close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ивановский государственный химико-технологический университет»
Факультет неорганической химии и технологии
Кафедра технологии приборов и материалов электронной техники
Утверждаю: проректор по УР
_______________ В.В. Рыбкин
«
Рабочая учебная программа дисциплины
Планирование эксперимента
Направление подготовки
221700 Стандартизация и метрология
Квалификация (степень)
Бакалавр
Форма обучения
очная
Иваново, 2010
»
20 г.
1. Цели
освоения дисциплины
формирования у студента системы знаний об основных
методах планирования и организации научного и промышленного эксперимента, включая
разработку планов, программ и методик проведения эксперимента, подбор оптимальных
условий проведения эксперимента, оценки достоверности результатов эксперимента.
Целями освоения дисциплины являются:
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина относится к дисциплинам по выбору вариативной части естественнонаучных дисциплин профиля, базируется на результатах изучения дисциплин естественнонаучного цикла, в том числе математики, физики, химических дисциплин, информатики. Для
успешного усвоения дисциплины студент должен
знать:
- основные понятия и методы математического анализа, теории вероятностей и
математической статистики, линейной алгебры, дискретной математики, теории
дифференциальных уравнений и элементов теории уравнений математической
физики, математических методов решения профессиональных задач;
- технические и программные средства реализации информационных технологий,
основы работы в локальных и глобальных сетях, типовые численные методы решения
математических задач и алгоритмы их реализации, один из языков программирования
высокого уровня;
- законы Ньютона и законы сохранения, законы термодинамики, статистические
распределения, основные закономерности протекания химических процессов и
характеристики равновесного состояния, химические свойства элементов различных
групп Периодической системы и их важнейших соединений;
уметь:
- проводить анализ функций, решать основные задачи теории вероятности и математической
статистики, решать уравнения и системы дифференциальных уравнений применительно к
реальным процессам, применять математические методы при решении типовых
профессиональных задач;
- работать в качестве пользователя персонального компьютера, использовать внешние
носители информации для обмена данными между машинами, создавать резервные
копии и архивы данных и программ, использовать численные методы для решения
математических задач, использовать языки и системы программирования для
решения профессиональных задач, работать с программными средствами общего
назначения;
- решать типовые задачи связанные с основными разделами физики, использовать
физические законы при анализе и решении профессиональных задач;
- использовать основные химические законы,
термодинамические
справочные
данные и количественные соотношения неорганической химии для решения
профессиональных задач;
владеть:
- методами построения математической модели типовых профессиональных задач и
содержательной интерпретации полученных результатов;
- методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях,
техническими и программными средствами защиты информации при работе с
компьютерными системами;
- методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешностей
при проведении физического эксперимента
- теоретическими методами описания свойств простых и сложных веществ на основе
электронного строения их атомов и положения в Периодической системе химических
элементов, экспериментальными методами определения физико-химических неорганических
соединений;
Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо при изучении
следующих дисциплин:
- Организация и технология испытаний;
- Управление качеством;
- Основы проектирования продукции.
Студент должен:
иметь представление: о планировании и организации эксперимента, использовать
аппарат математического моделирования для изучения процессов протекающих в
производственных условиях; о статических методах планирования эксперимента и
обработки информации;
б) знать и уметь использовать: основные понятия; основные виды планов
эксперимента; методики постановки плана эксперимента; критерии
планирования эксперимента;
в) иметь опыт: разработки планов, программ и методик проведения испытаний,
измерений и контроля качества продукции; планирования и организации эксперимента в
промышленных условиях и при проведении научных экспериментов.
3.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- способен применять знание процессов и явлений, происходящих в живой и неживой
природе, понимание возможности современных научных методов познания природы и
владение ими на уровне, необходимом для решения задач, имеющих естественнонаучное
содержание и возникающих при выполнении профессиональных функций (ОК-12);
- способность применять математический аппарат, необходимый для осуществления
профессиональной деятельности (ОК-15);
- способность использовать в социальной жизнедеятельности, в познавательной и в
профессиональной деятельности навыки работы с
компьютером, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-16);
- способность использовать навыки работы с информацией из различных источников для
решения профессиональных и социальных задач (ОК- 19);
-
-
-
-
При осуществлении проектно-конструкторской деятельности проводить сбор анализ
исходной информационных данных для проектирования средств измерения, контроля и
испытаний (ПК-22);
Проводить изучение и анализ информации, технических данных, показателей и
результатов работы, их обобщение и систематизацию, проводить необходимые расчеты с
использованием современных технических средств (ПК-17);
Принимать участие в моделировании процессов и средств измерений, испытаний и
контроля с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного
проектирования (ПК-19);
Проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов,
составлять описание проводимых исследований и подготавливать данные для
составления научных обзоров и публикаций (ПК-20);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
основные
элементы
организационно-методической
деятельности,
связанной
с
планированием и проведением научных и промышленных экспериментальных исследований;
основные виды планов эксперимента; методики
постановки
плана
эксперимента;
критерии планирования эксперимента;
уметь:
формулировать цели и задачи эксперимента; использовать
аппарат
математического
моделирования
для
изучения процессов
протекающих
в
производственных
условиях; проводить выбор и составление плана эксперимента; проводить анализ
результатов исследований, включая построение математических моделей объекта
исследований, определение оптимальных условий, поиск экстремума функции (поверхности)
отклика.
владеть:
навыками использования правил построения планов эксперимента, методов расчета
параметров математической модели объекта исследований, оценки их значимости и
адекватности;
4. Структура дисциплины Физические основы электронной техники
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.
Всего
Вид учебной работы
Семестры
часов
2
3
4
Аудиторные занятия (всего)
68
68
Лекции
34
34
Семинары (С)
34
34
Лабораторные работы (ЛР)
-
-
Самостоятельная работа (всего)
148
148
Курсовой проект (работа)
-
-
Расчетно-графические работы
34
34
Реферат
20
20
Подготовка к текущим занятиям и оформление
68
68
26
26
В том числе:
В том числе:
отчетов по практическим работам
Подготовка к экзамену
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
зач. ед.
час
э
216
216
6
6
5.1. Содержание разделов дисциплины
1. Модуль 1. Введение в теорию планирование эксперимента.
5
Эксперимент - как основной способ получения информации о внутренних взаимосвязях
явлений в природных и техногенных объектах. Основы теории эксперимента
Математическая статистика как основа планирования эксперимента. Статистическая
оценка параметров процессов. Распределения случайных величин. Случайные выборки,
оценки и их свойства Проверка гипотез. Критерии проверки.
Модуль 2. .Множественный регрессионный анализ. Методы построения математических
моделей на основе экспериментальных данных. Основные положения метода наименьших
квадратов. Основные методы построения регрессионных моделей. Принципы
отбора ортогональных функций для построения моделей. Этапы построения
полиномиальной модели на прямоугольной решетке. Адекватность модели, критерии
адекватности. Статический анализ точности модели.
Модуль 3. . Оптимальное планирование эксперимента Основные понятия планирования
эксперимента (план эксперимента, центр плана, область планирования, информационная
матрица плана, дисперсионная матрица плана). Основные критерии планирования
эксперимента. Критерий ортогональности, ротатабельности, А - оптимальности, D оптимальности, G-оптимальности. Полный факторный план. Метод получения матрицы
планирования факторного плана. Дробные факторные планы. Правила построения
дробных факторных планов. Основные свойства полных и дробных факторных планов
линейных моделей. Ортогональные центральные планы для квадратичных моделей. Dоптимальные планы. Основные свойства и области применения непрерывных Dоптимальных планов. Планы для моделей, содержащих взаимодействия различного
порядка. Нахождение точных планов близких к D-оптимальным планам (с малым
количеством опытов). Основные задачи дисперсионного анализа Однофакторная
классификация. Иерархической классификации. Трехфакторная классификация в
латинском квадрате. Построение планов эксперимента с
четырехфакторной
классификацией в греко-латинском квадрате. Выделение существенных факторов при
помощи насыщенных регулярных дробных факторных планов. Выбор существенных
факторов с помощью планов Плактта-Бермана. Выбор существенных факторов методом
случайного баланса. Примерные схемы априорного моделирования. Методы измерения
качественной информации. Проверка условий дрейфа характеристик моделируемого
объекта. Планы эксперимента в условиях аддитивного дрейфа. Задачи, решаемые с
помощью симплекс метода. Способы построения начального симплекса. Методы поиска
оптимального значения целевой функции (случайный поиск, стохастический).
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
Наименование обеспечиваемых
№ разделов данной дисциплины,
п/п (последующих) дисциплин
необходимых
для
изучения
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
1
2
3
1.
2.
Организация и технология
испытаний
Управление качеством
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3
Наименование раздела
дисциплины
Лекции.
Практ.
зан.
Лаб.
зан.
Семин
СРС
Введение
в
теорию
планирование эксперимента.
Множественный регрессионный
анализ.
Оптимальное планирование
эксперимента
6
6
-
-
28
Всего
час.
40
14
14
-
-
70
98
14
14
-
70
98
6. Лабораторный практикум
Лабораторные занятия по данной дисциплине не планируются.
7. Практические занятия (семинары)
Содержание практических занятий по данной дисциплине:
На практических занятиях студенты выполняют расчетную работу: «Составление
плана эксперимента для проведения численного эксперимента по оптимизации качества
целевого продукта технологического процесса». В соответствии с вариантом задания
студент прорабатывает следующие вопросы: расчет показателей качества готового
продукта (чистота продукта), получаемого в рамках рассматриваемой технологической
схемы; составление плана проведения численного эксперимента; оценка эффективности
предлагаемого плана эксперимента; моделирование и решение задач повышения качества
готового продукта на основании результатов численного эксперимента.
Порядок выполнения расчетного задания: в соответствии с схемой технологического
процесса составить балансовую модель процесса для определения качество (чистота)
готового продукта. Сформулировать и проверить гипотезы о влиянии параметров
технологического процесса на качество целевого продукта.
Определить область
планирование эксперимента и привести ее к нормированному виду. Составить план
эксперимента (центральный, D-оптимальный, А-оптимальный, дробный факторный план).
Осуществить в соответствии с составленным планом эксперимента численный эксперимент.
Проверить адекватность модели. Оценить результаты численного эксперимента и проверки
модели.
Форма отчетности.
Пояснительная записка, в которой приводится блок-схема
технологического процесса, проверяемые гипотезы, планы экспериментов, модели процессов
результаты оценок коэффициентов модели, результаты проверки адекватности модели.
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются
9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации
изучения дисциплины
Чтение лекций
Лекции читаются для одной группы студентов (20 – 25 чел.)
непосредственно в аудитории. Усвоение материала основной массой студентов проводится
путем тестирования по отдельным модулям дисциплины. При изучении некоторых разделов,
целесообразно использовать диалоговую форму ведения лекций с использованием
элементов практических занятий, постановкой и решением проблемных задач и т.д. В рамках
лекционных занятий можно заслушать и обсудить подготовленные студентами презентации
рефератов.
10.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
Всего по текущей работе студент может набрать 50 баллов, в том числе:
- практические(семинарские ) занятия - 35 балла;
- контрольные работы по каждому модулю – всего 15 баллов;
Зачет проставляется автоматически, если студент набрал по текущей работе не менее 26
баллов. Минимальное количество баллов по каждому из видов текущей работы составляет
половину от максимального.
Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и
итогового контроля
Контроль знаний студентов на всех этапах осуществляется путем компьютерного
тестирования. Комплект тестовых заданий по дисциплине состоит из заданий – в основном
закрытого типа. Выдаваемый каждому студенту индивидуальный тест включает 20 заданий
по каждому модулю и генерируется с помощью специальной программы. Время проведения
тестирования рассчитывается исходя из двух минут на одно задание.
Итоговый экзамен по дисциплине проводится в две ступени:
- тестовый экзамен (30 закрытых задания, каждое задание оценивается в 1 балл), на
котором студент должен набрать не менее 26 баллов – оценка «удовлетворительно»;
- письменный экзамен. Студент на письменном экзамене может набрать до 20 баллов.
Результат экзамена (максимум 50 баллов) определяется как сумма тестовой и письменной
частей.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
1.Ахназарова С,Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической
технологии: Учеб. пособие для химико-технологических вузов.- М: Высш. Школа,-1978, 319 с.
2.Гальчук В.Я. Соловьев А.П. Техника научного эксперимента.-1982, 214 с,
3.Джонсон Н.? Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы
планирования эксперимента - М.: Мир, 1981, 520 с.
4. ГОСТ 24026-80 Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и
определение.
12. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
-
Лекции по дисциплине проводятся в аудитории, оснащенной видеопроектором.
Практические занятия проводятся в дисплейном классе кафедры (10 ПЭВМ типа
Pentium).
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и
ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки .
Автор ________________________
(Тростин А.Н.)
Заведующий кафедрой___________ (Гриневич В.И.)
Рецензент (ы) __________________
(подпись, ФИО)
Программа одобрена на заседании научно-методического совета факультета неорганической
химии и технологии ИГХТУ от «_____» ________ 201__ года, протокол № ____.
Председатель НМС
_______________ (ФИО)
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа