Tekniska beräkningar för Elektroteknik Åk 2, ht 2002

Transkript

1 UPPSALA UNIVERSITET Inst. för informationsteknologi Avd. för teknisk databehandling Jonas Nilsson Tekniska beräkningar för Elektroteknik Åk 2, ht 2002 Ansvarig institution Institutionen för informationsteknologi Avdelningen för teknisk databehandling (TDB) Polacksbacken, hus 2 Postadress: Box 120, Uppsala Tel., kansliet: Besökstider, kansliet (rum 4213): Mån, Tors och Tis, Ons, Fre Lärare Jonas Nilsson (lektor, TDB), rum 2319, , jonasn@tdb.uu.se Litteratur Shoichiro Nakamura, Numerical Analysis and Graphic Visualization with MATLAB, Second Edition, Prentice Hall PTR, New Jersey, USA, Kursboken är (när detta skrivs) billigare på Studentbokhandeln än på Akademibokhandeln. Referenslitteratur Anders Sjöberg Tekniska beräkningar, TDB, Uppsala universitet, Eva Pärt-Enander, Anders Sjöberg, Användarhandledning för MATLAB 6, TDB, Uppsala universitet, Introduktion till MATLAB, TDB, Uppsala universitet, Hemsida 1

2 Kursuppläggning Stoffet i kursen delas in i sex block. Varje block upptar ca en vecka av kurstiden och inleds med två föreläsningar (F) samt ett workout -pass (W). Därefter följer ett par dagars arbete med miniprojekt, med ett schemalagt handledningstillfälle (H). Blocket avslutas med en sammankomst av seminariekaraktär (S), med redovisning av utfört arbete och diskussion om resultaten. (Mer om workout, miniprojekt och seminarium nedan.) Varje block innehåller färdighetsträning i skriftlig och muntlig framställning. Blocken utgår från matematiska problemtyper som bör vara bekanta för kursdeltagarna sedan tidigare. Vi kommer att behandla beräkningsalgoritmer för dessa slags problem och detta kommer att kopplas till datorimplementering. Frågeställningar om effektivitet och robusthet hos det resulterande programmet kommer att vara centrala. Kursen Tekniska beräkningar binder således samman matematikkurser och datakurser med tillämpningar. Av planen nedan framgår tema för respektive block. Block Tema 1 Introduktion till Matlab och datorberäkningar 2 Icke-lineära ekvationer 3 Differentialekvationer: begynnelsevärdesproblem 4 Lineära ekvationssystem 5 Interpolation 6 Integration Läsanvisningar För inhämtandet av kunskaper om numeriska beräkningsmetoder används läroboken Numerical Analysis and Graphic Visualization with MATLAB. Av tabellen nedan framgår hur avsnitten i denna bok hör ihop med respektive block. Block Kapitel 1 1, , (7.7 översiktligt) , (10.3 översiktligt) , , , , (5.6 översiktligt) 2

3 Schema Tidpunkt Typ Innehåll OBS! on 23/10, F Kursintroduktion to 24/10, F Block 1 må 28/10, F Block 1 ti 29/10, F Block 1 on 30/10, H Block 1 må 4/11, F Block 2 ti 5/11, F Block 2 ti 5/11, W Block 2 Inl. av lösningar. on 6/11, H Block 2 må 11/11, S Block 2 Inl. av miniprojekt. må 11/11, F Block 3 ti 12/11, F Block 3 on 13/11, W Block 3 Inl. av lösningar. to 14/11, H Block 3 må 18/11, S Block 3 Inl. av miniprojekt. må 18/11, F Block 4 ti 19/11, F Block 4 ti 19/11, W Block 4 Inl. av lösningar. to 21/11, H Block 4 må 25/11, S Block 4 Inl. av miniprojekt. må 25/11, F Block 5 ti 26/11, F Block 5 ti 26/11, W Block 5 Inl. av lösningar. to 28/11, H Block 5 må 2/12, S Block 5 Inl. av miniprojekt. må 2/12, F Block 6 ti 3/12, F Block 6 on 4/12, W Block 6 Inl. av lösningar. to 5/12, H Block 6 Grupp 1 fr 6/12, H Block 6 Grupp 2 må 9/12, S Block 6 Inl. av miniprojekt. må 16/12, F Repetition ti 17/12, F/W Repetition to 19/12, F Frågor Om behov finns. fr 20/12, Tenta Polacksbacken 3

4 Workout För att man verkligen skall lära sig behärska de beräkningsmetoder och begrepp som ingår i kursen är det viktigt att öva. Erfarenheten visar att man behöver arbeta igenom ett antal problem med papper och penna för att få en ordentlig förståelse (att enbart experimentera med programkörningar är inte tillräckligt). Därför ingår i kursen fem s.k. workout-pass. De går ut på att studenterna löser förelagda övningsuppgifter. Arbetet utförs i miniprojektgrupperna (se nedan) och det finns lärare närvarande för att svara på frågor när grupperna kör fast. I slutet av varje workout-pass skall grupperna lämna in skriftliga lösningar till de uppgifter som ingått i passet. Detta är en obligatorisk del av kursexaminationen. Miniprojekt I kursen ingår fem miniprojekt. De skall genomföras i grupper om 3 personer och det viktiga är att man verkligen har arbetat med uppgiften, d.v.s. ägnat den ordentlig tankemöda och funderat över resultaten, även om man inte skulle ha lyckats lösa den fullständigt. Vi uppmuntrar diskussion kring uppgifterna, både med oss lärare och mellan de olika grupperna. Detta innebär inte att det är tillåtet att kopiera en annan grupps lösning. Uppgifterna är obligatoriska. Resultaten redovisas vid seminarier (se nedan). Vid seminarietillfällena skall skriftlig redovisning av gruppens arbete lämnas in (alltså även om gruppen inte nått ända fram ). Handledning Eftersom schemat är komprimerat blir den tid som kan avsättas för varje miniprojekt ganska kort. Därför uppmanas grupperna att så snart ni kör fast komma och fråga mig om hjälp. Vänta inte tills ni har avverkat långa nattimmar i sökandet efter något programfel och tidsnöden börjar infinna sig. Jag kommer att hålla öppen dörr för handledning. Seminarium Det seminarium som avslutar varje kursblock har normalt fem inslag: 1. Av läraren granskade workout-lösningar återlämnas till studenterna. Samtidigt utdelas ev. en stencil med kommentarer till lösningarna. 4

5 2. Alla miniprojektgrupper lämnar in skriftlig redovisning. 3. Två till tre miniprojektgrupper redovisar sina resultat muntligt. Redovisningen videofilmas och efteråt får de berörda grupperna tillsammans med kursledaren se filmen (s.k. spegelvisning). 4. Varje miniprojektgrupp får läsa en annan grupps redovisning och skriva ner synpunkter på såväl den skriftliga framställningen som sakinnehållet. Vad gäller den skriftliga framställningen skall man formulera minst två synpunkter om sådant man uppfattar som lyckat och ge minst en synpunkt som innebär ett förslag till förbättring. Vad gäller sakinnehållet skall man peka på resultat eller resonemang som man tycker är särskilt intressant, samt markera och kommentera de eventuella sakfel man finner. Denna kamratbedömning skall vara en hjälp för grupperna att gradvis under kursen förbättra sina rapporter. Dels får man förhoppningsvis värdefulla synpunkter på sin egen text. Dels lär man sig mycket av att läsa andras texter och formulera synpunkter på dem. (OBS! När kamratbedömningen är gjord kommer läraren att samla in och granska såväl rapporten som bedömningen.) 5. Den tid som blir över, normalt en lektionstimme, ägnas åt att läraren förtydligar vissa avsnitt i kursblocket. Slutdatum Den pedagogiska avsikten med kursuppläggningen är att de olika aktiviteterna skall bidra till en förståelse av kursstoffet. En viktig del i detta är återkoppling från läraren. Därför avslutas de olika delaktiviteterna med redovisningar. För varje redovisning finns ett slutdatum: Miniprojekten: respektive seminarietillfälle enligt schema Workout: respektive workout-tillfälle enligt schema. För att denna pedagogik skall fungera meningsfullt krävs att slutdatum respekteras. Redovisning skall lämnas in till angivet datum. Om du kommer i tidsnöd skall du ändå lämna in en redovisning, som visar hur långt du kommit med aktiviteten. En sådan ofullständig redovisning måste också innehålla en redogörelse för varför du inte hunnit med aktiviteten. OBS 1 5

6 Det kommer inte att vara några problem att följa reglerna ovan, om du planerar din arbetsinsats (med hjälp av kursplaneringen ovan). Som framgår av nästa avsnitt kommer då tidsåtgången att vara rimlig. (Du kommer dessutom att slippa eftersläpande inlämningsuppgifter när kursen är slut!) OBS 2 Tidsåtgång Kursen omfattar 4 poäng och bör därmed innebära ca 200 arbetstimmar för studenten. För arbetet med kursen är 66 lektionstimmar schemalagda. För varje miniprojekt bör en arbetstid om ca 8 timmar räcka, utöver de två schemalagda timmarnas handledning per block. Därmed återstår drygt 90 timmar, som studenten disponerar fritt för inläsning och övning. Examination För att bli godkänd på kursen måste man uppfylla samtliga följande villkor. Underförstått är att de olika momenten skall ha avklarats i rätt tid (enligt slutdatum): arbetat aktivt med miniprojekten och redovisat dem tillfredställande; deltagit aktivt i kamratbedömning av miniprojektrapporter; klarat de obligatoriska workout-uppgifterna; klarat den skriftliga tentamen. Poäng och betyg Maximalt tentamensresultat kommer att vara 30 poäng. För betyg 3 krävs minst 13 poäng, för betyg 4 minst 18 poäng och för 5 minst 24 poäng. Kursen ger totalt 4 kurspoäng. Vid inrapporteringen till Uppdok är poängen uppdelade så att om tentamen avklarats, rapporteras detta in som 2 kurspoäng. Om workout-uppgifterna och miniprojekten (och därmed sammanhängande redovisningar) avklarats, rapporteras detta in som 2 kurspoäng. 6