wybrane zagadnienia ze statystyki chemicznej

Nazwa przedmiotu
Kod ECTS
Wybrane zagadnienia ze statystyki chemicznej
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot
Instytut Ochrony Środowiska i Zdrowia Człowieka, Wydział Chemii UG
Studia
kierunek
stopień
tryb
specjalność
III (trzeciego)
stacjonarne
CHEMIA
-
specjalizacja
-
Nazwisko osoby prowadzącej (osób prowadzących)
wykład – Tomasz Puzyn, Karolina Jagiełło, ćwiczenia laboratoryjne – Karolina Jagiełło
Formy zajęć, sposób ich realizacji i przypisana im liczba godzin
Liczba punktów ECTS: 2
A. Formy zajęć
• wykład
• ćwiczenia laboratoryjne
B. Sposób realizacji
• zajęcia w sali dydaktycznej
• indywidualna praca studenta w domu
C. Liczba godzin
wykład: 15 godz., ćwiczenia laboratoryjne: 15 godz.
Cykl dydaktyczny
Semestr zimowy 2014/15
Status przedmiotu
Język wykładowy
polski
• fakultatywny
Metody dydaktyczne
Forma i sposób zaliczenia oraz podstawowe kryteria oceny
lub wymagania egzaminacyjne
• wykład z prezentacją multimedialną,
A. Sposób zaliczenia
• multimedialna prezentacja wybranych zagadnień
ze statystyki chemicznej wygłoszona przez dokto- • wykład: zaliczenie z oceną
ranta z moderowaną przez prowadzącego dysku• ćwiczenia laboratoryjne: zaliczenie z oceną
sją,
B. Formy zaliczenia
• ćwiczenia laboratoryjne: rozwiązywanie zadań
Wykład:
problemowych przez doktorantów przy udziale
• przygotowanie i przedstawienie prezentacji
osoby prowadzącej zajęcia, analiza różnych moż- Ćwiczenia laboratoryjne:
liwości rozwiązań połączona dyskusją
• Czynny udział w zajęciach i samodzielne wykonywanie ćwiczeń.
C. Podstawowe kryteria
Wykład:
• Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny jest przygotowanie i
przedstawienie prezentacji i czynny udział w dyskusji.
Ćwiczenia laboratoryjne:
• Czynne uczestnictwo w zajęciach.
• Samodzielne wykonanie wszystkich ćwiczeń w pracowni komputerowej. Nieobecność można odrobić w trakcie konsultacji u prowadzącego.
Określenie przedmiotów wprowadzających wraz z wymogami wstępnymi
A. Wymagania formalne:
Studia II stopnia na kierunkach chemia, ochrona środowiska i pokrewne.
B. Wymagania wstępne:
• znajomość chemii ogólnej
• znajomość podstaw matematyki (rachunek prawdopodobieństwa; badanie przebiegu i własności funkcji liniowej; rachunek
różniczkowy – pochodna funkcji jednej zmiennej, różniczka zupełna i pochodne cząstkowe; rachunek całkowy – całki oznaczone i nieoznaczone; rachunek macierzowy)
Cele przedmiotu
• Zaznajomienie doktorantów z podstawowymi metodami opisu statystycznego.
• Kształcenie umiejętności wykonywania podstawowych obliczeń i testów statystycznych.
• Kształcenie umiejętności doboru odpowiednich metod statystycznych do specyfiki badanego problemu.
• Zaprezentowanie doktorantom zakresu możliwości zastosowania metod chemometrycznych w chemii.
Treści programowe
A. Problematyka wykładu:
1. Podstawy opisu statystycznego: populacja generalna a próby statystyczne; charakterystyka pojedynczej serii wyników:
miary tendencji centralnej i rozproszenia wyników, rozkłady statystyczne, statystyki opisowe i ich interpretacja, szereg
rozdzielczy i histogram, identyfikacja punktów odbiegających; testowanie hipotez statystycznych w oparciu o wybrane
testy parametryczne i nieparametryczne; analiza korelacji; regresja liniowa.
2. Wprowadzenie do metod chemometrycznych: specyfika danych wielowymiarowych.
3. Metody wstępnej kontroli danych chemometrycznych: problem brakujących danych oraz tzw. punktów odbiegających
w kontekście wymagań metod chemometrycznych, transformacje zmiennych, normalizacja rozkładu, badanie korelacji i
kowariancji pomiędzy zmiennymi.
4. Metody analizy struktury wewnętrznej wielowymiarowych danych chemicznych: podobieństwo obiektów w wielowymiarowej przestrzeni cech; hierarchiczna analiza skupień (HCA) jako przykład metody analizy podobieństwa; analiza
głównych składowych (PCA) jako przykład metody poszukiwania projekcji. Przykłady wykorzystania tej grupy metod
w różnych obszarach chemii.
B. Problematyka ćwiczeń laboratoryjnych oraz zadań wymagających samodzielnej pracy doktoranta:
Wykonywanie obliczeń oraz rozwiązywanie zadań problemowych w zakresie tematyki wykładu.
Wykaz literatury
A. Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć (zdania egzaminu):
A.1. Literatura wykorzystywana podczas zajęć
• A. Łomnicki: Wprowadzenie do statystyki dla przyrodników. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003.
• J. B. Czermiński, A. Iwasiewicz i in.: „Metody statystyczne w doświadczalnictwie chemicznym”, Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa 1992 lub wersja starsza tej książki zatytułowana „Metody statystyczne dla chemików”.
• P. Konieczka, J. Namieśnik i in.: Ocena i kontrola jakości wyników analitycznych. Centrum Doskonałości Analityki i Monitoringu Środowiskowego, Gdańsk 2004.
• J. Mazerski – Podstawy chemometrii. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2000
B. Literatura uzupełniająca:
• Praca zbiorowa pod redakcją H. Kassyk-Rokickiej: „Statystyka. Zbiór zadań”. Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa
1997.
• R. Kramer: Chemometric techniques for quantitative analysis. New York: Marcel Dekker, Inc, 2005
• D. Zuba, A Parczewski (red.): Chemometria w analityce: wybrane zagadnienia. Kraków: Wydawnictwo Instytutu Ekspertyz
Sądowych, 2008
Wiedza
Efekty uczenia się:
SD_W01: wykazuje zaawansowaną i aktualną Po ukończeniu kursu każdy doktorant:
1. wie, na czym polega wykonywanie pomiarów;
interdyscyplinarną wiedzę z zakresu dziedzin
2. rozumie potrzebę rzetelnego dokumentowania wyników, wskaże ponauki i dyscyplin naukowych obejmujących
tencjalne problemy, które mogą wyniknąć w związku z niewłaściwym
prowadzone badania naukowe
prowadzeniem dokumentacji badań;
SD_W02: wykazuje zaawansowaną wiedzę z
3. wie, w jakim celu oblicza się poszczególne statystyki opisowe (średzakresu metodologii prowadzenia badań naunia, odchylenie standardowe i inne);
kowych, zasad planowania badań i ich realiza4. rozumie ideę wnioskowania statystycznego o cechach populacji genecji z wykorzystaniem interdyscyplinarnych
ralnej na podstawie reprezentatywnie pobranej próby statystycznej;
technik i narzędzi badawczych
5. rozumie pojęcie poziomu istotności testu;
SD_W05: opisuje i stosuje zasady bezpieczeń6. zna podstawowe rozkłady statystyczne (rozkład normalny, t-Studenta,
stwa i higieny podczas organizacji pracy w
rozkład F i chi kwadrat) oraz ich parametry;
pracowni naukowej oraz dydaktycznej
7. zna założenia i ograniczenia podstawowych testów statystycznych;
SD_U01: samodzielnie planuje i wykonuje
8. wskaże potencjalne źródła błędów pomiarowych i niepewności w prozadania badawcze lub ekspertyzy stosując
cesie badawczym;
zaawansowane techniki i narzędzia badawcze;
9. zna podstawy teoretyczne (algorytm działania) najważniejszych metod
dokumentuje i interpretuje uzyskane wyniki
chemometrycznych: HCA, PCA.
SD_U02: biegle wykorzystuje literaturę naukową i informacje zgromadzone w bazach
Umiejętności
danych, w tym o charakterze interdyscyplinar- Po ukończeniu kursu każdy doktorant:
nym, związane z działalnością naukową i dy1. potrafi obliczyć podstawowe statystyki opisowe;
daktyczną
2. wykorzystuje szereg rozdzielczy i histogram do poprawnego wnioSD_U04: w planowaniu i prowadzeniu badań
skowania o charakterze rozkładu serii wyników;
wykorzystuje osiągnięcia dyscyplin nauko3. posługuje się tablicami statystycznymi;
wych, innych niż ta w której prowadzi badania;
4. potrafi wybrać i zastosować test statystyczny odpowiedni do rozważawskazuje znaczenie własnych wyników badań
nego problemu;
dla innych dyscyplin naukowych
5. przeprowadzi analizy struktury wewnętrznej zbioru danych metodami
SD_K01: rozumie potrzebę planowania swojeHCA i PCA oraz poprawnie zinterpretuje uzyskane wyniki.
go rozwoju, systematycznego aktualizowania
Kompetencje społeczne (postawy):
interdyscyplinarnej wiedzy w celu poszerzania Po ukończeniu kursu każdy doktorant:
i pogłębiania własnych kompetencji
1. w oparciu o posiadaną wiedzę i umiejętności krytycznie ocenia wyniki
SD_K03: wykazuje krytyczne zrozumienie
badań wykorzystujących metody statystyczne (badania naukowe, rawkładu wyników własnej działalności badawporty, sondaże itp.);
czej w rozwój nauki
2. jest świadomy, że każdy wynik liczbowy obarczony jest niepewnością
SD_K04: wykazuje odpowiedzialność za ocenę
pomiarową;
zagrożeń wynikających ze stosowanych metod
3. jest przekonany o korzyści wykorzystania komputera i wprowadzenia
badawczych oraz za tworzenie warunków bezmetod chemometrycznych do swojej codziennej praktyki badawczej;
piecznej prac
4. rozumie potrzebę dalszego kształcenia się w zakresie metod chemometrycznych.
Kontakt
[email protected], [email protected] tel. 58 523 52 48