| Закреплена за кафедрой | Кафедра теоретической кибернетики и прикладной математики |
|---|---|
| Направление подготовки | 09.04.03. Прикладная информатика |
| Профиль | Цифровые технологии анализа данных для устойчивого развития регионов Северной и Центральной Азии |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 4 ЗЕТ |
| Учебный план | 09_04_03_Прикладная информатика_ЦТАД_ЦА-2024 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 1 (1) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 16,5 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 14 | 14 | 14 | 14 |
| Лабораторные | 22 | 22 | 22 | 22 |
| Сам. работа | 108 | 108 | 108 | 108 |
| Итого | 144 | 144 | 144 | 144 |
| 1.1. | Формирование теоретических представлений об особенностях сбора, анализа и хранения информации в рамках инструментальных наблюдений за окружающей средой в России и за рубежом, изучение особенностей развития региональных систем мониторинга с использованием инновационных автоматических измерительных станций за метеорологическими и гидрологическими параметрами природной окружающей среды, методами обработки данных наземного мониторинга, методами статистического анализа временных рядов климатических наблюдений. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
| ОПК-1 | Способен самостоятельно приобретать, развивать и применять математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания для решения нестандартных задач, в том числе в новой или незнакомой среде и в междисциплинарном контексте; |
| ОПК-1.1 | Знает математические, естественнонаучные и социально-экономические методы для решения задач в профессиональной деятельности. |
| ОПК-1.2 | Умеет решать нестандартные профессиональные задачи с применением математических, естественнонаучных социальноэкономических и профессиональных знаний. |
| ОПК-1.3 | Способен самостоятельно применять математические, естественнонаучные, социальноэкономические и профессиональные знания для решения задач профессиональной деятельности в междисциплинарном контексте. |
| ОПК-5 | Способен разрабатывать и модернизировать программное и аппаратное обеспечение информационных и автоматизированных систем; |
| ОПК-5.1 | Знает современное программное и аппаратное обеспечение информационных и автоматизированных систем. |
| ОПК-5.2 | Умеет разрабатывать программное и аппаратное обеспечение информационных и автоматизированных систем для решения профессиональных задач. |
| ОПК-5.3 | Способен модернизировать программное и аппаратное обеспечение информационных и автоматизированных систем |
| ПК-1 | Способен использовать и разрабатывать методы, модели, алгоритмы и цифровые технологии, а также различные инструментальные средства сбора, анализа и обработки данных различной природы для решения прикладных задач устойчивого развития территорий |
| ПК-1.1 | Знает методы и программный инструментарий технологий анализа данных, методы сравнительного анализа методов, моделей, алгоритмов и информационных технологий, специфику применения и ограничения различных методов. |
| ПК-1.2 | Умеет применять на практике методы научных исследований и инструментарий информационных технологий для выполнения научно-исследовательских задач в области устойчивого развития территорий. |
| ПК-1.3 | Владеет навыками проведения научного исследования параметров функционирования и/или развития территориально-распределенных систем с использованием современных цифровых технологий. |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | теоретические основы поиска новых достоверных фактов на основе наблюдений, опытов, научного анализа эмпирических данных, основы составление аналитических обзоров накопленных сведений в мировой науке и производственной деятельности и обобщения полученных результаты в контексте ранее накопленных знаний в сфере анализа окружающей среды и инструменты полевых исследований; теоретические основы сбора, анализа и хранения данных при проведении инструментальных наблюдений за окружающей средой; теоретические основы диагностики проблемы охраны природы с использованием инструментальных наблюдений за окружающей средой, принципы организации инструментальных измерений, организации сбора, обработки и анализа данных, методологические принципы анализа данных результатов инструментальных измерений и разработки прикладного программного обеспечения по их анализу. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | формулировать проблемы, задачи и методы комплексных и отраслевых научных исследований, получать новые достоверные факты на основе наблюдений, опытов, научного анализа эмпирических данных, составлять аналитические обзоры накопленных сведений в мировой науке и производственной деятельности, формулировать выводы и практические рекомендации на основе репрезентативных и оригинальных результатов исследований в сфере анализа окружающей среды и инструментов полевых исследований, применять на практике изученные методы и подходы, выполнять интерпретацию результатов, применять математические методы как элементов в разработке прикладного программного обеспечения. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | навыками постановки проблем и задач, методами комплексных и отраслевых научных исследований, поиска новых достоверных фактов на основе инструментальных наблюдений, опытов и научного анализа мониторинговых данных, обобщения полученных результатов в контексте ранее накопленных знаний в сфере анализа окружающей среды и инструментов полевых исследований, формулировки выводов и практических рекомендаций на основе репрезентативных и оригинальных результатов инструментальных исследований и анализа данных об окружающей среде, навыками при организации и проведении инструментальных (мониторинговых) наблюдений за природными процессами, навыками диагностики природных процессов для разработки мероприятий по снижению экологических рисков, охраны природы и устойчивого развития территорий, сбора и обработки данных временных рядов (большие данные) полученных с наземных измерительных систем, разработки алгоритмов и элементов прикладных программ, включающих анализ результатов инструментальных измерений. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Общие положения организации мониторинга окружающей среды | ||||||
| 1.1. | Введение в мониторинг окружающей природной среды. Мировой опыт в организации мониторинга окружающей среды. Примеры организации мониторинга на национальном уровне. | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1, Л2.2 | |
| 1.2. | Агроэкологический мониторинг. Агроэкология как мета-концепция. Блоки агроэкологического мониторинга. Региональные примеры агроэкологического мониторинга в России. | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.3 | |
| 1.3. | Введение в мониторинг окружающей природной среды. Сбор и подготовка массива исходных данных. | Лабораторные | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1, Л1.3 | |
| 1.4. | Агроэкологический мониторинг. Тестовые задания, задачи на сортировку и сопоставление. Чтение литературы по теме. | Сам. работа | 1 | 8 | Л1.1, Л2.1, Л1.3 | |
| Раздел 2. Метеорологические и гидрологические наблюдения | ||||||
| 2.1. | Метеорологические наблюдения. Всемирная метеорологическая организация и программы наблюдений. Особенности организации метеорологических наблюдений. | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.2. | Агрометеорологический мониторинг (атмосфера). Агрометеорология и автоматические метеорологические станции. Интеллектуальные приборы измерений. Гидрологические наблюдения. Измерение речного стока. Непрерывные наблюдения за уровнем поверхностных вод. Параметры. Методы. Приборы. | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1, Л1.3 | |
| 2.3. | Метеорологические наблюдения. Использование внешних ресурсов для формирования массовов данных. | Лабораторные | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.4. | Агрометеорологический мониторинг (атмосфера). Гидрологические наблюдения. Тестовые задания, задачи на сортировку и сопоставление. Чтение литературы по теме. | Сам. работа | 1 | 8 | Л1.1, Л2.1, Л1.3 | |
| Раздел 3. Агрометеорологический мониторинг (почвы) | ||||||
| 3.1. | Температура почвы. Теория и измерения. Теплоемкость и теплопроводность почвы. Законы Фурье. | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 3.2. | Вода в почве. Теория и измерение. Объемная влажность почвы. Доступность почвенной влаги растениям. Испарение. Лизиметрический метод измерений. Методы расчета потенциальной и измерения актуальной эвапотранспирации. Эвапорометры. Лизиметры. | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1, Л1.3 | |
| 3.3. | Температура почвы. Измеряемые параметры. | Лабораторные | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 3.4. | Вода в почве. Испарение. | Лабораторные | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1, Л1.3 | |
| 3.5. | Сбор и хранение данных агроэкологического мониторинга. Большие данные. Облачные сервисы, загрузка и обработка данных из внешних источников. Открытые базы агрометеоролоических и климатических данных. Картографические сервисы. | Сам. работа | 1 | 12 | Л1.1, Л2.1 | |
| Раздел 4. Введение в статистический анализ данных | ||||||
| 4.1. | Данные агрометеорологического мониторинга | Лекции | 1 | 1 | Л2.1, Л1.2 | |
| 4.2. | Данные агрометеорологического мониторинга. Расчетное задание 1. | Лабораторные | 1 | 2 | Л2.1, Л1.2 | |
| 4.3. | Данные агрометеорологического мониторинга. Выполнение расчетного задания. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.1, Л1.2 | |
| 4.4. | Анализ климатических изменений на основе описательной статистики | Лекции | 1 | 1 | Л2.2, Л1.2 | |
| 4.5. | Анализ климатических изменений на основе описательной статистики. Расчетное задание 1. | Лабораторные | 1 | 2 | Л2.2, Л1.2 | |
| 4.6. | Анализ климатических изменений на основе описательной статистики. Выполнение расчетного задания. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.2, Л1.2 | |
| 4.7. | Оценка значимости климатических изменений на основе t-критерия | Лекции | 1 | 1 | Л2.2, Л1.2 | |
| 4.8. | Оценка значимости климатических изменений на основе t-критерия. Расчетное задание 1. | Лабораторные | 1 | 2 | Л2.2, Л1.2 | |
| 4.9. | Оценка значимости климатических изменений на основе t-критерия. Выполнение расчетного задания. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.2, Л1.2 | |
| Раздел 5. Анализ климатических трендов | ||||||
| 5.1. | Линейная модель тренда | Лекции | 1 | 1 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.2. | Линейная модель тренда Расчетное задание 2. | Лабораторные | 1 | 2 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.3. | Линейная модель тренда. Выполнение расчетного задания. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.4. | Оценка качества модели линейного тренда | Лекции | 1 | 1 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.5. | Оценка качества модели линейного тренда. Расчетное задание 2. | Лабораторные | 1 | 2 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.6. | Оценка качества модели линейного тренда. Выполнение расчетного задания 2. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.7. | Прогнозирование по тренду | Лекции | 1 | 1 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.8. | Прогнозирование по тренду. Расчетное задание 3. | Лабораторные | 1 | 2 | Л2.2, Л1.2 | |
| 5.9. | Прогнозирование по тренду. Выполнение расчетного задания 3. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.2, Л1.2 | |
| Раздел 6. Оценка актуальной и потенциальной эвапотранспирации | ||||||
| 6.1. | Модель оценки потенциальной эвапотранспирации ФАО 56 | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 6.2. | Расчетное задание 4. | Лабораторные | 1 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 6.3. | Модель оценки потенциальной эвапотранспирации ФАО 56. Выполнение расчетного задания 4. | Сам. работа | 1 | 10 | Л2.1, Л1.3 | |
| 6.4. | Оценка ETa по лизиметрическим измерениям | Лекции | 1 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 6.5. | Расчетное задание 5. | Лабораторные | 1 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
| 6.6. | Оценка ETa по лизиметрическим измерениям. Выполнение расчетного задания 5. | Сам. работа | 1 | 10 | Л1.1, Л2.1 | |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-1, ОПК-5, ПК-1: ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА: 1. Какова основная цель мониторинга окружающей природной среды? а) Сбор статистических данных о населении. б) Оценка и прогноз состояния окружающей среды. (Правильный ответ) в) Разработка новых технологий производства. 2. Что из перечисленного относится к мировому опыту в организации мониторинга окружающей среды? а) Отсутствие единых стандартов и протоколов. б) Создание глобальных сетей наблюдений и обмена данными. (Правильный ответ) в) Игнорирование международных соглашений. 3. Примером организации агроэкологического мониторинга на национальном уровне является…? а) Разработка информационной системы контроля качества воздуха (Правильный ответ) . б) Национальная сеть гидрометеорологических наблюдений. (Правильный ответ) в) Система учета объемов производства продукции. 4. Какие параметры обычно измеряются при метеорологических наблюдениях? а) Состав почвы и ее плодородие. б) Температура воздуха, влажность, давление, скорость и направление ветра. (Правильный ответ) в) Пораженность растений насекомыми-вредителями. 5. В чем особенность организации метеорологических наблюдений? а) Произвольный выбор мест и времени измерений. б) Систематичность, стандартизация и репрезентативность. (Правильный ответ) в) Отсутствие необходимости в калибровке приборов. 6. Что является основным объектом агрометеорологического мониторинга атмосферы? а) Геологические процессы. б) Влияние погодных условий на рост и развитие сельскохозяйственных культур. (Правильный ответ) в) Миграция птиц. 7. Какую роль играют автоматические метеорологические станции в агрометеорологии? а) Они не используются в агрометеорологии. б) Обеспечивают непрерывный сбор данных о погодных условиях. (Правильный ответ) в) Используются только для прогнозирования погоды для населения. 8. Что такое “интеллектуальные приборы измерений”? а) Приборы, управляемые искусственным интеллектом. б) Приборы, обладающие встроенной обработкой данных и возможностью передачи информации. (Правильный ответ) в) Приборы, требующие обязательного использования опытного персонала. 9. Что является основным объектом гидрологических наблюдений? а) Состав атмосферного воздуха. б) Водные объекты и процессы, происходящие в них. (Правильный ответ) в) Лесные массивы. 10. Как обычно измеряется речной сток? а) Измерение концентрации кислорода в воде. б) Определение площади поперечного сечения русла и скорости течения воды. (Правильный ответ) в) Подсчет количества рыб в реке. 11. Какой прибор используется для непрерывного наблюдения за уровнем поверхностных вод? а) Анемометр. б) Гидрограф. (Правильный ответ) в) Психрометр. 12. Что такое теплоемкость почвы? а) Способность почвы проводить электрический ток. б) Количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы почвы на один градус. (Правильный ответ) в) Способность почвы удерживать воду. 13. Какой закон описывает перенос тепла в почве? а) Закон Ома. б) Закон Фурье. (Правильный ответ) в) Закон Архимеда. 14. Что такое объемная влажность почвы? а) Масса воды в почве. б) Отношение объема воды к объему почвы. (Правильный ответ) в) Давление почвенной влаги. 15. Какой метод используется для измерения испарения? а) Титриметрический метод. б) Лизиметрический метод. (Правильный ответ) в) Гравиметрический метод. 16. Что оценивает модель оценки потенциальной эвапотранспирации ФАО 56? а) Фактическое испарение с поверхности почвы. б) Максимально возможное испарение при идеальных условиях. (Правильный ответ) в) Количество осадков, выпадающих на территорию. 17. Что является примером инструментального метода мониторинга окружающей среды? а) Визуальное наблюдение за загрязнением реки. б) Использование датчиков для измерения уровня шума. (Правильный ответ) в) Опрос населения о состоянии окружающей среды. 18. Что такое R/S-анализ данных временного ряда? а) Метод восстановления пропусков в данных. б) Метод оценки устойчивости тренда временного ряда. (Правильный ответ) в) Метод фильтрации данных от шума. 19. Какую функцию выполняет фильтрация данных (например, среднее скользящее) в агроэкологическом мониторинге? а) Увеличение объема данных. б) Сглаживание данных и уменьшение шума. (Правильный ответ) в) Искажение данных для получения желаемого результата. 20. Для чего используются облачные сервисы при сборе и хранении данных агроэкологического мониторинга? а) Только для визуализации данных. б) Для удобного хранения, обработки и обмена большими объемами данных. (Правильный ответ) в) Для защиты данных от кражи. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом: «Зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий; «Отлично» – верно выполнено 85-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 70-84% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 51-69% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено 50% или менее 50% заданий. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА: 1. Что является ключевым принципом организации метеорологических наблюдений для обеспечения надежности и сопоставимости данных? (Стандартизация методов и приборов.) 2. В чем заключается основная задача агрометеорологического мониторинга атмосферы? (Оценка влияния погодных условий на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур.) 3. Какие основные параметры измеряются при гидрологических наблюдениях, чтобы оценить состояние водных объектов? (Уровень воды, расход воды, температура воды, химический состав воды, мутность.) 4. Как определяется объемная влажность почвы и в каких единицах она обычно выражается? (Отношение объема воды к общему объему почвы, выражается в долях единицы или процентах.) 5. Что означает понятие “доступность почвенной влаги для растений” и какие факторы на нее влияют? (Количество воды в почве, которое растение может извлечь для своего роста и развития; факторы: тип почвы, концентрация солей, вид растения.) 6. Что такое эвапотранспирация, и почему ее важно оценивать в агрометеорологии? (Суммарное испарение воды с поверхности почвы и транспирация растениями; важно для определения потребности культур в орошении.) 7. Какие два основных компонента используются для расчета потенциальной эвапотранспирации по модели ФАО 56? (Температура воздуха, влажность, солнечная радиация, скорость ветра.) 8. Какова основная цель анализа климатических изменений с использованием статистических тестов? (Определение наличия и оценка статистической значимости изменений климатических характеристик за определенный период времени.) 9. Объясните, что такое “климатический тренд” и как его можно выявить? (Устойчивое изменение климатической характеристики в течение длительного периода времени; выявляется с помощью анализа временных рядов и статистических методов.) 10. Что такое “стационарность временного ряда” и почему это важно для анализа климатических данных? (Стационарность – это свойство временного ряда, при котором его статистические характеристики (среднее, дисперсия) не меняются во времени; важно, поскольку многие статистические методы требуют стационарности данных.) 11. Опишите основную идею модели авторегрессии AR(q). (Текущее значение переменной зависит от ее предыдущих значений, взятых с определенным лагом (q).) 12. В чем заключается суть модели скользящего среднего MA(p)? (Текущее значение переменной зависит от предыдущих ошибок прогнозирования, взятых с определенным лагом (p).) 13. Объясните разницу между стационарным и нестационарным временным рядом и приведите примеры методов обработки нестационарных рядов. (Стационарный ряд имеет постоянные статистические свойства, а нестационарный – меняющиеся во времени. Для обработки нестационарных рядов применяют дифференцирование, декомпозицию, сезонную корректировку.) 14. Для чего используется метод регрессионного восстановления пропусков в данных? (Для заполнения недостающих значений в временном ряду на основе зависимости от других переменных или предыдущих значений.) КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ВОПРОСОВ. «Отлично» (зачтено): Ответ полный, развернутый. Вопрос точно и исчерпывающе передан, терминология сохранена, студент превосходно владеет основной и дополнительной литературой, ошибок нет. «Хорошо» (зачтено): Ответ полный, хотя краток, терминологически правильный, нет существенных недочетов. Студент хорошо владеет пройденным программным материалом; владеет основной литературой, суждения правильны. «Удовлетворительно» (зачтено): Ответ неполный. В терминологии имеются недостатки. Студент владеет программным материалом, но имеются недочеты. Суждения фрагментарны. «Неудовлетворительно» (не зачтено): Не использована специальная терминология. Ответ в сущности неверен. Переданы лишь отдельные фрагменты соответствующего материала вопроса. Ответ не соответствует вопросу или вовсе не дан. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не предусмотрены. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце семестра зачета (для обучающихся, не получивших зачет по результатам текущей успеваемости) по всему изученному курсу. Зачет проводится в устной форме по билетам. В билет входит 2 вопроса теоретического характера. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА: 1. Цели и задачи мониторинга окружающей природной среды. Мировой опыт в организации мониторинга окружающей среды. Примеры организации мониторинга на национальном уровне. 2. Метеорологические наблюдения. Особенности организации метеорологических наблюдений. 3. Агрометеорологический мониторинг (атмосфера). Агрометеорология и автоматические метеорологические станции. Интеллектуальные приборы измерений. 4. Гидрологические наблюдения. Измерение речного стока. Непрерывные наблюдения за уровнем поверхностных вод. Параметры. Методы. Приборы. 5. Температура почвы. Теория и измерения. Теплоемкость и теплопроводность почвы. Законы Фурье. 6. Вода в почве. Теория и измерение. Объемная влажность почвы. Доступность почвенной влаги растениям. 7. Испарение. Лизиметрический метод измерений. Методы расчета потенциальной и измерения актуальной эвапотранспирации. Эвапорометры. Лизиметры. 8. Сбор и хранение данных агроэкологического мониторинга. Большие данные. Облачные сервисы. 9. Модель оценки потенциальной эвапотранспирации ФАО 56. Оценка ETa по лизиметрическим измерениям. 10. Инструментальные методы мониторинга окружающей среды. Мониторинговая сеть АлтГУ (метеостанции, лизиметрическая станция, почвенно-гидрологические станции). 11. Сбор, анализ и обработка климатических данных. 12. Анализ климатических изменений на основе статистических тестов. 13. Выявление климатических трендов. Модели линейной регрессии, оценка параметров зависимости и оценка качества модели. 14. Статистические критерии анализа стационарности временных процессов. 15. Модели авторегрессии AR(q). Модели скользящего среднего MA(p). 16. Модели ARMA (q,p).Стационарность и нестационарность процессов. Модель ARIMA(q,r,p). 17. Модель авторегрессии с условной гетероскедастичностью ARCH(q,p). 18. Фрактальный анализ. R/S-анализ данных временного ряда. 19. Восстановление пропусков в данных (регрессионный метод, адаптивное оценивание). 20. Фильтрация данных – среднее скользящее, экспоненциальное среднее. Полиномиальные фильтры с адаптивным окном. ЗАДАНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА: Задание 1. Статистический анализ данных временного ряда. Цель работы – освоить основные приемы статистического анализа данных временного ряда, оценки климатических изменений на основе инструментальных метеорологических измерений. Период выполнения – Задание выполняется в течение практической работы, а также в период самостоятельной работы студента. Задание 2. Анализ климатических трендов. Цель работы – освоить приемы анализа долгосрочных трендов на основе данных метеорологических наблюдений. Период выполнения – Задание выполняется в течение практической работы, а также в период самостоятельной работы студента. Задание 3. Адаптивное прогнозирование: модели адаптивной регрессии. Цель работы – освоить основные приемы построения моделей AR(p), MA(m), ARMA(p,m), ARIMA(p,q,m), ARCH(p,q,m), GARCH(p,q,l,m). Период выполнения – Задание выполняется в течение практической работы, а также в период самостоятельной работы студента. Задание 4. R/S-анализ данных временного ряда. Цель работы – освоить основные приемы R/S- анализа. Период выполнения – Задание выполняется в течение практической работы, а также в период самостоятельной работы студента. Задание 5. Восстановление пропусков в данных, фильтрация. Цель работы – освоить основные методы восстановления пропусков в данных и фильтрации, включая метод полиномиальной фильтрации с адаптивным окном. Период выполнения – Задание выполняется в течение практической работы, а также в период самостоятельной работы студента. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: «Отлично» (зачтено): студентом дан полный, в логической последовательности развернутый ответ на поставленные вопросы, где он продемонстрировал знания предмета в полном объеме учебной программы, достаточно глубоко осмысливает дисциплину, самостоятельно, и исчерпывающе отвечает на дополнительные вопросы, приводит собственные примеры по проблематике поставленного вопроса, решил предложенные практические задания без ошибок. «Хорошо» (зачтено): студентом дан развернутый ответ на поставленный вопрос, где студент демонстрирует знания, приобретенные на лекционных и семинарских занятиях, а также полученные посредством изучения обязательных учебных материалов по курсу, дает аргументированные ответы, приводит примеры, в ответе присутствует свободное владение монологической речью, логичность и последовательность ответа. Однако допускаются неточности в ответе. Решил предложенные практические задания с небольшими неточностями. «Удовлетворительно» (зачтено): студентом дан ответ, свидетельствующий в основном о знании процессов изучаемой дисциплины, отличающийся недостаточной глубиной и полнотой раскрытия темы, знанием основных вопросов теории, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, недостаточно свободным владением монологической речью, логичностью и последовательностью ответа. Допускается несколько ошибок в содержании ответа и решении практических заданий. «Неудовлетворительно» (не зачтено): студентом дан ответ, который содержит ряд серьезных неточностей, обнаруживающий незнание процессов изучаемой предметной области, отличающийся неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, неумением давать аргументированные ответы. Выводы поверхностны. Решение практических заданий не выполнено. Студент не способен ответить на вопросы даже при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Шамраев, А.В. | Экологический мониторинг и экспертиза : учебное пособие | Оренбург : Оренбургский государственный университет, 2014 | URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=270263 |
| Л1.2 | Воскобойников Ю.Е. | Эконометрика в Excel. Модели временных рядов: учебное пособие: Учебные пособия | Издательство "Лань", 2018 | e.lanbook.com |
| Л1.3 | Бобина И. В, Соколова Г. Г., Шарлаева Е. А. | Большой практикум по экологии Ч. 2. Экологический мониторинг состояния почв: Учебное пособие | АлтГУ, 2018 | elibrary.asu.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Сенников В.А., Ларин Л.Г., Белолюбцев А.И., Коровина Л.Н. | Практикум по агрометеорологии: практикум | КолосС, 2013 | www.studentlibrary.ru |
| Л2.2 | Ганичева А.В. | Прикладная статистика: учебное пособие: Учебные пособия | Издательство "Лань", 2017 | e.lanbook.com |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Онлайн курс на платформе Stepik.org Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных | stepik.org | ||
| Э2 | Грингоф И.Г., Фёдорова З.С. Белолюбцев А.?И., Малахова С.?Д. Практикум по агрометеорологии. Часть I. Метеорологические измерения и наблюдения. Часть II. Агрометеорологические измерения и наблюдения: Учебное пособие. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД»,?2018 384 с. | ipk.meteorf.ru | ||
| Э3 | Бондарович А., Понькина Е., Россова А., Шмидт Г., Иллигер П. Оценка потенциальной и актуальной эвапотранспирации на основе метеорологических и лизиметрических данных: учеб.-метод. пособие. Барнаул : АлтГУ, 2019. | URL: http://elibrary.asu.ru/handle/asu/8616 | ||
| Э4 | Онлайн-модули обучения для программ географов и экологических наук с участием в институте, Университет Мартина-Лютера Галле-Виттенберг | www.geo.uni-halle.de | ||
| Э5 | GEOVLEX – это электронное обучение с использованием геоинформационных онлайн-сервисов, Университет Мартина-Лютера Галле-Виттенберг | mars.geographie.uni-halle.de | ||
| Э6 | Официальный сайт Всемирной метеорологической организации(ВМО) | public.wmo.int | ||
| Э7 | ВМО-№ 8, 2014: Руководство по метеорологическим приборам и методам наблюдений | ipk.meteorf.ru | ||
| Э8 | ВМО-№ 100, 2018 Руководство по климатологической практике | ipk.meteorf.ru | ||
| Э9 | Программа(ФАО) для расчета потенциальной эвапотранспирации «ETo Calculator» | www.fao.org | ||
| Э10 | Руководство ФАО: «Десять компонентов агроэкологии: руководство по переходу к устойчивым агропродовольственным системам» | www.fao.org | ||
| Э11 | ВМО-№ 1239. Руководящие принципы ВМО по новым вопросам в области данных. | library.wmo.int | ||
| Э12 | Онлайн курс "Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных" | online.edu.ru | ||
| Э13 | Онлайн курс на открытом образовательном портале | public.edu.asu.ru | ||
| Э14 | Онлайн курс на едином образовательном портале АлтГУ | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| ETo calculator (FAO, free); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| СПС КонсультантПлюс (инсталлированный ресурс АлтГУ или http://www.consultant.ru/) Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com) Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/) Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary) | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 408Л | лаборатория математического моделирования - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; компьютер Depo - 10 шт., 5 шт. с мониторами LG и 5 шт. с мониторами Philips; мультимедиа-проектор Sony - 1 шт.; МФУ Canon - 1 шт.; стационарный экран: марка Digis Optima C - 1 шт. |
| 106Л | помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки |
| 320Л | медиатека, читальный зал – помещение для самостоятельной работы | Учебная мебель на 15 посадочных мест; персональные компьютеры с выходом в информационно-телекоммуникационную сеть Интернет и электронную информационно-образовательную среду; |
| 107Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 18 посадочных мест; компьютеры: марка HP, модель ProOne 400 - 18 единиц; проектор: марка SMART, модель UF70 - 1 единица; интерактивная доска: марка SMART Board модель SMB680 - 1 единица |
| Методические указания обучающимся к лекциям по дисциплине «Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных наземного агроэкологического мониторинга природной среды». При разработке онлайн курса для различных магистерских программ был использован принцип асинхронной организации учебного процесса: метод обучения, в процессе которого контакт между сторонами процесса осуществляется с задержкой во времени, что увеличивает доступность обучения для различных групп студентов, включая, например, работающих специалистов, иностранных студентов в зарубежных странах. Благодаря развитию информационных технологий и современному программному обеспечению, асинхронные среды обучения обеспечивают «высокую степень интерактивности» между участниками, которые отделены друг от друга географически и во времени. Основные подходы, реализуемые в ОК: • сочетание сетевого / совместного взаимодействия с ведущими вузами / профильными организациями и предприятиями: предоставляет студентам большую свободу в выборе места и программы обучения, предполагает перезачет курсов, полученных в другом вузе (без этого условия академическая мобильность невозможна), накопление профессиональных знаний, умений (студент может получать образование «порциями», с разрывом во времени, меняя вузы и т.д.); • внедрение интенсивных технологий обучения (компьютерные технологии; технологии, базирующиеся на графических и матричных методах сжатия информации); • переход от традиционного обучения к новым видам работы в электронной среде: динамический, вариативный электронный курс позволяет индивидуализировать процесс обучения, проектировать индивидуальные траектории обучения, причем «в удобное время и в удобном месте», с возможностью модификации учебного материала и технических решений. В целом весь образовательный процесс строится в логике деятельности. Преподаватель при этом становится не просто активным участником процесса, а человеком, обеспечивающим успешную групповую коммуникацию, сопровождающим и активизирующим самостоятельную деятельность студентов по решению практических или теоретически значимых профессиональных проблем и задач Лекционные занятия предлагается освоить в формате онлайн на платформе Stepik: URL: https://stepik.org/course/82882/syllabus/ в сочетании с консультированием в виде «комментариев», которые «встроены» в уроках курса, либо консультаций с использованием широкого набора современных «коммуникаторов»: Zoom, Skype, WhatsApp, а также очных консультаций. Онлайн-курс содержит 6 учебных модулей, в каждом модуле содержится несколько уроков. Общий (рекомендуемый) срок обучения составляет 9 недель. Рекомендуемое время прохождения каждого модуля представлено в таблице, хотя мы понимаем, что скорость обучения является индивидуальной. Модуль 1 1 неделя Модуль 2 1 неделя Модуль 3 1 неделя Модуль 4 1 неделя Модуль 5 2 недели Модуль 6 2 недели Итоговый тест 1 неделя На каждой учебной неделе студентам необходимо изучить несколько коротких видео-лекций (от 10 до 15 минут), закрепить пройденный материал посредством изучения текстовых лекций и выполнения практических заданий. Лекционные материалы чередуются с простыми тестами для проверки понимания изученного материала. Прохождение урока, осуществляется посредством прохождения шагов. В левой верхней части окна расположены индикаторы прохождения урока. Вы можете перемещаться в рамках одного урока используя данные опции. Для усвоения лекционного материала предусмотрены как видео-лекции, размещенные по адресу, так и аудиторные лекционные занятия. Текстовые лекции содержат также списки рекомендованной литературы и ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет». Работая над материалами лекций, всегда необходимо использовать не только учебник, но и ту литературу, которую дополнительно рекомендовал лектор. Именно такая серьезная, кропотливая работа с лекционным материалом позволит глубоко овладеть теоретическим материалом. Методические указания обучающимся при подготовке к практическим занятиям. Важно в ходе освоения курса закрепить полученные знания на практике. Вам будут предложены различные варианты заданий. Все практические занятия, особенно тестовые вопросы в основном построены на закреплении лекционного материала. Для более углубленного понимания той или иной темы предлагаются: табличные и текстовые задачи, задачи на сопоставление и сортировку, а также на статистическую обработку и анализ данных. Результат решения каждой задачи оценивается в баллах. Набранную сумму в баллах вы видите с соответствующем поле. Решать задачу можно многократно, неверные попытки (как правило ограничение 3 попытки) не учитываются при начислении баллов. Платформа Stepik, на которой разработан онлайн курс обладает «дружественным» для пользователя интерфейсом. Например, в каждом задании существует опция «публичного комментария». По – существу «публичный комментарий» позволит в случае необходимости развернуть дискуссию и в общем-то осуществлять консультационную работу. Все публичные комментарии в режиме онлайн поступают на e-mail преподавателей, а наличие мобильного интернета позволяет осуществлять незамедлительный обмен информации между студентами и преподавателями. Подготовка студента к занятию следует начинать с прослушивания видео-лекций, чтения текстовых конспектов-лекций, а также изучения рекомендованной литературы. Методические указания обучающимся при подготовке к выполнению лабораторных практикумов Лабораторные практикумы по дисциплине «Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных наземного агроэкологического мониторинга природной среды» не предусмотрены. Методические указания обучающимся при выполнении курсовых работ. Курсовые работы по дисциплине «Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных наземного агроэкологического мониторинга природной среды» не предусмотрены. Методические указания обучающимся для организации самостоятельной работы. В курсе выделены специальные практические задания, которые требуют более активного участия студента в освоение дополнительного материала. Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал, а только его часть. Остальная его часть восполняется в процессе самостоятельной работы студента. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна. Особое внимание при этом необходимо обратить на содержание основных положений и выводов, объяснение явлений и фактов, уяснение практического приложения рассматриваемых теоретических вопросов. В процессе этой работы студент должен стремиться понять и запомнить основные положения рассматриваемого материала, примеры, поясняющие его, а также разобраться в иллюстративном материале. В процессе подготовки к занятиям рекомендуется взаимное между студентами и преподавателями обсуждение материала, во время которого закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь. При необходимости следует обращаться за консультацией к преподавателю. Идя на консультацию, необходимо хорошо продумать вопросы, которые требуют разъяснения. |