Рабочая программа дисциплины «Спецглавы информатики»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИНК

___________

«___» ____________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

спецглавы информатики

НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 280700 Техносферная безопасность

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Инженерная защита окружающей среды, Защита в чрезвычайных ситуациях

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 1; СЕМЕСТР 2;

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 2

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Информатика», «Математика»

КОРЕКВИЗИТЫ: «Оценка воздействия на окружающую среду», «Математическое моделирование процессов в чрезвычайных ситуациях», учебно-исследовательская работа

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции	18	часов (ауд.)
ЛАБОРАТОРНые РАБОТЫ	36	часов (ауд.)
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ	54	часов
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА	54	часов
ИТОГО	108	часов
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ	очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЗАЧЕТ В 2 СЕМЕСТРЕ

Обеспечивающая кафедра: экологии и безопасности жизнедеятельности

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ЭБЖ: д. х.н., профессор

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: д. х.н., профессор

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к. х.н., доцент каф. ЭБЖ

2011 г.

1. Цели освоения дисциплины

Целью изучения дисциплины является формирование современного мировоззрения и навыков самостоятельной работы, необходимых для использования программных пакетов при изучении специальных дисциплин и в дальнейшей практической деятельности.

Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к:

-  научно-исследовательской и проектно-конструкторской работе в профессиональной области, связанной с контролем соблюдения экологической безопасности, разработкой малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых технологий;

-  поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла (Б.2). Она непосредственно связана с другими дисциплинами естественнонаучного и математического цикла («Информатика», «Математика»). Кореквизитами для дисциплины «Спецглавы информатики» является дисциплины профессионального цикла «Оценка воздействия на окружающую среду», «Математическое моделирование процессов в чрезвычайных ситуациях», учебно-исследовательская работа.

3. Результаты освоения дисциплины

При изучении дисциплины студенты должны научиться применять основные информационные технологии для дальнейшего оформления и представления результатов своей деятельности и изучения дисциплин профессионального цикла.

После изучения данной дисциплины бакалавры приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р2, Р7 для профиля «Инженерная защита окружающей среды» и Р3 для профиля «Защита в чрезвычайных ситуациях». Соответствие результатов освоения дисциплины «Спецглавы информатики» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице 1.

Таблица 1.

Формируемые компетенции и результаты освоения дисциплины

Формируемые компетенции в соответствии с ООП	Результаты освоения дисциплины
З7.9 (профиль ИЗОС) З3.3 (профиль ЗЧС)	В результате освоения дисциплины бакалавр должен знать: -  основные приемы обработки экспериментальных данных: основные параметры выборок, алгоритм проверки статистических тестов, регрессионный анализ и множественный регрессионный анализ.
У7.4 (профиль ИЗОС) У3.3 (профиль ЗЧС) У7.5 (профиль ИЗОС) У3.4 (профиль ЗЧС) У2.3 (профиль ИЗОС) У3.5 (профиль ЗЧС)	В результате освоения дисциплины бакалавр должен уметь: -  использовать современные текстовые редакторы для оформления структурированных документов; -  использовать современное программное обеспечение для графического построения XY, XYZ-зависимостей и их аппроксимации; для расчета основных параметров выборок и регрессионного анализа; стандартные пакеты для обработки изображений; -  использовать Интернет-ресурсы для поиска информации в области природоохранной деятельности.
В2.2 (профиль ИЗОС) В3.3 (профиль ЗЧС)	В результате освоения дисциплины бакалавр должен владеть: -  методами поиска научной и образовательной информации с помощью полнотекстовых и библиографических баз данных в области природоохранной деятельности.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1.Универсальные (общекультурные) -

компетенциями самосовершенствования (сознание необходимости, потребность и способность учиться) (ОК-4);

способностью работать самостоятельно (ОК-8);

способностью к познавательной деятельности (ОК-10);

способностью использовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач (ОК-11).

2. Профессиональные -

способностью разрабатывать и использовать графическую документацию (ПК-2);

способностью принимать участие в научно-исследовательских разработках по профилю подготовки: систематизировать информацию по теме исследований, принимать участие в экспериментах, обрабатывать полученные данные (ПК-20).

4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения

Таблица 2.

Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Колл, контр. р.	Итого
Лекции	ЛБ
Модуль 1. Файловые менеджеры. Обработка текстовой информации. Текстовые процессоры	2	8	5	4	19
Модуль 2. Обработка изображений. Графические редакторы	4	8	5	4	21
Модуль 3. Интернет-ресурсы в сфере техносферной безопасности	2	4	10	2	18
Модуль 4. Обработка и представление результатов	10	16	16	8	50
Итого	18	36	36	18	108

4.2. Содержание разделов дисциплины

Модуль 1. Текстовые редакторы, в том числе правила оформления научных и образовательных текстов.

Тема 1. Файловые менеджеры

Файловые менеджеры: Total Commander, Far. Обзор интерфейса (меню, панели инструментов, диалоговые окна). Основные команды.

Тема 2. Текстовые редакторы

Текстовые редакторы: MS Word, OpenOffice, Notepad. Обзор интерфейса (меню, панели инструментов, диалоговые окна). Основные команды. Основные правила оформления научно-образовательных текстов. Стандарт ТПУ, ГОСТ по оформлению отчетов, ГОСТ по оформлению библиографии.

Модуль 2. Обработка изображений. Графические редакторы

Графический редактор Micrografx Picture Publisher. Обзор интерфейса (меню, панели инструментов, диалоговые окна). Основные команды.

Модуль 3. Интернет-ресурсы в сфере техносферной безопасности

Обзор полнотекстовых и библиографических баз данных. Примеры использования при поиске информации в области защиты окружающей среды и чрезвычайных ситуаций.

Модуль 4. Обработка и представление результатов

Тема 1. Программные средства для построения зависимостей

Программные средства для построения зависимостей: Excel, Grapher, Statistica. Обзор интерфейса (меню, панели инструментов, диалоговые окна). Основные команды. Основные приемы управления данными в этих приложениях.

Тема 2. Введение в современные статистические и математические комплексы

Современные статистические и математические комплексы: Mathematica, MathLAB, Maple, MathCAD, Statistica, SPSS, SAS, StatGraphics, Origin. Классы статистических задач, решаемые комплексами. Сравнительная характеристика.

Тема 3. Пакет Statistica for Windows

Основные модули Statistica for Windows как интегрированного пакета по обработке данных: Basic Statistics, Nonparametrics/Distrib., ANOVA/MANOVA, Multiple Regression, Nonlinear Estimation, Factor Analysis, Quality Control Charts, Experimental Design и др. Обзор интерфейса (меню, панели инструментов, диалоговые окна). Графические методы представления данных. Краткий обзор типов графиков.

Тема 4. Использование пакета Statistica для расчета основных статистических критериев выборок и проверки статистических гипотез

Модули Basic Statistics, Nonparametrics/Distrib. Основные статистики и таблицы. Краткий обзор непараметрических процедур.

Тема 5. Использование пакета Statistica для проведения простого регрессионного анализа

Модуль Multiple Regression. Общее назначение. Метод наименьших квадратов. Предсказанные значения и остатки. Остаточная дисперсия и коэффициент детерминации R-квадрат. Интерпретация коэффициента множественной корреляции R. Предположения, ограничения и обсуждение практических вопросов (предположение линейности, предположение нормальности, выбор числа переменных, важность анализа остатков).

Таблица 3.

Базовые модули дисциплины, рекомендуемые трудоемкость в зачетных единицах и виды учебной работы для групп областей знаний

Наименование раздела	Трудоемкость, зачетные единицы	Лекции	Практические работы	СРС
Модуль 1. Файловые менеджеры. Обработка текстовой информации. Текстовые процессоры	0.8	ü	ü	ü
Модуль 2. Обработка изображений. Графические редакторы	1	ü	ü	ü
Модуль 3. Интернет-ресурсы в сфере техносферной безопасности	0.7	ü	ü	ü
Модуль 4. Обработка и представление результатов	1.5	ü	ü	ü
Всего на дисциплину	4

4.3. Содержание лабораторных работ

Таблица 4

Содержание лабораторных занятий

Раздел дисциплины.	Тематика лабораторных работ
Модуль 1. Файловые менеджеры. Обработка текстовой информации. Текстовые процессоры	Файловый менеджер Total Commander
Создание отчета с использованием текстового процессора MS Word
Модуль 2. Обработка изображений. Графические редакторы	Работа с векторной графикой
Работа с растровой графикой
Модуль 3. Интернет-ресурсы в сфере техносферной безопасности	Использование Интернет-ресурсов для поиска информации
Модуль 4. Обработка и представление результатов	Создание и редактирование графиков в программе Grapher 7
Создание и редактирование графиков в программе Statistica
Вычисление основных параметров выборок
Проверка статистических гипотез
Линейный регрессионный анализ

4.4. 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 2, представлено в таблице 5.

Таблица 5.

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения

№	Формируемые компетенции	Разделы дисциплины
1	2	3	4
1	З7.9, З3.3	+	+	+	+
2	У7.4, У3.3		+
3	У7.5, У3.4				+
4	У2.3, У3.5			+
5	В2.2, В3.3			+

5. Образовательные технологии

Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины используются следующие образовательных технологии:

-  изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

-  самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

-  выполнение лабораторных работ;

-  закрепление теоретического материала и практических навыков при выполнении индивидуального задания, выполнения поисковых, творческих заданий.

Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражена в таблице 5.

Таблица 5

Методы и формы организации обучения

Методы и формы активизации деятельности	Виды учебной деятельности
ЛК	ЛБ	СРС
Дискуссия	х	х
IT-методы	х	х	х
Командная работа			х
Опережающая СРС	х	х	х
Индивидуальное обучение			х
Проблемное обучение		х	х

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1. Текущая и опережающая СРС

Текущая и опережающая самостоятельная работа студентов, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

-  работе студентов с лекционным материалом;

-  изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

-  подготовке к практическим занятиям;

-  подготовке к контрольным работам, коллоквиумам, зачету и экзаменам.

Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

1.  Программный пакет OPEN OFFICE.

2.  Программный пакет Photoshop и его возможности.

3.  Обзор и возможности графических программ.

4.  Возможности программы Statistica.

5.  Обмен информацией в сети, интернет.

6.  Возможности программы Grapher для построения диаграмм.

7.  Базы данных на примере Acsess.

8.  Программный пакет Adobe Аcrobat.

9.  Полнотекстовые базы данных по областям знаний и условия доступа к ним.

10.  Обзор математических программный пакетов.

6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов и заключается в:

-  поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований;

-  выполнение индивидуального задания;

-  анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;

-  исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах.

Темы индивидуальных заданий:

1.  Редактирование научных текстов в редакторе Word.

2.  Создание и редактирование графических объектов.

3.  Создание и редактирование зависимостей.

4.  Поиск научной и образовательной информации в сети Internet.

5.  Статистическая обработка экспериментальных данных.

6.3  Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей. Подготовка по темам самостоятельной работы проверяется путем опроса студентов на лабораторных занятиях, либо опроса студентами друг друга. Индивидуальные работы оцениваются преподавателем в соответствии с рейтингом.

6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Для самостоятельной работы студентов рекомендуется использовать основную и дополнительную учебную литературу, особое внимание следует уделить поиску информации в научных полнотекстовых базах данных и специализированных интернет-ресурсах:

http://www. lib. *****/BD. html − ресурсы библиотеки ТПУ.

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

Оценка текущей успеваемости и итоговой аттестации студентов осуществляется по результатам:

§  устного опроса всех студентов на практических занятиях для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины;

§  самостоятельного выполнения индивидуальных заданий;

§  итоговой зачетной работы.

Текущий и рубежный контроль проводится в виде контрольных работ и коллоквиумов. Итоговой контроль (зачет) проводится в письменной и устной форме.

7.1. Вопросы для зачета

Теоретическая часть.

1.  Основные правила оформления документов. Создание и редактирования стилей, включая стили для формул.

2.  Основные команды меню программы Mathtype и их использование.

3.  Типы графических изображений и соответствующие файловые форматы. Примеры программ. Параметры растровых изображений.

4.  Программа Grapher, типы файлов и их назначение, основные команды меню и их смысл, менеджеры объектов, свойств.

5.  Программа Statistica, типы файлов и их назначение.

6.  Характеристики случайной величины.

7.  Распределение случайной величины, типы распределений.

8.  Линейный регрессионный анализ.

Практическая часть.

1.  Использование файлового менеджера Total Commander для управления файлами. Использование вкладок. Копирование, перемещение, переименование, выделение файлов. Основные настройки оболочки.

2.  Оформление структурированных документов в Word c использованием стилей. Оформления содержания документа. Оформление формул с помощью Mathtype, ссылок на них в тексте, использование Mathtype для оформления списка литературы и ссылок на них в тексте.

3.  Использование программ Grapher и Statistica для построения XY и XYZ-зависимостей. Подготовка графиков для использования в отчетах.

4.  Использование программы Statistica для проверки статистических тестов.

5.  Использование программ Grapher и Statistica для выполнения линейного регрессионного анализа.

7.2. Пример зачетного билета

1. Имеется последовательность значений измерений некоторой величины:

x y1 y2

2.0

5.2

7.6

10.4

12.4

15.8

18.1

20.8

23.84

25.26

2. Проведите регрессионный анализ полученной зависимости в программах Statistica (модуль Multipal Regression) и Grapher (Опция "Fit" в Property Manager). Результаты поместите в отчет в виде таблиц. Сравните возможности программ в области регрессионного анализа.

3. Постройте графики зависимостей x – y1 и x – y2 с коридором регрессии. Оформите полученные графики.

Учтите, что график должен быть:

-  размер -- 9 х 9 см;

-  толщина линий: осей и координатной сетки – 0.75 пт (0.02 см), графиков – 1 пт (0.04 см);

-  точки – 7 пт (0.2 см);

-  засечки метки на осях отсутствуют, вместо них координатная сетка, только;

-  у главных меток; размер шрифта численных значений меток – 14 пт.

4. Оформите отчет по экзаменационной работе средствами MS Word, не привлекая дополнительных шаблонов. Отчет должен состоять из титульного листа, задания на работу, результаты выполнения работы их обсуждение и выводы.

5. Отчет оформите с использованием стилей для всех элементов текста. Не забудьте, что, как правило, не допускается использование лишних пробелов, знаков табуляции и абзацев.

Обязательными являются следующие стили:

-  Заголовок 1 (Arial, 16 п., п/ж, прописные, выравнивание по левому краю, без переносов, отступ абзаца: 1 см слева, 24 п. сверху, 24 п. снизу, не отрывать от следующего, не разрывать абзац);

-  Обычный (Times New Roman, 14 п., выравнивание по ширине, отступ первой строки 1 см слева, запрет висящих строк);

-  Заголовок таблицы (основан на обычном, 12 п., разреженный на 2 п.);

-  Подпись к рисунку (основан на обычном, 12 п., п/ж).

-  Титульный лист необходимо оформить без привлечения стилей шаблона.

8. Рейтинг качества освоения дисциплины

Рейтинг-план текущей оценки успеваемости студентов в семестре и рейтинг промежуточной аттестации студентов по итогам освоения дисциплины представлен в приложении. В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов выполнения лабораторных работ.

Промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (60 – текущая оценка в семестре, 40 – итоговая аттестация в конце семестра).

Студент допускается к сдаче зачета, если он полностью выполнил учебный план и если его рейтинг в семестре более 33 баллов.

Зачёт считается сданным, если его оценка не менее 22 баллов. Эта оценка суммируется с рейтингом семестра и подсчитывается общий рейтинг.

Если общий рейтинг составит 55 баллов и более, то зачёт считается сданным.

Рейтинг поощряет активных студентов дополнительными баллами за участие в олимпиадах, научно-технических конференциях.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная литература

1.  Электронный учебник по статистике. М.: StatSoft, 1999. http://www. *****/home/textbook/default. htm.

2.  http://www. *****/

3.  Изучение текстового редактора Word http://elearn. *****/, http://www. *****/microsoft_word. html

4.  www. lib. *****, полнотекстовые базы данных.

5.  www. *****, поиск научной информации.

6.  Боровиков В. П. Statistica. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М.: Филинъ, 19с.

7.  Боровиков В. П. Прогнозирование в системе Statistica в среде Windows. М.: Финансы и статистика, 19с.

8.  Сильвестров Д. С., Семенов Н. А., Марищук В. В. Пакеты прикладных программ статистического анализа. Киев: Техника, 19с.

9.  Шураков В. В., Дайитбегов Д. М., Мизрохи С. В.,Ясеновский C. В. Автоматизированное рабочее место для статистической обработки данных. М.: Финансы и статистика, 19с.

Дополнительная литература

10.  StatSoft Inc. STATISTICA Electronic Manual (на англ. яз.)

11.  Информатика в статистике. Словарь-справочник. М.: Финансы и статистика, 19с.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

При изучении основных разделов дисциплины используются учебная и учебно-методическая литература, имеющаяся в библиотеке и разработанная на кафедре. Для выполнения лабораторных работ используются интернет-ресурсы и программные пакеты: стандартные текстовые и графические редакторы, программы для построения зависимостей и статистической обработки информации.

* приложение – Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра.

Программа одобрена на заседании кафедры ЭБЖ

(протокол № ____ от «___» _______ 2011 г.).