книги / Методические указания по выполнению самостоятельной работы по дисциплине Вычислительная механика икомпьютерный инжиниринг

3

ВВЕДЕНИЕ

Современные Федеральные государственные образовательные стандарты высшего образования (ФГОС ВО) разработаны на основе компетентностного подхода, отражающего мировые тенденции развития, потребности рынка труда и личности [1]. В соответствии с принятой парадигмой организации учебного процесса ФГОС ВО содержат требования широкого применения при изучении дисциплин активных и интерактивных форм обучения в условиях существенного ограничения времени на проведение аудиторных занятий, в том числе занятий лекционного типа. В связи с этим возрастают роль, значимость и, соответственно, объемы самостоятельной работы студентов (СРС).

Самостоятельная работа студентов в современной системе образовательной деятельности вуза должна обеспечивать практическую направленность процесса обучения высококвалифицированного конкурентоспособного специалиста, обладающего профессиональной компетентностью в соответствующих областях. В рамках дисциплины «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» СРС ставит целью:

•изучение методов вычислительной механики, методов решения механических задач, а также решения ряда других задач: механики жидкости и газа, оптимизации структуры механической системы под силовым воздействием;

•формирование умения строить трехмерные компьютерные математические модели механических систем;

•формирование умения формулировать дискретый аналог начально-краевых задач;

•формирование умения выбирать и реализовывать методы решения СЛАУ взависимостиотособенностейдискретнойзадачи;

•формирование навыков исследования качественных характеристик сеточных задач (устойчивость, сходимость, точность аппроксимации);

4

• формирование навыков работы с инженерными программнымипродуктами, основаннымина МКЭ (ANSYS).

Учитывая возрастающую роль СРС по дисциплине «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» в формировании профессиональных компетенций, высокое качество выполнения СРС должно основываться на ясном понимании студентами особенностей и порядка выполнения работы и оценки ее результатов. Настоящие методические указания направлены на обеспечение эффективного выполнения студентами заданных видов самостоятельной работы по дисциплине «Вычислительная механика икомпьютерный инжиниринг» и достижение высокого уровня освоения заданных профессиональных компетенций. Методические указания базируются на основных организационно-методических положениях, изложенных в документах УМКД «Вычислительная механикаи компьютерныйинжиниринг» [2, 3].

5

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Самостоятельная работа студентов – это самостоятельная учебная деятельность студента, организуемая высшим учебным заведением и осуществляемая без непосредственного руководства педагога по его заданиям и под его контролем. В рамках изучения дисциплины «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» СРС выполняется студентами индивидуально согласно индивидуальным заданиям и во внеаудиторное время. Далее студент должен отчитаться о выполнении СРС перед преподавателем. Виды индивидуальных заданий, темы, сроки выполнения

иметоды оценки приведены далее.

1.1.Самостоятельная работа в структуре учебной деятельности студентов

Втабл. 1.1 приведена структура самостоятельной работы студентов по дисциплине «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» [4].

Из таблицы следует, что СРС занимает значительный объем (72 акад. ч или около 67 %) общей трудоемкости дисциплины.

Вструктуре самостоятельной работы студентов по дисциплине выделяются содержательный и процессный уровни. Процессный уровень определяет организацию СРС как распределение действий во времени и пространстве. Содержательный уровень структуры СРС характеризует выполнение СРС как процесс овладения новымизнаниями, навыками, опытом.

1.2. Цель и задачивыполненияСРСподисциплине

Цель выполнения самостоятельной работы студентов по дисциплине состоит в формировании отнесенных к дисциплине профессиональных компетенций, обеспечивающих эффектив-

6

ную профессиональную деятельность по профилю подготовки магистров.

Таблица 1 . 1

Структура самостоятельной работы студентов по дисциплине «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг»

В рамках дисциплины «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» СРС ставит целью:

•изучение методов вычислительной механики, методов решения механических задач, а также решение некоторых других задач: механики жидкости и газа, оптимизации структуры механической системы под силовым воздействием;

•формирование умения строить трехмерные компьютерные математические модели механических систем;

•формирование умения формулировать дискретный аналог начально-краевых задач;

•формирование умения выбирать и реализовывать методы решения СЛАУ взависимостиотособенностейдискретнойзадачи;

•формирование навыков исследования качественных характеристик сеточных задач (устойчивость, сходимость, точность аппроксимации);

•формирование навыков работы с инженерными программнымипродуктами, основаннымина МКЭ (ANSYS).

Задачи выполнения СРС по дисциплине «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» следующие:

7

–реализация заданных видов СРС, содержание которых определяется индивидуальными заданиями на выполнение СРС;

–оформление и своевременное представление отчетных материалов по выполненным видам работы в соответствии с заданнымиформами;

–подготовка и реализация защит полученных результатов, представленных в заданных формах.

1.3. Виды и формы СРС по дисциплине

РПД «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» предусмотрены следующие виды и формы СРС:

1)изучение теоретического материала;

2)подготовка к аудиторным занятиям;

3)подготовка к контрольным работам;

4)выполнение индивидуального задания;

5)реферат.

1.4. Структура СРС по дисциплине

ОбщаяструктураСРСподисциплинепредставленавтабл. 1.2.

1.5. Особенности выполнения самостоятельной работы при организации обучения на основе компетентностного подхода

Выполнение перечисленных работ предполагает задание результатов их выполнения в компетентностном формате.

Задание планируемых результатов в компетентностном формате

Выполнение заданного комплекса видов СРС по дисциплине «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг» должно обеспечивать формирование заданного перечня частей профессиональных компетенций (см. табл. 1.2) (ПК) [4]:

8

Таблица 1 . 2

Структура СРС по модулям, видам, формам представления результатов и контроля

9

–ПК-1 «Способен выявлять сущность научно-техничес- ких проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и привлекать для их решения соответствующий физикоматематический аппарат, вычислительные методы и компьютерные технологии»;

–ПК-4 «Способен самостоятельно осваивать и применять современные теории, физико-математические и вычислительные методы, новые системы компьютерной математики и системы компьютерного проектирования и компьютерного инжиниринга (CAD/CAE-системы) для эффективного решения профессиональ-

ных задач»;

–ПК-6 «Способен самостоятельно овладевать современными языками программирования, разрабатывать оригинальные пакеты прикладных программ и проводить с их помощью расчеты машин и приборов на динамику и прочность, устойчивость, надежность, трение и износ для специализированных задач прикладной механики»;

–ПК-11 «Способен самостоятельно адаптировать и внедрять современные наукоемкие компьютерные технологии прикладной механики с элементами мультидисциплинарного анализа для решения сложных научно-технических задач создания техники нового поколения: машин, конструкций, композитных структур, сооружений, установок, агрегатов, оборудования, приборов и аппаратуры».

Эти части закрепленных за дисциплиной компетенций определяют (в компетентностном формате) результаты выполнения СРС по дисциплине.

Более детально планируемые результаты выполнения СРС по дисциплине, задаваемые в компетентностном формате, представлены множеством компонентов компетенций (табл. 1.3).

Перечисленные в табл. 1.3 компоненты компетенций должны быть сформированы в процессе выполнения заданного количества видов СРС по дисциплине.

10