См. п. 8 - Автоматизированная информационная система ГУ
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ Документ СМК 3 уровня УМКД УМКД 042-39. 1.ХХ/012013 УМКД Редакция №____от_____ Программа дисциплины «Математические модели в экологии» для преподавателя УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИИ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «Математические модели в экологии» для специальности5В060801 – «Экология» ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ Семей 2013 ПРЕДИСЛОВИЕ 1 РАЗРАБОТАНО Составитель____________«28» августа 2013 г. Ж.Н.Аргынгазина, преподаватель кафедры Информатики и информационных технологий ОБСУЖДЕНО На заседании технологий» кафедры «Информатики и информационных Протокол от «11» сентября 2013 г., №1 Заведующий кафедрой _________ Абишова А.А. 1.1 На заседании учебно-методического бюро физико-математического факультета Протокол от «12» сентября 2013 г., №1 Председатель _____________К.А. Батырова 2 УТВЕРЖДЕНО Одобрено и рекомендовано к изданию методического совета университета Протокол от «18» сентября 2013 г., №1. на Председатель УМС _____________Г.К. Искакова 3 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ заседании Учебно- СОДЕРЖАНИЕ 1 2 3 4 5 6 7 Область применения Нормативные ссылки Общие положения Содержание учебной дисциплины (модуля) Перечень тем для самостоятельной работы студентов Учебно-методическая карта по дисциплине Карта обеспеченности учебно-методической литературой 8 Литература 1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса по дисциплине «Математические модели в экологии», предназначена для студентов специальности 5В060801 – «Экология». 2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливаетпорядок организации учебного процесса по дисциплине «Математические модели в экологии» в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов: - Государственный общеобязательный стандарт образования соответствующего уровня образования; - Типовой учебный план специальности 5В060801 – «Экология». - СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования к разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»; - ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и содержание учебно-методических комплексов дисциплин». 3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3.1 Краткое содержание дисциплины: Основная задача экологии на современном этапе — детальноеизучение количественными методами основ структуры ифункционирования природных и созданных человеком систем, поискобщих закономерностей, относящихся к широкому кругу конкретныхситуаций. Большое влияние на экологию оказали достиженияматематики, физики, химии. В свою очередь экология выдвигаетперед этими науками новые задачи.Математическая дисциплина, изучающая модели экологическихобъектов и процессов и методы их исследования, называетсяматематической экологией. Становление ее очень показательно вметодическом отношении. С чего должно начинаться построениелюбой математической модели? В чем состоит ее основноесодержание? Математическая модель учитывает прежде всего теограничения и принципы отбора, которые выделяют реальновозможные изменения из числа допустимых. Такими принципамиявляются законы сохранения. Современная физика начиналась сзаконов сохранения, первым ее принципом отбора был законсохранения импульса. Законы сохранения (балансовыесоотношения) — это основа любой физической модели. Диапазон и масштаб моделируемых процессов крайне велик —от глобальной экологии до прогнозирования динамики отдельныхкомпонентов биоценозов. Поэтому при классификации экологическихмоделей используют различные подходы. Наиболее часто применяютдинамическое моделирование, в основе которого лежит описаниеэкосистемы с помощью дифференциальных уравнений сопределяемыми по эмпирическим данным параметрами. 3.2 Целью курса является ознакомление студентов с теоретическими разработками и способами построения математических моделей для изучения структуры, функционировании, динамики и развития природно-ангропогенных систем, связей и взаимодействий в сфере окружающей среды. Рассмотреть специфические особенности моделирования, как инструмента выявления и разрешения социально-геоэкологических противоречии. Изучить некоторые аспекты математического моделирования экологических процессов. 3.3 Основная задача изучения дисциплины: задачами курса являются: изучения курса заключается в повышении общей математической подготовки студентов: научить студентов самостоятельному исследованию экологических проблем. 3.4 Результаты обучения: объект и предмет исследования, состоящих из взаимодействующих частей самой различной природы; технологию составления модели сложной природносоциально-экономической системы с учетом ее существенных свойств на языке математических соотношений; уметь: применять необходимые способы описания моделей, включая деление объекта на сравнительно однородные взаимодействующие части; разбираться в типах математических моделей (концептуальнобалансовые, статистические, динамические, оптимизационные); определять значения параметров и производить расчеты по формулам; интерпретировать результаты моделирования природных комплексов с целью принятия мер по предотвращению негативных последствий антропогенного воздействия; приобрести практические навыки: имитационного математического моделирования; типизации и структурирования изучаемых объектов. 3.5 Пререквизиты курса: Для освоения дисциплины магистр должен обладать знаниями по дисциплинам «Математика», «Информатика», «Биология» в объеме средней общеобразовательной школы, первого курса 3.6 Постреквизиты курса: Математический анализ, линейная алгебра, методы оптимальных решений, теории вероятностей, математическая статистика, общая биология. 3.7 Выписка из рабочего плана: Курс Семестр Кредиты ЛК ЛБ СРСП СРС Всего Форма час час час час час итогового контроля 3 6 2 15 15 15 45 90 экзамен 4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) Наименование тем и их содержание Количество часов 1 2 Лекционные занятия Основные сведения о моделировании в экологии. История развития математического моделирования в экологии Методы моделирования. Качественное моделирование. 1 Матрица леопольда.Статистические модели. 1 Модели типа «хищник - жертва».Имитационные модели.Метод монте-карло 1 Простейшие математические модели популяционной динамики.исследование однородной популяции, живущей изолированно в неизменной среде Лимитированная популяция с логистическим законом роста.обобщенная логистическая популяция Динамика численности популяции в периодической среде. 1 Опасность жесткого планирования при эксплуатации экосистем 1 Модели динамики численности двух взаимодействующих популяций при различных типах взаимодействия.взаимодействие двух популяций, борющихся за общую пищу Исследование сообщества типа «хищник – жертва».Усовершенствованная модель «хищник – жертва Исследование динамики усовершенствованной модели «хищник – жертва». 1 Модель «хищник - жертва» в частных производных 1 1 1 1 1 1 Моделирование экологических систем и геосистем.Краткая характеристика моделей. Ограничения моделирования эко- и геосистем. Концептуальные модели экосистем и модели знаний геоситуаций. 1 Построение динамических моделей экосистемы. 1 Лабораторные занятия Построение математической модели для популяции одного вида. Математическая модель популяции в условиях конкуренции. Математическая модель для системы «Вольтера -Лоттка» Моделированиесистемы «консумент-продуцент» Исследование сообщества типа «хищник – жертва».Усовершенствованная модель «хищник – жертва Математическая модель загрязнения промышленным отходом окружающей среды. 1 2 2 2 2 2 4 5 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ 5.1 Интегративность качеств геосистемы 5.2 Приоритетность моделирования экосистем как функциональных единств 5.3 Применение и недостатки различных моделей урожай-климат 5.4 Матричное представление исходных данных. 5.5 Понятие открытой и закрытой модели. 5.6 Типизация водных объектов и схематизация конвективно-диффузионного переноса. 5.7 Оценка качества воды на основе факторного комплексного показателя 6 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ Тема Лекционного занятия Наглядны Вопросы для Форма е самостоятельног контрол Лабораторного пособия, о изучения я занятия ТСО, плакаты, стенды 1 3 4 5 6 Презента См. п. 8 Основные сведения о моделировании в экологии. ции, История развития интеракти математического вная моделирования в экологии доска, См. п. 8 Методы моделирования. Построение раздаточн Качественное математическо ый моделирование. й модели для популяции одного вида материал Матрица леопольдаСтатистические модели. Модели типа «хищник - Математическа жертва».Имитационные я модель модели.Метод монте-карло популяции в См. п. 8 См. п. 8 условиях конкуренции Простейшие математические модели популяционной динамики.исследование однородной популяции, живущей изолированно в неизменной среде Математическа Лимитированная популяция с логистическим я модель для законом роста.обобщенная системы логистическая популяция См. п. 8 Динамика численности популяции в периодической среде. Опасность жесткого Моделировани планирования при есистемы эксплуатации экосистем «консумент- См. п. 8 «Вольтера Лоттка» См. п. 8 - См. п. 8 продуцент» Модели динамики численности двух взаимодействующих популяций при различных типах взаимодействия.взаимодей ствие двух популяций, борющихся за общую пищу Исследование сообщества типа «хищник – жертва».Усовершенствован ная модель «хищник – жертва Исследование динамики усовершенствованной модели «хищник – жертва». См. п. 8 Исследование сообщества типа «хищник – жертва».Усоверш енствованная модель «хищник – жертва См. п. 8 См. п. 8 Модель «хищник - жертва» в частных производных Моделирование экологических систем и геосистем.Краткая характеристика моделей. Ограничения моделирования экои геосистем. См. п. 8 Математическ ая модель загрязнения промышленн ым отходом окружающей среды. Концептуальные модели экосистем и модели знаний геоситуаций. Построение динамических моделей экосистемы. См. п. 8 См. п. 8 См. п. 8 7 КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ Наименование Количествоэкземпляров Количествостудентов Процентобеспеченучебников, ности учебнометодических пособий 1 2 3 4 8 ЛИТЕРАТУРА Основная: 1. Серовайский С Я., Лысковская Н.А., Попова Н.В. Математические и компьютерные модели в экологии. Динамика популяций. - Алматы: Казак университет!, 1999. - 189 с, 2. Коробкин В.И., Псредсльский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: Феникс, 2001. -576 с 3. Экология и безопасность жизнедеятельности/Под ред. Л.А. Муравья. -. М: ЮНИТИ-ДАНА, 2000, - 447 с. 4. Инченко Б.П., Мартыщенко Л.А. Информационная экология. 4.1-2. СПб.: Пордмет-Издат, 1998. - 208 с. Дополнительная: 1. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф., Савиных В.П. Перспективы развития цивилизации: многомерный анализ - М.: Логос, 2003. - 576 с. 2. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 557 с. 3. Природа моделей и модели природы. - М: Мысль, 1986. - 236 с. 4. Системный подход к управлению водными ресурсами. - М.: Наука, 1985. - 392 с. 5. Математические модели контроля загрязнения воды. /Под ред. А. Джеймс, 6. ЮМ. Свирежева. - М.: «Мир», 1981. -471с. 7. Трофимов A.M., Панасюк MR. Геоинформационные системы и проблемы 8. управления окружающей средой. • Казань: Казанский университет, 1984. - 142 с 9. Жеребятьев И.Ф., Нысанбаева СЕ. Математическое моделирование процессом формирования качества воды в водных объектах. (Описания к лабораторным работам). - Алматы, 1993. -32 с. 10. Модели управления природными ресурсами. - М.: Наука. 1981. 264 с. 11. Виталиев А.Б. Проблемы окружающей среды и сохранения биологического разнообразия. Учебное пособие. - Алматы, Казак университет!, 2005. - 127 с.
