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.В.ДВ.01.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-3 | Способен проводить научно-исследовательскую работу в области экологии, охраны окружающей среды, экологического мониторинга и экобезопасности и определять сферы применения научно-исследовательских работ |
| ПК-3.1 | Знает научную проблематику и современные методы исследований в области экологии и охраны окружающей среды |
| ПК-3.2 | Умеет проводить научные исследования, оформлять результаты научно-исследовательских работ |
| ПК-3.3 | Владеет навыками определения сферы применения результатов научно-исследовательских работ в области экологии, охраны окружающей среды, экологического мониторинга и экобезопасности |
| УК-1 | Способен осуществлять критический анализ проблемных ситуаций на основе системного подхода, вырабатывать стратегию действий |
| УК-1.1 | Знает методы и основные принципы критического анализа и оценки проблемных ситуаций на основе системного подхода |
| УК-1.2 | Анализирует проблемную ситуацию как систему, выявляя ее составляющие и связи внутри; осуществляет поиск вариантов решения поставленной проблемной ситуации; определяет стратегию достижения поставленной цели |
| УК-1.3 | Применяет навыки критического анализа проблемных ситуаций на основе системного подхода и определяет стратегию действий для достижения поставленной цели |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - о базовых знаниях в области математики и естественных наук; - о методах работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, анализе и синтезе полевой и лабор. биол. информации, научно-техн. проектах и отчетах; - знать понятие информационных технологий, передачи, обработки и накопления информации; - знать особенности биологических объектов моделирования и методики экспериментальной оценки их свойств; - перечислить виды математических методов применяемых в современной биологии; - основные понятия компьютерной и вычислительной биологии. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | - верно трактовать результаты полученные в результаты практических исследований полученных в результате полевой и лабораторной работы; - уметь осуществлять выбор необходимого вида программы для выполнения конкретных задач в своей профессиональной деятельности; - уметь адекватно ставить задачи исследования и оптимизации сложных объектов на основе методов математического моделирования.; - применять правильно различные виды математических расчетов и анализов в компьютерных средах при обработке данных полученных в результате биологических исследований; - верно трактовать результаты полученные в результаты практических исследований полученных в результате полевой и лабораторной работы. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - проводить обработку и создание графики, выполнять компьютерную визуализацию результатов экологических исследований; - владеть навыками работы с моделями живых объектов и систем; - владеть подходами к исследованию живых систем в различных профильных дисциплинах биологии; - применить на практике выбор необходимого вида программы для выполнения конкретных задач в своей профессиональной деятельности; - самостоятельно обрабатывать и подготавливать данные полевой и лабораторной информации для научно технических отчетов. |
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 | 2 | 2 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л1.2, Л1.1 |
| 1.2. | Сбор актуальных сведений по всем известным первоисточникам в сети Интернет. Организация поиска информации об объектах исследования в сети Интернет. | Лекции | 2 | 8 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л2.1, Л1.2 |
| Раздел 2. Глобальный доступ к данным по биоразнообразию | ||||||
| 2.1. | Знакомство со специализированными биологическими базами данных; электронных депозитариях (коллекциях) научных центров, институтов, университетах. | Лекции | 2 | 6 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 2.2. | Получение научной графической и текстовой информации об объектах исследования. | Практические | 2 | 6 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л2.1, Л1.2 |
| Раздел 3. Биоинформатика и анализ ДНК объектов исследования | ||||||
| 3.1. | Современные молекулярно-генетические методы для решения проблем эволюции и филогении | Практические | 2 | 8 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 |
| 3.2. | Подготовка сиквенсов (нуклеотидных последовательностей ДНК) полученных с генбанков в сети Интернет и создание филогенетического дерева по определенной группе объектов (НИР) | Сам. работа | 2 | 38 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | 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 | 2 | 2 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л1.2, Л1.1 |
| 4.2. | Подготовка отчета в виде презентации и защита итоговой исследовательской работы по курсу. | Сам. работа | 2 | 38 | ПК-3.1, ПК-3.2, ПК-3.3, УК-1.1, УК-1.2, УК-1.3 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Тестовые задания 1. Интернет (Internet) – а глобальная система б система объединённых компьютерных сетей в локальная система г закрытая система 2. Биоинженерия рассматривает применение инженерных принципов и методов в: а биологии б политологии в медицине г химии д истории 3. Биосфера заполнена а инфраструктурой б живыми организмами в минералами г человеком 4. Хромосомы а находятся в клетках б хранят наследственную информацию в не делятся г находятся вне живого организма 5. База цитирования а Sci-hub б Elibrary в Web of Science г Scopus д yandex 6. Базы данных нуклеотидных последовательностей а GenBank б EBI в DDBJ г SSPS д dbSNP 7. Машинный код – а система команд б системная ошибка в транслитерация знаков 8. Секвенирование следующего поколения а NGS б GPS в rbcL г TRNA 9. Биноминальная система номенклатуры а Двойное название б Тройное название в Смежное название г Незаконная система 10. Уровни организации жизни а молекулярный, б многоэтажный в органно-тканевой г биогенный д биосферный 11. Биотоп – это а участок суши или водоема б участок только водоема в участок антропогенный 12. GBIF - глобальная информационная система по а биоразнообразию б разнообразию папоротников в безобразию г зооразнообразию 13. Компьютерное программное обеспечение для проведения статистического анализа молекулярной эволюции а MEGA б Statistica в Excel г FAST Задания открытого типа 1. Термин «биоинформатика» ввел …. 2. Глобальное хранение биологической информации осуществляется в … банках . 3. Первая программная система аннотации геномов была создана в … году 4. К основному виду моделей данных относится Иерархическая 5. IP-адрес бывает периодический? 6. ! на языке «поисковиков» означает поиск конкретного слова по точной словоформе 7. «”… …”» на языке "поисковиков" означает точное совпадение 8. «filetype: » на языке «поисковиков» указывает на тип документа 9. Абсолютный глобальный лидер поисковых машин интернета Yandex |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 1. Роль современных методов в биологии для понимания развития жизни на планете Земля. 2. Полезное программное обеспечение для работы специалиста биолога. 3. Современные возможностей сети Интернет для биолога. 4. Дайте краткий обзор программному обеспечению для работы с сетью Интернет. 5. Роль поисковых систем сети Интернет для организации НИР биолога? 6. Роль информационных технологий и информационный компьютерных технологий в биологической науке и образовании. 7. Роль сети Интернет для специалиста-биолога. 8. Индивидуальная составляющая специализации биолога и её место в сети Интернет. 9. Биологическая эволюция и микроэволюционные процессы. 10. Современные исследования в области биоинженерии. 11. Современные исследования в области биоинформатики. 12. Специализированные сайты по биологии, краткая характеристика и роль для исследований. 13. Будущее проекта «Дерево жизни». 14. Функционал генбанков сети Интернет и особенности их пользовательской организации. 15. Специализированные сайты по биологии, краткая характеристика и роль для исследований. 16. Биологическая эволюция и микроэволюционные процессы. 17. Достижения современной биоинформатики – кросс-дисциплинарный подход. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 1. Какова роль информационных технологий и компьютерных технологий в биологической науке и образовании? 2. Перечислите виды прикладных и профессиональных программ в образовании и биологической науке и дайте характеристику их прикладного использования. 3. Дате краткую характеристику возможностей сети Интернет. Какова роль сети Интернет для специалиста-биолога? 4. Дайте краткий обзор программному обеспечению для работы с сетью Интернет? 5. Какие основные принципы и особенности работы в поисковых системах сети Интернет? 6. Какие вы знаете программы для поиска и основные принципы их работы? 7. Какие особенности поиска электронных изданий и электронных научных изданий по биологической тематике в сети Интернет? 8. Перечислите разновидности сайтов содержащих ЭНИ и дайте им краткую характеристику? 9. Как можно классифицировать биологические ресурсы в сети Интернет? возможности баз цитирования? 10. Какие разновидности БД по биологии вы знаете в сети Интернет (привести примеры для каждой группы)? 11. Что такое индивидуальная составляющая специализации биолога и её место в сети Интернет. 12. Раскрыть понятие биоинженерии (биологическая инженерия) и роль современных методов в биологии для понимания развития жизни на планете Земля? 13. Что такое объект исследования? Уровни организации жизни. 14. Функции и назначения ДНК и РНК? 15. Ген, генотип и геном? 16. Понятие боинформатики. Методы редактирования биологической информации и выравнивание нуклеотидных последовательностей. 17. Программирование в биологии. Сферы применения. 18. Система управления контентом. 19. Возможности секвенирования ДНК. 20. Систематика живых организмов. Биологическая эволюция и микроэволюционные процессы. 21. Биологическое разнообразие. Понятие вида и видовое богатство. 22. Программы для молекулярно-эволюционного генетического анализа. 23. Что такое филогенетическое дерево и «дерево жизни». Какие этапы при построении филогенетического дерева выделяют? 24. Какие вы знаете генбанки в сети Интернет и особенности их пользовательской организации? 25. Какие бывают разновидности презентаций и в чем их принципиальное различие? 26. Перечислите основные технические требования при оформлении классических презентаций? 27. В чем заключается интерактивный подход образовании и роль в этом мультимедиа технологий; перечислите полезное программное обеспечение для работы специалиста биолога? 28. Перечислите этапы работы над презентацией и дайте краткую характеристику каждому. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
БХ_ФОС_КТвБ_ЭкоМ.doc
|
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 | Дронов С.В. | Математическая статистика: | 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 | Биометрика | www.biometrica.tomsk.ru | ||
| Э2 | Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова Биологический факультет Кафедра биофизики | www.biophys.msu.ru | ||
| Э3 | bioinformatics.ru/Bioinformatics and data analysis | bioinformatics.ru | ||
| Э4 | МБЦ Scopus | www.scopus.com | ||
| Э5 | НБЦ НЭБ "Elibrary" | elibrary.ru | ||
| Э6 | Академия Google | scholar.google.ru | ||
| Э7 | База данных значений хромосом CCDB | ccdb.tau.ac.il | ||
| Э8 | База данных размера генома KEW | data.kew.org | ||
| Э9 | Глобальная информационная система по биоразнообразию | www.gbif.org | ||
| Э10 | Курс в системе Moodle | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| ОС «Windows», Microsoft Office, 7-Zip, AcrobatReader, ChromeMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| 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 |
|---|---|---|
| 106Л | помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки |
| 203Л | 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 ASUS модель i5-6500 - 14 единиц |
| 119Л | абонемент и читальный зал научной литературы фен – помещение для самостоятельной работы | Учебная мебель на 44 посадочных места; компьютер; ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Приступая к изучению дисциплины, студент должен ознакомиться с содержанием, рабочей программы дисциплины «Компьютерные технологии в экологии и природопользовании». Дисциплина «Компьютерные технологии в экологии и природопользовании» 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. |