1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | является получение знаний и навыков в области разрабатки и применения математических методов и цифровых технологий пространственного и моделирования динамики природных процессов, применения данных методов для разработки прикладного программного обеспечения и его компонентов. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-2 | Способен разрабатывать и реализовывать прикладные проекты по анализу данных (включая большие данные), осуществлять сбор и организовывать хранение данных, подбирать методы, технологии и программные средства обработки данных, выполнять экономическое обоснование реализации проекта и анализ его эффективности |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | основные методологические принципы анализа динамики природных процессов на основе данных временных рядов (включая большие данные), принципы использования методов и алгоритмов для разработки прикладного программного обеспечения для решения задач прикладной области, в частности задач, связанных с устойчивым развитием территорий. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | применять на практике изученные методы и подходы, выполнять интерпретацию результатов, применять математические методы как элементов в разработке прикладного программного обеспечения и цифровых сервисов анализа данных. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | методами, технологиями и языками программирования для обеспечения сбора (data collection, data mining) и обработки данных (большие данные) для решения задач анализа даинамики природных процессов. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Методы анализа временных рядов | ||||||
| 1.1. | Постановка задачи пространственного анализа и моделирования динамики природных процессов. Классификация прикладных задач разработки цифровых сервисов анализа данных динамики природных процессов. Базы и банки данных о климате, природных явлениях. Использование баз данных в процессиональной деятельности. Примеры прикладных задач. | Лекции | 2 | 2 | ПК-2 | Л1.3, Л2.3, Л1.2, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.2. | Задача анализа климатических изменений. База данных РОСГИДРОМЕТ. Анализ климатических изменений на территории России по данным метеостанций. Концепция цифрового сервиса. Анализ и прогнозирование климатических характеристик территории на основе линейных трендов, адаптивные модели ARMA, ARIMA, ARCH, GARCH. | Лекции | 2 | 6 | ПК-2 | Л2.3, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.3. | Задача анализа динамики влажностного режима почв и доступности почвенной влаги. Инструменты сбора данных, хранение данных, форматы данных, работа с базой PostGres, импорт и обработка данных. Сглаживание данных, фильтрация. Восстановление пропусков в данных при использовании адаптивных и линейных моделей аппроксимации, полиномиальная аппроксимация. | Лекции | 2 | 6 | ПК-2 | Л2.3, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.4. | Проектирование сервиса непрерывного мониторинга почвенно-гидрологических параметров (dashboard). Имитация климатических условий по выбору года аналога. Имитационное моделирование процесса ирригации. Оценка экономических эффектов в системе орошения и оптимального режима расхода водных ресурсов. | Лекции | 2 | 4 | ПК-2 | Л1.3, Л2.3, Л1.2, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.5. | Анализ климатических изменений. Формирование массива данных. Разработка алгоритма и прогаммы обработки данных на языке R/Python анализа климатических изменений на территории РФ по данным метеостанций, прогноз климатических изменений до 2050 г. Сравнительный анализ вариантов прогноза, полученных на основе различных моделей. | Практические | 2 | 10 | ПК-2 | Л2.3, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.6. | Чтение литературы, выполнение задания. | Сам. работа | 2 | 40 | ПК-2 | Л2.3, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.7. | Анализ динамики влажностного режима почв и доступности почвенной влаги, оценка эвапотранспирации. Работа с базой PostGres, импорт и обработка данных. Разработка алгоритмов и программ на языке R/Python сглаживание данных, фильтрация, восстановления пропусков в данных при использовании адаптивных и линейных моделей аппроксимации, полиномиальной аппроксимации. | Практические | 2 | 10 | ПК-2 | Л2.3, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.8. | Чтение литературы, выполнение задания. | Сам. работа | 2 | 40 | ПК-2 | Л2.3, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.9. | Проектирование сервиса непрерывного мониторинга почвенно-гидрологических параметров (dashboard фермера). Реализация имитации климатических условий по выбору года аналога и оценкой уровня влажности почвы по уровням и доступности почвенной влаги. Оценка расхода воды на орошение при различных сценариях работы оросительной системы. Калибровка системы - достижение оптимальных параметров (минимизация расхода влаги) при заданных климатических условиях. Оценка экономических эффектов в системе орошения и оптимального режима расхода водных ресурсов. | Практические | 2 | 10 | ПК-2 | Л1.3, Л2.3, Л1.2 |
| 1.10. | Чтение литературы, выполнение задания. | Сам. работа | 2 | 40 | ПК-2 | Л1.3, Л2.3, Л1.2 |
| 1.11. | Подведение итогов работы. Подготовка к презентации и защите проектов. | Практические | 2 | 2 | ПК-2 | Л2.3, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
| 1.12. | Завершение проекта и подготовка к презентации и защите. | Сам. работа | 2 | 46 | ПК-2 | Л1.3, Л2.3, Л1.2, Л1.1, Л2.2, Л2.4, Л2.1 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| См. приложение. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| См. приложение. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| См. приложение. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС_Цифровые_технологии_ПА_2022.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Подкорытова О.А., Соколов М.В. | АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ 2-е изд., пер. и доп. Учебное пособие для бакалавриата и магистратуры: Гриф УМО ВО | М.:Издательство Юрайт, 2018 | biblio-online.ru |
| Л1.2 | Баусова З.И., Жаркова Е.В., Козлов А.Л., Коробасова Ю.А. | Имитационное моделирование бизнес-процессов : учебно-методическое пособие | Пенза : ПензГТУ, 2013 | e.lanbook.com |
| Л1.3 | Ю. Г. Карпов | Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5: | БХВ-Петербург, 2009 | |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Валеев Н. Н., Аксянова А. В., Гадельшина Г. А. | Анализ временных рядов и прогнозирование: Учебники и учебные пособия для ВУЗов | КГТУ, 2010 | biblioclub.ru |
| Л2.2 | Ганичева А.В. | Прикладная статистика: учебное пособие: Учебные пособия | Издательство "Лань", 2017 | e.lanbook.com |
| Л2.3 | Орлов А.И. | Прикладная статистика: | М.: Экзамен, 2004 | biblioclub.ru |
| Л2.4 | Бериков В. Б. | Эконометрика: Учебники и учебные пособия для ВУЗов | НГТУ, 2010 | biblioclub.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Электронная библиотечная система "Лань" . http://e.lanbook.com | |||
| Э2 | Научная электронная библиотека "Elibrary". http://elibrary.ru | |||
| Э3 | Электронная библиотечная система издательства "Юрайт". http://biblio-online.ru | |||
| Э4 | Издательство МЦНО (свободно-распространяемые книги). www.mccme.ru/free-books | |||
| Э5 | Единый образовательный портал АлтГУ | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Office, Microsoft Windows, 7-zip, Acrobat reader, Python/R, Google colaboratory.Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); 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 | ||||
| Сайт библиотеки АлтГУ: www.lib.asu.ru; Электронно-библиотечная система издательства "Лань": www.e.lanbook.com; Электронно-библиотечная система "Университетская библиотека online": www.biblioclub.ru; Свободная энциклопедия "Википедия": http://ru.wikipedia.org; Единый образовательный портал http://portal.edu.asu.ru Электронная база данных ZBMATH: https://zbmath.org/ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| 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 |
| 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; |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| 1. Для успешного освоения содержания дисциплины необходимо посещать лекции, принимать активное участие в работе на семинаре, практическом занятии, а также выполнять задания, предлагаемые преподавателем для самостоятельного выполнения. 2. Лекция. -На лекцию приходите не опаздывая, так как это неэтично. - На лекционных занятиях необходимо конспектировать изучаемый материал. - Для систематизации лекционного материала, который будет полезен при подготовке к итоговому контролю знаний, записывайте на каждой лекции тему, вопросы для изучения, рекомендуемую литературу. - В каждом вопросе выделяйте главное, обязательно запишите ключевые моменты (определение, факты, законы, правила и т.д.), подчеркните их. - Если по содержанию материала возникают вопросы, не нужно выкрикивать, запишите их и задайте по окончании лекции или на семинарском занятии. - Перед следующей лекцией обязательно прочитайте предыдущую, чтобы актуализировать знания и осознанно приступить к освоению нового содержания. 3. Практическое (лабораторное) занятие – это форма работы, где студенты максимально активно участвуют в освоении теории и методов. - Для подготовки к семинару необходимо просмотреть лекционный конспект, отметить наиболее непонятные моменты, прочитать литературу рекомендуемую преподавателем. - При использовании литературы важно запомнить, что любой источник должен нести достоверную информацию, особенно это относится к Internet-ресурсам. При использовании Internet - ресурсов в процессе подготовки не нужно их автоматически «скачивать», они должны быть проанализированы. Не нужно «скачивать» готовые рефераты, так как их однообразие преподаватель сразу выявляет, кроме того, они могут быть сомнительного качества. - В процессе изучения темы анализируйте несколько источников. Используйте периодическую печать - специальные журналы. - Полезным будет работа с электронными учебниками и учебными пособиями в Internet-библиотеках. Зарегистрируйтесь в них: университетская библиотека Онлайн (http://www.biblioclub.ru/) и электронно-библиотечная система «Лань» (http://e.lanbook.com/). - В процессе подготовки и построения ответов при защите результатов типовых расчетных заданий не просто пересказывайте конспект лекции, содержание презентации или задания, но и проявите больше красноречия, используйте дополнительные сведения об изучаемом объекте, чтобы украсить ваше выступление. - При возникновении трудностей в процессе подготовки взаимодействуйте с преподавателем, консультируйтесь по самостоятельному изучению темы. 4. Самостоятельная работа. - При изучении дисциплины не все вопросы рассматриваются на лекциях и практических занятиях, часть вопросов рекомендуется преподавателем для самостоятельного изучения. - Поиск ответов на вопросы и выполнение заданий для самостоятельной работы позволит вам расширить и углубить свои знания по курсу, применить теоретические знания в решении задач практического содержания, закрепить изученное ранее. - Эти задания следует выполнять не «наскоком», а постепенно, планомерно, следуя порядку изучения тем курса. - При возникновении вопросов обратитесь к преподавателю в день консультаций на кафедру. - Выполнив их, проанализируйте качество их выполнения. Это поможет вам развивать умения самоконтроля и оценочные компетенции. 5. Итоговый контроль. - Для подготовки к зачету/экзамену возьмите перечень примерных вопросов у методиста кафедры. - В списке вопросов выделите те, которые были рассмотрены на лекции, практических занятиях. Обратитесь к своим записям, выделите существенное. Для более детального изучения изучите рекомендуемую литературу. - Если в списке вопросов есть те, которые не рассматривались на лекции, семинарском занятии, изучите их самостоятельно. Если есть сомнения, задайте вопросы на консультации перед экзаменом. - Продумайте свой ответ на экзамене, его логику. Помните, что ваш ответ украсит ссылка на источник литературы, иллюстрация практики применения теоретического знания. |