Computer simulations in physics

(tylko po angielsku) This course is not intended for students who completed Symulacje komputerowe w fizyce (1100-3`SKwF). We use Python for assignments in the computer lab, however some initial help with the Python syntax will be provided. Experience in programming is not strictly necessary, but it may be of significant help in completing computer projects.

w sali

Efekty uczenia się – Computer Simulations in Physics (PL)

Wiedza:

Student zna i rozumie rolę symulacji komputerowych jako narzędzia badań w fizyce oraz relacje między modelem teoretycznym, symulacją numeryczną i eksperymentem. Student zna i rozumie wybrane klasy modeli fizycznych stosowanych w symulacjach komputerowych, w szczególności modele dynamiki klasycznej, dynamiki molekularnej, modele probabilistyczne i sieciowe. Student zna i rozumie podstawowe metody numeryczne wykorzystywane w symulacjach fizycznych oraz ich ograniczenia, źródła błędów i artefaktów numerycznych. Student zna i rozumie podstawowe elementy składni i struktury programów w języku Python niezbędne do implementacji prostych symulacji fizycznych.

Umiejętności:

Student potrafi przełożyć opis zjawiska fizycznego lub model teoretyczny na algorytm symulacyjny i jego implementację komputerową. Student potrafi samodzielnie zaimplementować w języku Python proste symulacje wybranych układów fizycznych oraz przeprowadzić numeryczny eksperyment obliczeniowy. Student potrafi analizować, wizualizować i interpretować wyniki symulacji w kontekście fizycznym, z uwzględnieniem ograniczeń modelu i metody numerycznej. Student potrafi zaprezentować w języku angielskim wybrane zagadnienie lub wyniki symulacji w formie krótkiego wystąpienia ustnego.

Kompetencje społeczne:

Student jest gotów do samodzielnej i systematycznej pracy nad rozwiązywaniem problemów obliczeniowych oraz rozwijania kompetencji w zakresie metod numerycznych. Student jest gotów do krytycznej oceny wyników symulacji komputerowych i odpowiedzialnego formułowania wniosków fizycznych. Student jest gotów do aktywnego udziału w dyskusji merytorycznej dotyczącej modeli fizycznych i wyników obliczeń. Student jest gotów do przestrzegania zasad rzetelności akademickiej, w szczególności samodzielnego tworzenia i rozumienia kodu komputerowego.

Ocena końcowa z przedmiotu składa się z oceny pracy bieżącej w trakcie zajęć laboratoryjnych oraz sprawdzianów wiedzy teoretycznej. Podstawową metodą oceniania są indywidualne zadania programistyczne realizowane podczas zajęć komputerowych, polegające na samodzielnej implementacji modeli fizycznych i analizy wyników symulacji. Zadania oceniane są na bieżąco przez prowadzącego na podstawie poprawności merytorycznej modelu, poprawności działania programu, jakości interpretacji wyników oraz stopnia samodzielności studenta. Zadania wykonane w trakcie zajęć oceniane są w pełnym wymiarze punktowym, natomiast zadania ukończone po zajęciach podlegają obniżeniu punktacji zgodnie z zasadami podanymi na początku kursu. Dodatkowe punkty mogą być przyznane za wykonanie zadań rozszerzonych o podwyższonym stopniu trudności.

Wiedza teoretyczna sprawdzana jest w formie dwóch krótkich sprawdzianów pisemnych (kolokwium śródsemestralne oraz test końcowy), obejmujących zagadnienia omawiane na wykładach wprowadzających oraz podczas podsumowań zajęć. Testy weryfikują rozumienie modeli fizycznych, metod symulacyjnych oraz ograniczeń metod numerycznych.

Dodatkowym elementem oceniania jest krótka prezentacja ustna w języku angielskim, w której student przedstawia wybrane zagadnienie lub model omawiany w trakcie kursu. Prezentacja oceniana jest pod kątem poprawności merytorycznej, klarowności przekazu oraz umiejętności interpretacji wyników symulacji.

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie co najmniej 50% łącznej liczby punktów oraz co najmniej 50% punktów z części teoretycznej. Aktywne uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych jest wymagane do uzyskania zaliczenia.