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CHEMIOMETRIA

 

CHEMOMETRICS

 

Anno accademico 2017/2018

Codice attività didattica
CHI0060
Docenti
Prof. Marco Vincenti (Titolare del corso)
Dott. Silvia Berto (Titolare del corso)
Anno
1° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
  • italiano
  • english

Conoscenza dei principi di base dell’algebra lineare, e delle diverse discipline chimiche (analitica, fisica, organica e inorganica).

 
 

Obiettivi formativi

  • italiano
  • english

Apprendimento dei più comuni strumenti di statistica adatti ad un'analisi chemiometrica multivariata di risultanze chimico-analitiche. Capacità di affrontare problematiche di analisi chemiometrica multivariata, attraverso la scelta opportuna degli stumenti statistici adatti, al fine di ricavarne elementi di giudizio (decision making) fondati su procedimenti inferenziali compiuti. Capacità di applicare i concetti teorici appresi a casi concreti di analisi in laboratorio.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

  • italiano
  • english

Il presente corso di insegnamento richiama importanti concetti appresi di algebra lineare ed esprime i nuovi contenuti statistici con necessità di astrazione logica. Pertanto, il programma presentato a lezione dovrà essere assimilato attraverso la riflessione personale e collettiva nello studio. Al termine di questo processo, lo studente dovrà essere in grado di padroneggiare sufficientemente la materia, in modo da poter descrivere gli argomenti con terminologia appropriata e secondo sequenze ordinate, logiche e consequenziali di causa ed effetto. Dovrà inoltre dimostrare di saper applicare i concetti studiati a contesti di applicazione pratica in laboratorio.

 

Programma

  • italiano
  • english

Il corso presenta gli strumenti statistici e chemiometrici più efficaci per effettuare un’analisi multivariata delle risultanze analitiche, e per indirizzare il processo decisionale.

Il principio utilitaristico nella rappresentazione scientifica della realtà. Sistemi di qualità: obiettivi, progettazione, azione, verifica. Le problematiche complesse: origine, definizione e metodi per affrontarle. La struttura multivariata delle problematiche complesse. Effetti olistici e macroproprietà dei sistemi. Ruolo della chemiometria nella soluzione dei problemi complessi. La struttura multivariata dei dati. Rappresentazione dei dati in forme matriciali. Le scale di misura dei dati. Trasformazioni matematiche e scalature dei dati. Analisi statistica multivariata. Concetti di distanza fra punti sperimentali, correlazione, covarianza. Analisi della varianza. Analisi delle componenti principali e rappresentazioni grafiche: diagrammi dei loadings e scores. Cluster analysis e rappresentazioni grafiche; metodi di clustering gerarchici e non gerarchici. Disegno sperimentale. Funzione obiettivo e sua modellizzazione in funzione dei parametri sperimentali. Regressione e verifica di modelli. Schemi di disegni sperimentali. Tecniche decisionali. Metodi sequenziali. Analisi di classificazione e modellamento di classe. Metodi modellanti e non-modellanti. Matrice di confusione e delle perdite e loro significato. Probabilità a priori e suo significato in statistica Bayesiana. Test diagnostici e rappresentazioni grafiche in analisi di classificazione. Le curve ROC. Metodi di classificazione: K-NN, SIMCA, analisi discriminante lineare e quadratica. Variabili canoniche. Regressione lineare semplice e multipla. Ordinary Least Squares Regression in algebra matriciale. Stepwise OLSR e PCR: principi e proprietà. Validazione di un modello di regressione e parametri di valutazione. Partial Least Squares Regression su una o più variabili dipendenti. Complessità e prestazioni dei modelli PLS-R. Uso della PLS nell'analisi discriminante. Esempi di applicazioni pratiche.

 

Modalità di insegnamento

  • italiano
  • english

L'insegnamento si compone di 32 ore di lezione frontale (4 CFU) e 32 ore di attività di laboratorio (2 CFU). L'attività di laboratorio è programmata mediante tecniche di disegno sperimentale e propone esperienze pratiche di applicazione di tecniche analitico-strumentali a tematiche scelte dagli studenti, nei limiti della strumentazione disponibile. I risultati sono infine interpretati su base chemiometrica. Le esercitazioni di laboratorio hanno frequenza obbligatoria, si richiede la partecipazione ad almeno l’80% delle ore.

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • italiano
  • english

La verifica si svolge oralmente, ha una durata di circa 45-60 minuti, e rappresenta un momento significativo di didattica individualizzata. Allo studente viene chiesto di illustrare concetti in modo logico e concatenato, esprimere definizioni usando terminologia appropriata, rispondere a domande puntuali, dedurre logicamente conseguenze e/o modalità di applicazione pratica dei concetti teorici appresi. Le componenti di coerenza narrativa, di comprensione fenomenologica e di capacità deduttiva sono tenute nella massima considerazione, mentre non è data importanza ai dettagli meramente mnemonici. Per sviluppare le suddette competenze è fortemente consigliato lo studio a gruppi, dove siano possibili la discussione degli argomenti, il confronto di idee e l’illustrazione reciproca dei concetti e dei contenuti, mentre tale condivisione dell’apprendimento non è realizzata nello studio individuale.

Finalità ultima dell’esame è quella di mettere lo studente di fronte alla propria preparazione riguardo gli argomenti trattati durante le lezioni frontali e alla competenza acquisita durante le attività laboratoriali, oltreché alla capacità di rappresentare tale competenza di fronte a soggetti terzi. Per la valutazione finale, sarà inoltre tenuto in considerazione il coinvolgimento dello studente nelle attività proposte dai docenti. 

 

Attività di supporto

Gli studenti vengono organizzati in gruppi da due-tre.  Di tanto in tanto, il flusso delle lezioni viene interrotto per consentire un ripasso all'interno dei gruppi sul materiale didattico svolto, mentre il Docente passa di gruppo in gruppo per fornire chiarimenti. Idealmente, ciascun gruppo prepara e sostiene congiuntamente l'esame di profitto finale.

 

Testi consigliati e bibliografia

  • italiano
  • english

Strumenti di apprendimento di base consigliati per il corso sono gli appunti delle lezioni e il materiale didattico messo a disposizione sul sito internet del corso di laurea.

E’ consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:

R. Todeschini, Introduzione alla chemiometria, 1998, EdiSES

M. Forina, Fondamenta per la Chimica Analitica, e-book (ISBN 9788890406461)

M. Otto, Chemometrics, 2007, Wiley-VCH Verlag, Germany

R.G. Brereton,  Applied Chemometrics for Scientists, 2007, John Wiley & Sons Ltd.,  England

R.G. Brereton, Chemometrics. Data Analysis for the Laboratory and Chemical Plant, 2003, John Wiley & Sons Ltd., England

Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse:

http://www.sisnir.org/index.php/edsisnir/10-fondamenti-di-chemiometria (e-book di M. Forina)

 

Note

  • italiano
  • english

La frequenza alle lezioni è consigliata, ma non obbligatoria. Per gli studenti che non frequentino le lezioni, al fine di ottenere una preparazione completa, è necessario procurarsi una copia degli appunti delle lezioni dai compagni che le frequentano.

 
Ultimo aggiornamento: 27/02/2017 22:48
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