Компьютерная физика это что
Образовательная программа нацелена на подготовку специалистов, на высоком уровне владеющих математическим аппаратом, общей и теоретической физикой и, благодаря этому, способных осуществлять весь цикл создания программного обеспечения — от разработки математических моделей процессов и явлений в науке, технике, технологиях и экономике, до написания программного кода. Студенты глубоко изучают языки программирования различных уровней, работу операционных систем, методы автоматизации производственных процессов. Обучающиеся решают реальные физические задачи, возникающие во многих производственных процессах, делают прогнозы о целесообразности внедрения технологий в производство.
В образовательном процессе принимают участие представители IT-компаний, промышленных предприятий и научно-исследовательских институтов НАН Беларуси.
Предусмотрено изучение группы дисциплин, дающих базовую подготовку по основам предпринимательской деятельности и охране прав интеллектуальной собственности. Отдельный семестр отводится на практическое применение полученных навыков и подготовку дипломной работы. Практика проходит в научно-исследовательских институтах, IT-компаниях, а также на высокотехнологических промышленных предприятиях.
Подготовленные специалисты являются конкурентоспособными на рынке информационных технологий ввиду сочетания большого спектра практических навыков решения задач и высокого уровня владения современными технологиями. Это достигается благодаря тесной интеграции учебного процесса и научно-исследовательской деятельности.
Основные преимущества:
- Практически все преподаватели имеют ученую степень и звание, занимаются научным исследованиями, активно публикуются в лучших международных научных журналах
- Возможность прослушать лекции известных ученых НАН Беларуси и специалистов практиков
- Прохождение производственной практики в ведущих научных центрах и промышленных предприятиях Республики Беларусь
- Возможность участия в программах академической мобильности с европейскими университетами
- Комфортабельное общежитие
- Спортивные секции и творческие коллективы, студенческие органы самоуправления
Полное среднее образование.
Владение языком обучения (определяется по итогу собеседования, на котором определяется, знает ли абитуриент язык на уровне, достаточном для усвоения программы обучения).
Теоретическое обучение занимает семь семестров. Осенний семестр продолжается 18 учебных недель, весенний – 17. По окончании семестров проводятся экзаменационные сессии длительностью 3-4 недели. Предусмотрены зимние и летние каникулы продолжительностью две и восемь недель, соответственно. В процессе учебы студенты выполняют две курсовые работы исследовательского характера.
Для практического обучения полностью отводится восьмой семестр. В это время проходит производственная преддипломная практика, сдача государственного экзамена, написание и защита дипломной работы.
- Выпускники данной специальности владеют теорией алгоритмов, основными конструкциями алгоритмических языков, технологиями объектно-ориентированного программирования для решения задач прикладной физики, умеют разрабатывать программное обеспечение в средах быстрой разработки приложений
- Способны выбрать необходимый метод компьютерного моделирования для решения физической задачи в предметной области, умеют реализовывать на современных языках программирования численные алгоритмы решения нелинейных, дифференциальных уравнений, уравнений в частных производных и систем уравнений
- Способны разрабатывать физико-математическую модель исследуемого явления, проводить вычислительный эксперимент при решении физических и технических задач
- Способны применять стохастические методы в физике и технике, программные методы автоматизации эксперимента
- Владеют основными приемами и навыками разработки программного обеспечения для современных вычислительных платформ с использованием новейших программных технологий; умеют имплементировать результаты анализа объектной декомпозиции задачи в виде программного кода, владеют технологиями программирования на суперкомпьютерах и т.д.
Выпускники работают в IT-компаниях, научно-промышленных организациях, научно-исследовательских институтах НАН Беларуси, где осуществляют решение следующих задач:
- исследовательская работа в областях, использующих физико-математические методы анализа и компьютерные технологии
- разработка эффективных математических методов решения задач техники, экономики и управления
- создание и использование математических моделей процессов и объектов
- программно-информационное обеспечение проектно-конструкторской и эксплуатационно-управленческой деятельности
- планирование и организация научно-производственной, научно-педагогической и опытно-конструкторской работы;
- определение целей инноваций и способов их реализации
Объектами профессиональной деятельности специалиста являются программное обеспечение, математические модели и методы моделирования физических объектов и процессов; технологические и измерительные комплексы и системы автоматизации, используемые в физическом эксперименте, производстве материалов и приборов; измерительное и технологическое оборудование; физические методы контроля в сочетании с методами математического моделирования; экономические и социальные закономерности.
инновационный курс
«Компьютерная физика»
комплексное углубленное повторение школьной программы 7, 8, 9 классов по физике, математике, информатике
Приглашаем учащихся 7-9 классов на курс компьютерной физики в летний период.
Занятия проходят в двух форматах:
6 смен по 2 недели (с 6 июня по 28 августа 2022 г.).
Занятия в формате городского лагеря вместе с подготовительными курсами по физике и математике для 7-9 классов.
Дистанционный курс 12 занятий в «живом» онлайн формате 1 раз в неделю с 10 июня до 28 августа 2022 г.
Период проведения годового курса: 1 сентября 2022 г.- 31 мая 2023 г.
Следите за обновлением информации
«Компьютерная физика» – это межпредметный курс, объединяющий в себе физику, математику, информатику.
На курсе компьютерной физики вы научитесь:
Создание программных графических/анимационных моделей физических процессов на языке программирования PYTHON. Выполнение лабораторных работ школьной программы в среде виртуальной / смешанной реальности.
Использование цветовых шкал /для создания дополнительных осей в псевдо-3D – пространстве. Цветовой градиент в лабораторно-практических работах для отображения различных физических величин.
Пример использования /компьютерной модели и реальных измерительных инструментов: программная графическая модель «Черный квадрат» Малевича для вычисления размеров сверхмалых объектов (пикселя) методом рядов
Решение задач ОГЭ и ЕГЭ
графическими, программными, аналитическими методами. Выполнение комплексных междисциплинарных проектов. Написание сопроводительных документов и отчетов
Знакомство с достижениями науки и техники (космонавтика, нано-технологии, биофизика, искусственный интеллект, робототехника). «Нестандартные» ситуации в науке. Предварительная профориентация.
Преподаватель: Мансур Джумаев – врач–кибернетик, программист, биофизик, data-аналитик.
Конкурс «Активный ученик курса».Каждый может стать победителем независимо от уровня начальной подготовки. Победитель конкурса в каждом классе получает скидку 25% на обучение на следующий месяц.
Победители конкурса получают право вместе с преподавателями написать научную статью в журнал для старшеклассников и учителей «Потенциал» по темам занятий курса «Компьютерная физика»
Основные темы курса «Компьютерная физика»
1. Введение в курс «Компьютерная физика»
Аналоговые и дискретные величины;
Алгоритм. Блок – схемы алгоритмов;
Пирамида усвоения новых знаний;
PYTHON: библиотека turtle graphics;
Оформление программ (digital-этикет).
2. Лаб. работа. Измерение размера пикселя
Пиксель: свойства, размеры. Пиксельная графика.
Виртуальная, смешанная реальность.
PYTHON:
Лаб. работа. Измерение размера пикселя в среде смешанной реальности методом рядов.
3. Строение вещества. Атомы и молекулы
Строение атомов и молекулы. Программные модели: статические, динамические. Приемы представления визуальной информации. PYTHON: подпрограммы, функции. Программная графическая модель молекулы воды.
4. Базовые математические функции в физике
Линейная функция y = kx + b.
PYTHON: библиотека matplotlib.
Программное моделирование функции.
Применение модели в различных разделах физики.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ по математике.
5. Прямолинейное равномерное движение
Скорость, формулы, графики скорости.
Системы координат: декартова, полярная.
PYTHON: модуль time.
Программная модель движения автомобиля.
Графическое решение задач ЕГЭ и ОГЭ на скорость.
6. Лаб. раб. Измерение скорости движения шарика
Создание программной модели движения шарика.
Выполнение работы в среде дополненной реальности.
- измерение пройденного пути линейкой на экране;
- измерение времени движения при помощи секундомера
7. Цвет в физике и в компьютерной физике
Физика и биофизика восприятия цвета.
Глубина цвета. Цветовые модели RGB, CMYK.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ по информатике.
PYTHON: кодирование цветов в turtle graphics.
Цветовая дискретная/аналоговая шкала температур.
8. Лаб. работа. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры
Тепловые явления. Температура. Количество теплоты.
Внутренняя энергия. Теплоемкость. Программное графическое / анимационное моделирование виртуальной лабораторной работы.
9. Сила упругости. Закон Гука
Деформация. Сила упругости. Закон Гука.
PYTHON: массивы.
Программное графическое моделирование закона Гука.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием модели.
Руководство пользователя.
10. Момент силы. Центр тяжести. Рычаг.
Сила. Плечо силы. Момент силы. Рычаг.
Правило равновесия рычага.
PYTHON: векторная графика.
Моделирование равновесия грузов на рычаге.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием модели.
9. Лаб. раб. Регулирование силы тока реостатом.
Обратно пропорциональная функция y=k/x.
Сила тока, напряжение, сопротивление. Закон Ома.
PYTHON: цикл for
Графическое моделирование электрических цепей.
Лаб. раб. Регулирование силы тока реостатом.
10. Геометрическая оптика
Линзы. Оптическая ось.
Законы геометрической оптики.
Глаз и зрение. Оптические иллюзии.
PYTHON: циклы, функции.
Моделирование отражения и преломления лучей.
9. Равноускоренное прямолинейное движение
Перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение.
Равноускоренное движение.
PYTHON: вложенные циклы.
Анимационное моделирование равноускоренного движения тележки по горизонтальной поверхности.
10. Движение тела, брошенного под углом к горизонту
Траектория полета баллистического снаряда.
PYTHON: оператор tracer().
Моделирование броска тела с высоты.
Моделирование броска тела под углом к горизонту.
Оформление документации программного продукта.
- Написанию программных анимационных моделей на языке PYTHON с углубленным изучением физики, математики, информатики.
Период проведения занятий: с 10 января по 31 мая 2022
Курс « Компьютерная физика» дает возможность:
- освоить компьютер как универсальный инструмент в образовании;
Ведущий преподаватель – Мансур Рамзанович Джумаев, программист, биофизик, врач-кибернетик.
Программа занятий
7 класс
*ЛР – Лабораторная работа
Примерные планы некоторых занятий
2. Основные библиотеки и команды языка PYTHON
Инсталляция программной среды PYTHON
Общие характеристики языка
Основные библиотеки и конструкции языка
Перевод алгоритма в компьютерную программу
7. Прямолинейное равномерное движение. Скорость
Линейная функция y = kx + b ее график
Библиотеки Tkinter , Turtle . Оператор tracer(). Цикл for.
Создание программной модели движения автомобиля.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием программной модели.
Создание программной модели движения шарика
Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности
- измерение пройденного пути линейкой на экране
- измерение времени движения шарика при помощи секундомера
8 класс
*ЛР – Лабораторная работа
Примерные планы некоторых занятий
2. Основные библиотеки и команды языка PYTHON
Инсталляция программной среды PYTHON
Общие характеристики языка
Основные библиотеки и конструкции языка
Перевод алгоритма в компьютерную программу
7. Прямолинейное равномерное движение. Скорость
Линейная функция y = kx + b ее график
Библиотеки Tkinter , Turtle . Оператор tracer(). Цикл for.
Создание программной модели движения автомобиля.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием программной модели.
Создание программной модели движения шарика
Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности
- измерение пройденного пути линейкой на экране
- измерение времени движения шарика при помощи секундомера
9 класс
*ЛР – Лабораторная работа
Примерные планы некоторых занятий
2. Основные библиотеки и команды языка PYTHON
Инсталляция программной среды PYTHON
Общие характеристики языка
Основные библиотеки и конструкции языка
Перевод алгоритма в компьютерную программу
5. Равноускоренное прямолинейное движение. Ускорение.
Линейная функция y = kx + b ее график
Библиотеки Tkinter , Turtle . Оператор tracer(). Цикл for.
Создание программной модели движения автомобиля.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием программной модели.
Параболическая функция y = kx 2 + b и ее график
Создание программной модели падения шарика
Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности
- измерение расстояния, которое пролетит шарик, линейкой
- измерение времени движения шарика при помощи секундомера
Часто задаваемые вопросы
Что такое «Компьютерная физика»?
Компьютерная физика – это дисциплина, объединяющая в себе три предмета (физика, математика, информатика), при помощи программирования на языке Python. Ученики одно-временно изучают программирование и используют его для отображения физических процессов на экране компьютера в виде графических и анимационных программных моделей. Это дает возможность познать окружающий мир через цифровое моделирование на основе знаний физики, математики и информатики.
Зачем нужно изучать программирование?
Даже если вы не планируете становиться программистом, такой навык пригодится и в школе, и в вузе, а потом и на работе в любой области «цифровой экономики».
Программирование – это фундаментальный навык, который учит мыслить абстрактно и системно.
В отличие от других школьных предметов, программирование помогает сразу закрепить его принципы на практике. Чтобы написать простейшую программу, отображающую любой физический процесс, ученик должен:
• понять суть физического процесса
• описать процесс математическими формулами
• изучить необходимые команды языка программирования для написания программы
• написать и отладить компьютерную программу
• написать инструкцию, как другие могут пользоваться его программой
Если написанная программа не работает, ученику приходится разбираться и придумывать решение задачи, что требует большого внимания и усидчивости.
Чем ваши курс отличаются от многочисленных курсов программирования?
Мы обучаем не просто программированию, но и его практическому применению в среднем образовании и в дальнейшей профессиональной деятельности. Наш курс экспериментальный, у него нет аналогов. Программирование – это не только объект изучения, но и средство формирования универсального навыка – отображать реальный мир в виде цифровых программных моделей. Цель курса – не просто погрузить учащихся в виртуальный мир, а дать им инструментарий для гармоничного объединения материального и наступающего «цифрового» мира.
Какой язык программирования лучше изучать?
Существует несколько тысяч языков программирования. Все определяется теми задачами, которые нужно решать. Поскольку мы решаем простейшие задачи с точки зрения программирования, то лучшим языком будет тот, который проще освоить. Отсюда и выбор Python – язык программирования, основные преимущества которого простота освоения и универсальность. В основе своей все языки программирования похожи, т.к. базируются на алгоритмах решения задач. Освоив один язык, легко изучить и любой другой.
Что такое «конвергентная платформа»?
Под конвергентным образованием понимается процесс, направленный на формирование мультидисциплинарной образовательной среды, в которой учащиеся воспринимают мир как единое целое, а не как набор отдельных научных дисциплин. В нашей концепции в «неразрывном переплетении» изучаются программирование, физика, математика, информатика. Аналогично строятся и другие наши курсы, например, «Компьютерная биофизика», в котором к перечисленным выше дисциплинам добавлены биология и инженерия. Таким образом, сформирована «конвергентная образовательная платформа «PROGRAM-MIR» – программируем окружающий мир». На ее базе по таким же принципам будут создаваться и другие курсы, в основе которых лежит программирование.
Как строятся занятия?
Основная форма обучения – это практические занятия – реализация небольших проектов по написанию программ самим учеником. Но для того, чтобы ее написать, требуется проделать большой объем предварительных работ: правильно поставить задачу, изучить физику процесса, повторить математику, подобрать необходимые библиотеки языка программирования. Только после этого начинается кропотливая работа по написанию программы. В процессе работы возникает множество вопросов, которые нужно решать самостоятельно или с помощью преподавателя.
Будет ли контролироваться посещаемость?
На 100% будет контролироваться не только посещаемость, но и работа ученика на занятиях. После каждого занятия ученик должен продемонстрировать родителям работающую компьютерную программу. Даже если родители ничего не понимают в программировании, они на экране компьютера увидят, что программа, написанная их ребенком, работает.
Смогу ли я устроится на работу программистом?
Наши ученики получат полное представление о процессе работы над проектами, связанными с программированием. Курс поможет предварительной профориентации и даст начальный импульс. И если ученик почувствует, что программирование это его жизненный путь, он должен продолжить образование в ВУЗе.
Поможет ли курс «Компьютерная физика» при поступлении в ВУЗ?
Основная задача курса «Компьютерная физика» – сформировать аналитическое алгоритмическое мышление, структурировать знания по физике, математике, информатике. При этом, по каждой рассматриваемой теме решаются задачи ЕГЭ и ОГЭ по физике, математике, информатике. Безусловно, это поможет успешной сдаче экзаменов. Но наш курс не заменит специализированной подготовки по физике, математике, информатике к поступлению в ВУЗы, действующие на подготовительных курсах МФТИ.
Компьютерная физика – наука о создании и внедрении вычислительных технологий и компьютерных средств в практику исследований физических процессов, технику, производство, энергетику, медицину, экологию и др.
Специальность компьютерная физика ориентированная на:
- моделирование физических явлений и сложных процессов;
- диагностика и управление двигателями и реакторами;
- системы сбора и обработки информации;
- контроллеры традиционного и нечеткого управления;
- сети и компьютерный мониторинг состояния окружающей среды;
- сфера защиты информации и человека;
- нейронные сети и проблемы искусственного интеллекта;
- оптимизация технологических процессов;
- анализ и прогнозирование в экономике и общественной жизни.
Изучаемые дисциплины:
- Математический анализ
- Механика
- Молекулярная физика
- Электричество и магнетизм
- Оптика
- Физика атома и атомных явлений
- Физика ядра и элементарных частиц
- Аналитическая геометрия и линейная алгебра
- Дифференциальные и интегральные уравнения
- Теория вероятностей и математическая статистика
- Методы математической физики
- Программирование и математическое моделирование
- Теоретическая механика
- Электродинамика
- Квантовая механика
- Термодинамика и статистическая физика
- Операционные системы
- Вычислительный эксперимент
- Инструментальные системы моделирования
- Объектно-ориентированное проектирование
- Программирование на суперкомпьютерах
- Компьютерные технологии в физическом эксперименте
- Практикум по параллельным вычислениям
- Моделирование сложных систем
- и проч.
Перспективы трудоустройства наших выпускников:
- Компании - резиденты Парка высоких технологий: ИООО «Epam Systems»;ООО "Эполь Софт"; ООО "Синезис"
- ЗАО Itransition и др.
- ОДО "Юкола-Инфо-Брест";
- Национальная академия наук Республики Беларусь;
- Брестский радиотехнический завод;
- СП ОАО «Брестгазоаппарат»;
- Брестский электроламповый завод;
- Барановичский авиационный ремонтный завод;
Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:
- программное обеспечение;
- математические модели и методы моделирования физическизх объектов и процессов;
- технологческие и измерительные комплексы и системы автоматизации;
- измерительное и технологическое оборудование;
- физические методы контроля в сочетании с методами математического модели- рования;
- экономические и социальные закономерности;
- образовательные системы.
Выпускник университета компетентен решать профессиональные задачи в следующих областях:
- программирование / разработка приложений;
- администрирование сети и баз данных;
- информационная безопасность;
- разработка новых материалов, технологий и приборов;
- техническая поддержка программируемых устройств.
- исследовательская работа в областях, использующих компьютерные технологии.
Первичные должности:
- Инженер-программист.
- Инженер.
- Стажер младшего научного сотрудника.
physmat.brsu.by
Физико-математический факультет. Брестский государственный университет имени А. С. Пушкина
Компьютерная физика – наука о создании и внедрении вычислительных технологий и компьютерных средств в практику исследований физических процессов, технику, производство, энергетику, медицину, экологию, ориентированная на решение проблем в направлениях:
- моделирование физических явлений и сложных процессов;
- диагностика и управление двигателями и реакторами;
- системы сбора и обработки информации;
- контроллеры традиционного и нечеткого управления;
- сети и компьютерный мониторинг состояния окружающей среды;
- сфера защиты информации и человека;
- нейронные сети и проблемы искусственного интеллекта;
- оптимизация технологических процессов;
- анализ и прогнозирование в экономике и общественной жизни.
Изучаемые дисциплины:
- Математический анализ
- Механика
- Молекулярная физика
- Электричество и магнетизм
- Оптика
- Физика атома и атомных явлений
- Физика ядра и элементарных частиц
- Аналитическая геометрия и линейная алгебра
- Дифференциальные и интегральные уравнения
- Теория вероятностей и математическая статистика
- Методы математической физики
- Программирование и математическое моделирование
- Теоретическая механика
- Электродинамика
- Квантовая механика
- Термодинамика и статистическая физика
- Операционные системы
- Вычислительный эксперимент
- Инструментальные системы моделирования
- Объектно-ориентированное проектирование
- Программирование на суперкомпьютерах
- Компьютерные технологии в физическом эксперименте
- Практикум по параллельным вычислениям
- Моделирование сложных систем
- и проч.
Перспективы трудоустройства наших выпускников:
- Компании - резиденты Парка высоких технологий:
ИООО «Epam Systems»;
ООО "Эполь Софт";
ООО "Синезис" - ЗАО Itransition и др.
- ОДО "Юкола-Инфо-Брест";
- Национальная академия наук Республики Беларусь;
- Брестский радиотехнический завод;
- СП ОАО «Брестгазоаппарат»;
- Брестский электроламповый завод;
- Барановичский авиационный ремонтный завод;
Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:
- программное обеспечение;
- математические модели и методы моделирования физическизх объектов и процессов;
- технологческие и измерительные комплексы и системы автоматизации;
- измерительное и технологическое оборудование;
- физические методы контроля в сочетании с методами математического модели- рования;
- экономические и социальные закономерности;
- образовательные системы.
Курс обучения обеспечивает получение профессиональной квалификации «Физик. Программист».
Уже в этом году ПГУ станет первым вузом в Витебской области, где будут набирать студентов на новую специальность IT-профиля – «Компьютерная физика». Она открывается на факультете компьютерных наук и электроники.
На кафедре физики Полоцкого госуниверситета рассказывают, что студент, получающий образование по специальности «Компьютерная физика», имеет возможность не только получить классическое физическое образование, но и самую современную профессию программиста. Квалификация по диплому так и будет звучать – «Физик. Программист».
Для поступления на специальность нужно сдавать физику, математику и белорусский/русский язык.
В чем отличия именно этой специальности?
Если рассмотреть принцип работы IT-специалистов, то различить их квалификацию можно так: есть специальности, позволяющие заниматься тестированием кем-то созданных программ, а другие – подразумевают умение разрабатывать программы, писать их коды.
– Но больше всего рынок труда сейчас нуждается в специа листах, способных ставить задачи для программистов-кодировщиков, анализировать поставленные технические, экономические задачи, и создавать на основании этого анализа алгоритмы работы программ. Именно к этому и будут говорить студентов специальности «Компьютерная физика», – рассказал заведующий кафедрой физики Сергей Вабищевич.
Студентов обучат разбираться в глубинных принципах работы любой техники, технологического оборудования, систем связи и коммуникаций и делать анализ по необходимым изменениям для оптимизации и автоматизации их работы, а также самостоятельно выполнять работу по их программному обеспечению.
Фото предоставлены ПГУ
В университете отмечают, что коллектив кафедры физики имеет отличную квалификац ию, руководство вуза оказывает кафедре поддержку в модернизации лабораторий, оснащении их современным оборудованием. Кроме того, в 2020 году коллектив кафедры физики включился в выполнение международного проекта по созданию сетевой магистерской программы «Ядерная безопасность». Это позволит выпускникам специальности «Компьютерная физика» продолжить свое постдипломное образование и получить степень магистра по одной из самых актуальных в стране специальностей.
Подробности можно узнать по телефону приемной комиссии: +375 29 719 93 13.
Читайте также: