velikol.ru
1

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»


УТВЕРЖДАЮ

Директор ИК

___________ М.А. Сонькин

«___» ____________201__ г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


Общая теория измерений


НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 221700 Стандартизация и метрология

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Стандартизация и метрология в приборостроении

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г.

^ КУРС 2; СЕМЕСТР 4;

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 4

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: "Физика", "Математика", "Информатика"

КОРЕКВИЗИТЫ: "Математические модели в метрологии", "Физические основы измерений", "Квалиметрия и управление качеством", "Метрология", "Методы и средства измерений, испытаний и контроля"

^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:


Лекции

34

часа (ауд.)

Практические занятия


16

часов (ауд.)

^ АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

50

часов

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

50

часов

ИТОГО

100

часов

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ

очная


ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: экзамен в 4 семестре
^

Обеспечивающая кафедра: "Компьютерные измерительные системы и метрология"



ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д.т.н., профессор С.В. Муравьев


РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: к.т.н., доцент В.Ю. Казаков


ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: д.т.н., профессор С.В. Муравьев


2010

^ 1. Цели освоения дисциплины

Цели освоения дисциплины обеспечивают достижение целей Ц1, Ц2 и Ц3 основной образовательной программы "Стандартизация и метрология".

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к специальным дисциплинам профессионального цикла (Б.3.). Она непосредственно связана с дисциплинами математического и естественнонаучного цикла (физика, математика, информатика, химия) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины "Общая теория измерений" являются дисциплины ЕНМ и ОП циклов: "Математические модели в метрологии", "Физические основы измерений", "Квалиметрия и управление качеством", "Метрология", "Методы и средства измерений, испытаний и контроля"

^ 3. Результаты освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины бакалавр должен знать фундаментальные для измерения, как одного из главных инструментов познания и освоения окружающей человека действительности, понятия

З.1.1. свойства объектов измерения и способы их формального представления

З.1.2. величины, их виды и измеримость

З.1.3. системы величин и принципы их формирования

З.1.4. аксиомы физических и нефизических величин,

З.1.5. единицы измерения, их формирование, хранение, воспроизведение и передача

З.1.6. шкалы измерения и их особенности.


Бакалавр должен уметь:

У.1.1. выявлять подходящие для числовой оценки данного свойства шкалу и способ измерения;

У.1.2. применять к результатам измерений арифметические операции, адекватные измерительной шкале и природе измерительных данных.


В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1.Универсальные (общекультурные) -

способность применять математический аппарат, необходимый для осуществления профессиональной деятельности (ОК-15).

2. Профессиональные -

  • способность принимать участие в моделировании процессов и средств измерений, испытаний и контроля с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования (ПК-19);

  • способность проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов, составлять описания проводимых исследований и подготавливать данные для составления научных обзоров и публикаций (ПК-20);

  • способность производить сбор и анализ исходных информационных данных для проектирования средств измерения, контроля и испытаний (ПК-22);


^ 4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Содержание разделов дисциплины

1. Введение

  1. Цель курса. Объем и структура курса. Рекомендуемая литература. Рейтинг. Предмет общей теории измерений (ОТИ). Структура ОТИ. Связь ОТИ и метрологии.

  2. Множества, отношения, отображения

Кратко рассматриваются фундаментальные для теории измерений математические понятия множества, бинарного отношения и отображения, операции над ними, их представления, проблемы перечисления соответствующих объектов.

2. Множества. Операции над множествами. Свойства операций над множествами. Множество всех подмножеств, покрытие и разбиение.

3. Сочетания, перестановки, размещения. Число разбиений множества. Декартово произведение множеств.

4. Бинарные отношения. Число всех бинарных отношений на множестве.

5. Графическое представление бинарных отношений. Матричное представление бинарных отношений. Операции над отношениями. Основные свойства бинарных отношений.

6. Отношения эквивалентности. Связь эквивалентности и разбиения множества. Толерантность.

7. Отношения порядка. Диаграммы Хассе. Слабый порядок.

8. Соответствия. Отображения. Представления отображений. Классы отображений. Монотонные отображения.


3. Величины

Вводится понятие величины и, в частности, физической величины. Обсуждается сущность измерения как гомоморфного отображения эмпирической системы в числовую систему. Демонстрируется, как структура величины может быть создана из базисных элементов, представляющих, например, массу, длину и время. Исчисление величин создает базис для установления международной системы единиц.


9. Эмпирическая и числовая системы. Объект и его свойства. Аксиомы физической величины.

10. Виды величин. Определение и проблемы измерения. Уравнение измерения.

11. Размерность физической величины и ее свойства. Степенной характер размерности.

12. Структура функциональных связей между величинами. Системы единиц.

13. Метод (анализ) размерностей.

14. Международная система единиц. Эталоны единиц физических величин


4. Измерительные шкалы

Вводится понятие шкалы, рассматриваются виды шкал, дается их сравнительная характеристика.

15. Количественные шкалы. Абсолютная шкала. Шкала отношений. Шкала интервалов

16. Качественные шкалы. Шкала порядка. Шкала наименований. Сравнительная характеристика шкал

17. Причины ошибок. Погрешность и неопределенность.


^ 4.2. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения




Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Контрольные

работы (час)

Итого

(час)

Лекции

Практ. зан.



Введение

2




2




4



Множества, отношения, отображения

14

4

18

2

38



Величины

12

4

16




32



Измерительные шкалы

6

4

14

2

26




Итого

34

12

50

4

100


^ 4.3. Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.




Формируемые

компетенции

Разделы дисциплины

1

2

3

4



З.1.1














З.1.2.












З.1.3.













З.1.4.













З.1.5.













З.1.6.












У.1.1.












У.1.2.










  1. Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.


^ Методы и формы активизации деятельности

Виды учебной деятельности

ЛК

Практические

занятия

СРС

Интерактивное обсуждение лекционного материала и результатов контрольных работ








IT-методы








Case study









Опережающая СРС







Индивидуальное обучение









Проблемное обучение








Обучение на основе опыта









Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

  • изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием мультимедийных технологий;

  • самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

  • закрепление теоретического материала при проведении практических занятий путем решения типовых задач, а также самостоятельного выполнения индивидуальных творческих заданий.


^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в следующих видах деятельности студента:

  • работе с лекционным материалом,

  • проработке литературы и электронных источников информации по заданной проблеме

  • выполнении домашних заданий,

  • переводе материалов из тематических информационных ресурсов с английского языка,

  • изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

  • изучении теоретического материала при подготовке к лекционным и практическим занятиям, контрольным работам и экзамену.


6.2. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

  • свойства операций над бинарными отношениями

  • алгоритмы обработки бинарных отношений

  • исследование возможностей построения систем единиц при количестве основных величин, равном 1, 2 и 3.

  • физическая реализация эталонов

  • физическая реализация измерительных шкал


^ 6.3 Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы производится на лекционных и практических занятиях в ходе интерактивной дискуссии.


^ 7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

7.1. Текущий контроль осуществляется путем проведения двух контрольных работ в середине и в конце семестра:

  • Контрольная точка №1. Тема: Исходные математические понятия (см. приложение 1).

  • Контрольная точка №2. Тема: анализ размерностей, измерительные шкалы (см. приложение 2).


7.2. Итоговый контроль (экзамен).

Для проведения экзамена формируются билеты, состоящие из 3 вопросов каждый: два по теоретической части и одна задача. Всего – 20 билетов (60 вопросов), см. приложение 3.


^ 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Перечень рекомендуемой литературы

Основная литература

  1. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. – М.: Изд. МАИ, 1992. – 264 с.

  2. Камке Д., Кремер К. Физические основы единиц измерения. – М.: Мир, 1980. – 208 с.

  3. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности.М.: Наука, 1988.

  4. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров. – М.: Мир, 1989. – 335 с.

  5. Дегтярев А.А., Летягин В.А., Погалов А.И., Угольников С.В. Метрология. – М.: Академический проект, 2006. – 256 с.

  6. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Часть 1. Общая теория измерений. СПб.: Питер, 2010, 192 с.

  7. Анцыферов С.С., Голубь Б.И. Общая теория измерений. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 176 с.



Справочная литература

  1. РМГ 29-99. Метрология. Основные термины и определения.

  2. Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. – М.: Русский язык, 1990. – 464 с.

  3. РМГ 83-2007. ГСИ. Шкалы измерений. Термины и определения.

  4. International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM3), JCGM, 2008 (Международный словарь основных и общих терминов по метрологии. 3-е издание, 2008).



Дополнительная литература

  1. Андерсон Д.А. Дискретная математика и комбинаторика. – М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. – 960 с.

  2. Карнап Р. Философские основания физики. – М.: Прогресс, 1971. – 300 с.

  3. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа. – М.: Радио и связь, 1982. – 184 с.

  4. Пфанцагль И. Теория измерений. – М.: Мир, 1976. – 248 с.

  5. Робертс Ф.С. Дискретные математические модели с приложениями к социальным, биологическим и экологическим задачам. – М.: Наука, 1986. – 452 с.

  6. Стивенс С.С. Математика, измерения и психофизика // Экспериментальная психология. – М.: Иностранная литература, 1960. – С. 19-89.

  7. Суппес П., Зинес Дж. Основы теории измерений // Психологические измерения. – М.: Мир, 1967. – С. 9-110.

  8. Брянский Л.Н., Дойников А.С., Крупин Б.Н. Метрология. Шкалы, эталоны, практика. – М.: ВНИИФТРИ, 2004. – 222 с.


Интернет-ресурсы:

  1. www.bipm.org – сайт Международной палаты по мерам и весам

  2. www.imeko.org – сайт Международной конфедерации по измерениям

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Для реализации мультимедийной технологии преподавания дисциплины на кафедре КИСМ имеются соответствующие помещения и оборудование.


Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению подготовки "Стандартизация и метрология", профиль "Стандартизация и метрология в приборостроении".


Автор: Муравьев С.В.


Программа одобрена на заседании кафедры КИСМ ИК


(протокол № 28 от 12 декабря 2010 г.).