Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Chemia (S1)

Sylabus przedmiotu Matematyka stosowana I:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Chemia
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Matematyka stosowana I
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Nauczyciel odpowiedzialny Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Małgorzata Latzke <malgorzata.latzke@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 5 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW4 15 2,00,50zaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA4 15 1,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka I
W-2Matematyka II

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z metodami matematycznymi stosowanymi do opisu procesów chemicznych.
C-2Zapoznanie studentów z podstawami metod numerycznych stosowanych do rozwiązywania problemów występujących w chemii.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Rozwiązywanie układów równań liniowych1
T-A-2Obliczenia macierzowe1
T-A-3Rozwiązywanie wybranych równań różniczkowych zwyczajnych występujących w problemach chemicznych.3
T-A-4Rozwiązywanie wybranych równań różniczkowych cząstkowych występujących w problemach chemicznych3
T-A-5Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.1
T-A-6Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.1
T-A-7Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych2
T-A-8Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych cząstkowych.2
T-A-9Kolokwium1
15
wykłady
T-W-1Podstawy algebry liniowej.1
T-W-2Wektory i macierze1
T-W-3Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego i wyższych rzędów.1
T-W-4Rozwiązania wybranych równań różniczkowych występujących w problemach chemicznych.1
T-W-5Funkcje ortogonalne. Problem Sturma-Liouville'a.1
T-W-6Równania różniczkowe cząstkowe. Metoda charakterystyk. Metoda przekształceń Laplace’a.1
T-W-7Funkcje Greena. Transformaty Fouriera.1
T-W-8Wprowadzenie do analizy numerycznej z użyciem programu MATLAB1
T-W-9Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.1
T-W-10Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.1
T-W-11Rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych. Metodyjednokrokowe: Eulera, Runge-Kutty. Metody wielokrokowe: Adamsa-Bashfortha-Moultona.1
T-W-12Układy równań sztywnych.1
T-W-13Problemy wartości początkowych i brzegowych.1
T-W-14Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych cząstkowych.2
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-A-2Konsultacje2
A-A-3Samodzielne rozwiązywanie zadań8
A-A-4Przygotowanie do zaliczenia5
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Samodzielne studiowanie literatury15
A-W-3Samodzielne rozwiazywanie zadań18
A-W-4Przygotowanie do zaliczenia10
A-W-5Zaliczenie2
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metoda podająca - wyklad informacyjny
M-2Metoda praktyczna - ćwiczenia audytoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Pisemne kolokwium z wykładów
S-2Ocena formująca: Pisemne kolokwium z ćwiczeń audytoryjnych
S-3Ocena formująca: Ocena aktywności studentów podczas ćwiczeń audytoryjnych

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
KCh_1A_C03a_W01
Zna zaawansowane techniki matematyki wyższej niezbędne dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania podstawowych zjawisk i procesów chemicznych.
KCh_1A_W02C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13M-1, M-2S-1, S-2, S-3
KCh_1A_C03a_W02
Zna metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii i wie jak zastosować odpowiednie metody obliczeniowe i programy komputerowe do ich rozwiązania.
KCh_1A_W04C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12M-1, M-2S-1, S-2, S-3

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
KCh_1A_C03a_U01
Potrafi wykorzystać metody numeryczne i analityczne do formułowania zadań, rozwiązania problemów matematycznych i inżynierskich oraz analizy uzyskanych danych pomiarowych.
KCh_1A_U04C-1, C-2T-W-13, T-W-14, T-A-1, T-A-5, T-A-6, T-A-3, T-A-4, T-A-7, T-A-8M-1, M-2S-1, S-2, S-3

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
KCh_1A_C03a_K01
Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się przez całe życie w celu podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych w zakresie stosowania metod matematycznych do opisu zjawisk chemicznych.
KCh_1A_K01C-1, C-2T-W-4, T-W-8M-1, M-2S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
KCh_1A_C03a_W01
Zna zaawansowane techniki matematyki wyższej niezbędne dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania podstawowych zjawisk i procesów chemicznych.
2,0
3,0Student w stopniu dostatecznym opanował techniki matematyki wyższej niezbędne dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania podstawowych zjawisk i procesów chemicznych.
3,5
4,0
4,5
5,0
KCh_1A_C03a_W02
Zna metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii i wie jak zastosować odpowiednie metody obliczeniowe i programy komputerowe do ich rozwiązania.
2,0
3,0Student opanował w stopniu dostatecznym metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii i w stopniu dostatecznym wie jak zastosować odpowiednie metody obliczeniowe i programy komputerowe do ich rozwiązania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
KCh_1A_C03a_U01
Potrafi wykorzystać metody numeryczne i analityczne do formułowania zadań, rozwiązania problemów matematycznych i inżynierskich oraz analizy uzyskanych danych pomiarowych.
2,0
3,0Student w stopniu podstawowym potrafi wykorzystać metody numeryczne i analityczne do formułowania zadań, rozwiązania problemów matematycznych i inżynierskich oraz analizy uzyskanych danych pomiarowych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
KCh_1A_C03a_K01
Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się przez całe życie w celu podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych w zakresie stosowania metod matematycznych do opisu zjawisk chemicznych.
2,0
3,0Student w wystarczającym stopniu rozumie potrzebę ciągłego uczenia się przez całe życie w celu podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych w zakresie stosowania metod matematycznych do opisu zjawisk chemicznych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Traczyk T., Mączyński M, Matematyka stosowana w inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa, 1970
  2. Steiner E., Matematyka dla chemików, PWN, Warszawa, 2001
  3. Fichtenholz G.M., Rachunek różniczkowy i całkowy, T. I-III, PWN, Warszawa, 1999
  4. Szucs E., Modelowanie matematyczne w fizyce i technice, WNT, Warszawa, 1977
  5. Rice R.G., Do D.D., Applied mathematics and modeling for chemical engineers, Wiley, New Jersey, 2012
  6. Barrante J.R., Applied Mathematics for Physical Chemistry, Prentice-Hall, New Jersey, 1998
  7. Watts R.G., Essentials of Applied Mathematics for Scientists and Engineers, Morgan & Claypool Publishers, New Jersey, 2007
  8. Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 2005
  9. Press W.H., et al., Numerical recipes, Cambridge University Press, Cambridge 1986, 1986

Literatura dodatkowa

  1. Pota G., Mathematical problems for chemistry students, Elsevier, Amsterdam, 2006

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Rozwiązywanie układów równań liniowych1
T-A-2Obliczenia macierzowe1
T-A-3Rozwiązywanie wybranych równań różniczkowych zwyczajnych występujących w problemach chemicznych.3
T-A-4Rozwiązywanie wybranych równań różniczkowych cząstkowych występujących w problemach chemicznych3
T-A-5Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.1
T-A-6Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.1
T-A-7Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych2
T-A-8Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych cząstkowych.2
T-A-9Kolokwium1
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawy algebry liniowej.1
T-W-2Wektory i macierze1
T-W-3Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego i wyższych rzędów.1
T-W-4Rozwiązania wybranych równań różniczkowych występujących w problemach chemicznych.1
T-W-5Funkcje ortogonalne. Problem Sturma-Liouville'a.1
T-W-6Równania różniczkowe cząstkowe. Metoda charakterystyk. Metoda przekształceń Laplace’a.1
T-W-7Funkcje Greena. Transformaty Fouriera.1
T-W-8Wprowadzenie do analizy numerycznej z użyciem programu MATLAB1
T-W-9Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.1
T-W-10Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.1
T-W-11Rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych. Metodyjednokrokowe: Eulera, Runge-Kutty. Metody wielokrokowe: Adamsa-Bashfortha-Moultona.1
T-W-12Układy równań sztywnych.1
T-W-13Problemy wartości początkowych i brzegowych.1
T-W-14Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych cząstkowych.2
15

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-A-2Konsultacje2
A-A-3Samodzielne rozwiązywanie zadań8
A-A-4Przygotowanie do zaliczenia5
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Samodzielne studiowanie literatury15
A-W-3Samodzielne rozwiazywanie zadań18
A-W-4Przygotowanie do zaliczenia10
A-W-5Zaliczenie2
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięKCh_1A_C03a_W01Zna zaawansowane techniki matematyki wyższej niezbędne dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania podstawowych zjawisk i procesów chemicznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKCh_1A_W02zna techniki matematyki wyższej w zakresie niezbędnym dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania podstawowych zjawisk i procesów chemicznych
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z metodami matematycznymi stosowanymi do opisu procesów chemicznych.
C-2Zapoznanie studentów z podstawami metod numerycznych stosowanych do rozwiązywania problemów występujących w chemii.
Treści programoweT-W-1Podstawy algebry liniowej.
T-W-2Wektory i macierze
T-W-3Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego i wyższych rzędów.
T-W-4Rozwiązania wybranych równań różniczkowych występujących w problemach chemicznych.
T-W-5Funkcje ortogonalne. Problem Sturma-Liouville'a.
T-W-6Równania różniczkowe cząstkowe. Metoda charakterystyk. Metoda przekształceń Laplace’a.
T-W-7Funkcje Greena. Transformaty Fouriera.
T-W-8Wprowadzenie do analizy numerycznej z użyciem programu MATLAB
T-W-9Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.
T-W-10Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.
T-W-11Rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych. Metodyjednokrokowe: Eulera, Runge-Kutty. Metody wielokrokowe: Adamsa-Bashfortha-Moultona.
T-W-12Układy równań sztywnych.
T-W-13Problemy wartości początkowych i brzegowych.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca - wyklad informacyjny
M-2Metoda praktyczna - ćwiczenia audytoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Pisemne kolokwium z wykładów
S-2Ocena formująca: Pisemne kolokwium z ćwiczeń audytoryjnych
S-3Ocena formująca: Ocena aktywności studentów podczas ćwiczeń audytoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student w stopniu dostatecznym opanował techniki matematyki wyższej niezbędne dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania podstawowych zjawisk i procesów chemicznych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięKCh_1A_C03a_W02Zna metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii i wie jak zastosować odpowiednie metody obliczeniowe i programy komputerowe do ich rozwiązania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKCh_1A_W04zna metody obliczeniowe i statystyczne stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii i wie jak zastosować odpowiednie metody obliczeniowe i programy komputerowe do ich rozwiązania; zna podstawy programowania oraz inżynierii oprogramowania
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z metodami matematycznymi stosowanymi do opisu procesów chemicznych.
C-2Zapoznanie studentów z podstawami metod numerycznych stosowanych do rozwiązywania problemów występujących w chemii.
Treści programoweT-W-1Podstawy algebry liniowej.
T-W-2Wektory i macierze
T-W-3Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego i wyższych rzędów.
T-W-4Rozwiązania wybranych równań różniczkowych występujących w problemach chemicznych.
T-W-5Funkcje ortogonalne. Problem Sturma-Liouville'a.
T-W-6Równania różniczkowe cząstkowe. Metoda charakterystyk. Metoda przekształceń Laplace’a.
T-W-7Funkcje Greena. Transformaty Fouriera.
T-W-8Wprowadzenie do analizy numerycznej z użyciem programu MATLAB
T-W-9Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.
T-W-10Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.
T-W-11Rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych. Metodyjednokrokowe: Eulera, Runge-Kutty. Metody wielokrokowe: Adamsa-Bashfortha-Moultona.
T-W-12Układy równań sztywnych.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca - wyklad informacyjny
M-2Metoda praktyczna - ćwiczenia audytoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Pisemne kolokwium z wykładów
S-2Ocena formująca: Pisemne kolokwium z ćwiczeń audytoryjnych
S-3Ocena formująca: Ocena aktywności studentów podczas ćwiczeń audytoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student opanował w stopniu dostatecznym metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii i w stopniu dostatecznym wie jak zastosować odpowiednie metody obliczeniowe i programy komputerowe do ich rozwiązania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięKCh_1A_C03a_U01Potrafi wykorzystać metody numeryczne i analityczne do formułowania zadań, rozwiązania problemów matematycznych i inżynierskich oraz analizy uzyskanych danych pomiarowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKCh_1A_U04potrafi wykorzystać metody numeryczne i analityczne do formułowania zadań, rozwiązania problemów matematycznych i inżynierskich oraz analizy uzyskanych danych pomiarowych; posiada umiejętność stosowania podstawowych pakietów oprogramowania oraz wybranych języków programowania
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z metodami matematycznymi stosowanymi do opisu procesów chemicznych.
C-2Zapoznanie studentów z podstawami metod numerycznych stosowanych do rozwiązywania problemów występujących w chemii.
Treści programoweT-W-13Problemy wartości początkowych i brzegowych.
T-W-14Numeryczne rozwiązywanie równań różniczkowych cząstkowych.
T-A-1Rozwiązywanie układów równań liniowych
T-A-5Numeryczne rozwiązywanie układów równań liniowych.
T-A-6Numeryczne rozwiązywanie układów równań nieliniowych.
T-A-3Rozwiązywanie wybranych równań różniczkowych zwyczajnych występujących w problemach chemicznych.
T-A-4Rozwiązywanie wybranych równań różniczkowych cząstkowych występujących w problemach chemicznych
T-A-7Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych zwyczajnych
T-A-8Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych cząstkowych.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca - wyklad informacyjny
M-2Metoda praktyczna - ćwiczenia audytoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Pisemne kolokwium z wykładów
S-2Ocena formująca: Pisemne kolokwium z ćwiczeń audytoryjnych
S-3Ocena formująca: Ocena aktywności studentów podczas ćwiczeń audytoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student w stopniu podstawowym potrafi wykorzystać metody numeryczne i analityczne do formułowania zadań, rozwiązania problemów matematycznych i inżynierskich oraz analizy uzyskanych danych pomiarowych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięKCh_1A_C03a_K01Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się przez całe życie w celu podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych w zakresie stosowania metod matematycznych do opisu zjawisk chemicznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówKCh_1A_K01rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych, motywuje do tego współpracowników
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z metodami matematycznymi stosowanymi do opisu procesów chemicznych.
C-2Zapoznanie studentów z podstawami metod numerycznych stosowanych do rozwiązywania problemów występujących w chemii.
Treści programoweT-W-4Rozwiązania wybranych równań różniczkowych występujących w problemach chemicznych.
T-W-8Wprowadzenie do analizy numerycznej z użyciem programu MATLAB
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca - wyklad informacyjny
M-2Metoda praktyczna - ćwiczenia audytoryjne
Sposób ocenyS-3Ocena formująca: Ocena aktywności studentów podczas ćwiczeń audytoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student w wystarczającym stopniu rozumie potrzebę ciągłego uczenia się przez całe życie w celu podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych w zakresie stosowania metod matematycznych do opisu zjawisk chemicznych.
3,5
4,0
4,5
5,0