ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2014/2015 / Wydział Elektryczny / Elektrotechnika (S1) / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S1)

Sylabus przedmiotu Metody matematyczne w elektrotechnice:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Elektrotechnika
Forma studiów	studia stacjonarne	Poziom	pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	inżynier
Obszary studiów	nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Metody matematyczne w elektrotechnice
Specjalność	przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca	Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki
Nauczyciel odpowiedzialny	Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele	Andrzej Brykalski <Andrzej.Brykalski@zut.edu.pl>, Irena Karpik <Irena.Karpik@zut.edu.pl>, Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl>
ECTS (planowane)	4,0	ECTS (formy)	4,0
Forma zaliczenia	egzamin	Język	polski
Blok obieralny	—	Grupa obieralna	—

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	2	30	2,0	0,62	egzamin
laboratoria	L	2	30	2,0	0,38	zaliczenie

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Zaliczenie przedmiotu Matematyka.

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zdobycie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie omawianych treści programowych, niezbędnych do dalszego kształcenia na kierunkach technicznych oraz do korzystania z metod matematycznych do opisu procesów fizycznych.
C-2	Zapoznanie z podstawowymi metodami numerycznymi oraz poszerzenie zakresu znajomości metod matematycznych, co ma umożliwić nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie inżynierskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Wprowadzenie do Matlaba.	2
T-L-2	Rozwiązywanie równań nieliniowych.	2
T-L-3	Układ równań liniowych (eliminacja Gaussa).	2
T-L-4	Interpolacja.	2
T-L-5	Całkowanie numeryczne.	2
T-L-6	Różniczkowanie numeryczne.	2
T-L-7	Operatory różniczkowe: gradient, dywergencja, rotacja.	6
T-L-8	Metoda odbić zwierciadlanych.	2
T-L-9	Metoda różnic skończonych.	2
T-L-10	Metoda elementów skończonych.	6
T-L-11	Elementy statystyki.	2
		30
wykłady
T-W-1	Podstawowe pojęcia w metodach numerycznych.	1
T-W-2	Wybrane metody rozwiązywania równań nieliniowych.	1
T-W-3	Wybrane zagadnienia algebry liniowej: rozwiązywanie układów równań liniowych i grupy układów równań, odwracanie macierzy.	2
T-W-4	Interpolacja i aproksymacja.	2
T-W-5	Numeryczne różniczkowanie i całkowanie.	2
T-W-6	Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych.	2
T-W-7	Metoda odbić zwierciadlanych w zagadnieniach elektrotechniki.	4
T-W-8	Układy współrzędnych; operatory różniczkowe: dywergencja, gradient, rotacja, operator Laplace’a dla funkcji skalarnej i wektorowej; przykłady równań różniczkowych cząstkowych w zagadnieniach elektrotechniki.	4
T-W-9	Metoda rozdzielenia zmiennych i jej zastosowania, funkcje specjalne.	4
T-W-10	Metody różnicowe, wprowadzenie do metody elementów skończonych.	4
T-W-11	Podstawy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki.	4
		30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-L-2	Przygotowanie do zajęć.	30
		60
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-W-2	Samodzielne studiowanie tematyki wykładów wraz ze studiowaniem literatury.	20
A-W-3	Przygotowanie do egzaminu.	10
		60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Wykład informacyjno-problemowy.
M-2	Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera.
M-3	Metody problemowe z użyciem dostępnego na zajęciach sprzętu i oprogramowania.

Sposoby oceny

KOD	Sposób oceny
S-1	Ocena formująca: Wykład: na podstawie dyskusji.
S-2	Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
S-3	Ocena formująca: Ocena pracy studenta podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych.
S-4	Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny połączony z egzaminem ustnym.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
EL_1A_C02_W01 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki.	EL_1A_W01	T1A_W01, T1A_W07	InzA_W02	C-1, C-2	T-W-1, T-W-2, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-11, T-W-10, T-W-8, T-W-3, T-W-9	M-1, M-3	S-1, S-4

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
EL_1A_C02_U01 Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich.	EL_1A_U07	T1A_U08, T1A_U09	InzA_U01, InzA_U02	C-1, C-2	—	M-1, M-3	S-4
EL_1A_C02_U02 Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich.	EL_1A_U07	T1A_U08, T1A_U09	InzA_U01, InzA_U02	C-2	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-8, T-L-7, T-L-9, T-L-10, T-L-11	M-2	S-3, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
EL_1A_C02_W01 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki.	2,0
	3,0	Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
EL_1A_C02_U01 Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich.	2,0
	3,0	Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0
EL_1A_C02_U02 Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich.	2,0
	3,0	Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Literatura podstawowa

Baron B., Piątek Ł., Metody numeryczne w C++ Builder, Helion, 2004
Dahlgquist G., Bjöck A., Metody numeryczne, PWN, Warszawa, 1983
Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 1982
Jankowscy J. i M., Przegląd metod i algorytmów numerycznych, cz. 1 i 2, WNT, Warszawa, 1975
Kiełbasiński A., Schwetlick H., Numeryczna algebra liniowa, WNT, Warszawa, 1992
Ralston A., Wstęp do analizy numerycznej, PWN, Warszawa, 1983
Kosma Z., Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom, 1999
Kącki E., Równania różniczkowe cząstkowe w zagadnieniach fizyki i techniki, WNT, Warszawa, 1992
Grzymkowski R., Kapusta A., Nowak I., Słota D., Metody numeryczne. Zagadnienia brzegowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2003

Literatura dodatkowa

Chari M.V.K., Salon S.J., Numerical methods in electromagnetism, Academic press, New York, 2000

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Wprowadzenie do Matlaba.	2
T-L-2	Rozwiązywanie równań nieliniowych.	2
T-L-3	Układ równań liniowych (eliminacja Gaussa).	2
T-L-4	Interpolacja.	2
T-L-5	Całkowanie numeryczne.	2
T-L-6	Różniczkowanie numeryczne.	2
T-L-7	Operatory różniczkowe: gradient, dywergencja, rotacja.	6
T-L-8	Metoda odbić zwierciadlanych.	2
T-L-9	Metoda różnic skończonych.	2
T-L-10	Metoda elementów skończonych.	6
T-L-11	Elementy statystyki.	2
		30

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Podstawowe pojęcia w metodach numerycznych.	1
T-W-2	Wybrane metody rozwiązywania równań nieliniowych.	1
T-W-3	Wybrane zagadnienia algebry liniowej: rozwiązywanie układów równań liniowych i grupy układów równań, odwracanie macierzy.	2
T-W-4	Interpolacja i aproksymacja.	2
T-W-5	Numeryczne różniczkowanie i całkowanie.	2
T-W-6	Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych.	2
T-W-7	Metoda odbić zwierciadlanych w zagadnieniach elektrotechniki.	4
T-W-8	Układy współrzędnych; operatory różniczkowe: dywergencja, gradient, rotacja, operator Laplace’a dla funkcji skalarnej i wektorowej; przykłady równań różniczkowych cząstkowych w zagadnieniach elektrotechniki.	4
T-W-9	Metoda rozdzielenia zmiennych i jej zastosowania, funkcje specjalne.	4
T-W-10	Metody różnicowe, wprowadzenie do metody elementów skończonych.	4
T-W-11	Podstawy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki.	4
		30

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-L-2	Przygotowanie do zajęć.	30
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach.	30
A-W-2	Samodzielne studiowanie tematyki wykładów wraz ze studiowaniem literatury.	20
A-W-3	Przygotowanie do egzaminu.	10
		60

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	EL_1A_C02_W01	Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	EL_1A_W01	Ma wiedzę w zakresie matematyki obejmującą algebrę, analizę, ciągi oraz elementy rachunku różniczkowego i całkowego, rachunku macierzowego oraz rachunku prawdopodobieństwa, w tym metody matematyczne i metody numeryczne niezbędne do: - opisu i analizy działania obwodów elektrycznych a także podstawowych zjawisk fizycznych w nich występujących; - opisu i analizy działania systemów elektrycznych; - opisu i analizy algorytmów przetwarzania sygnałów; - syntezy elementów, układów i systemów elektrycznych
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_W01	ma wiedzę z zakresu matematyki, fizyki, chemii i innych obszarów właściwych dla studiowanego kierunku studiów przydatną do formułowania i rozwiązywania prostych zadań z zakresu studiowanego kierunku studiów
	T1A_W07	zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_W02	zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotu	C-1	Zdobycie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie omawianych treści programowych, niezbędnych do dalszego kształcenia na kierunkach technicznych oraz do korzystania z metod matematycznych do opisu procesów fizycznych.
Cel przedmiotu	C-2	Zapoznanie z podstawowymi metodami numerycznymi oraz poszerzenie zakresu znajomości metod matematycznych, co ma umożliwić nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie inżynierskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
Treści programowe	T-W-1	Podstawowe pojęcia w metodach numerycznych.
	T-W-2	Wybrane metody rozwiązywania równań nieliniowych.
	T-W-4	Interpolacja i aproksymacja.
	T-W-5	Numeryczne różniczkowanie i całkowanie.
	T-W-6	Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych.
	T-W-7	Metoda odbić zwierciadlanych w zagadnieniach elektrotechniki.
	T-W-11	Podstawy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki.
	T-W-10	Metody różnicowe, wprowadzenie do metody elementów skończonych.
	T-W-8	Układy współrzędnych; operatory różniczkowe: dywergencja, gradient, rotacja, operator Laplace’a dla funkcji skalarnej i wektorowej; przykłady równań różniczkowych cząstkowych w zagadnieniach elektrotechniki.
	T-W-3	Wybrane zagadnienia algebry liniowej: rozwiązywanie układów równań liniowych i grupy układów równań, odwracanie macierzy.
	T-W-9	Metoda rozdzielenia zmiennych i jej zastosowania, funkcje specjalne.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjno-problemowy.
Metody nauczania	M-3	Metody problemowe z użyciem dostępnego na zajęciach sprzętu i oprogramowania.
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Wykład: na podstawie dyskusji.
Sposób oceny	S-4	Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny połączony z egzaminem ustnym.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	EL_1A_C02_U01	Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	EL_1A_U07	Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i oceny działania elementów, maszyn oraz urządzeń elektrycznych i przekształtników energii elektrycznej
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_U08	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	T1A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_U01	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	InzA_U02	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Cel przedmiotu	C-1	Zdobycie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie omawianych treści programowych, niezbędnych do dalszego kształcenia na kierunkach technicznych oraz do korzystania z metod matematycznych do opisu procesów fizycznych.
Cel przedmiotu	C-2	Zapoznanie z podstawowymi metodami numerycznymi oraz poszerzenie zakresu znajomości metod matematycznych, co ma umożliwić nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie inżynierskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjno-problemowy.
Metody nauczania	M-3	Metody problemowe z użyciem dostępnego na zajęciach sprzętu i oprogramowania.
Sposób oceny	S-4	Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny połączony z egzaminem ustnym.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	EL_1A_C02_U02	Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	EL_1A_U07	Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i oceny działania elementów, maszyn oraz urządzeń elektrycznych i przekształtników energii elektrycznej
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T1A_U08	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	T1A_U09	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	InzA_U01	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	InzA_U02	potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Cel przedmiotu	C-2	Zapoznanie z podstawowymi metodami numerycznymi oraz poszerzenie zakresu znajomości metod matematycznych, co ma umożliwić nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie inżynierskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki.
Treści programowe	T-L-1	Wprowadzenie do Matlaba.
	T-L-2	Rozwiązywanie równań nieliniowych.
	T-L-3	Układ równań liniowych (eliminacja Gaussa).
	T-L-4	Interpolacja.
	T-L-5	Całkowanie numeryczne.
	T-L-6	Różniczkowanie numeryczne.
	T-L-8	Metoda odbić zwierciadlanych.
	T-L-7	Operatory różniczkowe: gradient, dywergencja, rotacja.
	T-L-9	Metoda różnic skończonych.
	T-L-10	Metoda elementów skończonych.
	T-L-11	Elementy statystyki.
Metody nauczania	M-2	Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera.
Sposób oceny	S-3	Ocena formująca: Ocena pracy studenta podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych.
Sposób oceny	S-2	Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0