201000_bsit_1kurs_osn_vozd_fiz_faktorov_sredy_ofo_sorokinx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет
имени Н.Г. Чернышевского»
Балашовский институт (филиал)
УТВЕРЖДАЮ:
Директор БИ СГУ
доцент А.В. Шатилова
_________________
"10" ноября 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
Основы воздействия физических факторов среды
на биологические системы
Направление подготовки
201000 Биотехнические системы и технологии
Профиль подготовки
Биомедицинская инженерия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Балашов
2014
СОДЕРЖАНИЕ
2. Место дисциплины в структуре образовательной программы_____________3
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе освоения дисциплины
____________________________________________________________________________3
Планируемые результаты обучения по дисциплине ____________________________ 4
4. Содержание и структура дисциплины __________________________________4
4.1. Объем дисциплины _____________________________________________________ 4
4.2. Содержание дисциплины ________________________________________________ 5
4.3. Структура дисциплины _________________________________________________ 5
5. Образовательные технологии, применяемые при освоении дисциплины ____6
Информационные технологии, используемые при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине __________________________________________ 6
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины ___________________________________6
Самостоятельная работа студентов по дисциплине _____________________________ 7
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации по дисциплине _________________________________________________________ 8
7. Данные для учета успеваемости студентов в БАРС _____________________10
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины _______11
Литература по курсу_______________________________________________________11
Основная литература ______________________________________________________________ 11
Дополнительная литература ________________________________________________________ 11
Интернет-ресурсы _________________________________________________________11
Программное обеспечение __________________________________________________12
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины ____________________12
2
1. Цель освоения дисциплины
Цель освоения дисциплины «Основы воздействия физических факторов среды на
биологические системы» – формирование у студентов представления о физических факторах и их воздействии на биологические системы, а также о способах использования в
лечении и предупреждении заболеваний
2. Место дисциплины
в структуре образовательной программы
Дисциплина относится квариативной части математического и естественнонаучного цикла (Б2.ДВ1.1).
Для освоения указанной дисциплины студент должен овладеть компетенциями,
знаниями и умениями, сформированными в результате освоения основных дисциплин,
входящих в вариативную часть математического и естественнонаучного цикла, таких как
«Физика», «Естественно-научная картина мира», «Химия», «Математический анализ»,
«Информатика». В ходе изучения дисциплины происходит обобщение знаний, полученных при освоении указанных курсов, показывается взаимосвязь и взаимовлияние различных дисциплин, реализуется профессиональная направленность образовательного процесса.
Изучение дисциплины «Основы воздействия физических факторов среды на биологические системы» предшествует и необходимо для изучения дисциплин вариативной части профессионального цикла «Биология человека и животного», «Биофизика», «Динамические системы в биологии и технике», «Метрология, стандартизация, сертификация»,
«Моделирование биологических процессов и систем», «Медицинские приборы, аппараты,
системы и комплексы».
3. Компетенции обучающегося,
формируемые в процессе освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин мира
в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
 способностью владеть основными методами защиты производственного персонала
и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий
(ОК-15).
 способностью представить адекватную современному уровню знаний научную
картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);
 способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в
ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий
физико-математический аппарат(ПК-2);
 способностью владеть основными приемами обработки и представления экспери3


ментальных данных (ПК-5);
соблюдения экологической безопасности (ПК-17);
способностью осуществлять сбор и анализ медико-биологической инаучнотехнической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере
биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы
(ПК-18);
Планируемые результаты обучения по дисциплине
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
- механические свойства биологических тканей;
- физические основы клинического метода измерения давления крови;
- физические основы звуковых методов исследования в клинике;
- магнитные свойства тканей организма;
уметь:
- использовать специальные методы оптической микроскопии;
- применять электроды для съема биоэлектрического сигнала;
- использовать датчики медикобиологической информации;
владеть:
- навыками работы с методами количественной оценки биофизического воздействия физических факторов;
- методами определения основного воздействующего фактора при многопараметрическом воздействии на биологическую систему;
- методами работы со справочной информацией биотехнического назначения для
определения и уточнения параметров приборов и аппаратов, а также воздействующих на
биологические системы факторов;
приобрести опыт:
– ознакомительного и изучающего чтения специальной литературы;
– применения расчетов для определения параметров и оценки относительного воздействия физических факторов на биологические системы;
– применения простейших методов сбора эмпирического и теоретического материала для изучения особенностей воздействия на биологические системы;
– использования в учебной деятельности современных профессиональных баз данных и справочных систем.
4. Содержание и структура дисциплины
4.1. Объем дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа, из них:
4
– по очной форме обучения: 36 часов аудиторной работы (18 часов лекций и 18
часов практических занятий), 36 часов самостоятельной работы. Дисциплина изучается во
2 семестре, ее освоение заканчивается зачетом;
4.2. Содержание дисциплины
Раздел 1. Медикобиологические измерения
Специфика медико-биологических измерений. Работа и мощность сердца. Аппарат
искусственного кровообращения.
Раздел 2. Аудиометрия
Строение и модели мембран. Физические свойства и параметры мембран.Характеристики слухового ощущения. Понятии об аудиометрии.
Раздел 3. Электромагнитные поля
Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов, применяемых в медицине. Действие тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ.Воздействие переменных (импульсных) токов. Воздействие переменных магнитного и электрического полей.
Раздел 4. Восприятие излучений
Оптическая система глаза и ее особенности. Физические основы действия различных излучений на организм.
4.3. Структура дисциплины
Раздел дисциплины
Семестр
Неделя
семестра
Практическая
работа
Самостоятельная
работа
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов и трудоемкость (в часах)
1
1
2
Раздел 1. Медикобиологические измерения
Тема №1. Специфика
медико-биологических
измерений
Тема №2. Работа и
мощность сердца.
Раздел 2. Аудиометрия
Тема №1. Мембраны и
их свойства
Тема №2. Слуховые
ощущения
Раздел 3. Электромагнитные поля
3
2
4
1-4
5
16
6
4
7
4
8
8
9
2
1-2
8
2
2
4
Контроль решения
задач
2
3-4
8
2
2
4
Контроль решения
задач
2
2
5-8
5-6
16
8
4
2
4
2
8
4
2
7-8
8
2
2
4
2
9-14
24
6
6
12
Всего часов
№
п/п
Лекции
Очная форма обучения
2
3
Формы текущего
контроля успеваемости (по неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации (по
семестрам)
Контроль решения
задач
Контроль решения
задач
5
4
Тема №1. Электромагнитные волны
Тема №2. Гальванизация.
Тема №3. Воздействие
импульсных токов
Раздел 4. Восприятие
излучений
Тема №1. Глаз и его
особенности
Тема №2. Воздействие
различных излучений на
организм
Промежуточная аттестация
2
9-10
8
2
2
4
2
11-12
8
2
2
4
2
13-14
8
2
2
4
2
15-18
16
4
4
8
2
15-16
8
2
2
4
2
17-18
8
2
2
4
Контроль решения
задач
Контроль решения
задач
Контроль решения
задач
Контроль решения
задач
Контроль решения
задач
Зачет
5. Образовательные технологии,
применяемые при освоении дисциплины
Традиционные образовательные технологии:
– лекции:
– практические занятия;
– семинарские занятия.
Активные и интерактивные формы занятий:
– проблемная лекция;
– занятия в форме конференций, дискуссий.
Для обеспечения доступности обучения инвалидам и лицам с ограниченными возможностями здоровья учебные материалы могут быть адаптированы с учетом особых потребностей: в печатных материалах укрупнен шрифт, произведена замена текста аудиозаписью, использованы звуковые средства воспроизведения информации.
Информационные технологии, используемые
при осуществлении образовательного процесса по дисциплине
 Использование информационных ресурсов, доступных в информационнотелекоммуникационной сети Интернет (см. перечень ресурсов в п. 8 настоящей
программы).
 Составление и редактирование текстов при помощи текстовых редакторов.
 Создание электронных документов (компьютерных презентаций, видеофайлов,
плейкастов и т. п.) по изучаемым темам.
6. Учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
6
Самостоятельная работа студентов по дисциплине
В процессе изучения дисциплины по указанному курсу студент обязан выполнить
некоторые виды самостоятельных работ: выполнить и защитить лабораторные работы по
указанным темам; написать реферат на выбранную из предложенного списка тему, представить его на практическом занятии; самостоятельно изучить часть материалов в соответствии с программой.
Темы рефератов.
1.
Природа звука и его характеристики.
2.
Характеристики слухового ощущения.
3.
Понятие об аудиометрии.
4.
Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
5.
Волновое сопротивление.
6.
Отражение звуковых волн. Реверберция.
7.
Физика слуха.
8.
Ультразвук и его применение в медицине.
9.
Волоконная оптика и ее использование в оптических устройствах.
10.
Теплоотдача организма.
11.
Понятие о термографии.
12.
Инфракрасное излучение и его применение в медицине.
13.
Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине.
14.
Организм как источник полей.
15.
Лазеры и их применение в медицине.
16.
Фотобиологические процессы.
17.
Понятие о фотобиологии и фотомедицине.
18.
Биофизические основы зрительной рецепции.
19.
Электронный парамагнитный резонанс и его медико-биологическое применение.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Ядерный магнитный резонанс .
ЯМР – интроскопия (магнитно-резонансная томография).
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.
Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине.
Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.
Мощность дозы.
Количественная оценка биологического действия ионизирующего излуче-
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
Эквивалентная доза.
Дозиметрические приборы.
Защита от ионизирующего излучения.
Электрический разряд в газах.
Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие.
Магнитные свойства организма.
Понятие о биомагнетизме и магнитобиологии.
Импеданс тканей организма.
Дисперсия импеданса.
Физические основы реографии.
Электромагнитные волны.
Шкала электромагнитных волн.
Классификация частотных интервалов, применяемых в медицине.
Первичное действие постоянного тока на ткани организма.
Гальванизация.
Электрофорез лекарственных веществ.
ния.
7
43.
Воздействие переменных (импульсных) токов.
44.
Воздействие переменных магнитного поля.
45.
Воздействие переменного электрического поля.
46.
Воздействие электромагнитными волнами.
47.
Общая и медицинская электроника.
48.
Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.
49.
Электробезопасность медицинской аппаратуры.
50.
Надежность медицинской аппаратуры.
51.
Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической
информации.
52.
Электроды для съема биоэлектрического сигнала
53.
Датчики медико-биологической информации.
54.
Передача сигнала.
55.
Радиотелеметри
56.
Низкочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура.
57.
Высокочастотная физиотерапевтическая аппаратура.
58.
Аппараты электрохирургии.
Оценочные средства
для текущего контроля успеваемости
и промежуточной аттестации по дисциплине
Практические задания составлены таким образом, что в них всегда содержится
констатация какого-либо факта, указание на предполагаемую гипотезу, в рамках которой
этот факт трактуется, а так же задание, которое требуется выполнить. Для успешного выполнения задания необходимо определить средства, которые могут понадобиться, а также
исходные данные, присутствующие в описании факта и гипотезы. Вид и форма результата
подразумеваются в задании, но, как правило, явно не указаны. Таким образом, при известных исходных данных и относительной определенности результата пути выполнения (решения) поставленного задания, то есть последовательность действий, которая при строгом
соблюдении всех шагов приведет от исходных данных к достоверному результату. Содержание практического или лекционного занятия при подготовке к которому используется задание, как правило, подразумевает некоторый стандартный алгоритм: при выполнении которого будет достигнут желаемый результат. Студенту необходимо строго ему
(этому алгоритму) следовать.
На практических занятиях проводится заслушивание рефератов по теме практического занятия. Каждый студент за время проведения практических занятий должен выступить с докладом по выбранному им реферату и задать как минимум два вопроса по выступлениям других студентов. Темы рефератов приведены в заданиях для самостоятельной работы. Реферат должен содержать не менее 10 страниц формата А4 в содержательной части, должно присутствовать введение с целями и задачами, заключение с краткими
выводами и список использованной при написании реферата литературы. Время выступления одного студента с ответами на вопросы 30-40 минут, на доклад отводится 10-30 минут.
Вопросы к зачету.
1.
Природа звука и его характеристики.
2.
Характеристики слухового ощущения.
3.
Понятие об аудиометрии.
4.
Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
8
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Волновое сопротивление.
Отражение звуковых волн. Реверберция.
Физика слуха.
Ультразвук и его применение в медицине.
Волоконная оптика и ее использование в оптических устройствах.
Теплоотдача организма.
Понятие о термографии.
Инфракрасное излучение и его применение в медицине.
Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине.
Организм как источник полей.
Лазеры и их применение в медицине.
Фотобиологические процессы.
Понятие о фотобиологии и фотомедицине.
Биофизические основы зрительной рецепции.
Электронный парамагнитный резонанс и его медико-биологическое приме-
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Ядерный магнитный резонанс .
ЯМР – интроскопия (магнитно-резонансная томография).
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.
Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине.
Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.
Мощность дозы.
Количественная оценка биологического действия ионизирующего излуче-
нение.
ния.
27.
Эквивалентная доза.
28.
Дозиметрические приборы.
29.
Защита от ионизирующего излучения.
30.
Электрический разряд в газах.
31.
Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие.
32.
Магнитные свойства организма.
33.
Понятие о биомагнетизме и магнитобиологии.
34.
Импеданс тканей организма.
35.
Дисперсия импеданса.
36.
Физические основы реографии.
37.
Электромагнитные волны.
38.
Шкала электромагнитных волн.
39.
Классификация частотных интервалов, применяемых в медицине.
40.
Первичное действие постоянного тока на ткани организма.
41.
Гальванизация.
42.
Электрофорез лекарственных веществ.
43.
Воздействие переменных (импульсных) токов.
44.
Воздействие переменных магнитного поля.
45.
Воздействие переменного электрического поля.
46.
Воздействие электромагнитными волнами.
47.
Общая и медицинская электроника.
48.
Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.
49.
Электробезопасность медицинской аппаратуры.
50.
Надежность медицинской аппаратуры.
51.
Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической
информации.
52.
Электроды для съема биоэлектрического сигнала
53.
Датчики медико-биологической информации.
9
Передача сигнала.
Радиотелеметри
Низкочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура.
Высокочастотная физиотерапевтическая аппаратура.
Аппараты электрохирургии.
54.
55.
56.
57.
58.
7. Данные для учета успеваемости студентов в БАРС
Очная форма обучения
Таблица максимальных баллов по видам учебной деятельности
2
3
4
5
6
7
1
Лекции
10
Лабораторные занятия
0
Практические занятия
Самостоятельная работа
Автоматизированное тестирование
40
10
0
Другие
виды
учебной
деятельности
0
Промежуточная аттестация
40
8
Итого
100
Программа оценивания учебной деятельности студента
Лекции
Посещаемость, опрос, активность и др. за один семестр – от 0 до 10 баллов.
Лабораторные занятия
Не предусмотрены.
Практические занятия
Контроль решения задач на практическом занятии. 1 решенная задача – 1-2 балла,
максимум – 40 баллов.
Самостоятельная работа
Подготовка 1 реферата и отчета по подготовленному реферату (доклад (от 0 до 3),
ответы на вопросы по реферату (от 0 до 3 баллов), оценка реферата по содержанию (от 0
до 4 баллов)). Максимально 10 баллов.
Автоматизированное тестирование
Не предусмотрено.
Другие виды учебной деятельности
Не предусмотрено.
Промежуточная аттестация
31-40 баллов – ответ на «отлично»
21-30 баллов – ответ на «хорошо»
11-20 баллов – ответ на «удовлетворительно»
10
0-10 баллов – неудовлетворительный ответ.
Таким образом, максимально возможная сумма баллов за все виды учебной деятельности студента за один семестр по дисциплине «Основы воздействия физических
факторов среды на биологические системы» составляет 100 баллов.
Пересчет полученной студентом суммы баллов
по дисциплине «Основы воздействия физических факторов среды на биологические
системы» в оценку
Баллы
Оценка на зачете
0-55
Не зачтено
56-100
Зачтено
8. Учебно-методическое и информационное
обеспечение дисциплины
Литература по курсу
Основная литература
1. Тазетдинов Р. Г.Физико-химические основы технологических процессов и обработки конструкционных материалов: Учеб.пос. / Р.Г.Тазетдинов - 2 изд., доп. и
испр. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 400 с. – Режим доступа:
http://znanium.com/bookread.php?book=416469
Дополнительная литература
1. Новиков К.Н. Свободно-радикальные процессы в биологических системах при воздействии факторов окружающей среды [Электронный ресурс]: монография/ Новиков К.Н.— Электрон.текстовые данные.— М.: Российский университет дружбы
народов, 2011.— 200 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/11448
2. Трофимова, Т. И. Курс физики [Текст] : учеб.для вузов / Т. И. Трофимова. - 18-е
изд., стер. - М. : Академия, 2010. - 560 с. 3. Матвеев, А. Н. Механика и теория относительности [Текст] : учеб.для студентов
вузов / А. Н. Матвеев. - 3-е изд. - М. : ОНИКС 21век: Мир и Образование, 2003. 432 с.
4. Гриценко, В. И. Физические задачи-оценки и методика их решения [Текст] : учеб.метод. пособие для студентов физико-математич. факультета / В. И. Гриценко. Балашов : Изд-во "Николаев", 2004. - 68 с.
Интернет-ресурсы
1. Зональная научная библиотека [Электронный ресурс]. – URL:
http://www.sgu.ru/library
2. Электронные учебники [Электронный ресурс]. – URL: http://www.libedu.ru/
3. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов [Электронный ресурс]. –
URL: http://scool-collection.edu.ru
4. Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Электронный ресурс]. – URL:
http://window.edu.ru
5. Издательство «Лань» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система.
– URL: http://e.lanbook.com/
6. Издательство «Юрайт» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL: http://biblio-online.ru
11
7. Руконт [Электронный ресурс]: межотраслевая электронная библиотека. – URL:
http://rucont.ru
8. eLIBRARY.RU [Электронный ресурс]: научная электронная библиотека. – URL:
http://www.elibrary.ru
9. ibooks.ru [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL:
http://ibooks.ru
10. Znanium.com [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL:
http://znanium.com
Программное обеспечение
1. Пакетпрограмм Microsoft Office: Word и Exсel.
2. Пакетпрограмм Open Office: Writer и Calc.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
 Учебные аудитории, оборудованные комплектом мебели, доской.
 Комплект проекционного мультимедийного оборудования.
 Специально оборудованные лаборатории №202, №303, №302, для проведения лабораторных и практических занятий: видеопроектор, интерактивная доска, компьютер, обычная доска, пластиковая доска;
 Компьютерные классы (аудитории №№ 24, 25).
Рабочая программа дисциплины «Основы воздействия физических факторов среды
на биологические системы» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по
направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии» (квалификация
(степень) «бакалавр») и требованиями приказа Министерства образования и науки РФ №
1367 от 19.12.2013 г. о порядке организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования – программам бакалавриата,
программам специалитета, программам магистратуры.
Программа разработана в 2011 г. (одобрена на заседании кафедры физики и информационных технологий, протокол №7 от 29 августа 2011 г.)
Программа актуализирована в 2014 г. (одобрена на заседании кафедры физики и
информационных технологий, протокол № 2 от «16» октября 2014 года).
Автор:
канд. физ.-мат. наук
Сорокин А. Н.
Зав. кафедрой физики
и информационных технологий
канд. пед. наук, доцент
Сухорукова Е.В.
Декан факультета математики,
экономии и информатики
канд. пед. наук, доцент
Кертанова В. В.
12