МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Компьютерные технологии в биологии

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра ботаники
Направление подготовки06.04.01. Биология
ПрофильФизико-химическая биология и биотехнология
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план06_04_01_Физхим-1-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 32
самостоятельная работа 76
Виды контроля по семестрам
зачеты: 1

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) Итого
Недель 15,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Практические 32 32 32 32
Сам. работа 76 76 76 76
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.б.н., доц., Ваганов А.В.

Рецензент(ы):
д.б.н., проф., Соколова Г.Г.

Рабочая программа дисциплины
Компьютерные технологии в биологии

разработана в соответствии с ФГОС:
ФГОС ВО по направлению подготовки - 06.04.01 «Биология» (уровень магистратуры), утвержденный приказом Министерства образования и науки РФ «23» сентября 2015 г. № 1052

составлена на основании учебного плана:
06.04.01 Биология
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра ботаники

Протокол от 16.06.2020 г. № 7
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Силантьева М.М.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра ботаники

Протокол от 16.06.2020 г. № 7
Заведующий кафедрой Силантьева М.М.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Цель освоения дисциплины - знакомство магистрантов биологического факультета с современными компьютерными технологиями в биологии и экологии.
Способствует развитию практических навыков использования различных современных информационных технологий применительно к биологическим данным при решении профессиональных задач. Знакомит с основными современными тенденциями использования компьютерных технологий в научно-исследовательской и образовательной деятельности в области биологии и экологии. Получение навыков работы с пакетами программ из области биоинформатики, прикладных IT-решений и глобальными ресурсами Сети Интернет для эффективной работы биолога-исследователя.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

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.- базовые знания в области математики и естественных наук;
- методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, анализе и синтезе полевой и лабор. биол. информации, научно-техн. проектах и отчетах;
- основы постановки биологического эксперимента;
- виды информационных технологий и разновидности информационных компьютерных технологий;
- понятие информационных технологий, передачи, обработки и накопления информации;
- особенности биологических объектов моделирования и методики экспериментальной оценки их свойств.
3.2.Уметь:
3.2.1.- применять правильно различные виды математических расчетов и анализов в компьютерных средах при обработке данных полученных в результате исследований в биологии;
- верно трактовать результаты, полученные в результате практических исследований, полевой и лабораторной работы;
- организовывать проектную работу и презентовать результаты своей исследовательской работы;
- применить на практике различные виды информационных технологий;
- осуществлять выбор необходимого вида программы для выполнения конкретных задач в своей профессиональной деятельности;
- адекватно ставить задачи исследования и оптимизации сложных объектов на основе методов математического моделирования.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.- обрабатывать данные полученные в ходе биологических исследований и проводить необходимые виды анализов;
- проводить обработку и создание графиков, выполнять компьютерную визуализацию результатов биологических исследований;
- возможностями презентации результатов своих исследований;
- обработкой данных в биологических базах данных;
- навыками работы с моделями живых объектов и систем;
- подходами к исследованию живых систем в различных профильных дисциплинах биологии.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Источники информации и возможности сети Интернет
1.1. Сеть Интернет для биолога: правила и приемы адресного поиска информации, полезные ресурсы для биолога, поиск научной литературы и источников информации; базы цитирования, научные электронные библиотеки. Практические 1 2 ОК-1, ОПК-7 Л2.1, Л1.3, Л1.1
1.2. Сбор актуальных сведений по всем известным первоисточникам в сети Интернет. Организация поиска информации об объектах исследования в сети Интернет. Практические 1 10 ОК-1, ОПК-7 Л1.3
Раздел 2. Глобальный доступ к данным по биоразнообразию
2.1. Знакомство со специализированными биологическими базами данных; электронных депозитариях (коллекциях) научных центров, институтов, университетах. Практические 1 2 ОК-1, ОПК-7 Л2.1, Л1.3
2.2. Получение научной графической и текстовой информации об объектах исследования. Практические 1 10 ОК-1, ОПК-7 Л1.3
Раздел 3. Биоинформатика и анализ ДНК объектов исследования
3.1. Современные молекулярно-генетические методы для решения проблем эволюции и филогении Практические 1 4 ОК-1, ОПК-7 Л2.2, Л1.1, Л1.2
3.2. Подготовка сиквенсов (нуклеотидных последовательностей ДНК) полученных с генбанков в сети Интернет и создание филогенетического дерева по определенной группе объектов (НИР) Сам. работа 1 38 ОК-1, ОПК-7 Л2.2, Л1.1
Раздел 4. Представление результатов индивидуального проекта
4.1. Понятие презентации и её основное содержание; классификация всего разнообразия мира презентаций; особенности работы с цветом, стилем изложения, шрифтом, иллюстративным рядом. Практические 1 4 ОК-1, ОПК-7 Л2.1, Л1.3
4.2. Подготовка отчета в виде презентации и защита итоговой исследовательской работы по курсу. Сам. работа 1 38 ОК-1, ОПК-7 Л2.1, Л1.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
См. Приложение "Фонд оценочных средств"
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
См. Приложение "Фонд оценочных средств"
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
См. Приложение "Фонд оценочных средств"

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа. В 2-х частях. Часть 2: учебник СПб. : Лань, 2021 e.lanbook.com
Л1.2 Иванов А.Л. Эволюция и филогения растений: учебное пособие М.: Берлин : Директ-Медиа, 2015 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=276518http://doi.org/10.23681/276518
Л1.3 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 Гераськин С.А., Сарапульцева Е.И. Биологический контроль окружающей среды: генетический мониторинг: учеб. пособие для вузов М.: Академия, 2010 16
Л2.2 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 МБЦ Scopus www.scopus.com
Э2 НБЦ НЭБ "Elibrary" elibrary.ru
Э3 Академия Google scholar.google.ru
Э4 База данных значений хромосом CCDB ccdb.tau.ac.il
Э5 База данных размера генома KEW data.kew.org
Э6 Глобальная информационная система по биоразнообразию www.gbif.org
Э7 Проект "Life Map" (древо жизни) lifemap.univ-lyon1.fr
Э8 National Center for Biotechnology Information www.ncbi.nlm.nih.gov
Э9 European Bioinformatics Institute www.ebi.ac.uk
Э10 Data Bank of Japan [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ddbj.nig.ac.jp. – Загл. с экрана.
Э11 МБЦ Scopus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.scopus.com. – Загл. с экрана.
Э12 МБЦ Web of Science [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://apps.webofknowledge.com. – Загл. с экрана.
Э13 НБЦ НЭБ "Elibrary" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/authors.asp. – Загл. с экрана.
Э14 Академия Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scholar.google.ru/. – Загл. с экрана.
Э15 Sci-hub [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sci-hub.tw/. – Загл. с экрана.
Э16 База данных значений хромосом CCDB [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ccdb.tau.ac.il/. – Загл. с экрана.
Э17 Глобальная информационная система по биоразнообразию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gbif.org/. – Загл. с экрана.
Э18 Проект "Life Map" (древо жизни) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lifemap.univ-lyon1.fr. – Загл. с экрана.
Э19 National Center for Biotechnology Information [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ncbi.nlm.nih.gov. – Загл. с экрана.
Э20 European Bioinformatics Institute [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ebi.ac.uk. – Загл. с экрана.
Э21 Data Bank of Japan [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ddbj.nig.ac.jp. – Загл. с экрана.
Э22 МБЦ Scopus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.scopus.com. – Загл. с экрана.
Э23 МБЦ Web of Science [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://apps.webofknowledge.com. – Загл. с экрана.
Э24 НБЦ НЭБ "Elibrary" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/authors.asp. – Загл. с экрана.
Э25 Академия Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scholar.google.ru/. – Загл. с экрана.
Э26 Sci-hub [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sci-hub.tw/. – Загл. с экрана.
Э27 База данных значений хромосом CCDB [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ccdb.tau.ac.il/. – Загл. с экрана.
Э28 База данных размера генома KEW [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://data.kew.org/cvalues/. – Загл. с экрана.
Э29 Глобальная информационная система по биоразнообразию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gbif.org/. – Загл. с экрана.
Э30 Проект "Life Map" (древо жизни) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lifemap.univ-lyon1.fr. – Загл. с экрана.
Э31 National Center for Biotechnology Information [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ncbi.nlm.nih.gov. – Загл. с экрана.
Э32 European Bioinformatics Institute [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ebi.ac.uk. – Загл. с экрана.
Э33 Data Bank of Japan [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ddbj.nig.ac.jp. – Загл. с экрана.
Э34 МБЦ Scopus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.scopus.com. – Загл. с экрана.
Э35 МБЦ Web of Science [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://apps.webofknowledge.com. – Загл. с экрана.
Э36 НБЦ НЭБ "Elibrary" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/authors.asp. – Загл. с экрана.
Э37 Академия Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scholar.google.ru/. – Загл. с экрана.
Э38 Sci-hub [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sci-hub.tw/. – Загл. с экрана.
Э39 База данных значений хромосом CCDB [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ccdb.tau.ac.il/. – Загл. с экрана.
Э40 База данных размера генома KEW [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://data.kew.org/cvalues/. – Загл. с экрана.
Э41 Глобальная информационная система по биоразнообразию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gbif.org/. – Загл. с экрана.
Э42 Проект "Life Map" (древо жизни) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lifemap.univ-lyon1.fr. – Загл. с экрана.
Э43 МБЦ Scopus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.scopus.com. – Загл. с экрана.
Э44 МБЦ Web of Science [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://apps.webofknowledge.com. – Загл. с экрана.
Э45 НБЦ НЭБ "Elibrary" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/authors.asp. – Загл. с экрана.
Э46 Академия Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scholar.google.ru/. – Загл. с экрана.
Э47 Sci-hub [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sci-hub.tw/. – Загл. с экрана.
Э48 База данных значений хромосом CCDB [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ccdb.tau.ac.il/. – Загл. с экрана.
Э49 База данных размера генома KEW [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://data.kew.org/cvalues/. – Загл. с экрана.
Э50 Глобальная информационная система по биоразнообразию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gbif.org/. – Загл. с экрана.
Э51 Проект "Life Map" (древо жизни) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lifemap.univ-lyon1.fr. – Загл. с экрана.
Э52 МБЦ Scopus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.scopus.com. – Загл. с экрана.
Э53 МБЦ Web of Science [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://apps.webofknowledge.com. – Загл. с экрана.
Э54 НБЦ НЭБ "Elibrary" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/authors.asp. – Загл. с экрана.
Э55 Академия Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scholar.google.ru/. – Загл. с экрана.
Э56 Sci-hub [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sci-hub.tw/. – Загл. с экрана.
Э57 База данных значений хромосом CCDB [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ccdb.tau.ac.il/. – Загл. с экрана.
Э58 База данных размера генома KEW [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://data.kew.org/cvalues/. – Загл. с экрана.
Э59 Глобальная информационная система по биоразнообразию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gbif.org/. – Загл. с экрана.
Э60 Проект "Life Map" (древо жизни) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lifemap.univ-lyon1.fr. – Загл. с экрана.
Э61 Курс в Moodle "Компьютерные технологии в биологии и экологии" portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
ОС «Windows», Microsoft Office, 7-Zip, AcrobatReader, Chrome
6.4. Перечень информационных справочных систем
ИБС "Университетская библиотека on-line"
Научная электронная библиотека http://www.e-library.ru
МБЦ Scopus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.scopus.com. – Загл. с экрана.
НБЦ НЭБ "Elibrary" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/authors.asp. – Загл. с экрана.
Академия Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scholar.google.ru/. – Загл. с экрана.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
207Л лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка DEPO модель Neos 260, мониторы: марка Philips модель 227E3LHSU - 14 единиц
106Л помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки
206Л лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка DEPO модель Neos 260, мониторы: марка Philips модель 227E3LHSU - 14 единиц
202Л лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка HP - 14 единиц; мониторы: марка ASUS модель VS197DE - 14 единиц

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Приступая к изучению дисциплины, студент должен ознакомиться с содержанием, рабочей программы дисциплины «Компьютерные технологии в биологии».
Дисциплина «Компьютерные технологии в биологии» включает несколько видов занятий, которые в совокупности обеспечивают её усвоение, это: практические занятия и самостоятельная работа.
Важным элементом обучения студента является самостоятельная работа. Задачами самостоятельной работы является приобретение навыков самостоятельной научно-исследовательской работы на основании анализа текстов литературных источников и применения различных методов исследования; выработка умения самостоятельно и критически подходить к изучаемому материалу.
Работа с учебной и научной литературой является главной формой самостоятельной работы и необходима при подготовке к текущему контролю знаний или промежуточной аттестации. Она включает проработку лекционного материала, а также изучение рекомендованных источников и литературы по тематике лекций. При самостоятельном изучении теоретической темы студент, используя рекомендованные в РПД литературные источники и электронные ресурсы, должен ответить на контрольные вопросы или выполнить задания, предложенные преподавателем.
Практические занятия проводятся с целью углубления и закрепления знаний, полученных на лекциях, в также, в ходе самостоятельной работы. При подготовке к практическому занятию студенту необходимо повторить материал по заданной теме; изучить теоретический материал, рекомендованный преподавателем, продумать ответы на контрольные вопросы. Конспекты научной литературы при самостоятельной подготовке к занятиям должны быть выполнены также аккуратно, содержать ответы на каждый поставленный в теме вопрос, иметь ссылку на источник информации с обязательным указанием автора, названия и года издания используемой научной литературы. В течение семестра проводится текущий контроль знаний и промежуточная аттестация студентов. Текущий контроль осуществляется на каждом практическом занятии в виде фронтального, выборочного, группового или индивидуального опроса в устной или письменной форме с целью проверки формирования компетенций, изложенных в ФОС.
Промежуточная аттестация осуществляется по завершению изучения дисциплины в форме зачета.
Преподаватель может досрочно освобождать от промежуточной аттестации студента с выставлением автоматической оценки за проявленное усердие при освоении дисциплины или по итогам учета показателей балльно-рейтинговой системы.
В ходе освоения первого раздела магистранты осваивают подходы и способы работы с источниками биологической информации и возможностями Сети интернет. Производят сбор актуальных сведений из всех известных подтвержденных (научно обоснованных) источников (с указанием первоисточника информации).
Во втором разделе путем доступа к данным по биоразнообразию магистранты производят сбор сведений о биологических объектах (животные, растения, грибы, лишайники, микробы), с разрозненных депозитариев (коллекций) научных центров, институтов, университетов.
В третьем разделе магистранты знакомятся с возможностями биоинформатики и производят первичный анализ ДНК объектов исследования, путем работы с практическими руководствами по данному разделу и дополнительными учебными материалами.
В заключительных разделах студент представляет результаты работы по индивидуальным объектам, проходит тест и заполняет дополнительные анкеты обратной связи по окончанию курса.