Программа дисциплины Экологическая биотехнология

Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное учреждение
высшего профессионального образования
"Казанский (Приволжский) федеральный университет"
Институт фундаментальной медицины и биологии
подписано электронно-цифровой подписью
Программа дисциплины
Экологическая биотехнология М2.В.3
Направление подготовки: 020400.68 - Биология
Профиль подготовки: Биотехнология
Квалификация выпускника: магистр
Форма обучения: очное
Язык обучения: русский
Автор(ы):
Морозов Н.В.
Рецензент(ы):
Багаева Т.В.
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий(ая) кафедрой: Алимова Ф. К.
Протокол заседания кафедры No ___ от "____" ___________ 201__г
Учебно-методическая комиссия Института фундаментальной медицины и биологии:
Протокол заседания УМК No ____ от "____" ___________ 201__г
Регистрационный No 849414515
Казань
2014
Регистрационный номер 849414515
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
Содержание
1. Цели освоения дисциплины
2. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины /модуля
4. Структура и содержание дисциплины/ модуля
5. Образовательные технологии, включая интерактивные формы обучения
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
7. Литература
8. Интернет-ресурсы
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины/модуля согласно утвержденному
учебному плану
Регистрационный номер 849414515
Страница 2 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
Программу дисциплины разработал(а)(и) профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В. Кафедра
биохимии и биотехнологии отделение биологии и биотехнологии , NVMorozov@kpfu.ru
1. Цели освоения дисциплины
Целью курса является приобретение знаний, необходимых дипломированному специалисту по
специальности "Биология" при проведении научных исследований, решение задач прикладного
применения методов и технологий, разработка технических систем управляемого
использования в рассматриваемой области. Экобиотехнология- сравнительно новое
направление науки и прикладной биотехнологии - представлет собой область
междисциплинарных знаний биологии,химии, биохимии, экологии, микробиологии, физиологии,
популяционной генетики и инженерно-технологических дисциплин. Она обеспечивает будущих
инженеров-биотехнологов знанием фундаментальных вопросов, использования биологических
методов для очистки окружающей среды от техногенных загрязнений и переработки отходов.
2. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы высшего
профессионального образования
Данная учебная дисциплина включена в раздел " М2.В.3 Профессиональный" основной
образовательной программы 020400.68 Биология и относится к вариативной части.
Осваивается на 1 курсе, 2 семестр.
Дисциплина "Экологическая биотехнология" является логическим продолжением изучения
направления исследований, связанных с охраной окружающей среды, переработки первичных
и вторичных ресурсов, рекультивации нарушенных земель и очистки среды (природных и
технологических сточных вод) от загрязнений для восстановления естественных качеств
природных ресурсов.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
/модуля
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:
Расшифровка
приобретаемой компетенции
Шифр компетенции
ОК-6
(общекультурные
компетенции)
ПК-10
(профессиональные
компетенции)
ПК-2
(профессиональные
компетенции)
ПК-3
(профессиональные
компетенции)
способен самостоятельно приобретать с помощью
информационных технологий и использовать в
практической деятельности новые знания и умения, в том
числе в новых областях знаний, непосредственно не
связанных со сферой деятельности
глубоко понимает и творчески использует в научной и
производственно-технологической деятельности знания
фундаментальных и прикладных разделов специальных
дисциплин магистерской программы
знает и использует основные теории, концепции и
принципы в избранной области деятельности, способен к
системному мышлению
самостоятельно анализирует имеющуюся информацию,
выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и
выполняет полевые, лабораторные биологические
исследования при решении конкретных задач по
специализации с использованием современной аппаратуры
и вычислительных средств, демонстрирует ответственность
за качество работ и научную достоверность результатов
В результате освоения дисциплины студент:
Регистрационный номер 849414515
Страница 3 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
1. должен знать:
Источники и виды вредных воздествий на окружающую природную среду.
Пути абиотической трансформации загрязнений в окружающей среде.
Разновидности экосистем, участвующих в востановлении естественных качеств природных
вод, а также технологических сточных вод различных отраслей промышленности, сельского
хозяйства и быта.
Особенности биотрансформации различных органических соединений, включая биоцидов,
ПАВ, различных классов углеводородов нефти, а также сопутствующих сточным водам
высокотоксичных соединений.
2. должен уметь:
проводить анализ техногенного воздействия на окружающую природную среду и осуществлять
выбор экобиотехнологических методов, спсобов, устройств, а также технических систем для
биоремедиации природных экосистем, а также очистки производственных сточных вод.
3. должен владеть:
Представлениями о существующих экобиотехнологических методах, применяемых в
промышленности, сельском хозяйстве и быту, направленных на охрану природной среды от
загрязнения и истощения.
Практическими умениями и навыками по выявлению, выделению, идентификации,
формированию и культивированию различных таксономических групп
микроорганизмов,микроводорослей и высших водных растений. используемых для утилизации
твердых и жидких отходов различных отраслей народного хозяйства.
4. должен демонстрировать способность и готовность:
Демонстрировать навыки в использовании тех или иных биотехнологических методов в защите
и охране окружающей среды от загрязнения органическими веществами, минеральными
солями, условнопатогенными и патогенными микроорганизмами, сопутствующие многим видам
отходов народного хозяйства.
Умение анализировть и обобщать полученные данные по тем или иным приемам очистки и
восстановления среды от многих видов высокотоксичных соединений, биоциодов и других
ядов, оказывающих негативное влияние на здоровье человека, проживающем в том или ином
регионе, районе или местности.
4. Структура и содержание дисциплины/ модуля
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных(ые) единиц(ы) 108 часа(ов).
Форма промежуточного контроля дисциплины экзамен во 2 семестре.
Суммарно по дисциплине можно получить 100 баллов, из них текущая работа оценивается в 50
баллов, итоговая форма контроля - в 50 баллов. Минимальное количество для допуска к зачету
28 баллов.
86 баллов и более - "отлично" (отл.);
71-85 баллов - "хорошо" (хор.);
55-70 баллов - "удовлетворительно" (удов.);
54 балла и менее - "неудовлетворительно" (неуд.).
4.1 Структура и содержание аудиторной работы по дисциплине/ модулю
Тематический план дисциплины/модуля
Регистрационный номер 849414515
Страница 4 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
N
Раздел
Дисциплины/
Модуля
Тема 1. Предмет,
содержание и задачи
курса. Основные
особенности структуры
и функционирования
1.
природных экосистем.
Различия биоценозов
промышленных и
природных экосистем.
Тема 2.
Биотрансформация
органических
соединений в
природной среде и их
механизмы. Пути
2.
накопления
метаболизма и
детоксикации
органических и
минеральных
загрязнений.
Тема 3. Методы
очистки природных и
сточных вод от
разнообразных
загрязняющих
веществ.
3. Естественные и
искуственные методы
очистки сточных вод
предприятий малой
канализации и
крупнотоннажных
производств.
Тема 4.
Микробиологическая
переработка
орагнических отходов
промышленности,
сельского хозяйства и
4. быта. Биоконверсия
растительного сырья и
других отходов
(промышленности,
сельского хозяйства,
быта) топлива.
Биоэнергрия.
Тема . Итоговая
.
форма контроля
Регистрационный номер 849414515
Страница 5 из 11.
Виды и часы
аудиторной работы,
их трудоемкость
Неделя
Текущие формы
Семестр
(в часах)
семестра
контроля
Практические Лабораторные
Лекции
занятия
работы
2
1
2
4
0
контрольная
работа
2
2
2
4
0
контрольная
работа
2
3
4
6
0
домашнее
задание
2
4
2
4
0
контрольная
работа
0
0
0
экзамен
2
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
N
Раздел
Дисциплины/
Модуля
Итого
Виды и часы
аудиторной работы,
их трудоемкость
Неделя
Текущие формы
Семестр
(в часах)
семестра
контроля
Практические Лабораторные
Лекции
занятия
работы
10
18
0
4.2 Содержание дисциплины
Тема 1. Предмет, содержание и задачи курса. Основные особенности структуры и
функционирования природных экосистем. Различия биоценозов промышленных и
природных экосистем.
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Источники загрязнения окружающей природной среды: промышленные,
сельскохозяйственные, бытовые. Организмы водных и почвенных экосистем и их участие в
поглощении, метаболизме и превращении загрязнений ( от сложного до простых соединений,
вплоть до углекислоты и воды).
практическое занятие (4 часа(ов)):
Изучение биогеоценозов почвы, воды из различных объектов природной среды (почва, вода,
технологические сточные воды, замазученные нефтью и нефте продуктами земли, а также
смазочные масла разнообрахной природы).
Тема 2. Биотрансформация органических соединений в природной среде и их
механизмы. Пути накопления метаболизма и детоксикации органических и минеральных
загрязнений.
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Биотрансформация нефти, нефтепродуктов, включая минеральные полусинтетические и
синтетические масла из объектов промышленности, сеьского хозяйства и быта.
практическое занятие (4 часа(ов)):
Постановка опытов по исследованию биодеструкции и отработанных смазочных масел
аборигенными гетеротрофными мироорганизмами выявленными из природных объектов , а
также технологических сточных вод.
Тема 3. Методы очистки природных и сточных вод от разнообразных загрязняющих
веществ. Естественные и искуственные методы очистки сточных вод предприятий
малой канализации и крупнотоннажных производств.
лекционное занятие (4 часа(ов)):
Естественные и искуственные методы очистки , используемые для утилизации жидких отходов
в народном хозяйстве. биологическая очистка сточных вод, сооружения естественной очистки
(поля фильтрации, поля орошения, биоплато, биологические пруды, ботанические площадки,
окислительные каналы, лагуны) и управляемые искуственные методы очистки производства
сточных вод различных отраслей народного хозяйства (биофильтры, аэрофильтры, аэротенки
и матантенки). Основные биологические показатели, используемые для оценки востановления
качества загрязненных и очищенных вод. Требования предъявляемые к отводу очищенных вод
в природные водоемы с учетом видов и степени водопользования.
практическое занятие (6 часа(ов)):
Организация и проведение опытов по очистке сточных вод, загрязненных нефтью и
нефтепродуктами.
Тема 4. Микробиологическая переработка орагнических отходов промышленности,
сельского хозяйства и быта. Биоконверсия растительного сырья и других отходов
(промышленности, сельского хозяйства, быта) топлива. Биоэнергрия.
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Регистрационный номер 849414515
Страница 6 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
Отходы промышленности и сельского хозяйства и их биотрансформация методами
биометаногенеза. Основные параметры устройств, технических систем и биотехнологии,
применяемые для биометаногенеза, применяемых для утилизации твердых и жидких
высококонцентрированнных отходов, а также осадков биологических очистных сооружений
(биомасса активного или и других).
практическое занятие (4 часа(ов)):
Обобщение полученных результатов практических работ предыдущих занятий и разработка
рекомендаций по использованию тех или иных методов для восстановления и повышения
качества природной среды.
4.3 Структура и содержание самостоятельной работы дисциплины (модуля)
N
Раздел
Дисциплины
Тема 1. Предмет,
содержание и задачи
курса. Основные
особенности структуры
и функционирования
1.
природных экосистем.
Различия биоценозов
промышленных и
природных экосистем.
Тема 2.
Биотрансформация
органических
соединений в
природной среде и их
механизмы. Пути
2.
накопления
метаболизма и
детоксикации
органических и
минеральных
загрязнений.
Тема 3. Методы
очистки природных и
сточных вод от
разнообразных
загрязняющих
веществ.
3. Естественные и
искуственные методы
очистки сточных вод
предприятий малой
канализации и
крупнотоннажных
производств.
Регистрационный номер 849414515
Страница 7 из 11.
Виды
Формы контроля
Неделя самостоятельной Трудоемкость
Семестр
самостоятельной
семестра
работы
(в часах)
работы
студентов
2
1
подготовка к
контрольной
работе
2
2
подготовка к
контрольной
работе
12
контрольная
работа
2
3
подготовка
домашнего
задания
16
домашнее
задание
6
контрольная
работа
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
N
Раздел
Дисциплины
Виды
Формы контроля
Неделя самостоятельной Трудоемкость
Семестр
самостоятельной
семестра
работы
(в часах)
работы
студентов
Тема 4.
Микробиологическая
переработка
орагнических отходов
промышленности,
сельского хозяйства и
4. быта. Биоконверсия
растительного сырья и
других отходов
(промышленности,
сельского хозяйства,
быта) топлива.
Биоэнергрия.
Итого
2
4
подготовка к
контрольной
работе
10
контрольная
работа
44
5. Образовательные технологии, включая интерактивные формы обучения
На лекционном курсе-лекции-визуализации с элементами беседы, проблемные лекции.
На лабораторных занятиях - выполнение лабораторных работ, дискуссии по изучаемой
проблеме.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
Тема 1. Предмет, содержание и задачи курса. Основные особенности структуры и
функционирования природных экосистем. Различия биоценозов промышленных и
природных экосистем.
контрольная работа , примерные вопросы:
1.Наука "Экологическая биотехнология" и е основные разделы, раскрывающие суть сохранения
биосферы в естественном состоянии. 2. Исторический очерк развития науки и ее основные
этапы.
Тема 2. Биотрансформация органических соединений в природной среде и их
механизмы. Пути накопления метаболизма и детоксикации органических и минеральных
загрязнений.
контрольная работа , примерные вопросы:
Пути биотрансформации органических загрязнений водных и почвенных экосистемах и
участие в нем организмов экосистемы.
Тема 3. Методы очистки природных и сточных вод от разнообразных загрязняющих
веществ. Естественные и искуственные методы очистки сточных вод предприятий малой
канализации и крупнотоннажных производств.
домашнее задание , примерные вопросы:
Биологические методы утилизации твердых и жидких отходов. Основные показатели,
характеризующие степень и интенсивность биодеструкции органических загрязнений,
минерализации и детоксикации токсических веществ различной природы.
Тема 4. Микробиологическая переработка орагнических отходов промышленности,
сельского хозяйства и быта. Биоконверсия растительного сырья и других отходов
(промышленности, сельского хозяйства, быта) топлива. Биоэнергрия.
контрольная работа , примерные вопросы:
Регистрационный номер 849414515
Страница 8 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
Существующие методы и способы, а также устройства, используемые в переработке отходов
промышленности, сельского хозяйства, быта и их преимущества.
Тема . Итоговая форма контроля
Примерные вопросы к экзамену:
1. Предмет и задачи курса "Экобиотехнология"
2. Понятие биосферы,экосистемы. важнейшие биогеохимичесие функции живых организмов.
Функционирование экосистем. Самоочищающая способность природных экосистем.
3.Характеристика химических веществ-загрязнителей. Отходы промышленности сельского
хозяйства, быта. Характеристика биологического загрязнения - бактерии, актиномицеты,
микроводоросли, растительные отходы макрофитов и др.
4. Активный ил, используемый в аэробной очистке сточных вод. Сооружение биологической
очистки сточных вод (естественные и искуственные).
5. Способы переработки и обезвреживания твердых и жидких отходов. Микроорганизмы,
участвующие в утилизации жидких отходов, загрязненых нефтью, нефтепродуктами,
смазочными маслами и др.
7.1. Основная литература:
1. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. ? Прикладная экобиотехнология : учебное
пособие. - М.:БИНОМ.Лаб-я знаний. - Т.1. - 2012. - 629 с.
http://e.lanbook.com/view/book/8793/page7/
2. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. ? Прикладная экобиотехнология : учебное
пособие. - М.:БИНОМ.Лаб-я знаний. - Т.2. - 2012. - 567 с.
http://e.lanbook.com/view/book/8794/page415/
3. Морис П. ? Поверхности и межфазные границы в окружающей среде. От наноуровня к
глобального масштабу. - М.:БИНОМ. Лаб-я знаний, 2013. - 540 с.
http://e.lanbook.com/view/book/42601/page282/
7.2. Дополнительная литература:
1. Промышленная экология: Учебное пособие / Б.С. Ксенофонтов, Г.П. Павлихин, Е.Н.
Симакова. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2013. - 208 с.
http://znanium.com/bookread.php?book=327494
2. Лейкин Ю. А. Основы экологического нормирования: Учебник / Ю.А. Лейкин. - М.: Форум:
НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 368 с. http://www.znanium.com/bookread.php?book=451509
3. Тихонова И. О. Экологический мониторинг водных объектов: Учебное пособие / И.О.
тихонова, Н.Е. Кручинина, А.В. Десятов. - М.: Форум: НИЦ Инфра-М, 2012.
http://znanium.com/bookread.php?book=326721
7.3. Интернет-ресурсы:
Биотехнология - ru.wikipedia.org
Биотехнология растений: учебное пособие - http://z3950.ksu.ru/bcover/0-781826_con.pdf>.
католог образовательных интернет-ресурсов - edu.ru?modules.php?
научная электронная библиотека - eLIBRARY.RU
электронный архив знаний - http://Arxiv.org.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины(модуля)
Освоение дисциплины "Экологическая биотехнология" предполагает использование
следующего материально-технического обеспечения:
Регистрационный номер 849414515
Страница 9 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
Мультимедийная аудитория, вместимостью более 60 человек. Мультимедийная аудитория
состоит из интегрированных инженерных систем с единой системой управления, оснащенная
современными средствами воспроизведения и визуализации любой видео и аудио
информации, получения и передачи электронных документов. Типовая комплектация
мультимедийной аудитории состоит из: мультимедийного проектора, автоматизированного
проекционного экрана, акустической системы, а также интерактивной трибуны преподавателя,
включающей тач-скрин монитор с диагональю не менее 22 дюймов, персональный компьютер
(с техническими характеристиками не ниже Intel Core i3-2100, DDR3 4096Mb, 500Gb),
конференц-микрофон, беспроводной микрофон, блок управления оборудованием, интерфейсы
подключения: USB,audio, HDMI. Интерактивная трибуна преподавателя является ключевым
элементом управления, объединяющим все устройства в единую систему, и служит
полноценным рабочим местом преподавателя. Преподаватель имеет возможность легко
управлять всей системой, не отходя от трибуны, что позволяет проводить лекции, практические
занятия, презентации, вебинары, конференции и другие виды аудиторной нагрузки
обучающихся в удобной и доступной для них форме с применением современных
интерактивных средств обучения, в том числе с использованием в процессе обучения всех
корпоративных ресурсов. Мультимедийная аудитория также оснащена широкополосным
доступом в сеть интернет. Компьютерное оборудованием имеет соответствующее
лицензионное программное обеспечение.
Микробиологический бокс, термостаты, сушильные шкафы, ламинар, КФК 3, рН-метр-иономер,
спектрофотометр, апппарат для подсчета микроорганизмов, биодистиллятор воды,
холодильники, магнитная мешалка, встряхиватель жидкостей, установка для определения ХПК,
рН-метр ЭКСПЕРТ ОО1 для определния кислорода в среде, биохимическое потребление
ксилорода, температуры, рН среды и окислительно-восстановительный потенциал среды.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и учебным планом по
направлению 020400.68 "Биология" и магистерской программе Биотехнология .
Регистрационный номер 849414515
Страница 10 из 11.
Программа дисциплины "Экологическая биотехнология"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Морозов Н.В.
Автор(ы):
Морозов Н.В. ____________________
"__" _________ 201 __ г.
Рецензент(ы):
Багаева Т.В. ____________________
"__" _________ 201 __ г.
Регистрационный номер 849414515
Страница 11 из 11.