Рабочая программа дисциплины планирование и обработка результатов эксперимента
| Вид материала | Рабочая программа |
- Планирование эксперимента и обработка результатов наблюдений пособие по изучению дисциплины, 221.15kb.
- Аннотация примерной программы учебной дисциплины «Планирование, обработка и анализ, 71.54kb.
- Аннотации рабочих программ дисциплин подготовки бакалавров по направлению 150100, 1497.02kb.
- Аннотации рабочих программ дисциплин подготовки бакалавров по направлению 150400., 1630.48kb.
- «Организация и математическое планирование эксперимента», 22.88kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине "Обработка результатов эксперимента" для, 359.63kb.
- Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности, 161.56kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Теория вычислительного эксперимента, 123.88kb.
- Рабочая программа дисциплины планирование и прогнозирование в условиях рынка Специальности, 580.28kb.
- Примерная программа дисциплины учебно-исследовательская работа направление подготовки, 183.34kb.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский
Томский политехнический университет»
Институт Кибернетики
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
планирование и обработка
результатов эксперимента
направления 010400 «Прикладная математика и информатика»
Разработал доцент кафедры Прикладной математики
Гальченко В.Г.
Томск - 2010
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИК
___________ М.А.Сонькин
«___» ____________201__ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ПЛАНИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: пРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ:
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 4; СЕМЕСТР 8;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Математический анализ», «Теория вероятностей и математическая статистика»
КОРЕКВИЗИТЫ:
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
| Лекции | 32 | часа (ауд.) |
| ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ | 32 | часа |
| | | |
| АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ | 64 | часа |
| САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА | 64 | часов |
| ИТОГО | 128 | часов |
| ФОРМА ОБУЧЕНИЯ | очная | |
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЗАЧЕТ В 8 СЕМЕСТРЕ
Обеспечивающая кафедра: «Кафедра прикладной математики»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д.ф.-м.н., профессор В.П.Григорьев
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: д.ф.-м.н., профессор В.П.Григорьев
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к.т.н., доцент В.Г.Гальченко
2010г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей основной образовательной программы «Прикладная математика и информатика».
Дисциплина нацелена на подготовку студентов к:
- выбору основных факторов эксперимента и построению факторных планов,
- подбору эмпирических зависимостей для экспериментальных данных,
- оценке коэффициентов регрессионной модели эксперимента,
- построения планов 2-го порядка для экспериментов,
- построения оптимальных планов для научно-технических экспериментов.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к специальным дисциплинам ООП «Прикладная математика и информатика».
Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (математический анализ, теория вероятностей и математическая статистика) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения.
3. Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен научиться проводить классификацию экспериментов, выбирать необходимые факторы и составлять факторные планы экспериментов различного вида, строить системы базисных функций, делать точечные оценки параметров регрессионной модели, анализировать свойства оценок параметров регрессионной модели, выполнять оптимальное планирование экспериментов с использованием различных критериев.
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы ООП Результаты освоения дисциплины и формируемые компетенции ООП представлены в таблицах.
| Формируемые компетенции в соответствии с ООП* | Результаты освоения дисциплины |
| | В результате освоения дисциплины студент должен знать:
|
| | В результате освоения дисциплины студент должен уметь:
|
| | В результате освоения дисциплины студент должен владеть:
|
Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 01040 «Прикладная математика и информатика».
- Структура и содержание дисциплины
- Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
- Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
| № | Название раздела/темы | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Итого | Формы текущего контроля и аттестации | ||
| Лекции | Практ. | Лаб. зан. | |||||
| | Математическая обработка результатов эксперимента | 8 | | 16 | 32 | 56 | Самостоятельная работа на практических занятиях |
| | Регрессионный анализ экспериментальных данных | 4 | | 4 | 6 | 14 | Контрольная работа. Коллоквиум по двум разделам |
| | Факторные планы экспериментов | 12 | | 6 | 16 | 34 | Самостоятельная работа на практических занятиях |
| | Планирование экстремальных экспериментов. | 8 | | 6 | 10 | 24 | Контрольная работа. Коллоквиум по двум разделам. |
| | Промежуточная аттестация | | | | | | Зачет |
| | Итого | 32 | | 32 | 64 | 128 | |
- Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Математическая обработка результатов эксперимента
Лекция1. Введение. Основные понятия и определения. Классификация экспериментов. Структурная схема эксперимента.
Лабораторная работа 1.. Градуировка измерительных каналов системы. Однофакторный эксперимент.
Лекция2. Элементы теории ошибок. Интервальная оценка ошибок измерения. Исключение грубых ошибок..
Лабораторная работа 1. Градуировка измерительных каналов системы. Однофакторный эксперимент.
Лекция3. Подбор эмпирических формул. Отыскание параметров методом наименьших квадратов.
Лабораторная работа 2. Интервальная оценка параметров периодических сигналов с заданной доверительной вероятностью.
Лекция4. Оценка адекватности выбранной теоретической модели по критерию Фишера.
Лабораторная работа 2. Интервальная оценка параметров периодических сигналов с заданной доверительной вероятностью.
Раздел 2. Регрессионный анализ экспериментальных данных
Лекция 5. Регрессионный анализ данных. Точечная оценка параметров регрессионной зависимости.
Лабораторная работа 3. Подбор эмпирических зависимостей для экспериментальных данных методом наименьших квадратов.
Лекция 6. Построение системы базисных функций. Оценки коэффициентов регрессии.
Лабораторная работа 3. Подбор эмпирических зависимостей для экспериментальных данных методом наименьших квадратов.
Раздел 3. Факторные планы экспериментов
Лекция 7. Факторы. Требования к факторам. Однофакторный эксперимент. Полный факторный эксперимент.
Лабораторная работа 4. . Оценка адекватности теоретических зависимостей и экспериментальных данных по критерию Фишера.
Лекция 8. Дробный факторный эксперимент. Генерирующее соотношение и его использование.
Лабораторная работа 4. . Оценка адекватности теоретических зависимостей и экспериментальных данных по критерию Фишера.
Лекция 9. . Оценка параметров регрессионной модели по различным планам.
Лабораторная работа 5. .Многофакторный регрессионный анализ экспериментальных данных.
Лекция 10. Критерии оптимальности регрессионных планов. Симметричные композиционные планы 2-го порядка.
Лабораторная работа 5. .Многофакторный регрессионный анализ экспериментальных данных.
Лекция 11. Ротатабельные центрально-композиционные и симплекс суммируемые планы.
Лабораторная работа 6. Оценка динамических характеристик объекта в системе «Овен».
Лекция 12. Композицион-ные планы Хартли. Насыщенные D-оптимальные планы. Реализация планов 2-го порядка.
Лабораторная работа 6. Оценка динамических характеристик объекта в системе «Овен».
Раздел 4. Планирование экстремальных экспериментов.
Лекция 13. Общие вопросы экспериментального поиска экстремума. Метод исключения.
Лабораторная работа 6. Оценка динамических характеристик объекта в системе «Овен».
Лекция 14. Шаговые методы экспериментальной оптимизации.
Лабораторная работа 7. Оценка параметров процесса регулирования температуры.
Лекция 15. Алгоритм экспериментального поиска экстремума методом градиента.
Лабораторная работа 7. Оценка параметров процесса регулирования температуры.
Лекция 16. Алгоритм поиска экстремума метод крутого восхождения и сопряженных градиентов.
Лабораторная работа 7. Оценка параметров процесса регулирования температуры.
Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.
| | Формируемые компетенции | Разделы дисциплины | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| | Подбирать эмпирические зависимости для экспериментальных данных | Х | | | |
| | Выполнять оценку коэффициентов регрессионной модели эксперимента | | Х | | |
| | Выбирать основные факторы эксперимента и строить факторные планы | | | Х | |
| | Выполнять построение планов 2-го порядка для экспериментов | | | Х | |
| | Выполнять построение оптимальных планов для научно-технических экспериментов | | | | Х |
- Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности студентов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
| Методы и формы активизации деятельности | Виды занятий | ||
| ЛК | Лабораторные работы | СРС | |
| Дискуссия | х | х | |
| Коллоквиумы | х | | |
| Подготовка к лабораторным работам | | х | |
| Домашние работы | | | х |
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
- изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;
- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием методических разработок, специальной учебной и научной литературы;
- закрепление теоретического материала на лабораторных занятиях.
- Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
- выполнении домашних заданий,
- выполнении самостоятельных работ,
- подготовке к зачету.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов и заключается в:
- поиске и анализе дополнительной литературы по изучаемым разделам курса,
- использование Internet технологий при освоении сложных разделов курса, а также при решении проблемных задач.
7.Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)
Оценка успеваемости студентов осуществляется по результатам:
- самостоятельного выполнения домашних заданий,
- сдачи коллоквиумов по разделам курса,
- сдачи зачета.
7.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов
Экзаменационные билеты включают три типа заданий:
- Теоретический вопрос 1.
- Теоретический вопрос 2.
- Теоретический вопрос 3.
- Задача.
7.2. Примеры экзаменационных вопросов
- Ошибки измерения в эксперименте. Оценка точности измерений при заданной доверительной вероятности. Уровень значимости оценки.
- Факторы, требования к факторам, выбор основного уровня и интервалов варьирования. Кодирование факторов.
- Критерии оптимальности планов регрессионного анализа.
- Построить матрицу спектра плана 23-1
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
8.1.Основная литература
1. Останин А.Н. Применение математических методов и ЭВМ. Планирование и обработка результатов эксперимента. - Минск: В.Ш., 1989. -218с.
2. Красовский Т.И. Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. - Минск :БГУ, 1982. -302с.
8.2. Дополнительная литература
1. Романов В.И. Планирование экспериментов. Уч. пособие. - Санкт-Петербург: СЗПИ, 1992. -104с.
2. Володарский Е.Т. и др. Планирование и организация измерительных экспериментов. -Киев : В. Ш.,1987, -280с.
6.3. Учебно-методические материалы
1. Гальченко В.Г. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Планирование и обработка результатов эксперимента».-Томск: ТПУ, 2007, электронный вариант.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению 010400 «Прикладная математика и информатика».
Автор: Гальченко В.Г.
Программа одобрена на заседании кафедры ПМ ИК
(протокол № ____ от «___» _______ 2010 г.).