МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет Химический

Кафедра неорганической химии

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе В.П. Гарькин «»_ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ХИМИИ

образовательная программа направления 020100.62 Химия математический и естественнонаучный цикл Б2, вариативная часть Профиль подготовки Общий Квалификация выпускника Бакалавр химии Форма обучения Очная Курс 2 семестр Самара Рабочая программа составлена на основании Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования направления 020100.62 Химия, утвержденного 19 мая 2010 г.

Составитель рабочей программы: В.Ю. Лосев, доцент, к.х.н.

Рецензент: В.А. Блатов, профессор, д.х.н.

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии (протокол № от «» _ 2011 г.) Заведующий кафедрой _ 2010 г. _ В.Н. Сережкин

СОГЛАСОВАНО

СОГЛАСОВАНО

Декан факультета 25 июня 2011 г. _ С.В. Курбатова

СОГЛАСОВАНО

Начальник методического отдела _ 2011 г. _ Н.В. Соловова

ОДОБРЕНО

Председатель методической комиссии факультета _ 2011 г. _ И.В. Лобачева 1. Цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины 1.1. Цели и задачи изучения дисциплины Цель дисциплины - практический перенос знаний студентов, полученных ими в курсе высшей математики, на решение конкретных химических задач, а также приобретение студентами навыков решения таких задач с использованием одного из популярных компьютерных пакетов высшей математики.

Задачи дисциплины: научить студентов применению методов высшей математики для решения химических задач.

1.2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

- знать:

- основы высшей математики, необходимые для решения большинства химических задач.

- уметь:

- использовать стандартные математические операции при решении химических задач, владеть навыками программирования в одном из популярных компьютерных пакетов высшей математики.

- быть способным:

- - использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области компьютерной математики - - в условиях развития науки и техники к критической переоценке накопленного опыта и творческому анализу своих возможностей;

- - использовать полученные навыки работы для решения профессиональных и социальных задач.

- владеть компетенциями:

Использование основных законов естественнонаучных дисциплин, ОК-6 применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования Умение работать с компьютером на уровне пользователя и способность ОК-7 применять навыки работы с компьютером как в социальной сфере, так и в области познавательной и профессиональной деятельности Обладание способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и ОК - 8 угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны Владение основными методами, способами и средствами получения, ОК-9 хранения, переработки информации, обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией ОК-10 Способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях Способность применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз Владение методами регистрации и обработки результатов химических Владение методами отбора материала для теоретических занятий и лабораторных ПК- 1.3.Связь с предшествующими дисциплинами Основы общей химии - в части количественных законов.

Физика - раздел «Оптика и спектроскопия».

Высшая математика - разделы «Производная», «Интеграл», «Линейная алгебра», «Дифференциальные уравнения», «Ряды», «Теория вероятностей и математическая статистика».

1.4.Связь с последующими дисциплинами Квантовая механика и квантовая химия - раздел «Уравнение Шредингера».

Физическая химия - в части количественных законов.

Аналитическая химия - раздел «Количественный анализ».

Численные методы и программирование - разделы «Приближенное решение уравнений и систем уравнений», «Сплайн-аппроксимация», а также в качестве базовых знаний для проведения компьютерного практикума.

Химическая технология - в части количественных законов.

2. Содержание дисциплины 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы Трудоёмкость изучения дисциплины Обязательная аудиторная учебная нагрузка Самостоятельная работа студента (всего) 2.2. Разделы дисциплины и виды занятий Наименование разделов и Содержание учебного материала, лабораторные компьютерной математики в химии.

Пакет программ scilab Основные возможности 1 Основные задачи химии, для решения которых пакета программ scilab Основы математической статистики. Обработка экспериментальных Метод наименьших 1 Метод наименьших квадратов. Виды квадратов компьютерной реализации МНК. Интерполяция Самостоятельная работа студента Подготовка к теме «метод наименьших квадратов»

2.3. Лекционный курс ВВЕДЕНИЕ. Краткая история развития персональной вычислительной техники и программного обеспечения. Роль вычислительных методов в химии и химической технологии. Основные задачи химии, для решения которых требуется применение вычислительной техники.

ТЕМА 1. ПАКЕТЫ ПРОГРАММ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ. Общий обзор возможностей наиболее популярных пакетов прикладных программ для проведения расчетов. Система scilab. Основные составляющие интегрированной интерактивной оболочки scilab. Возможности, предоставляемые системой scilab для проведения расчетов.

ТЕМА 2. ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ В ХИМИИ. Области применения в химии основных понятий и разделов высшей математики. Производная, интеграл, дифференциальные уравнения, линейная алгебра, ряды. Основы численных методов: приближенное решение уравнений и систем уравнений, сплайн-аппроксимация.

Основы математической статистики. Понятие функции распределения. Параметры функции распределения. Свойства оценок параметров. Распределение Лапласа-Гаусса, центральная предельная теорема. Распределение Стьюдента, расчет доверительных интервалов. Методы поиска грубых погрешностей эксперимента. Метод наименьших квадратов. Основы теории ошибок.

2.4. Компьютерный практикум № п/п Номер Названия практических работ 6 1.2 Приближенное решение трансцендентных уравнений в scilab 10 2.2 Компьютерное решение задач из курса неорганической химии 11 2.2 Компьютерное решение задач из курса «строение атома»

12 2.2 Компьютерное решение задач химической термодинамики 3.Организация текущего и промежуточного контроля знаний 3.1. Бально-рейтинговая система 3.2. Контрольные работы 3. Приближенное решение трансцедентных уравнений 8 учебная Тема 1. 4. Функции статистики и линейной регрессии в scilab. 10 учебная Тема 2. Итоговый контроль проводится в виде зачета на основании выполнения компьютерного практикума и контрольных работ.

4. Сведения о материально-техническом обеспечении дисциплины № Наименование оборудованных Перечень оборудования и технических средств 2 Компьютерный класс ПЭВМ, мультимедийное оборудование, 5. Литература 5.1. Основная 1. Гурский Д.А. Вычисления в Mathcad 12 / Д.А. Гурский, Е.С. Турбина - СПб.:

Питер, 2006 - 544 с.

5.2. Дополнительная 1. Джонсон К. Вычислительные методы в химии. М.:Мир, 1983.

2. Андриевский Б., Фрадков А. Элементы математического моделирования в программных средах MatLab 5 и Scilab. — СПб.: Наука, 2001. 286 с.

5.3. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины для организации самостоятельной работы студентов 1. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В. Scilab — теория и практика на русском языке / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова — 2007. — Режим доступа:

http://www.scilab.land.ru 2. www.springerlink.com - электронные ресурсы издательства Springer 3. www.sciencedirect.com - электронные ресурсы издательства Elsevier