РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт геологии и минералогии им.
Сибирского отделения Российской академии наук
(ФГБУН ИГМ им. СО РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Директор Института
академик____________
«_____»_____________2013 г.
М. П.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ОД. А.07
Биометрия при палеонтолого-стратиграфических и палеобиогеографических исследованиях
(наименование дисциплины)
основной образовательной программы послевузовского профессионального образования
(аспирантура)
по специальности
25.00.02 Палеонтология и стратиграфия
Новосибирск
2013
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им.
Сибирского отделения Российской академии наук
(ИНГГ СО РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИНГГ СО РАН
Академик РАН
____________
“ “ ______________ 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОД. А.07
Биометрия при палеонтолого-стратиграфических и палеобиогеографических исследованиях
основной образовательной программы послевузовского профессионального образования
(аспирантура)
по специальности
25.00.02 Палеонтология и стратиграфия
Новосибирск 2013
Программа составлена в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:
1. Федеральные государственные требования к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) – приказ Минобрнауки России .
2. Паспорт научной специальности 25.00.02 – «Палеонтология и стратиграфия», разработанный экспертами ВАК Минобрнауки России в рамках Номенклатуры специальностей научных работников, утвержденной приказом Минобрнауки России от 01.01.2001 г. № 59.
3. Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.02 – «Палеонтология и стратиграфия», утвержденная приказом Минобрнауки России «Об утверждении программ кандидатских экзаменов».
Составитель рабочей программы:
Зав лабораторией, чл.-корр. РАН _____________
Ответственный за специальность
д. г.-м. н. ______________
ПРИНЯТО
Учёным советом ИНГГ СО РАН
Протокол № от 01.01.2001
Учёный секретарь, к. г.-м. н. ёнова
________________________
Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является усвоение методов биометрии, которые необходимы при палеонтолого-систематических и палеобиогеографических исследованиях.
Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура)
Дисциплина «Биометрия при палеонтолого-стратиграфических и палеобиогеографических исследованиях» является частью образовательной программы подготовки аспирантов по специальности 25.00.02 «Палеонтология и стратиграфия».
Требования к первоначальному уровню подготовки обучающихся для успешного освоения дисциплины:
• базовые знания по математической статистике, палеонтологии и стратиграфии
С другими частями образовательной программы соотносится следующим образом:
Дисциплины, предшествующие по учебному плану:
• ОД. А.08 Палеонтологические исследования: методы и подходы
Разделы, последующие по учебному плану:
• НИР. А.00, Научно-исследовательская работа и выполнение диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.
• ПД. А.00, Подготовка к защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.
Дисциплина является дисциплиной по выбору.
Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение данной дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
Общекультурные компетенции:
ОК-2 | Способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности; |
ОК-6 | Способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности; |
Профессиональные компетенции:
ПК-15 | Способен использовать профильно-специализированные знания в области геологии, геологии и геохимии горючих ископаемых, экологической геологии для решения научных и практических задач (в соответствии с профилем подготовки). |
ПК-17 | Способен использовать профильно-специализированные информационные технологии для решения геологических, нефтегазовых и эколого-геологических задач (в соответствии с профилем подготовки). |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
иметь ясное представление о возможностях применения методов статистического анализа при палеонтологических и палеобиогеографических исследованиях, их разрешающей способности и влиянии на конечные результаты классификационных построений в палеонтологии и палеобиогеографии;
уметь использовать набор разных приемов биометрии при решении задач палеонтологических и палеобиогеографических исследований на конкретном материале, изучаемом им в процессе подготовки кандидатской диссертации;
знать современные результаты и достижения в области использования нумерической таксономии, кладистики, иерархических построений палеобиогеографии и понимать степень влияния результатов статистического анализа на конечные иерархические построения.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц, 72 часа.
Вид учебной работы | Объём часов / зачетных единиц |
Всего | 72/2 |
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) | 36/1 |
в том числе: | - |
лекции | 12 |
семинары | 24 |
Самостоятельная работа аспиранта (всего) | 36/1 |
Вид контроля по дисциплине: Рефераты Зачет |
Разделы дисциплины и виды занятий
№ | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. | Лаб. | Семин | Сам. раб. | Всего |
п/п | |||||||
1. | Раздел I. Введение | 2 | 4 | 4 | 10 | ||
2. | Раздел iI. Системы-классификации в биогеографии и систематике (детерминистские методы): основные определения | 4 | 12 | 16 | 32 | ||
3. | Раздел iII. Детерминистские методы классификационных построений. | 4 | 4 | 8 | 16 | ||
4. | Раздел IV. Примеры применения отдельных методов статистики в палеонтологической систематике и палеобиогеографии. | 2 | 4 | 8 | 14 |
Содержание дисциплины:
№ | Наименование раздела | Содержание раздела |
п/п | дисциплины | |
1 | Введение | Предмет, задачи и цели освоения дисциплины. Массивы данных при решении задач систематики ископаемых, палеобиогеографических, биофациальных и биостратиграфических построениях. Идентификация и распознавание образов. Иерархические классификации в палеонтологии и палеобиогеографии. Количественные методы для решения задач иерархических классификации в палеонтологии и палеобиогеографии. Простейшие приемы статистики и попытки использования их в палеонтологии и палеобиогеографии. |
2 | Системы-классификации в биогеографии и систематике (детерминистские методы): основные определения | Множеством объектов и способы их описания (множество «видов», множество «индивидуумов», множество «географических пунктов», множество «признаков» и т. п.). Способы формального задание некоторого множества M с элементами m. Пересечения множеств, подмножества, универсум. Диаграмма Венна. Отношения на множестве М. Бинарное отношение. Произведение множеств. Матричное изображение отношений. Тернарные (тройственные) отношения. Функциональное отношение. Инъективное и сюръективное отношения. Изображение бинарных отношений – граф. Несимметричные отношения – ортограф. Связанный и несвязанный граф. Двудольный граф. Эквивалентные графы. Системы-классификации. Сложная система. Выбор описания. Признаки - свойство или состояние объекта. Наборы признаков. Модели и их прототипы. Выбор модели описания. Ценность классификационных построений. Видовые списки. |
3 | Детерминистские методы классификационных построений. | Удобство использования качественных описаний в биологических и географических исследованиях. Массивы данных в биогеографических исследованиях – видовые (родовые) списки. Матрица описаний. Меры включения и расчет мер пересечений. Матрица отношений «банальности». Ортографы отношений «банальности». Отношения сходства различия. Меры сходства. Мера, характеризующая парное сходство. Примеры матриц пересечения фаунистических описаний разных районов при биогеографическом анализе. Дендрограмма. Способы построения дендрограмм. Пошаговое вычисление уровней сходства, переформирование матрицы, пошаговое объединение, графическое построение дендрограммы. Зависимость дендрограмм от мер сходства и способов кластеризации. Классификационные построения в зоологической систематике. Понятие зоологической классификации. Таксономия. Иерархическая классификация как частный случай таксономии. Таксономия систем-классификаций. Поэлементное сравнение матриц сходства и подсчета подходящих мер сходства или различия. Евклидова метрика. Иерархия различий классификаций и наиболее типичный вариант. Отношение доминирования. «Поиск лидера». «Веса» отдельных классов по заданной матрице мер. Классификации, основанные на смешанных и количественных признаках. Примеры классификационных построений, основанных на количественных признаках. |
4 | Примеры применения отдельных методов статистики в палеонтологической систематике и палеобиогеографии. | Простейшие статистических приемы и коррекция представлений о видовом разнообразии родов двустворчатых моллюсков мезозоя Сибири. Выборки из ископаемых популяций, размерно-частотные распределения как показатель автохтонности, гистограммы признаков, систематическая и этолого-тафономическая интепретации юрских двустворок Сибири. Сранительно-морфологический анализ близких видов мезозойских белемнитов и неоднозначность выводов. Мерические признаки ростров, гистограммы и поля корреляции признаков. Меры сходства, матрица мер сходства. Кластерный анализ: выбор мер сходства, способа кластеризации, стандартизации данных на обучающей выборке. Принципы палеобиогеографического районирования и способы построения палеобиогеографических карт морских бассейнов мезозоя Арктики. Статистический принцип иерархичной группировки палеозоохорий. Формулы сходства-различия (меры сходства) зоохорий (без количественного учета представительства таксонов и с ним). Индексы сходства зоохорий. Эквивалентность мер сходства. Дендрограммы сходства юрских зоохорий Арктики и графы. Графы сходства юрских зоохорий Арктики при разных порогах мер сходства и соответствующие выводы об иерархии зоохорий. |
Самостоятельная работа аспирантов
Используются виды самостоятельной работы аспиранта: в читальном зале библиотеки, в учебных кабинетах, на рабочих местах с доступом к ресурсам Интернет и в домашних условиях. В ходе освоения дисциплины аспиранты готовят обзор по одному из разделов курса и докладывают его на семинаре группы. А также самостоятельно готовят реферат по теме связанной с использованием биометрических приемов в систематике и палеобиогеографии на материале, по которому готовится кандидатская диссертация аспиранта. Конкретная тема реферата согласуется с преподавателем. Рефераты рассматриваются в аудитории и защищаются авторами в виде научного доклада на открытых семинарских занятиях.
Самостоятельная работа подкрепляется учебно-методическим и информационным обеспечением, включающим рекомендованные учебники и учебно-методические пособия, а также конспекты лекций.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
8.1.Основная и дополнительная литература
а) основная литература
Андреев -классификации в биогеографии и систематике (детерминистские методы) // Иерархические классификационные построения в географической экологии и систематике. Владивосток, 1979. С. 3–59.
Кластерный анализ. М.: Статистика, 19c.
Константинов теории множеств в биогеографическом и экологическом анализе // Успехи современной биологии. 1969. Т. 67. Вып. 1. С. 12–18.
Лакин : Учеб. пособие для биологич. спец. вузов. М.: Высш. школа, 19с.
Принципы зоологической систематики. М.: Мир, 19с.
, Алифиров в палеонтологических исследованиях: Учебно-метод. пособ. для магистрантов ГГФ НГУ / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 20с.
Электронный учебник по статистике. М.: StatSoft, 1999. http://www. *****/home/textbook/default. htm
Eldredge N., Cracraft J. Phylogenetic patterns and the evolutionary process: method and theory in comparative biology. New York: Columbia University Press, 19p.
б) дополнительная литература
Дзюба (Cylindroteuthidae) и биостратиграфия средней и верхней юры Сибири / Науч. ред. д-р геол.-мин. наук . Новосибирск: Изд-во СО РАН, 20с.
, Об эквивалентности мер сходства и различия // Исследование систем. Т. 1: Анализ сложных систем. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1973. С. 45–76.
Шурыгин , фации и стратиграфия нижней и средней юры Сибири по двустворчатым моллюскам. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 20с.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
8.2. Темы семинарских докладов и рефератов
1. Группировка результатов наблюдений (таблицы, матрицы, вариационные ряды, гистограммы).
2. Средние величины (арифметическая, геометрическая, взвешенная средняя, средняя квадратическая, медиана, мода), показатели вариации (дисперсия, среднее квадратическое отклонение, нормированное отклонение).
3. Выборки и оценка репрезентативности выборок (способы проверки, малые выборки)
4. Законы распределения (асимметрия, эксцесс, критерии соответствия, критерий 2, трансгрессия)
5. Корреляционный анализ (поля корреляции, коэффициенты корреляции, корреляционные отношения на больших и малых выборках).
6. Регрессионный анализ, множественная регрессия (линейная регрессия, коэффициент регрессии, оценка достоверности, криволинейная зависимость).
7. Детерминистские методы классификации, «банальность» и «экзотичность», меры включений, ортографы
8. Сходство – различие, эквивалентные и неэквивалентные меры сходства, графы
9. Отношение доминирования и методы «поиска лидера»
10. Кластерный анализ (иерархия, дендрограммы, кладограммы, меры сходства, способы кластеризации, нормирования).
11. Факторный анализ (дисперсия, главные компоненты, главные факторы, факторные нагрузки).
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
- аудиторный фонд ИНГГ СО РАН;
- ноутбук, мультимедиа-проектор, экран;
- рабочее место с выходом в Интернет;
- библиотечный фонд ИНГГ СО РАН.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
В процессе изучения дисциплины устанавливаются формы контроля: текущий контроль в течение семестра и аттестация в конце курса. Текущий контроль включает авторские формы проверки знаний аспирантов (тестирование, коллоквиумы, сдача самостоятельных и практических заданий), и написание реферата.
Для допуска к окончательной аттестации необходимо сдать реферат.
Дополнения и изменения в рабочей программе
за __________/__________ учебный год
В рабочую программу курса ОД. А.07 – дисциплину пор выбору «Биометрия при палеонтолого-стратиграфических и палеобиогеографических исследованиях» образовательной программы по специальности 25.00.02 – «Палеонтология и стратиграфия»:
