Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Biotechnologii i Hodowli Zwierząt - Bioinformatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Interfejs mózg-komputer:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Bioinformatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauk przyrodniczych, nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł —
Przedmiot Interfejs mózg-komputer
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Systemów Multimedialnych
Nauczyciel odpowiedzialny Izabela Rejer <irejer@wi.zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 13 Grupa obieralna 2

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL6 15 1,50,41zaliczenie
wykładyW6 15 1,50,59zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Brak

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z charakterystycznymi cechami danych elektroencefalograficznych, sprzętem służących do ich pobierania oraz metodami służącymi do przekształcenia ich w sygnały sterujące pracą urządzeń.
C-2Ukształtowanie umiejętności projektowania interfejsów sterujących pracą urządzeń za pośrednictwem fal mózgowych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Zapoznanie się z oprogramowaniem do analizy danych elektroencefalograficznych2
T-L-2Zapoznanie się z zasadami działania elektroencefalografu2
T-L-3Stworzenie projektu interfejsu BCI, korzystającego z danych elektroencefalograficznych, przeznaczonego dla konkretnego zadania sterowania.8
T-L-4Przygotowanie eksperymentu badawczego wykorzystującego zaprojektowany interfejs.1
T-L-5Przeprowadzenie zaplanowanego eksperymentu badawczego.1
T-L-6Zaliczenie przedmiotu1
15
wykłady
T-W-1Interfejs mózg-komputer (BCI) – podstawowe paradygmaty2
T-W-2Ogólna budowa i działanie mózgu. Metody pomiaru aktywności mózgu2
T-W-3Elektroencefalografia (budowa elektroencefalografu, elektrody, artefakty)2
T-W-4Budowa interfejsu BCI4
T-W-5Sterowanie za pomocą interfejsu BCI3
T-W-6Zaliczenie przedmiotu2
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Udział w zajęciach dydaktycznych15
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń - praca własna studenta3
A-L-3Praca własna nad realizowanym projektem.24
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia3
45
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w wykładzie15
A-W-2Praca własna studenta - studia literaturowe i przygotowanie się studenta do zaliczenia wykladu30
45

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Dyskusja dydaktyczna
M-3Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Końcowe zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych w formie prezentacji wykonanego projektu interfejsu BCI oraz przeprowadzonego eksperymentu badawczego.
S-2Ocena podsumowująca: Końcowe zaliczenie wykładu w formie ustnej lub w formie pisemnego testu złożonego z pytań otwartych.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
BI_1A_BI-S-O10.3_W01
W wyniku przeprowadzonych wykładów student będzie potrafił: zdefiniować pojęcie interfejsu mózg-komputer; opisać podstawowe metody neuroobrazowania; scharakteryzować podstawowe problemy elektroencefalografii; opisać budowę oraz zasadę działania elektroencefalografu; wskazać różnice między poszczególnymi paradygmatami stosowanymi przy budowie interfejsów BCI; opisać obecne i potencjalne zastosowania tego rodzaju interfejsów w procesie sterowania urządzeniami.		BI_1A_W09, BI_1A_W15P1A_W04, P1A_W07, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07, T1A_W08InzA_W01, InzA_W02, InzA_W03, InzA_W05C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5M-1, M-2S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
BI_1A_BI-S-O10.3_U01
Po zakończeniu przedmiotu student będzie potrafił stworzyć projekt interfejsu służącego do sterowania urządzeniami w oparciu o fale mózgowe dostosowany do postawionego zadania sterowania.		BI_1A_U09P1A_U01, P1A_U03, P1A_U04, T1A_U02, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U15InzA_U01, InzA_U07, InzA_U08C-2T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5M-2, M-3S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
BI_1A_BI-S-O10.3_W01
W wyniku przeprowadzonych wykładów student będzie potrafił: zdefiniować pojęcie interfejsu mózg-komputer; opisać podstawowe metody neuroobrazowania; scharakteryzować podstawowe problemy elektroencefalografii; opisać budowę oraz zasadę działania elektroencefalografu; wskazać różnice między poszczególnymi paradygmatami stosowanymi przy budowie interfejsów BCI; opisać obecne i potencjalne zastosowania tego rodzaju interfejsów w procesie sterowania urządzeniami.		2,0Student nie zna podstawowych pojęć z dziedziny BCI
3,0Student jest w stanie zdefiniować podstawowe pojęcia z dziedziny BCI
3,5Student jest w stanie opisać podstawowe podejścia stosowane przy budowie BCI
4,0Student jest w stanie zastosować zdobytą wiedzę w praktyce, czyli jest w stanie rozwiązać postawiony problem dotyczący zasad działania BCI
4,5Student jest w stanie dokonać analizy porównawczej różnych podejść wykorzystywanych w procesie budowy interfejsów BCI
5,0Student jest w stanie przeprowadzić krytyczną analizę różnych rodzajów interfejsów BCI, oceniając je z różnych punktów widzenia

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
BI_1A_BI-S-O10.3_U01
Po zakończeniu przedmiotu student będzie potrafił stworzyć projekt interfejsu służącego do sterowania urządzeniami w oparciu o fale mózgowe dostosowany do postawionego zadania sterowania.		2,0Student nie jest w stanie wykonać ani ogólnego ani szczegółowego projektu interfejsu BSI
3,0Student jest w stanie wykonać ogólny projekt interfejs BCI
3,5Student jest w stanie wykonać szczegółowy projekt interfejs BCI
4,0Student jest w stanie zaimplementować interfejs BCI
4,5Student potrafi zaprojektować eksperyment badawczy adekwatny do stworzonego przez siebie interfejsu BCI
5,0Student potrafi przeprowadzić zaplanowany eksperyment badawczy z wykorzystaniem stworzonego interfejsu BCI oraz dokonać analizy uzyskanych wyników

Literatura podstawowa

  1. Augustyniak Piotr, Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych, AGH - Uczelniane Wydawnictwo Naukowo- Dydaktyczne, Kraków, 2001

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Zapoznanie się z oprogramowaniem do analizy danych elektroencefalograficznych2
T-L-2Zapoznanie się z zasadami działania elektroencefalografu2
T-L-3Stworzenie projektu interfejsu BCI, korzystającego z danych elektroencefalograficznych, przeznaczonego dla konkretnego zadania sterowania.8
T-L-4Przygotowanie eksperymentu badawczego wykorzystującego zaprojektowany interfejs.1
T-L-5Przeprowadzenie zaplanowanego eksperymentu badawczego.1
T-L-6Zaliczenie przedmiotu1
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Interfejs mózg-komputer (BCI) – podstawowe paradygmaty2
T-W-2Ogólna budowa i działanie mózgu. Metody pomiaru aktywności mózgu2
T-W-3Elektroencefalografia (budowa elektroencefalografu, elektrody, artefakty)2
T-W-4Budowa interfejsu BCI4
T-W-5Sterowanie za pomocą interfejsu BCI3
T-W-6Zaliczenie przedmiotu2
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Udział w zajęciach dydaktycznych15
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń - praca własna studenta3
A-L-3Praca własna nad realizowanym projektem.24
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia3
45
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w wykładzie15
A-W-2Praca własna studenta - studia literaturowe i przygotowanie się studenta do zaliczenia wykladu30
45
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaBI_1A_BI-S-O10.3_W01W wyniku przeprowadzonych wykładów student będzie potrafił: zdefiniować pojęcie interfejsu mózg-komputer; opisać podstawowe metody neuroobrazowania; scharakteryzować podstawowe problemy elektroencefalografii; opisać budowę oraz zasadę działania elektroencefalografu; wskazać różnice między poszczególnymi paradygmatami stosowanymi przy budowie interfejsów BCI; opisać obecne i potencjalne zastosowania tego rodzaju interfejsów w procesie sterowania urządzeniami.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówBI_1A_W09zna wybrane języki oraz techniki programowania i wytwarzania aplikacji
BI_1A_W15zna wybrane metody i techniki służące do komunikacji człowieka z komputerem w tym również przy użyciu Internetu
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaP1A_W04ma wiedzę w zakresie najważniejszych problemów z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów oraz zna ich powiązania z innymi dyscyplinami przyrodniczymi
P1A_W07ma wiedzę w zakresie podstawowych technik i narzędzi badawczych stosowanych w zakresie dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_W02ma podstawową wiedzę w zakresie kierunków studiów powiązanych ze studiowanym kierunkiem studiów
T1A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W05ma podstawową wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
T1A_W06ma podstawową wiedzę o cyklu życia urządzeń, obiektów i systemów technicznych
T1A_W07zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
T1A_W08ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia społecznych, ekonomicznych, prawnych i innych pozatechnicznych uwarunkowań działalności inżynierskiej
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_W01ma podstawową wiedzę o cyklu życia urządzeń, obiektów i systemów technicznych
InzA_W02zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
InzA_W03ma podstawową wiedzę niezbędną do rozumienia społecznych, ekonomicznych, prawnych i innych uwarunkowań działalności inżynierskiej
InzA_W05zna typowe technologie inżynierskie w zakresie studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z charakterystycznymi cechami danych elektroencefalograficznych, sprzętem służących do ich pobierania oraz metodami służącymi do przekształcenia ich w sygnały sterujące pracą urządzeń.
Treści programoweT-W-1Interfejs mózg-komputer (BCI) – podstawowe paradygmaty
T-W-2Ogólna budowa i działanie mózgu. Metody pomiaru aktywności mózgu
T-W-3Elektroencefalografia (budowa elektroencefalografu, elektrody, artefakty)
T-W-4Budowa interfejsu BCI
T-W-5Sterowanie za pomocą interfejsu BCI
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Dyskusja dydaktyczna
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Końcowe zaliczenie wykładu w formie ustnej lub w formie pisemnego testu złożonego z pytań otwartych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie zna podstawowych pojęć z dziedziny BCI
3,0Student jest w stanie zdefiniować podstawowe pojęcia z dziedziny BCI
3,5Student jest w stanie opisać podstawowe podejścia stosowane przy budowie BCI
4,0Student jest w stanie zastosować zdobytą wiedzę w praktyce, czyli jest w stanie rozwiązać postawiony problem dotyczący zasad działania BCI
4,5Student jest w stanie dokonać analizy porównawczej różnych podejść wykorzystywanych w procesie budowy interfejsów BCI
5,0Student jest w stanie przeprowadzić krytyczną analizę różnych rodzajów interfejsów BCI, oceniając je z różnych punktów widzenia
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaBI_1A_BI-S-O10.3_U01Po zakończeniu przedmiotu student będzie potrafił stworzyć projekt interfejsu służącego do sterowania urządzeniami w oparciu o fale mózgowe dostosowany do postawionego zadania sterowania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówBI_1A_U09stosuje techniki programowania i języki odpowiednio do przedstawionego problemu, korzysta z wiedzy o różnicach w możliwościach zastosowań środowiska programistycznego, potrafi pod nadzorem opiekuna wykonać aplikację służącą do analizy danych biologicznych
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaP1A_U01stosuje podstawowe techniki i narzędzia badawcze w zakresie dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów
P1A_U03wykorzystuje dostępne źródła informacji, w tym źródła elektroniczne
P1A_U04wykonuje zlecone proste zadania badawcze lub ekspertyzy pod kierunkiem opiekuna naukowego
T1A_U02potrafi porozumiewać się przy użyciu różnych technik w środowisku zawodowym oraz w innych środowiskach
T1A_U05ma umiejętność samokształcenia się
T1A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
T1A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
T1A_U15potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA_U01potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
InzA_U07potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
InzA_U08potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - zaprojektować proste urządzenie, obiekt, system lub proces, typowe dla studiowanego kierunku studiów, używając właściwych metod, technik i narzędzi
Cel przedmiotuC-2Ukształtowanie umiejętności projektowania interfejsów sterujących pracą urządzeń za pośrednictwem fal mózgowych.
Treści programoweT-L-1Zapoznanie się z oprogramowaniem do analizy danych elektroencefalograficznych
T-L-2Zapoznanie się z zasadami działania elektroencefalografu
T-L-3Stworzenie projektu interfejsu BCI, korzystającego z danych elektroencefalograficznych, przeznaczonego dla konkretnego zadania sterowania.
T-L-4Przygotowanie eksperymentu badawczego wykorzystującego zaprojektowany interfejs.
T-L-5Przeprowadzenie zaplanowanego eksperymentu badawczego.
Metody nauczaniaM-2Dyskusja dydaktyczna
M-3Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Końcowe zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych w formie prezentacji wykonanego projektu interfejsu BCI oraz przeprowadzonego eksperymentu badawczego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie jest w stanie wykonać ani ogólnego ani szczegółowego projektu interfejsu BSI
3,0Student jest w stanie wykonać ogólny projekt interfejs BCI
3,5Student jest w stanie wykonać szczegółowy projekt interfejs BCI
4,0Student jest w stanie zaimplementować interfejs BCI
4,5Student potrafi zaprojektować eksperyment badawczy adekwatny do stworzonego przez siebie interfejsu BCI
5,0Student potrafi przeprowadzić zaplanowany eksperyment badawczy z wykorzystaniem stworzonego interfejsu BCI oraz dokonać analizy uzyskanych wyników