201000_bsit_3 - Саратовский государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет
имени Н.Г. Чернышевского»
Балашовский институт (филиал)
УТВЕРЖДАЮ:
Директор БИ СГУ
доцент А.В. Шатилова
_________________
"10" ноября 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
Физические процессы в тканях при воздействии
током и электромагнитными полями
Направление подготовки
201000Биотехнические системы и технологии
Профиль подготовки
Биомедицинская инженерия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Балашов
2014
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель освоения дисциплины ___________________________________ 3
2. Место дисциплины в структуре образовательной программы ____ 3
3. Компетенции обучающегося, формируемые
в процессе освоения дисциплины______________________________________ 3
Планируемые результаты обучения по дисциплине ________________________ 4
4. Содержание и структура дисциплины _________________________ 5
4.1. Объем дисциплины _________________________________________ 5
4.2. Содержание дисциплины _____________________________________ 5
4.3. Структура дисциплины ______________________________________ 5
5. Образовательные технологии, применяемые при освоении
дисциплины _______________________________________________________ 7
Информационные технологии, используемые при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине ________________________________ 7
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины ___________ 7
Самостоятельная работа студентов по дисциплине _____________________ 7
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации по дисциплине ____________________________________________ 8
7. Данные для учета успеваемости студентов в БАРС _____________ 9
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 10
Литература по курсу __________________________________________ 11
Основная литература ________________________________________ 11
Дополнительная литература ___________________________________ 11
Интернет-ресурсы ____________________________________________ 11
Программное обеспечение ______________________________________ 12
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины ____________ 12
2
1. Цель освоения дисциплины
Цель освоения дисциплины «Физические процессы в тканях при воздействии током
и электромагнитными полями» –: формирование основы общетехнической подготовки
студента, необходимой для последующего изучения специальных инженерных
дисциплин, а также приобретение знаний и навыков, необходимых при разработке и
эксплуатации медицинской техники.
2. Место дисциплины
в структуре образовательной программы
Дисциплина относится квариативной части профессионального цикла (Б3.ДВ5.1).
Для освоения указанной дисциплины студент должен овладеть компетенциями,
знаниями и умениями, сформированными в результате освоения основных дисциплин,
входящих в вариативную часть математического и естественнонаучного цикла, таких как
«Физика», «Естественно-научная картина мира», «Химия», «Математический анализ»,
«Информатика». В ходе изучения дисциплины происходит обобщение знаний,
полученных при освоении указанных курсов, показывается взаимосвязь и взаимовлияние
различных дисциплин, реализуется профессиональная направленность образовательного
процесса.
Изучение дисциплины «Физические процессы в биологических системах»
предшествует и необходимо для изучения дисциплин вариативной части
профессионального цикла «Биология человека и животного», «Биофизические основы
живых систем», «Динамические системы в биологии и технике», «Метрология,
стандартизация, сертификация», «Моделирование биологических процессов и систем»,
«Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы».
3. Компетенции обучающегося,
формируемые в процессе освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
 способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в
ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий
физико-математический аппарат (ПК-2);
 готовностью учитывать современные тенденции развития электроники,
измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей
профессиональной деятельности (ПК-3);
 способностью владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик
электрических цепей (ПК-4);
 способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию по тематике исследования, использовать достижения
отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
3






способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и
проектирования деталей, компонентов и узлов биотехнических систем,
биомедицинской и экологической техники (ПК-9);
способностью осуществлять контроль соблюдения экологической безопасности
(ПК-17);
способностью осуществлять сбор и анализ медико-биологической инаучнотехнической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере
биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы
(ПК-18);
способностью выполнять эксперименты и интерпретировать результаты по
проверке корректности и эффективности решений (ПК-19);
готовностью к участию в проведении медико-биологических, экологических, и
научно-технических исследований с применением технических средств,
информационных технологий и методов обработки результатов (ПK-20);
готовностью формировать презентации, научно-технические отчеты по
результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований в виде
статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК-21).
Планируемые результаты обучения по дисциплине
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
- электропроводность биологических тканей;
- магнитные свойства тканей организма;
- первичное действие тока на ткани организма;
- воздействие переменного магнитного поля;
уметь:
- осуществлять электробезопасность медицинской аппаратуры;
- применять электроды для съема биоэлектрического сигнала;
- использовать датчики медикобиологической информации;
владеть:
- методами работы с электронными стимуляторами; высокочастотной
физиотерапевтической электронной аппаратурой; аппаратурой электрохирургии.
приобрести опыт:
– ознакомительного и изучающего чтения специальной литературы;
– применения простейших методов сбора эмпирического и теоретического
материала для изучения особенностей воздействия на биологические, технические и
информационные системы;
– использования в учебной деятельности современных профессиональных баз
данных и справочных систем.
4
4. Содержание и структура дисциплины
4.1. Объем дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа, из них:
– по очной форме обучения: 120 часов аудиторной работы (64часапрактических
занятий в 6 семестре, 56 часов практических занятий в 7 семестре), 96 часов
самостоятельной работы (44 часа в 6 семестре и 52 часа в 7 семестре). Дисциплина
изучается в 6,7 семестрах, ее освоение заканчивается экзаменом в 7 семестре.
4.2. Содержание дисциплины
Раздел 1.
Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе.
Электрический разряд в газах. Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие.
Магнитные свойства тканей организма. Понятие и биомагнетизме и
магнитобиологии.
Импеданс тканей организма. Дисперсия импеданса. Физические основы реографии.
Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Классификация
частотных интервалов, применяемых в медицине.
Раздел 2.
Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация.
Электрофорез лекарственных веществ.
Воздействие переменных (импульсных) токов.
Воздействие переменных магнитного и электрического полей.
Воздействие электромагнитными волнами.
Раздел 3.
Общая и медицинская электроника. Основные группы медицинских электронных
приборов и аппаратов.
Электробезопасность медицинской аппаратуры. Надежность медицинской
аппаратуры.
Раздел 4.
Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической
информации.
Электроды для съема биоэлектрического сигнала.
Датчики медико-биологической информации.
Раздел 5.
Передача сигнала. Радиометрия.
Аналоговые и цифровые регистрирующие приборы.
Усиление биологических сигналов.
Раздел 6.
Электронные стимуляторы. Низкочастотная физиотерапевтическая электронная
аппаратура.
Высокочастотная физиотерапевтическая аппаратура. Аппараты электрохирургии
5
4.3. Структура дисциплины
Очная форма обучения
3
4
5
Самостоятельная
работа
2
Неделя
семестра
Практическая
работа
1
1.
Семестр
2
Раздел 1
Электропроводность
3
6
6
4
1-7
1-2
5
40
8
6
-
7
30
6
8
10
2
Аэроионы
6
2-3
8
-
6
2
Магнитные свойства
6
4-5
8
-
6
2
Импеданс
6
5-6
8
-
6
2
Электромагнитные
волны
Раздел 2
Постоянный ток
6
6-7
8
-
6
2
6
6
8-12
8-9
40
10
-
24
6
16
4
Импульсные токи
6
9-10
10
-
6
4
Электрические
и
магнитные поля
Электромагнитные
поля и их воздействие
Раздел 3
Медицинская
электроника
Электробезопасность
6
10-11
10
-
6
4
6
11-12
10
-
6
4
6
6
13-16
13-14
20
12
-
10
6
10
6
6
15-16
8
-
4
4
Раздел 4
Передача
медикобиологической
информации
Регистрация
медикобиологической
информации
Электроды
7
7
1-5
1
40
10
-
20
4
20
6
7
2-3
10
6
4
Контроль выполнения
практических заданий
7
4
10
-
4
6
Датчики
7
5-6
10
-
6
4
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Раздел 5
Радиометрия
7
7
7-10
7
44
11
-
24
6
20
5
Аналоговые
регистраторы
Цифровые
регистраторы
7
8
11
-
6
5
7
9
11
-
6
5
Раздел дисциплины
Всего часов
№
п/п
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям семестра)
Формы
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Лекции
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную работу
студентов и
трудоемкость (в часах)
9
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
6
6
Усиление биосигналов
7
10
11
-
6
5
Раздел 6
Электростимуляторы
7
7
11-12
11
32
16
-
12
6
20
10
Физиотерапевтическая
аппаратура
Промежуточная
аттестация
7
12
16
-
6
10
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Контроль выполнения
практических заданий
Экзамен в 2 семестре
5. Образовательные технологии,
применяемые при освоении дисциплины
Традиционные образовательные технологии:
– лекции:
– практические занятия.
Активные и интерактивные формы занятий:
– проблемная лекция;
– занятия в форме конференций, дискуссий;
– разработка проектов по изучаемым проблемам.
Для обеспечения доступности обучения инвалидам и лицам с ограниченными
возможностями здоровья учебные материалы могут быть адаптированы с учетом особых
потребностей: в печатных материалах укрупнен шрифт, произведена замена текста
аудиозаписью, использованы звуковые средства воспроизведения информации.
Информационные технологии, используемые
при осуществлении образовательного процесса по дисциплине
 Использование информационных ресурсов, доступных в информационнотелекоммуникационной сети Интернет (см. перечень ресурсов в п. 8 настоящей
программы).
 Составление и редактирование текстов при помощи текстовых редакторов.
 Создание электронных документов (компьютерных презентаций, видеофайлов,
плейкастов и т. п.) по изучаемым темам и электронных коллекций.
6. Учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Самостоятельная работа студентов по дисциплине
Задания для самостоятельного выполнения включают повторную проработку
материалов лекционных и практических занятий с целью подготовки к итоговой
(промежуточной) аттестации по дисциплине.
7
В процессе изучения дисциплины по указанному курсу студент обязан выполнить
некоторые виды самостоятельных работ: написать на выбранную из предложенного
списка тему или предложенную преподавателем; самостоятельно изучить часть
материалов в соответствии с программой.
Примерные темы рефератов
1. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе.
2. Электрический разряд в газах.
3. Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие.
4. Магнитные свойства организма.
5. Понятие о биомагнетизме и магнитобиологии.
6. Импеданс тканей организма.
7. Дисперсия импеданса.
8. Физические основы реографии.
9. Электромагнитные волны.
10. Шкала электромагнитных волн.
11. Классификация частотных интервалов, применяемых в медицине.
12. Первичное действие постоянного тока на ткани организма.
13. Гальванизация.
14. Электрофорез лекарственных веществ.
15. Воздействие переменных (импульсных) токов.
16. Воздействие переменных магнитного поля.
17. Воздействие переменного электрического поля.
18. Воздействие электромагнитными волнами.
19. Общая и медицинская электроника.
20. Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.
21. Электробезопасность медицинской аппаратуры.
22. Надежность медицинской аппаратуры.
23. Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической
информации.
24. Электроды для съема биоэлектрического сигнала
25. Датчики медико-биологической информации.
26. Передача сигнала.
27. Радиотелеметрия.
28. Аналоговые регистрирующие приборы.
29. Принцип работы медицинских приборов, регистрирующих биопотенциалы.
30. Усиление биологических сигналов.
31. Электронные стимуляторы.
32. Низкочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура.
33. Высокочастотная физиотерапевтическая аппаратура.
34. Аппараты электрохирургии.
Оценочные средства
для текущего контроля успеваемости
и промежуточной аттестации по дисциплине
Практические задания составлены таким образом, что в них всегда содержится
констатация какого-либо факта, указание на предполагаемую гипотезу, в рамках которой
этот факт трактуется, а так же задание, которое требуется выполнить. Для успешного
выполнения задания необходимо определить средства, которые могут понадобиться, а
8
также исходные данные, присутствующие в описании факта и гипотезы. Вид и форма
результата подразумеваются в задании, но, как правило, явно не указаны. Таким образом,
при известных исходных данных и относительной определенности результата пути
выполнения (решения) поставленного задания, то есть последовательность действий,
которая при строгом соблюдении всех шагов приведет от исходных данных к
достоверному результату. Содержание практического или лекционного занятия при
подготовке к которому используется задание, как правило, подразумевает некоторый
стандартный алгоритм: при выполнении которого будет достигнут желаемый результат.
Студенту необходимо строго ему (этому алгоритму) следовать.
Необходимо подготовиться по темам рефератов для выступления на практическом
занятии.
Вопросы к зачету.
1. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе.
2. Электрический разряд в газах.
3. Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие.
4. Магнитные свойства организма.
5. Понятие о биомагнетизме и магнитобиологии.
6. Импеданс тканей организма.
7. Дисперсия импеданса.
8. Физические основы реографии.
9. Электромагнитные волны.
10. Шкала электромагнитных волн.
11. Классификация частотных интервалов, применяемых в медицине.
12. Первичное действие постоянного тока на ткани организма.
13. Гальванизация.
14. Электрофорез лекарственных веществ.
15. Воздействие переменных (импульсных) токов.
16. Воздействие переменных магнитного поля.
17. Воздействие переменного электрического поля.
18. Воздействие электромагнитными волнами.
19. Общая и медицинская электроника.
20. Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.
21. Электробезопасность медицинской аппаратуры.
22. Надежность медицинской аппаратуры.
23. Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической
информации.
24. Электроды для съема биоэлектрического сигнала
25. Датчики медико-биологической информации.
26. Передача сигнала.
27. Радиотелеметрия.
28. Аналоговые регистрирующие приборы.
29. Принцип работы медицинских приборов, регистрирующих биопотенциалы.
30. Усиление биологических сигналов.
31. Электронные стимуляторы.
32. Низкочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура.
33. Высокочастотная физиотерапевтическая аппаратура.
34. Аппараты электрохирургии.
9
7. Данные для учета успеваемости студентов в БАРС
Очная форма обучения
В связи с отсутствием отчетности в 6 семестре оценка, выставляемая в 7 семестре,
учитывает посещение и выполнение заданий в течение 6 и 7 семестров обучения.
Таблица максимальных баллов по видам учебной деятельности
2
3
4
5
6
7
1
Лекции
0
Лабораторны
е занятия
Практически
е занятия
Самостоятель
ная работа
Автоматизиров
анное
тестирование
Другие
виды
учебной
деятельно
сти
0
40
20
0
0
Промежуточ
ная
аттестация
40
8
Итого
100
Программа оценивания учебной деятельности студента
Лекции
Не предусмотрены.
Лабораторные занятия
Не предусмотрены.
Практические занятия
Контроль решения задач на практическом занятии. 1 решенная задача – 1-2 балла,
максимум – 40 баллов.
Самостоятельная работа
Подготовка 1 реферата и отчета по подготовленному реферату (доклад (от 0 до 6),
ответы на вопросы по реферату (от 0 до 6 баллов), оценка реферата по содержанию (от 0
до 8 баллов)). Максимально 20 баллов.
Автоматизированное тестирование
Не предусмотрено.
Другие виды учебной деятельности
Не предусмотрено.
Промежуточная аттестация
31-40 баллов – ответ на «отлично»
21-30 баллов – ответ на «хорошо»
11-20 баллов – ответ на «удовлетворительно»
0-10 баллов – неудовлетворительный ответ.
10
Таким образом, максимально возможная сумма баллов за все виды учебной
деятельности студента за один семестр по дисциплине «Физические процессы в тканях
при воздействии током и электромагнитными полями» составляет 100 баллов.
Пересчет полученной студентом суммы баллов по дисциплине
«Физические процессы в тканях при воздействии различных излучений» в оценку
Баллы
86–100 баллов
71–85 баллов
51–70 баллов
50 баллов и меньше
Оценка
«отлично»
«хорошо»
«удовлетворительно»
«неудовлетворительно»
8. Учебно-методическое и информационное
обеспечение дисциплины
Литература по курсу
Основная литература
1.
2.
Оболонский М.О. Техническая физика [Электронный ресурс]: учебное пособие/
Оболонский М.О.— Электрон.текстовые данные.— Саратов: Научная книга, 2012.—
159 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/6343.— ЭБС «IPRbooks»
Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том I. Механика [Электронный ресурс]: учебное
пособие для вузов/ Сивухин Д.В.— Электрон.текстовые данные.— М.: ФИЗМАТЛИТ,
2014.— 560 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/25013.— ЭБС «IPRbooks»
Дополнительная литература
1.
2.
3.
Подколзина В.А. Учебное пособие по медицинской физике [Электронный ресурс]/
Подколзина В.А.— Электрон.текстовые данные.— Саратов: Научная книга, 2012.—
159 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/6300.— ЭБС «IPRbooks»
Врублевская Г. В.Физика. Практикум: Учебное пособие / Г.В. Врублевская, И.А.
Гончаренко, А.В. Ильюшонок. - М.: НИЦ Инфра-М; Мн.: Нов.знание, 2012. - 286 с.
Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами
реабилитологии. Лекции и семинары [Электронный ресурс]: учебное пособие/
Федорова В.Н., Степанова Л.А.— Электрон.текстовые данные.— М.: ФИЗМАТЛИТ,
2008.— 623 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/17278.— ЭБС «IPRbooks»
Интернет-ресурсы
1. Зональная научная библиотека [Электронный ресурс]. – URL:
http://www.sgu.ru/library
2. Электронные учебники [Электронный ресурс]. – URL: http://www.libedu.ru/
3. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов [Электронный ресурс]. –
URL: http://scool-collection.edu.ru
4. Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Электронный ресурс]. – URL:
http://window.edu.ru
5. Издательство «Лань» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система.
– URL: http://e.lanbook.com/
11
6. Издательство «Юрайт» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная
система. – URL: http://biblio-online.ru
7. Руконт [Электронный ресурс]: межотраслевая электронная библиотека. – URL:
http://rucont.ru
8. eLIBRARY.RU [Электронный ресурс]: научная электронная библиотека. – URL:
http://www.elibrary.ru
9. ibooks.ru [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL:
http://ibooks.ru
10. Znanium.com [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL:
http://znanium.com
Программное обеспечение
1. Пакетпрограмм Microsoft Office: Word и Exсel.
2. Пакетпрограмм Open Office: Writer и Calc.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
 Учебные аудитории, оборудованные комплектом мебели, доской.
 Комплект проекционного мультимедийного оборудования.
 Специально оборудованные лаборатории №202, №303, №302, для проведения
лабораторных и практических занятий: видеопроектор, интерактивная доска,
компьютер, обычная доска, пластиковая доска;
 Компьютерные классы (аудитории №№ 24, 25).
Рабочая программа дисциплины «Основы воздействия физических факторов среды
на биологические системы» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по
направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии» (квалификация
(степень) «бакалавр») и требованиями приказа Министерства образования и науки РФ №
1367 от 19.12.2013 г. о порядке организации и осуществления образовательной
деятельности по образовательным программам высшего образования – программам
бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры.
Программа разработана в 2011 г. (одобрена на заседании кафедры физики и
информационных технологий, протокол №7 от 29 августа 2011 г.)
Программа актуализирована в 2014 г. (одобрена на заседании кафедры физики и
информационных технологий, протокол № 2 от «16» октября 2014 года).
Автор:
канд. физ.-мат. наук
Сорокин А. Н.
Зав. кафедрой физики
и информационных технологий
канд. пед. наук, доцент
Сухорукова Е.В.
Декан факультета математики,
экономии и информатики
канд. пед. наук, доцент
Кертанова В. В.
12