 | Кафедра електронної інженерії |
[BMF05] Реєстрація і обробка біосигналів і медичних зображень
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | 16 - Хімічна та біоінженерія |
| Спеціальність | 163 - Біомедична інженерія |
| Освітня програма | Всі ОП |
| Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 3-го курсу, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 26 год, Практ. 28 год, Лаб. год, СРС. 66 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
| Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська / Англійська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Попов А. О., Практ.: Попов А. О., СРС.: Попов А. О. |
| Розміщення курсу |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Навчальна дисципліна «Реєстрація і обробка біосигналів і медичних зображень» вивчає математичні методи аналізу біомедичних сигналів та зображень та системи їх обробки.
Основною метою навчальної дисципліни є формування цілісного уявлення про сигнали і методи їх дослідження, а також набуття знань, умінь, навичок і досвіду використання методів обробки та аналізу біосигналів та зображень у практичній діяльності.
Навчання з дисципліни здійснюється на основі студентоцентрованого підходу та стратегії взаємодії викладача та студента з метою засвоєння студентами матеріалу та розвитку у них практичних навичок.
Загальні компетентності (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/89/2021 від 19.04.2021 р.):
ЗК 1 - Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК 5 - Здатність проведення досліджень на відповідному рівні.
Спеціальні (фахові) компетентності (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/89/2021 від 19.04.2021 р.):
ФК 1 - Здатність застосовувати пакети інженерного програмного забезпечення для проведення досліджень, аналізу, обробки та представлення результатів, а також для автоматизованого проектування медичних приладів та систем.
ФК 14 - Здатність проводити експерименти за заданими технічними та медичними методиками, виконувати комп’ютерну обробку, аналіз і синтез отриманих результатів.
Програмними результатами навчання після вивчення дисципліни «Мікропроцесорна техніка» є (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/89/2021 від 19.04.2021 р):
ПРН 4 - Знання методів проектування цифрових та мікропроцесорних систем медичного призначення.
ПРН 16 - Застосування сучасних технологій програмування та інструментарію, які підтримують їх використання.
ПРН 31 - Розуміння теоретичних та практичних підходів до створення та керування медичним обладнанням та медичною технікою.
Під час навчання з дисципліни застосовуються:
- метод проблемно-орієнтованого навчання;
- стратегія активного навчання, за якою зв'язок педагога зістудентами здійснюється за допомогою опитувань, самостійних, контрольних робіт, тестів тощо.
- особистісно-орієнтовані розвиваючі технології, засновані на активних формах і методах навчання (командна робота (team-based learning), парна робота (think-pair-share), метод мозкового штурму, тощо);
- евристичні методи (методи створення ідей, методи вирішення творчих завдань, методи активізації творчого мислення);
- методи змішаного навчання, при яких студенти можуть опанувати матеріал самостійно у власному режимі з виконанням всіх обов’язкових завдань, з використанням наявних онлайн-ресурсів за погодженням з викладачем і перезарахувати результати навчання. Зокрема, сертифікат спеціалізації Digital Signal Processing Specialization https://www.coursera.org/specializations/digital-signal-processing зараховується з відповідним перерахунком балів за університетською шкалою.
Під час навчання та для взаємодії зі студентами використовуються сучасні інформаційно-комунікаційні та мережеві технології для вирішення навчальних завдань, а також комп’ютерна техніка.
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Дисципліна має міждисциплінарний характер. Вона інтегрує відповідно до свого предмету знання з інших навчальних дисциплін. За структурно-логічною схемою програми підготовки фахівця дисципліна тісно пов’язана з іншими дисциплінами загальної та професійної підготовки: «Математичний аналіз» (в розділах, пов’язаних з інтегруванням, операційним численням та теорією рядів), «Аналітична геометрія» (в розділах, пов’язаних з представленням векторів в евклідових просторах), «Алгоритмізація і програмування» (в розділах, пов’язаних з основами алгоритмування та програмування.
Отримані практичні навички та засвоєні теоретичні знання під час вивчення навчальної дисципліни можна використовувати в подальшому під час опанування навчальних дисциплін:
- з циклу професійної підготовки (освітньо-професійна програма «Медична інженерія»): «Біомедичні прилади, апарати і комплекси»;
- з вибіркових дисциплін (освітньо-професійна програма «Медична інженерія»): «Лікувальна медична техніка», «Розробка та експлуатація фізіотерапевтичних медичних приладів», «Лікувально-діагностичні комплекси на основі біофотонних перетворювачів», «Проектування медичних інформаційних систем»;
- «Системний аналіз», «Інтелектуальний аналіз даних», «Основи штучного інтелекту» та дисциплін програми підготовки за освітньо-кваліфікаційним рівнем «магістр»
Необхідні навички
1. Навички програмування та алгоритмізації.
Програмні результати навчання
Згідно з вимогами програми навчальної дисципліни студенти в результаті навчання мають продемонструвати такі результати навчання:
знання:
1. Видів та параметрів сигналів та зображень різної природи, зокрема біомедичних.
2. Методів математичного опису лінійних стаціонарних дискретних систем.
3. Методів спектрального, спектрально-часового, вейвлет та кореляційного аналізу, умови та обмеження в їх застосуванні.
4. Сутності частотно-залежної обробки сигналів за допомогою фільтрів;
5. Основних підходів до стохастичного, нелінійного та мультиваріативного аналізу сигналів та розпізнавання образів.
6. Тенденцій розвитку теорії сигналів та застосування методів дослідження сигналів в спеціальності.
Відповідність результатів навчання до компетентностей у стандарті вищої освіти можна переглянути у Додатку 1 «Програмні результати навчання (розширена форма)».
3. Зміст навчальної дисципліни
Програмні результати навчання, контрольні заходи та терміни виконання оголошуються студентам на першому занятті.
|
№ |
Тема |
Програмні результати навчання |
Основні завдання |
|
|---|---|---|---|---|
|
Контрольний захід |
Термін виконання |
|||
|
1. |
Види і параметри сигналів |
ПРН 4, 16 |
МКР-1 |
Перша атестація |
|
2. |
Дискретні системи та їх опис |
ПРН 4, 16 |
МКР-1 |
Перша атестація |
|
3. |
Розклад сигналів в гільбертових просторах |
ПРН 16 |
МКР-1 |
Друга атестація |
|
4. |
Спектральний та спектрально-часовий аналіз сигналів |
ПРН 16 |
МКР-2 |
Друга атестація |
|
5. |
Фільтрація дискретних сигналів |
ПРН 16 |
МКР-2 |
Друга атестація |
|
6. |
Аналіз випадкових сигналів |
ПРН 4, 31 |
Іспит |
Сесія |
|
7. |
Спецрозділи теорії сигналів |
ПРН 4, 31 |
Іспит |
Сесія |
4. Навчальні матеріали та ресурси
...Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
...6. Самостійна робота студента
...Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Порушення термінів виконання завдань та заохочувальні бали
|
Заохочувальні бали |
Штрафні бали |
||
|
Критерій |
Ваговий бал |
Критерій |
Ваговий бал |
|
Виконання додаткової лабораторної роботи |
+ 5 балів |
Порушення термінів виконання практичної роботи (за кожну таку роботу) |
-50% балів |
|
|
|
Порушення термінів виконання лабораторної роботи (за кожну таку роботу) |
-50% балів |
|
|
|
Невчасне подання індивідуального завдання |
-50% балів |
Відвідування занять
Відвідування лекцій, практичних та виїзних занять, а також відсутність на них, не оцінюється. Однак, студентам рекомендується відвідувати заняття, оскільки на них викладається теоретичний матеріал та розвиваються навички, необхідні для виконання семестрового індивідуального завдання.
Заняття будуть проводитись у змішаному режимі: частково очно в аудиторії за розкладом, частково у віддаленому режимі з використанням відеозаписів лекцій та подальшими консультаціями з використанням платформи «Сікорський».
Система оцінювання орієнтована на отримання балів за своєчасність виконання студентами практичних та лабораторних робіт, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.
Пропущені контрольні заходи
Індивідуальне завдання, яке подається на перевірку з порушенням терміну виконання, але до терміну виставлення поточної атестації (або заліку / іспиту), оцінюється зі штрафними балами. За пропущені без поважної причини МКР бали не виставляються.
2 Оцінювання результатів навчання здійснюється за рейтинговою системою оцінювання відповідно до рекомендацій Методичної ради КПІ ім. Ігоря Сікорського , ухвалених протоколом №7 від 29.03.2018 року.
Календарний рубіжний контроль
Проміжна атестація студентів (далі – атестація) є календарним рубіжним контролем. Метою проведення атестації є підвищення якості навчання студентів та моніторинг виконання графіка освітнього процесу студентами3.
|
Критерій |
Перша атестація |
Друга атестація |
||
|
Термін атестації 4 |
8-ий тиждень |
14-ий тиждень |
||
|
Умови отримання атестації |
Поточний рейтинг 5 |
≥ 50% від максимальної кількості балів, можливої на час атестації |
≥ 50% від максимальної кількості балів, можливої на час атестації |
|
|
Виконання лабораторних робіт |
Лабораторна робота № 1-3 |
+ |
+ |
|
|
Лабораторна робота №4-5 |
– |
+ |
||
|
Виконання модульної контрольної роботи |
Модульна контрольна робота |
+ |
+ |
|
|
|
Виконання індивідуального завдання |
Реферат |
- |
+ |
Академічна доброчесність
Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Норми етичної поведінки
Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше:https://kpi.ua/code.
Процедура оскарження результатів контрольних заходів
Студенти мають можливість підняти будь-яке питання, яке стосується процедури контрольних заходів та очікувати, що воно буде розглянуто згідно із наперед визначеними процедурами.
Додаткова інформація стосовно процедури оскарження результатів: студенти мають право оскаржити результати контрольних заходів, але обов’язково аргументовано, пояснивши з яким критерієм не погоджуються відповідно до оціночного листа та/або зауважень.
Інклюзивне навчання (необов’язковий пункт)
Навчальна дисципліна може викладатися для більшості студентів з особливими освітніми потребами, окрім студентів з серйозними вадами зору, які не дозволяють виконувати завдання за допомогою персональних комп’ютерів, ноутбуків та/або інших технічних засобів.
Навчання іноземною мовою
Навчальна дисципліна передбачає її вивчення на англійській мові за навчальним планом кафедри для іноземних студентів. У процесі викладання навчальної дисципліни використовуються матеріали та джерела англійською мовою.
Враховуючи студентоцентрований підхід, за бажанням україномовних студентів, допускається вивчення матеріалу за допомогою англомовних онлайн-курсів за тематикою, яка відповідає тематиці конкретних занять.
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
|
№ з/п |
Контрольний захід |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
|
1. |
МКР-1 |
15 |
1 |
1 |
15 |
|
2 |
МКР-2 |
15 |
1 |
1 |
15 |
|
3 |
Лабораторні роботи |
50 |
1 |
5 |
50 |
|
4 |
Реферат |
20 |
1 |
1 |
20 |
|
|
Разом |
100 |
|||
Результати оголошуються кожному студенту окремо у присутності або в дистанційній формі.
|
№ з/п |
Модульна контрольна робота |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
|
1. |
Відповідь правильна (не менше 90% потрібної інформації) |
90 |
30 |
3 |
90 |
|
2. |
Несуттєві помилки у відповіді (не менше 75% потрібної інформації) |
75 |
25 |
3 |
75 |
|
3. |
Є недоліки у відповіді та певні помилки (не менше 60% потрібної інформації) |
60 |
20 |
3 |
60 |
|
4. |
Відповідь на тестове запитання з варіантами відповідей |
10 |
10 |
1 |
10 |
|
5. |
Відповідь відсутня або не правильна |
0 |
0 |
3 |
0 |
|
|
Максимальна кількість балів |
100 |
|||
У разі виявлення академічної не доброчесності – контрольний захід не враховується, студент до захисту не допускається.
Семестрова атестація студентів
|
Обов’язкова умова допуску до екзамену/заліку |
Критерій |
|
|
1 |
Виконання індивідуального завдання (реферат) |
Позитивна оцінка за семестр |
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
...Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Навчальна та робоча програми дисципліни, РСО, навчальний посібник (електронне видання), силабус, онлайн-курс у Moodle, практичні заняття, лабораторний практикум URL: https://do.ipo.kpi.ua
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Попов А. О.;
Ухвалено кафедрою ЕІ (протокол № 1 від 31.08.2023р. )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 1 від 01.09.2023р. )