Wydział Techniki Morskiej i Transportu - Oceanotechnika (S2)
specjalność: Projektowanie i budowa obiektów oceanotechnicznych
Sylabus przedmiotu Podstawy teorii optymalizacji:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Oceanotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Podstawy teorii optymalizacji | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Konstrukcji, Mechaniki i Technologii Okrętów | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Zbigniew Sekulski <Zbigniew.Sekulski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawy rachunku wektorowego. |
| W-2 | Podstawy analizy matematycznej. |
| W-3 | Podstawy rachunku różniczkowego. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Nabycie umiejętności rozpoznawania w praktyce i formułowania matematycznego zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. |
| C-2 | Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami optymalizacji i nabycie przez nich umiejętności doboru metod optymalizacji do określonych zagadnień optymalizacyjnych w oceanotechnice. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Formułowanie przykładowych zadań optymalizacyjnych. | 4 |
| T-A-2 | Zastosowanie wybranych metod optymalizacji do rozwiązania sformułowanych zadań. | 10 |
| T-A-3 | Zaliczenie ćwiczeń. | 1 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe sformułowania i klasyfikacja zadań optymalizacji. | 2 |
| T-W-2 | Ogólne sformułowanie algorytmu rozwiązywania zadań optymalizacji. Klasyfikacja algorytmów optymalizacji (przeszukiwania, poszukiwania, adaptacyjne). | 2 |
| T-W-3 | Omówienie wybranych algorytmów przeszukiwania (systematycznego przeszukiwania, losowego przeszukiwania), poszukiwania (spadku względem współrzędnych, gradientowe) i adaptacyjnych (symulowanego wyżarzania, strategie ewolucyjne, algorytmy genetyczne). | 8 |
| T-W-4 | Metody uwzględnienia ograniczeń w zadaniach optymalizacyjnych (metoda Lagrange’a, metody funkcji kary). | 2 |
| T-W-5 | Zaliczenie wykładów. | 1 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestniczenie w zajęciach audytoryjnych. | 15 |
| A-A-2 | Opracowywanie zadań do wykonania w ramach pracy własnej. | 7 |
| A-A-3 | Przygotowanie się do zaliczenia ćwiczeń. | 3 |
| 25 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestniczenie w wykładach. | 15 |
| A-W-2 | Własne studia literaturowe. | 7 |
| A-W-3 | Przygotowanie się do zaliczenia wykładów. | 3 |
| 25 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład problemowy, wykład informacyjny, objaśnianie i wyjaśnianie. |
| M-2 | Ćwiczenia przedmiotowe. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena aktywności studenta na zajęciach. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena ćwiczeń i prac zadanych do samodzielnego wykonania przez studenta. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena z pisemnego zaliczenia wykładów. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O_2A_B02_W01 Zna i rozumie ogólne sformułowanie zadania optymalizacji. | O_2A_W01, O_2A_W07, O_2A_W10, O_2A_W13 | — | — | C-1, C-2 | T-W-1, T-W-5, T-A-1, T-A-3 | M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
| O_2A_B02_W02 Zna i rozumie ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji. | O_2A_W01, O_2A_W10 | — | — | C-1 | T-W-2, T-W-5, T-A-2, T-A-3 | M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
| O_2A_B02_W03 Zna i rozumie wybrane algorytmy optymalizacji. | O_2A_W01, O_2A_W10 | — | — | C-2 | T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-A-2, T-A-3 | M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O_2A_B02_U01 Posiada umiejętność formułowania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | — | — | — | C-2 | T-W-1, T-W-5, T-A-1, T-A-3 | M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
| O_2A_B02_U02 Potrafi zastosować poznane algorytmy optymalizacji do rozwiązywania prostych zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | — | — | — | C-2 | T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-A-2, T-A-3 | M-1, M-2 | S-1, S-2, S-3 |
| O_2A_B02_U03 Potrafi poddać krytycznej ocenie uzyskane rezultaty optymalizacji. | — | — | — | C-2 | T-A-2, T-A-3 | M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O_2A_B02_K01 Posiada świadomość znaczenia formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | — | — | — | C-2 | T-W-2, T-W-1, T-W-5 | M-1 | S-1, S-3 |
| O_2A_B02_K02 Wykazuje się samodzielnością w formułowaniu i rozwiązywaniu problemów optymalizacyjnych w oceanotechnice. | — | — | — | C-1 | T-A-1, T-A-2, T-A-3 | M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| O_2A_B02_W01 Zna i rozumie ogólne sformułowanie zadania optymalizacji. | 2,0 | Student nie potrafi podać ogólnego sformułowania zadania optymalizacji. |
| 3,0 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie zadania optymalizacji jednak nie potrafi omówić ani wymienić żadnych elementów tego zadania. | |
| 3,5 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie zadania optymalizacji oraz wymienić niektóre elementy tego zadania. | |
| 4,0 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie zadania optymalizacji oraz wymienić elementy tego zadania. | |
| 4,5 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie zadania optymalizacji oraz szczegółowo omówić niektóre elementy tego zadania. | |
| 5,0 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie zadania optymalizacji oraz szczegółowo omówić elementy tego zadania. | |
| O_2A_B02_W02 Zna i rozumie ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji. | 2,0 | Student nie potrafi podać ogólnego sformułowania algorytmu optymalizacji. |
| 3,0 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji lecz nie potrafi poddać go dyskusji. | |
| 3,5 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji oraz poddać go powierzchownej dyskusji. | |
| 4,0 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji oraz poddać go dyskusji zawierającej jednak istotne braki. | |
| 4,5 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji oraz poddać go szczegółowej dyskusji zawierającej niewielkie braki. | |
| 5,0 | Student potrafi podać ogólne sformułowanie algorytmu optymalizacji oraz poddać go szczegółowej dyskusji. | |
| O_2A_B02_W03 Zna i rozumie wybrane algorytmy optymalizacji. | 2,0 | Student nie potrafi wymienić i pobieżnie omówić przynajmniej trzech poznanych na zajęciach algorytmów optymalizacji. |
| 3,0 | Student potrafi wymienić i pobieżnie omówić niektóre poznane na zajęciach algorytmy optymalizacji. | |
| 3,5 | Student potrafi wymienić i pobieżnie omówić większość poznanych na zajęciach algorytmów optymalizacji. | |
| 4,0 | Student potrafi wymienić i pobieżnie omówić wszystkie poznane na zajęciach algorytmy optymalizacji. | |
| 4,5 | Student potrafi wymienić i szczegółowo omówić większość poznanych na zajęciach algorytmó optymalizacji. | |
| 5,0 | Student potrafi wymienić i szczegółowo omówić wszystkie poznane na zajęciach algorytmy optymalizacji. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| O_2A_B02_U01 Posiada umiejętność formułowania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | 2,0 | Student nie potrafi sformułować zadania optymalizacji pozbawionego wielu istotnych błędów. |
| 3,0 | Student potrafi sformułować zadanie optymalizacji z wieloma uwagami krytycznymi. | |
| 3,5 | Student potrafi sformułować zadanie optymalizacji z kilkoma istotnymi uwagami krytycznymi. | |
| 4,0 | Student potrafi sformułować zadanie optymalizacji z wieloma drobnej wagi uwagami krytycznymi. | |
| 4,5 | Student potrafi sformułować zadanie optymalizacji z kilkoma drobnej wagi uwagami krytycznymi. | |
| 5,0 | Student potrafi sformułować zadanie optymalizacji bez istotnych uwag krytycznych. | |
| O_2A_B02_U02 Potrafi zastosować poznane algorytmy optymalizacji do rozwiązywania prostych zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | 2,0 | Student nie potrafi dobrać algorytmu optymalizacji odpowiedniego do sformułowanego zadania lub dobiera jednak stosuje go z wiloma istotnymi błędami. |
| 3,0 | Student potrafi dobrać algorytm optymalizacji odpowiedni do sformułowanego zadania jednak stosuje go w praktyce z istotnymi błędami. | |
| 3,5 | Student potrafi dobrać algorytm optymalizacji odpowiedni do sformułowanego zadania i stosuje go w praktyce z wieloma drobnymi błędami. | |
| 4,0 | Student potrafi dobrać algorytm optymalizacji odpowiedni do sformułowanego zadania i stosuje go w praktyce z niewieloma drobnymi błędami. | |
| 4,5 | Student potrafi dobrać algorytm optymalizacji odpowiedni do sformułowanego zadania i stosuje go w praktyce z niewieloma błędami. | |
| 5,0 | Student potrafi dobrać algorytm optymalizacji odpowiedni do sformułowanego zadania oraz potrafi zastosować go w praktyce. | |
| O_2A_B02_U03 Potrafi poddać krytycznej ocenie uzyskane rezultaty optymalizacji. | 2,0 | Student nie potrafi przedyskutować krytycznie uzyskanych rezultatów bez wielu istotnych krytycznych uwag prowadzącego zajęcia. |
| 3,0 | Student potrafi przedyskutować krytycznie uzyskane rezultaty jednak z wieloma istotnymi uwagami krytycznymi. | |
| 3,5 | Student potrafi przedyskutować krytycznie uzyskane rezultaty z niewielką liczbą mało znaczących uwag krytycznych oraz niewielką liczbą istotnych uwag krytycznych. | |
| 4,0 | Student potrafi przedyskutować krytycznie uzyskane rezultaty jednak z dużą liczbą mało znaczących uwag krytycznych. | |
| 4,5 | Student potrafi przedyskutować krytycznie uzyskane rezultaty z małą liczbą mało znaczących uwag krytycznych. | |
| 5,0 | Student potrafi przedyskutować krytycznie uzyskane rezultaty bez znaczących uwag krytycznych. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| O_2A_B02_K01 Posiada świadomość znaczenia formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | 2,0 | Student nie potrafi wypowiedzieć nawet powierzchownych sądów o znaczeniu formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. |
| 3,0 | Student potrafi wypowiedzieć powierzchowne sądy o znaczeniu formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | |
| 3,5 | Student potrafi wypowiedzieć się obszernie jednak pobieżnie o znaczeniu formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | |
| 4,0 | Student potrafi wypowiedzieć się obszernie jednak z nieznaczną wnikliwością o znaczeniu formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | |
| 4,5 | Student potrafi wypowiedzieć się obszernie i wnikliwie o znaczeniu formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | |
| 5,0 | Student potrafi wypowiedzieć się obszernie i bardzo wnikliwie o znaczeniu formułowania i rozwiązywania zadań optymalizacyjnych w oceanotechnice. | |
| O_2A_B02_K02 Wykazuje się samodzielnością w formułowaniu i rozwiązywaniu problemów optymalizacyjnych w oceanotechnice. | 2,0 | Student nie potrafi samodzielnie sformułować problemu optymalizacyjnego i rozwiązać go bez wielu istotnych uwag krytycznych. |
| 3,0 | Student nie potrafi samodzielnie sformułować problemu optymalizacyjnego i rozwiązać go bez istotnych uwag krytycznych. | |
| 3,5 | Student potrafi samodzielnie sformułować problem optymalizacyjny i rozwiązać go jednak dużą liczbą mało istotnych uwag krytycznych oraz jedną lub dwoma istotnymi uwagami krytycznymi. | |
| 4,0 | Student potrafi samodzielnie sformułować problem optymalizacyjny i rozwiązać go z małą liczbą mało istotnych uwag krytycznych oraz jedną lub dwoma istotnymi uwagami krytycznymi. | |
| 4,5 | Student potrafi samodzielnie sformułować problem optymalizacyjny i rozwiązać go z małą liczbą mało istotnych uwag krytycznych. | |
| 5,0 | Student potrafi samodzielnie sformułować problem optymalizacyjny i rozwiązać go bez istotnych uwag krytycznych. |
Literatura podstawowa
- Amborski K., Podstawy metod optymalizacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2009
- Kusiak J., Danielewska-Tułecka A., Oprocha P., Optymalizacja, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2009
- Popov O. S., Metody numeryczne i optymalizacja, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1999
- Stadnicki J., Teoria i praktyka rozwiązywania zadań optymalizacji, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2006
- Haftka R. T., Gürdal Z., Elements of Structural Optimization, Kluwer, 1992
Literatura dodatkowa
- Bhatti M. A., Practical Optimization Methods with Mathematica Applications, Springer Verlag, 2000
- Sójka Z., Statek optymalny, Wydawnictwo Morskie, Gdynia, 1964
- Szymczak Cz., Elementy teorii projektowania, PWN, Warszawa, 1998
- Tarnowski W., Optymalizacja i polioptymalizacja w technice, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin, 2011
- Sekulski Z., Wybrane problemy optymalizacji wielokryterialnej we wstępnym projektowaniu konstrukcji kadłuba statków morskich, Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, Szczecin, 2012