УТВЕРЖДАЮ
Директор института ИНК
___________
«____»_____________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП
201000 БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)
Биотехнические и медицинские аппараты и системы
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2013 г.
КУРС 4 СЕМЕСТР 7
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 4
ПРЕРЕКВИЗИТЫ
КОРЕКВИЗИТЫ
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции 32 час.
Практические занятия 16 час.
Лабораторные занятия 16 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 64 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 80 час.
ИТОГО 144 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра промышленной и
медицинской электроники Института неразрушающего контроля
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________( )
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ ()
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________ (Я. С. Пеккер)
2013 г.
1. Цели освоения дисциплины
Целью учебной дисциплины является:
- в области обучения – формирование специальных знаний, умений, навыков в области системного анализа, а также компетенций в сфере современных автоматический систем управления биомедицинского назначения
- в области воспитания – научить эффективно работать индивидуально и в команде, проявлять умения и навыки, необходимые для профессионального, личностного развития;
в области развития – подготовка студентов к дальнейшему освоению новых профессиональных знаний и умений, самообучению, непрерывному профессиональному самосовершенствованию.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Системный анализ» относится к базовой части профессионального цикла дисциплин. Предварительно должна быть изучена дисциплина Б3.Б7 «Биофизические основы живых систем».
3. Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен/будет:
Знать
- основные понятия теории систем
- технологию структурирования проблемы и создания проекта ее решения (реализации)
- алгоритмы и модели создания систем оценки, управления состоянием биологических объектов и принятия решения – от клеточного уровня до социальных структур
- элементы системотехники программных приложений
- современные приложения теории макросистем и задачам биоинженерии.
Уметь
- проводить структурирование проблемы и создания проекта ее решения (реализации)
- проектировать автоматизированной системы АСУ лечебного учреждения
Владеть методами (приёмами)
- анализа и синтеза биотехнических систем
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:
1.Универсальные (общекультурные) -
способность стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10).
2. Профессиональные -
способность владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);
способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
готовность выполнять расчет и проектирование деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10);
способность выполнять эксперименты и интерпретировать результаты по проверке корректности и эффективности решений (ПК-19).
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Содержание разделов дисциплины:
Введение
Основные понятия теории систем, классификация и описания систем. Особенности биотехнических систем и основные их характеристики. Человеко-машинные, эргатические системы.
Раздел 1. Анализ сложных систем
1.1. Формализованные и неформализованные методы описания систем: функциональное описание, информационное, структурное (морфологическое), генетико-прогностическое, описание на основе эктропийных показателей.
1.2. Функциональные характеристики сложных систем, свойства адаптации и самоорганизации, понятие гомеостазиса, дессинстивные системы.
1.3. Иерархия сложных систем, системы «городского» типа, применение энтропийных критериев в анализе сложных систем. Методы поиска скрытых закономерностей.
1.4. Человеко-машинные системы. Методы анализа эргатических систем. Основные критерии качества функционирования, устойчивость и управляемость этих систем.
Раздел 2. Биотехнические системы
2.1. Анализ и синтез биотехнических систем. Исследование биологического объекта с позиций теории систем.
2.2. Изучение биотехнических систем различного типа и уровня: оценки параметров, регистрации и оценки состояния, управления состоянием, сложные системы гомеостатического типа, системы, обеспечивающие (или заменяющие) функции компенсацию утраченных органов и функций.
Лабораторные работы:
Лабораторная работа №1. Исследование системы оценки вегетативных функций организма. Система сбора данных, их обработка и получение функциональных (адаптационных) характеристик.
Раздел 3. АСУ медико-биологического назначения
3.1. Принципы построения систем принятия управленческих решений в здравоохранении, примеры АСУ медико-биологического назначения.
3.2. Примеры систем телеметрии, диагностики и управления состоянием.
Лабораторные работы:
Лабораторная работа №2. Исследование виртуального экг-монитора и проектирование интерфейса пользователя.
Практические занятия:
3.1. Проектирование автоматизированной системы на примере АСУ лечебного учреждения.
Раздел 4. Методы принятия решения
4.1. Современные методы структуризации знаний. Формирование тестов, адаптивное тестирование.
4.2. Основные методы принятия решений по результатам медико-биологических исследований. Элементы доказательной медицины.
Практические занятия:
4.1. Исследование систем, работающих со знаниями (экспертных систем). Создание модели электронной обучающей системы.
4.2. В таблице 1 приведена структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности с указанием временного ресурса в часах.
Таблица 1.
Структура дисциплины
по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Колл, Контр. Р. | Итого | ||
Лекции | Практ./сем. Занятия | Лаб. зан. | ||||
Введение | 2 | входн. контр. | 2 | |||
1. Анализ сложных систем | 12 | 4 | 16 | 32 | ||
2. Биотехнические системы | 6 | 4 | 8 | 16 | КР.1 | 34 |
3. АСУ медико-биологического назначения | 6 | 4 | 8 | 16 | КР.2 | 34 |
4. Методы принятия решения | 6 | 4 | 32 | 42 | ||
Итого | 32 | 16 | 16 | 80 | 144 |
5. Образовательные технологии
Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражается в матрице (см. табл. 2).
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО Методы | Лекц. | Лаб. раб. | Пр. зан./ Сем., | Тр*., Мк** | СРС | КП |
IT-методы | ü | ü | ||||
Работа в команде | ü | |||||
Case-study | ü | ü | ||||
Игра | ||||||
Методы проблемного обучения | ü | ü | ||||
Обучение на основе опыта | ü | |||||
Опережающая самостоятельная работа | ü | |||||
Проектный метод | ü | |||||
Поисковый метод | ü | |||||
Исследовательский метод | ü | |||||
Междисциплинарное обучение | ü |
* - Тренинг, ** - Мастер-класс
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Приводится характеристика всех видов и форм самостоятельной работы студентов, включая текущую и творческую/исследовательскую деятельность студентов:
6.1 Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний
Для закрепления теоретического материала, выполнения отчетов по лабораторным работам по дисциплине во внеучебное время студентам предоставляется возможность пользования библиотекой ТПУ, библиотеками лабораторий кафедры, возможностями дисплейного класса кафедры, где имеются программа, методические указания по лабораторным работам, методические пособия и контролирующие материалы по дисциплине. Студенты имеют возможность получить консультации по вопросам дисциплины у ведущего лектора, зав. лабораторией.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР):
- поиск, анализ, структурирование информации,
- Студент самостоятельно прорабатывает лекции по данному курсу, выполняет домашнее задание.
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
1. Домашнее задание:
Название темы: Оптимизация параметров решающей функции в биотехнической системе диагностики.
2. Темы работ в структуре междисциплинарных проектов.
Все темы лабораторных и практических работ являются междисциплинарными и охватывают содержание таких дисциплин как «Моделирование биологических процессов и систем», «Методы обработки биомедицинской информации», «Биофизические основы живых систем».
3. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
1. Современные системы телемедицины, проблемы передачи медицинских данных по каналам связи
6.3 Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей. В частности, предусмотрена процедура защиты лабораторных работ, домашнего задания.
6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
1. М Информационные основы принятия решений в медицине. Томск, 2003. |
2. , Фокин и обработка медико-биологической информации. Учебное пособие. Томск,2002. |
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
Вопросы входного, рубежного, текущего и итогового контроля по дисциплине «Системный анализ»
1. Математические методы проектирования. Определение целевой функции.
2.Экспериментальная оценка надежности. Погрешности определения надежности.
4. Системный подход в процессе проектирования.
6 Состав прибора с точки зрения системного объекта проектирования.
Эргономические требования, которые учитываются при разработке приборов.
7 Признаки системного подхода в проектировании.
Эстетические требования, которые учитываются при разработке приборов.
8 Основные положения, лежащие в основе системного подхода. Требования технологичности.
9 Элементы основ системного анализа. Условные обозначения технических процессов как система. Требования унификации.
10 Выходные характеристики и внутренние параметры системы. Конструктивно – параметрические семейства.
11 Входные воздействия и внешние факторы, действующие на систему.
Патентно–правовые требования.
12 Показатели параметрической чувствительности. Требования патентной чистоты.
13 Конструкция прибора как системы. Классы и группы приборов и систем различного назначения.
Пример экзаменационного билета №1
1. Выявить критерии оценки и прогнозирования состояния объекта
2. Определить управляющее воздействие
3. Основы теории информации и их использование для представления информационных потоков, циркулирующих в системе
Пример экзаменационного билета №2
1. Способы формирования критериев эффективности решений, направленных на достижение сформулированных целей. Проблема многокритериальной оптимизации биотехнических систем и способы её решения;
2. Формирование математической модели для анализа сложных систем и оптимизация процедуры принятия решений
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Качество освоения дисциплины оценивается согласно кредитно-рейтинговой системе организации учебного процесса в Институте неразрушающего контроля.
В течение семестра предусмотрены две конференц-недели (на 9 и 18 неделях). Первая конференц-неделя нацелена на развитие коммуникативной составляющей общекультурных компетенций, вторая – призвана подвести итоги по данной дисциплине в семестре (отчетная, контролирующая функции).
Рейтинг-план рассчитывается из 100 баллов на текущую успеваемость: 60 баллов выделяется на выполнение обязательных видов занятий (лабораторные работы, практические занятия); 40 баллов – на рубежный контроль (контрольные работы). Студентвыполнивший обязательные пункты рейтинг-плана и набравший по итогам текущей успеваемости не менее 51 балла, допускается к экзамену.
Промежуточная аттестация (в конце семестра) предусматривает экзамен. Экзаменационный билет включает два теоретических вопроса и задачу. Оценка по результатам экзамена выставляется по 100-балльной и по 5-балльной системе.
Рейтинг-план дисциплины приведен в отдельном файле.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
1. Кориков, Анатолий Михайлович. Теория систем и системный анализ : учебное пособие для вузов / , . — Москва:
2. Попечителев, Евгений Парфирович Системный анализ медико-биологических исследований : учебное пособие для вузов / . — Старый Оскол: ТНТ, 2014. — 420 с.. — Библиогр.: с. 414-418.. — ISBN 978-5-94178-409-7.
3. Теория систем и системный анализ : учебное пособие для вузов / , ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт дистанционного образования (ИДО). — Томск: Изд-во ТПУ, 2011. — 276 с.: ил.. — Библиогр.: с. 269-273..
4. Тарасенко, Феликс Петрович Прикладной системный анализ : учебное пособие / . — Москва: КноРус, 2010. — 224 с.: ил.. — Библиогр.: с. 219.. — ISBN 978-5-406-00212-4.
Вспомогательная литература
5. Дополнительная
6. Аверьянов познание мира.- М.:Политиздат,1985.
7. Искусство решения проблем: Пер. с англ. М.: Мир,1982
8. , , Шифрин о совместной работе математиков и врачей. - М.:Наука,1989.
9. Громов информационной технологии. М.:ИнфоАрт,1992.
10. Гублер в патологии, клинической медицине и педиатрии.- Л.:Медицина,1990.
11. Познание сложного. Пер. с англ. М.: Мир,1990.
12. Форрестер Дж. Антиинтуитивное поведение сложных систем.- В сб. Современные проблемы кибернетики. – М.: Знание,1977
13. , ,
14. Нобелевские лауреаты и медицинская техника: Учебное пособие. - Тамбов: Изд-во , 2006. - 114 с.
15. Надёжность экономических информационных систем // Учебное пособие.- Тамбов : ТГТУ, 2002.- 128 с.
16. Информационный менеджмент // Учебное пособие.- Тамбов : ТГТУ, 2006.- 150 с. (подготовлено к изданию)
17. Автоматизация производственных процессов и производств // Программы практик.- Тамбов : ТГТУ, 2006.- 55 с. (подготовлено к изданию)
18. Леонтьев менеджмент // Учебное пособие.- Тамбов : ТГТУ, 2006.- 150 с. (подготовлено к изданию);
19. , ,
20. Автоматиза-ция измерений, контроля и испытаний: Учебное пособие / Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007.- 111 с.
21. М Информационные основы принятия решений в медицине. Томск, 2003.
22. прикладная теория систем. Томск, 2004.
23. , Фокин и обработка медико-биологической информации. Учебное пособие. Томск,2002.
24. Анохин теория функциональных систем организма// Прогресс биологической и медицинской кибернетики. М.:Медицина,1974.
25. , и др. Применение системного анализа при проектировании АСУ: Учеб. пособие. Л.:ЛПИ,1986.
26. Введение в системы баз данных. Киев, ДИАЛЕКТИКА,1998.
27. Информационное обеспечение интегрированных производственных комплексов /Под ред. . Л.:Машиностроение, 1986.
Интернет-ресурсы:
http://www. uml. org/– сайт посвящённый унифицированому языку моделирования
http://www. hl7.org/- стандарт хранения и передачи медицинских данных
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки 201000 БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ.
Программа одобрена на заседании
кафедры промышленной и медицинской электроники
Института неразрушающего контроля
(протокол № ____ от «___» _______ 2012 г.).
Автор:
Рецензент(ы) __________________________
