KT Богомолов / КТ-МУ_лаб_СДб-2014

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»

С. В. Богомолов

ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАБЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОРОВ.

Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Компьютерные технологии в дорожном строительстве»

Рекомендовано учебно-методической комиссией направления 270800.62 «Строительство» в качестве электронного издания для использования в учебном процессе

Кемерово 2013

Рецензенты:

Шабаев С. А. - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автомобильных дорог.

Богомолов Сергей Вадимович. Инженерные расчеты с использованием табличных процессоров [Электронный ресурс] : методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Компьютерные технологии в дорожном строительстве» для студентов направления 270800.62 «Строительство» профиль «Автомобильные дороги» всех форм обучения. / С. В. Богомолов. – Электрон. дан. – Кемерово: КузГТУ, 2013. – Систем. Минимальные требования: ОЗУ 64 Мб; Microsoft Windows 95. – Загл. с экрана.

Методические указания предназначены для практического освоения вычислительных возможностей Microsoft Excel в целях их применения в инженерных и технико-экономических расчетах при проектировании и строительстве автомобильных дорог. В состав указаний входят рекомендации и задания для выполнения лабораторных работ.

©КузГТУ ©БогомоловС.В.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ……………………………………….. 4

2 СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ……………….... 7

3 УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ ……………….…. 8

4 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ……………… 11

5 ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………….. 13

3

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1Цельизадачи

Настоящие методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса по дисциплине «Компьютерные технологии в дорожном строительстве» для студентов направления подготовки бакалавров 270800.62 «Строительство» профиль «Автомобильные дороги» и предназначены для самостоятельного выполнения студентами упражнений, примеров и задач по курсу.

Целью выполнения лабораторных работ является получение студентами знаний, способствующих эффективному использованию современной вычислительной техники в области проектирования и строительства автомобильных дорог.

Для достижения поставленной цели в данной контрольной работе планируется решить следующие основные задачи:

•научить компьютерной обработке результатов измерений в лабораторных и научно-исследовательских работах;

•ознакомить с приёмами практического применения основ математической статистики и оптимизационных расчетов в профессиональной деятельности.

Выполнение лабораторных работ позволит углубить знания

ипривить практические навыки по использованию персонального компьютера в предстоящей инженерной деятельности, а также может служить для студентов средством контроля усвоения курса.

1.2Дисциплины, усвоение которых необходимо для успешного выполнения лабораторных работ

Теоретической основой лабораторных работ являются знания, полученные студентами при изучении дисциплин, предусмотренных учебными планами специальности: «Математика» (основы теории вероятностей, статистические методы обработки данных); «Информатика» (модели решения вычислительных задач, программное обеспечение и технологии программирования).

4

1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате выполнения лабораторных работ

Выполнение лабораторных работ направлено на формирование следующих общепрофессиональных компетенций:

ПК-1 – использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования. В пределах данной компетенции обучающийся должен:

знать:

-методы математической обработки результатов;

уметь:

-применять методы математического моделирования в исследованиях;

владеть:

-методами теоретического и экспериментального исследо-

вания.

ПК-2 – способность выявления сущности проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности и привлечения соответствующего математического аппарата для их решения. В пределах данной компетенции обучающийся должен:

знать:

-возможные проблемы, возникающие в ходе профессиональной деятельности;

-основные статистические методы математической обработки результатов наблюдений;

уметь:

-выполнять построение и анализ регрессионных моделей в целях объяснения явлений, предсказания и управления.

ПК-5 – владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информацией. В пределах данной компетенции обучающийся должен:

знать:

- структуру программного обеспечения персональных компьютеров;

5

-технологии обработки числовой, текстовой и графической информации;

уметь:

-обрабатывать эмпирические и статистические данные;

-использовать табличный процессор Excel в задачах планирования производства, распределения ресурсов, управления запасами;

владеть:

- основными приемами работы на персональном компьюте-

ре;

-методами построения математической модели профессиональных задач и содержательной интерпретации полученных результатов;

-навыками эффективного использования встроенных функций и специальных инструментов табличного процессора.

1.4 Наименование тем для самостоятельной работы

Для успешного выполнения лабораторных работ и дополнительного изучения дисциплины «Компьютерные технологии в дорожном строительстве» студентам следует самостоятельно рассмотреть вопросы, указанные в таблице.

Рассматриваемые вопросы следует изучить по предлагаемым учебно-методическим материалам. Вся рекомендуемая литература имеется в библиотеке ФГБОУ ВПО КузГТУ им.Т. Ф. Горбачева.

2 СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Рабочей программой предусмотрено пять лабораторных работ, выполняемых в программной среде табличного процессора

Microsoft Excel.

Лабораторная работа №1 – «Обработка результатов измерений скорости движения автомобилей методами математической статистики».

Цель:

-приобретение навыков обработки результатов эксперимен-

та в среде Microsoft Excel. Задачи:

1Вычислить статистические характеристики с помощью встроенных функций Excel:

-минимальное значение скорости движения Vмин;

-максимальное значение скорости движения Vмакс;

-среднее значение скорости движения Vср;

-стандартное отклонение S;

-стандартное отклонение среднего Sср;

-коэффициент Стьюдента t;

-доверительный интервал для вероятности Р = 0.95.

2Получить статистические характеристики, используя ин-

струмент «Описательная статистика» надстройки «Анализ данных».

3Построить графические характеристики распределения скоростей движения, включая:

-гистограмму,

7

-кумулятивную кривую (кривую накопленной частости),

-теоретическую кривую,

используя надстройки «Анализ данных» и Мастер диаграмм.

Для получения достаточного количества исходных данных (результатов измерений скорости) использовать имитационный эксперимент с помощью инструмента «Генерация случайных чи-

сел» надстройки «Анализ данных».

При выполнении п.п. 3 и 4 подобрать интервал скоростей («карман» – в терминологии Excel), позволяющий получить наиболее симметричную гистограмму, демонстрирующую нормальный закон распределения.

Лабораторная работа №2 – «Построение регрессионной зависимости зазоров безопасности от скорости движения автомобилей при определении необходимой ширины проезжей части дорог».

Цель:

-освоение возможностей Excel в регрессионном анализе.

Задачи:

-вычислить параметры (коэффициенты уравнения, показатель тесноты связи) и построить график линейной регрессии с использованием:

1 Метода наименьших квадратов в табличной форме.

2 Графического метода (инструмент Мастер гистограмм). 3 Надстройки «Анализ данных» (инструмент Регрессия)

4 Статистической функции ЛИНЕЙН().

5 Надстройки «Поиск решения».

Лабораторная работа №3 – «Решение задач организации строительного производства с использованием систем линейных уравнений».

Цель:

-освоение технологии решения систем линейных алгебраических уравнений средствами Excel.

Задачи:

-решить системы линейных уравнений с помощью матричных функций Excel и надстройки «Поиск решения».

Лабораторная работа №4 - «Выбор оптимального плана производства методом линейного программирования».

8

Цель:

-изучение инструментальных возможностей Excel и приобретение навыков в решении задач оптимизации.

Задачи:

-с использованием надстройки «Поиск решения» сформировать исходные данные и найти решение задачи линейного программирования

Лабораторная работа №5 – «Решение транспортных за-

дач».

Цель:

-изучение вычислительных возможностей Excel и приобретение навыков в решении задач оптимизации.

Задачи:

-с использованием надстройки «Поиск решения» сформировать исходные данные и найти оптимальное решение транспортной задачи.

Исходные данные по каждому варианту задания представляются в электронном виде преподавателем на первом занятии.

3 УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ

3.1 Выбор варианта и оформлению лабораторных работ

Задание для каждой лабораторной работы состоит из 30 вариантов.

Номер варианта определяется по зачетной ведомости, актуальной на день выдачи заданий.

Результаты выполнения лабораторных работ представляются на бумажном и электронном носителях.

На листах Excel все исходные, расчетные и итоговые показатели, таблицы и графики должны быть подписаны в соответствии с принятой методикой расчета.

Все листы Excel (в электронном варианте) должны быть именованы (иметь названия, сокращенные и близкие к темам задания), лишние пустые листы необходимо удалить.

Формировать листы Excel следует компактно и из расчета – один способ решения на отдельный лист.

9

На бумажном носителе решение каждой задачи представляется распечаткой листов с книжной или альбомной ориентацией –

взависимости от компоновки содержимого.

Коформлению отчета на бумажном носителе предъявляются следующие требования:

1 Решение каждой задачи представляется распечаткой листов бумаги формата А4 с книжной или альбомной ориентацией –

взависимости от компоновки содержимого.

2 Отчет должен быть выполнен в соответствии с требовани-

ями ГОСТ 2.105-95*.

3 По всем заданиям лабораторных работ - один общий титульный лист, на котором указываются название дисциплины, ФИО студента, группа, а также фамилия с инициалами преподавателя кафедры, которому работа предъявляется для проверки.

На второй странице отчета указывается содержание выполненных работ с указанием номеров страниц по заданиям.

4 На первой странице каждого задания сначала приводится его полное наименование, условие задачи и исходные данные, а затем – решение в виде снимков рабочих областей зкрана с соответствующими комментариями (Приложение А).

5 Отчет по лабораторным работам на бумажном носителе представляются после проверки заданий и защиты в электронном виде.

3.2 Оценочные средства при защите лабораторных работ

Оценивающими средствами контроля выполнения выданных практических заданий и самостоятельного изучения учебного материала являются контрольные упражнения. Сущность контрольных упражнений заключается в выполнении задания в цифровой форме.

Примеры упражнений при защите лабораторных работ:

1Сгенерировать последовательность случайных чисел заданного закона распределения.

2Построить гистограмму заданного распределения с помощью надстройки «Анализ данных».

3Построить регрессионную зависимость с помощью мастера диаграмм.

10