информатика / MathCad и MatLab / Уч метод комплекс для металлургов

ВСТУП

Дисципліна «Інформатика, обчислювальна техніка і програмування» займає важливе місце в підготовці фахівців базового напряму металургійних спеціальностей.

Постійно зростаюча складність і динамічність виробничих, економічних і соціально-економічних систем, великі розміри цих систем, складність їх зв’язків і взаємозв’язків, колосальні обсяги обчислювальних робіт при плануванні, прогнозуванні і прийнятті виробничих і управлінських рішень – такі підстави для широкого впровадження обчислювальної техніки в практику повсякденного життя.

Предметом вивчення дисципліни «Інформатика, обчислювальна техніка і програмування» є засоби комп’ютерної техніки, формалізація та алгоритмізація сучасних інформаційних процесів.

Робочу навчальну програму складено на підставі галузевого стандарту вищої освіти підготовки бакалавра за напрямом 6.050401 – «Металургія».

Метою вивчення дисципліни «Інформатика, обчислювальна техніка і програмування» є засвоєння методів і способів автоматизації обробки та використання інформації за допомогою сучасних персональних комп’ютерів, формування у майбутніх фахівців сучасного рівня інформаційної та комп’ютерної культури, набуття практичних навичок роботи на сучасній комп’ютерній техніці і використання сучасних інформаційних технологій для розв’язання різноманітних задач в практичній діяльності за фахом.

Основним завданням курсу є: засвоїти принципи побудови сучасних обчислювальних машин, основи алгоритмізації та програмування, а також набути вміння використовувати програмне забезпечення комп’ютерних систем (операційні системи, системи підготовки текстів, електронні табличні процесори, прикладні пакети програм тощо) для пошуку необхідної інформації і її обробки, підготовки текстових документів, виконання технічних і економічних розрахунків.

Студенти повинні знати: структуру персонального комп’ютера; основи побудови операційних систем і операційну систему Win-

4

dows; текстовий процесор Word; основи використання сучасних пакетів програм для рішення задач обчислювального характеру (на прикладі пакету Mathcad); принципи обробки даних за допомогою табличних процесорів (на прикладі Microsoft Excel); основи алгоритмізації і програмування на алгоритмічній мові Visual Basic for Application (VBA) в середовищі Excel.

Студенти повинні уміти:

–виконувати операції з папками і файлами в операційній системі Windows, використовувати стандартні програми Windows, архіватори та антивірусні програми;

–використовуючи обчислювальну техніку, здійснювати набір, форматування і друк тексту, таблиць, формул, виконувати рисунки;

–будувати на екрані монітору графіки, таблиці та діаграми за допомогою стандартних програм;

–виконувати обробку даних за допомогою Microsoft Excel;

–вирішувати задачі обчислювального характеру за допомогою пакету Mathcad і Microsoft Excel;

–вирішувати рівняння, системи рівнянь і оптимізаційні задачі за допомогою пакету Mathcad і Microsoft Excel;

–створювати простіші програми на алгоритмічній мові Visual Basic for Application (VBA) в середовищі Excel.

Вивчення дисципліни дає основу для використання комп’ютерної техніки при вивченні спеціальних дисциплін, курсовому

ідипломному проектуванні, а також в наступній роботі на підприємствах.

5

ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

Тема 1. Апаратне і програмне забезпечення інформатики

Предмет і зміст дисципліни. Значення комп’ютерної техніки у галузі металургійного виробництва. Апаратне і програмне забезпечення інформатики.

Подання інформації в комп’ютерах. Класифікація та покоління ЕОМ. Огляд сучасних персональних комп’ютерів. Основне призначення, структура й програмне забезпечення ЕОМ. Основні характеристики ПЕОМ. Структура ПЕОМ. Основні блоки. Поняття й функції процесора, пам’яті, пристроїв уведення - виведення інформації. Мікропроцесор. Оперативна і постійна пам’ять. Системна шина. Зовнішні пристрої, що запам’ятовують. Монітори. Клавіатура. Принтери. Основні принципи побудови комп’ютерних мереж.

Тема 2. Системне програмне забезпечення інформаційних процесів. Операційна система Windows

Призначення та склад системного програмного забезпечення. Огляд операційних систем. Операційна система WINDOWS. Основні відомості про WINDOWS. Запуск програм, керування вікнами. Робочий стіл i головне меню. Панель задач. Стандартні програми

WINDOWS: Блокнот, Калькулятор, WordPad, графічний редактор

Paint.

Структура даних на магнітних носіях. Логічна та фізична структури даних. Диски, папки, файли, дерево папок. Ім’я та розширення файлів. Повний шлях. Навігація в WINDOWS. Засоби навігації. Ін-

струменти Мой компьютер і Проводник (WINDOWS Explorer).

Структура вікна програми Проводник. Створення папок і документів. Копіювання, перейменування і переміщення об’єктів. Буфер обміну і його використання. Ярлики. Команда пошуку та її використання для пошуку папок i файлів.

Обслуговування дисків. Форматування дискет. Перевірка та дефрагментація дисків. Перевірка диска на наявність вірусів. Антивірус-

6

ні програми.

Робота з програмою Командная строка (сеанс MS DOS). Команда зміни поточного диска. Робота з каталогами. Перегляд вмісту каталогу.

Тема 3. Текстовий редактор Word

Пакет Microsoft Office. Склад пакету і призначення додатків. Текстовий процесор Microsoft Word. Виклик редактора для роботи. Елементи вікна Word (рядок головного меню, панелі інструментів, лінійки, статусний рядок). Меню. Панелі інструментів. Створення, відкриття, зберігання, друкування документа. Редагування тексту: виділення блока, копіювання, переміщення, знищення. Перевірка правопису. Основні правила набору тексту. Форматування документу. Встановлення параметрів сторінки, форматування абзаців і символів.

Створення і редагування таблиць. Операції з стовпчиками і рядками документа таблиці. Зміна розмірів стовпчиків. Зміна оформлення таблиць. Обчислення в таблицях. Сортування.

Редактор формул. Створення і редагування формул. Основні правила набору формул. Меню редактора формул. Зміна розмірів елементів формул і стилю у формулах.

Рисовані об’єкти в Word. Вставка і створення рисунків. Панель інструментів Рисование. Рисування, трансформація і копіювання фігур. Автофігури. Використання WordArt.

Тема 4. Програмне забезпечення для рішення задач обчислювального характеру

Стисла характеристика сучасних пакетів для рішення задач обчислювального характеру. Призначення пакета Mathcad. Інтерфейс користувача системи Mathcad. Палітри математичних знаків і докуме-

нти Mathcad.

Алфавіт, константи і змінні. Поняття про арифметичні обчислення. Умонтовані елементарні функції. Обчислення арифметичних виразів, сум, добутків, похідних і інтегралів.

7

Поняття про символьні обчислення. Виконання в символьному виді за допомогою директив операцій розкладання в ряд Тейлора, диференціювання функції, пошуку інтегралу, спрощення виразу, дій з матрицями.

Тема 5. Рішення задач обчислювального характеру в Mathcad. Елементи програмування Mathcad і їх використання

Ранжировані і індексовані змінні і особливості їх використання. Найпростіші функції користувача і їх створення. Обчислення значень функції при зміні аргументу із заданим кроком і побудова графіка залежності функції від аргументу. Функція умовних виразів і її призначення. Рішення рівнянь.

Робота з масивами, векторами і матрицями. Типи масивів і доступ до елементів. Векторні і матричні функції. Дії з матрицями. Рішення систем лінійних алгебраїчних рівнянь і систем нелінійних рівнянь. Умонтовані функції пакета для статистичної обробки експериментальних даних.

Огляд програмних операторів. Використання панелі Программирование для введення основних операторів. Оператор додавання лінії. Локальне присвоювання значень змінним. Організація циклів, переривання і продовження обчислювального процесу. Умовний оператор if. Використання засобів програмування для пошуку суми, добутку, середнього значення елементів масиву, найбільшого і найменшого значення елементів масиву та їх номерів у масиві.

Тема 6. Системи табличної обробки даних

Поняття електронної таблиці (ЕТ). Основні елементи ЕТ (робоча книга, робочий лист, комірка, табличний курсор тощо). Табличний процесор Microsoft Excel. Меню і панелі інструментів. Збереження вмісту ЕТ на магнітному носії, виведення результатів на принтер. Введення і редагування даних, копіювання і переміщення інформації. Типи даних ЕТ (символьні, числові). Автозаповнення. Форматування комірок.

8

Організація обчислень в Excel. Уведення формул. Автододавання. Використання функцій. Обчислення значень функції при зміні аргументу із заданим кроком. Види діаграм. Побудова графіків і діаграм. Використання функції ЕСЛИ для організації обчислень, що мають розгалужену структуру. Спільне використання Word і Excel при оформленні документів. Засіб Подбор параметра і його використання для рішення рівнянь.

Робота з базами даних в Excel. Вимоги до таблиці, щоб вона була базою даних. Створення бази даних. Робота з записами бази даних в режимі форми. Пошук даних за критерієм. Команда Автофильтр. Сортування бази даних. Команда Итоги. Створення зведеної таблиці.

Практичні розрахунки на Excel. Дії з матрицями. Рішення системи лінійних алгебраїчних рівнянь матричним методом. Засіб Поиск решения і його використання. Пошук найбільшого і найменшого значення функції при наявності обмежень.

Статистичний аналіз даних в Excel. Основні можливості і приклади використання. Статистичні функції. Аналіз експериментальних даних. Основні можливості інструменту Пакет анализа. Описова статистика. Дисперсійний, кореляційний і регресійний аналіз. Побудова лінії тренду і прогнозування значень параметру в Excel.

Тема 7. Алгоритмічна мова і елементи програмування

Мови програмування. Призначення мови програмування висо-

кого рівня Visual Basic for Application (VBA) і його стисла характерис-

тика. Основи програмування на VBA в середовищі Excel. Інтегроване середовище розробки VBA. Основні складові IDE VBA.

Робота з макросами в Excel. Призначення, запис і виконання макросів. Використання абсолютних і відносних посилань при запису макросу. Перегляд і друк тексту макросу.

Основні поняття об’єктно-орієнтованого програмування (ООП): клас, властивість, метод, подія. Процес створення процедури обробки події, яка відбувається при клацанні по кнопці, що розміщена на робочому листі. Загальні принципи побудови програми на VBA. Поняття

9

оператор, процедура, модуль, проект. Ієрархія об’єктів Excel. Використання властивостей і методів об’єктів.

Основні елементи мови VBA. Алфавіт мови, константи і змінні. Арифметичні і логічні операції. Порядок виконання операцій. Основні математичні функції VBA. Запис арифметичних виразів на VBA. Організація вводу-виводу даних. Уведення даних з використанням елементів керування, комірок Excel і функції InputBox. Виведення даних у текстові поля або комірки Excel. Функції для перетворення строкових даних у числові і числових у строкові. Програмування алгоритмів лінійної структури.

Організація розгалужень. Оператори безумовного переходу GoTo, умовного переходу If – Then – Else, вибору Select Case, їх синтаксис і використання. Організація циклів. Види циклів. Організація циклів з відомим числом повторень, з умовою до виконання циклу і після виконання циклу. Вкладені цикли і їх організація. Організація передчасного виходу з циклів For – Next і Do – Loop. Програмування алгоритмів циклічної і розгалуженої структур.

Створення функції користувача в Excel. Організація обчислень з використанням функції користувача.

Основні поняття про масиви. Опис, введення і виведення масивів. Формування масивів за допомогою датчика випадкових чисел Rnd. Програмування з використанням одномірних масивів. Визначення суми, добутку, середнього значення елементів масиву, найбільшого і найменшого значень. Дії з матрицями.

10