Записи выполняются и используются в СО 1.004
Предоставляется в СО 1.023.
|
СО 6.018
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Министерство сельского хозяйства Российской федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный аграрный университет
имени Н.И. Вавилова»
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
____________ /Соловьев Д.А./
«___» ____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Управление природно-техногенными комплексами
Направление подготовки
280100.68 Природообустройство и водопользование
Магистерская программа
Мелиорация земель
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Нормативный срок обучения
2 года
Форма обучения
Очная
Саратов 2011
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Управление природно-техногенными комплексами» является формирование у обучающихся знаний и навыков приенения методов принятия решений при многокритериальном управлении природно-техногенными комплексами.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 280100.68 Природообустройство и водопользование дисциплина «Управление природно-техногенными комплексами» относится к базовой общепрофессиональной части.
Дисциплина базируется на знаниях, имеющихся у студентов при получении высшего профессионального образования, а также изучении дисциплин «Комплексная мелиорация и рекультивация земель», «Исследование систем природообустройства и водопользования», «Геоинформационные системы природообустройства» и «Математическое моделирование процессов в компонентах природы».
Для качественного усвоения дисциплины студент должен:
- знать: фундаментальные законы и понятия математического анализа, методы исследований природно-техногенных систем, математического моделирования, организации компьютерных баз данных, комплексной мелиорации и рекультивации земель.
- уметь: работать на персональных ЭВМ в операционной системе Windows, использовать для расчетов табличный процессор Microsoft Excel, производить поиск информации в сети Интернет, определять структуру и создавать реляционные базы данных, применять цифровые карты и средства геоинформационного анализа для решения задач природообустройства и природопользования.
Дисциплина «Управление природно-техногенными комплексами» является базовой для изучения следующих дисциплин: проектирование инженерных сооружений природно-техногенных систем.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе изучения
дисциплины «Управление природно-техногенными комплексами»
Дисциплина «Управление природно-техногенными комплексами» направлена на формирование у студентов общекультурных компетенций: «Способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий новые знания и умения, обучаться новым методам исследования и использовать их в практической деятельности, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности» (ОК-2); способностью анализировать и адекватно оценивать собственную и чужую деятельность, разбираться в социальных проблемах, связанных с профессией (ОК-6); а также профессиональных компетенций «готовностью к изучению, анализу и сопоставлению отечественного и зарубежного опыта по разработке и реализации проектов природообустройства и водопользования (ПК-3); способностью использовать знания методов принятия решений при формировании структуры природно-техногенных комплексов, методов анализа эколого-экономической и технологической эффективности при проектировании и реализации проектов природообустройства и водопользования, проектов восстановления природного состояния водных и других природных объектов (ПК-4); способностью разрабатывать и вести базы экспериментальных данных, производить поиск и выбор методов и моделей для решения научно-исследовательских задач, проводить сравнение и анализ полученных результатов исследований, выполнять математическое моделирование природных процессов (ПК-10).
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать: задачи и проблемы управления природно-техногенными комплексами и системами; основные принципы и подходы системного анализа для построения оптимизационных моделей принятия решений по формированию структуры природно-техногенных комплексов в условиях неопределенности.
Уметь: на основе математического моделирования определять оптимальные планы при управлении природно-техногенными комплексами.
Владеть: методами достижения компромисса при \многокритериальном управлении природно-техногенными системами и методами получения экспертных оценок и организации неформальных процедур.
4. Структура и содержание дисциплины
«Управление природно-техногенными комплексами»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа, из них аудиторная работа – 30 часов: лекции – 8 часов, лабораторные занятия – 12 часов, практические занятия – 10 часов, самостоятельная работа – 62114 часов.
Таблица 1
Структура и содержание дисциплины «Управление природно-техногенными комплексами»
№ п/п
|
Тема занятия.
Содержание
|
Неделя семестра
|
Аудиторная
работа
|
Самостоятельная работа
|
Контроль
знаний
|
Вид занятия
|
Форма проведения
|
Количество
часов
|
Количество
часов
|
Вид
|
Форма
|
max балл
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
2 семестр
|
1.
|
Природно-техногенные комплексы как большие кибернетические системы.
История и основные понятия кибернетики. Основные понятия теории управления большими кибернетическими системами. Условия осуществимости управления. Виды управления. Процесс принятия решений при управлении. Цели управления природно-техногенными комплексами.
|
1
|
Л
|
Т
|
2
|
6
|
ВК
|
КЛ
|
3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
2.
|
Разработка оптимальной структуры управления природно-техногенным комплексом
|
2
|
ПЗ
|
МШ
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
3.
|
Разработка алгоритма принятия решений при управлении природно-техногенным комплексом
|
3
|
ПЗ
|
МШ
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
4.
|
Математическое моделирование.
Математические модели химических и физико-химических процессов в компонентах природы. Модели управления. Решение задачи распределения дефицитных природных ресурсов методами многоцелевой оптимизации. Формирование структуры природно-техногенных комплексов методом стохастической оптимизации.
|
4
|
Л
|
Т
|
2
|
10
|
ТК
|
КЛ
|
|
5.
|
Моделирование переноса нитратов с сельскохозяйственных угодий в водные объекты
|
5
|
ЛЗ
|
М
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
6.
|
Моделирование переноса пестицидов с помощью модели SWAP
|
6
|
ЛЗ
|
М
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
7.
|
Использование диаграммы Ганта в практике проектирования и строительства орошаемых участков
|
7
|
ПЗ
|
Т
|
2
|
6
|
РК
|
УО
|
6
|
8.
|
Экологическое прогнозирование.
Методы экологического прогнозирования. Модели прогнозирования. Модели предотвращения, устранения, уменьшения или компенсации негативного влияния на природную среду антропогенной деятельности при природопользовании.
|
8
|
Л
|
Т
|
2
|
8
|
ТК
|
КЛ
|
|
9.
|
Разработка вербальной модели экологического прогнозирования для конкретного природно-техногенного комплекса
|
9
|
ПЗ
|
КС
|
2
|
4
|
ТК
|
УО
|
|
10.
|
Моделирование загрязнения сельскохозяйственных угодий с помощью средств геоинформационных систем
|
10
|
ЛЗ
|
М
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
11.
|
Информационное обеспечение управления.
Государственные автоматизированные информационные системы. Концепция разработки информационных технологий поддержки принятия решений по управлению природно-техногенными комплексами. Информационно-советующие системы управления природно-техногенными комплексами. Системы мониторинга природно-техногенных комплексов.
|
11
|
Л
|
В
|
2
|
6
|
ТК
|
КЛ
|
|
12.
|
Использование автоматизированного банка данных результатов гидромелиоративных наблюдений для управления оросительными системами.
|
12
|
ЛЗ
|
М
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
13.
|
Разработка систем внесения удобрений с помощью базы данных локального мониторинга орошаемых земель и информационно-советующей системы по управлению пищевым режимом
|
13
|
ЛЗ
|
М
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
14.
|
Управление орошаемыми севооборотами с помощью средств геоинформационного мониторинга поливных земель
|
14
|
ЛЗ
|
М
|
2
|
6
|
ТК
|
УО
|
|
15.
|
Итоговое занятие по оценке возможностей применения существующих информационных систем для управления оросительными системами
|
15
|
ПЗ
|
КС
|
2
|
14
|
РК
ТР
|
УО
Р
|
6
6
|
16.
|
Выходной контроль
|
|
|
|
|
12
|
ВыхК
|
Э
|
9
|
Итого:
|
|
|
|
30
|
114
|
|
|
30
|
Примечание:
Условные обозначения:
Виды аудиторной работы: Л – лекция, ЛЗ – лабораторное занятие, ПЗ – практическое занятие, С – семинарское занятие.
Формы проведения занятий: В – лекция-визуализация, П – проблемная лекция/занятие, ПК – лекция-пресс-конференция (занятие пресс-конференция), Б – бинарная лекция, Т – лекция/занятие, проводимое в традиционной форме, М – моделирование, ДИ – деловая игра, КС – круглый стол, МШ – мозговой штурм, МК – метод кейсов.
Виды контроля: ВК – входной контроль, ТК – текущий контроль, РК – рубежный контроль, ТР – творческий рейтинг, ВыхК – выходной контроль.
Форма контроля: УО – устный опрос, ПО – письменный опрос, Т – тестирование, КЛ – конспект лекции, Р – реферат, ЗР – защита курсовой работы, ЗП – защита курсового проекта, Э – экзамен, З – зачет.
5. Образовательные технологии
Для успешной реализации образовательного процесса по дисциплине «Управление природно-техногенными комплексами» и повышения его эффективности используются как традиционные педагогические технологии, так и методы активного обучения: лекция-визуализация, проблемная лекция, лабораторные работы профессиональной направленности, мозговой штурм, круглый стол, моделирование.
Удельный вес занятий, проводимых с использованием активных и интерактивных методов обучения, в целом по дисциплине составляет 60 % аудиторных занятий (в ФГОС не менее 20 %).
6. Оценочные средства для проведения входного, рубежного
и выходного контролей
Вопросы входного контроля
Геосистемы, их иерархии и свойства.
Техногенное воздействие на геосистемы.
Понятие ландшафта. Классификации и элементы ландшафтов.
Измененный и культурный ландшафт. Агрогеосистема и агроландшафт.
Понятие природно-техногенного комплекса.
Виды природно-техногенных комплексов.
Принципы создания природно-техногенных комплексов и управления ими.
Геосистемный подход.
Особенности и закономерности функционирования природно-техногенных комплексов.
Экологическая устойчивость.
Экологическая безопасность.
Использование данных мониторинга для управления природно-техногенными комплексами.
Понятие реляционной базы данных.
Оценка мелиоративного состояния орошаемых земель.
Особенности мониторинга природно-техногенных комплексов
Необходимость и задачи мониторинга природно-техногенных комплексов.
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС).
Вопросы рубежного контроля № 1
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях
Что такое обратная связь?
Определение кибернетики как отрасли науки.
Что такое «черный ящик»?
Какие типы «черных ящиков» применяются в кибернетике?
На чем основываются цели управления природно-техногенными комплексами?
Отрицательная обратная связь в природе и технике.
Положительная обратная связь в природе и технике.
Условия осуществимости управления.
Основные понятия теории управления.
Виды управления.
Процесс принятия решений при управлении.
Теория управления.
Этапы процесса управления.
Методы управления.
Общие подходы теории управления
Этапы рационального выбора альтернатив при управлении.
Процесс принятия решений в условиях неопределенности.
Что такое математическая модель?
Какие существуют этапы математического моделирования?
Что такое модель управления?
Какие Вы знаете методы многоцелевой оптимизации?
Многокритериальная оптимизация методом главной компоненты.
Многокритериальная оптимизация методом уступок.
Алгоритм оптимизации методом Парето.
Дифференциальная модель химических реакций.
Моделирование физико-химических процессов катионного обмена в почвенном поглощающем комплексе.
Методы многоцелевой оптимизации.
Модель жизнеспособной системы.
Состав и структура модели жизнеспособной системы.
Методы стохастической оптимизации.
Вопросы для самостоятельного изучения
Экономическая кибернетика.
Применение кибернетических подходов в биологических науках.
История развития методов искусственного интеллекта
Метод PERT.
Диаграмма Ганта.
Вопросы рубежного контроля № 2
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях
Методы экологического прогнозирования.
Модели прогнозирования.
Модели предотвращения, устранения, уменьшения или компенсации негативного влияния на природную среду антропогенной деятельности при природопользовании.
Управление орошаемыми севооборотами с помощью средств геоинформационного мониторинга поливных земель
Использование автоматизированного банка данных результатов гидромелиоративных наблюдений для управления оросительными системами.
Моделирование загрязнения сельскохозяйственных угодий с помощью средств геоинформационных систем
Системы мониторинга природно-техногенных комплексов.
Информационно-советующие системы управления природно-техногенными комплексами.
Парадигмы экологического прогнозирования.
Концепция разработки информационных технологий поддержки принятия решений по управлению природно-техногенными комплексами.
Государственные автоматизированные информационные системы.
Информационное обеспечение управления.
Функциональная модель экологического прогнозирования.
Имитационная модель экологического прогнозирования.
Понятие и свойства экологического прогнозирования.
Виды экологических процессов по особенностям развития.
Принципы создания информационных систем поддержки принятия решений по управлению природно-техногенными комплексами.
Информационно-советующие системы.
Информационно-справочные системы.
Информационно-управляющие системы.
Экспертные системы.
Геоинформационные системы локального мониторинга.
Геоинформационные системы поддержки принятия решений.
Автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений.
Общегосударственные автоматизированные информационные системы.
Информационные технологии поддержки принятия решений по управлению орошаемым растениеводством.
Информационные технологии поддержки принятия решений по управлению мелиоративным комплексом.
Вопросы для самостоятельного изучения
Вербальная парадигма экологического прогнозирования.
Эскизная парадигма экологического прогнозирования.
Эвристические и алгоритмические методы поиска решений.
Экологические Интернет-ресурсы.
Ресурсы сети Интернет в области сельского хозяйства.
Ресурсы сети Интернет в области природообустройства и природопользования.
Модель «глобального потепления».
Модель «ядерной зимы».
Вопросы выходного контроля (экзамена)
Что такое обратная связь?
Определение кибернетики как отрасли науки.
Что такое «черный ящик»?
Какие типы «черных ящиков» применяются в кибернетике?
На чем основываются цели управления природно-техногенными комплексами?
Отрицательная обратная связь в природе и технике.
Положительная обратная связь в природе и технике.
Условия осуществимости управления.
Основные понятия теории управления.
Виды управления.
Процесс принятия решений при управлении.
Теория управления.
Этапы процесса управления.
Методы управления.
Общие подходы теории управления
Этапы рационального выбора альтернатив при управлении.
Процесс принятия решений в условиях неопределенности.
Что такое математическая модель?
Какие существуют этапы математического моделирования?
Что такое модель управления?
Какие Вы знаете методы многоцелевой оптимизации?
Многокритериальная оптимизация методом главной компоненты.
Многокритериальная оптимизация методом уступок.
Алгоритм оптимизации методом Парето.
Дифференциальная модель химических реакций.
Моделирование физико-химических процессов катионного обмена в почвенном поглощающем комплексе.
Методы многоцелевой оптимизации.
Модель жизнеспособной системы.
Состав и структура модели жизнеспособной системы.
Методы стохастической оптимизации.
Экономическая кибернетика.
Применение кибернетических подходов в биологических науках.
История развития методов искусственного интеллекта
Метод PERT.
Диаграмма Ганта.
Методы экологического прогнозирования.
Модели прогнозирования.
Модели предотвращения, устранения, уменьшения или компенсации негативного влияния на природную среду антропогенной деятельности при природопользовании.
Управление орошаемыми севооборотами с помощью средств геоинформационного мониторинга поливных земель
Использование автоматизированного банка данных результатов гидромелиоративных наблюдений для управления оросительными системами.
Моделирование загрязнения сельскохозяйственных угодий с помощью средств геоинформационных систем
Системы мониторинга природно-техногенных комплексов.
Информационно-советующие системы управления природно-техногенными комплексами.
Парадигмы экологического прогнозирования.
Концепция разработки информационных технологий поддержки принятия решений по управлению природно-техногенными комплексами.
Государственные автоматизированные информационные системы.
Информационное обеспечение управления.
Функциональная модель экологического прогнозирования.
Имитационная модель экологического прогнозирования.
Понятие и свойства экологического прогнозирования.
Виды экологических процессов по особенностям развития.
Принципы создания информационных систем поддержки принятия решений по управлению природно-техногенными комплексами.
Информационно-советующие системы.
Информационно-справочные системы.
Информационно-управляющие системы.
Экспертные системы.
Геоинформационные системы локального мониторинга.
Геоинформационные системы поддержки принятия решений.
Автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений.
Общегосударственные автоматизированные информационные системы.
Информационные технологии поддержки принятия решений по управлению орошаемым растениеводством.
Информационные технологии поддержки принятия решений по управлению мелиоративным комплексом.
Вербальная парадигма экологического прогнозирования.
Эскизная парадигма экологического прогнозирования.
Эвристические и алгоритмические методы поиска решений.
Экологические Интернет-ресурсы.
Ресурсы сети Интернет в области сельского хозяйства.
Ресурсы сети Интернет в области природообустройства и природопользования.
Модель «глобального потепления».
Модель «ядерной зимы».
Темы рефератов
История развития кибернетических методов в науке и технике.
Кибернетика в СССР.
Линейное программирование и его применение при решении задач управления.
Математические модели биологических процессов.
Синергетика и моделирование социальных и экологических систем.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература (библиотека СГАУ)
Голованов, А.И. Природно-техногенные комплексы природообустройства / А.И. Голованов, И.В. Корнеев / Курс лекций для студентов, обучающихся по направлению «Природообустройство», М.: МГУП, 2004. – 75 с.
Голованов, А.И. Введение в природообустройство: Лекции / А.И. Голованов.– М.: МГУП, 2008. – 40 с.
Голованов, А.И. Природообустройство / А.И. Голованов, Ф.М. Зимин, Д.В. Козлов.– М.: КолосС, 2008. – 552 с.
Пронько, Н.А. Информационные технологии рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья / В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, Т.В. Корнева // Саратов, – СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2009. – 212 с.
б) дополнительная литература
Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов / Е. Г. Капралов, А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов и др.; Под ред. В.С. Тикунова.- М.: Издательский центр «Академия»,2005.- 480 с.
Мирошник, И.В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И.В. Мирошник, В.О. Никифоров, А.Л.. Фрадков – СПб.: Наука, 2000. – 548 с.
Орлов, А.И. Теория принятия решений / А.И. Орлов. – М.: Экзамен, 2006.– 576 с.
Пронько, Н.А. ГИС-технологии мониторинга плодородия орошаемых земель / В.В. Корсак, О.Ю. Холуденева, Т.В. Корнева // Плодородие. – 2006. – № 1. – С. 23-24.
Пронько, Н.А. ГИС- мониторинг мелиоративного состояния орошаемых земель (на примере сухостепного Заволжья) / В.В. Корсак, Т.В. Корнева // Мелиорация и водное хозяйство.– 2008, № 6, С. 26-29.
Пронько, Н.А. Современные информационные технологии рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья / В.В. Корсак // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 3. – С. 27-29.
Пронько, Н.А. Современные информационные технологии рационального природопользования на орошаемых землях Поволжья / В.В. Корсак // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 3. – С. 27-29.
Решетов, Г.Г., Белов, В.С., Корсак, В.В., Пушкина, Е.Г., Шилкина, С.С. Нарушенные почвы Саратовской области / Под общ. ред. Г.Г. Решетова / Саратовский государственный социально-экономический университет. – Саратов, 2008, - 180 с.
Розенберг, Г.С. Экологическая информатика: Учебн. пособие / Г.С. Розенберг, В.К. Шитиков, Д.П. Мозговой - Самара: Изд-во Самарского ун-та, 1993. - 151 с.
Халиков, М.И. Система государственного и муниципального управления: учебное пособие. / М.И. Халиков. М.: Флинта, 2008. – 448 с.
ГОСТ Р 22.1.01-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Основные положения.
в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы, Агропоиск, полнотекстовая база данных иностранных журналов Doal, поисковые системы Rambler, Yandex, Google:
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для проведения занятия используется следующее материально-техническое обеспечение:
Персональные компьютеры с установленной ОС Windows, сканеры и принтеры;
Программный комплекс ArcGIS DeskTop for Windows;
Программный комплекс Microsoft Office for Windows;
Программный комплекс SWAP 2.07D;
Автоматизированный банк данных гидромелиоративных наблюдений;
Информационно-советующие системы по управлению водным и пищевым режимами орошаемых почв;
Мультимедийный видеопроектор;
Почвенные и геологические карты, агрохимические картограммы.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций по направлению подготовки 280100.68 Природообустройство и водопользование.
Автор: Корсак В.В., доктор с.-х. наук, профессор
Рецензент: Кравчук А.В., д. т. наук, профессор кафедры «Мелиорация, рекультивация и охрана земель».
Программа одобрена на заседании методической комиссии факультета Природообустройства и лесного хозяйства «_____» _____________ 2011 года, протокол №____ |
