Экологическая информатика - Сибирский федеральный

Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА
Учебно-методическое пособие
Красноярск
СФУ
2012
УДК 504.004.4 (07)
ББК 28.0я73
Э 400
Составитель: ассистент Субботин М.А.
Экологическая информатика: учебно-методическое пособие [Текст] / сост.
М.А. Субботин. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – 9 с.
Предметом изучения данной дисциплины является изучение
возможностей пакета прикладных программ Statistica в индивидуальной
научно-исследовательской работе студента. Учебно-методическое пособие
содержит указания для практических (семинарских) занятий и для
самостоятельной работы студентов.
Предназначено для студентов, обучающихся на очной форме обучения,
по специальности 020801.65 экология
УДК 504.004.4 (07)
ББК 28.0я73
© Сибирский
федеральный
университет, 2012
Введение
Целью изучения дисциплины являются освоение современных методов
анализа, обработки и систематизации исследовательских данных на основе
пакета прикладных программ Statistica, а также правильное представление
результатов научно-исследовательской деятельности.
Изучение дисциплины направлено на формирование профессиональных
компетенций экологов. В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 о многообразии пакетов прикладных программ, осуществляющих
статистическую обработку данных;
 интерфейс программы Statistica;
 основные статистики и их прикладное значение;
 основные возможности пакета статистических программ Statistica по
обработке данных;
Уметь:
 ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией
профессиональных функций;
 структурировать и систематизировать данные для последующей
статистической обработки в программе Statistica;
 извлекать и обрабатывать данные из имеющихся баз или иных
программ;
 анализировать получаемые результаты статистической обработки в
программе Statistica и делать выводы;
Владеть:
 графическим анализом, имеющемся в пакете программ Statistica;
 различными способами проверки данных на нормальность
распределения;
 основными функциями по работе с переменными в среде Statistica.
Для более полного освоения данной дисциплины студенту нужно
владеть математикой, прикладной математикой, информатикой, статистикой.
Изучение данной дисциплины позволит студентам более полно
анализировать
свои
научно-исследовательские
работы,
правильно
формулировать полученные выводы.
3
Раздел 1 Базовая статистика.
Семинар 1 Введение в статистику.
Определение места статистики в научном исследовании, ее значение.
Типы данных, систематические ошибки.
Практическое знакомство с интерфейсом программы, принципы
работы с данными в программе, спецификации переменных.
Семинар 2 Базовая статистика. Простая линейная корреляция Пирсона.
Определение основных статистических показателей, их значение.
Нормальность распределения выборки. Простая линейная корреляция
Пирсона, прямая регрессии, требования к данным, выбросы.
Практическое знакомство с основными статистическими показателями
в программе Statistica. Построение прямой регрессии. Отображение
результатов.
Семинар 3 t-критерий Стьюдента сравнения выборок.
Определение зависимых и независимых выборок. Типы критериев в
программе Statistica. Примеры использования.
Практическая работа с программой. Выбор типа t-критерия в
зависимости от данных. Трактовка выводов.
Семинар 4 Регрессионный анализ данных.
Задачи, решаемые регрессионным анализом.
Практическое применение регрессионного анализа на примере данных
в программе Statistica.
Раздел 2 Графический анализ.
Семинар 5 Графические возможности пакета прикладных программ
Statistica. Двумерный графический анализ данных.
Задачи, решаемые с помощью графического анализа. Графические
возможности пакета прикладных программ Statistica. Двумерный
графический анализ данных.
Практическое использование программы Statistica: построение
гистограммы, диаграммы рассеяния, диаграммы размаха (графики ящика),
линейные графики, столбчатые диаграммы, круговые диаграммы. Значение
типа графика, редактирование графиков, инструмент Brushing.
Семинар 6 Трехмерный графический анализ данных в пакете
прикладных программ Statistica.
Задачи, решаемые с помощью 3D-графического анализа.
Практическое использование инструмента 3D Rotation Control.
Построение гистограммы двух переменных, 3D диаграммы размаха.
Раздел 3 Многообразие пакетов, обмен данными.
Семинар 7 Обмен данными с другими приложениями.
4
Обмен данными для экспорта данных из таких форматов как MS Excel
и баз данных MS Access.
Практическое ознакомление с возможностью автоматического
получения обновленных данных из файлов MS Excel. Формирование запроса
к базе данных MS Access на примере.
Семинар 11 Обзор многообразия статистических пакетов программ.
Индивидуальный опрос об универсальных и специализированных
пакетах статистических программ. SPSS, Stadia, Мезозавр и др.
Отечественные и зарубежные пакеты.
Указания для самостоятельной работы
Самостоятельная
работа
студентов
предполагает
изучение
теоретического материала при подготовке к выполнению контрольных работ,
подготовку иллюстративной информации для выступления на практических
занятиях. Степень усвоения знаний по материалам проверяется
контрольными письменными работами по основным изучаемым разделам.
Одним из видов самостоятельной работы студентов является также
оформление и защита реферата. Тема реферата выдается на одного человека,
либо на двоих человек для совместной работы.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Темы рефератов
Анализ выживаемости. Методы.
Анализ мощности и вычисление объема выборки в планировании
эксперимента.
Главные компоненты и факторный анализ.
Деревья классификации.
Дискриминантный анализ.
Дисперсионный анализ.
Канонический анализ.
Кластерный анализ.
Логлинейный анализ в таблицах частот.
Многомерное шкалирование.
Нейронные сети.
Нелинейное оценивание.
Непараметрическая статистика и подгонка распределения.
Требования к оформлению реферата
Текст реферата должен содержать аргументированное изложение
определенной темы. Реферат должен быть структурирован (по главам, разделам,
параграфам) и включать разделы: введение, основная часть, заключение,
список используемых источников. В зависимости от тематики реферата к нему
могут быть оформлены приложения, содержащие документы, иллюстрации,
таблицы, схемы и т.д.
5
Реферат печатается с использованием компьютера и принтера на одной
стороне листа белой бумаги формата А4 (210 х 297 мм) и представляется в
сброшюрованном виде в папке типа «скоросшиватель».
Общий объем реферата не должен превышать 15 страниц для печатного
варианта. Текст набирается в текстовом редакторе Microsoft Word, при этом
рекомендуется использовать шрифт Times New Roman Cyr, размер шрифта –
14 пт, с полуторным межстрочным интервалом. Размеры полей: слева – 3 см,
справа, сверху и снизу – 2 см. Каждая страница нумеруется в середине нижней
строки в районе колонтитула. Счет нумерации ведется с титульного листа, но
на титульном листе цифра не проставляется.
Во введении указывается востребованность анализов, их практическое
использование в научно-исследовательской деятельности и в других сферах
жизни человека.
Основная часть реферата структурируется по главам, параграфам,
количество и названия которых определяются автором. Подбор глав
должен быть направлен на рассмотрение и раскрытие основных
положений выбранной темы, практическое применение выбранного анализа.
Обязательными являются ссылки на авторов, информация которых была
использована в реферате.
Заключение состоит из подведения итогов выполненной работы;
обоснованность использования данного вида анализа, взаимосвязь с другими
методами обработки результатов.
Список используемой литературы к реферату оформляется в
порядке появления ссылок на источники в тексте реферата. В него вносится
весь перечень изученных авторами в процессе написания реферата
монографий, статей, учебников, справочников, энциклопедий и др.
Защита реферата представляется группе на практических занятиях в
виде доклада с презентацией. Время, отведенное для защиты реферата – до 15
минут, включая вопросы или приведение примера работы в пакете программ
Statistica для иллюстрации группе.
6
Список литературы
Основной:
1. Халафян А.А. Учебник STATISTICA 6. Статистический анализ данных (3е издание). М.: Бином. 2009. 512 с.
2. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение
пакета прикладных программ Statistica. М.: МедиаСфера. 2002. 312 с.
Дополнительный:
3. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: «Высшая школа», -1990. 352 с.
4. Орлов А.И. Прикладная статистика. Учебник. / А.И.Орлов.- М.:
Издательство «Экзамен», 2004. - 656 с.
5. Боровиков В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере:
Для профессионалов. 2-е изд. (+CD). СПб.: Питер. 2003. 688 с.
Программное обеспечение
1. Пакет статистических программ Statistica.
2. Пакет офисных программ MS Office.
7
Вопросы для экзамена
1. Работа с данными в программе «Statistica». Интерфейс программы. Структура
электронной таблицы.
2. Работа с переменными в программе «Statistica». Команды Add, Move, Copy, Delete.
Текстовые ярлыки.
3. Работа с переменными в программе «Statistica». Команды перекодировки,
ранжирования и стандартизации. Спецификации переменной.
4. Обмен данными в программе «Statistica» с другими приложениями.
5. Графический анализ данных в программе «Statistica». 2D-графики: гистограммы,
графики ящика, линейные графики, круговые диаграммы. Редактирование
графиков.
6. Графический анализ данных в программе «Statistica». 2D-графики: диаграммы
рассеяния, диаграммы размаха. Инструмент Brushing. Редактирование графиков.
7. Графический анализ данных в программе «Statistica». 3D-графики: гистограммы
двух переменных, диаграммы диапазонов. Инструмент 3D Rotation control.
Редактирование графиков.
8. Описательные статистики в программе «Statistica». Структурные характеристики.
Вариационные характеристики.
9. Способы проверки данных на нормальность распределения в программе
«Statistica».
10. Простая линейная корреляция Пирсона. Работа в программе.
11. Критерий Стьюдента сравнения средних выборок. Основные способы работы в
программе «Statistica».
12. Разнообразие
пакетов
статистических
программ.
Универсальные
и
специализированные пакеты.
8
Учебное издание
Подготовлено к изданию РИО БИК СФУ
Подписано в печать ……..2012 г. Формат 60x84/16
Бумага офсетная. Печать плоская
Усл. Печ. Л.
Уч.-изд.л.
Тираж экз. Заказ
Редакционно-издательский отдел
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391) 206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru
http://rio.sfu-kras.ru
Отпечатано Полиграфическим центром
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а
Тел. 206-26-58, 206-26-49