Математические методы планирования и анализа результатов исследования (стр. 1 )

Математические методы планирования и анализа результатов исследования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В. П. АСТАФЬЕВА»

Кафедра физиологии человека и методики обучения биологии

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЛАНИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

По направлению подготовки

050100.68 Педагогическое образование

(квалификация (степень) «Магистр»)

Магистерская программа «Биологическое образование»

КРАСНОЯРСК 2011

Содержание

Пояснительная записка....................................................................................................3

I. Организационно-методические документы....................................

1.Учебная программа дисциплины..................................................................................

1.1 Рабочая модульная программа.....................................................................................6

1.1.1 Введение.....................................................................................................................6

1.1.2 Содержание теоретического курса...........................................................................8

1.1.3 Технологическая карта обучения дисциплине.......................................................10

1.2 Технологическая карта внеаудиторной учебной работы студентов.......................16

1.3 Технологическая карта учебной проектно - исследовательской деятельности студентов.............................................................................................................................21

2. Учебные ресурсы............................................................................................................23

.1 Карта литературного обеспечения дисциплины........................................................23

2.2 Карта обеспеченности дисциплины средствами обучения.....................................25

3. Компоненты мониторинга учебных достижений студентов....................................26

3.1 Технологическая карта рейтинга учебных достижений студента...........................26

3.2 Портфолио достижений студентов в процессе обучения........................................28

3.3 Фонды оценочных средств..........................................................................................29

3.4 Анализ результатов обучения и перечень корректирующих мероприятий...........36

II. Дидактические рекомендации для студентов...............................................................39

1. рекомендации по организации внеаудиторной учебной работы студентов.............39

2. рекомендации по организации проектно — исследовательской деятельности студентов................................................................................................................................39

III. Учебные материалы..........................................................................................................40

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

УМК учебной дисциплины «Математические методы планирования и анализа результатов исследования» отвечает требованиям ФГОС-3 ВПО (федерального государственного образовательного стандарта третьего поколения высшего профессионального образования) по направлению подготовки 050100.68 Педагогическое образование (квалификация (степень) «магистр») и входит в дисциплины профессионального цикла (М.2), соответствуют вариативной части, в которой знания, умения, навыки определяются ООП вуза.. Данная дисциплина учитывает специфику психолого-педагогической и методической подготовки студентов в КГПУ им. по магистерской программе «Биологическое образование».

УМК названной учебной дисциплины представляет собой совокупность взаимосвязанных организационных документов, дидактических рекомендаций для студентов и учебных материалов, определяющих цели, содержание дисциплины ООП, необходимых для всех видов аудиторных занятий и организации внеаудиторной работы обучаемых. Разработанный УМКД включает в себя полную совокупность образовательных ресурсов, необходимых для самостоятельного изучения учебной дисциплины «Математические методы планирования и анализа результатов исследования»и состоит из следующих элементов:

Рабочей программы дисциплины, включающей в себя основное её содержание и учебные ресурсы: литературное обеспечение и электронные ресурсы. Методических рекомендаций для студентов, которые содержат советы и разъяснения, позволяющие студенту оптимальным образом организовать процесс изучения дисциплины ««Математические методы планирования и анализа результатов исследования»». Банка контрольных заданий и вопросов по дисциплине ««Математические методы планирования и анализа результатов исследования»», где к каждому модулю даны контрольные вопросы для проверки знаний студентов и для закрепления учебного материала. Вопросов к зачету, который является итоговым контролем освоения студентом компетенции этой дисциплины.

Поскольку в учебном плане по данной дисциплине не предусмотрено контрольных и курсовых работ, рефератов, то они отсутствуют.

УМКД составлен д. б.н., профессором

Обсужден на заседании кафедры физиологии и методики обучения биологии

«__» ___________2011 г.

Заведующий кафедрой

д. п.н., профессор

Одобрено научно-методическим советом специальности 050100.68

Педагогическое образование (Биология)

«___»______________2011г.

Председатель НМСС

Протокол согласования рабочей программы дисциплины «Математические методы планирования и анализа результатов исследования» с другими дисциплинами СПЕЦИАЛЬНОСТИ 050100.68 ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

На 2011/12 учебный год

Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину	Кафедра	Предложения об изменениях в пропорциях материала, порядка изложения и т. д.	Принятое решение (протокол №, дата) кафедрой, разработавшей программу
Методы биологических исследований (М1-курс по выбору)
Научно-исследовательская практика (М3)

Заведующий кафедрой ……………………………………………………

Председатель НМС ………………………………………………………..

1.1.Рабочая модульная программа

1.1.1.Введение

Подавляющее большинство биологических, медицинских, психолого-педагогических процессов и явлений носят стохастический характер, т. е. закономерность их реализации проявляется случайным образом. Причина такой специфики в самом объекте – живом организме, подвергающемся одновременному воздействию многих факторов, часть из которых невозможно учесть. Следовательно, становится неизбежным применение методов оптимального планирования исследований и точного анализа полученных данных. Поэтому для их формального описания требуется определенный математический аппарат. В таком качестве выступает математическая статистика, в приложении к био-медицинским и психолого-педагогическим исследованиям называемая биометрией.

Дисциплина «Математические методы планирования и анализа результатов исследования», преподаваемая как вариативная часть общенаучного цикла М1, связывает дисциплины профессионального цикла М2 , предусмотренные стандартом ВПО, и подготовку магистерских диссертаций. Интересы магистранта состоят в том, что, работая в сфере образования или науки, он неизбежно будет использовать общие подходы и конкретные знания по влиянию факторов среды на функции и здоровье организма. Поэтому «Математические методы планирования и анализа результатов исследования» будут способствовать формированию представления об адекватном учете этих факторов.

Учебная программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 050100 «Педагогическое образование» вариативной части общенаучного цикла М1.

Целями изучения дисциплины являются:

– повышение практического потенциала научной культуры магистранта;

– содействие становлению базовой общенаучной компетентности магистра педагогики для решения образовательных и исследовательских задач, ориентированных на научно-исследовательскую и практическую деятельность в предметной области знаний.

Достижение целей изучения дисциплины обеспечивается решением следующих задач:

· Установление междисциплинарных связей;

· Использование современных образовательных технологий; формирование системы предметных знаний и умений;

· Овладение методами получения современного научного знания;

· Активизация самостоятельной деятельности, включение в исследовательскую работу.

Особенностью учебного курса является то, что специалисты и бакалавры, обучающиеся по педагогическому направлению, испытывают серьезные затруднения с элементарными математическими операциями. Следует учитывать, что магистранты по отношению к «Математическим методам планирования и анализа результатов исследования» выступают в роли типичных пользователей. По этой причине основное внимание уделяется практическому применению статистического аппарата.

Потенциал курса удовлетворяет требованию заказчика к самостоятельному применению современных методик в области практической педагогической деятельности при реализации образовательного процесса в различных образовательных учреждениях, использованию современных технологий диагностики участников образовательного процесса.

Реализация межпредметных связей достигается тем, что дисциплина опирается на компетентности и базовую часть учебного цикла ФГОС ВПО «Педагогическое образование (квалификация бакалавр) и дисциплин общенаучного цикла, изученных в специалитете, позволяющих студентам освоить магистерскую программу. Изучению данного курса должно предшествовать изучение дисциплин «Современные проблемы науки и образования». Данный курс может изучаться параллельно с дисциплиной «Методология и методы научных исследований». Знания, умения и навыки, полученные в данном курсе, будут востребованы при изучении дисциплин профессионального цикла «Психофизиология для сферы образования», «Педагогический мониторинг», диагностика развития и здоровья» и, что принципиально важно, в процессе исследовательской работы и оформления магистерской диссертации.

В результате изучения дисциплины формируются следующие компетенции:

Компетенция	Код
Способность совершенствовать и развивать свой общеинтеллектуальный и общекультурный уровень	ОК-1
Способность 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	ОК-5
Способность осуществлять профессиональное и личностное самообразование, проектировать дальнейший образовательный маршрут и профессиональную карьеру	ОПК-2
Способность анализировать результаты научных исследований и применять их при решении конкретных образовательных и исследовательских задач	ПК-5

Дисциплина «Математические методы планирования и анализа результатов исследования» способствует также формированию компетенций ПК-6, 7,8,9,11,12,17,21. В результате освоения дисциплины магистр должен:

Знать:

– основные принципы планирования психолого-педагогических и биологических экспериментов;

– основные методы математического статистического анализа.

Уметь:

– для решения конкретных научно-практических наблюдений и экспериментов выбирать адекватный статистический метод обсчета и анализа;

Владеть:

– современными компьютерными программами по математической статистике;

– методами получения современного звания в области образования и биологии;

– навыками развития и совершенствования личного научного и методологического потенциала.

1.1.2.Содержание теоретического курса

№ п. п.	Название разделов и тем	Содержание
Базовый модуль 1 ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ
1	Планирование и организация психолого-педагогических и биологических исследований	Три основных этапа научного исследования. Предварительные исследования. Ошибки случайные и систематические. Некоторые заменители статистического описания. Представление о контрольных и экспериментальных группах и факторных моделях исследования. Число наблюдений и экспериментов для уверенного статистического описания.
2	Основные понятия математической статистики	Единица наблюдения. Генеральная и выборочная совокупности, сплошное и выборочное исследование. Статистическая совокупность и статистические признаки. Дискретные и непрерывные признаки. Причины изменчивости признаков. Репрезентативность выборки, отбор единиц наблюдения. Группировка данных в вариационные ряды, метод выбора ширина интервала. Средние величины. Показатели вариации признаков: лимиты, размах колебания, дисперсия, среднеквадратичное отклонение..
3	Законы распределения случайных величин	Характерное свойство изменчивости признаков. Элементы теории вероятностей: испытание, событие, случайная величина вероятность событий. правила сложения и умножения вероятностей. Биномиальное распределение. Нормальное распределение. Распределение Пуассона. Сравнение эмпирических и теоретических вариационных рядов – критерий c2-квадрат.
4	Статистические оценки и статистические сравнения	Точечные оценки. Интервальные оценки. Определение необходимого объема выборки. Статистические гипотезы. Параметрические критерии. Непараметрические критерии. Проверка резко отличающихся вариант.
Базовый модуль 2 МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
5	Дисперсионный анализ	Многофакторность проявления биомедицинских признаков. Принцип дисперсионного анализа. Условия образования и виды дисперсионных комплексов. Анализ однофакторного дисперсионного комплекса. Анализ двухфакторного дисперсионного комплекса. Равномерный и неравномерный комплексы. Оценка силы влияния фактора. Дискриминантный анализ.
6	Корреляционный анализ	Общее представление о корреляции. Коэффициент корреляции. Вычисление коэффициента корреляции для малочисленных выборок. Z-преобразование Фишера. Минимальная численность выборки для надежной оценки коэффициента корреляции. Корреляционное отношение. Коэффициент детерминации. Оценка линейности связи. Непараметрические критерии связи. Множественная и частная корреляция.
7	Анализ зависимости изменения одного признака от изменения другого – регрессионный анализ	Представление о регрессии. Построение эмпирической линии регрессии. Выравнивание эмпирических рядов регрессии: графический способ выравнивания, способ скользящей средней, метод наименьших квадратов. Линейная регрессия: построение теоретической линии линейной регрессии, коэффициент регрессии, множественная регрессия. Нелинейная регрессия – основные типы уравнений. Достоверность показателей регрессии. Анализ динамических изменений.

1.1.3.Технологическая карта обучения дисциплине

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЛАНИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

магистрантов ООП по направлению 050100 «Педагогическое образование», магистерская программа «Биологическое образование» по очной форме обучения. Общая трудоёмкость 4 з. е.

Модули. Наименование разделов и тем.	Всего часов (з. е.)	Аудиторных часов	Внеаудиторных часов	Результаты обучения и воспитания	Формы и методы контроля
всего	лекций	семинаров	практических		Знания, умения, навыки	компетенции
Базовый модуль 1	72 (2 зе)	32	8	0	24	40		ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5, ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5,
Планирование и организация психолого-педагогических и биологических исследований	7	3	1	0	2	4	Знать: значение математического анализа для научно-практической деятельности. Уметь: наметить этапы научного исследования в предметной области. Владеть: методом определения оптимального числа наблюдений и объектов.	ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5,	Текущий контроль: наличие конспекта лекций – проверка; решение задач.
Основные понятия математической статистики	19	7	1	0	6	12	Знать: основные понятия и термины описательной статистики. Уметь: группировать данные в вариационные ряды. Владеть: техникой расчета числовых характерстик выборки.	ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5,	Текущий контроль: наличие конспекта лекций – проверка; Практические занятия – оценка за решение задач.
Законы распределения случайных величин	22	10	2	0	8	12	Знать: основные типы статистических законов распределения случайной величины. Уметь: рассчитывать вероятность простейших событий. Владеть: техникой сравнения эмпирических и теоретических вариационных рядов.	ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5,	Текущий контроль: наличие конспекта лекций – проверка; Практические занятия – оценка за решение задач.
Статистические оценки и статистические сравнения	24	12	4	0	8	12	Знать: способы оценки генеральных параметров и условия применения параметрических критериев. Уметь: выдвигать статистическую гипотезу. Владеть: параметрическими и непараметрическими критериями сравнения выборок, включая компьютерный способ.	ОПК-2, ПК-5	Текущий контроль: наличие конспекта лекций – проверка; Практические занятия – оценка за решение задач.
Базовый модуль 2	72 (2 зе)	26	4	0	22	46		ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5,
Дисперсионный анализ.	26	10	2	0	8	16	Знать: теоретические основы и принципы дисперсионного анализа; основы и области применения дискриминантного анализа. Уметь: образовывать равномерные и неравномерные дисперсионные комплексы. Владеть: владеть ручным способом расчета одно - и двухфакторых комплексов и компьютерным способом анализа комплексов более высоких порядков.	ОК-1, ОК-5, ОПК-2	Текущий контроль: Практические занятия – оценка за решение задач.
Корреляционный анализ	33	8	1	0	7	15	Знать: теоретические основы и принципы корреляционного анализа. Уметь: рассчитывать коэффициенты корреляции, детерминации. Владеть: способами оценки линейности связи.	ОПК-2, ПК-5,	Текущий контроль: Практические занятия – оценка за решение задач.
Анализ зависимости изменения одного признака от изменения другого – регрессионный анализ	23	8	1	0	7	15	Знать: теоретические основы и принципы регрессионного анализа. Уметь: применять методы анализа для конкретных данных. Владеть: анализом динамических (временных) рядов.	ОК-1, ОК-5, ОПК-2, ПК-5	Текущий контроль: Практические занятия – оценка за решение задач.
ИТОГО	з. е.)	58	12	0	46	86

1.1.3.Технологическая карта обучения дисциплине