Sylabus modułu: Matematyka stosowana z elementami chemometrii (0310-CH-S1-018)

Transkrypt

1 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: chemia, poziom pierwszy Sylabus modułu: Matematyka stosowana z elementami chemometrii (018) 1. Informacje ogólne koordynator modułu dr hab. Michał Daszykowski, prof. UŚ rok akademicki 2014/2015 semestr trzeci/zimowy forma studiów stacjonarne sposób ustalania oceny końcowej modułu W przypadku uzyskania pozytywnych ocen z poszczególnych sposobów efektów kształcenia modułu ocena końcowa modułu jest średnią ważoną tychże ocen. W przeciwnym razie, student nie uzyskuje pozytywnej oceny z modułu. Do ustalenia końcowej oceny modułu stosuje się następujące wagi: - kolokwia (018_w_1-3) waga: 0,3 - rozwiązanie problemu (018_w_4) waga: 0,2 - zaliczenie (018_w_5) waga: 0,5 2. Opis i pracy Wykład prowadzący treści 018_fs_1 dr Michał Daszykowski, prof. UŚ wszystkie grupy 1. Wprowadzenie do statystyki (2 h): przedmiot statystyki i jej zastosowania. 2. Prawdopodobieństwo i rozkład normalny (2 h): podstawowe pojęcia statystyczne, skale pomiarowe. Statystyka opisowa: średnia, mediana, moda, odchylenie standardowe. Funkcje rozkładu: rozkład normalny, parametry populacji i ich estymatory, momenty rozkładu, tabele statystyczne. 3. Wprowadzenie do testowania hipotez badawczych (2h): przedział ufności wartości średniej 4. Statystyczne testowania hipotez badawczych (2h): test normalności rozkładu, transformacje danych do rozkładu normalnego. Rozkład t. Testowanie hipotez: porównywanie dwóch średnich i wariacji, porównywanie wielokrotne, testy rozkładu, przedziały ufności, poziom istotności, błędy I i II rodzaju. 5. Wprowadzenie do regresji jednoparametrowej (2h): regresja jednoparametrowa, współczynniki regresji. 6. Regresja wieloraka (2h): regresja wieloraka: ograniczenia, istotność regresji, przedziały ufności współczynników regresji. Wizualizacja modelu. Ocena jakości modelu. Korelacja: istotność korelacji, istotność różnic pomiędzy dwoma współczynnikami korelacji. Obiekty odległe. 7. Podstawy planowania i optymalizacji eksperymentu (2h): wprowadzenie do planowania eksperymentu: plany poznawcze i plany optymalne. 8. Wprowadzenie do chemometrii (1h): wprowadzenie do chemometrii. Główne działy chemometrii i jej. Podstawowe i zastosowania. Wykład prowadzony z użyciem środków audiowizualnych 15

2 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 2 własnej organizacja www 10 Powtórzenie wprowadzonych w ramach wykładu zagadnień i pojęć w celu lepszego zrozumienia nowych treści (na podstawie notatek z wykładów), indywidualne pogłębianie wiadomości dotyczących zagadnień wykładu wykorzystując źródła literaturowe, przygotowanie do. Wykłady prowadzone przez pierwszą połowę semestru w formie zblokowanej (dwie godziny wykładu/tydzień) 1. I. Stanimirova, Opracowanie wyników pomiarów eksperymentalnych; Skrypt dla studentów kierunku chemia 1. J.R. Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, PWN, Warszawa, 2011, 2. D.L. Massart, B.G.M. Vandeginste, L.M.C. Buydens S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke, Handbook of chemometrics and qualimetrics: part A, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1997, 3. M. Korzyński, Metodyka eksperymentu, WNT, Warszawa, 2006, 4. S.D. Brown, R. Tauler, B. Walczak, Comprehensive Chemometrics, Elsevier, Amsterdam, 2009, 5. J.N. Miller, J.C. Miller, Statistics and chemometrics for analytical chemistry, Prentice Hall, London, K. Doerffel, Statystyka dla chemików analityków, WNT, Warszawa, W celu lepszego zrozumienia treści wykładu zaleca się przed każdym kolejnym wykładem powtórzyć wprowadzone wcześniej zagadnienia i pojęcia. Laboratorium 018_fs_2 prowadzący wszystkie grupy ćwiczeniowe treści 1. Raportowanie wyniku analitycznego (zasady zaokrąglania, cyfry znaczące) (2 h) 2. Kolokwium pisemne na zaliczenie (1 h) 3. Rozkład normalny i parametry opisujące rozkład normalny (3 h) 4. Praktyczne testowanie hipotez statystycznych - przedział ufności wartości średniej (2 h) 5. Parametryczne hipotezy statystyczne (porównanie serii pomiarów z wartością krytyczną), testowanie wartości średnich dwóch serii pomiarów, testowanie wartości średnich dwóch serii pomiarów, test Fishera (3 h) 6. Kolokwium pisemne (1 h) 7. Regresja liniowa, korelacja dwóch zmiennych, regresja wieloraka (2 h) 8. Kolokwium pisemne (1 h) 9. Wprowadzenie do środowiska arkusza kalkulacyjnego Excel (2 h) 10. Działania na wektorach i macierzach z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego Excel (2 h) 11. Charakterystyka rozkładu normalnego, wizualizacja rozkładu za pomocą histogramu (2 h) 12. Testowanie hipotez statystycznych posługując się arkuszem kalkulacyjnym Excel (3 h) 13. Obliczanie współczynników regresji jednoparametrowej i wielorakiej, wizualizacja modelu (3 h) 14. Praktyczne rozwiązywanie problemów z użyciem arkusza kalkulacyjnego Excel - sprawdzenie umiejętności posługiwaniem się arkuszem kalkulacyjnym (3 h) Zajęcia o charakterze praktycznym, ćwiczenia rachunkowe, posługiwanie się tablicami statystycznymi, wykorzystanie komputerów (laboratorium komputerowe) i oprogramowania

3 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 3 własnej organizacja www obliczeniowego (np. typu arkusz kalkulacyjny) Powtórzenie zagadnień i pojęć wprowadzonych w ramach wykładu, przygotowanie do laboratoryjnych, indywidualne rozwiązywanie problemów natury obliczeniowej przedstawianych na wykładach i w trakcie, praca z komputerem w środowisku arkusza kalkulacyjnego. Zajęcia prowadzone w laboratoriach komputerowych Instytutu Chemii 1. I. Stanimirova, Opracowanie wyników pomiarów eksperymentalnych; Skrypt opracowany dla studentów kierunku chemia w ramach kierunku zamawianego 2. K. Doerffel, Statystyka dla chemików analityków, WNT, Warszawa, M. Korzyński, Metodyka eksperymentu, WNT, Warszawa, 2006, 2. Tematy pomocy arkusza kalkulacyjnego Excel dotyczące zagadnień przedmiotu. Studenci powinni być przygotowani do. Są zobowiązani posiadać na zajęciach: własne notatki z wykładów i, kalkulator naukowy (z podstawowymi i rozszerzonymi funkcjami matematycznymi (funkcje trygonometryczne, logarytmowanie)). Wszystkie materiały przekazywane są studentom przez prowadzących. Konsultacje prowadzący treści własnej organizacja www 018_fs_3 W zależności od bieżących potrzeb studentów, zakres zagadnień przedstawianych na wykładzie i laboratorium. Zajęcia prowadzone w formie bezpośrednich konsultacji z osobami, które zgłaszają realną potrzebę wyjaśnienia wybranych zagadnień w ramach modułu ,5 wedle uznania Indywidualna analiza zakresu materiału, z którymi student ma trudności, sformułowanie zakresu i przedmiotu problemu. Zajęcia odbywają się zgodnie z ustalonymi terminami konsultacji lub po wcześniejszym ustaleniu terminu (innego niż zaproponowane przez nauczyciela akademickiego). Harmonogram konsultacji jest ustalany ze mi po rozpoczęciu. jak w przypadku wykładu jak w przypadku wykładu

4 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 4 Tutorial prowadzący treści własnej organizacja www 018_fs_4 indywidualne ustalenia ze studentem Zajęcia nieobowiązkowe dedykowane studentom, którzy chcą pogłębić wiedzę z zakresu przedmiotu, a także rozpocząć współpracę na polu naukowo-badawczym z nauczycielem akademickim. W ramach tejże współpracy studenci pod nadzorem opiekuna naukowego rozwiązują realne problemy chemiczne, wymagające znajomości zaawansowanych metod statystycznych/chemometrycznych i ich praktycznego stosowania. W zależności od stopnia zainteresowania wedle uznania Samodzielne opracowywanie zagadnień, rozwiązywanie problemów, itp. Zajęcia realizowane po uprzednim ustaleniu terminów spotkań w pokojach naukowych Instytutu Chemii. 1. D.L. Massart, B.G.M. Vandeginste, L.M.C. Buydens S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke, Handbook of chemometrics and qualimetrics: part A, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1997, 2. B.G.M. Vandeginste, D.L. Massart, L.M.C. Buydens, S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers- Verbeke, Handbook of chemometrics and qualimetrics: part B, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1998, 3. S.D. Brown, R. Tauler, B. Walczak, Comprehensive Chemometrics, Elsevier, Amsterdam, Aktywne uczestnictwo w tej formie skutkuje podniesieniem oceny końcowej modułu o 0,5 stopnia, jeśli wstępna ocena modułu jest niższa niż Opis sposobów efektów kształcenia modułu Kolokwium pisemne (na zaliczenie) 018_w_1 (-y) 018_fs_1

5 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 5 Wymagania merytoryczne kryteria oceny Informacje wszystkie grupy laboratoryjne Poprawne stosowanie zasad podawania wyników pomiarowych z uwzględnieniem cyfr znaczących, praktyczne zastosowanie reguły zaokrąglania liczb. 60% poprawnych odpowiedzi skutkuje zaliczeniem kolokwium Kolokwium pisemne z możliwością jednej poprawy w trakcie semestru i jednej przed sesją egzaminacyjną. Kolokwium pisemne 018_w_2 (-y) 018_fs_1, 018_fs_2 wszystkie grupy laboratoryjne Wymagania Rozkład normalny, parametry charakteryzujące rozkład normalny, definicje, praktyczne merytoryczne testowanie hipotez statystycznych (porównanie serii pomiarów z wartością krytyczną, porównanie średnich dwóch serii pomiarów). kryteria oceny Uzyskanie 60% możliwych punktów skutkuje zaliczeniem kolokwium na ocenę dostateczną. Punktacja przedstawia się następująco: 1%-59% ndst 60%-67% dst 68%-75% +dst 76%-83% db 84%-91% +db 92%-100% bdb Informacje Kolokwium pisemne z możliwością jednej poprawy w trakcie semestru i jednej przed sesją egzaminacyjną. Pytania o charakterze otwartym (sprawdzające wiedzę teoretyczną) i zadania, których rozwiązanie wymaga posiadania umiejętności testowania hipotez statystycznych. wymagany kalkulator naukowy, tablice statystyczne (przekazane wcześniej przez prowadzącego ćwiczenia) Kod Kolokwium pisemne 018_w_3 (-y) 018_fs_1, 018_fs_2 wszystkie grupy laboratoryjne wymagania test Fishera, korelacja, regresja liniowa, obliczanie współczynników regresji, ocena jakości merytoryczne modelu regresji kryteria oceny Uzyskanie 60% możliwych punktów skutkuje zaliczeniem kolokwium na ocenę dostateczną. Punktacja przedstawia się następująco: 1%-59% ndst 60%-67% dst 68%-75% +dst 76%-83% db

6 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 6 84%-91% +db 92%-100% bdb Kolokwium pisemne z możliwością jednej poprawy w trakcie semestru i jednej przed sesją egzaminacyjną. Pytania o charakterze otwartym (sprawdzające wiedzę teoretyczną) i zadania, których rozwiązanie wymaga umiejętności konstruowania liniowych modeli kalibracyjnych metodą najmniejszych kwadratów. wymagany kalkulator naukowy Kod Rozwiązanie problemów 018_w_4 (-y) 018_fs_2 wszystkie grupy wymagania Znajomość zagadnień teoretycznych i pojęć wprowadzonych w ramach wykładu; merytoryczne posługiwanie się poznanymi metodami statystycznymi; umiejętność sporawnego posługiwania się komputerem i arkuszem kalkulacyjnym w celu rozwiązania problemu natury obliczeniowej. kryteria oceny bdb student rozwiązał samodzielnie zadany problem(y) w trakcie, podczas rozwiązywania problemu nie posługuje się własnymi notatkami, przejawia biegłą znajomość środowiska arkusza kalkulacyjnego, zrozumiale przedstawia tok myślenia i objaśnia sposób rozwiązania problemu, ma dużą wiedzę teoretyczną wymaganą do poprawnego rozwiązania problemu; db - student rozwiązał samodzielnie zadany problem(y) w trakcie posługując się w małym stopniu swoimi notatkami, sprawnie korzysta z arkusza kalkulacyjnego, przedstawia tok myślenia i sposób rozwiązania problemu jednak zrozumienie drobnych szczegółów wymaga dodatkowych pytań ze strony nauczyciela akademickiego, ma wiedzę teoretyczną wymaganą do poprawnego rozwiązania problemu; dst - student rozwiązał samodzielnie zadany problem(y), pomimo aktywnego wykorzystania własnych notatek konieczna była także pomoc nauczyciela akademickiego, zna środowisko arkusza kalkulacyjnego, przedstawia tok myślenia i objaśnia sposób rozwiązania problemu jednakże bez aktywnego zadawania pytań przez nauczyciela akademickiego zrozumienie rozwiązania jest w pełni niemożliwe, student posiada wiedzę teoretyczną na poziomie progowym umożliwiającą rozwiązanie problemu; ndst student nie potrafi rozwiązać samodzielnie zadanego problemu, nie potrafi korzystać z własnych notatek lub ich nie posiada, ma duże braki w wiedzy uniemożliwiające rozwiązanie problemu Ocena może być podniesiona o pół stopnia, jeśli student poprawnie udzieli odpowiedzi na pytania teoretyczne. Student samodzielnie rozwiązuje zadany problem wymagający praktycznego zastosowania zdobytej wiedzy, znajomości środowiska arkusza kalkulacyjnego i umiejętności implementacji określonych procedur obliczeniowych. Student przedstawia oceniającemu uzyskane wyniki, przedstawia tok rozumowania, wyjaśnia sposób implementacji obliczeń i rozwiązania problemu, przedstawia wnioski końcowe. Po zakończonych ćwiczeniach laboratoryjnych student opracowuje raport. Podczas rozwiązywania problemu student może posługiwać się własnymi notatkami. Jeśli zachodzi taka potrzeba może prosić o pomoc nauczyciela akademickiego.

7 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 7 Kod Kolokwium zaliczeniowe 018_w_5 (-y) 018_fs_1, 018_fs_2 dr hab. Michał Daszykowski, prof. UŚ wszystkie grupy wymagania Znajomość zagadnień teoretycznych i pojęć wprowadzonych w ramach wykładu i ćwiczeń. merytoryczne kryteria oceny Uzyskanie 60% punktów odpowiada ocenie dostatecznej. Punktacja przedstawia się następująco: 1%-49% ndst 50%-60% dst 61%-70% +dst 71%-80% db 81%-90% +db 91%-100% bdb Kolokwium zaliczeniowe w formie pisemnej obejmuje z około 10 pytań o charakterze otwartym, dotyczących zagadnień teoretycznych. Kolokwium trwa do 1,5 godziny zegarowej i jest organizowane dla wszystkich grup studentów jednocześnie. Punktacja ustalana jest w zależności od skali trudności pytań. W trakcie trwania semestru, z odpowiednim wyprzedzeniem, studenci otrzymują listę zagadnień do kolokwium zaliczeniowego.