МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Планирование эксперимента
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра математического анализа
Направление подготовки02.04.01. Математика и компьютерные науки
ПрофильМатематическая кибернетика и прикладной анализ
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план02_04_01_МКиПА-1-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 36
самостоятельная работа 81
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 12
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 18 18 18 18
Сам. работа 81 81 81 81
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
д.ф.-м.н., профессор , Родионов Е.Д.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., Доцент, Пономарёв И.В.

Рабочая программа дисциплины
Планирование эксперимента

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 02.04.01 Математика и компьютерные науки (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 23.08.2017г. №810)

составлена на основании учебного плана:
02.04.01 Математика и компьютерные науки
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра математического анализа

Протокол от 02.07.2020 г. № 9
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
к ф.-м. н., доцент Саженков А.Н.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра математического анализа

Протокол от 02.07.2020 г. № 9
Заведующий кафедрой к ф.-м. н., доцент Саженков А.Н.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.освоение современных математических моделей, методов, информационных технологий по актуальному
направлению прикладной математики

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.О.04

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

УК-5: Способен анализировать и учитывать разнообразие культур в процессе межкультурного взаимодействия
ПК-2: Способен планировать свою научно-исследовательскую деятельность (НИД) и выбирать адекватные методы решения научно-исследовательских задач в выбранной области прикладного анализа и других смежных науках
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.3.1.1 возможности, средства и методы организации оптимального активного эксперимента при пострении
регрессионных моделей и оптимизации реальных процессов;
3.1.2 систематизацию и особенности употребления планов оптимальных экспериментов;
3.1.3 особенности методов планирования эксперимента по данным с интервальной неопределенностью
3.2.Уметь:
3.2.1.3.2.1 выбирать оптимальный план эксперимента из каталога планов и конструировать оптимальные планы при
построении эмпирических зависимостей;
3.2.2 проводить эффективную оптимизацию реальных процессов
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.3.3.1 навыков использования программных инструментов планирования регрессионных экспериментов и
оптимизации реальных процессов;

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Раздел 1. Планирование эксперимента
1.1. Предмет и метод дисциплины. Основы теории построения эмпирических зависимостей по экспериментальным данным. Оптимизация положения точек факторного пространства (план эксперимента). Лекции 3 2 Л2.1, Л1.1
1.2. Регрессионный анализ. Метод наименьших квадратов для линейных по параметрам и нелинейных зависимостей. Вероятностное описание неконтролируемых факторов и ее статистический аналог. Проверка статистических гипотез. Интервальные оценки коэффициентом эмпирической зависимости, их значимость, точечная и интервальная оценка выходной переменной. Лекции 3 4 Л2.1, Л1.1
1.3. Планы регрессионных экспериментов. Полный факторный эксперимент. Выбор критерия, определение факторов и интервалов их варьирования, построение плана проведения полного факторного эксперимента, определение коэффициентов уравнения регрессии, проверка значимости коэффициентов регрессии. Лекции 3 2 Л2.1, Л1.1
1.4. Оптимизация реальных процессов. Постановка задачи, выбор эмпирической модели зависимости выходных переменных от входных, эволюционные планы эксперимента. Крутое восхождение. Симплексный метод. Обработка результатов и правила останова. Лекции 3 2 Л2.1, Л1.1
1.5. Основы интервального анализа данных. Интервальные величины. Информационное множество. Проверка согласованности данных. Метод центра неопределенности. Интервальные оценки выходной переменной Лекции 3 2 Л2.1, Л1.1
1.6. Планирование экспериментов при интервальном оценивании зависимостей. Анализ частных критериев оптимальности планов эксперимента при построении линейных зависимостей. Априорные и апостериорные оценки выходной переменной. Общая модель планирования экспериментов. Примеры оптимальных планов экспериментов при построении линейных и нелинейных по параметрам зависимостей Лекции 3 4 Л2.1, Л1.1
1.7. Последовательное планирование эксперимента при интервальной ошибке. Эффективность IE-оптимального и D- оптимального планирования. Вычислительная сложность IE- оптимального планирования. Лекции 3 2 Л2.1, Л1.1
1.8. Основы теории построения эмпирических зависимостей по экспериментальным данным Практические 3 4 Л2.1, Л1.1
1.9. Регресионный анализ Практические 3 2 Л2.1, Л1.1
1.10. Планы регрессионных экспериментов. Гребневая регрессия Практические 3 4 Л2.1, Л1.1
1.11. Оптимизация реальных процессов Практические 3 2 Л2.1, Л1.1
1.12. Основы интервального анализа данных Практические 3 4 Л2.1, Л1.1
1.13. Планирование экспериментов при интервальном анализе зависимостей Практические 3 2 Л2.1, Л1.1
1.14. Основы теории построения эмпирических зависимостей по экспериментальным данным. Сам. работа 3 16 Л2.1, Л1.1
1.15. Регрессионный анализ. Формы регрессии. Множественная регрессия. Сам. работа 3 18 Л2.1, Л1.1
1.16. Оптимизация реальных процессов Сам. работа 3 16 Л2.1, Л1.1
1.17. Планирование эксперимента при интервальном оценивании зависимостей Сам. работа 3 16 Л2.1, Л1.1
1.18. Подготовка к промежуточному контролю Сам. работа 3 15 Л2.1, Л1.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
см. приложение.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Курсовые работы и рефераты по курсу не предусмотрены.
5.3. Фонд оценочных средств
Задания для промежуточного контроля даны в приложении.
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Попов А. А. Оптимальное планирование эксперимента в задачах структурной и параметрической идентификации моделей многофакторных систем: Научные монографии НГТУ, 2013 http://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=436033
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Блягоз З.У. Теория вероятностей и математическая статистика. Курс лекций: Учебные пособия Издательство "Лань", 2018 https://e.lanbook.com/book/103061
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Хамханов К.М. Основы планирования эксперимента -http://window.edu.ru/resource/438/18438/files/Mtdukm8.pdf
Э2 Боев В.Д., Сыпченко Р.П. Компьютерное моделирование http://www.intuit.ru/department/calculate/compmodel/
Э3 Конопленко Е.И., Хореева Н.К., Лапусь А.П. Методические указания по курсу ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА http://www.mgupp.ru/wp-content/uploads/2011/10/планирование-эксперимента.doc
Э4 Казаков В. Ю. Планирование и организация эксперимента. Томск: Изд-во ТПУ, 2009 http://portal.tpu.ru/departments/kafedra/kism/Educational/Tab/Experiment.pdf
Э5 Сидняев Н.И., Вилисова Н.Т. Введение в теорию планирования эксперимента. М: Изд-во МГТУ, 2011 http://baumanpress.ru/books/382/382.pdf
Э6 Statsoft. Планирование эксперимента http://www.statsoft.ru/home/textbook/modules/stexdes.html
Э7 К проблеме планирования эксперимента при построении эмпирических зависимостей с интервальной ошибкой // Труды Международной конференции Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика, посвященной 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко (Новосибирск, Россия, 30 мая – 4 июня 2011 г.). – No. гос. регистр. 0321101160, ФГУП НТЦ Информрегистр. – Новосибирск. – 2011 http://conf.nsc.ru/files/conferences/niknik-90/fulltext/39160/46937/ZhilinKryuchkovOskorbin.pdf
Э8 Жилин С.И. Имитационное исследование методов последовательного планирования эксперимента при интервальной ошибке // Труды Всероссийского совещания по интервальному анализу и его приложениям ИНТЕРВАЛ-06, С. 47-50 http://www.sbras.ru/interval/Conferences/Interval-06/Proceedings.pdf
Э9 Интервальный анализ и его приложения www.sbras.ru/interval
6.3. Перечень программного обеспечения
Программное обеспечение:
Microsoft Office,
Microsoft Windows,
7-Zip,
AcrobatReader,
Maxima,
SciLab
6.4. Перечень информационных справочных систем
1.Единый образовательный портал
http://portal.edu.asu.ru/
2.Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);
3.Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru)

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

1. Для успешного освоения содержания дисциплины необходимо посещать лекции, принимать активное участие в работе на семинаре, практическом занятии, а также выполнять задания, предлагаемые преподавателем для самостоятельного изучения.
2. Лекция.
-На лекцию приходите не опаздывая, так как это неэтично.
- На лекционных занятиях необходимо конспектировать изучаемый материал.
- Для систематизации лекционного материала, который будет полезен при подготовке к итоговому контролю знаний, записывайте на каждой лекции тему, вопросы для изучения, рекомендуемую литературу.
- В каждом вопросе выделяйте главное, обязательно запишите ключевые моменты (определение, факты, законы, правила и т.д.), подчеркните их.
- Если по содержанию материала возникают вопросы, не нужно выкрикивать, запишите их и задайте по окончании лекции или на семинарском занятии.
- Перед следующей лекцией обязательно прочитайте предыдущую, чтобы актуализировать знания и осознанно приступить к освоению нового содержания.
3.Семинарское (практическое) занятие – это форма работы, где студенты максимально активно участвуют в обсуждении темы.
- Для подготовки к семинару необходимо взять план семинарского занятия (у преподавателя, на кафедре или в методическом кабинете).
- Самостоятельную подготовку к семинарскому занятию необходимо начинать с изучения понятийного аппарата темы. Рекомендуем использовать справочную литературу (словари, справочники, энциклопедии), целесообразно создать и вести свой словарь терминов.
- На семинар выносится обсуждение не одного вопроса, поэтому важно просматривать и изучать все вопросы семинара, но один из вопросов исследовать наиболее глубоко, с использованием дополнительных источников (в том числе тех, которые вы нашли самостоятельно). Не нужно пересказывать лекцию.
- Важно запомнить, что любой источник должен нести достоверную информацию, особенно это относится к Internet-ресурсам. При использовании Internet - ресурсов в процессе подготовки не нужно их автоматически «скачивать», они должны быть проанализированы. Не нужно «скачивать» готовые рефераты, так как их однообразие преподаватель сразу выявляет, кроме того, они могут быть сомнительного качества.
- В процессе изучения темы анализируйте несколько источников. Используйте периодическую печать - специальные журналы.
- Полезным будет работа с электронными учебниками и учебными пособиями в Internet-библиотеках. Зарегистрируйтесь в них: университетская библиотека Онлайн (http://www.biblioclub.ru/) и электронно-библиотечная система «Лань» (http://e.lanbook.com/).
- В процессе подготовки и построения ответов при выступлении не просто пересказывайте текст учебника, но и выражайте свою личностно-профессиональную оценку прочитанного.
- Принимайте участие в дискуссиях, круглых столах, так как они развивают ваши навыки коммуникативного общения.
- Если к семинарским занятиям предлагаются задания практического характера, продумайте план их выполнения или решения при подготовке к семинару.
- При возникновении трудностей в процессе подготовки взаимодействуйте с преподавателем, консультируйтесь по самостоятельному изучению темы.
4. Самостоятельная работа.
- При изучении дисциплины не все вопросы рассматриваются на лекциях и семинарских занятиях, часть вопросов рекомендуется преподавателем для самостоятельного изучения.
- Поиск ответов на вопросы и выполнение заданий для самостоятельной работы позволит вам расширить и углубить свои знания по курсу, применить теоретические знания в решении задач практического содержания, закрепить изученное ранее.
- Эти задания следует выполнять не «наскоком», а постепенно, планомерно, следуя порядку изучения тем курса.
- При возникновении вопросов обратитесь к преподавателю в день консультаций на кафедру.
- Выполнив их, проанализируйте качество их выполнения. Это поможет вам развивать умения самоконтроля и оценочные компетенции.
5. Итоговый контроль.
- Для подготовки к экзамену возьмите перечень примерных вопросов у методиста кафедры.
- В списке вопросов выделите те, которые были рассмотрены на лекции, семинарских занятиях. Обратитесь к своим записям, выделите существенное. Для более детального изучения изучите рекомендуемую литературу.
- Если в списке вопросов есть те, которые не рассматривались на лекции, семинарском занятии, изучите их самостоятельно. Если есть сомнения, задайте вопросы на консультации перед экзаменом.
- Продумайте свой ответ на экзамене, его логику. Помните, что ваш ответ украсит ссылка на источник литературы, иллюстрация практики применения теоретического знания, а также уверенность и наличие авторской аргументированной позиции как будущего субъекта профессиональной деятельности.