Б331УЧ~1 - Ухтинский государственный технический университет

Приложение 9
Федеральное агентство по образованию
Ухтинский государственный технический университет
«УТВЕРЖДАЮ»
Ректор
(декан, директор института)
«……» __________________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ
221700 «СТАНДАРТИЗАЦИЯ И МЕТРОЛОГИЯ»
Профили подготовки:
1. Стандартизация и сертификация
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
г. Ухта 2010
1
1.Цели освоения дисциплины
1.1.Целями освоения дисциплины (модуля) Б.З.З.1 «Планирование и организация
эксперимента» является получение студентами теоретических знаний и практических
навыков ля выполнения научных и промышленных экспериментальных исследований.
1.2.Задачи преподавания дисциплины (или модуля). Бакалавр по направлению подготовки 221700
Стандартизация и метрология должен решать следующие профессиональные задачи в соответствии с видам
профессиональной деятельности:
а) научно-исследовательская деятельность:
- участие в работах по моделированию процессов и средств измерений, испытаний, контроля с
использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования;
- проведение экспериментов по заданным методикам, обработка и анализ результатов, составление
описаний проводимых исследований, подготовка данных для составления научных обзоров и публикаций.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Б.3.3.1 «Планирование и
организация эксперимента».
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП (дисциплинами,
модулями, практиками).
Требования к «входным» знаниям, умениям и готовностям обучающегося, необходимым при
освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующей дисциплин
(модулей):
Физика:
знать:
- основные физические явления и законы (ОК-12, ПК-4, ПК-20);
- основные физические величины и константы, их определение и единицы измерения (ОК12, ПК-4,
ПК-20);
уметь:
- применять физико-математические методы для решения практических задач в области
технического регулирования и метрологии с применением стандартных программных средств
(ОК-12, ОК-15, ОК-16, ПК-17, ПК-19);
Математика:
знать:
- аналитическую геометрию и линейную алгебру; последовательности и ряды; интегральное
исчисления; гармонический анализ; дифференциальные уравнения; численные методы; теорию
вероятностей и математическую статистику (ОК-15, ПК-19);
уметь:
- применять физико-математические методы для решения практических задач в области
технического регулирования и метрологии с применением стандартных программных средств
(ОК-12, ОК-15, ОК-16, ПК-17, ПК-19);
- применять вероятностно-статистический подход к оценке точности измерений, испытаний и
качества продукции и технологических процессов (ОК-15, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-17, ПК-19, ПК20, ПК-23);
владеть:
- численными методами решения дифференциальных и алгебраических уравнений, методами
аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики ((ОК-12, ОК-15, ОК16, ПК-17, ПК-19);
2
Информатика - знать: основные сведения о дискретных структурах, используемых в персональных
компьютерах, основные алгоритмы типовых численных методов решения математических задач, один из
языков программирования, структуру локальных и глобальных компьютерных сетей; уметь: работать в
качестве пользователя персонального компьютера, использовать внешние носители информации для
обмена данными между машинами, создавать резервные копии, архивы данных и программ, работать с
программными средствами общего назначения; владеть: навыками применения стандартных программных
средств в области технического регулирования и метрологии.
Инженерная и компьютерная графика – знать: правила оформления конструкторской документации в
соответствии с ЕСКД и методы и средства компьютерной графики; уметь: выполнять и читать чертежи и
другую конструкторскую документацию; владеть: навыками работы на ЭВМ с графическими пакетами для
получения конструкторских, технологических и других документов.
Основы проектирования продукции – знать: основы проектирования продукции и методы расчетов а
прочность, жесткость, устойчивость и долговечность ее элементов; уметь: проводить расчеты деталей и
узлов машин и приборов по основным критериям работоспособности; владеть: навыками конструирования
типовых деталей и их соединений.
Физические основы измерений и эталоны:
знать:
- физические основы измерений (ОК-12, ПК-3, ПК-4, ПК-19, ПК-20, ПК-23);
- систему воспроизведения единиц физических величин и передачи размера средствам измерений (ОК-12,
ПК-4, ПК-14);
- способы оценки точности (неопределенности) измерений и испытаний и достоверности контроля (ОК-12,
ОК-15,ПК-4, ПК-5,ПК-8, ПК-17, ПК-20, ПК-22, ПК-23);
уметь:
- анализировать физическое содержание процесса измерений с целью выбора наиболее рациональной
схемы их проведения (ОК-12, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-17, ПК-19, ПК-20, ПК-22, ПК-23);
владеть:
- навыками обработки экспериментальных данных и оценки точности (неопределенности) измерений,
испытаний и достоверности контроля (ОК-12, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-8, ПК-14, ПК-17, ПК-19, ПК-20,
ПК-21, ПК-22, ПК-23, ПК-24).
Теоретические дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины (модуля)
необходимо как предшествующее:
-Управление качеством;
- Учебная и производственная практики.
3.Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
(модуля)
Б.3.3.1
«Планирование
и
организация
эксперимента».
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать: принципы выбора и составление плана эксперимента; организации эксперимента и
проведение измерений отклика объекта исследований (ОК-15; ОК-16; ПК-19, ПК-20);
1) уметь: проводить анализ результатов исследований, включая построение математических
моделей объекта исследований, определение оптимальных условий, поиск экстремума функции
(поверхности) отклика (ОК-15; ОК-16; ПК-19, ПК-20).
3) владеть: навыками работы на ЭВМ по моделированию процессов и средств измерений, испытаний
и контроля с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования (ОК-15;
ОК-16; ПК-19, ПК-20).
3
4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Б.3.3.1 «Планирование и
организация эксперимента»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
4.1. Содержание дисциплины. Основные разделы.
Научный и промышленный эксперимент; простые сравнивающие эксперименты;
многофакторные эксперименты; понятие о плане эксперимента; большие двумерные таблицы;
размер промышленных экспериментов; постановка задачи о выборе оптимального плана;
разбиение факторных планов на блоки; дробные реплики; неполные планы; планы робастные к
дрейфам; планирование эксперимента при поиске оптимальных условий; планы поиска
экстремума функции отклика; планирование эксперимента при регрессионном анализе; планы
выборочного контроля; последовательный план поиска оптимальных решений; последовательные
эксперименты.
Университетский компонент.
Планирование эксперимента по проверке гипотез; планирование имитационного
эксперимента; автоматизация эксперимента; статистические методы планирования и организации
эксперимента.
п/
п
Раздел
дисциплины
Семестр
№
Неделя семестра
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра). Форма
промежуточной аттестации (по семестрам)
Всего
ауди
торн
часов
Все
го
В том числе
Лекции
ЛБ
Пр.
зан
.
кон
сул
ьт
РГР
/КР
СРС
Подг
-ка к
ЛБ,
ПЗ и
т.д.
Все
-го
час
ов
Формы текущего
контроля
успеваемости
Очное, 7 семестр
1
Введение.
Основные
понятия
2
Регрессионный анализ
7
1,2,
3
9
3
3
3
4
5
9
Тест- контроль,
отчеты по ЛБ; опрос
и проверка задания
на ПЗ
4,5,
6,
9
3
3
3
4
5
9
Тест- контроль,
отчеты по ЛБ; опрос
и проверка задания
на ПЗ
4
3
Выбор оптим.
плана
7,8,
9,
9
3
3
3
4
5
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
4
Планы
многофакторных экспериментов. ПФП
10,
11,
12
9
3
3
3
4
5
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
5
Дробный
факторный
план ДФП.
13,
14,
15
9
3
3
3
4
5
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
6
Ротатабельное
планирование
16,
17
6
2
2
6
4
5
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
17
51
17
17
17
24
30
54
Зачет
ИТОГО
7
4
Заочное,
Очное, 8 семестр
1
Планы поиска 8
экстремума
функции
отклика
1,2,
3
6
3
3
9
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
2
Методы
оптимизации
многофакторн
ых объектов
4,5,
6,
6
3
3
9
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
3
Выделение
существенных
факторов
7,8,
9,
6
3
3
9
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
4
Методы
построения
моделей
объектов в
условиях
дрейфа их
10,
11,
12
6
3
3
9
9
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
5
характеристик
5
Планирование
при
выборочном
контроле
ИТОГО
8
13,
14
6
14
28
2
14
2
14
2
6
6
Тест- контроль на
лекциях, отчеты по
ЛБ; опрос и проверка
задания на ПЗ
42
42
Экзамен
Заочное,
4.1.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий (по семестрам)
Количество часов
Номер
темы
Наименование темы
Основное содержание темы
1
2
1
Введение
2
Корреляционный
регрессионный анализ
Очно
е
очнозаочн
ое
Заочное
3
4
5
6
Основные понятия и принципы
планирования эксперимента
4
и Вероятностная взаимосвязь между
2
различными
переменными.
Выборочный
коэффициент
корреляции. Линейная регрессия.
Метод
наименьших
квадратов.
Расчет коэффициентов уравнения
регрессии. Проверка значимости
коэффициентов
уравнения
регрессии. Проверка адекватности
математической модели объекта
исследования.
Метод
множественной
корреляции.
6
Простейшие случаи нелинейной
корреляции. Метод линеаризации.
3
Выбор
оптимального
плана. Разновидности
планов
Критерии оптимальности плана
эксперимента. Основы построения
математических моделей планов
экспериментов. Их характеристики.
Критерии оптимальности планов
эксперимента. Построение планов,
близких
к
оптимальному
по
нескольким критериям.
2
4
Планы
многофакторных Кодирование
факторов.
экспериментов.
Полный Составление ПФП эксперимента.
факторный
план
(ПФП) Организация
проведения
эксперимента
эксперимента по ПФП, обработка и
анализ его результатов.
4
5
Дробный факторный план (ДФП) Основная идея ДФП. ДФП для
эксперимента.
Ротатабельное моделей
с
взаимодействием.
планирование
Многоуровневые факторные планы.
5
6
Планы поиска экстремума
функции отклика
Поиск
экстремума
функции
отклика
на
основании
использования метода золотого
сечения и чисел Фибоначчи.
Особенности оптимизации при
наличии
нескольких
экстремумов.
2
7
Методы оптимизации
многофакторных объектов
Последовательные
методы
поиска оптимальных решений.
Метод Гаусса-Зейделя. Метод
случайного
поиска.
Метод
градиента.
Особенности
планирования и организации
эксперимента при использовании
различных
методов
оптимизации.
4
8
Выделение существенных
факторов
Методы выделения существенных
факторов. Использование метода
случайного
баланса
при
составлении плана отсеивающего
эксперимента.
Дисперсионный
анализ.
Однофакторная
классификация.
Дисперсионный
2
7
анализ при трехфакторной и
четырехфакторной классификации.
9
Методы построения моделей
объектов в условиях дрейфа их
характеристик
Метод
проверки
условий
отсутствия
дрейфа
характеристик
объекта.
Построение
математических
моделей в условиях адаптивного
дрейфа.
Адаптивный
метод
построения
математической
модели
в
условиях
неаддитивного
случайного
дрейфа.
4
10
Планирование при выборочном
контроле
Планы выборочного контроля.
Параметры планов выборочного
контроля,
правила
принятия
решения.
Усеченный
выборочный контроль.
2
ИТОГО
31
4.1.2. Практические и семинарские занятия, их содержание и объем в часах (по семестрам)
Количество часов
Номер
темы
Наименование практических
занятий (семинаров)
Основное содержание практических
занятий (семинаров)
1
2
3
Очно
е
очнозаочн
ое
Заочное
4
5
6
1
Построение
моделей
на
основании метода наименьших
квадратов
4
2
Построение нелинейных моделей
объекта исследований
4
8
3
Составление ПФП эксперимента,
обработка и анализ его результата
5
4
Составление ДФП эксперимента,
обработка
и
анализ
его
результатов
5
5
Составление плана эксперимента
второго порядка, обработка и
анализ его результатов
5
6
Методы оптимизации
исследования
объекта
4
7
Построение
модели
исследования
в
аддитивного дрейфа
объекта
условиях
4
ИТОГО
31
4.2. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Объем в часах
Номер
работы
Наименование лабораторной работы
1
2
(очн/заочн)
3
1
Статистические основы планирования и организации эксперимента
4
2
Основы корреляционного и регрессионного анализа
2
3
Однофакторный дисперсионный анализ
4
Двухфакторный дисперсионный анализ
5
Планирование эксперимента по схеме латинского квадрата
6
Основы планирования полного факторного эксперимента
7
Основы планирования дробного факторного эксперимента
9
8
Планирование эксперимента второго порядка (ОЦКП)
9
Ротатабельное планирование эксперимента второго порядка (ЦКРП)
10
Основы планирования симплексного факторного эксперимента
11
Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.
Симплексный метод поиска.
12
Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий
ИТОГО
17
5. Образовательные технологии
Для реализации компетентностного подхода предусматривается использование в учебном
процессе активных и интерактивных форм проведения занятий:
1) Компьютерные симуляции – виртуальные лабораторные работы по плаированию и
организации эксперимента.
2) Деловые и ролевые игры – альтернативные методы планирования эксперимента при
поиске оптимальных условий.
3) Встречи с представителями с российских и зарубежных компаний для изучения
передового опыта использования планирования и организации эксперимента при эксплуатации
сложной электроизмерительной, радиоэлектронной и вычислительной аппаратуры.
4) Проведение совместных мастер-классов экспертов и специалистов ведущих
нефтегазодобывающих предприятий Крайнего Севера с учетом особенностей планирования и
организации промышленного эксперимента при освоении арктического шельфа.
6.Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Текущий контроль по дисциплине осуществляется на основе Рейтинг плана деканата
по результатам выполнения лабораторных работ, практических (семинарских) занятий в
следующих формах:
-контрольных точек, проводимых преподавателем в виде устного опроса, прослушивания
ответа и оценки каждого студента;
- письменного ответа студента на предложенный преподавателем индивидуальный вопрос
с последующей оценкой его правильности и полноты;
- тестового опроса для выявления усвоения материала по окончании прослушивания
конкретной темы дисциплины;
- проверки этапов выполнения контрольной работы.
Итоговый контроль по дисциплине осуществляется по результатам по результатам
выполнения лабораторных работ, практических (семинарских) занятий и сдачи зачета в 7
семестре.
Образцы билетов для зачета
10
………………………………………………………………………………..
Ухтинский государственный технический университет
Дисциплина «Планирование и организация эксперимента»
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курс IV; VЗ Направление 221700 СМ Семестр 8; 10з
Форма обучения Дневная или Заочная
Билет 1
1. Основные понятия и принципы планирования эксперимента.
2. Разновидности планов эксперимента.
3. Сформулировать и проверить гипотезу о среднем для предложенной выборки.
Экзаменатор: подпись /Н.С. Федотов/
Утверждено на заседании кафедры «22» декабря 2009 г. (протокол № 5 от 22.12.2009 г.)
Зав. кафедрой: подпись /В.П. Очир-Горяев/
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………..
Ухтинский государственный технический университет
Дисциплина «Планирование и организация эксперимента»
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курс IV; VЗ Направление 221700 СМ Семестр 8; 10з
Форма обучения Дневная или Заочная
Билет 2
1. Линейная регрессия.
2. Полный факторный план (ПФП) эксперимента.
11
3. Сформулировать и проверить гипотезу о величине дисперсии для предложенной выборки.
Экзаменатор: подпись /Н.С. Федотов/
Утверждено на заседании кафедры «22» декабря 2009 г. (протокол № 5 от 22.12.2009 г.)
Зав. кафедрой: подпись /В.П. Очир-Горяев/
………………………………………………………………………………..
Ухтинский государственный технический университет
Дисциплина «Планирование и организация эксперимента»
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курс IV; VЗ Направление 221700 СМ Семестр 8; 10з
Форма обучения Дневная или Заочная
Билет 3
1. Регрессионный анализ. Расчет коэффициентов уравнения регрессии.
2. Дробный факторный план (ДФП) эксперимента.
3. Сформулировать и проверить гипотезу об однородности предложенной выборки.
Экзаменатор: подпись /Н.С. Федотов/
Утверждено на заседании кафедры «22» декабря 2009 г. (протокол № 5 от 22.12.2009 г.)
Зав. кафедрой: подпись /В.П. Очир-Горяев/
…………………………………………………………………………………………………………..
И т. д.
Вопросы к зачету
1.Основные понятия и принципы планирования эксперимента.
2. Статистические основы планирования и организации эксперимента.
3. Вычисление точечных и интервальных оценок параметров распределения.
4. Сформулировать и проверить гипотезу об однородности предложенной выборки.
5. Сформулировать и проверить гипотезу о нормальном характере закона распределения предложенной
выборки.
6. Сформулировать и проверить гипотезу о среднем для предложенной выборки.
7. Сформулировать и проверить гипотезу о величине дисперсии для предложенной выборки.
8. Корреляционный анализ
9.Вероятностная взаимосвязь между различными переменными.
12
10.Выборочный коэффициент корреляции.
11.Линейная регрессия.
12.Метод наименьших квадратов.
13. Технология оценки коэффициентов линейной регрессии методом наименьших квадратов.
14. Технология оценки коэффициентов нелинейной регрессии методом наименьших квадратов.
15. Регрессионный анализ. Расчет коэффициентов уравнения регрессии.
16.Проверка значимости коэффициентов уравнения регрессии.
17.Проверка адекватности математической модели объекта исследования.
18.Метод множественной корреляции.
19.Простейшие случаи нелинейной корреляции.
20.Метод линеаризации.
21.Выбор оптимального плана.
22.Критерии оптимальности плана.
23.Разновидности планов эксперимента.
24.Основы построения математических моделей планов экспериментов.
25.Характеристики математических моделей планов экспериментов.
26. Критерии оптимальности планов эксперимента.
27.Однофакторный дисперсионный анализ.
28. Двухфакторный дисперсионный анализ.
29. Планирование эксперимента по схеме латинского квадрата.
30.Построение планов, близких к оптимальному по нескольким критериям.
31. Планы многофакторных экспериментов.
32.Полный факторный план (ПФП) эксперимента.
33.Кодирование факторов.
34.Составление ПФП эксперимента.
35.Организация проведения эксперимента по ПФП, обработка и анализ его результатов.
36. Дробный факторный план (ДФП) эксперимента.
37.Ротатабельное планирование.
В 8 семестре итоговый контроль по дисциплине производится по результатам по
результатам выполнения лабораторных работ, практических (семинарских) занятий и сдачи
13
экзамена. Экзамен проводится по билетам, в которых приводятся три вопроса основного
материала из списка, прилагаемых для итогового контроля. Вопросы к экзамену приводятся
ниже.
Образцы билетов для экзамена
………………………………………………………………………………..
Ухтинский государственный технический университет
Дисциплина «Планирование и организация эксперимента»
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курс IV; VЗ Направление 221700 СМ Семестр 8; 10з
Форма обучения Дневная или Заочная
Билет 1
1.Поиск экстремума функции отклика на основании использования метода золотого
сечения и чисел Фибоначчи.
2. Многоуровневые факторные планы.
3. Метод проверки условий отсутствия дрейфа характеристик объекта.
Экзаменатор: подпись /Н.С. Федотов/
Утверждено на заседании кафедры «22» декабря 2009 г. (протокол № 5 от 22.12.2009 г.)
Зав. кафедрой: подпись /В.П. Очир-Горяев/
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………..
Ухтинский государственный технический университет
Дисциплина «Планирование и организация эксперимента»
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курс IV; VЗ Направление 221700 СМ Семестр 8; 10з
Форма обучения Дневная или Заочная
Билет 2
1. Метод градиента
2. Ротатабельное планирование.
3. Планирование при выборочном контроле.
Экзаменатор: подпись /Н.С. Федотов/
Утверждено на заседании кафедры «22» декабря 2009 г. (протокол № 5 от 22.12.2009 г.)
Зав. кафедрой: подпись /В.П. Очир-Горяев/
………………………………………………………………………………..
14
Ухтинский государственный технический университет
Дисциплина «Планирование и организация эксперимента»
Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации
Курс IV; VЗ Направление 221700 СМ Семестр 8; 10з
Форма обучения Дневная или Заочная
Билет 3
1. Метод Гаусса-Зейделя.
2. Дробный факторный план (ДФП) эксперимента.
3. Усеченный выборочный контроль.
Экзаменатор: подпись /Н.С. Федотов/
Утверждено на заседании кафедры «22» декабря 2009 г. (протокол № 5 от 22.12.2009 г.)
Зав. кафедрой: подпись /В.П. Очир-Горяев/
…………………………………………………………………………………………………………..
И т. д.
Вопросы к экзамену
1.Ротатабельное планирование эксперимента второго порядка (ЦКРП).
2. Основы планирования полного факторного эксперимента.
3. Основы планирования дробного факторного эксперимента.
4.Основная идея ДФП.
5. ДФП для моделей с взаимодействием.
6. Многоуровневые факторные планы.
7. Планирование эксперимента второго порядка (ОЦКП).
8. Основы планирования симплексного факторного эксперимента.
9. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.
10. Симплексный метод поиска.
11. Планы поиска экстремума функции отклика.
12. Поиск экстремума функции отклика на основании использования метода золотого сечения и
чисел Фибоначчи.
13. Особенности оптимизации при наличии нескольких экстр емумов.
14. Методы оптимизации многофакторных объектов.
15. Последовательные методы поиска оптимальных решений.
15
16.Метод Гаусса-Зейделя.
17. Метод случайного поиска.
18. Метод градиента.
19. Выделение существенных факторов.
20. Методы выделения существенных факторов.
21. Использование метода случайного баланса при составлении плана отсеивающего эксперимента.
22. Дисперсионный анализ.
23. Однофакторная классификация.
24. Дисперсионный анализ при трехфакторной и четырехфакторной классификации.
25. Методы построения моделей объектов в условиях дрейфа их характеристик.
26. Метод проверки условий отсутствия дрейфа характеристик объекта.
27. Построение математических моделей в условиях адаптивного дрейфа.
28. Адаптивный метод построения математической модели в условиях неаддитивного случайного
дрейфа.
29. Планирование при выборочном контроле.
30. Планы выборочного контроля.
31. Параметры планов выборочного контроля, правила принятия решения.
32. Усеченный выборочный контроль.
33. Особенности планирования и организации эксперимента при использовании различных
методов оптимизации.
Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов состоит в проработке лекционного
материала, подготовке к лабораторным работам и практическим (семинарским) занятиям и
курсовому проектированию. Она составляет 54 часа и включает:
проработку лекционного материала, тем (вопросов), выделенных для
самостоятельной проработки студентами и подготовка к практическим (семинарским
занятиям) (24 ч.);
2)
подготовкам к лабораторным работам (6 ч.)
3)
контрольная работа (24 ч.).
С целью проверки усвоения учебного материала дисциплины проводится текущий контроль
для выявления уровня и оценки знаний студентов, накопленных на конкретном этапе обучения.
Основное – это контроль выполнения студентами контрольной работы. Каждому студенту
выдается задание на контрольную работу, подписанное студентом, руководителем работы и
1)
16
завизированное заведующим кафедрой. А также – «Календарный план выполнения контрольной
работы(см. Приложение 1 к основным положениям методических указаний к контрольной работе).
Методические указания к выполнению контрольной работы
1. Задание на контрольную работу
Задание на самостоятельную работу для всех студентов включает номер соответствующей
темы и задачу по вариантам шифра зачетной книжки студента. Особенность выполнения каждой
темы заключается в самостоятельном планировании эксперимента, что позволит студенту
оптимальным образом сдать тестовый контроль. Тестовый контроль проводится как в
обязательные, так и в промежуточные сроки при подготовке к сдаче отчёта.
Тема № 1. Основы корреляционного и регрессионного анализа
Задача.
1.1. При изучении процесса осаждения цинка с гидроксидом титана при различных
значенияч рН была получена зависимость 𝐷𝑍𝑛 (отношение количества 𝑍𝑛 в осадке к количеству 𝑍𝑛
в растворе) от рН раствора. Оценить силу корреляции указанной зависимости. Найти уравнение
вышеописанной корреляционной зависимости. Результаты 𝐷𝑍𝑛 и рН раствора представлены в
таблице (data21.txt)[1] .
1.2. Определить зависимость растворимости хлорида ария в воде (%) в присутствии хлорида
кальция (%) при 70℃, используя метод наименьших квадратов, в виде уравнения: Y = a+bX.
Оценить адекватность модели и значимость полученных коэффициентов регрессии. Результаты
параллельных опытов (Y1 , и Y2 ) представлены в таблице (data22.txt)[1].
1.3. Выполнить регрессионный анализ ля зависимости тока электроокисления метиламина т
его концентрации в растворе. Предварительные данные показали, что данная зависимость имеет
вид: y = f(x). Привести данную модель к линейному виду, найти коэффициенты уравнения
регрессии. Оценить адекватность модели и значимость полученных коэффициентов регрессии.
Результаты двух параллельных опытов (Y1 , и Y2 ) и вид зависимости f(x) представлены в таблице
data23.txt)[1] (по вариантам).
Тема №2. Планирование эксперимента по схеме латинского квадрата.
Задача.
Планирование эксперимента по схеме канонического латинского квадрата было
использовано для исследования влияния на процесс органического синтеза (выход продуктв в %)
трех факторов: А – тип растворителя, В – тип алкила, С – тип катализатора. Факторы варьировалсь
на четырех уровнях. Расположить фактор С в таблице результатов по схеме канонического
латинского квадрата и оценить значимость влияния трех факторов, пользуясь результатами
таблицы (по вариантам).
2. Порядок выполнения контрольной работы
Рекомендуется следующий порядок выполнения контрольной работы, заключающийся в:
1.
Составление календарного плана выполнения контрольной работы (Приложение 1) и
утверждении его у руководителя работы.
2.
В процессе работы обязательно фиксирование контрольных точек в календарном
плане отметкой о выполненном к этому сроку работе.
3.
Оформление отчёта и представление его для проверки руководителю.
4.
Подготовке сообщения по теме работы. Продолжительность сообщения – 5…7 мин.
3.Объём контрольной работы
17
Отчёт должен содержать прядка до 15 страниц и включать следующие разделы:
- Титульный лист.
- Календарный план выполнения контрольной работы
- Аннотация.
- Оглавление.
- Постановка задачи на проведение исследования.
- Краткий обзор литературных источников (в т.ч. периодических и Интернет).
- Методика планирования эксперимента.
- Основные результаты и выводы по эксперименту.
- Список использованной литературы.
- Приложения.
4.Методические указания по оформлению контрольной работы
Отчёт оформляется на бумажном носителе и в электронном виде с соблюдением всех
требований ЕСКД к оформлению текстовых документов. Чертежи и рисунки располагаются в
тексте отчёта непосредственно после ссылки на них.
Образец оформления титульного листа представлен в Приложении 2 настоящих
методических указаний.
Оформление контрольных работ следует проводить при соблюдении единого свода правил.
1. Работа выполняется на компьютере в текстовом редакторе. Допускается и рукописное
исполнение. Обязательно оформляется титульный лист, утвержденный Ректором университета
(для кафедры) [ ].
1.1. Оформление текста:
 размер бумаги А4;
 поля: 30 мм – левое; 10 мм – правое; 20 мм – верхнее и нижнее по ГОСТ Р 6. 30 – 2003 [ 1
];
 колонтитулы – 1.25 см; шрифт Times New Roman (основной текст), размер 14;
 межстрочное расстояние – одинарное;
 красная строка – 1.5 см;
 автоперенос.
1.1.1. Требования к рисункам:
 толщина линий не менее 1 пункта;
 рисунки черно-белые;
 размер шрифта текста на рисунках – не менее 12.
1.1.2. Требования к формулам:
 обычный символ 14;
 крупный индекс 9;
 мелкий индекс 7;
 крупный символ 12.
Нумерация страниц текста контрольной работы сквозная, номер проставляется в середине
верхнего поля места без точек и тире арабскими цифрами по ГОСТ Р 6. 30 - [ 1 ].
1.2. Оформление таблиц – по ГОСТ 7.32 – 2001 [ 2 ] и приложению А.
Оформление приложений – по ГОСТ 7.32 -2001 [ 2 ].
1.3. Материал, дополняющий текст контрольной работы, следующий большой текст
допускается приводить в приложениях (графический материал, таблицы большого формата,
18
описания приборов, библиографический список). Приложения оформляются как продолжение
текста, соблюдая сквозную нумерацию страниц.
1.4. Чертежи, графики, диаграммы, схемы, помещенные в отчете, должны соответствовать
требованиям национальных стандартов ЕСКД (единой системы конструкторской документации):
 Обозначения условные графические в электрических схемах – по ГОСТ 2.755 – 87 [ 5 ];
 Выполнение диаграмм (графики, схемы) по Р – 50-77-88 [ 6 ].
 Обозначения условные в схемах автоматизации по ГОСТ 21.404-85 [ 7].
5.Формы контроля за выполнением контрольной работы
Контроль за ходом работы может осуществляться в двух режимах.
1. Режим посредственного контакта студента с преподавателем по заранее
разработанному календарному плану.
В этом случае предусматривается промежуточный контроль, когда студент предъявляет
преподавателю материалы той части работы, которые он обязан выполнить к намеченному в
графике сроку. По результатам просмотра преподаватель оценивает объём полненной работы в
процентах.
При представлении полностью выполненной работы преподаватель проставляет
кафедральный зачет, без наличия которого студент е получает деканатский зачёт по дисциплине
(если таковой предусмотрен учебным планом), в случае отсутствия деканатского зачёта в учебном
плане – не допускается к экзамену по соответствующей учебной дисциплине.
При представлении отчёта по контрольной работе зачёт может производится методом
тестирования с применением карточек с контрольными вопросами, либо ЭВМ.
2. Режим дистанционного контроля с использованием ЭВМ и сети «Интернет»
В этом случае варианты задания размещаются на кафедральном сайте и сайте факультета
дистанционного обучения (ФБО) УГТУ. И каждый студент может получить свой вариант
самостоятельно, записав его на свой носитель информации.
Результаты выполнения отдельных этапов работы и всей работы в целом могут быть
представлены на рабочий компьютер преподавателя по электронной почте, а преподаватель в
режиме реального или отложенного времени также по электронной почте может общаться со
студентом.
Приложение 1
«Утверждаю»
зав. кафедрой МСиС
В.П. Очир-Горяев _______
«____» _______________201_г.
Календарный план выполнения контрольной работы
Дата
Содержание этапа
Подпись преподавателя
19
1
2
3
Получение и уяснение задания. Составление
и утверждение календарного плана
Обязательный контроль
Обязательный контроль
Подведение предварительных итогов
Обязательный контроль
Обязательный контроль
Подведение итогов
ПРИМЕЧАНИЕ: Даты и содержание этапов заполняются студентом. В план вносятся только те
даты и этапы, которые определяют определенный рубеж в выполнении работы.
7.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1.Основная и дополнительная литература
№№
п-п
Вид
пособия
Год
издания
Красовский
Г.И.,
Филаретов
Г.Ф.
Планирование
эксперимента.- Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1982.-302
с.
УП
1982
Л-1
Романов В.Н. Планирование эксперимента: Учебное пособие.
– Л.: СЗПИ, 1992
УП
1992
Л-2
Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М., 1969
У
1969
Л-3
Адлер Ю.П. Маркова Е.В., Гранковский Ю.В. Планирование
эксперимента при поиске оптимальных условий. М., 1976
У
1976
Автор и наименование
Кол-во
экз. в
библиотеке
Основная литература:
Дополнительная литература:
20
Л-4
Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. – М.:
Радио и связь, 1983
У
1983
Л-5
Назаров Н.Г. Измерения: планирование и
результатов. – М.: ИПК Изд-тво стандартов, 2000
У
2000
Л-6
Практикум по вероятностным методам в измерительной
технике: Учебное пособие для вузов / В.В. Алексеев, Р.В.
Долидзе, Д.Д. Недосекин, Е.А. Чернявский. – СПб.:
Энергоатомиздат, 1993
УП
1993
обработка
Примечание:
1. Порядковая нумерация сквозная, двухиндексная (Л-1, Л-2, Л-3 и т.д.);
2. Дополнительная литература отделяется заголовком;
3. Условные обозначения вида пособия: У – учебник, УП – учебное пособие, Др – монография и
другая литература.
7.2. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы
1.Информционно- правовая система « Кодекс» - нормы, правила, стандарты РФ. Электронная
база национальных стандартов.
2. Электронная БД иностранных стандартов «VEKA» на CD-ROMах.
3. Компьютерная информационно-поисковая система национальных нормативных
документов РФ по стандартизации «SPRAV».
4. PERENORM – международная электронная база данных, содержащая национальные
стандарты стран Европы.
5. Компьютерная программа тестирования «Тест».
6. Компьютеры класса IBM PC с операционной системой Windows -…
7. Лекции укомплектованы демонстрационными материалами в виде электронных тетрадей,
презентаций, выполненных в редакторе Power Point и фоллей.
8. Лабораторные занятия проводятся с использованием методических указаний, содержащих
материалы, разъясняющие специфику и конкретизирующие особенности предлагаемых к
решению лабораторных заданий.
Интернет адреса
9.www. gost. ru – официальный сайт национального органа по стандартизации –
Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии.
10.www.vniiki. ru – официальный сайт ВНИИКИ.
7.3. Методическое обеспечение курса
№№
п-п
1
Наименование
Год
издания
(состава)
Кол-во
экз.
2
3
4
21
1
Казаков В.Ю. Планирование и организация эксперимента: Учебнометодическое пособие.- Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2008. – 96 с.
2008
12
2
Короткова Е.И. Практикум по планированию экспериментов. –
Томск: Изд-во ТПУ, 2003. – 97 с.
2003
12
8.Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Основное учебное оборудование представлено в «Лаборатории
планирования и организации эксперимента» кафедры МСиС.
стандартизации,
8.1.Перечень наглядных и других пособий, методических указаний по проведению конкретных видов
учебных занятий, а так же методических материалов к используемым в учебном процессе техническим
средствам.
8.2.1. Условные обозначения технических средств обучения (ТСО):
электронно-вычислительная техника – ЭВМ диапроекторы:
обучающие средства
– ОУ
диапозитивами
– ДП
действующие макеты
–М
слайдами
– ДС
кинофильмы
– КФ
диафильмами
учебное телевидение
– ТВ
эпидиаскопы
лингофонная техника
– ЛФ
наглядные пособия
контролирующие устройства
– КУ
(макеты, плакаты,
Информационная техника
аудиовизуальные установки
– ИТ
– ЭС
схемы, графики,
– АВУ рисунки, таблицы и т.д.)
кодоскопы
–ДФ
– НП
– КС
3.2.2. Наглядные пособия и ТСО
1. ОУ с применением ЭВМ и АВУ или интерактивной доски – электронный вариант лекций по дисциплине
«Планирование и организация эксперимента».
2. ОУ по теме « Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий» с
применением ЭВМ и АВУ или интерактивной доски.
3. ОУ с применением ЭВМ и АВУ или интерактивной доски по теме «Планирование и организация
эксперимента» (включает 24 слайда)
22
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и
ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки 221700 СТАНДАРТИЗАЦИЯ И
МЕТРОЛОГИЯ (квалификация (степень) «бакалавр»)
Автор(ы) :
- заведующий кафедрой МСиС, доцент В.П. Очир-Горяев ,
- ст. преподаватель кафедры М.С. Санджиев
Рецензент(ы) ___________________________________________________________
Программа одобрена на заседании кафедры МСиС «15» октября 2010 г. (протокол №2 от 15.10.2010
г.)
(Наименование уполномоченного органа вуза (УМК, НМС, Ученый совет)
от ___________ года, протокол № ________.
23