдау. Түстерді беру графикалық меңзер. Графикалық меңзер позициясын ауыстыру. Графикалық көрсетулер: нүкте, сызық, эллипс, тік бұрыш. Динамикалық бейнелердің реализациясы.		2
Дәріс 9,10. Есептеуіш математика (сандық әдістер). Анықталған интегралды есептеу, трапеция әдесі және симпсон әдісі. Транценденген теңдеулерді шешу, кесіндіні қаққа бөлу әдісі. Ньютон әдісі. Сызықтық алгебра есептері. Коши есебі. Қарапайым дифференциалдық теңдеулерді интегралдау, Эйлер схемасы, Верле алгоритмі.		2
Модуль 3. Дәріс 11,12. Компьютерлік физика. Есептеуіш физика пәні. Компьютерлік зерттеулер әдісіне кіріспе: Молекулалық динамика әдісі және Монте-Карло әдісі. Сандық интегралдау. Трапеция әдісі және симпсон әдісі. Сандық интегралдау үшін Монте-Карло әдісін қолданылуы.		2
Дәріс 13,14. Кездейсоқ санның датчик анализі. Кездейсоқ санның тең және қалыпты бөлінген гинерациясы. Түзу иметационды модельдеу. Мысалы: перколяция. Қарапайым дифференциалдық теңдеулер жүйесін сандық интегралдау. Коши есебі. Есептелетін тор. Эйлер сызбасы. Сызбаның тұрақтылығы. Верле алгоритмі. Үзілістің жақсартылған әдісі. Продикатор - корректор сызбасы. Рунге Кутта әдісі.		2
Дәріс 15. Классикалық бөлік жүйесі динамикалық анализі үшін молекулалық динамика әдісі. Мысалы: молекулалық динамика - үлкен молекула динамикасын моделдеу. Жасушалық автомат түсінігі және оның компьютердегі моделі.		1
Зертханалық сабақтар
Модуль 1. ЗС№1. Турбо Паскаль ортасы. Паскаль тіліне кіріспе: тіл алфавиті мен құрылымы, арифметикалық өрнектер.			1
ЗС №2. Паскаль тіліндегі программа құрылымы: берілгендер типтері.			1
ЗС №3. Паскаль тілінің негізгі операторлары.			1
[ЗС №4. Құрама, бос және көшу операторлары.			1
ЗС №5. Шартты операторлар. Тармақталған алгоритмдерді программалау.			1
ЗС №6. Циклдік операторлар. Циклдік алгоритмдерді программалау.			1
ЗС №7. Кірістірілген циклдер.			1
Модуль 2. ЗС №8. Мәндердің күрделі типі-массивтер. Массив үғымы.			1
ЗС №9. Көп өлшемді массивтер.			1
ЗС №10. Жиындар			1
Модуль 3. ЗС №11. Жолдар			1
ЗС №12. Файлдар			1
ЗС №13. Жазулар			1
ЗС №14. Процедуралар			1
ЗС №15. Жұмысты қорғау [8.2.4]			1
Практикалық сабақтар
Модуль 1. МС №1,2. Техникалық қауіпсіздік ережесі. Файлдармен жұмыс. Программаны жіберу.			2
МС №3,4. Қазіргі заманғы компьютерлердің мүмкіндігін меңгеру			2
МС №5,6. Microsoft Word пакеті. Құжатты даярлау.			2
МС 7,8. Қарапайым және күрделі құрылымдарды программалау (алгоритмді және берілгендерді)			2
Модуль 2. МС №9,10,11,12. Турбо Паскаль тілінің мүмкіндігін меңгеру Есептер: Паскаль тілінің мүмкіндігін меңгеру; Паскаль тілінің негізгі кұрамы мен негізгі операторлары -Паскаль тілінің басқару құрылымы			4
МС №13,14,15,16. Компьютерлік графика элементтері			4
МС №17,18,19,20. Турбо Паскаль тілінің мүмкіндігін меңгеру; Есептер: Физикалық құбылыстарды модельдеудің қорытындыларын анықтайтын Паскаль тілінің графиктік мүмкіндігін пайдалану -бір бағыттағы күрделі тербеліс -соғысу (күннің және айдың) -синусойдалы емес формалы тербелістерді құрамға жіктеу; -перпендикуляр бағыттағы тербелістерді қосу: Лиссаж фигурасы;			4
Модуль 3. МС №21,22. Сандық әдісті программалау			2
МС №23,24. Интегралдық есептеулер қарапайым дифференциалдық теңдеуде.			2
МС №25,26. Программалау және «Механика» бөлімінен есеп шығару. Классикалық бөлік жүйесі динамикалық анализі үшін молекулалық динамика әдісі.			2
МС №27,28. Классикалық бөлік динамика анализі үшін молекулалың динамика әдісі.			2
МС №29,30. Монте-Карло әдісі имитационды модельдеуде. Қорытынды сабақ.			2

5 СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСТАРЫ ТАҚЫРЫПТАРЫНЫҢ ТІЗІМІ

3 кесте

4- кесте

1. 
   Д.Поттер. Вычислительные методы в физике (пер.с англ.)- М.: Мир,1975г.
   
2. 
   Х.Гулд, Я.Тобочник. Компьютерное моделирование в физике. В 2-х частях (пер.с англ.) - М.: Мир, 1990г.
   
3. 
   З.В.Бурсиан. Задачи по физике для компьютера. Учебное пособие для студентов физ.-мат.фак.пед.ии-тов.-М.,Просвещение,1991г.
   

1. 
   Д.В.Хеермаи. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике (гіср.с англ.)-М.Наука,1990г.
   
2. 
   К. Биндер, Д.В.Хеермаи. Моделирования методом Монте-Карло в статистической физике (пер.с англ.)-М.: Наука, 1995г.
   
3. 
   Д.Канахер,К.Моулер,С.Нэш. Численные методы и математическое обеспечение (пер.с англ.)-М.: Мир, 1998г.
   
4. 
   Айтов Ж.А., Макамбаев М.Б. Паскаль тілінде программалау. Алматы, 1998г.