Физико-химические методы анализа
реклама
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области «Международный университет природы, общества и человека «Дубна» (университет «Дубна») Филиал «Угреша» Кафедра «Экологии и природопользования» УТВЕРЖДАЮ проректор по учебной работе ___________ С.В. Моржухина «_____»___________2013 г. Программа дисциплины Физико-химические методы анализа объектов окружающей среды Направление подготовки 022000.62 «Экология и природопользование» Профиль подготовки Экология Квалификация (степень) выпускника _бакалавр Форма обучения Очная, Курс (семестр): 3 (5) г. Дзержинский, 2013 Автор программы: д. б. н. Королев Ю.Н., к.х.н. Чуднова Т.А. кафедра Экологии и природопользования __________________ (подпись) Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки 022000.62 «Экология и природопользование» Программа рассмотрена на заседании кафедры Экологии и природопользования (название кафедры) Протокол заседания № _____ от « ____ »_______________ 201__г. Заведующий кафедрой __________/ Абакумов В.А._/ (подпись) (фамилия, имя, отчество) СОГЛАСОВАНО заведующий выпускающей кафедрой ______________ (ученое звание) (подпись) / _________________./ (фамилия, имя, отчество) « ___ »______________ 20_ г. Директор филиала ________________ / Балоян Б.М../ (подпись) (ФИО) Рецензент: __________________________________________________________ (ученая степень, ученое знание, Ф.И.О., место работы, должность) Руководитель библиотечной системы ________________ / Зиберева О.А._/ (подпись) (ФИО) Аннотация Курс "Физико-химические метод анализа объектов ОС" читается для студентов кафедры «экологии и природопользования в 5 семестре, т.е. после прохождения основных общепрофессиональных дисциплин таких как «введение в профессию», «общая экология», «учение о гидросфере», «география», «учение об атмосфере». Вряд ли стоит говорить о значении этой дисциплины в системе подготовки экологов, ибо невозможно представить себе получение информации о среде обитания, следовательно, и рациональное и безопасное для человека использование ресурсов окружающей среды без применения современных инструментальных, т.е. физикохимических методов исследования. Эти методы прочно вошли не только в теорию, но и практику экологических исследований. Особенно большое развитие и применение физико-химические методы исследования получили в решении основных задач экологического мониторинга, в установлении состояния экосистем, в изучении связей между объектами видового разнообразия, в установлении причинно-следственных связей между воздействием факторов на биотическую составляющую экосистем и их реакцией, качественном и количественном анализе и т.д. Студенты кафедры «экологии и природопользования» проходят курс "Инструментальные методы исследования", целью которого является ознакомить будущих специалистов-экологов с современными инструментальными методами исследования, их физическими основами, возможностями и областью применения. Выполняя экспериментальные работы, студенты знакомятся с инструментальными методами, обрабатывают полученные экспериментальные данные и решают разнообразные задачи с применением указанных методов. Знания, полученные в этом курсе, могут быть закреплены не только в лабораторных работах этого курса, но и в лабораторных работах общих практикумов других курсов. Курс необходим как для непосредственной работы по специальности, так и для понимания основных направлений экологии как науки и ее развития. Перспектива развития фундаментального и прикладного направлений экологии неотделима от широкого применения физико-химических методов. Методика формирования результирующей оценки предполагает следующие виды контроля: проверка присутствия студентов на занятиях, спонтанный опрос студентов на занятиях, оценка студенческого реферата, проведение письменных контрольных работ в середине и конце семестра, опрос студентов на семинарских занятиях, выполнение и защита лабораторных работ. Видом итогового контроля является зачет. Цели и задачи дисциплины «Физико-химические методы анализа объектов ос». Курс «Физико-химические методы анализа объектов ос» занимает важное место в подготовке специалистов экологов. Цель курса: – сформировать современное представление об основных принципах физических методов исследования; – способствовать квалифицированной подготовке студентов, создавая базу знаний, необходимых для усвоения специальных дисциплин по выбранному направлению. – сформировать виды профессиональной деятельности, связанной с использованием естественнонаучного эксперимента на основе физических методов исследования. Задачи курса: – изложить и закрепить теоретические и практические знания в области физических и явлений и процессов, лежащих в основе наиболее важных методов исследования; – раскрыть возможности основных законов классической и квантовой физики для исследования вещества; – рассмотреть основные физические методы исследования, используемые в естествознании; – показать широкие возможности использования современных физических методов исследования в различных областях естествознания; – использовать знания, полученные магистрантами, как ступени формирования теоретического стиля мышления, развития понятийного аппарата, применяемого к анализу явлений природы; – способствовать овладению новыми информационными и компьютерными технологиями; – способствовать повышению интеллектуального потенциала и конкурентоспособности магистрантов. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Дисциплина относится к базовым дисциплинам Профессионального цикла (Б3. В.ОД.13). Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения дисциплины: «введение в профессию», «общая экология», «учение о гидросфере», «география», «учение об атмосфере». Изучение дисциплины дает основу для изучения последующих курсов: Физика и химия почв; Ландшафтоведение; «Биогеография », «Геоэкология» и др. Требования к результатам освоения содержания дисциплины В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные и профессиональные компетенции ООП, реализующей ФГОС ВПО: а) общекультурные: ОК-1 - владеет культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения б) общепрофессиональные: ПК-2 - обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объеме, необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и природопользовании; владеть методами химического анализа, а также методами отбора и анализа геологических и биологических проб; иметь навыки идентификации и описания биологического разнообразия, его оценки современными методами количественной обработки информации ПК-3 - имеет профессионально профилированные знания и практические навыки общего почвоведения и обладает способностью их использовать в области экологии и природопользования ПК-11 - владеть методами экологического проектирования и экспертизы, экологического менеджмента и аудита, экологического картографирования; владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания на практике ПК-14 - владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной геоэкологической информации и использовать теоретические знания в практике ПК-16 - способностью к распознаванию по морфологическим признакам основных типов и разновидностью почв, обоснованию путей повышения их плодородия, защиты от эрозии и дефляции; к определению видов, форм и доз удобрений В результате изучения дисциплины студент должен демонстрировать следующие результаты образования: знания Результат обучения Знать: – знать физические явления, лежащие в основе методов исследования; – знать основные методы физических исследований окружающего мира; – знать примеры применения современных физических методов исследования в различных областях естествознания; умения Результат обучения Уметь – уметь решать научно-прикладные задачи, требующие углубленных профессиональных знаний; – уметь использовать современные информационные технологии для подготовки и сбора научно-методических материалов; – уметь работать с научной, научнопопулярной литературой, а также получать информацию из сети «Интернет» и оценивать её научную достоверность; – уметь решать теоретические и практические задачи; – уметь обрабатывать полученные экспериментальные данные и делать соответствующие выводы. Использовать полученные знания в компетенц ия ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 компетенц ия ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 ОК-1 Образовательна я технология Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 Вид задания Образовательна я технология Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 Вид задания Р1 – Р2 УО, КР УО, КР УО различных видах своей деятельности. владение Результат обучения ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 ПЗ1-ПЗ8 компетенц ия Образовательна я технология Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 Вид задания Владеть – владеть основой теоретических знаний в области классической и квантовой физики; – понимать тенденции и основные направления естественнонаучного познания; - иметь более глубокие представления о методах исследования и их возможностях при контроле параметров экологических систем; ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 Владеть общей экологической культурой ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 УО Владеть теоретическими знаниями и практическими навыками и применять их в будущей профессии. ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 УО, КР приобретение опыта Результат обучения Работать самостоятельно с научной литературой Обладать способностью - приобрести необходимые навыки практической работы на приборах; компетен ция ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 ОК-1 ПК- 2 ПК-3 ПК-11 ПК-14 ПК-16 Образовательна я технология Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 Р1 – Р2 ПЗ1-ПЗ8 УО Вид задания УО УО, КР Т – тема, ПЗ- практическое занятие, ТР – типовой расчет, КР – контрольная работа, УО – устный опрос Структура и содержание дисциплины Содержание разделов № раздела Содержание учебного материала Лекции Раздел 1. Экологический мониторинг 3 Тема 1.1. Экологический мониторинг: определение, классификация. Тема 1.2. Глобальная система мониторинга окружающей среды. Тема 1.3. «Белые пятна» на карте экологического мониторинга. Тема 1.4. «Химическая сущность» экологического мониторинга. Тема 1.5. Мониторинг биологических переменных. Раздел 2. Методология неразрушающего контроля в 14 экологии Тема 2.1. Спектроскопии внутреннего отражения. Тема 2.2. Аппаратура для исследования многокомпонентных гетерогенных объектов. Тема 2.3. Особенности неразрушающего контроля объектов экологии. Тема 2.4. Определение оптических постоянных биологических образцов. Тема 2.5. Возможности исследовании биологических образцов в сложных средах. Тема 2.6. Особенности исследования объектов экологии в водных средах. Тема 2.7. Оптоэлектронные датчики параметров экологических образцов. ПЗ (С) ЛР СРС 18 17 20 Виды самостоятельной работы студентов № п/п Тема 1.1. Вид работы, литературные источники Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. В.В. Дмитриев и др. Прикладная экология. М.: Академия. 2008. Гл. 10. Тема 1.2. Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. В.А. Абакумов. Планетарная экологическая система. М.: Россельхозакадемия. 2002. Гл. 9. Тема 1.3. Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. В.В. Дмитриев и др. Прикладная экология. М.: Академия. 2008. Гл. 10. Тема 1.4. Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. В.А. Абакумов. Планетарная экологическая система. М.: Россельхозакадемия. 2002. Гл. 9. Тема 1.5. Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. В.А. Абакумов. Планетарная экологическая система. М.: Россельхозакадемия. 2002. Гл. 9. Вопросы для текущего контроля Количественные методы экологического контроля – прогноз. Техника спектроскопии комбинационного рассеяния света ( лазерные источники излучения). Техника спектроскопии комбинационного рассеяния света (проблемы анализа биологических образцов). Спектроскопия комбинационного рассеяния света (СКР). Качественный и количественный анализ по ИК спектрам. Техника ИК спектроскопии. Молекулярный анализ по ИК спектрам поглощения. Основы абсорбционной спектрофотометрии. Понятие «спектральный анализ», классификация его типов. Концепция экологической толерантности и биотический подход к осуществлению экологического контроля. О закономерностях, отражающих причинно-следственные связи между уровнями внешних воздействий на биоту и ее откликом. Внешняя среда и пространственно-временная организация экосистем. Экологический мониторинг: определение, классификация. Глобальная система мониторинга окружающей среды. «Белые пятна» на карте экологического мониторинга. «Химическая сущность» экологического мониторинга. Мониторинг биологических переменных. Вопросы анализа биосистем. Диагностика экологического состояния природных объектов по биотическим идентификаторам. Экологическое нормирование на основе биотических идентификаторов. Экологический прогноз на основе биотических идентификаторов. Некоторые проблемы экологического контроля. Количественные методы экологического контроля – диагностика. Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет - 2 зачетные единицы, 72 часа . Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Всего часов 72 Семестры 5 … 72 … 34 Аудиторные занятия Лекции Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа 17 17 17 17 38 38 Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы Реферат (эссе) Контрольная работа Вид итогового контроля (зачет) зачет зачет Тематический план освоения дисциплины по видам учебной деятельности Содержание лекционного курса № п/п Раздел 1. Содержание лекций Метод наблюдения — способ познания, основанный на длительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явлений окружающей действительности, издавна применяется в научной и практической деятельности человека. Все возрастающая опасность отрицательного воздействия интенсификации промышленного и сельскохозяйственных производств на здоровье людей и на окружающую природную среду в целом привело к необходимости разработки системы предупреждения, контроля и прогнозирования состояния наиболее значимых природных объектов. Такая информационная система наблюдения и анализа состояния этих объектов, в первую очередь наблюдения за уровнем загрязнения и за эффектами, ими вызываемыми, получила название мониторинг. В научный обиход термин «мониторинг» вошел в 1970-х гг., обозначая процесс слежения, наблюдения и контроля за экологическим состоянием окружающей среды. В 1973 г. было предложено называть мониторингом систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой. Ю.А. Израэль подразумевал под мониторингом прежде всего систему наблюдений, позволяющую выделить изменения состояния (и прежде всего загрязнение) биосферы под влиянием деятельности человека и в итоге предупреждающую негативные последствия воздействия человека на природу. В соответствии с общепринятым определением экологический мониторинг — это информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов. Как система наблюдения и контроля над состоянием природных объектов мониторинг состоит из трех ступеней: а) наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды; б) оценки фактического состояния среды; в) прогноза состояния окружающей природной среды и оценки прогнозируемого состояния. Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать следующую информацию: • состояние окружающей среды; • причины наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.е. источники и факторы воздействия); • изменения и нагрузки на среду в целом; • существующие резервы биосферы. Система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством природной среды, но служит источником информации, необходимой для принятия экологически значимых решений. Термин «контроль», нередко употребляющийся для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль качества воды водных объектов, контроль состава атмосферного воздуха), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер. Хотя ряд авторов считают, что экологоаналитический контроль (ЭАК) как система мероприятий по выявлению и оценке источников и уровня загрязненности природных объектов вредными веществами и другими загрязнителями со стороны разных природопользователей занимает особое место в структуре создаваемой Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ). В настоящее время известны различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровню организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения). Не совсем верными представляются воззрения ряда авторов на геоэкологический (ландщафтно-экологический, геосистемный, геоэкосистемный) мониторинг как систему наблюдения, оценки и прогнозирования состояния лишь окружающей природной среды. Слежение должно осуществляться как за объектами, так и за субъектами антропогенных воздействий, контролируя их экологически значимые параметры — характеристики их взаимных воздействии друг на друга и показатели их устойчивости к данным воздействиям. В качестве основных факторов воздействия рассматриваются физические, биологические и химические факторы. Мониторинг состояния биосферы включает такие природные среды, как атмосферный воздух, океан, поверхностные воды суши, морские и подземные воды (геофизический мониторинг), биоту (биологический мониторинг). Экологический мониторинг включает наблюдения за абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем (ОАВ) на эти изменения. Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях, каждому из которых соответствует специальная программа: 1) импактный уровень (изучение сильных воздействий локального масштаба); 2) региональный уровень (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона); 3) фоновый уровень (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность). Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Программа регионального мониторинга, как следует из его названия, предусматривает оценку состояния окружающей природной среды в пределах того или иного региона. Фоновый мониторинг, осуществляемый в рамках международной программы «человек и биосфера», фиксирует фоновое состояние окружающей природной среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия. Помимо указанных тем в разделе будет рассмотрен мониторинг как система наблюдений и контроля за состоянием окружающей среды в целях рационального использования природных ресурсов, охраны природы и обеспечения стабильного функционирования геосистем различного хозяйственного назначения. Поэтому в разделе рассматривается мониторинг и биоэкологический, или санитарно-гигиенический, и геосистемный или геоэкологический, и биосферный, или глобальный. № п/п Раздел 2. Содержание лекций Среди трех основных потоков в органической природе (вещество, энергия, информация) наименее изученными остаются закономерности потока информации. Данные современной литературы позволяют считать, что в информационных взаимодействиях в живых системах большая роль принадлежит временной организации биосистемы. Исследование временной организации механизмов функционирования жизненно важных систем организма, а также их регуляции в различных условиях среды обитания является перспективным и многоплановым направлением современной науки. Изучение цикличности физиологических процессов позволяет подойти к решению ряда теоретических и практических проблем, в частности, прогнозированию адаптационноприспособительных возможностей организма, выработки научно обоснованных мероприятий, направленных на их оптимизацию в новых условиях среды обитания, ранней диагностики заболеваний, а также поиску эффективных методов, средств профилактики и лечения болезней. Конечной целью возникающих адаптационных перестроек является сохранение высокой физиологической активности значительных функциональных резервов жизненно важных систем организма. Т.к. предметом теоретической экологии являются экосистемы и их элементы, в том числе живые организмы, то ее главный научный метод познания выражается в системном подходе к объекту изучения. Согласно современным представлениям о биологических системах, одной из наиболее важных их черт является организация во времени и пространстве, т.е. единая пространственно-временная организация. Заключение о существовании единой пространственно-временной организации биологических систем основывается на существовании взаимосвязей между пространственными и временными изменениями их показателей. При этом оказалось, что временная организация, обладая широкими рамками лабильности, участвует в процессах изменчивости биологической системы, подвергающейся воздействиям, и тем самым обеспечивает адаптациогенез системы. Пространственная же организация биологической системы выполняет функцию ее структурнофункциональной стабилизации, ее сохранения как таковой даже в условиях действия экстремальных факторов. Одним из проявлений пространственной организации биологической системы является их топографическая и топологическая гетерогенность, выражающаяся, в частности, в форме градиентов. Градиенты могут иметь как линейный, так и нелинейный характер, в том числе колебательноциклический. Степень выраженности градиентов и их связь с временной динамикой процессов в системе изменяются при воздействиях на нее, но при этом вид градиента не меняется. Пространственно-временные закономерности экосистем изучены недостаточно, но есть основания полагать, что это направление исследований как в теоретической, так и в практической экологии даст новую ценную информацию. Итак, для контроля за состоянием среды обитания перспективно использовать живые организмы (в частности, микроорганизмы), т.к. при любом изменении этой среды имеется "реакция" живой системы. Она может проявить себя либо в количественном варианте (изменение количества - концентрации тех или иных биохимических компонентов в определенном объеме клетки, изменение степени пространственной ориентации этих биохимических образований, изменение градиентов концентраций биохимических компонентов, изменение градиентов степени пространственной организации), либо в качественном варианте (изменение параметров векторов этих изменений). Возможность определения этих параметров в живых системах открывает, с нашей точки зрения, перспективы в решении очень многих вопросов в проблемах экологии. Следует особо подчеркнуть, что речь идет о возможности "послойного" анализа многокомпонентных гетерогенных рассеивающих объектов, независимо от их происхождения. Необходимо создание именно такой методической базы. Для ее реализации необходимы: 1/ разработка простых технических средств для получения информации при исследовании интактных клеток; 2/ разработка методов получения информации при работе с интактными клетками "по слоям", т.е. необходимо получать информацию с различных "срезов" клеток без их разрушения; 3/ разработка методов получения информации о динамике изменения градиентов концентрации биохимических компонентов в различных слоях интактных клеток; 4/ разработка методов получения информации о динамике изменения градиентов степени пространственной организации биополимеров в различных слоях интактных клеток; 5/ выбор и обоснование методологии анализа таких сложных систем как интактные клетки; 6/ необходимо на конкретных примерах показать возможность получения перечисленной информации из многокомпонентных гетерогенных систем и эффективность этой информации при исследовании интактных клеток. Все перечисленное требует исследования большого количества вопросов, объединенных одним - созданием методической базы анализа многокомпонентных гетерогенных систем (в том числе и интактных клеток) - индикаторов изменения среды обитания. Благодаря специфике объектов биологии и своеобразию методов исследования теория биологии, как считают, существенно отличается от теории наук о неживой природе. Представление о единстве и разнообразии жизни выдвигают проблему исследования сочетания разноуровневых процессов и их взаимосвязи в живых системах. Следует подчеркнуть, что в системах, где проявляются качественно новые свойства, характерные для нового уровня структурной организации, изучать эти свойства необходимо, не разрушая этой структуры, т.к. свойства структуры, организованной из отдельных макромолекул, не являются простой суммой свойств этих макромолекул. Получение разнообразной информации непосредственно от интактных клеток является актуальной задачей при постановке исследований. Достаточно, например, сказать об исследованиях, связанных с решением проблем пространственно-временной организации живых систем. Решение большого числа вопросов, относящихся к биологии, так или иначе связано с дальнейшим развитием методических возможностей. Это относится и к использованию ЭВМ не только для обработки информации, но и в качестве инструмента исследования как источника получения принципиально новой информации и для максимального ограничения субъективного фактора. Так, академик Г.М.Франк писал:" ...машинный метод изучения микроскопических объектов создаст переворот в биологии, ...будем получать информацию о ненаблюдаемых ранее явлениях, связанных со статистикой больших чисел и количественным анализом разных сторон процессов". В последнее время исследователей все больше начинает интересовать т.н. "информационный" подход, когда внимание переносится с элементов исследования отдельно взятой системы на отношения и связи не только между ними, но и окружающими системами вместе взятыми, т.е. основой такого подхода является исследование и изучение конкретного объекта с его взаимоотношениями и взаимосвязями с внешними по отношению к нему объектами и внутренними средами, полями и их следами. При переносе этого положения в исследования на клеточном уровне следует, вероятно, акцентировать внимание на анализе и синтезе не свойств компонентов клеток, а отношений внутри них и их отношений с окружающим миром. Можно полагать, что важным аспектом исследования является изучение скрытых (внутренних) отношений структурированных элементов, их свойств и признаков, а также изучение внутренних отношений (внутренней информации) с внешним миром (внешней информацией). Т.о. мы вынуждены вернуться к проблемам структуры материи. При работе над этим фундаментальное значения приобретают представления о единстве и многообразии жизни - двух неразрывно связанных сторонах одного явления. Для отдельных направлений исследований ключевое значение имеет либо структурно-морфологическое многообразие, либо функционально-физиологическое единство жизненных явлений, что определяет и разные пути применения и разную роль в этих двух случаях количественных методов и количественного выражения итогов исследований. Представления о единстве и многообразии жизни выдвигают проблему установления последовательности, направления, скорости перемещения вещества и энергии на различных уровнях организации живой системы, а также во взаимосвязи живых систем и среды обитания. Т.е. необходимо получение комплексной структурно-динамической и пространственновременной информации через динамику изменений градиентов перемещения вещества, энергии, состояний, а также через "среду" живых систем различной степени сложности. Структурно-морфологическое же многообразие и функциональнофизиологическое единство жизненных явлений, которые имеют ключевое значение для отдельных направлений исследований, определяющие разные пути применения и разную роль в этих двух случаях количественных методов и количественного выражения итогов исследований, определяют примерно и круг тех методов, которые адекватны биологическим исследованиям. Первое требует использования методов дискриптивного исследования с последующим анализом признаков единства, второе методов, которые составляют экспериментальную основу классической биохимии и молекулярной биологии, с той только разницей, что объектами исследований являются макромолекулы и макромолекулярные системы, выполняющие определенные функции в неразрушенной живой клетке на отдельных ее уровнях с учетом структурно-морфологического многообразия. Такое методическое направление можно считать естественным развитием исследований единства жизненных явлений, предназначенным для решения именно тех вопросов, которые невозможно либо трудно решать методами наук, предусматривающих разрушение живых систем, т.е. для решения вопросов, обеспечивающих связь дискриптивного и экспериментального методов исследования. Задача заключается в их объединении и применении с учетом разной роли в этих двух случаях количественных методов и количественного выражения итогов исследований. Приоритет "морфологическим" или "биохимическим" признакам можно и нужно отдавать только по отношению к отдельным частным задачам, но не к анализу системы в целом. Коснемся одного из возможных вариантов реализации данной задачи. Проблемы исследования структуры материи имеют огромное значение для биологии, ибо структура является основой функционирования любой системы, определяя ее разнообразные свойства. Поэтому необходимо развитие методов исследования таким образом, чтобы они смогли обеспечить получение информации о степени упорядоченности живых структур. Учитывая, что биологическая система отражает глубокую общность и взаимосвязь морфологии, физиологии и биохимии клетки, можно сформулировать основные требования к методам исследования степени упорядоченности. Для этого обратимся к гипотезе «стохастической псевдокристалличности», в соответствии с которой структуры рассматриваются как трехмерные случайные поля, обладающие упорядоченностью, степень которой обусловливает свойства и функциональные возможности исследуемых объектов. Т.е. структура является основой функционирования любой системы, определяя ее физикохимические, механические и другие свойства. Следовательно, материальным носителем жизнедеятельности организма является структурная организация живого объекта. Причем индикатором на изменения состояния живой системы, в том числе и при изменении среды обитания, должны явиться динамические изменения (динамика изменения градиентов, потоков этих изменений, скоростей и направлений) пространственной и временной организации как материального носителя "состояния" организма, учитывающие глубокую общность и взаимосвязь морфологии, физиологии и биохимии клетки. Т.о., если разработаны методы и устройства получения информации о неразрушенном объекте по трем координатам, то возможно иметь количественную информацию о свойствах этого объекта. Для живых систем помимо пространственных координат существует и временная. Это означает, что информация не является параметром состояния системы, и что ее значения не зависят от состояния и пути, приведшего в него, а зависят только от процесса, переведшего ее в это состояние, или от причины, вызвавшей этот процесс. Исследования в таком направлении должны располагать методической базой, которая должна обеспечить выполнение следующих требований: 1) анализ многокомпонентных гетерогенных систем, каковыми и являются клетки, должен проводиться без их разрушения; 2) необходимо обеспечить получение информации об изменении во времени химического состава объектов на разном расстоянии от его поверхности (определение динамики изменения градиента концентрации во времени); 3) необходимо обеспечить получение информации об изменении степени организации полимеров (биополимеров) во времени и в пространстве (определение динамики изменения градиента степени пространственной организации); 4) необходимо использовать статистические методы анализа и синтеза, поскольку реальные объекты, как правило, носят случайный, а не детерминированный характер. Детерминированные же числовые оценки должны быть заменены вероятностными характеристиками функций распределения различных параметров структур. Кроме того, необходимо всегда помнить, что объект исследования находится в едином информационном пространстве и является его частью. Информационное поле можно интерпретировать в виде суммы гармонических составляющих. Применение гармонических функций позволяет использовать преобразование Фурье, что, в свою очередь, дает возможность применять классическую теорию спектрального анализа. На основе спектральных данных можно обеспечить получение информации об определенных изменениях в структурах клетки. И еще. Грядущий век - век междисциплинарных исследований. Методология междисциплинарных исследований это горизонтальная, как говорил Э.Ласло, трансдисциплинарная связь реальности - ассоциативная, с метафорическими переносами, зачастую символьным мотивом, несущим колоссальный эвристический заряд, в отличие от вертикальной причинноследственной связи дисциплинарной методологии. Дисциплинарный подход решает конкретную задачу, возникшую в историческом контексте развития предмета, подбирая методы из устоявшегося инструментария. Прямо противоположен междисциплинарный подход, когда под данный универсальный метод ищутся задачи, эффективно решаемые им в самых разнообразных областях человеческой деятельности. Это принципиально иной, холистический способ структурирования реальности, где скорее господствует полиморфизм языков и аналогия, нежели каузальное начало. Здесь ход от метода, а не от задачи. Анализ современных методов исследования показывает, что получение информации о таких сложных объектах, как интактные клетки, перспективно осуществлять через регистрацию изменений параметров электромагнитных излучений при его взаимодействии с объектами исследований. Эти объекты, как правило, многокомпонентны, гетерогенны, сильно рассеивают свет. Причем анализ их желательно вести по слоям. Наиболее полно в настоящее время отвечают перечисленным выше требованиям методы спектроскопии внутреннего отражения. Следовательно, необходимо рассмотреть все особенности при исследовании интактных клеток этими методами. К тому же спектральные характеристики, полученные в поляризованном свете, дают информацию и о преимущественной пространственной ориентации определенных химических связей в макромолекулярных компонентах клетки. Это, в свою очередь, может характеризовать in vivo организованность биосистемы и, соответственно, ее функциональное состояние. Необходимо предложить и в этой области решения для ее практического использования при работе с интактными клетками. Любой метод анализа требует знания количества прореагировавшего с электромагнитным излучением образца. Следовательно, одним из самых важных вопросов подобного анализа является разработка методов количественного определения характеристик и параметров этого образца. Поскольку анализируются спектры НПВО образцов, представляющих из себя клетки, распределенные по поверхности измерительного элемента (ИЭ) (т.е. совокупную систему, состоящую из клеток, воздуха, жидкой среды и т.д.), то характерной особенностью при количественном анализе параметров исследуемых объектов является зависимость эффективных оптических свойств среды от объема незаполненного (заполненного) объектами пространства. Ниже рассмотрим решение этой проблемы. Специфика количественного анализа методами НПВО требует в целом ряде случаев учета оптических постоянных объекта - показателя преломления "n" и показателя поглощения "k". При взаимодействии света с интактными клетками могут проявить себя эффекты, которые необходимо учитывать. Например, известен эффект самопроизвольной плоскостной ориентации асимметричных макромолекул некоторых полимеров в поверхностном слое. Или, в случае линейной поляризации свет, испытав полное внутреннее отражение (ПВО) в элементе многократного НПВО (МНПВО), приобретает разность фаз, которая меняется от отражения к отражению. Поэтому в различных точках рабочей поверхности взаимодействие вещества со светом будет осуществляться при различном значении разности фаз. Возникающие при этом эффекты необходимо учитывать при количественных измерениях. Предлагаемые в данном курсе методические разработки для исследования дискретных многокомпонентных гетерогенных сильно рассеивающих систем дают возможность получать разностороннюю информацию при работе практически с любыми объектами самого различного происхождения, находящимися в любых фазах (твердое вещество, жидкость, газ). Практические занятия (семинары, лабораторные) Методические указания к практическим занятиям Практические (семинарские, лдабораторные) занятия проводятся в соответствии с учебными планами. Практические занятия требуют предварительной подготовки по соответствующей теме: выполнение письменных и устных заданий. Планирование практических (семинарских) осуществляется с учётом установленного количества часов. Основные этапы планирования и подготовки занятий: - Разработка системы занятий по теме или разделу. - Определение задач и целей занятия. - Определение оптимального объема учебного материала, расчленение на ряд законченных в смысловом отношении блоков, частей. - Разработка структуры занятия, определение его типа и методов обучения. - Нахождение связей данного материала с другими дисциплинами и использование этих связей при изучении нового материала. - Подбор дидактических средств (индивидуальных заданий, вспомогательной литературы и т.д.). - Определение объема и форм самостоятельной работы на занятии. - Определение форм и методов контроля знаний студентов. - Определение формы подведения итогов. - Определение самостоятельной работы по данной теме. Основные этапы проведения практического занятия по дисциплине являются: - Поверка знаний: устный опрос, фронтальный опрос, программированный опрос, письменный опрос, комментирование ответов, оценка знаний, обобщение по опросу. - Изучение нового материала по теме: организация внимания, проблемная ситуация, объяснение, беседа, связь с предыдущим материалом, использование технических средств обучения, развитие умственных способностей студентов в процессе объяснения, обобщения. Закрепление материала предназначено для того, чтобы студенты запомнили материал и научились использовать полученные знания. Формы закрепления: - решение индивидуальных заданий на пройденные темы - устный опрос Содержание практических занятий Лабораторный практикум № п/п 1 ЛР № 1 № раздела (темы) 2 Тема Наименование и содержание лабораторных работ 3 Определение ионов меди в виде аммиаката фотометрическим методом Часть 1. Построение градуировочного графика Приготовление стандартных растворов и измерение их оптической плотности Расчет параметров градуировочного графика ЛР № 2 Тема ЛР № 3 Тема 1.13. ЛР № 4 Тема ЛР № 5 Тема ЛР № 6 Тема ЛР № 7 Тема ЛР № 8 Тема Расчет погрешности градуировочного тграфика Построение градуировочного графика Часть 2. Определение неизвестной концентрации ионов меди в растворе Определение ионов аммония фотометрическим методом Часть 1. Построение градуировочного графика Приготовление стандартных растворов и измерение их оптической плотности Расчет параметров градуировочного графика Расчет погрешности градуировочного графика Построение градуировочного графика Часть 2. Определение неизвестной концентрации ионов аммония в растворе Определение 2,4-динитрофенола фотометрическим методом Часть 1. Построение градуировочного графика Приготовление стандартных растворов и измерение их оптической плотности Расчет параметров градуировочного графика Расчет погрешности градуировочного тграфика Построение градуировочного графика Часть 2. Определение неизвестной концентрации 2,4динитрофенола в растворе Определение нефтепродуктов флуориметрическим методом Часть 1. Градуировка прибора Приготовление стандартных растворов Градуировка прибора Часть 2. Определение неизвестной концентрации нефтепродуктов в водном растворе Часть 3. Определение неизвестной концентрации нефтепродуктов в почве Определение коэффициента селективности ионоселективного электрода(фторселективного) Часть 1. Приготовление стандартных растворов фтор-иона Часть 2. Приготовление растворов мешающего иона (Fe2+) Часть 3. Измерение э.д.с. растворов Часть 4. Построение графика зависимости ЭДС растворов от концентрации Часть 5. Определение коэффициента селективности Определение содержания марганца в виде соединения с формальдоксимом методом дифференциальной спектроскопии Часть 1. Приготовление эталонных растворов ионов марганца Часть 2. Измерение оптической плотности растворов и построение градуировочного графика Часть 3. Определение неизвестной концентрации инов марганца Определение содержания фосфорной кислоты методом потенциометрического титрования Часть 1. Проведение ориентировочного титрования Часть 2. Проведение точного титрования Часть 3. Расчет массы фосфорной кислоты Определение содержания хлороводородной и уксусной кислот в растворе при их совместном присутствии методом потенциометрического титрования ЛР № 9 Тема Часть 1. Проведение ориентировочного титрования Часть 2. Проведение точного титрования Часть 3. Построение графика зависимости ∆рН/∆V от объема титранта для определения точки эквивалентности Часть 4. Расчет массы хлороводородной и уксусной кислот Определение функциональных групп в органических соединениях методом инфракрасной спектроскопии Часть 1. Подготовка пробы Часть 2. Снятие спектра подготовленной пробы Часть 3. Расшифровка спектра с использованием справочных данных. Составление таблицы соответствий. Определение функциональных групп и типов связей в исследуемом соединении Самостоятельная работа студентов Методические указания к выполнению самостоятельной работы Самостоятельная работа студента - это особым образом организованная деятельность, включающая в свою структуру такие компоненты, как: - уяснение цели и поставленной учебной задачи; - четкое и системное планирование самостоятельной работы; - поиск необходимой учебной и научной информации; - освоение собственной информации и ее логическая переработка; - использование методов исследовательской, научно-исследовательской работы для решения поставленных задач; - выработка собственной позиции по поводу полученной задачи; - проведение самоанализа и самоконтроля. Студент должен помнить, что только при систематической и упорной самостоятельной работе усвоение дисциплины будет достаточно эффективным. Курсовой проект (курсовая работа) – не предусмотрено Самостоятельное изучение разделов дисциплины № п/п Тема 1. Тема 2. Тема 3. Вид работы, литературные источники Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 11, §11.6.1 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 10, §10.2 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. Тема 4. Тема 5. Тема 6. Тема 7. Тема 8. Тема 9. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 11, §11.6.3 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 11, с.276-279 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 10, §10.2.4 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 10, §10.2.4 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 11, §11.6.2 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 11, §11.6.1 Самостоятельная проработка вопросов темы в виде конспектирования первоисточника, закрепление материала при подготовке к семинарам и лаб. работам. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Глава 11, §11.6.1 Образовательные технологии В учебном процессе, помимо чтения лекций, которые составляют 50 % аудиторных занятий, используются активные и интерактивные формы. Активные и интерактивные формы проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой способствуют формированию и развитию профессиональных компетенций обучающихся. Интерактивные образовательные технологии, используемые при реализации данной дисциплины Семестр Вид Интерактивные образовательные технологии Количество занятия часов 5 Л Компьютерная презентация 50% С Работа по индивидуальному заданию 30% Учебную внеаудиторную деятельность, выполняемую в часы, отведенные студенту для самостоятельной работы, целесообразно разделить на две группы: 1. Подготовка к занятиям предполагает систематическую (ритмичную) самостоятельную работу по изучаемой дисциплине в виде повторения материала лекций, выполнения домашних заданий, подготовки к контрольным работам. Такой вид деятельности студента является необходимым и должен быть обеспечен достаточным ресурсом времени. 2. Домашнее задание относится к категории работ по подготовке к занятиям и включает в себя материал, выдаваемый в ходе практических занятий для организации усвоения и текущего контроля результатов обучения (студент получает задание на дом, которое нужно выполнить, как правило, к следующему аудиторному занятию). Домашние задания демонстрируется студентом в виде устного доклада или компьютерной презентации. Домашние работы № Тема задания Предусмотрено повторение лекционного материала неделя 1-17 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации Текущий контроль проводится в течение семестра для всех студентов очной формы обучения. Для текущего контроля используется устная проверка знаний пройденных тем. По отдельным блокам лекционного курса выполняются 2 письменных контрольных работы. Студенты готовят реферат. Также при оценке знаний студентов учитывается активность студента на практических занятиях, посещаемость, знание первоисточников. Итоговая аттестация предусмотрена в виде зачета. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля Текущий контроль В течение семестра: текущий контроль осуществляется в виде выполнения защиты лабораторных работ, подготовка и участие в семинарах, опрос. Промежуточный контроль Выражается в виде оценки по результатам текущего контроля. Итоговый контроль Проводится в виде зачета в конце семестров. Зачет проводится в устной форме по билетам, включающим два теоретических вопроса. Примерный перечень вопросов, выносимых на зачет Количественные методы экологического контроля – прогноз. Техника спектроскопии комбинационного рассеяния света ( лазерные источники излучения). Техника спектроскопии комбинационного рассеяния света (проблемы анализа биологических образцов). Спектроскопия комбинационного рассеяния света (СКР). Качественный и количественный анализ по ИК спектрам. Техника ИК спектроскопии. Молекулярный анализ по ИК спектрам поглощения. Основы абсорбционной спектрофотометрии. Понятие «спектральный анализ», классификация его типов. Концепция экологической толерантности и биотический подход к осуществлению экологического контроля. О закономерностях, отражающих причинно-следственные связи между уровнями внешних воздействий на биоту и ее откликом. Внешняя среда и пространственно-временная организация экосистем. Экологический мониторинг: определение, классификация. Глобальная система мониторинга окружающей среды. «Белые пятна» на карте экологического мониторинга. «Химическая сущность» экологического мониторинга. Мониторинг биологических переменных. Вопросы анализа биосистем. Диагностика экологического состояния природных объектов по биотическим идентификаторам. Экологическое нормирование на основе биотических идентификаторов. Экологический прогноз на основе биотических идентификаторов. Некоторые проблемы экологического контроля. Количественные методы экологического контроля – диагностика. Теория и методология исследования пространственно-временной организации экосистем. Методы магнитного резонанса (ЯМР, ЭПР). Люминесценция и люминесцентный анализ. Аппаратура, применяемая при люминесцентном анализе. Химический люминесцентный анализ. Люминесцентный анализ обнаружения. Общие характеристики электронных спектров сложных молекул. Техника для анализа по электронным спектрам поглощения. Качественный и количественный анализ по электронным спектрам поглощения. Возможности исследовании биологических образцов в сложных средах. Определение оптических постоянных биологических образцов. Особенности неразрушающего контроля объектов экологии. Методы регистрации сверхслабого свечения. Спектроскопия по отражению. Аппаратура для исследования многокомпонентных гетерогенных объектов. Спектроскопии внутреннего отражения. Методы оптико-структурного машинного анализа. Методы хроматографического анализа. Методы радиочастотного анализа. Изотопный спектральный анализ. Эмиссионный спектральный анализ, аппаратура. Особенности исследования объектов экологии в водных средах. Оптоэлектронные датчики параметров экологических образцов. Фурье-спектроскопия. Скоростная спектрометрия. Методы регистрации кругового дихроизма. Методы регистрации оптической активности. Количественные методы экологического контроля – нормирование. 5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Базовый учебник Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002. Основная литература Н.Г. Бахшиев. Введение в молекулярную спектроскопию. Л.: ЛГУ. 1994. И.Я. Бернштейн, Ю.Л. Каминский. Спектрофотометрический анализ в органической химии. Л.: Химия. 1986. 199 с. А.Б. Козлов, Ю.Н. Королев, Ю.Д. Румянцев. Оптоэлектронные первичные преобразователи на базе световодной техники. М.: МГТУ, 2008. А.Л. Калабеков, Ю.Н. Королев. Экологический мониторинг. Некоторые методы неинвазивного анализа интактных клеток. М.: Прима-Пресс_м, 2000. А.А. Бабушкин и др. Методы спектрального анализа. М.: Изд. МГУ, 1973. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Методы химического анализа. Дополнительная литература В.В. Дмитриев и др. Прикладная экология. М.: Академия. 2008. 601 с. В.А. Абакумов. Планетарная экологическая система. М: Россельхозакадемия. 675 с. Федоров В.Д., Сахаров В.Б., Левич А.П. Количественные подходы к проблеме оценки нормы и патологии экосистем// Человек и биосфера. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1981. Вып.6. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.2 Методы химического анализа. К.В. Чмутов. Хроматография. М.: Химия, 1988. Основы аналитической химии. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высшая школа, 2002 Кн.1 Общие вопросы. Методы разделения. Материально-техническое обеспечение дисциплины Химическая лаборатория ИК-спектрофотометр «Specord M80» Спектрофотометр СФ-26 Спектрофотометр СФ-46 Атомно-абсорбционный спектрофотометр АА-6200 «Шимадзу» Хроматомассспектрометр «Хитачи» Флюорат -02-3 Баня водяная EL-20R Термостат UTU-2177 Центрифуга лабораторная ОПн-8УХЛ.4.2 Сушильный шкаф СНОЛ/1-3,5.3,5.3,5/3-И3 Печь муфельная Перемешивающее устройствоПЭ-8100 Иономер универсальный И-130М рН-метр рН150 Фотоколориметр КФК-3 - 2 шт. Весы лабораторные равноплечие 2 класса ВЛР-200г Весы технические ВЛТК-500-М Весы технические ВЛЭ 144 Дистиллятор Д-25 модель 784 Набор гирь Г-2-210 Набор гирь Г-3-1110 Устройство для сушки лабораторной посуды ПЭ-2000 Колбы мерные по ГОСТ 1770-74 Бюретки по ГОСТ 29254-91 Пипетки по ГOCfТ 29251-91 Колбы конические Колбы круглые Стаканы химические Цилиндры мерные Выпаривательные чашки Тигли керамические Ступки керамические Штативы лабораторные Набор сит 0,59-1,96 мм Технические и электронные средства обучения, иллюстрированные материалы: - Мультимедийное сопровождение чтения лекций: презентации. - Электронная версия методического пособия кафедры. Материально- техническое обеспечение дисциплины. мультимедийный проектор; ноутбук; иллюстративный материал в форме компьютерных презентаций. Рейтинговая система оценки знаний студентов Составляющие: Посещение занятий Активность на семинаре Решение домашних заданий (написание эссе) Выполнение контрольной работы Зачет Таблица Оценки по составляющим № 1 Составляющие Посещение занятий За 1 1 Max 17 Min 8 2 3 4 5 Активность на семинаре Решение домашних заданий (написание эссе) Выполнение контрольной работы Зачет (экзамен) Σ 1 2 17 30 0 16 5 10 10 4 74 28 Правила 1. Студент, получивший в сумме за семестр 64-74 балла, получает зачет автоматически (оценка 5) 2. Студент, получивший в сумме за семестр ≥ 34 баллов, допускается к зачету (экзамену). Оценки с учетом зачета: отлично – 64-74 , хорошо – 54-63, удовлетворительно – 44-53. Студент, получивший с учетом зачета менее 44 баллов, должен пересдать зачет. Учебно-методические рекомендации для студентов и организации самостоятельной работы студентов Рабочей программой дисциплины предусмотрена самостоятельная работа студентов. Самостоятельная работа проводится с целью углубления знаний по дисциплине и предусматривает: - чтение студентами рекомендованной литературы и усвоение теоретического материала дисциплины; подготовку к практическим занятиям, лабораторным работам и курсовой работе; - работу с Интернет-источниками; - подготовку к сдаче коллоквиумов, выполнению тестовых заданий и сдаче зачетов и экзаменов. Планирование времени на самостоятельную работу, необходимого на изучение настоящей дисциплины, студентам лучше всего осуществлять на весь семестр, предусматривая при этом регулярное повторение пройденного материала. Материал, законспектированный на лекциях, необходимо регулярно дополнять сведениями из литературных источников, представленных в рабочей программе дисциплины. По каждой из тем для самостоятельного изучения, приведенных в рабочей программе дисциплины следует сначала прочитать рекомендованную литературу и при необходимости составить краткий конспект основных положений, терминов, сведений, требующих запоминания и являющихся основополагающими в этой теме и для освоения последующих разделов курса. Для расширения знаний по дисциплине рекомендуется использовать Интернет- ресурсы: проводить поиск в различных системах, сайтов и обучающих программ, рекомендованных преподавателем на лекционных занятиях. Правила выполнения и оформления домашних работ В процессе самостоятельного изучения курса неорганической химии каждый студент должен выполнить домашние работы с защитой у преподавателя. Эти работы позволяют определить степень усвоения студентом учебного материала и предусматривают: 1. Самостоятельную работу с учебной литературой. 2. Решение задач на закрепление материала по различным разделам курса неорганической химии. При выполнении работ студент должен придерживаться следующих требований: 1. Работу рекомендуется выполнять в отдельной тетради. На титульном листе указать номер группы, Ф.И.О. студента. 2. В начале поставить дату, тему работы. Перед изложением ответа необходимо написать полный текст вопроса. Для возможных замечаний преподавателя нужно оставить поля. 3. Работа должна быть выполнена аккуратно, почерк не должен вызывать затруднений при прочтении работы. 4. При оформлении задач необходимо написать краткое условие задачи, уравнение реакции, лежащие в основе того или иного процесса, расставить коэффициенты. Каждое действие необходимо пронумеровать и дать ему формулировку, выделить ответ. Преподаватель оценивает контрольную работу по рейтинговой системе. Если студент получил неудовлетворительную оценку, то контрольная работа возвращается студенту для исправления и доработки, после чего снова должна быть представлена на проверку. Студенты, не выполнившие домашние, проверочные и лабораторные работы, не допускаются к зачетной и экзаменационной сессии. Тетради обратно студенту не возвращаются, они хранятся на кафедре. Общие правила выполнения лабораторных работ Для получения допуска необходимо самостоятельно изучить материал по теме лабораторной работы по лекциям и учебникам и ответить на вопросы для подготовки к лабораторным работам (письменно, кратко, в отдельной тетради). 1. Проработать методические указания по данной теме и для каждого эксперимента в тетради для лабораторных работ описать смысл эксперимента, и, если возможно — уравнения химических реакций, привести необходимые расчетные формулы. 2. Приступить к выполнению лабораторных работ разрешается только после положительной сдачи допуска преподавателю. 3. В лабораторном журнале должны быть указаны номер лабораторной работы, ее название, название опыта, записаны соответствующие уравнения реакций, отмечены наблюдаемые явления, сделаны выводы. Категорически запрещается пользоваться черновиками или вести записи на отдельных листах бумаги. 4. (Окончив работу, студент обязан показать преподавателю полученные результаты и оформленный лабораторный журнал, после чего вымыть использованную химическую посуду и убрать рабочее место. 5. Лабораторная работа может быть зачтена после ее выполнения и защиты (устная беседа по ходу выполнения и ответы на контрольные вопросы). 6. Пропуск занятий без уважительной причины не допускается. Задолженности (пропущенные лабораторные работы, непроверенные домашние задания) должны быть ликвидированы до зачетной недели. Студенты, имеющие задолженности, не допускаются к сдаче зачета. Пропущенные лабораторные работы отрабатываются в конце семестра по специальному расписанию. 7. К отработке допускаются студенты, оформившие лабораторную работу и получившие допуск у преподавателя, ведущего занятия в группе (запись перед началом лабораторной работы «Допущен к отработке» и подпись преподавателя). МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТАМ Методические указания студентам должны раскрывать рекомендуемый режим и характер учебной работы по изучению теоретического курса, лабораторных работ курса, и практическому применению изученного материала, по выполнению заданий для самостоятельной работы. Методические указания не должны подменять учебную литературу, а должны мотивировать студента к самостоятельной работе. Перечень учебно-методических изданий, рекомендуемых студентам, для подготовки к занятиям представлен в разделе «Учебно-методическое обеспечение. Литература» Лекционный курс. Лекция является основной формой обучения в высшем учебном заведении. В ходе лекционного курса проводится изложение современных научных материалов, освещение главнейших проблем. В тетради для конспектирования лекций необходимо иметь поля, где по ходу конспектирования делаются необходимые пометки. Записи должны быть избирательными, полностью следует записывать только определения. В конспектах рекомендуется применять сокращения слов, что ускоряет запись. В ходе изучения курса особое значение имеют рисунки, схемы и поэтому в конспекте лекции рекомендуется делать все рисунки, сделанные преподавателем на доске, или указанные в наглядном пособии. Вопросы, возникшие у Вас в ходе лекции, рекомендуется записывать на полях и после окончания лекции обратиться за разъяснением к преподавателю. Необходимо активно работать с конспектом лекции: после окончания лекции рекомендуется перечитать свои записи, внести поправки и дополнения на полях. Конспекты лекций следует использовать при выполнении лабораторно-практических занятий, при подготовке к экзамену, контрольным тестам, коллоквиумам, при выполнении самостоятельных заданий. Лабораторные занятия. Лабораторные занятия имеют цель дать представление об основных методах изучения объектов экологии. Показать практическую значимость изучения объектов для экономики и решения задач экологии и рационального природопользования. Прохождение всего цикла лабораторных занятий является обязательным условием допуска студента к зачету. В случае пропуска занятий по уважительной причине пропущенное занятие подлежит отработке. В ходе лабораторных занятий студент под руководством преподавателя выполняет комплекс практических заданий, позволяющих закрепить лекционный материал по изучаемой теме, научиться выполнять полевые наблюдения, их камеральную обработку, гидрологические расчеты, научиться работать с географическими картами и специальным оборудованием. Для прохождения лабораторного занятия студент должен иметь «Рабочую тетрадь», ручку. Студент должен вести активную познавательную работу. Целесообразно строить ее в форме наблюдения, эксперимента и конспектирования. Важно научиться включать вновь получаемую информацию в систему уже имеющихся знаний. Необходимо также анализировать материал для выделения общего в частном и, наоборот, частного в общем. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Учебно-методические рекомендации для студентов Рабочей программой дисциплины предусмотрена самостоятельная работа студентов. Самостоятельная работа проводится с целью углубления знаний по дисциплине и предусматривает: - чтение студентами рекомендованной литературы и усвоение теоретического материала дисциплины; подготовку к практическим занятиям и курсовой работе; - работу с Интернет-источниками; выполнению тестовых заданий и сдаче экзаменов. Планирование времени на самостоятельную работу, необходимого на изучение настоящей дисциплины, студентам лучше всего осуществлять на весь семестр, предусматривая при этом регулярное повторение пройденного материала. Материал, законспектированный на лекциях, необходимо регулярно дополнять сведениями из литературных источников, представленных в рабочей программе дисциплины. По каждой из тем для самостоятельного изучения, приведенных в рабочей программе дисциплины следует сначала прочитать рекомендованную литературу и при необходимости составить краткий конспект основных положений, терминов, сведений, требующих запоминания и являющихся основополагающими в этой теме и для освоения последующих разделов курса. Для расширения знаний по дисциплине рекомендуется использовать Интернетресурсы: проводить поиск в различных системах, сайтов и обучающих программ, рекомендованных преподавателем на лекционных занятиях. Лекционный курс. Лекция является основной формой обучения в высшем учебном заведении. В ходе лекционного курса проводится изложение современных научных материалов, освещение главнейших проблем почвоведения. В тетради для конспектирования лекций необходимо иметь поля, где по ходу конспектирования делаются необходимые пометки. Записи должны быть избирательными, полностью следует записывать только определения. В конспектах рекомендуется применять сокращения слов, что ускоряет запись. В ходе изучения курса особое значение имеют выражения для практических расчетов и поэтому в конспекте лекции рекомендуется зафиксировать выражения, сделанные преподавателем на доске, или указанные в наглядном пособии. Вопросы, возникшие у Вас в ходе лекции, рекомендуется записывать на полях и после окончания лекции обратиться за разъяснением к преподавателю. Необходимо активно работать с конспектом лекции: после окончания лекции рекомендуется перечитать свои записи, внести поправки и дополнения на полях. Конспекты лекций следует использовать при подготовке к семинарам, при подготовке к экзамену, контрольным вопросам, при выполнении самостоятельных заданий. Семинарские занятия. Семинарские занятия имеют цель показать практическую значимость их изучения для экономики и решения задач экологии и рационального природопользования. Прохождение всего цикла семинарских занятий является условием допуска студента к экзамену. В ходе семинарских занятий студент под руководством преподавателя анализирует выполненные домашние задания, позволяющие закрепить лекционный материал по изучаемой теме, научиться выполнять полевые наблюдения, их камеральную обработку. Для семинарского занятия студент должен иметь «Рабочую тетрадь», ручку. Студент должен вести активную познавательную работу. Целесообразно строить ее в форме наблюдения, эксперимента и конспектирования. Важно научиться включать вновь получаемую информацию в систему уже имеющихся знаний. Необходимо также анализировать материал для выделения общего в частном и, наоборот, частного в общем. Реферат. Реферат по специальности - самостоятельное научное исследование по направлению, специальности (специализации), выполняемое студентом по заданию преподавателя кафедры и служащее углубленному познанию избранной темы. Научность исследования выражается в решении некоторой познавательной проблемы, соотнесении теоретических положений с фактами, систематичности изложения, оперировании современной специальной терминологией и т.д. Реферат является одной из форм отчетности студента по итогам обучения за соответствующий курс (семестр). Студентам предоставляется право свободного выбора темы из предложенного списка тем реферата. Изменение темы реферата допускается по согласованию с преподавателем. Выбор темы реферата осуществляется студентами до 30 сентября. Сдача реферата на проверку преподавателю до 1 декабря. Подбор литературы по теме реферата осуществляется студентом самостоятельно. Преподаватель лишь помогает ему определить основные направления работы, указывает наиболее важные научные источники, которые следует использовать при ее написании, разъясняет, где их можно найти. При подборе литературы рекомендуется использовать фонды научных библиотек, электронных каталогов и сети Интернет. План выполнения реферата составляется студентом самостоятельно и согласовывается с преподавателем. Содержание реферата должно соответствовать теме и плану. Реферат должен включать следующие основные разделы: - Титульный лист. - Содержание. Включает порядок расположения отдельных частей работы с указанием страниц, на которых соответствующий раздел начинается. - Введение. В нем автор обосновывает научную актуальность, практическую значимость, новизну темы, а также указывает цель и задачи проводимого исследования. - Основная часть. Структура и состав основной части может меняться в зависимости от специфики и направления выполняемой работы. Структура основной части устанавливается научными руководителями и кафедрами самостоятельно. - Заключение (или выводы). В заключении подводится итог проведенному исследованию, формулируются предложения и выводы автора, вытекающие из всей работы. - Список литературы. В список литературы включаются только те работы, на которые сделаны ссылки в тексте курсовой работы. Список оформляется в соответствии с ГОСТ 7.1-2003. - Приложения. Приводятся используемые в работе документы, таблицы, графики, схемы и др. (аналитические табличные и графические материалы могут быть приведены также в основной части). В ходе выполнения работы студент по мере необходимости обращается за консультацией к преподавателю. Выполненный и оформленный реферат в сброшюрованном виде сдается на проверку преподавателю, которая оценивается и учитывается при аттестации студента (экзамен). Методические материалы для преподавателей Изучение курса предусматривает использование различных форм самостоятельной работы, выводя студентов к завершению изучения учебной дисциплины на её высший уровень. Пакет заданий для самостоятельной работы выдается в начале семестра, определяются предельные сроки их выполнения и сдачи. Задания для самостоятельной работы составляются из обязательной и факультативной частей. Лекционный курс по дисциплине построен с целью формирования у студентов ориентировочной основы для последующего усвоения материала методом самостоятельной работы. Содержание лекции отвечает следующим дидактическим требованиям: -изложение материала от простого к сложному, от известного к неизвестному; -логичность, четкость и ясность в изложении материала; -возможность проблемного изложения, дискуссии, диалога с целью активизации деятельности студентов; -тесная связь теоретических положений и выводов с практикой и будущей профессиональной деятельностью студентов. Семинарские занятия курса проводятся по узловым и наиболее важным темам, разделам учебной программы. Они построены как на материале одной лекции, так и на содержании нескольких лекции. При подготовке к семинарам предусмотрено при необходимости проведение консультаций для студентов. На подготовку к занятию студентам дается несколько дней, рекомендации о последовательности изучения литературы (учебники, учебные пособия, конспекты лекций, статьи, справочники, информационные сборники, статистические данные и др.). При подготовке к занятию возможно использование набора наглядных пособий и специального оборудования. Используемые критерии оценки ответов: -полнота и конкретность ответа; -последовательность и логика изложения; -связь теоретических положений с практикой; -обоснованность и доказательность излагаемых положений; -наличие качественных и количественных показателей; -наличие иллюстраций к ответам в виде рабочих тетрадей, с выполненными таблицами и схемами; -уровень культуры речи: -использование наглядных пособий и т.п. В конце занятия дается оценка всего семинарского занятия, где обращается особое внимание на следующие аспекты: -качество подготовки; -результаты выполненной работы; - степень усвоения знаний; -активность; -положительные стороны в работе студентов; -ценные и конструктивные предложения; -недостатки в работе студентов и пути их устранения. Одной из задач преподавателей, ведущих занятия по дисциплине «Экология растений » является выработка у студентов осознания важности, необходимости и полезности знания дисциплины для дальнейшей работы эколога. Методическая модель преподавания дисциплины основана на применении активных методов обучения. Принципами организации учебного процесса являются: - активное участие студентов в учебном процессе; - проведение практических занятий, определяющих приобретение навыков решения проблемы; - приведение примеров применения изучаемого теоретического материала к реальным практическим ситуациям. Используемые методы преподавания: лекционные занятия с использованием мультимедиа технологий; индивидуальные и групповые задания при проведении практических и занятий. Для более глубокого изучения предмета преподаватель предоставляет студентам информацию о возможности использования по разделам дисциплины Интернет-ресурсов, кафедральной библиотеки. Содержание занятий определяется календарным планом. При наличии академических задолженностей по практическим занятиям, связанных с их пропусками преподаватель должен выдать задание студенту в виде задач по пропущенной теме занятия. Для контроля знаний студентов по данной дисциплине необходимо проводить текущий и промежуточный контроль Текущий контроль выполняется в виде приема допусков и защит практических работ, устного опроса на семинарских занятиях. Промежуточный контроль проводится в виде зачета, на котором обсуждаются теоретические вопросы курса. Практическая часть зачитывается по результатам работ, выполненным в семестре.
