Математические методы и моделирование в оптотехнике

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИФВТ
___________ А.Н.Яковлев
«___» ____________2013 г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
И МОДЕЛИРОВАНИЕ В ОПТОТЕХНИКЕ
Направление (специальность) ООП 200400 ОПТОТЕХНИКА
Профиль(и) подготовки (специализация, программа)
1. Методы и техника импульсных оптико-физических исследований
2. Светотехника и источники света
Квалификация (степень) МАГИСТР
Базовый учебный план приема 2013 г.
Курс 1 семестр 1
Количество кредитов 5
Код дисциплины М3.Б.1
Виды учебной
Временной ресурс
деятельности
8
Лекции, ч
24
Лабораторные занятия, ч
32
Аудиторные занятия, ч
Самостоятельная работа, ч 166
198
ИТОГО, ч
Вид промежуточной аттестации ЭКЗАМЕН
Обеспечивающее подразделение кафедра Лазерной и световой техники
Институт физики высоких технологий
Заведующий кафедрой_____________
к.ф.-м.н., доцент Яковлев А. Н.
Руководитель ООП
_____________
д.ф.-м.н., профессор Корепанов В. И.
Преподаватель
_____________
к.ф.-м.н., ассист. Степанов С. А.
2013 г.
1. Цели освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины: формирование у обучающихся Ц2, Ц4 и Ц5
основной образовательной программы «Оптотехника».
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Математические методы и моделирование в оптотехнике»
относится к циклу профессиональных дисциплин подготовки магистров по
направлению 200400 - «Оптотехника».
Дисциплине «Фотометрия, колориметрия» предшествует освоение
дисциплин (ПРЕРЕКВИЗИТЫ):
 «Математика»,
 «Физика»,
 «Информатика»,
 «Инженерная и компьютерная графика».
Содержание
разделов
дисциплины
«Математические
методы
и
моделирование в оптотехнике» согласовано с содержанием дисциплин,
изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ):
 «Информационные технологии в оптотехнике».
3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины
направлено на формирование у студентов следующих компетенций
(результатов обучения), в т.ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной
дисциплины
Результаты
обучения,
(коды)
Составляющие результатов обучения
Код
З.6.1.
Знания
традиционных
и
нетрадиционных
методов
исследования
оптических
материалов
Код
Умения
Код
У.6.1.
интегрировать
знания различных
способов
измерений и
обработки
материалов
В.6.1.
У.6.2
решать задачи,
требующие
абстрактного
мышления и
оригинальности
анализ
В.6.2
Р.6.
Владение опытом
работы с типовыми и
специализированными
программными
продуктами,
ориентированными на
решение научных,
проектных и
технологических
задач оптотехники
использования
специализированного
программного
обеспечения для
решения
профессиональных
задач
В результате освоения дисциплины «Математические методы и
моделирование в оптотехнике» студентом должны быть достигнуты
следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины
№ п/п
РД1
РД2
РД3
РД4
РД5
РД6
РД7
РД8
РД9
РД10
РД11
РД12
Результат
знать принципы и этапы планирования научно-исследовательской
работы
знать основные и специализированные методы и оборудование для
экспериментальных исследований в области светотехнического
проектирования
знать специальные разделы светотехники, лежащие в основе
используемых методов и оборудования для создания и анализа
проектов
знать методов научно-технического творчества
уметь планировать, проводить и оценивать результаты
экспериментальной исследовательской работы
уметь формулировать технически задачи с учетом наличия
соответствующего оборудования, методик, инструментов и
материалов, ограничений
уметь
интегрировать
различные
методы
и
методики
экспериментальных исследований в светотехнике и оптотехнике для
решения конкретных задач
уметь модернизировать методики получения и обработки
экспериментальных данных
уметь находить и использовать научно-техническую информацию в
исследуемой области из различных ресурсов, включая на
английском языке
владеть опытом работы с научно-исследовательским оборудованием
владеть устойчивыми навыками проведения эксперимента с учетом
выбора оптимальных методик и оборудования для исследований
владеть опытом работы и использования в ходе проведения
исследований к научно-технической информации, Internet-ресурсов,
баз данных и каталогов, электронных журналов и патентов,
поисковых ресурсов и др. в области свето- и оптотехники, в том
числе, на иностранном языке
4. Структура и содержание дисциплины
Раздел 1. «CALS технологии» в оптотехнике.
Виды учебной деятельности:
Лекции:
Жизненный цикл изделия (проекта). Математические
моделирование в оптотехнике. Введение в предмет.
методы
и
Раздел 2. Расчет освещения внутри помещения.
Виды учебной деятельности:
Лекции:
Виды расчетов, цифровая информация, интерпретация полученных данных.
Расчет освещения с участием дневного света (DIALux).
Информация о светильниках, компьютерная обработка данных по ИС и СП.
Лабораторные работы:
1. Рассчитать распределение освещенности на рабочей поверхности в
швейной мастерской при заданных параметрах (DIALux).
2. Выполнить дизайн-проект помещения. Использовать исходные данные и
геометрию помещения.
3. Выполнить построение 3D модели помещения сложной формы по чертежу,
использовать программу DIALux.
Раздел 3. Управление освещением.
Виды учебной деятельности:
Лекции:
Расчет и построение сцен освещения с элементами управления (DIALux).
Лабораторные работы:
4. Построение и расчет сцены освещения Дневной свет.
5. Создать 3D модель объекта электроустановочного изделия в DIALux.
6. Создать 3D модель объекта декоративного светильника (бра, люстра,
напольный, настольный и т.п.)
7. Расчет изменения светового потока светильника за период эксплуатации
(HID).
Раздел 4. Энергетическая оценка.
Виды учебной деятельности:
Лекции:
Расчет и анализ ОУ (DIALux). САПР электрооборудования.
Лабораторные работы:
8. Расчет освещенности для разных типов излучателей (в DIALux).
9. Редактирование помещений (расширенные возможности DIALux).
10. Зонирование пространства. Выбор и расположение светильников по
способу назначения. Построение систем общего и комбинированного
освещения.
11. Расчет и построение сцен освещения. Постановочное и театральное
освещение (DIALux).
12. Электрооборудование. Номенклатура изделий и устройств. Каталоги
фирм производителей. Программный продукт Schema 1-2-3 (Hager).
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Математические методы и моделирование в
оптотехнике» следующие образовательные технологии:
Таблица 3
Методы и формы организации обучения
ФОО
Лекц.
Методы
IT-методы
Работа в команде
Методы проблемного
обучения
Обучение
на основе опыта
Опережающая
самостоятельная работа
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский
метод
Лаб.
раб.
СРС
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую
проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний
студента, развитие практических умений и включает:
 работе магистрантов с лекционным материалом, поиск и анализ
литературы и электронных источников информации по заданной
проблеме и выбранной теме магистерской диссертации,
 выполнении домашних заданий,
 переводе материалов из тематических информационных ресурсов с
иностранных языков,
 изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,
 подготовке к экзамену.
Творческая самостоятельная работа включает:
 поиске, анализе, структурировании и презентации
информации,
анализе научных публикаций по определенной теме исследований,
 анализе статистических и фактических материалов по заданной теме,
проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе
статистических материалов,
 выполнении графических работ,
 исследовательской работе и участии
конференциях, семинарах и олимпиадах.








в
научных
студенческих
6.2. Содержание самостоятельной работы по дисциплине
Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
Моделирование освещения (подсветка, создание источников света,
настройка параметров теней, исключение объектов из освещения, путь
управления всеми осветителями сцены, работа с камерой).
Создание эффекта объемного света (имитация освещения, прохождение
света через витражное стекло)
Создание освещенного объекта средствами объемного света,
глобальной освещенности Radiosity или дневного освещения.
Создание модели освещения «Картинная галерея»
Управление освещением (варианты построения сцен освещения с
элементами управления)
Освещение в цвете. Средства трехмерного моделирования
светоцветового пространства (цветовая температура, спектры
стандартных ламп, цветной и цветокорректирующий фильтры)
Наружное освещение (проектирование осветительной установки
архитектурного ансамбля)
Расчет и формирование принципиальной схемы электрической части
проекта. САПР электрооборудования.
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим
образом:
● Выполняется реферат по предложенной теме
● Проводится устное собеседование на основании подготовленного
реферата
7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения
дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам
следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия
самостоятельное (под
контролем
выполнение лабораторной работы
учебного
Результаты
обучения по
дисциплине
мастера) РД6, РД7, РД8,
РД9,
РД10,
РД11
РД5, РД12
взаимное рецензирование магистрантами работ друг друга
устный опрос при сдаче выполненных индивидуальных РД1, РД2, РД3,
РД4
заданий
устный опрос при сдаче экзамена
РД1, РД2, РД3,
РД4
Для
оценки
качества
освоения
дисциплины
при
проведении
контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства (фонд
оценочных средств):
 вопросы, выносимые на экзамены(пример):
1. Планирование освещения внутри помещения средствами DIALux.
2. Расчет освещенности горизонтальной поверхности заданной площади.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и
промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с
«Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости,
промежуточной
и
итоговой
аттестации
студентов
Томского
политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од
от 29.11.2011 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
 текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического
материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической
деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем и
др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах
(максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент
должен набрать не менее 33 баллов);
 промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце
семестра (оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене
(зачете) студент должен набрать не менее 22 баллов).
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов,
полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный
итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
1. Справочная книга по светотехнике / Московский дом света; под ред.
Ю. Б. Айзенберга. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Знак, 2006. — 972 с.
2. СП 52.13330.2011 (от 27 декабря 2010 г.) “Естественное и искусственное
освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95″
3. СП 23-102-2003. Естественное освещение жилых и общественных
зданий.
4. МУ 5046-89. Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с
применением искусственных источников ультрафиолетового излучения)
5. Кнорринг Г.М. и др. Справочная книга для проектирования
электрического освещения. Санкт-Петербург, 1992.
6. Руководство пользователя DIALux. Программный продукт DIALux
версия 4.11
7. Жданова Е.Г., Овчаров А.Т. Энергосбережение в осветительных
установках – Томск, 2003
Дополнительная литература
1. Ашкенази Г.И. Цвет в природе и технике / Г. И. Ашкенази. — 3-е
перераб. и доп. изд. — М.: Энергия, 1974. — 89 с.
2. Куликов В.П. Стандарты инженерной графики: уч.пособие –М.:Форум:
ИНФРА-М, 2007г.-240с.
3. Архитектурная физика : учебник для вузов / В. К. Лицкевич, Л. И.
Макриненко, И. В. Мигалина и др; Под ред. Н. В. Оболенского. — стер. изд.
— М.: Стройиздат, 2001. — 448 с.
Интернет-ресурсы:
1. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=5754 - Светодиодное
освещение в промышленном птицеводстве: монография - Трухачев В.И.,
Зонов М.Ф., Самойленко В.В., СтГАУ, 2012
2. http://znanium.com/bookread.php?book=326458 - Электроснабжение и
электрооборудование зданий и сооружений: Учебник / Т.В. Анчарова, М.А.
Рашевская, Е.Д. Стебунова. - М.: Форум: НИЦ Инфра-М, 2012. - 416 с.:
60x90 1/16. - (Высшее образование). (переплет) ISBN 978-5-91134-672-0,
1000 экз.
3. http://znanium.com/bookread.php?book=355373 - Макарова В. В. Дизайн
помещений: стили интерьера на примерах. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011.
— 168 с.: ил. — (Строительство и архитектура). - ISBN 978-5-9775-0738-7.
4. http://www.ltcompany.com - сайт компании ООО «Световые
технологии», ведущий производитель светотехнического оборудования на
территории СНГ.
5. http://www.philips.ru - сайт компании "Philips", ведущий производитель
светотехнического оборудования
6. http://www.osram.ru - сайт компании "Osram", мировой лидер в
производстве светотехнической продукции
7. http://www.xlight.ru- Светодиодные светильники и прожекторы для
архитектурно-художественного освещения
8. www.pdffactory.com Развитие светотехники. Светильники серии Trade
Line // PHILIPS, PDF created with pdfFactory trial version,
9. www.fagerhult.com(ru). Свет для работы - Освещение офисов. Модели
оценки качества освещения (VBE&AQ индексы). Брошюра. FAGERHULT
BELYSNING AB, 2008г. В том числе каталоги светильников 2009, Fagerhult,
10. www.cad.ru . Сайт Русской Промышленной компании. Всё о САПР и
ГИС.
Комплексная
автоматизация
проектно-конструкторских
и
технологических работ.
11. www.hagersystems.ru Сайт Группы компаний HAGER — всемирно
известный
разработчик
и
производитель
низковольтного
электрооборудования для промышленных и гражданских объектов.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины:
технические средства, лабораторное оборудование и др.
№
п/п
Наименование (компьютерные классы, учебные
лаборатории, оборудование)
Корпус 16В,
248 ауд.,
14 установок
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки
«Оптотехника».
1
Компьютерный класс
Корпус, ауд.,
количество
установок
Программа одобрена на заседании кафедры
(протокол № 137 от «24» 06 2013 г.).
Автор
Степанов С. А.
Рецензент
Корепанов В. И.