Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической работе Е. Г. Елина " " 20 г. Рабочая программа

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Физический факультет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор СГУ по

учебно-методической работе

_____________________Е.Г. Елина

"__" __________________20__ г.

Рабочая программа дисциплины

Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента

Направление подготовки

011200 Физика

Профиль подготовки

Биофизика

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

очная

Саратов, 2011

1. Цели освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента» является получение компетенций, необходимых для проведения квалифицированного статистического анализа данных в повседневной профессиональной деятельности, в том числе в автоматизированных системах обработки информации и управления.

Изучение данной дисциплины должно способствовать процессу освоения физики и ее практических применений, в получении высшего профессионально профилированного образования позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности в РФ и за рубежом, обладать универсальными и предметно специализированными компетенциями, способствующими его социальной мобильности, востребованности на рынке труда и успешной профессиональной карьере.

Объектом изучения являются объекты различной природы и их модели, для которых возможно получение информации путем проведения экспериментов или иного способа сбора исходной информации.

Предметом изучения являются алгоритмы, математические модели, параметрические и непараметрические методы статистической обработки и анализа экспериментальных данных, встречающихся в физических исследованиях.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина " Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента " относится к математическому и естественному циклу, учебного плана подготовки бакалавра по направлению 011200 Физика и является одной из естественнонаучных дисциплин (Б3В7).

Данная дисциплина в рамках учебного плана следует во взаимосвязи с другими дисциплинами математического и естественного цикла, а так же дисциплинами базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла, прежде всего модулем "Общая физика".

Приступая к изучению дисциплины " Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента " студент должен знать основы математического анализа и теории вероятности, общей физики.

Знания полученные при освоении дисциплины " Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента " необходимы при освоении большинства дисциплин профессионального цикла профиля "Биофизика".

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента»

В результате освоения дисциплины «Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента» должны формироваться в определенной части следующие компетенции:

общекультурные:

способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

способностью получить организационно-управленческие навыки (ОК-15);

организационно-управленческая деятельность:

способностью понимать и использовать на практике теоретические основы организации и планирования физических исследований (ПК-8);

В результате освоения дисциплины студент должен:

•Знать:

- основные понятия, определения, теоремы, их следствия и постановку задач теории вероятностей;

- теоретические основы и методы решения задач математической статистики;

- элементы регрессионного анализа и алгоритмы обработки данных методом наименьших квадратов.

•Уметь:

- решать задачи теории вероятностей (определять вероятность событий, задавать случайные величины и находить их числовые характеристики, определять и подбирать соответствующие законы распределения дискретных и непрерывных случайных величин, применять понятие многомерной случайной величины и решать соответствующие задачи, решать задачи на применение закона больших чисел);

- решать задачи математической статистики (вычислять оценки вариационных рядов, осуществлять проверку статистических гипотез);

- планировать проведение измерений при экспериментальных исследованиях физических явлений и процессов;

- пользоваться теоретическими основами статистической обработки данных в профессиональной деятельности;

- проводить оценку погрешностей результатов прямых и косвенных измерений;

- проводить обработку экспериментальных данных методом наименьших квадратов.

•Владеть:

- способами определения закона распределения случайной величины;

- навыками определения числовых характеристик случайных величин;

- статистическими методами обработки данных;

- практическими навыками обработки и представления экспериментальных данных.

4. Структура и содержание дисциплины «Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2,0 зачетных единиц, 144 часа.

4.1. Структура дисциплины

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Введение. Проблемы обработки информации.	5	1	2		2	2
2	Раздел 1. Элементы теории вероятностей.	5	2-4	6		6	6
3	Раздел 2. Среднее значение и среднеквадратичное отклонение. Гауссово распределение ошибок и гауссов интеграл ошибок. Оценка параметров распределения по выборкам. Доверительный интервал.	5	5-11	14		14	14
4	Раздел 3. Статистическая проверка гипотез.	5	12-14	8		8	8
5	Раздел 4. Корреляционное исчисление и корреляционный анализ.	5	15-17	6		6	6
	Итого по дисциплине			36		36	36	36 экзамен

4.2. Содержание дисциплины

Введение. Проблемы обработки информации.

Раздел I. Элементы теории вероятности.

1.1. Сложение и умножение вероятностей.

1.2. Биноминальный закон распределения.

1.3. Обобщенный биноминальный закон.

1.4. Сложение вероятностей в случае применение биноминального закона распределения.

1.5. Ошибки первого и второго рода.

Раздел II. Среднее значение и среднеквадратичное отклонение. Гауссово распределение ошибок и гауссов интеграл ошибок. Оценка параметров распределения по выборкам. Доверительный интервал.

2.1. Функция распределения вероятностей.

2.2. Функция плотности распределения вероятностей.

2.3. Гауссов или нормальный закон распределения.

2.4. Среднее значение и среднеквадратичное отклонение генеральной совокупности.

2.5. Выборочное среднее и эмпирический стандарт. Статистические предсказания на основании вида функции распределения.

2.6. Параметры нормального распределения. Относительная доля испытаний, приводящих к значениям, лежащим за пределами установленных границ.

2.7. Доверительные интервалы.

2.8. Уровень значимости при заданной длине доверительного интервала.

2.9. Экстраполяция статистических оценок при изменившихся условиях испытаний.

Раздел III. Статистическая проверка гипотез.

3.1. Проверка равномерности распределения (

критерий) и нормальности распределения (- критерий).

3.2. Проверка гипотезы об изменении генеральной совокупности (t -критерий и F — критерий).

3.3. Применения критерия согласия (

критерий) к распределению специального вида.

3.4. Применение - критерия для проверки выборки большого объема на нормальность распределения.

3.5. Критерий для сравнения средних значений нескольких выборок.

3.6. Критерий для сравнения выборочных дисперсий.

3.7. Статистическое сравнение точности различных методов измерения.

Раздел IV. Корреляционное исчисление и корреляционный анализ.

4.1. Метод наименьших квадратов.

4.2. Прямая регрессия.

4.3. Корреляция двух случайных величин.

4.4. Корреляция между ошибками изготовления и ошибками измерения.

4.5. Нахождение прямой регрессии проходящей через эмпирические точки.

5. Образовательные технологии

При реализации дисциплины «Теория и обработка экспериментальных данных биофизического эксперимента» используются следующие виды учебных занятий: лекции, консультации, и самостоятельная работа студента.

В рамках лекционных занятий предусмотрены активные формы учебного процесса: разбор конкретных ситуаций, проведение расчетов ошибок измерений для демонстрационных примеров.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Виды самостоятельной работы студента

Виды самостоятельной работы студента:

- изучение теоретического материала по конспектам лекций и рекомендованным учебным пособиям, монографической учебной литературе;

- выполнение комплекса расчетных и графических заданий по разделам дисциплины;

Порядок выполнения и контроля самостоятельной работы студентов:

- предусмотрена еженедельная самостоятельная работа обучающихся по изучению теоретического лекционного материала; контроль выполнения этой работы предусмотрен на зачете по данной дисциплине;

- выполнение и письменное оформление комплекса трех заданий расчетного характера по основным разделам дисциплины; контроль выполнения этой самостоятельной работы предусмотрен при завершении изучения дисциплины по представленному в печатном виде отчету по этому виду самостоятельной работы.

Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля

Blog

Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической работе Е. Г. Елина " " 20 г. Рабочая программа

Содержание