Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО» Кафедра «Общей и экспериментальной физики» УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора ИМО ___________________Р.А. Сулиманов «___»__________________2011 г. ФИЗИКА Дисциплина для специальности 060201.65 - Стоматология Рабочая программа для студентов дневной формы обучения СОГЛАСОВАНО Начальник УМУ ______________________________ «___»___________________2011 г. Разработал Доцент кафедры ОЭФ __________________Е.А.Ариас «___»_________________2011 г. Декан ФСТ ______________________________ «___»___________________2011 г. Принято на заседании кафедры Заведующий кафедрой ОЭФ ______________В. В. Гаврушко «___»_________________2011 г. 2 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1 Место дисциплины в учебном процессе Курс «Физика» является частью общего курса физики для студентов института медицинского образования. Данная дисциплина введена в блок «Математический, естественнонаучный цикл». Основой курса являются разделы физики, которые обращены на изучение общих законов описания движения и взаимодействия материальных объектов различной природы. 1.2. Цели изучения дисциплины Обучение студентов физико-техническим и биофизическим знаниям и умениям, необходимым как для изучения других учебных дисциплин, так и для практической деятельности врача-стоматолога. Знание физических основ функционирования медицинской аппаратуры, устройства и назначения медицинской аппаратуры. Знание характеристик и биофизических физических факторов на организм. механизмов воздействия 1.3 Задачи изучения дисциплины Приобретение студентами методологической направленности, существенной для решения проблем доказательной медицины; Формирование у студентов логического мышления, умения точно формулировать задачу, способность вычленять главное и второстепенное, умения делать выводы на основании полученных результатов измерений; Приобретение студентами умения делать выводы на основании полученных результатов измерений; Изучение разделов прикладной физики, в которых рассматриваются принципы работы и возможности медицинской техники, применяемой при диагностике и лечении (медицинская физика); Изучение элементов биофизики: физические явления в биологических системах, физические свойства этих систем, физико-химические основы процессов жизнедеятельности; Знание механических и физических свойств стоматологических материалов; механических и физических свойств биологических тканей; физических методов современной диагностики и лечения стоматологических заболеваний; Формирование навыков изучения научной литературы; Обучение студентов технике безопасности при работе с медицинским оборудованием. 3 1.4. Взаимосвязь с другими дисциплинами общеобразовательного процесса. Данный курс необходим для изучения, прежде всего таких дисциплин, как общая стоматология, терапевтическая стоматология, ортопедическая стоматология, челюстно-лицевая хирургия и хирургическая стоматология, нормальная физиология, патологическая физиология, лучевая диагностика и лучевая терапия. Специфика преподавания медицинской и биологической физики для стоматологов заключается в углубленном, по сравнению с другими факультетами медицинских вузов, изучении вопросов биомеханики, в первую очередь, челюстно-лицевого аппарата человека, а так же механических и теплофизических свойств материалов, используемых в стоматологии. 1.5. Требования к результатам освоения дисциплины: Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: способностью и готовностью анализировать социально значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности (ОК-1); способностью и готовностью к анализу мировоззренческих, социально и личностно значимых философских проблем, основных философских категорий, к самосовершенствованию (ОК-2); способностью и готовностью реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами, медицинскими сестрами и младшим персоналом, взрослым населением и подростками, их родителями и родственниками (ПК-1); способностью и готовностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат (ПК-2); способностью и готовностью к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности (ПК-3); способностью и готовностью анализировать результаты собственной деятельности для предотвращения врачебных ошибок, осознавая при этом дисциплинарную, административную, гражданско-правовую, уголовную ответственность (ПК-4); способностью и готовностью проводить и интерпретировать опрос, физикальный осмотр, клиническое обследование, результаты современных лабораторно-инструментальных исследований, морфологического анализа биопсийного, операционного и секционного материала, написать медицинскую карту амбулаторного и стационарного больного (ПК-5); 4 способностью и готовностью к работе с медико-технической аппаратурой, используемой в работе с пациентами, владеть компьютерной техникой, получать информацию из различных источников, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; применять возможности современных информационных технологий для решения профессиональных задач (ПК9); способностью и готовностью использовать методы оценки природных и медико-социальных факторов среды в развитии болезней у взрослого населения и подростков, проводить их коррекцию, осуществлять профилактические мероприятия по предупреждению стоматологических, инфекционных, паразитарных и неинфекционных болезней, проводить санитарно-просветительную работу по гигиеническим вопросам (ПК-12); способностью и готовностью к постановке диагноза на основании результатов биохимических исследований биологических жидкостей и с учетом законов течения патологии по органам, системам и организма в целом (ПК-20); способностью и готовностью анализировать закономерности функционирования отдельных органов и систем, использовать знания анатомо-физиологических основ, основные методики клиникоиммунологического обследования и оценки функционального состояния организма человека различных возрастных групп для своевременной диагностики заболеваний и патологических процессов (ПК-21); Студент должен з н а т ь : Правила работы и техники безопасности в физических, химических, биологических и клинических лабораториях, с приборами. Основные физические явления и закономерности, лежащие в основе процессов, протекающих в организме человека; Характеристики воздействия физических факторов на организм. Физические основы функционирования медицинской аппаратуры. Правила использования ионизирующего облучения и риски, связанные с их воздействием на биологические ткани. Методы защиты и снижения дозы воздействия. Принципы, лежащие в основе стоматологической радиографии. Основные законы биомеханики и ее значение для стоматологии. Роль клеточных мембран и их транспортных систем в обмене веществ в организме детей и подростков. Студент должен у м е т ь : Пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности. Пользоваться лабораторным оборудованием. Работать с увеличительной техникой при изучении физики химии, биологии. 5 Проводить статистическую обработку экспериментальных данных. 2. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ. 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы. Вид учебной работы Всего часов Аудиторных занятий (всего) В том числе: Лекции (Л) Практические занятия (ПЗ) Лабораторные работы (ЛР) В том числе аудиторная СРС Внеаудиторная самостоятельная работа (всего) Общая трудоемкость час зач. ед. 54 Семестр 1 2 54 24 14 16 16 54 24 14 16 16 54 108 3 108 3 2.2. Образовательные технологии Образовательный процесс по дисциплине строится на основе комбинации следующих образовательных технологий. Интегральную модель образовательного процесса по дисциплине формируют технологии модульно-рейтингового обучения. Реализация данной модели предполагает использование следующих технологий стратегического уровня (задающих организационные формы взаимодействия субъектов образовательного процесса), осуществляемых с использованием определенных тактических процедур: – лекционные занятия (вводная лекция, лекция по изучению основных понятий и законов, проблемная лекция); – практические занятия (решение задач; семинары); –лабораторные занятия (работа с физическими приборами и оборудование, измерительные техники) – самостоятельная работа студентов (выполнение домашних контрольных работ, работа с учебниками и методическими пособиями по темам дисциплины, подготовка к выполнению и защите лабораторных работ). 6 3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1 Содержание дисциплины Практические занятия Лабораторные работы В том числе, аудиторная. СРС Внеаудиторная. СРС Трудоемкость по видам учебной работы, АЧ Лекции Модуль, раздел (тема) Модуль 1. Механика. Акустика. Гидродинамика. 1.1. Механические колебания и волны 1.2. Акустика 1.3. Физические основы гемодинамики. Модуль 2. Механические свойства твердых тел. 2.1. Основные виды деформации твердых тел. 2.2. Упругие характеристики материалов. 2.3. Эпюры сил, напряжений и изгибающих моментов на примере стоматологических конструкций. 2.4. Методы определения физико-механических свойств стоматологических материалов (прочности, твердости, истираемости и т.д.). 2.5. Полимерные материалы. Модуль 3. Термодинамика. 3.1. Основные законы термодинамики, применяемые для анализа процессов в биологических системах. 3.2. Теплофизические свойства материалов. 3.3. Транспорт веществ через биологические мембраны. Модуль 4. Электродинамика. 4.1. Основные положения теории Максвелла. Электромагнитные колебания и волны. 4.2. Электрическое поле диполя. Модель Эйнтховена. 4.3. Физические процессы, происходящие в тканях под действием электрических токов и электромагнитных полей. 4.4. Постоянный электрический ток. Переменный электрический ток. Модуль 5. Оптические методы исследований. 5.1. Оптическая микроскопия. 4 2 1 1 4 1 1 0 1 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 2 0 0 0 0 2 1 1 0 2 0 0 1 6 2 2 2 10 2 2 2 1 0 0 1 2 1 3 1 1 1 0 0 0 0 0 2 0 2 6 2 1 1 3 1 1 0 2 0 0 0 0 0 1 1 2 0 2 2 8 2 1 1 0 0 0 0 0 1 2 2 0 2 0 1 2 2 0 2 1 4 2 2 1 6 2 5.2. Физические основы рефрактометрии, концентрационной колориметрии, поляриметрии и спектроскопии. 5.3. Принцип работы лазеров и примеры их применения в медицине. 2 0 2 0 2 0 1 0 1 2 7 Модуль 6. Квантовая оптика и ионизирующие излучения. 5.1. Тепловое излучение тел. 5.2. Рентгеновское излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, фотоэффект, эффект Комптона). 5.3. Радиоактивность. 5.4. Действие альфа-, бета-, гамма- и рентгеновского излучения на вещество 5.5. Дозиметрия ионизирующих излучений. Модуль 7. Основы медицинской электроники. 6.1. Общие сведения об электронной медицинской аппаратуре. 6.2. Основные элементы медицинской электронной аппаратуры. 6.3 Медицинская аппаратура для регистрации физиологических показателей. 6.4. Аппаратура для терапии импульсными и переменными токами. 6.5. Аппаратура для ультразвуковой терапии. Итого за весь курс 4 2 0 2 10 1 1 0 0 0 0 0 1 2 2 1 1 0 1 0 0 0 1 2 2 0 4 2 1 4 0 0 8 0 0 4 1 2 8 2 2 0 0 1 2 0 2 4 1 2 0 1 2 0 1 0 24 1 14 2 16 1 16 1 54 3.1. Содержание теоретических занятий № п/п 1 1. Наименование раздела дисциплины 2 Механика. Акустика. Гидродинамика. 2. Механические свойства твердых тел. 3. Термодинамика. Содержание раздела 3 Механические колебания. Механические волны. Уравнение плоской волны. Параметры колебаний и волн. Энергетические характеристики. Эффект Доплера. Звук. Виды звуков. Спектр звука. Волновое сопротивление. Объективные (физические) характеристики звука. Субъективные характеристики, их связь с объективными. Закон Вебера-Фехнера. Ультразвук, физические основы применения в медицине. Физические основы гемодинамики. Вязкость. Методы определения вязкости жидкостей. Формула Ньютона, ньютоновские и неньютоновские жидкости. Формула Пуазейля. Основные виды деформации твердых тел, законы упругих деформаций. Упругие характеристики материалов. Методы определения физико-механических свойств стоматологических материалов. Полимерные материалы. Временная зависимость деформации. Ползучесть. Модели механических свойств биологических тканей. Основные законы термодинамики. Теплофизические свойства материалов. Тепловое 8 расширение твердых тел. Теплоемкость и теплопроводность твердых тел. Плавление и кристаллизация. Биологические мембраны и их физические свойства. Виды пассивного транспорта. Понятие об активном транспорте ионов через биологические мембраны. 4. Электродинамика. 5. Оптические методы исследований. 6. Квантовая оптика, ионизирующие излучения. 7. Основы медицинской электроники. Основные положения теории Максвелла. Уравнение и график электромагнитной волны. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Поток, плотность потока энергии (интенсивность) электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн, принятая в медицине. Процессы, происходящие в тканях под действием электрических токов и электромагнитных полей. Электрический диполь. Электрическое поле диполя. Законы отражения и преломления света. Физические основы рефрактометрии. Дифракция света. Дифракционная решетка, формула главных максимумов дифракционной решетки. Дифракционный спектр, его применение. Физические основы спектроскопии. Поляризация света. Закон Малюса. Физические основы поляриметрии. Поглощение света. Закон Бугера – Ламберта - Бера. Молярный коэффициент поглощения, коэффициент пропускания. Физические основы концентрационной колориметрии. Тепловое излучение. Характеристики и законы теплового излучения. Спектр излучения чёрного тела. Излучение Солнца. Физические основы тепловидения. Рентгеновское излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом, физические основы применения в медицине. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Взаимодействие α-, β- и γ-излучений с веществом. Радиолиз воды. Механизмы действия ионизирующих излучений на организм человека. Основные понятия медицинской электроники. Безопасность и надежность медицинской аппаратуры. Особенности сигналов, обрабатываемых медицинской электронной аппаратурой и связанные с ними требования к медицинской электронике. Классификация медицинской аппаратуры. Воспринимающая и воздействующая медицинская аппаратура. Обобщенные структурные схемы и характеристики аппаратуры для диагностики и терапии. Роль измерений в медицине. Электронные приборы: диоды, транзисторы, электронные лампы. Усилители и генераторы электрических колебаний. Принципы построения, основные характеристики. 9 Устройства отображения информации. Измерительные преобразователи: пьезоэлектрические, фотоэлектрические, емкостные, тензометрические, индуктивные, термоэлектрические и др. Электроды для снятия биопотенциалов. Техника безопасности при работе с электрическими приборами. 3.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами №№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения Наименование № обеспечиваемых (последующих) обеспечиваемых п/п дисциплин (последующих) дисциплин 1 2 3 4 5 6 7 1. Нормальная физиология + + + + + + + 2. Биохимия + + + + + + + 3. Микробиология полости рта + 4. Гигиена + + + + + 5. Общественное здоровье и + + + + + + + здравоохранение, экономика здравоохранения 6. Неврология + + + + + + + 7. Ортопедическая + + стоматология 8. Физиотерапия + + + + + + + стоматологических заболеваний 9. Лучевая терапия и + + + диагностика 10. Инфекционные болезни + + 3.3. Содержание лабораторных занятий. 1. Математическая обработка результатов измерений и представление результатов эксперимента. 2. Использование нониуса и микрометрического винта для измерения линейных размеров тел. 3. Определение коэффициента вязкости жидкости с помощью капиллярного вискозиметра. 4. Измерение индуктивности и емкости в цепи переменного тока. 5. Измерение размеров малых объектов с помощью микроскопа. 6. Определение концентрации сахара в растворе сахариметром. 7. Исследование электрокардиографа. 8. Компьютерные методы электроэнцефалографии. 9. Исследование аппарата низкочастотной терапии «Амплипульс-4» 10 10.Изучение аппарата для ультразвуковой терапии УЗТ-1.01Ф. 3.4. Содержание практических занятий. № п/п 1 1. 2. Наименование раздела дисциплины 2 Механика. Акустика. Гидродинамика. Механические свойства твердых тел. 3. Термодинамика. 4. Электродинамика. 5. Оптические методы исследований. 6. Квантовая оптика, ионизирующие излучения. 7. Основы медицинской электроники. Содержание практических занятий. 3 Физические основы гемодинамики. Вязкость. Методы определения вязкости жидкостей. Эпюры сил, напряжений и изгибающих моментов на примере стоматологических конструкций. Полимерные материалы. Теплофизические свойства стоматологических материалов. Тепловое расширение твердых тел. Теплоемкость и теплопроводность твердых тел. Плавление и кристаллизация. Постоянный электрический ток. Напряжение, сила тока, сопротивление. Закон Ома для участка цепи. Источник тока. Закон Ома для полной цепи. Переменный электрический ток. Емкостное, индуктивное и активное сопротивления. Полное сопротивление. Закон Ома для цепи переменного тока. Оптическая микроскопия. Построение изображений в микроскопе, увеличение, предел разрешения микроскопа. Принцип работы лазера. Применение лазера в медицине. Тепловое излучение. Характеристики и законы теплового излучения. Спектр излучения чёрного тела. Излучение Солнца. Физические основы тепловидения. Взаимодействие α-, β- и γ-излучений с веществом. Радиолиз воды. Механизмы действия ионизирующих излучений на организм человека. Изучение и исследование аппаратных средств для электрокардиографии. Изучение и исследование аппаратуры для амплипульстерапии. Изучение и исследование аппаратуры для импульсной электротерапии. Изучение и исследование аппаратуры для УВЧ и сантиметровой терапии. 3.5. Содержание индивидуальной и самостоятельной работы Индивидуальная работа студентов под руководством преподавателя проводится по всем темам лабораторных и практических занятий. Во время проведения индивидуальных занятий проводятся контрольные мероприятия, выдача домашних заданий и их прием. Прием домашних заданий происходит в форме собеседования с каждым студентом с целью выяснения понимания сущности изучаемого явления и методов его исследования. Самостоятельная работа студентов направлена на повторение школьного курса физики и изучение лекционного курса, включает предварительную 11 подготовку и составление отчета к каждой лабораторной работе; выполнение и соответствующее оформление дополнительных заданий. 3.5.1. Примерные темы рефератов 1. Вязкость крови в норме и патологии. Факторы, влияющие на вязкость крови. Физические свойства кровезаменителей 2. Применение низких температур в медицине 3. Повреждающее действие переменного тока 4. Физика слуха. Слуховые аппараты и аудиометры 5. Биофизика глаза 6. Оптическая система глаза. Ее недостатки и исправление при помощи линз 7. Излучение Солнца. Использование ультрафиолетового и инфракрасного излучения в медицине 8. Оптические методы исследования биологических объектов 9. Механика кровообращения 10.Магнитное поле и его характеристики. Магнитотерапия 11.Жидкие кристаллы и биологические структуры 12.Биофизика мембран 13.Физические методы исследования органических соединений 14.ДНК глазами физика 15.Вода и ее структура 16.Структура и роль воды в живом организме 17.Температура внутренней среды как один из механизмов регуляции внутренних органов 18.Температура. Методы измерения температуры 19.Эффект Доплера и его использование для медико-биологических исследований 20.Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине 21.Ионизирующее излучение. Детекторы ионизирующих излучений 22.Индуцированное излучение. Применение лазеров в медицине 23.Тепловое излучение тел. Использование термографии в диагностических целях 24.Рефракция света. Применение волоконной оптики в медицинских приборах 25.Ультразвук. Применение ультразвука в диагностике, терапии и хирургии 3.5.2. Содержание домашних практических заданий 1. Электрическое поле. Напряженность и потенциал электрического поля. Силовые линии. Связь напряженности и потенциала. Действие электрического поля на заряженную частицу. Конденсаторы. Емкость конденсатора. Энергия электрического поля. 2. Магнитное поле. Силовые линии магнитного поля. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу, на прямой проводник с током и на виток с током. Индукция магнитного поля. Напряженность 12 магнитного поля. Связь напряженности и индукции. Магнитный момент контура с током. Магнитный поток. 3. Постоянный электрический ток. Сила тока, напряжение, сопротивление. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи. Закон Джоуля-Ленца. Переменный электрический ток. Индуктивность и емкость в цепи переменного тока. Полное сопротивление цепи переменного тока. 4. Геометрическая оптика. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение, волоконная оптика. Линзы. Построение изображений в тонких линзах. Оптическая система микроскопа. Оптическая система глаза. 5. Дозиметрия ионизирующих излучений. Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы. Радиационный фон. Защита от ионизирующего излучения. 4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 4.1. Список рекомендуемой литературы 1. Детлаф А. А., Яворский Б.М. Курс физики. Учеб. пособие для студ. втузов – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 720 с. 2. Трофимова Т.И. Курс физики. Учебное пособие – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 560 с. 3. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин: учеб. пособие. Издательство: Лань СПб, 2005. – 112 с. 4. Грабовский Р.И. Курс физики: Издательство: Лань СПб, 2006. – 608 с 5. С.Е. Мальханов. Общая физика - Конспект лекций. Издательство: СанктПетербург, 2001. – 438 с. 6. Д.А. Паршин, Г.Г. Зегря. Конспект лекций по общему курсу физики. Издательство: Санкт-Петербург, 2008. – 111 с. 7. Ремизов А. Н., Максина А.Г., Потапенко А.Ю. Медицинская и биологическая физика. – М.: Дрофа, 2003. – 282 с. 8. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура. - М.: Медицина, 1981. 344с. 9. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения / Пер. с англ. Л.Кромвел, М. Ардитти, Ф. Вейбл и др. Под ред. Р.И. Утямышева. М.: Радио исвязь, 1981.-344с. 10.Мурашко В.В., Струтынский А.В. Электрокардиография. - М.: Медицина,1991. 11.Гусев В.Г. Методы и технические средства для медикобиологическихисследований: Уч. пособ. Ч. 1, Ч. 2-Уфа.: УГАТУ, 2001.227 с; 119 с. 12.Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клиническогомониторинга: Уч. пособ. - Самара, 1996. - 140 с. 4.2 Список методической литературы к лабораторным занятиям 13 1. Общий курс физики: Лабораторные работы/Сост. Е.А. Ариас, Коровина Г.Е.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. –Великий Новгород, 2003. – 97 с. 2. Сборник лабораторных работ по общему курсу физики: в 2 ч./сост.: Е.А.Ариас, З.С.Бондарева, Ф.А.Груздев, Г.Е.Коровина, А.О.Окунев, Н.А.Петрова. – 2-е изд.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2009. –Ч. 1. - 103 с. 3. Сборник лабораторных работ по общему курсу физики: в 2 ч./сост.: Е.А.Ариас, З.С.Бондарева, А.Н.Буйлов, Ф.А.Груздев, Г.Е.Коровина, В.Д.Лебедева, Н.А.Петрова, В.В.Шубин, В.Е.Удальцов – 2-е изд.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2009. –Ч. 2. – 81 с. 4. Электронная медицинская аппаратура для диагностики и лечебных воздействий: Лабораторный практикум для студ. спец. 190600 и 040100 / Сост. С.Н. Бритин; НовГУ. - Великий Новгород, 2003. 5. Электрокардиография: Уч. пособие для самостоятельной работы / сост. С.Н.Бритин, В.А.Дубровская; НовГУ. - Великий Новгород, 2000 5. КОНТРОЛЬ УСПЕВАЕМОСТИ 5.1. Оценочные средства контроля успеваемости Для оценки качества усвоения курса используются следующие формы контроля: – текущий: контроль выполнения практических аудиторных и домашних заданий, работы с источниками; защиты лабораторных и творческих работ. – рубежный: (полусеместровая аттестация) предполагает учет суммарных результатов по итогам текущего контроля. – семестровый: осуществляется посредством зачета. В нем учитываются все виды работы за семестр. По каждому модулю осуществляются следующие виды контроля с соответствующими оценками: – пороговый контроль («оценка «удовлетворительно). – стандартный контроль (оценка «хорошо»). – эталонный контроль (оценка «отлично»). Критерии оценки качества освоения студентами дисциплины: Критерий В рамках формируемых компетенций студент демонстрирует пороговый («оценка знание и понимание теоретического содержания «удовлетворительно») курса с незначительными пробелами; низкое качество – 75 – 111 баллов. выполнения учебных заданий (не выполнены, либо оценены числом баллов, близким к минимальному); низкий уровень мотивации учения; Стандартный (оценка полное знание и понимание теоретического «хорошо») содержания курса, без пробелов; достаточное качество – 112 – 134 баллов. выполнения всех предусмотренных программой обучения учебных заданий (ни одного из них не оценено минимальным числом баллов, некоторые виды заданий выполнены с ошибками); средний уровень мотивации учения; 14 Эталонный (оценка полное знание и понимание теоретического «отлично») содержания курса, без пробелов; высокое качество – 135 – 150 баллов. выполнения всех предусмотренных программой обучения учебных заданий (оценены числом баллов, близким к максимальному); высокий уровень мотивации учения. В данные расчеты включены баллы, полученные в текущем контроле всех модулей и баллы, полученные на зачете. 5.2. Перечень педагогических контрольных материалов 5.2.1. Вопросы к зачету. 1. Механические колебания. Уравнение и график свободных незатухающих и затухающих колебаний. Вынужденные колебания. Резонанс. 2. Механические волны. Уравнение плоской волны. Параметры колебаний и волн. Энергетические характеристики. 3. Эффект Доплера. 4. Звук. Виды звуков. Спектр звука. Волновое сопротивление. Объективные (физические) характеристики звука. Субъективные характеристики, их связь с объективными. Закон Вебера-Фехнера. 5. Ультразвук, физические основы применения в медицине. 6. Физические основы гемодинамики. Вязкость. Методы определения вязкости жидкостей. Формула Ньютона, ньютоновские и неньютоновские жидкости. Формула Пуазейля 7. Основные виды деформации твердых тел, законы упругих деформаций. 8. Упругие характеристики материалов. 9. Методы определения физико-механических свойств стоматологических материалов. 10.Полимерные материалы. Временная зависимость деформации. Ползучесть. Модели механических свойств биологических тканей. 11.Основные законы термодинамики. 12.Теплофизические свойства материалов. Тепловое расширение твердых тел. Теплоемкость и теплопроводность твердых тел. Плавление и кристаллизация. 13.Биологические мембраны и их физические свойства. Виды пассивного транспорта. 14.Понятие об активном транспорте ионов через биологические мембраны. 15.Основные положения теории Максвелла. Уравнение и график электромагнитной волны. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Поток, плотность потока энергии (интенсивность) электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн, принятая в медицине. 16.Процессы, происходящие в тканях под действием электрических токов и электромагнитных полей. Пассивные электрические свойства тканей тела 15 человека. Эквивалентные электрические схемы живых тканей. Полное сопротивление (импеданс) живых тканей, зависимость от частоты. 17.Электрический диполь. Электрическое поле диполя. Представление о дипольном эквивалентном электрическом генераторе сердца, головного мозга и мышц. Модель Эйнтховена. 18.Законы отражения и преломления света. Физические основы рефрактометрии. 19.Физические основы микроскопии. 20.Дифракция света. Дифракционная решетка, формула главных максимумов дифракционной решетки. Дифракционный спектр, его применение. Физические основы спектроскопии. 21.Поляризация света. Закон Малюса. Физические основы поляриметрии. 22.Поглощение света. Закон Бугера – Ламберта - Бера. Молярный коэффициент поглощения, коэффициент пропускания. Физические основы концентрационной колориметрии. 23.Тепловое излучение. Характеристики и законы теплового излучения. Спектр излучения чёрного тела. Излучение Солнца. Физические основы тепловидения. 24.Рентгеновское излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом, физические основы применения в медицине. 25.Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Взаимодействие α-, β- и γ-излучений с веществом. Радиолиз воды. Механизмы действия ионизирующих излучений на организм человека. 26.Основные понятия медицинской электроники. Безопасность и надежность медицинской аппаратуры. 27.Особенности сигналов, обрабатываемых медицинской электронной аппаратурой и связанные с ними требования к медицинской электронике. 28.Классификация медицинской аппаратуры. Воспринимающая и воздействующая медицинская аппаратура. 29.Обобщенные структурные схемы и характеристики аппаратуры для диагностики и терапии. Роль измерений в медицине. 30.Электронные приборы: диоды, транзисторы, электронные лампы. Усилители и генераторы электрических колебаний. Принципы построения, основные характеристики. Устройства отображения информации. 31.Измерительные преобразователи: пьезоэлектрические, фотоэлектрические, емкостные, тензометрические, индуктивные, термоэлектрические и др. Электроды для снятия биопотенциалов. 32.Техника безопасности при работе с электрическими приборами. 33.Основные физиологические показатели, оцениваемые техническими средствами. Особенности регистрации биоэлектрических потенциалов различных органов. Регистрация биоэлектрических потенциалов сердца. Биполярные и монополярные отведения. 16 34.Структурная схема одноканального электрокардиографа. Основные характеристики электрокардиографа. Влияние их на качество записи электрокардиограммы. Многоканальные электрокардиографы. 35.Электроэнцефаалографы. Особенности регистрации биоэлектрических сигналов головного мозга. Структурная схема многоканального электроэнцефаллографа. 36.Аппаратура для терапии постоянных током. 37.Аппаратура для терапии импульсными токами. 38.Аппаратура для амплипульс-терапии и интерференц-терапии. 39.Дефибрилляторы. 40.Особенности высокочастотной терапевтической аппаратуры. 5.2.2. Примеры тестовых заданий. Задание 1 уровня Выберите правильный ответ: 1. Укажите физиотерапевтические методы, основанные на действии постоянного тока: а) УВЧ-терапия; б) гальванизация; в) индуктотермия; г) электрофорез; (+) 2. Укажите физиотерапевтические методы, основанные на действии электрического тока высокой частоты: а) УВЧ-терапия; б) гальванизация; в) индуктотермия; г) электрофорез; д) диатермия; (+) е) местная дарсонвализация. (+) 3. При электрофорезе между электродами и кожей помещаются . . . а) сухие прокладки; б) гидрофильные прокладки; в) прокладки, смоченные раствором лекарственных веществ; (+) г) прокладки, смоченные дистиллированной водой. 4. Порогом ощутимого тока называют … а) силу тока, при которой человек не может самостоятельно разжать руку; б) наименьшую силу тока, раздражающее действие которой ощущает человек; (+) 17 в) силу тока, которая возбуждает мышцы; г) наибольшую силу тока, которая ощущается человеком. 5. Порогом неотпускающего тока называют . . . а) минимальную силу тока, при которой человек не может самостоятельно разжать руку; (+) б) наименьшую силу тока, раздражающее действие которой ощущает человек; в) наименьшую силу тока, которая возбуждает мышцы; г) наибольшую силу тока, которая ощущается человеком. Задание 2 уровня Укажите правильные высказывания: 1. 1) Гальванизация представляет собой лечебный метод введения лекарственных веществ через кожу. 2) Гальванизация представляет собой лечебный метод воздействия постоянным током. (+) 3) Диатермия представляет собой лечебный метод воздействия высокочастотным током. 4) Порог неотпускающего тока не зависит от частоты тока. 2. 1) Электрофорез представляет собой метод введения лекарственных веществ через кожу при помощи постоянного тока. (+) 2) Диатермия представляет собой лечебный метод воздействия электрическим полем. 3) Гальванизация представляет собой лечебный метод воздействия током низкой частоты. 4) Порог неотпускающего тока зависит от частоты тока. (+) 3. 1) Метод УВЧ-терапии представляет собой метод воздействия на ткани и органы высокочастотным магнитным полем. 2) Метод УВЧ-терапии представляет собой метод воздействия на ткани и органы высокочастотным электрическим полем. (+) 3) Метод УВЧ-терапии представляет собой метод воздействия на ткани и органы высокочастотным током. 4) Порог ощутимого тока зависит от частоты тока. (+) Задание 3 уровня Установите соответствия: Физиотерапевтический метод: Действующий фактор: 18 1) диатермия а) ток высокой частоты; 1-б 2) индуктотермия б) постоянный ток; (1;4) 2-в 3) УВЧ-терапия в) переменное магнитное поле; (2) 3-г 4) электрофорез г) переменное электрическое поле.(3) 4-б Задание 4 уровня Составьте высказывание из нескольких предложенных фраз: 1. А. … - физиотерапевтический метод, 1) Диатермия; 2) Индуктотермия; 3) УВЧ-терапия; (+) Б. который основан на воздействии на ткани . . . 1) переменным электрическим полем; (+) 2) 2) постоянным электрическим полем; 3) постоянным магнитным полем; 4) постоянным электрическим током. В. При этом в тканях происходит . . . 1) генерация потенциала действия; 2) выделение тепла; (+) 3) изменение магнитной проницаемости. 2. А. Метод введения лекарственных веществ через кожу или слизистую оболочку называется . . . 1) гальванизация; 2) электрофорез; (+) 3)УВЧ-терапия; 4) диатермия. Б. Для этой цели используют . . . 1) токи низкой частоты; 2) токи высокой частоты; 3) постоянный ток; (+) 4) электромагнитное поле. В. Лекарственные вещества располагают на электродах с учетом следующего условия: 1) анионы вводят с катода; (+) 19 2) анионы вводят с анода; 3) катионы вводят с катода.. 3. А. Количество теплоты, выделяющееся в тканях и органах при УВЧ-терапии, зависит от . . . 1) напряженности электрического поля; (+) 2) напряженности магнитного поля; 3) силы тока в цепи анодного контура; 4) частоты. (+) Б. Количество теплоты зависит также от следующих характеристик ткани: 1) удельного сопротивления; (+) 2) плотности; 3) диэлектрической проницаемости; (+) 4) магнитной проницаемости. Задание 5 уровня Решите задачу и укажите правильный ответ: На рисунке изображены графики зависимости порогов ощутимого тока (1) и неотпускающего тока (2) от частоты. 1. Определите величину ощутимого тока J1 для частоты 50 Гц. 1)1мА; (+) 2)15мА; 3)50мА. 2. Определите величину неотпускающего тока J2 , для частоты 50 Гц. 1)1мА; 2) 15мА; (+) 3) 50мА. 3. Во сколько раз величина неотпускающего тока J2 превосходит величину ощутимого тока J1 для частоты 50 Гц? 1) в 10 раз; 20 2) в 15 раз; (+) 3) в 50 раз. ПРИМЕРЫ СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ: 1. Найдите закон убывания лекарственного препарата в организме человека, если через 1 час после введения 10 мг препарата его масса уменьшилась вдвое. Какое количество препарата останется в организме через 2 ч? Вопросы: 1. Составьте дифференциальное уравнение изменения во времени количества вещества m(t) в организме в общем виде. 2. Обозначьте время полувыведения препарата Т. 3. Рассчитайте τ – постоянную выведения вещества. 4. Вычислите, какое количество препарата останется в организме через 2 ч Решение: Закон изменения во времени количества вещества m(t) в организме в общем виде записывается следующим образом: где τ – постоянная выведения вещества, T – время полувыведения препарата. По условиям задачи: mo=10 мг, T = 1 час. Закон выведения данного препарата: Через 2 часа останется: 4. Разрыв барабанной перепонки Вопросы: наступает при уровне 1. Укажите формулу для уровня интенсивности звука Lmax = 150дБ. интенсивности звука. Определите интенсивность, 2. Определите интенсивность данного амплитудное значение звукового звука. давления и амплитуду смещения частиц в волне для звука частотой 3. Укажите формулу для интенсивности ν= 1кГц, при которых может механической волны. наступить разрыв барабанной 4. Вычислите амплитуду донной перепонки. звуковой волны. 21 Решение: L = 10 lg (I/I0). Следовательно: Значения исходных данных: ρ=1,29 кг/м3 ; ω=2·π·ν=6.28·103 1/с; C=330 м/с. 5. Скорость пульсовой волны в артериях составляет 8 м/с. Чему равен модуль упругости этих сосудов, если известно, что отношения радиуса просвета к толщине стенки сосуда равно 6, а плотность крови равна 1,15 г/см³? Вопросы: 6. Найдите объемную скорость кровотока в аорте, если радиус просвета аорты равен 1,75 см, а линейная скорость крови в ней составляет 0,5 м/с. Вопросы: 1. Укажите формулу для скорости пульсовой волны. Вычислите модуль упругости сосудов. Решение: , отсюда следует, что 1. Укажите формулу связывающую объемную скорость течения жидкости со средней скоростью движения жидкости в сосуде. 2. Вычислите объемную скорость течения жидкости. Решение: Объемная скорость течения жидкости связана со средней скоростью движения жидкости в сосуде формулой: м3 =481 22 мл. 7. Определите коэффициент проникновения на границе раздела воздух - кожа и жидкость - кожа Скорость распространения УЗ-волны в воздухе равна 343,1 м/с, в коже – 1610 м/с, в жидкости (гель) 1260 кг/м3,плотность кожи 1250 кг/м3; плотность воздуха – 1,205 кг/м3 , плотность жидкости (гель) - 1250 кг/м3. Решение: 1. Определим первоначально волновое сопротивление воздуха и кожи. Zв= Св ρв = 343,1 м/с ∙ 1,205 кг/м3= 413,44 Па ∙ с ∙м-1 Zк= Ск ρк = 1610 м/с ∙ 1250 кг/м3 = 2 012 500 Па ∙ с ∙м-1 Zв во много раз меньше чем Zк (0,0002 раза), поэтому для расчета коэффициента проникновения можно воспользоваться упрощённой формулой Рэлея: β= (4с1ρ1/с2ρ2)=(4∙413,44)/2012500= 0,00082 Из полученного результата видно, что доля преломленной волны составляет 0,08 %,а отраженной 99,92 %. Определим первоначально волновое сопротивление воздуха и кожи. Zг= Сг ρг= 1923 м/с∙1250 кг/м3=2 422 980 Па ∙ с ∙м-1 Zк= Ск ρк = 1610 м/с ∙ 1250 кг/м3 = 2 012 500 Па ∙ с ∙м-1 Zг мало отличается от Zк (1,2 раза), поэтому для расчета β используем формулу Рэле β= (4с1ρ1/с2ρ2)/{с1ρ1/с2ρ2+1}2 = {4 ∙ 2 422 980/2 012 500}/{2422980/2012500+1}=4,82 : 4.85=0,993 Из полученного результата видно , что интенсивность преломленной волны составляет примерно 99,3 % от падающей, а интенсивность отраженной волны 0,7 %. Вопрос: Почему при диагностических УЗметодах поверхность кожи пациента покрывают водным желе или вазелином? Сделать вывод: если УЗ-получатель приложить к коже человека ,то ультразвук не проникает внутрь, т.к. практически полностью отражается от тонкого слоя 23 воздуха между излучателем и кожей. При использовании водного желе, которым покрывают поверхность кожи, интенсивность отраженной волны значительно меньше чем преломленной (проникающей). ( Волновое сопротивление биологической среды в 3000 раз больше , чем волновое сопротивление воздуха). УЗ-волны обладают высокой отражательной способность на границе мышца-надкостница-кость, на поверхности полых органов. 5. Карта методического обеспечения. Дисциплина: Физика Специальность: 060201 - Стоматология Формы обучения: дневная. Часов: всего - 108, лекций - 24 , практ. зан. - 14, л.р. – 16, самост. раб. - 54. Институт: ИМО; Кафедра: ОЭФ, РиЭ Таблица 1- Обеспечение дисциплины учебными изданиями. Библиографическое описание издания (автор, наименование, вид, место и год издания, кол. стр.) Вид занятия, в котором используется 1.Детлаф А. А., Яворский Б.М. Курс физики. Учеб. пособие для студ. втузов – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 720 с. лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, 2 Трофимова Т.И. Курс физики. Учебное пособие – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 560 с. 3. Грабовский Р.И. Курс физики: Издательство: Лань СПб, 2006. – 608 с 4. С.Е. Мальханов. Общая физика - Конспект лекций. Издательство: Санкт-Петербург, 2001. – 438 с. 6. Д.А. Паршин, Г.Г. Зегря. Конспект лекций по Число часов, обеспечива емых изданием 80 Кол. экз. в библ. НовГУ (на каф.) 80 50 80 50 80 Интернет ресурс 80 Интернет - 50 24 общему курсу физики. Петербург, 2008. – 111 с. Издательство: Санкт- 7. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин: учеб. пособие. Издательство: Лань СПб, 2005. – 112 с. 9. Ремизов А. Н., Максина А.Г., Потапенко А.Ю. Медицинская и биологическая физика. – М.: Дрофа, 2003. – 282 с. 10.Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.-М: Медицина, 1981.-344с. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения / Пер. с англ. Кромвелл Л., Ардитти М., Вейбл Ф. - М.: Радио и связь, 1981. 344 с. Мурашко В.В., Струтынский А.В. Электрокардиография. - М.: Медицина, 1991 Гусев В.Г. Методы и технические средства для медико-биологических исследований: Уч. пособ. Ч. 1,4. 2-Уфа.: УГАТУ, 2001.-227 с; 119 с. Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга: Уч. пособ. Самара, 1996,- 140 с. лабораторные работы, практические занятия лабораторные работы лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия лекции, лабораторные работы, практические занятия ресурс 80 20 108 100 28 3 28 3 28 10 экз, каф. РиЭ 28 20 экз, каф. РиЭ 28 15 Примечание: Все указанные учебники и пособия имеются на кафедрах ОиЭФ и РиЭ в электронном и печатном виде. Таблица 2 - Обеспечение дисциплины учебно-методическими изданиями. Библиографическое описание издания (автор, наименование, вид, место и год издания, кол. стр.) Вид занятия, в котором используется 1. Физика. Рабочая программа /Авт. – сост. Е.А.Ариас; НовГУ - Великий Новгород; 2011г.- 13 с. 2. Сборник лабораторных работ по общему курсу физики: в 2 ч./сост.: Е.А.Ариас, З.С.Бондарева, Ф.А.Груздев, Г.Е.Коровина, А.О.Окунев, Н.А.Петрова. – 2-е изд.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2009. –Ч. 1. - 103 с. Лекции, лаборат. раб. практ, СРС Лаборат. работы Число часов, обеспечивае мых изданием 108 16 Кол. экз. в библ. НовГУ (на каф.) 2 экз., электр. вариант 300 25 3. Сборник лабораторных работ по общему курсу физики: в 2 ч./сост.: Е.А.Ариас, З.С.Бондарева, А.Н.Буйлов, Ф.А.Груздев, Г.Е.Коровина, В.Д.Лебедева, Н.А.Петрова, В.В.Шубин, В.Е.Удальцов – 2-е изд.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2009. –Ч. 2. – 81 с. 5. Общий курс физики: Лабораторные работы/Сост. Е.А. Ариас, Коровина Г.Е.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. –Великий Новгород, 2003. – 97 с. 6. Электронная медицинская аппаратура для диагностики и лечебных воздействий: Лабораторный практикум для студ. спец. 190600 и 040100 / Сост. С.Н. Бритин; НовГУ. - Великий Новгород, 2003. 7. Элсктрокардиофафия: Уч. пособие для самостоятельной работы / сост. С.Н.Бритин, В.А.Дубровская; НовГУ. - Великий Новгород, 2000 Лаборат. работы 16 300 Лаборат. работы 16 100 Лаборат. работы 16 10 экз. каф. РиЭ, электр. версия Лаборат. работы 6 5 экз. каф. РиЭ, электр. версия Учебно-методическое обеспечение дисциплины - 100%. Приложение Технологическая карта дисциплины Трудоемкость дисциплины 3 ЗЕ = 150 баллов. Работа на практически х занятиях (в баллах) Лабораторн ые работы (в баллах) 0 – 12 0–7 0 – 42 0-2 0-1 0-2 5,6 7,8 1 этап Рубежная аттестация (не менее 33 балла из 66) Модуль 5. Оптические методы 9,10 11,12 Семестр Недели Аудиторный (лекционный) контроль (в баллах) 1с 1,2 3,4 13-18 Модуль, раздел Модуль 1. Механика. Акустика. Гидродинамика. Модуль 2. Механические свойства твердых тел. Модуль 3. Термодинамика Модуль 4. Электродинамика. исследований. Модуль 6. Квантовая оптика и ионизирующие излучения. Модуль 7. Основы медицинской электроники. Домашние практическ ие задания (в баллах) Творчески й рейтинг (в баллах) Зачет (в баллах) 0–4 0-7 0 - 15 0 - 0 - 70 0-10 0-1 0 0 - 0-10 0-1 0-1 0-6 0-1 0-1 0-4 0 0 0-7 0 0-9 0-9 0 0-10 0-10 0-40 0-2 0-1 0-14 0-3 - 0-10 0-2 0-1 0 0-3 - 0-10 0-2 0-1 0-21 0 - 0-10 0-42 0-15 0-4 0 - 70 Семестровая аттестация (не менее 75 0-12 0-7 баллов из 150) Критерии оценки качества освоения студентами дисциплины: - пороговый («оценка «удовлетворительно) – 75 – 111 баллов. - стандартный (оценка «хорошо») – 112 – 134 баллов. - эталонный (оценка «отлично») – 135– 150 баллов.