1 - Кафедра оптики и биофотоники

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
____________________ физический факультет ____________________
(Наименование института, факультета)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор СГУ по
учебно-методической работе
___________________ Е.Г.Елина
"__" ____________________20__ г.
Номер внутриуниверситетской регистрации
_______________
Рабочая программа дисциплины (модуля)
Методы прикладной статистики в биофизике
(Наименование дисциплины (модуля)
Направление подготовки
_______Физика________
Профиль подготовки
Биофизика
Квалификация (степень)
______Бакалавр____
Форма обучения
__________очная_________
Саратов,2011 год
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Методы прикладной статистики в биофизике»
являются: расширение и углубление знаний студентов по вопросам
статистической обработки данных в биологии и медицине, позволяющего
выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности в РФ и за
рубежом, обладать универсальными и предметно специализированными
компетенциями,
способствующими
его
социальной
мобильности,
востребованности на рынке труда и успешной профессиональной карьере.
2.Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Методы прикладной статистики в биофизике» относится к
профессиональному циклу Б2ДВ7, читается в 5 семестре. Форма итоговой
аттестации — зачет.
Данный курс лекций ориентирован на изучение простых, но наиболее часто
используемых методов статистической обработки данных.
Курс лекций носит сугубо прикладной характер. Особое внимание при разборе
материала уделяется
анализу
ошибок,
которые
обычно
делают
начинающие
исследователи
при применении того или иного метода
статистической обработки данных биометрических измерений.
Курс лекций преподается с использованием компьютерной сети. Лекционный
материал содержит множество конкретных примеров, которые разбираются в
интерактивном режиме.
При изучении курса “ Методы прикладной статистики в биофизике ” студенты
должны иметь теоретическую подготовку по информатике и основным разделам
математического анализа, дифференциального и интегрального исчисления.
Студенты также должны обладать начальными практическими навыками работы
на компьютере.
Контроль знаний поводится в виде тестирования.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины (модуля)
В результате освоения дисциплины «Методы прикладной статистики в
биофизике» должны формироваться в определенной части следующие
компетенции:
общекультурные:
способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности
базовые знания в области математики и естественных наук (ОК-1);
способность
приобретать
новые
знания,
используя
современные
образовательные и информационные технологии (ОК-3);
способность к письменной и устной коммуникации на родном языке (ОК-13);
способность получить и использовать в своей деятельности знание
иностранного языка (ОК-14) – в части использования;
способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности
навыки работы с информацией из различных источников (ОК-16).
общепрофессиональные:
способность использовать специализированные знания в области физики для
освоения профильных физических дисциплин (в соответствии с профилем
подготовки) (ПК-4);
способность понимать и излагать получаемую информацию и представлять
результаты физических исследований (ПК-19).
Данный курс лекций носит не теоретический, а сугубо практический и
прикладной характер. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
•Знать: основные методы обработки статданных. Особое внимание при разборе
материала уделяется анализу ошибок, которые обычно делают начинающие
исследователи при применении того или иного метода статистической
обработки
•Уметь: применить методы статистики к обработке биометрических данных.
•Владеть: навыками применения набора стандартных методов статистической
обработки данных с использованием стандартных компьютерных программ.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
«Методы прикладной статистики в биофизике»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетную единицу 36 часов,
включая 18 часов лекций и 18 часов самостоятельных занятий.
4.1. Структура дисциплины
№
п/
п
Наименование раздела,
подраздела,
темы лекции
вводные
1 Статистика:
замечания и
основополагающие понятия.
Бюджет учебного времени
в том числе
сем неде лекции практ. Сам
ест ля
занятия ост.
р
рабо
та
5
Л1
СР1
Форма
текущ.
и итог,
контр.
Что такое статистика?
Разделы
статистики: биометрия и
биостатистика.
Понятие статистической
совокупности
и закономерности.
Статистическое
наблюдение. Способы сбора
данных.
Методические и
организационные
аспекты статистического
наблюдения.
Требования,
предъявляемые
к
статистическим данным.
Ошибки
наблюдения.
Представление
статистических данных:
таблицы и
графики.
2 Статистические
совокупности и
статистические
закономерности.
5
Л1
СР1
Элементы
статистической
совокупности.
Понятие
признака
объекта.
Характер
выражения
признаков:
описательные
и
количественные. Способ
выражения
признаков: первичные и
вторичные
признаки. Прямые и
косвенные
признаки. Моментные и
интервальные
признаки. Альтернативные,
дискретные
и непрерывные признаки.
Обобщающие
характеристики
статистической
совокупности
и
статистическая
закономерность.
Статистические
показатели.
Абсолютные
и
относительные
статистические
показатели.
Виды
относительных
показателей.
3
Классификация и группировка
5
Л4
СР4
Понятие признака объекта
в
теории
классификации.
Классификация
объектов.
Способы определения расстояния.
Евклидово расстояние, расстояние
по
Манхэттену
(метрика
городских
кварталов),
Чебышевское
расстояние,
расстояние
по
Камберру.
Классификация
по
минимальному
расстоянию.
Понятие о кластерном
анализе.
Группировка, как частный случай
классификации.
Открытые
и
закрытые интервалы.
Равные,
неравные
(равнонаполненные)
интервалы.
Простая,
политетическая
и
комбинационная,
типологическая
и
структурная
группировки.
Этапы проведения группировки.
4 Вычисление средних величин
при
обработке биометрических
данных
5
Л4
СР4
Тест
Виды
средних.
Средняя
арифметическая. Взвешенная
средняя
арифметическая.
Средняя
квадратическая. Средняя
степенная.
Средняя
гармоническая .
Средняя
геометрическая.
Правило
мажорантности средних
величин.
Многомерные средние
5
Вариации массовых явлений
5
Понятие вариации. Вариационный
ряд. Ранжированный,
дискретный
и
интервальный выриационный
ряд. Формула Стержеса
(Штюргеса) для числа
интервалов в интервальном
вариационном ряду. Правило
Йетса.
Ширина интервала.
Гистограмма. Полигон.
Гистограмма и полигон, как
выборочные
аналоги
дифференциальной и
интегральной
функций распределения,
используемых
в математической статистике.
6 Структурные
характеристики
вариационного ряда
5
Л4
СР4
Л4
СР4
Медиана распределения.
Модальный
интервал. Мода распределения.
Оценка медианы по
интервальному ряду.
Оценка моды по интервальному
ряду.
Квартили распределения.
Квинтили, децили и
перцентили. Моменты
распределения и показатели его
формы.
Центральные
моменты
первого,второго, третьего и
четвертого порядков.
Коэффициент асимметрии.
Коэффициент асимметрии
Пирсона.
Левосторонняя и
правосторонняя
асимметрия. Эксцесс. Размах
или амплитуда вариации.
Средний модуль
отклонений. Среднее
взвешенное линейное
отклонение.
Среднее
квартильное расстояние.
Относительные показатели
вариации. Относительный
размах вариации.
Относительное
отклонение
по модулю.
Относительное
среднеквадратическое
отклонение.
Относительное квартильное
расстояниею Предельно
возможные значения показателей
вариации
18
Итого по всему курсу:
36
18
Зачет
3. Содержание учебной дисциплины
1. Введение. Предмет и методы биометрии: вводные замечания и
основополагающие
понятия.
Что такое статистика? Разделы статистики: биометрия и биостатистика.
Понятие
статистической
совокупности
и
закономерности.
Статистическое
наблюдение. Способы
сбора данных. Методические и организационные аспекты статистического
наблюдения.
Требования, предъявляемые к статистическим данным. Ошибки
наблюдения.
Представление статистических данных: таблицы и графики. _______________
2. Статистические совокупности и статистические закономерности.
Элементы статистической совокупности. Понятие признака объекта.
Характер выражения признаков: описательные и количественные. Способ
выражения признаков: первичные и вторичные признаки. Прямые и
косвенные
признаки.
Моментные
и
интервальные
признаки.
Альтернативные, дискретные и непрерывные признаки.
Обобщающие
характеристики
статистической
совокупности
и
статистическая закономерность. Статистические показатели. Абсолютные и
относительные
статистические
показатели.
Виды
относительных
показателей.
3. Классификация и группировка.
Понятие признака объекта в теории классификации. Классификация
объектов. Способы определения расстояния. Евклидово расстояние,
расстояние по Манхэттену (метрика городских кварталов), Чебышевское
расстояние,
расстояние
по
Камберру.
Классификация
по минимальному
расстоянию. Понятие о кластерном анализе.
Группировка, как частный случай классификации.
Открытые
и
закрытые
интервалы.
Равные, неравные (равнонаполненные)
интервалы. Простая, политетическая и комбинационная, типологическая и
структурная
группировки. Этапы проведения группировки.
4. Вычисление средних величин при обработке биометрических данных
Виды средних. Средняя арифметическая. Взвешенная средняя
арифметическая.
Средняя квадратическая. Средняя
степенная. Средняя гармоническая. Средняя геометрическая. Правило
мажорантности средних величин. Многомерные средние
5. Вариации массовых явлений
Понятие вариации. Вариационный ряд. Ранжированный, дискретный и
интервальный выриационный ряд. Формула Стержеса (Штюргеса)
для числа интервалов в интервальном вариационном ряду. Правило
Йетса.
Ширина интервала. Гистограмма. Полигон. Гистограмма и полигон,
как
выборочные аналоги дифференциальной и интегральной функций
распределения, используемых в математической статистике.
6. Структурные характеристики вариационного ряда
Медиана распределения. Модальный интервал. Мода распределения.
Оценка медианы по интервальному ряду. Оценка моды по интервальному
ряду. Квартили распределения.
Квинтили, децили и перцентили. Моменты распределения и показатели его
формы. Центральные моменты первого, второго, третьего и четвертого
порядков. Коэффициент асимметрии. Коэффициент асимметрии Пирсона.
Левосторонняя и правосторонняя асимметрия. Эксцесс. Размах или
амплитуда вариации. Средний модуль отклонений. Среднее взвешенное
линейное отклонение. Среднее квартильное расстояние. Относительные
показатели вариации. Относительный размах вариации. Относительное
отклонение по модулю. Относительное среднеквадратическое отклонение.
Относительное квартильное расстояние. Предельно возможные значения
показателей вариации.
5. Образовательные технологии
1. Лекционные занятия с использованием мультимедийных средств.
2. Компьютерная сеть
6. Учебно-методическое
обеспечение
самостоятельной
работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Изучение
теоретического
материала
по
конспектам
лекций,
рекомендованным учебным пособиям, монографической учебной литературе,
справочным источникам; самостоятельное изучение некоторых теоретических
вопросов программы курса, нерассмотренных на лекциях; решение
рекомендованных задач из сборника задач по статистике; изучение
теоретического материала по методическим руководствам к практикуму по
статистике. Контроль выполнения осуществляется на последнем занятии в
форме тестирования. Тесты по курсу “ Методы прикладной статистики в
биофизике ”
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
(модуля) «Методы прикладной статистики в биофизике»
1.
2.
3.
4.
5.
Основная литература
А.А.Боровков Математическая статистика. Учебник. 4-е издание СанктПетербург, Лань, 2010, 704 с
А.Н. Бородин Элементарный курс теории вероятностей и математической
статистики: Учебное пособие. 7-е изд. Санкт-Петербург, Лань, 2010, 256с
В.Н. Калинина, В. Ф. Панкин. Математическая статистика. 2-е издание,
стереотипное, М: Высшая школа, 1998, 336 с.
И. И. Елисеева, М.М. Юзбашев. Общая теория статистики. М: Финансы и
статистика, 1995, 368 с.
Mathcad 2000 Pro. Руководство пользователя
Дополнительная литература
1. Учебно-методические материалы по оптике, размещенные на Интернетсайте кафедры оптики и биомед. физики http://optics.sgu.ru
2. Е.Н. Львовский Статистические методы построения эмпирических формул.
Учебное пособие для вузов. М: Высшая школа, 1988, 239 с.
3. Дж. Бендат, А. Пирсол. Прикладной анализ случайных данных. М.:Мир,
1989, 540 с.
Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) «Методы
прикладной статистики в биофизике»:
1. Мультимедиа-проектор
2. Ноутбук
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению и профилю подготовки
_Физика, Биофизика.
Профессор кафедры оптики и биофотоники,
д.ф.-м.н., профессор
C.C. Ульянов
Программа одобрена на заседании кафедры оптики и биофотоники СГУ
(указать наименование кафедры)
от ____2011___года, протокол № _________________.
Подписи:
Зав. кафедрой
д.ф.-м.н. проф. В.В. Тучин
Декан факультета
(факультет, где разрабатывалась
программа)
Декан факультета
(факультет, где реализуется
программа)
д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин
д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин