ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
| Τίτλος | ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ / INFORMATICS |
| Κωδικός | 105 |
| Σχολή | Πολυτεχνική |
| Τμήμα | Μηχανολόγων Μηχανικών |
| Κύκλος / Επίπεδο | 1ος / Προπτυχιακό |
| Περίοδος Διδασκαλίας | Εαρινή |
| Υπεύθυνος/η | Κωνσταντίνος Καρατζάς |
| Κοινό | Ναι |
| Κατάσταση | Ενεργό |
| Course ID | 20000369 |
Πρόγραμμα Σπουδών: ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
Εγγεγραμμένοι φοιτητές: 2
| Κατεύθυνση | Τύπος Παρακολούθησης | Εξάμηνο | Έτος | ECTS |
|---|---|---|---|---|
| Κορμός | Υποχρεωτικό | 2 | 1 | 6 |
| Τίτλος | ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ |
| Ακαδημαϊκό Έτος | 2020 – 2021 |
| Περίοδος Τάξης | Εαρινή |
| Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ | |
| Class ID | 600171043
|
Τύπος Μαθήματος 2016-2020
- Υποβάθρου
- Επιστημονικής Περιοχής
Τύπος Μαθήματος 2011-2015
Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού
Τρόπος Παράδοσης
- Πρόσωπο με πρόσωπο
- Eξ απoστάσεως εκπαίδευση
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
- e-Οδηγός Σπουδών https://qa.auth.gr/el/class/1/600171043
- eLearning (Moodle): https://elearning.auth.gr/course/view.php?id=7379
- OpenCourses (eClass): https://opencourses.auth.gr/courses/OCRS328/
Γλώσσα Διδασκαλίας
- Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
Προαπαιτήσεις
Γενικές Προαπαιτήσεις
Το μάθημα σχεδιάστηκε για φοιτητές που θα ασχοληθούν με την επιστήμη του Μηχανολόγου Μηχανικού αλλά απευθύνεται και σε όποιον ενδιαφέρεται για την ανάλυση και επίλυση προβλημάτων με τη βοήθεια Η/Υ. Για τη διαμόρφωση του περιεχομένου και των μεθόδων διδασκαλίας λήφθηκε υπόψη η ετερογένεια των φοιτητών ως προς το γνωστικό τους υπόβαθρο σε θέματα πληροφορικής, που οφείλεται στον τρόπο ένταξης και μελέτης της επιστήμης αυτής στο Λύκειο. Tο μάθημα δεν προϋποθέτη προηγούμενη γνώση προγραμματισμού και επίλυσης προβλημάτων με τη βοήθεια Η/Υ.
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Εισαγωγή:
Το μάθημα της Πληροφορικής στοχεύει στο να καλλιεργήσει την ικανότητα επίλυσης προβλημάτων με τη βοήθεια Η/Υ. Στο πέρας του μαθήματος οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση να επιλύουν προβλήματα Μηχανικού χρησιμοποιώντας υπολογιστικά περιβάλλοντα και προγραμματισμό Η/Υ. Η επίλυση προβλημάτων θα περιλαβάνει τη διαμόρφωση αλγορίθμου, την υλοποίηση και εκτέλεση αντίστοιχου προγράμματος σε Η/Υ, τον υπολογισμό αριθμητικών τιμών, αλλά και την ανάλυση δεδομένων και τη δημιουργία βασικών προσομοιώσεων.
Αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα:
Οι φοιτητές αναμένεται ότι στο πλαίσιο του μαθήματος θα
1. Αναλύουν ένα πρόβλημα και θα σχεδιάζουν μια λύση (διαμόρφωση αλγορίθμου).
2. Μάθουν τις βασικές δομές προγραμματισμού Η/Υ σε μια γλώσσα-περιβάλλον προγραμματισμού υψηλού επιπέδου (Matlab).
3. Αναπτύσσουν δομημένα, αποδοτικά, κατανοητά και επαναχρησιμοποιήσιμα προγράμματα Η/Υ σε μία γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου (Matlab).
4. Kατανοούν πολύπλοκα προγράμματα.
5. Εκτιμούν την αποδοτικότητα μιας λύσης (αλγορίθμου).
6. Αναλύουν δεδομένα και θα δημιουργούν βασικές προσομοιώσεις
Γενικές Ικανότητες
- Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
- Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
- Λήψη αποφάσεων
- Αυτόνομη εργασία
- Ομαδική εργασία
- Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
- Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
- Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
- Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα
- Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου
- Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
- Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
Περιεχόμενο Μαθήματος
Το μάθημα της Πληροφορικής στοχεύει στο να καλλιεργήσει την ικανότητα επίλυσης προβλημάτων με τη βοήθεια Η/Υ. Στο πέρας του μαθήματος οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν έναν Η/Υ για την επίλυση προβλημάτων, αλλά και για την ανάλυση δεδομένων και τη δημιουργία βασικών προσομοιώσεων. Ειδικότερα, θα πρέπει να είναι σε θέση να αναλύουν θεωρητικά ένα πρόβλημα, να διαμορφώνουν τον αλγόριθμο επίλυσης, και να το επιλύουν πρακτικά αναπτύσσοντας ένα κατάλληλο πρόγραμμα Η/Υ, ακολουθώντας τις βασικές αρχές προγραμματισμού.
Το μάθημα περιλαμβάνει: (i) διαλέξεις θεωρίας και παραδόσεις ασκήσεων, (ii) εξάσκηση στη Νησίδα Η/Υ (iii) θέματα και ασκήσεις προς εκπόνηση, και υποστηρίζεται από εκπαιδευτικά video, διαδραστικές διδικτυακές ασκήσεις και συμπληρωματικό ηλεκτρονικό υλικό.
Η τελική βαθμολογία διαμορφώνεται βάσει εξετάσεων αλλά και από τη βαθμολογία των θεμάτων και των ασκήσεων προς εκπόνηση. Για το μάθημα χρησιμοποιείται το υπολογιστικό περιβάλλον και γλώσσα προγραμματισμού Matlab/Octave. Το πλήρες περιεχόμενο, το υποστηρικτικό υλικό, ο αναλυτικός προγραμματισμός του μαθήματος καθώς και όποια άλλη πληροφορία το αφορά, είναι διαθέσιμα στον διαδικτυακό τόπο https://elearning.auth.gr/.
ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ:
Εβδομάδα.#01: Επίλυση προβλημάτων με Η/Υ-εισαγωγή Στην πρώτη εβδομάδα κάνουμε μία εισαγωγή στην επίλυση προβλημάτων με τη βοήθεια Η/Υ. Κατόπιν εξηγούμε τη διαδικασία επίλυσης προβλήματος, διατυπώνοντας και χαρακτηρίζοντας τα βήματά της και αναγνωρίζοντας την ανάγκη γενίκευσής της, φτάνοντας έτσι στην έννοια του αλγορίθμου. Την εβδομάδα αυτή γνωρίζουμε τις βασικές διαδικασίες και τα εργαλεία του μαθήματος της Πληροφορικής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΑΠΘ. Στο τέλος της εβδομάδας θα πρέπει να έχετε πετύχει τα εξής:- Να αναγνωρίζετε και να διατυπώνετε τα βασικά βήματα επίλυσης ενός απλού προβλήματος
- Εγκατάσταση του περιβάλλοντος εργασίας (χρησιμοποιούμε το λογισμικό ανοικτού κώδικα Octave) στον προσωπικό σας υπολογιστή
- Εκτέλεση ενός απλού προγράμματος στο περιβάλλον που εγκαταστήσατε
- Να έχετε σαφή εικόνα των δομικών στοιχείων των αλγορίθμων
- Να μπορείτε να αναπτύξετε το δικό σας απλό πρόγραμμα σε Matlab/Octave
- Να μπορείτε να αναπτύσσετε τη δική σας συνάρτηση σε Matlab/Octave
- Να μπορείτε να επιμερίσετε τη λύση ενός προβλήματος σε μικρότερα τμήματα που μπορούν να επιλυθούν ανεξάρτητα
- Να μπορείτε να αναπτύξετε ένα μικρό πρόγραμμα που συνδυάζει δομές ελέγχου και επανάληψης
- Να είσαστε σε θέση να υλοποιήσετε τη μέθοδο της διχοτόμησης και της εξαντλητικής αναζήτησης σε προβλήματα
- Να αναγνωρίζετε δομές προγραμματισμού και να τις χρησιμοποιείτε απρόσκοπτα
- Να σχεδιάζετε και να υλοποιείτε αλγορίθμους που χρησιμοποιούν δομές προγραμματισμού και ελέγχου με ευχέρεια
- Να χρησιμοποιείτε τα εργαλεία που παρέχει το Matlab/Octave για να κάνετε τον κώδικά σας πιο αποδοτικό και πιο συνοπτικό
- Να μπορείτε να αντιστοιχίσετε τμήματα κώδικα σε συγκεκριμένες οικογένειες υπολογιστικής πολυπλοκότητας
- Να μπορείτε να συγκρίνετε δύο διαφορετικούς αλγορίθμους επίλυσης του ίδιου προβλήματος ως προς την πολυπλοκότητα και την ταχύτητα εκτέλεσης
- Με τη βοήθεια του εργαστηρίου, να εντοπίσετε γνωσιακά και άλλα προβλήματα και να τα επιλύσετε
- Να δημιουργείτε αναδρομικές συναρτήσεις
- Να εκτιμάτε την υπολογιστική πολυπλοκότητα ενός αλγορίθμου
- Να κατασκευάζετε γραφήματα
- Να δημιουργήσετε και να χρησιμοποιήσετε τυχαίους αριθμούς (εφαρμογή σε Matlab/Octave)
- Να αναγνωρίζετε απλά προβλήματα στοχαστικού χαρακτήρα
- Να διαμορφώσετε έναν βασικό αλγόριθμο για την προσομοίωση και επίλυση προβλημάτων στοχαστικού χαρακτήρα με τη βοήθεια τυχαίων αριθμών
- Να αναγνωρίζετε και να χρησιμοποιείτε τη μέθοδο Monte Carlo (π.χ. σε προβλήματα όπως οι κινήσεις μορίων, η ζήτηση εποχικών προϊόντων, η αντοχή μηχανολογικής κατασκευής)
- Ο υπολογισμός ορισμένων και αόριστων ολοκληρωμάτων και παραγώγων συναρτήσεων
- Η επίλυση πολυωνυμικών ή άλλων εξισώσεων
- Η επίλυση γραμμικών συστημάτων με χρήση απλής άλγεβρας πινάκων-οριζουσών (όχι αριθμητικά)
- Η πολυωνυμική προσέγγιση αριθμητικών δεδομένων (πολυωνυμική παρεμβολή)
- Η αριθμητική παραγώγιση και ολοκλήρωση (σε εισαγωγικό επίπεδο)
- Να επιλύετε μία απλή διαφορική εξίσωση συμβολικά στο Matlab
- Να μπορείτε να δημιουργήσετε μία απλή προσομοίωση δυναμικού συστήματος μέσω Simulink
- Να χρησιμοποιείτε αρχεία δεδομένων στο Matlab, και να κάνετε υπολογισμούς, αναλύσεις και γραφικές παραστάσεις με αυτά
Λέξεις Κλειδιά
Επίλυση προβλημάτων με Η/Υ, αλγόριθμος, προγραμματισμός Η/Υ, γλώσσες προγραμματισμού, Matlab, Fortran
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
- Σημειώσεις
- Διαφάνειες
- Βιντεοδιαλέξεις
- Πολυμεσικό υλικό
- Διαδραστικές ασκήσεις
- Βιβλίο
- Εργαστηριακές Ασκήσεις και Θέματα προς εκπόνηση, αμφότερα συνοδευόμενα από αναλυτικές σημειώσεις
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
- Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Αξιολόγηση των Φοιτητών
Περιγραφή
Το περιεχόμενο του μαθήματος, ο αναλυτικός χρονοπρογραμματισμός των διαλέξεων, των εργαστηρίων Νησίδας Η/Υ και των θεμάτων προς εκπόνηση, καθώς και όλες οι πληροφορίες που αφορούν το μάθημα είναι διαθέσιμος διαδικτυακά. Όλο το εκπαιδευτικό υλικό διατίθεται on-line, ενώ οι ασκήσεις και τα θέματα προς εκπόνηση είναι διαθέσιμα on-line για διευκρινήσεις και παροχή επιπρόσθετων πληροφοριών μέσω τεχνολογίας cloud (google docs). Οι φοιτητές έχουν έτσι τη δυνατότητα να αλληλεπιδρούν ηλεκτρονικά με τους διδάσκοντες αλλά και μεταξύ τους, και να συνδιαμορφώνουν το μαθησιακό υλικό. Η παράδοση των ασκήσεων γίνεται ηλεκτρονικά. Τα αποτελέσματα της διόρθωσης των ασκήσεων δημοσιεύονται ηλεκτρονικά, με αναλυτικά σχόλια για τον κάθε φοιτητή ξεχωριστά. Το σύνολο των ασκήσεων που εκπονούνται στη Νησίδα Η/Υ είναι διαθέσιμο διαδικτυακά, μαζί με ενδεικτικές λύσεις αλλά και επιπρόσθετες προτεινόμενες ασκήσεις προς επίλυση. Το μάθημα περιλαμβάνει απλά video (YouTube Channel) που ακολουθούν και υποστηρίζουν το πρόγραμμα της εξάσκησης των φοιτητών στη Νησίδα Η/Υ, καθώς και on-line ασκήσεις. Το σύνολο της επικοινωνίας με τους φοιτητές γίνεται ηλεκτρονικά (μέσω του eclass αλλά και με χρήση προσωπικών emails και τεχνολογίας cloud).
Οργάνωση Μαθήματος
| Δραστηριότητες | Φόρτος Εργασίας | ECTS | Ατομικά | Ομαδικά | Erasmus |
|---|---|---|---|---|---|
| Διαλέξεις | 40 | 1,3 | ✓ | ✓ | ✓ |
| Μελέτη και ανάλυση βιβλίων και άρθρων | 15 | 0,5 | ✓ | ✓ | |
| Εκπόνηση μελέτης (project) | 90 | 3 | ✓ | ✓ | |
| Εξετάσεις | 10 | 0,3 | ✓ | ||
| εξάσκηση στη Νησίδα Η/Υ - online | 25 | 0,8 | ✓ | ✓ | |
| Σύνολο | 180 | 6 |
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
Η αξιολόγηση των φοιτητών γίνεται με τη βοήθεια των προσωπικών εργασιών - projects, αλλά και της τελικής εξέτασης. Η τελική εξέταση περιλαμβάνει ανάπτυξη προγράμματος για την επίλυση ενός προβλήματος στη Νησίδα Η/Υ. Για όσους φοιτητές δεν έχουν ή δεν επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν το βαθμό που αποκόμισαν από την εκπόνηση των θεμάτων, παρέχεται η δυνατότητα και γραπτής εξέτασης.
Οι προσωπικές εργασίες συμμετέχουν στον τελικό βαθμό κατά 40%, ενώ η τελική εξέταση ανάπτυξης προγράμματος (στη Νησίδα Η/Υ) κατά 60%. Σε περίπτωση γραπτής εξέτασης, αυτή συμμετέχει στον τελικό βαθμό με ποσοστό ίδιο με αυτό των προσωπικών εργασιών (δηλ. 40%). Η επίλυση των on-line ασκήσεων και η συμμετοχή στις επιπρόσθετες (προαιρετικές) εκπαιδευτικές δραστηριότητες παρέχει βαθμολογική ενίσχυση (bonus) στους φοιτητές.
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
- Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής (Συμπερασματική)
- Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης (Συμπερασματική)
- Προφορική Εξέταση (Διαμορφωτική)
- Γραπτή Εξέταση με Επίλυση Προβλημάτων (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Εργαστηριακή Εργασία (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Άλλη / Άλλες (Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
Εκτεταμένη βιβλιογραφία διατίθεται on-line μέσω του διαδικτυακού τόπου του μαθήματος (https://elearning.auth.gr/). Ενδεικτικά αναφέρονται:
(1) Mathworks Video Tutorials (http://www.mathworks.com/products/matlab/videos.html).
(2) Mathworks Online Matlab Documentation (http://www.mathworks.com/help/matlab/index.html).
(3) Εισαγωγή στο Matlab (http://www.csd.uoc.gr/~hy215/tutorials/MATLABbook.pdf).
Τελευταία Επικαιροποίηση
15-09-2020
