Το μάθημα στοχεύει στο να εκπαιδεύσει τον φοιτητή στον Προγραμματισμό Η/Υ σε γλώσσα Fortran 90 και ειδικότερα σε εφαρμογές του προγραμματισμού στην Αριθμητική Ανάλυση και την Μηχανολογία. Ειδικότερα στοχεύει στο να μάθει τον φοιτητή να αναλύει ένα πρόβλημα σε διακριτά βήματα, να σχεδιάζει και να υλοποιεί αλγορίθμους για την επίλυση μαθηματικών κυρίως προβλημάτων που απαντώνται στην ειδικότητα του Μηχανολόγου, να μεταφέρει δεδομένα σε πίνακες, να εξάγει υπολογισμούς και μετρήσεις που βοηθούν στην ανάλυσή τους, να τα παρουσιάζει με κατάλληλη μορφοποίηση και να χρησιμοποιεί εγγενείς συναρτήσεις της Fortran για να ενισχύσει την επίλυση των προβλημάτων. Επίσης, στοχεύει στο να εκπαιδεύσει τον φοιτητή μέσα από τις εργαστηριακές ασκήσεις να υλοποιεί ένα πρόγραμμα, να το αποσφαλματώνει και να το εκτελεί.

Ο φοιτητής / τρια με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος θα είναι σε θέση να:

Αναγνωρίζει τις βασικές εντολές που απαιτούνται για τον προγραμματισμό με Fortran.

Υλοποιήσει προγραμματιστικά μία βασική δομή ενός αλγορίθμου για την επίλυση ενός απλού προβλήματος.

Βελτιστοποιήσει έναν αλγόριθμο ως προς την ταχύτητα εκτέλεσης και την χρήση υπολογιστικών πόρων.

Σχεδιάσει και να συνθέσει συνδυαστικά αυτόνομες δομές κώδικα (υπορουτίνες) ώστε να μπορέσει να επιλύσει σύνθετα προβλήματα μηχανολογικού ενδιαφέροντος.

Προετοιμασία για υπολογιστική ανάπτυξη αλγορίθμων αριθμητικής ανάλυσης.

Γενικές Ικανότητες

Ικανότητα κατανόησης της δομής ενός προγράμματος και της κατάλληλης χρήσης των βασικών εντολών

Ικανότητα για αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών διαδικτύου και βιβλιογραφικής έρευνας

Ικανότητα για επεξεργασία δεδομένων και κρίση στην λήψη αποφάσεων

Ικανότητα για αυτόνομη εργασία , μέσω της εκπόνησης ατομικά εκτελούμενων εργασιών και ασκήσεων

Ικανότητα για ομαδική εργασία μέσω της εκπόνησης ομαδικά εκτελούμενων εργασιών και ασκήσεων.

Ικανότητα για προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Ικανότητα για ανάπτυξη, αποσφαλμάτωση και βελτιστοποίηση προγραμμάτων.

Ικανότητα σχεδιασμού και υλοποίησης των κατάλληλων προγραμμάτων σε Fortran για επίλυση προβλημάτων μηχανολογικού ενδιαφέροντος.

Θεωρία

Το μάθημα εισάγει τους φοιτητές στον Προγραμματισμό Η/Υ και στην γλώσσα Fortran 90/95/2003. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται σε εφαρμογές ειδικότητας Μηχανολόγου, χρησιμοποιώντας αρχές των Μαθηματικών, της Φυσικής και της Μηχανικής.

Αναλυτικότερα το περιεχόμενο του μαθήματος περιλαμβάνει τα εξής: εντολές εισόδου και εξόδου, τύπους μεταβλητών, τελεστές, εγγενείς συναρτήσεις, αριθμητικές εκφράσεις, λογικές εκφράσεις, αλφαριθμητικές εκφράσεις, έλεγχο ροής, μορφοποίηση δεδομένων, εντολές επανάληψης, χρήση μονοδιάστατων και διδιάστατων πινάκων, δυναμικούς πίνακες, πράξεις με πίνακες, εγγενείς συναρτήσεις πινάκων, αλφαριθμητικά, σύγκριση αλφαριθμητικών, εγγενείς συναρτήσεις αλφαριθμητικών, χρήση αρχείων, διαδικασίες–συναρτήσεις και υπορουτίνες, αναδρομικές διαδικασίες. Δυναμικοί πίνακες, πίνακες υποθετικής μορφής, δείκτες, αυτόματοι πίνακες, λίστες. Παράγωγοι τύποι δεδομένων. Αρθρώματα, διεπιφάνειες διαδικασιών.

Στο μάθημα αναπτύσσονται κυρίως εφαρμογές προγραμματισμού στην Αριθμητική Ανάλυση και την Μηχανολογία.

Εργαστήριο

Ασκήσεις βασισμένες στη διδαχθείσα θεωρία.

Χρήση εμπορικών προγραμμάτων ελεύθερου λογισμικού Fortran.

Λογισμικό Λογιστικών φύλλων. Λογισμικό δημιουργίας γραφικών παραστάσεων από δεδομένα.

Χρήση διαφανειών στις παραδόσεις.

Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας (θεωρίας και εργαστηρίων) μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class.

Οι διαφάνειες του Θεωρητικού μέρους του μαθήματος και οι ασκήσεις του αντίστοιχου εργαστηριακού μέρους, διατίθενται μέσω της Ηλεκτρονικής Πλατφόρμας eclass

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Ι. Γραπτή τελική εξέταση θεωρίας που περιλαμβάνει:

-Επίλυση προβλημάτων

ΙΙ. Εξέταση εργαστηρίου που περιλαμβάνει:

-Διενέργεια πειραμάτων και επεξεργασία - ανάλυση αποτελεσμάτων.

-Εκπόνηση ομαδικών εργασιών με μετρήσεις που διεξάγονται στο εργαστήριο.

-Ενδιάμεση και τελική εξέταση στο εργαστήριο.

Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται με βαρύτητα 70% του βαθμού εξέτασης της θεωρίας και 30% του βαθμού εργαστηρίου με όρους και προϋποθέσεις που ανακοινώνονται της ηλεκτρονικής πλατφόρμας (eclass) του μαθήματος στην έναρξη κάθε εξαμήνου.

Εισαγωγή στην Fortran 90/95/2003, Καραμπετάκης Νικόλαος, Έκδοση: 2η έκδ. βελτιωμένη/2011, Ζήτη Πελαγία & Σια Ι.Κ.Ε.

Προγραμματισμός για επιστήμονες και μηχανικούς Fortran 90/95, Ματαράς Δημήτρης, Κουτελιέρης Φραγκίσκος, Έκδοση: 1η έκδ./2003, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.

FORTRAN 77/90/95 ΚΑΙ FORTRAN 2003, Αλέξανδρος Σ. Καρακος, Έκδοση: 2η/2008, Eκδόσεις κλειδάριθμος ΕΠΕ, Έκδοση: 2η/2008, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ

Fortran 95/2003 for Scientists and Engineers (3rd edition). S. J. Chapman. McGraw Hill 2008. 978-0-07-319157-7

Εισαγωγή στον Επιστημονικό Προγραμματισμό, Ματαράς Δημήτριος, έκδοση 1η/2020, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.