Научно-исследовательская практика Research Practice Санкт-Петербургский государственный университет
advertisement
Санкт-Петербургский государственный университет РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРАКТИКИ Научно-исследовательская практика Research Practice Язык(и) обучения русский Трудоемкость в зачетных единицах: 2 Регистрационный номер рабочей программы: 043482 Раздел 1. 1.1. Характеристики учебных занятий Цели и задачи учебных занятий Целью научно-исследовательской практики является усвоение и закрепление теоретической и практической подготовки обучающихся в плане ресурсоёмких проектов и вычислений, приобретение практических навыков и компетенций. Задачами научно-исследовательской практики являются: • выполнение исследовательской задачи; • разработка и отладка программ и/или приложений, в том числе для проведения вычислений с использованием высокопроизводительных вычислительных систем; • написание отчётной (и программной, если есть в поставленных задачах) документации. 1.2. Требования подготовленности обучающегося к освоению содержания учебных занятий (пререквизиты) Необходимо знание базовых разделов дисциплины (перечень «и/или») «Технология программирования», «Математическая обработка информации», «Прикладное и системное программное обеспечение», «Вычислительная математика», «Квантовая механика и статистическая физика». Обучающийся должен знать основы математического моделирования сложных яв-лений в различных областях прикладной математики, физики; уметь строить алгоритмы решения поставленных задач и реализовывать их. 1.3. Перечень результатов обучения (learning outcomes) Наряду с другими дисциплинами научно-исследовательская практика позволяет сформировать следующие компетенции: готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе, способен к критическому переосмыслению своего опыта, к адаптации к различным ситуациям и к проявлению творческого подхода, инициативы и настойчивости в достижении целей профессиональной деятельности; владеет культурой мышления, способен к восприятию, обобщению, анализу информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, способен анализировать философские, мировоззренческие, социально и личностно значимые проблемы; владеет основами методологии научного исследования, готов применять полученные знания и навыки для решения практических задач в процессе обучения и в профессиональной и социальной деятельности; уметь представлять результаты собственной деятельности с использованием современных средств, ориентируясь на потребности аудитории, в том числе в форме отчётов, презентаций, докладов; иметь навыки проведения экспериментальных исследований, выполнения проектов и заданий по тематике разрабатываемой научной проблемы; уметь работать в коллективе исполнителей над решением конкретных исследовательских задач и/или инновационных задач, быть готовым к реализации проектов исследовательской и инновационной направленности в команде исполнителей; уметь представлять широкому кругу слушателей получаемую по результатам исследований информацию, быть готовым преподавать физику в рамках среднего (основного) общего образования. 1.4. Перечень и объём активных и интерактивных форм учебных занятий объём занятий в активных и интерактивных формах научно-исследовательской практики составляет 24 часа. Основой практики является самостоятельная работа студентов в присутствии преподавателя и с использованием методических материалов. В процессе прохождения практики используются такие формы работы как: • обсуждение цели, задач практической работы и поэтапного плана их достиже-ния с руководителем практики в виде консультаций; • подготовка отчёта по результатам практики под руководством преподавателя (руководителя практики). Раздел 2. Организация, структура и содержание учебных занятий Организация учебных занятий 2.1. 2.1.1 Основная практика Трудоёмкость форм учебных занятий (сам.раб.) Объём активных и интерактивных итоговая аттестация промежуточная аттестация (сам.раб.) текущий контроль (сам.раб.) методических материалов сам. раб. с использованием в присутствии преподавателя Самостоятельная работа под руководством преподавателя итоговая аттестация промежуточная аттестация текущий контроль коллоквиумы контрольные работы лабораторные работы практические занятия консультации семинары лекции Контактная работа обучающихся с преподавателем практики и т.п. Код модуля в составе дисциплины, Трудоёмкость, объёмы учебной работы и наполняемость групп обучающихся ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ очная форма обучения Семестр 8 ИТОГО 4 20 80 56 4 2100 1025 1025 1-1 1-1 4 20 80 56 4 24 2 Виды, формы и сроки текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации Виды итоговой аттестации Код модуля в составе дисциплины, практики и т.п. Формы текущего контроля успеваемости Формы Сроки Виды промежуточной аттестации Виды Сроки ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ очная форма обучения Семестр 8 зачёт, устно, традиционн ая форма по графику промеж уточной аттестац ии (только для программ итоговой аттестации и дополнительных образовательных программ) Виды 2 Сроки 2.2. Структура и содержание учебных занятий № п/п Наименование темы (раздела, части) Вид учебных занятий Количество часов 1 Анализ цели практики, формулировка задач необходимых для достижения цели консультации 4 Обзор литературы, необходимой для реализации плана решения поставленных задач по методическим материалам 16 Выбор средств достижения цели практики (например, математической модели явления, методов решения уравнений, интегрирования и т.п., языков или сред программирования, компиляторов и прочее) по методическим материалам 12 Изучение специализированной литературы, необходимой для реализации выбранных средств достижения цели практики по методическим материалам 16 Разработка алгоритмов решения поставленных задач с учётом специфики выбранных средств по методическим материалам 12 Программирование алгоритмов решения поставленных задач в выбранной среде (на выбранном языке программирования) в присутствии преподавателя 40 Сборка (компиляция), отладка, профилирование и тестирование программ или программных комплексов в присутствии преподавателя 40 под руководством преподавателя 20 промежуточная аттестация 4 2 3 4 5 5 6 7 Подготовка отчётной результатам практики документации по 8 Презентация и защита результатов практики Раздел 3. 3.1. Обеспечение учебных занятий Методическое обеспечение 3.1.1 Методические указания по освоению дисциплины Общее руководство и контроль над прохождением научно-производственной практики осуществляется научным руководителем обучающегося. Непосредственное руководство и контроль осуществляется руководителем практики. 3.1.2 Методическое обеспечение самостоятельной работы В качестве варианта прохождения практики может служить работа с высокопроизводительным вычислительным комплексом HPC-0011654-001 (кластером) в учебнонаучной лаборатории Компьютерного моделирования в задачах системного анализа и управления, СПбГУ. Для работы с высокопроизводительным вычислительным комплексом HPC-0011654-001 предлагается к изучению литература, приведённая в разделе 3.4.2. Также, в качестве варианта прохождения практики может быть практика в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Россия). 3.1.3 Методика проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации и критерии оценивания По итогам прохождения практики обучающийся обязан предоставить отчёт о прохождении практики, а также письменный отзыв руководителя практики с рекомендуемой оценкой по системе зачёт/незачёт. Промежуточная аттестация по научно-исследовательской практике представляет собой защиту отчёта. Оценка выставляется по результатам оценивания отчёта и его защиты. Критерии оценивания отчёта о прохождении практики. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Точность формулировок цели и задач практики. Логичность и структурированность текста отчета. Качество проведённого литературного обзора. Обоснованность и адекватность выбора средств достижения цели практики. Качество решений поставленных задач и анализа их результатов. Качество сделанных выводов по результатам практики. Критерии оценивания защиты отчёта о прохождении практики. 1. 2. Презентация работы — умение представить работу, изложив основные задачи, методы их решения и полученные результаты в сжатой форме за отведённое время. Точность и полнота ответов на вопросы. Основываясь на указанных критериях выставляет зачёт: «зачёт» — все критерии соблюдены частично или полностью; «незачёт» — хотя бы один из критериев полностью не соблюдён; отсутствуют отчёт, презентация или отзыв руководителя практик; обучающийся не ответил на более половины вопросов по докладу (презентации). 3.1.4 Методические материалы для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации (контрольно-измерительные материалы, оценочные средства) Для проведения промежуточной аттестации обучающемуся предоставляется список критериев оценивания, описанный в пункте 3.1.3. 3.1.5 Методические материалы для оценки обучающимися содержания и качества учебного процесса АНКЕТА С целью изучения качества научно-исследовательской практики просим Вас ответить на вопросы предлагаемой анкеты. Оцените эти качества по следующей шкале: 5 баллов - качества проявляются практически всегда; 4 балла - качества проявляются часто; 3 балла - качества проявляются на уровне 50%; 2 балла - качества проявляются редко; 1 балл - качество практически отсутствует; 0 баллов - не могу оценить 1. Насколько Вы удовлетворены содержанием практики в целом? 012345 Комментарий_________________________________________________ 2. Насколько Вы удовлетворены общим стилем работы руководителя практики со студентами? 012345 Комментарий_________________________________________________ 3. Как Вы оцениваете качество подготовки предложенных методических материалов? 012345 Комментарий_________________________________________________ 4. Насколько Вы удовлетворены использованием современного высокотехнологичного оборудования при прохождении практики? 012345 Комментарий_________________________________________________ 5. Какие из полученных знаний и навыков Вы считаете наиболее полезными, ценными с точки зрения дальнейшего обучения и/или применения в последующей практической деятельности? Комментарий______________________________________________ 6. Что бы Вы предложили изменить в методическом и содержательном плане для совершенствования практики? Комментарий__________________________________________________ 7. Что запомнилось из всей практики? _____________________________________________________________ 8. Что показалось самым сложным? _____________________________________________________________ СПАСИБО! 3.2. Кадровое обеспечение 3.2.1 Образование и (или) квалификация штатных преподавателей и иных лиц, допущенных к проведению учебных занятий Руководитель научно-исследовательской практики должен иметь высшее образование. 3.2.2 Обеспечение учебно-вспомогательным и (или) иным персоналом Специальные требования отсутствуют 3.3. Материально-техническое обеспечение 3.3.1 Характеристики аудиторий (помещений, мест) для проведения занятий Компьютерный класс со свободным рабочим местом 3.3.2 Характеристики аудиторного оборудования, в том числе неспециализированного компьютерного оборудования и программного обеспечения общего пользования Компьютер, имеющий доступ к сети Internet (организация доступа к высокопроизводительному вычислительному комплексу HPC-0011654-001 может быть осуществлена через WEB-интерфейс); браузер. 3.3.3 Характеристики специализированного оборудования 12 вычислительных узлов с оперативной памятью 16 Гб, жёстким диском 160 Гб, двумя 4х ядерными процессорами Intel Xeon 5335 каждый 3.3.4 Характеристики специализированного программного обеспечения OS SuSe Linux (64 bit), компиляторы Intel C++/Fortran, библиотека MKL (Intel Math Kernel Library), библиотека FFTW (The Fastest Fourier Transform in the West), GCC (GNU Compiler Collection), OpenMP (Open Multi-Processing), MPI (OpenMPI, MPICH — Message Passing Interface CHameleon), FireFly (PS-GAMESS), Gaussian 9 3.3.5 Перечень и объёмы требуемых расходных материалов Специальные требования отсутствуют 3.4. Информационное обеспечение 3.4.1 Список обязательной литературы Не предусмотрено 3.4.2 Список дополнительной литературы Операционная система: • Немет Э., Снайдер Г., Сибасс С., Хейн Т. UNIX: руководство системного администратора. Для профессионалов. 3-е изд.: Пер. с англ. — СПб.: Питер; К.: Издатель-ская группа BHV, 2003. — 925 с. • Рочкинд М. Программирование для UNIX. 2-е изд. перераб. и доп.: Пер. с англ. — М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция»; СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 704 с. • Керниган Б., Пайк Р. UNIX. Программное окружение. — Символ-Плюс, 2003. — 416 с. • Стивенс У., Раго С. UNIX. Профессиональное программирование. — Символ+, 2007. —1040 с. Распределённые вычисления: • Таненбаум Э. Распределенные системы: принципы и парадигмы: [Пер.с англ.] / Э. Таненбаум, М. ван Стеен. — СПб. и др. : Питер, 2003. — 877 с. • Антонов А. С. Технологии параллельного программирования MPI и OpenMP: Учеб. пособие. Предисл.: В. А. Садовничий. — М.: Издательство Московского университета, 2012. — 344 с. • Гергель В. П. Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных многоядерных систем: учебник для студентов вузов, обуч. по напр. ВПО 010400 "При-кладная математика и информатика" и 010300 "Фундаментальная информатика и информ. технологии" / В. П. Гергель; Б-ка Нижегородского гос. ун-та им. Н. И. Ло-бачевского. — М.: Физматлит; М.: Изд-во Московского ун-та; Нижний Новгород: Нижегородский гос. ун-т, 2010. — 539 с. • Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности: [сборник] / Московский гос. ун-т им. М. В. Ломоносова; Суперкомпьютерный консор-циум ун- тов России, Рос. АН; под ред. В. А. Садовничего и др. — М.: Изд-во Мос-ковского ун-та, 2012. — 231 с. • Barbara Chapman, Gabriele Jost, Ruud van der Pas. Using OpenMP: portable shared memory parallel programming (Scientific and Engineering Computation). Cambridge, Massachusetts: The MIT Press., 2008. — 353 pp. Компиляторы: • Griffith A. GCC. The Complete Reference. — McGraw-Hill, 2002. — 673 p. Вычислительная математика: • Дж. Деммель. Вычислительная линейная алгебра: теория и приложения / Дж. Деммель; Пер. с англ. Х. Д. Икрамова. — М.: Мир, 2001. — 429 с. • В. В. Воеводин. «Вычислительная математика и структура алгоритмов». — М.: Изд-во МГУ, 2006. — 112 с. • W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery. Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing. 3rd Edition. — Cambridge University Press, 2007. — 1256 p. 3.4.3 Перечень иных информационных источников Internet-ресурсы: • https://www.suse.com/ru-ru/ (SuSe Linux); • http://parallel.ru/ (Лаборатория Параллельных информационных технологий Научно-исследовательского вычислительного центра Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова); • http://openmp.org/wp/ (The OpenMP API specification for parallel programming); • http://www.open-mpi.org/ (Open MPI: Open Source High Performance Computing); • http://www.mpi-forum.org/ (Message Passing Interface Forum); • http://cluster.linux-ekb.info/ (Параллельные вычисления без использования суперкомпьютеров); • https://software.intel.com/en-us/intel-compilers/ (Intel Compilers); • https://gcc.gnu.org/ (GCC, the GNU Compiler Collection); • http://fftw.org/ (The Fastest Fourier Transform in the West); • https://software.intel.com/en-us/intel-mkl/ (Intel Math Kernel Library); • http://www.qchem.ru/ (Уфимское квантовохимическое общество, виртуальная квантовохимическая лаборатория); • http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html (Firefly); • http://www.gaussian.com/ (The Official Gaussian Website); • http://www.netlib.org/lapack/ (LAPACK — Linear Algebra PACKage). Раздел 4. Разработчики программы Егоров Николай Васильевич, д.ф.-м.н., профессор, профессор, n.v.egorov@spbu.ru; Антонов Андрей Юрьевич, к.ф.-м.н., доцент, a.antonov@spbu.ru; Клемешев Владимир Алексеевич, к.ф.-м.н., доцент, v.klemeshev@spbu.ru.
