Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование биологических процессов»

Скачать 308.79 Kb.

Название	Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование биологических процессов»
страница	1/2
Дата публикации	18.11.2014
Размер	308.79 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Биология > Рабочая программа

1 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Бузулукский гуманитарно–технологический институт

(филиал) федерального бюджетного государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»

Кафедра биологии

Утверждаю

Декан естественнонаучного факультета

Мясников Ю.А.

“____”______________20.… г

рабочая программа

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»

Направление подготовки - 020400.62 Биология
Профиль подготовки: биоэкология
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная

Бузулук 2011
Рецензент:

Кандидат биологических наук Малахова М.С.
Рабочая программа дисциплины «Математическое моделирование биологических процессов» /сост. П.А.Кожакин – Бузулук: БГТИ (филиал) ОГУ, 2011. - 18с.

Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины по выбору вариативной части профессионального цикла студентам очной формы обучения бакалавриата 020400.62 Биология в 7 семестре полный срок обучения и в 5 семестре у сокращённого срока обучения.

Рабочая программа составлена с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных бакалавров 020400.62 Биология, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 04.02.2010 №101.

Составитель ___________________П.А.Кожакин

2011

© Кожакин П.А., 2011

© БГТИ (филиал) ОГУ,2011

Содержание

1	Цели и задачи освоения дисциплины…………………………………	4
2	Место дисциплины в структуре ООП ВПО………………………….	4
3	Требования к результатам освоения содержания дисциплины……	4
4	Содержание и структура дисциплины……………………………….	6
4.1	Содержание разделов дисциплины…………………………………..	6
4.2	Структура дисциплины……………………………………………….	7
4.3	Лабораторные занятия…………….……………………………………	9
4.4	Практические занятия…………………………………………………	9
4.5	Самостоятельное изучение разделов дисциплины………………….	9
5	Образовательные технологии…………………………………………	10
5.1	Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях…………………………………………………...	10
6	Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации…………………………………………….	10
6.1	Вопросы для контроля знаний по дисциплине «Математическое моделирование биологических процессов»…………………………	11
6.2	Примеры тестовых заданий для проведения промежуточного контроля знаний……………………………………………..................	11
6.3	Вопросы к зачёту по дисциплине «Математическое моделирование биологических процессов»……………………………………………	12
7	Учебно-методическое обеспечение дисциплины (модуля)………….	14
7.1	Основная литература…………………………………………………..	14
7.2	Дополнительная литература…………………………………………..	14
7.3	Периодические издания………………………………………………..	15
7.4	Интернет-ресурсы………………………………………………………	15
7.5	Методические указания к лабораторным занятиям…………..……	15
7.6	Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий……………………………………….	15
8	Материально - техническое обеспечение дисциплины…………..	16
	Лист согласования рабочей программы дисциплины………………	17
	Дополнения и изменения в рабочей программе дисциплины………	18

1 Цели и задачи освоения дисциплины
Цель преподавания дисциплины является подготовка студентов в области исследования сложных систем и процессов на основе методов математического моделирования.

Задачи преподавания дисциплины:

- раскрыть содержание базовых понятий, предмета, методов и принципов моделирования;

- дать представление о видах моделирования и основных походах к построению математических моделей систем;

- исследование и оптимизация биологических процессов и систем на различных уровнях их организации;
2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина «Математическое моделирование биологических процессов» относится к профессиональному циклу и входит в состав вариативной части дисциплины по выбору ООП Б.3.2.12.4.2.

Освоение дисциплины готовит к работе со следующими объектами профессиональной деятельности бакалавров:

математические модели биологических процессов;

Для освоения дисциплины «Математическое моделирование биологических процессов» обучающиеся используют знания, умения, способы деятельности и установки, сформированные в ходе дисциплин:

математика и математические методы в биологии;
информатика и современные информационные технологии;

Освоение данной дисциплины является необходимой основой для прохождения научно-исследовательской и квалификационной практики.

3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки (специальности):

а) общекультурных (ОК):

следует этическим и правовым нормам в отношении других людей и природы (принципы биоэтики), имеет чёткую ценностную ориентацию на сохранение природы и охрану прав и здоровья человека (ОК-1);
проявляет экологическую грамотность и использует базовые знания в области биологии в жизненных ситуациях; понимает социальную значимость и умеет прогнозировать последствия своей профессиональной деятельности, готов нести ответственность за свои решения (ОК-8);

б) Профессиональных (ПК):

демонстрирует базовые представления о разнообразии биологических объектов, понимание значения биоразнообразия для устойчивости биосферы (ПК-1);
демонстрирует знание принципов структурной и функциональной организации биологических объектов и механизмов гомеостатической регуляции; применяет основные физиологические методы анализа и оценки состояния живых систем. (ПК-3)

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

- цель, основные задачи и области применения методов математического моделирования в рамках специальностей, на которые ориентирована дисциплина;

- особенности биологических объектов моделирования и методики экспериментальной оценки их свойств;

- классификацию моделей по свойствам, используемому аппарату их синтеза, специфике моделируемого объекта;

- виды моделирования;

- классификацию языков моделирования.
Уметь:

- адекватно ставить задачи исследования и оптимизации сложных объектов на основе методов математического моделирования;

- осуществлять формализацию и алгоритмизацию функционирования исследуемой системы;

- выбирать класс модели и оптимизировать ее структуру в зависимости от поставленной задачи, свойств моделируемого объекта и условий проведения эксперимента;

- выбирать адекватные методы исследования моделей;

- разрабатывать модели систем с использованием различных подходов к исследованию систем;

- принимать адекватные решения по результатам исследования моделей.

Владеть:

научным языком и терминологией дисциплины;
методами работы моделирования биологических систем;
навыками анализа и синтеза получаемой информации;
приемами сбора, первичной и математической обработки биологических данных;
навыками работы со специализированными программами по моделированию биологических процессов.

Приобрести опыт деятельности:

моделированию биологических систем

4 Содержание и структура дисциплины (модуля)

4.1 Содержание разделов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела (модуля)	Содержание раздела (модуля)	Форма текущего контроля
1	Введение в дисциплину. Классификация моделей.	Предмет, цели и задачи освоения дисциплины. История развития и становления дисциплины. Связь с другими дисциплинами специальности. Методики и методы, используемые в математическом моделировании биологических процессов.	ДЗ, реферат, устный опрос
Модуль 1 – Модели, основанные на дифференциальных уравнениях.
2	Модели, основанные на дифференциальных уравнениях. Модели роста популяций.	Модели, основанные на дифференциальных уравнениях первого и второго порядков. Модели роста численности популяций и сообщества. Кривые роста популяций. Закон минимума Либиха.	ДЗ, тестовый контроль, коллоквиум
Модуль 2 – Модели динамической структуры и устойчивость стационарных состояний.
3	Модели динамической структуры. Исследование устойчивости стационарных состояний нелинейных систем второго порядка.	Модели динамической структуры. Устойчивость в состоянии нелинейных систем второго порядка.	ДЗ, тестовый контроль, коллоквиум
Модель 3 – Иерархия времён в биологии и колебания в биологических системах.
4	Иерархия времен в биологических системах. Колебания в биологических системах.	Иерархия времени в биологических системах. Модели времени. Колебания в биологических системах. Динамика и кривые колебаний.	Письменный опрос, коллоквиум, рефераты

4.2 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетная единица (36 часов).

Трудоёмкость дисциплины в 7 семестре полный срок обучения 1 зачётная единица (36 часов)

Вид работы	Трудоёмкость, часов
Вид работы	7 сем	Всего
Общая трудоёмкость:	36	36
Аудиторная работа:	18	18
Практические занятия (ПЗ) Лабораторные занятия (ЛБ)	- 18	- 18
Самостоятельная работа:	18	18
Реферат (Р)	-	-
Эссе	-	-
Контрольная работа	-	-
Самостоятельное изучение разделов дисциплины	8	8
Самоподготовка:	10	10
Подготовка к лабораторным занятиям	5	5
Повторение лекционного материала и материала учебников	5	5
Подготовка и сдача зачёта	-	-
Вид итогового контроля	зачёт	зачёт

Трудоёмкость дисциплины сокращённый срок обучения 1 зачётная единица (36 часов)

Вид работы	Трудоёмкость, часов
Вид работы	5 сем	Всего
Общая трудоёмкость:	36	36
Аудиторная работа:	18	18
Лекционные занятия (Л) Лабораторные занятия (Лб)	- 18	- 18
Самостоятельная работа:	18	18
Реферат (Р)	-	-
Эссе	-	-
Контрольная работа	-	-
Самостоятельное изучение разделов дисциплины	8	8
Самоподготовка:	10	10
Подготовка к лабораторным занятиям	5	5
Повторение лекционного материала и материала учебников	5	5
Подготовка и сдача зачёта	-	-
Вид итогового контроля	зачёт	зачёт

Разделы дисциплины, изучаемые студентами полного срока обучения в 7 семестре

№ раздела	Наименование раздела	Количество часов
		Всего	Аудиторная работа		Внеаудит. работа (СР)
		Всего	ПЗ	Лб	Внеаудит. работа (СР)
1	Введение в дисциплину. Классификация моделей.	4	-	-	4
2	Модели, основанные на дифференциальных уравнениях. Модели роста популяций.	10	-	6	4
3	Модели динамической структуры. Исследование устойчивости стационарных состояний нелинейных систем второго порядка.	10	-	6	4
4	Иерархия времен в биологических системах. Колебания в биологических системах.	12	-	6	6
	Итого:	36	0	18	18

Разделы дисциплины, изучаемые студентами сокращённого срока обучения в 5 семестре

№ раздела	Наименование раздела	Количество часов
		Всего	Аудиторная работа		Внеаудит. работа (СР)
		Всего	Л	ЛБ	Внеаудит. работа (СР)
1	Введение в дисциплину. Классификация моделей.	6	-	2	4
2	Модели, основанные на дифференциальных уравнениях. Модели роста популяций.	9	-	5	4
3	Модели динамической структуры. Исследование устойчивости стационарных состояний нелинейных систем второго порядка.	9	-	5	4
4	Иерархия времен в биологических системах. Колебания в биологических системах.	12	-	6	6
	Итого:	36	0	18	18

4.3 Лабораторные занятия
Лабораторные занятия для студентов полного и сокращённого сроков обучения

№ занятия	№ раздела	Тема	Кол-во часов
1	2	Построение моделей взаимодействия видов.	2
2	2	Построение моделей ферментативного катализа.	2
3	3	Построение моделей ограниченного и неограниченного роста. Экспоненциальный рост. Автокатализ.	2
4	3	Построение и анализ классических моделей Лотки и Вольтерра.	2
5	3	Построение и анализ моделей межвидовой конкуренции и естественного отбора.	2
6	4	Построение моделей проточной культуры микроорганизмов.	2
7	4	Построение моделей пространственно-временной самоорганизации биологических систем.	4
8	4	Построение моделей морфогенеза.	2
Итого:			18

4.4 Практические занятия

Практические занятия не предусмотрены учебным планом
4.5 Самостоятельное изучение разделов дисциплины
Самостоятельное изучение разделов дисциплины студентами полного и сокращённого сроков обучения

№ раздела	Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение	Кол-во часов
1	История развития дисциплины.	2
1	Классификация моделей биологических процессов.	2
3	Специфика математического моделирования биологических систем.	3
3	Теоретические исследования в области биологии и физиологии человека.	2
Итого:		8

5 Образовательные технологии
В процессе преподавания дисциплины используются следующие образовательные технологии: лекция, метод малых групп.

При организации самостоятельной работы используются следующие образовательные технологии: работа с книгой, поиск дополнительной информации, использование интернет-ресурсов.
5.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

№ раздела	Вид занятия (Л, ПР, С)	Используемые интерактивные образовательные технологии	Кол-во часов
2	Лб	Компьютерные презентации, работа с интерактивным диском «Открытая биология».	4
3	Лб	Решение учебных задач: «Модели ограниченного и неограниченного роста популяции».	2
3	Лб	Решение учебных задач: «Модели ферментативного катализа».	2
Итого:			8

6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды текущего контроля: устный, письменный, тестовый контроль знаний, написание рефератов.

Итоговый формой контроля знаний, умений и навыков по дисциплине для студентов полного срока обучения является зачет. Он проводится по билетам, включающим два теоретических вопроса по разным разделам дисциплины.

6.1 Вопросы для контроля знаний по дисциплине «Математическое моделирование биологических процессов»

Понятие модели. Модели в биологии.
Системность познавательных процессов.
Специфика математического моделирования живых систем.
Принципы математического моделирования органов и систем человека.
Внутриклеточные колебания веществ.
Неограниченный рост популяции. Экспоненциальный рост. Автокатализ.
Классические модели Лотки и Вольтерра.
Ограниченный рост популяции и сообщества.
Пространственно-временная самоорганизация биологических систем.
Модели ферментативного катализа.
Связь дисциплины «Математическое моделирование биологических процессов» с другими дисциплинами.

6.2 Примеры тестовых заданий для проведения промежуточного контроля знаний
1 Замену реального объекта его подходящей копией, реализующей существенные свойства объекта, называют:

а) Моделированием

б) Систематизацией

в) Формализацией

2 Предмет, процесс или явление, имеющее уникальное имя и представляющее собой единое целое, называют:

а) Объектом

б) Моделью

в) Алгоритмом

3 Какая модель компьютера является формальной (полученной в результате формализации):

а) Рисунок компьютера

б) Логическая схема компьютера

в) Техническое описание компьютера

4 Моделью поведения можно считать:

а) Билет в кино

б) Инструкцию по получению денег в банкомате

в) Историю болезни

5 Моделью организации знаний можно считать:

а) Расписание уроков

б) Оглавление учебника

в) Список литературы

6 Представление существенных свойств и признаков объекта моделирования в выбранной форме называется:

а) Систематизацией

б) Моделированием

в) Формализацией

7 Материальной моделью не является:

а) Кукла

б) Компьютер

в) Рисунок

г) Чучело

8 Модель по сравнению с моделируемым объектом содержит:

а) Меньше информации

б) Больше информации

в) Столько же информации

9 Выбрать пару объектов, о которых можно сказать, что они находятся в отношении «объект – модель»:

а) Страна – ее столица

б) Курица – цыплята

в) Болт – чертеж болта

10 Информационной моделью, которая имеет сетевую структуру, является:

а) Модель компьютерной сети Интернет

б) Файловая система компьютера

в) Генеалогическое дерево семьи

1 2

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) материаловедение направление... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...		Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) менеджмент направление... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) политология направление... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...		Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки:... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) химия направление подготовки:... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...		Рабочая программа учебной дисциплины современные технологии математического... Специальность научных работников: 05. 13. 18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»
	Рабочая программа учебной дисциплины современные технологии программирования... Специальность научных работников: 05. 13. 18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»		Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) инженерные web-технологии... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) культура дискуссий и... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...		Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) инженерное программное... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) специальные функции в... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...		Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) основы конечно-элементного... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) аналитическая динамика... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...		Учебной дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля)... Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины (модуля) / ожидаемые результаты образования и компетенции...
	Математическое моделирование термически нагруженных конструкций котельных агрегатов Специальность: 05. 13. 18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ		Аннотированная программа дисциплины М 20 Математическое моделирование биотехнологических процессов: Методические указания к самостоятельной работе [Текст] / сост. П....

Рабочая программа учебной дисциплины «математическое моделирование биологических процессов»

Декан естественнонаучного факультета

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»

Похожие: