Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Introducció a la Computació Científica

Codi de l'assignatura: 572545

Curs acadèmic: 2020-2021

Coordinació: Josep Maria Bofill Villà

Departament: Departament de Ciència de Materials i Química Física

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

84

 

-  Teoria

Presencial i no presencial

 

28

 

-  Pràctiques d'ordinadors

Presencial i no presencial

 

56

Treball tutelat/dirigit

26

Aprenentatge autònom

40

 

 

Competències que es desenvolupen

 


Competències Bàsiques
-Posseir i comprendre coneixements que aportin una base o oportunitat de ser originals en el desenvolupament i/o aplicació d’idees, sovint en un context d’investigació.
-Que els estudiants sàpiguen aplicar els coneixements adquirits i la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d’estudi.
-Que els estudiants siguin capaços d’integrar coneixements i enfrontar-se a la complexitat de formular judicis a partir d’una informació que, essent incompleta o limitada, inclogui reflexions sobre les responsabilitats socials i ètiques vinculades a l’aplicació dels seus coneixements i judicis.
-Que els estudiants posseeixin les habilitats d’aprenentatge que els permetin continuar estudiant d’una manera que haurà de ser en gran mesura autodirigit o autònom.
 
Competències Generals
-Ser capaç de consultar la bibliografia científica, bases de dades i analitzar documents cientificotècnics en anglès.
-Ser capaç de concebre i dissenyar un procés d’investigació.
 
Competències Transversals
-Ser autònom, dinàmic i organitzat, amb capacitat analítica i de síntesi, amb capacitat d’anàlisi crítica i amb capacitat de prospectiva.
 
Competències Específiques
-Ser capaç de treballar en entorns informàtics que s’utilitzen en el context de la supercomputació (LINUX).
-Conèixer les estructures algorísmiques bàsiques en el context de llenguatges de programació d’alt nivell (incloent-hi aspectes de paral·lelització i optimització) i saber escriure programes en aquests llenguatges per aplicar les tècniques de modelització i simulació bàsiques.
-Saber aplicar e integrar els fonaments dels esquemes de càlcul numèric que s’utilitzen en la resolució d problemes típics en el context de modelització en física, química i bioquímica.
-Saber resoldre problemes típics de modelització en física, química i bioquímica mitjançant l’ús de tècniques basades en el càlcul numèric.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements


-Saber interpolar i aproximar funcions i dades numèriques.
-Saber realitzar càlculs numèrics d’integrals i derivades de funcions.
-Resoldre numèricament equacions i sistemes d’equacions diferencials ordinàries.
-Resoldre, sabent escollir el mètode més adequat, sistemes lineals d’equacions.
-Resoldre equacions i sistemes d’equacions no lineals.
-Calcular, sabent escollir el mètode més adequat, els valors propis d’una matriu quadrada.
-Modelitzar i resoldre matemàticament problemes científico-tècnics bàsics.
-Saber tractar numèricament tipus comuns d’equacions diferencials en derivades parcials.
-Saber aplicar els mètodes d’optimització comuns.
-Adquirir l’habilitat suficient amb l’ordinador com per realitzar les competències anteriors de forma ràpida i eficaç amb la seva ajuda i la del software matemàtic adequat.
 
Referits a habilitats, destreses
-Saber buscar i organitzar la informació relacionada amb la matèria en les fonts primàries i secundàries.
 
Referits a actituds, valors i normes
-Mostrar una actitud positiva envers l’assignatura.
-Tenir curiositat envers els exemples pràctics que es vagin presentant durant l’assignatura.
-Analitzar de manera critica els resultats obtinguts en el desenvolupament dels treballs pràctics.
-Saber organitzar-se i planificar bé la feina a fer durant el desenvolupament de l’assignatura.
-Ser capaç de fer servir la bibliografia recomanada per ampliar coneixements.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció

2. Dades

*  
Variables
Taules i llistes
Funcions
Matrius i Vectors
Aplicacions

3. Tractament de Funcions

*  Discretització de funcions

Anàlisi de funcions: zeros

Sèries, productes i fraccions contínues

Mètodes d’aproximació de funcions

Aplicacions

4. Elements d’àlgebra lineal aplicada

*  Conceptes bàsics sobre espais vectorials i matrius.

Ortonormalització: mètodes de Gramm-Schmidt, Löwdin i Penrose-Fletcher.

Operacions amb matrius. Derivació de les matrius respecte als seus components.

Resolució de sistemes d’equacions lineals. Resolució de sistemes sobredimensionats: mètode de Gauss-Newton.

Inversió de matrius.

Valors propis i vectors propis. Diagonalització de matrius de grans dimensions: mètode Jacobi-Lanczos-Davidson.

Transformacions.

Aplicacions.

5. Integració i diferenciació numèrica

*  Derivació i integració de funcions d’una variable

Funcions multivariable: derivades parcials. Integrals de línea, superficie i volum

Transformades integrals multivariables

Aplicacions

6. Equacions diferencials ordinàries (EDO)

*  Aspectes formals d’integrabilitat de les equacions

Mètodes numèrics de resolució: Runge-Kutta i Runge-Kutta-Fehlberg

Mètodes de Fourier

Equacions diferencials no lineals

Aplicacions

7. Equacions amb derivades parcials (EDP)

*  
Aspectes formals: definicions i condicions de contorn
Mètodes numèrics de resolució
Aplicacions

8. Mètodes MonteCarlo

*  
Aspectes formals
Mètodes numèrics MonteCarlo
Aplicacions

 

 

Metodologia i activitats formatives

 


-Classes magistrals: A les classes magistrals s’exposen els continguts de l’assignatura de forma oral per part d’un professor o professora sense la participació activa de l’alumnat.
-Activitats d’aplicació: Amb les activitats d’aplicació s’aconsegueix contextualitzar l’aprenentatge teòric a través de la seva aplicació a un fet, succés, situació, dada o fenomen concret, seleccionat perquè faciliti l’aprenentatge.
-Aprenentatge basat en problemes: S’utilitza l’aprenentatge basat en problemes com a mètode de promoure l’aprenentatge a partir de problemes seleccionats de la vida real. Cal que cada alumne identifiqui i analitzi el problema, formuli interrogants per convertir-los en objectius d’aprenentatge, busqui informació per donar-hi resposta i interaccioni, socialitzant així aquest coneixement. Aquest tipus de metodologia permet adquirir coneixements conceptuals i desenvolupar habilitats i actituds de manera que es converteix en una estratègia especialment interessant per assolir competències.
-Resolució de problemes: En l’activitat de resolució de problemes, el professorat presenta una qüestió complexa que l’alumnat ha de resoldre, ja sigui treballant individualment, o en equip.
-Pràctiques: Permeten aplicar i configurar, a nivell pràctic, la teoria en un àmbit de coneixement en un context concret..
-Treball escrit: Activitat consistent en la presentació d’un document escrit.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

L’avaluació continuada es basa en els conceptes següents:
• Tasques proposades pel professor per fer autònomament i en hores de classe 50%.
• Presentació oral d’un pòster 50%.

Reavaluació:

Els alumnes que hagin estat qualificats amb una nota mínima de 3,5 poden
ser reavaluats. La reavaluació té el caràcter d’avaluació única, i consisteix en
una prova teòrico-pràctica que inclou tot el programa de l’assignatura. La
nota final és la més favorable de les dues, la de l’avaluació continuada o la de
la reavaluació. L’estudiant que, havent superat l’assignatura, vulgui millorar
la nota a la reavaluació, ha de renunciar a la qualificació mitjançant un escrit
presentat al professor amb còpia a la Secretaria del centre.

 

Avaluació única

Atès el caràcter eminentment pràctic de l’assignatura, no es preveu la possibilitat d’avaluació única.