| Закреплена за кафедрой | Кафедра ботаники |
|---|---|
| Направление подготовки | 06.04.01. Биология |
| Профиль | Физико-химическая биология и биотехнология |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
| Учебный план | 06_04_01_Физхим-12-2017 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 1 (1) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 15 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Практические | 32 | 32 | 32 | 32 |
| Сам. работа | 76 | 76 | 76 | 76 |
| Итого | 108 | 108 | 108 | 108 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2017-2018 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра ботаники
Протокол от 06.01.2017 г. № 17
Заведующий кафедрой Мацюра А.В.
| 1.1. | Целями освоения учебной дисциплины Компьютерные технологии в биологии является: - ознакомление студентов с основными понятиями информатики, вычислительной техники и использование основных информационных методов. Курс должен заложить фундамент общей программистской культуры, умение использовать различные современные информационные технологии и персональные ЭВМ. Практические занятия должны способствовать усвоению основных понятий и прививать навыки работы с персональными компьютерами при решении профессиональных задач. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.Б |
| ОК-1 | способностью к абстрактному мышлению, анализу, синтезу |
| ОПК-7 | готовностью творчески применять современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче биологической информации для решения профессиональных задач |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - современные тенденции развития ИКТ в научно-исследовательской и профессиональной деятельности; - организацию образовательного процесса с использованием ИКТ в различных учреждениях образования; - правовые и этические нормы при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов в области образования; - понятийный аппарат области ИКТ; - современные компьютерные технологии, применяемые при решении научно-исследовательских, учебных и профессиональных задач в области биологии; - современное программное обеспечение для сбора, обработки научной информации, оформления результатов научных исследований; - проблемы и перспективы применения ИКТ в науке и образовании; - виды математических методов, применяемых в современной биологии; - прикладные программы для обработки текстовой, табличной и графической информации; - приемы подготовки и представления научных результатов в системе презентационной графики; - особенности работы в электронных библиотеках и архивах электронных препринтов; - возможности использования телекоммуникационных сетей для решения научно-исследовательских, учебных и профессиональных задач; - проблемы компьютерной безопасности и защиты информации. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | - осмысленно оперировать категориями в области ИКТ; - быстро находить, анализировать и грамотно контекстно обрабатывать научно-техническую, естественнонаучную и общенаучную информацию; - планировать мероприятия по организации учебно-воспитательного процесса с использованием ИКТ в образовательных учреждениях; - планировать и организовывать собственную работу и работу коллектива; - творчески подходить к планированию урока с использованием ИКТ; - применять современные ИКТ в учебном процессе; - самостоятельно использовать средства ИКТ (тематические сетевые ресурсы, базы данных, информационно-поисковые системы) для решения различных профессиональных задач; - подготавливать оригинал-макеты научных публикаций в MS Word и конвертировать их в переносимые форматы; - статистически обрабатывать научные данные в табличных пакетах; - создавать web-странички и публиковать их в сети Интернет; - разрабатывать электронные тесты; - работать с поисковыми системами, находить образовательные и тематические ресурсы в Интернет. - применять правильно различные виды математических расчетов и анализов в компьютерных средах при обработке данных полученных в результате биологических исследований; - трактовать результаты, полученные в ходе практических исследований в результате полевой и лабораторной работы. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - способностью порождать новые идеи и применять их в своей научно-исследовательской и профессиональной деятельности; - навыками самостоятельной научно-исследовательской работы, а также деятельностью в составе группы; - способностью принимать решения в рамках своей профессиональной компетенции; - навыками и приемами принятия решений по организации учебно-воспитательного процесса с использованием ИКТ в образовательных учреждениях; - основными методами научно-педагогического исследования; - понятийным аппаратом области ИКТ; - приемами подготовки и редактирования научных и учеб¬но-методических публикаций в различных форматах; - приемами извлечения актуальной информации из электронных библиотек, реферативных журналов; - на репродуктивно-творческом уровне базовыми знаниями в области компьютеризации науки и образования; - навыками создания статических иллюстраций, анимаций, мультимедийных приложений; - современными средствами подготовки традиционных и электронных научных публикаций и презентаций; - навыками создания динамических иллюстраций, аудио- приложений, видеофильмов; - культурой межличностного общения в сетевых телекоммуникационных структурах; - активными и интерактивными методами обучения. - знаниями в прикладной математической статистике в биологии; - навыками обработки биологических данных и проведения необходимых видов анализов. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Профильные математические методы в биологии | ||||||
| 1.1. | История биометрии – периоды становления науки до наших дней: современные программные среды для обработки статистических данных. Сбор биологических данных в различных биологических дисциплинах и последующая статистическая обработка. | Практические | 1 | 2 | ОК-1, ОПК-7 | Л2.3, Л1.2 |
| 1.2. | Исторические персонажи в истории биометрии и вариационной статистике | Практические | 1 | 10 | ОПК-7 | Л2.3, Л1.2 |
| Раздел 2. Описательная статистика средствами компьютерных технологий | ||||||
| 2.1. | Параметры описательной статистики (объем выборки, характеристики средней тенденции, показатели вариации относительно средней). | Практические | 1 | 2 | ОПК-7 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 2.2. | Описательная статистика средствами компьютерных технологий | Практические | 1 | 10 | ОК-1, ОПК-7 | Л2.2, Л2.1, Л1.1 |
| Раздел 3. Виды многомерных анализов (корреляционный анализ, регрессионный анализ, дисперсионный анализ) | ||||||
| 3.1. | Корреляционный анализ. Регрессионный анализ. Дисперсионный анализ. | Практические | 1 | 4 | ОК-1, ОПК-7 | Л2.3, Л2.1, Л2.5 |
| 3.2. | Математический метод в различных направлениях биологии. | Сам. работа | 1 | 38 | ОК-1, ОПК-7 | Л2.3, Л2.1, Л2.5 |
| Раздел 4. Молекулярная филогения | ||||||
| 4.1. | Современные молекулярно-генетические методы для решения проблем эволюции и филогении (на примере MEGA 4.0). | Практические | 1 | 4 | ОК-1, ОПК-7 | Л2.4, Л2.3 |
| 4.2. | Подготовка сиквенсов (нуклеотидных последовательностей ДНК) полученных с генбанков в сети Интернет и создание филогенетического дерева по определенной группе объектов (НИР) (метод проектов) | Сам. работа | 1 | 38 | ОК-1, ОПК-7 | Л2.4, Л2.3, Л1.2 |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Какова роль информационных технологий и информационный компьютерных технологий в биологической науке и образовании; перечислите виды прикладных и профессиональных программ в образовании и биологической науке В чем заключается необходимость применения математических методов в биологических исследованиях; с чем связано возникновение биометрии и вариационной (биологической) статистики; кто основатель дискриминантного анализа; кто впервые читал лекции по биометрии в России (МГУ); в чем главная особенность биометрии; биометрия в современное время; каковы особенности сбора и первичной обработки информации; в чем практическая разница использования профессиональных, популярных и специализированных программ для статистической обработке биологических данных; перечислите виды и назовите основные характеристики профессиональных программ для статистической обработке биологических данных; перечислите виды и назовите основные характеристики популярных программ для статистической обработке биологических данных; перечислите виды и назовите основные характеристики специализированных программ для статистической обработке биологических данных. Что для биолога единица наблюдения, приведите примеры; что является предметом биометрии; как классифицируют биологические признаки; мерные и счетные количественные признаки – в чем разница; в следствии чего может возникнуть ошибка в результатах наблюдений и по какому принципу их группируют; виды средних величин; что характеризует среднее квадратическое отклонение; каково значение процента уровня значимости для биологических исследований достаточно; о чем судят по критерию Стьюдента; для чего высчитывают дисперсию и медиану. Дайте обоснование причинно-следственной связи в биологических исследованиях; дайте классификацию признаков по их значению при изучении взаимосвязи; в чем принципиальное различие функциональной и статистической связей; дайте понятие функциональной связи и в чем её особенность; в чем заключается закон больших чисел; приведите общий вид уравнения модели стохастической связи; приведите примеры корреляционной связи; перечислите разновидности корреляционных связей и дайте им краткую характеристику; дайте характеристику коэффициенту корреляции; в чем принципиальное различие регрессионного и корреляционного анализов; почему часто в исследованиях приходится объединять корреляционный и регрессионный анализы; дайте понятие множественной корреляции и частного коэффициента корреляции. Дайте понятие регрессии; в чем принципиальное различие регрессионного и корреляционного анализов; что такое линейная регрессия и для чего она служит; что показывает коэффициент регрессии; укажите на коэффициент регрессии в уравнении линейной регрессии; что показывает коэффициент детерминации (R-квадрат) и каков его диапазон; на что показывает значимость F при регрессионном анализе; что такое теоретическая линия регрессии; что такое эмпирическая линия регрессии; чем определяется степень достоверности лини регрессии и коэффициента регрессии; что такое нулевая гипотеза; дайте характеристику криволинейной регрессии; дайте характеристику полиноминальной регрессии; что изучают с помощью множественной линейной регрессии; какие действия выполняют с помощью метода пошагового регрессионного анализа; что означают знаки «+» и «-» при интерпретации результатов регрессионного анализа в «Excel»; какая величина связывает коэффициенты регрессии и корреляции. Для чего служит метод дисперсионного анализа; как классифицируют дисперсионный анализ; что позволяет определить и учесть дисперсионный анализ; дайте характеристику уровням фактора; какова лавная цель дисперсионного анализа; назовите категории общей дисперсии в дисперсионно анализе; в чем особенность определения чисел степеней свободы при дисперсионном анализе; о чем можно судить полученным значением F-распределения Фишера-Снедекора в дисперсионном анализе. Перечислите математические методы в сравнительной флористике; каковы принципы количественного сравнения флор; для чего рассчитывается матрица мер включения; что представляет собой матрица сходства Съеренсена-Чекановского; перечислите три основные категории показателей видового богатства; дайте характеристику видам индексов видового богатства; дайте характеристику моделям видового обилия; дайте характеристику геометрическому ряду; дайте характеристику логарифмическому ряду; мера сходства в ассоциациях (оценка видового сходства биоценозов) – изобразите схематично; дайте характеристику коэффициенту Жаккара и коэффициенту Съеренсена. Что такое филогенетическое дерево; какие этапы при построении филогенетического дерева выделяют; какие вы знаете генбанки в сети Интернет и особенности их пользовательской организации. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Темы рефератов: •Ученые-математики – влияние на биометрию. •Ученые-биологи – математические методы в биологии. •Особенности написания научных статей с использованием математических методов •Проблемы применения математических законов для биологических исследований. •Возможности описательной статистики для анализа вариаций •Описательная статистика в современных научных публикациях по биологии •Корреляционный анализ – возможности и перспективы использования в биологических исследованиях. •Обработка биологических данных с помощью корреляционного анализа – НИР. •Регрессионный анализ – возможности и перспективы использования в биологических исследованиях. •Обработка биологических данных с помощью регрессионного анализа – НИР. •Дисперсионный анализ – возможности и перспективы использования в биологических исследованиях. •Обработка биологических данных с помощью дисперсионного анализа – НИР. •Особенность использования математических методов в различных биологических направлениях. •Решение прикладных задач в биологии и экологии – НИР. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Рабочая программа дисциплины обеспечена фондом оценочных средств для проведения входного, текущего контроля и промежуточной аттестации. Фонд включает типовые задания, индивидуальные домашние задания, задания для собеседования, защита лабораторных работ, защита реферата, тестирование, вопросы к экзамену. Используемые формы текущего контроля: аудиторные самостоятельные работы; устный опрос; устное сообщение; промежуточное письменное и компьютерное тестирование. |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Онокой Л.С. Титов В.М. | Компьютерные технологии в науке и образовании: учебное пособие | ИД Форум: ИНФРА-М, 2011 | ЭБС http://znanium.com/go.php?id=241862 |
| Л1.2 | Дронов, Сергей Вадимович | Математическая статистика: учеб. пособие | Барнаул : Изд-во АлтГУ, 2016 | elibrary.asu.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Третьяк Л. Н., Воробьев А. Л. ; Под общ. ред. Третьяк Л.Н. | Основы теории и практики обработки экспериментальных данных: Учебное пособие для бакалавриата и магистратуры | М.: Издательство Юрайт, 2019 // ЭБС "Юрайт" | biblio-online.ru |
| Л2.2 | Газенаур Е.Г. | Компьютерные технологии в науке и образовании: учеб. пособие | Изд-во ТГПУ, 2009 | |
| Л2.3 | Малков П.Ю. | Количественный анализ биологических данных: учебное пособие | Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2009 | |
| Л2.4 | Гераськин С.А., Сарапульцева Е.И. | Биологический контроль окружающей среды: генетический мониторинг: учеб. пособие для вузов | М.: Академия, 2010 | 16 |
| Л2.5 | Воскобойников Ю.Е. | Регрессионный анализ данных в пакете MATHCAD + CD : Учебное пособие | "Лань" / ЭБС "Лань" , 2011 г. | e.lanbook.com |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Биометрика [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.biometrica.tomsk.ru. – Загл. с экрана. | |||
| Э2 | Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова Биологический факультет Кафедра биофизики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.biophys.msu.ru. – Загл. с экрана. | |||
| Э3 | bioinformatics.ru/Bioinformatics and data analysis [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bioinformatics.ru. – Загл. с экрана. | |||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| ОС «Windows»; Microsoft Office (Excel, пакет анализа); Foxit Reader (freeware); MEGA 4.0. | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| http://bioinformatics.ru http://www.biometrica.tomsk.ru ИБС "Лань" ИБС "Университетская библиотека on-line" Научная электронная библиотека http://www.e-library.ru | ||||
| - Персональный компьютер (15 машин); - Компьютерный класс; - Лекционные аудитории; - Мультимедийный проектор с экраном. |
| По учебной дисциплине «Компьютерные технологии в биологии» предусмотрены кон-трольные работы и домашние задания как формы промежуточного контроля, контроль текущей работы студентов на лекциях и на практических занятиях. В ходе самостоятельной работы сту-денты выполняют индивидуальные задания к практическим работам, знакомятся с предложен-ной литературой. Форма итогового контроля – экзамен после первого семестра. При выставле-нии студенту итоговой оценки учитывается его работа в течении изучения учебной дисциплины, оценки за контрольные работы, домашние и индивидуальные задания. Практические задания 1. Оформить научную публикацию с конвертацией оригинал-макета в переносимый формат и публикацией в Интернет на одном из бесплатных сайтов. 2. Создать новый документ слиянием двух исходных документов в Word. 3. Научиться применять макросы для автоматизации редактирования документов, записывать и выполнять макросы. 4. Оформить научную публикацию или материал лекции с конвертацией оригинал-макета в переносимый формат и подготовкой мультимедийной презентации. 5. Разработать и частично реализовать проект научного или учебно-методического Web-сайта. 6. Написать эссе по выбранному вопросу. Вопросы для написания эссе 1. Выделите характерные особенности понятия «информационные технологии». 2. Укажите отличия в содержании терминов «Информационные технологии», «Компьютер-ные технологии», «Сетевые технологии», «Современные информационные технологии», «Информационно-коммуникационные технологии». Постарайтесь найти им определения в справочной литературе. 3. Охарактеризуйте этапы развития информационных технологий и выясните их использование в Вашем процессе обучения. 4. Охарактеризуйте этапы вхождения РФ в мировую информационно-образовательную си-стему. Какие моменты Вам показались наиболее значимыми. 5. Что, на Ваш взгляд, должна включать в себя подготовка в области современных и инфор-мационных технологий школьника, студента, будущего преподавателя? 6. Что в себя включают программные средства учебного назначения? Какими из них Вы пользовались? Охарактеризуйте методические цели использования программных средств учебного назначения. Приведите примеры реализации на практике этих целей. 7. Каковы принципы построения компьютерных обучающих программ? Охарактеризуйте программы, с какими Вы знакомы. Какие из них Вам хотелось бы иметь? 8. Оцените с точки зрения эргономики любой из программных продуктов, которым Вы ис-пользуете. 9. Выделите преимущества и недостатки одного из электронных учебников, который Вы знаете. 10. Как Вы относитесь к компьютерному контролю. Приведите примеры компьютерного контроля, который Вы проходили. 11. Охарактеризуйте основные требования к тестовой системе компьютерного контроля. Со-ставьте примеры тестовых вопросов всех типов. 12. Какие виды дистанционного обучения Вы знаете? Охарактеризуйте каждый из них с точки зрения применяемых средств и каналов связи. Какой из них Вам кажется наиболее эффективным, современным, экономически выгодным? 13. Как Вы понимаете принцип педагогической целесообразности применения средств новых информационных технологий? Приведите пример реализации данного принципа. 14. Охарактеризуйте типологические признаки информационных проектов. 15. Обоснуйте положительные и отрицат |