Методы биологического эксперимента - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал ТЮМГУ в г. Тобольске
Естественнонаучный факультет
Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания
«УТВЕРЖДАЮ»:
Директор филиала «ТюмГУ» в г. Тобольске
_______________________ /Е.А. Короткова /
__________ _____________ 201__г.
Мирюгина Татьяна Андреевна
МЕТОДЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 06.03.01 Биология
очная форма обучения
Тюменский государственный университет
Филиал в г.Тобольске
2014г.
1
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Цель освоения дисциплины «Методы биологического эксперимента» - формирование
готовности к использованию полученных в результате изучения дисциплины знаний и умений в
профессиональной деятельности, формирование систематизированных знаний методов
биологического эксперимента
Задачи:
 дать представление
об основных понятиях в области методов биологического
эксперимента;
 рассмотреть особенности и специфику эксперимента в лабораторных условиях;
 приобрести навыки
в организации, планировании, постановке и проведении
биологических экспериментов
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата (магистратуры)
Дисциплина «Методы биологического эксперимента» относится к вариативной части
профессионального цикла.
Для освоения дисциплины
«Методы биологического эксперимента» студенты
используют знания, умения, навыки, сформированные на знании общеобразовательной
программы по биологии, химии. Она тесно, логически и методически взаимосвязана с такими
дисциплинами ООП как химия, ботаника, зоология, цитология и гистология.
Дисциплина является основой для изучения таких областей знания как ботаника,
зоология, физиология растений, генетика, биологические основы сельского хозяйства, другие
дисциплины по выбору.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
общепрофессиональными компетенциями (ОПК):
ОПК-6 способностью применять современные экспериментальные методы работы с
биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной
аппаратурой
3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
теоретические основы и базовые представления науки о разнообразии
биологических объектов, понимание значения биоразнообразия для устойчивости биосферы;
методы наблюдения, описания, идентификации, классификации, культивирования
биологических объектов
Уметь: системно анализировать и выбирать научные концепции для профессиональной
деятельности; ориентироваться в существующем разнообразии объектов животного мира и
понимать его значение для устойчивости биосферы прогнозировать и оценивать любое
антропогенное влияние на данную экосистему; работать с биологическими объектами точно
описывать, правильно идентифицировать и классифицировать наблюдаемых в природе
объектов органического мира
Владеть: информационными технологиями для изучения теоретических вопросов
биологии и решения научных задач; комплексом лабораторных методов исследований
растений разных уровней организации; основными методами математической обработки
информации; навыками работы с программными средствами общего и профессионального
назначения
2
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц (144 часов)
4.1. Структура дисциплины
Таблица 1
Наименование раздела
дисциплины
№
Семестр
Виды учебной работы
(в академических часах)
аудиторные занятия
СР
ЛК
КСР
ЛБ
4
6
10
Подготовительный
этап
биологических исследований
Организация и осуществление
региональных
экологоботанических исследований.
1
1
6
14
19
3
Методы изучения водных и
наземных экосистем.
1
4
10
16
1
4
6
14
4
Методика
организации
и
проведения
экологофаунистических исследований
1
2
Экзамен
27
18
36
63+27
4.2. Содержание дисциплины
Таблица 2
Наименование
раздела дисциплины
Подготовительный
этап биологических
исследований
Содержание раздела
(дидактические единицы)
Общенаучные исследовательские методы: теоретические и
эмпирические.
Основные
понятий
науки:
теория,
методология, метод и методики исследования.
2
Организация
и
осуществление
региональных
эколого-ботанических
исследований.
Методы и методика изучения наземных, водных растений;
Методика постановки и проведения полевых и вегетационных
опытов на различных агрокультурах. Инструменты для сбора и
учета растений. Правила и техника гербаризация растений.
3
Методы
изучения Оформление и представление результатов изучения
водных и наземных экологического состояния естественных и искусственных
экосистем.
насаждений. Оценка экологического состояния естественных
лесных насаждений.
Методика
Изучение и характеристика среды обитания живых
организации
и организмов. Характеристика, методы оценки и выделения
проведения эколого- местообитаний различных групп наземных и водных животных
фаунистических
Методология исследований беспозвоночных животных.
исследований
Методология исследования позвоночных животных. Основные
подходы в экологическом изучении рыб. Изучение фауны и
экологии наземных беспозвоночных
№
1
4
3
5. Образовательные технологии
Таблица 3
№
№
занятия раздела
Виды
образовательных
технологий
Тема занятия
3
4
Общенаучные исследовательские методы: Информационная
теоретические и эмпирические. Основные лекция
понятий науки: теория, методология, метод и
методики исследования.
Кол-во
часов
1
2
1
1
2
1
Методы
экологических
исследований.
Лабораторные методы. Полевые методы.
Лекция визуализация
2
3-4
1
Устройство микроскопа, правила работы с
микроскопом. Изготовление временных
микропрепаратов
Лабораторная
работа
4
5
1
Методики постановки лабораторных опытов
и экспериментов
Лабораторная
работа
2
2
Методы изучения
растений
Лекция-дискуссия
6
7
2
Методики
изучения беспозвоночных и
позвоночных животных и микроорганизмов
Лекция визуализация
8
2
Методика постановки и проведения полевых
и вегетационных опытов на различных
агрокультурах
Лекция визуализация
2
9
2
Лабораторная
работа
2
Лабораторная
работа
2
Лабораторная
работа
2
наземных,
водных
5
2
2
10
2
11
2
Морфологические исследования растений в
различных условиях обитания. Методика
сбора, высушивания и гербаризации растений.
Методика фаунистических наблюдений.
Методика количественных учетов наземных
животных.
Методика изучения пространственного
размещения животных.
12
2
Методика почвенно-зоологических
исследований
Лабораторная
работа
2
Лабораторная
работа
2
13
2
14
2
15
2
Обитатели пресного водоема. Методы учета
водных беспозвоночных. Ихтиологические
методы
Методы агроэкологических исследований.
Методика полевого эксперимента
Методы учета численности микроорганизмов
в почве, воздухе, воде
3
Общие
принципы
биоиндикаторов.
Задачи
биотестирования.
16
4
Лабораторная
работа
Лабораторная
работа
использования Лекция-дискуссия
и
приемы
2
2
2
1
2
17
3
18-19
3
20
3
21-22
3
23
4
24
4
25
4
26-27
4
3
Основные подходы биотестирования. Оценка
качества среды
Биологическая активность почвы
Методология исследований беспозвоночных
животных. Наземные беспозвоночные и их
разнообразие.
Изучение фауны и экологии наземных
беспозвоночных
Методология исследования позвоночных
животных.
Основные подходы в экологическом изучении
рыб.
Методы изучения земноводных и
пресмыкающихся.
Методы изучения фауны и экологии птиц.
Методы териологических исследований.
4
Проблемная
лекция
Лабораторная
работа
Лабораторная
работа
5
2
4
2
Лабораторная
работа
Лекция визуализация
4
2
Лекция визуализация
Лабораторная
работа
Лабораторная
работа
2
4
2
6. Самостоятельная работа студентов
Таблица 4
№
1
2
3
4
Наименование
раздела дисциплины
Подготовительный
этап
биологических
исследований
Организация
и
осуществление
региональных экологоботанических
исследований.
Вид самостоятельной работы
Выполнение
домашних
конспектирование текста
заданий;
Трудоемкость
(в академических
часах)
10
Ответы
на контрольные
вопросы;
подготовка сообщений к выступлению
на семинаре, конференции
19
изучения Использование аудио- и видеозаписей,
наземных работа с конспектом лекции (обработка
текста); ответы
на контрольные
вопросы
Методика организации Использование аудио- и видеозаписей,
и проведения эколого- компьютерной техники и Интернета;
фаунистических
выполнение домашних заданий
исследований
16
Методы
водных и
экосистем.
14
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля
В качестве входящего контроля проводится тестирование по основным разделам
биологии
Примеры тестов:
1. Митоз это процесс, который происходит при образовании:
А) половых клеток – гамет.
5
Б) гаплоидных клеток
В) полиплоидных клеток.
Г) новых клеток в организме
2. Клетки животных в отличие от клеток растений не содержат:
А) хлоропластов
Б) митохондрий
В) рибосом
Г) лизосом
3. Наука, которая изучает взаимодействие различных групп организмов, называется:
А) селекция
Б) экология
В) генетика
Г) эволюция
4. Способность всех живых организмов реагировать на изменения окружающей среды
называется:
А) реактивностью
Б) раздражимостью
В) гомеостазом
Г) развитием
7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая технология
оценивания работы студентов
7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ
Таблица 5
Виды работ
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные занятия
Самостоятельная работа
Итого за работу в семестре
Обобщающий контроль
Итого
Максимальное количество баллов
Модуль 1
Модуль 2
Модуль 3
8
2
6
17
25
17
3
14
8
25
20
4
16
10
30
Итого
45
9
36
35
80
20
100
7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов
Таблица 6
№
1
2
3
Наименование
раздела
дисциплины
Формы оцениваемой работы
Работа на лекциях
Посещение лекций
Максимальное
Модуль
количество
(аттестация)
баллов
Подготовительный
этап биологических
исследований
Организация
и Посещение лекций
осуществление
Защита реферата
региональных
экологоботанических
исследований.
2
1
3
2
Методы
2
3
изучения Посещение лекций
6
водных и наземных
экосистем.
4
1
2
3
4
Методика
Посещение лекций
организации
и
проведения экологофаунистических
исследований
2
Работа на практических (семинарских, лабораторных) занятиях
Подготовительный
Посещение занятий
6
этап биологических Выполнение учебного
исследований
индивидуального задания
Организация
и Посещение занятий
14
осуществление
Выполнение учебного
региональных
индивидуального задания
экологоВыполнение аудиторной
ботанических
контрольной работы
исследований.
Защита реферата
Методы изучения Посещение занятий
водных и наземных Выполнение учебного
экосистем.
группового задания
Выполнение аудиторной
контрольной работы
Методика
Посещение занятий
организации
и Выполнение учебного
проведения эколого- индивидуального задания
фаунистических
исследований
3
1
2
10
3
6
3
7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов
Таблица 7
№
1
2
Наименование
раздела (темы)
Формы оцениваемой работы
дисциплины
Подготовительный
Составление таблицы «Методы
этап биологических биологических исследований»
исследований
Составление аннотаций
нескольких научно-популярных
биологических изданий
Решение кросворда
Организация
и Выполнение домашней
осуществление
контрольной работы (теста)
региональных
Составление аннотированных
экологосписков информационных
ботанических
ресурсов по биологии
исследований.
7
Максимальное
Модуль
количество
(аттестация)
баллов
7
5
1
5
4
3
2
3
4
Методы изучения Выполнение домашней
водных и наземных контрольной работы (теста)
экосистем.
Составление тематического
глоссария «Биоиндикация и
биотестирование »
Подготовка презентации
«Методы биоэкологических
исследований»
Методика
Заполнить таблицу
организации
и «Сравнительный анализ
проведения эколого- флуктуирующей асимметрии
фаунистических
билатерально симметричных
исследований
организмов растений и
животных»
4
2
3
2
2
3
7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Вопросы для контрольной работы по 1 модулю
1. Методологическую основу современной науки составляют:
а) эмпирические методы исследований;
б) теоретические методы исследований;
в) законы и основные положения материалистической диалектики;
г) системный подход.
2. К теоретическим методам исследований относятся:
а) абстрагирование, анализ, синтез;
б) методы непосредственных наблюдений;
в) методы опосредованных наблюдений;
г) методы дистанционных наблюдений.
3. К общенаучным методам исследований относятся:
а) геоэкологический, математический, геохимический;
б) материалистической диалектики, исторический, системный подход;
в) картографический, сравнительно-географический, ландшафтный;
г) палеогеографический, дистанционного зондирования, геофизический.
4. К специфическим методам физико-географических исследований относятся:
а) геохимический, палеогеографический, исторический;
б) картографический, моделирование, математический;
в) сравнительно-географический, дистанционного зондирования, ландшафтный;
г) ландшафтный, палеогеографический, системный подход.
5. К междисциплинарным методам физико-географических исследований относятся:
а) геохимический, геоэкологический, геофизический;
б) математический, моделирования, сравнительно-географический;
в) исторический, геофизический, ландшафтный;
г) геоэкологический, ландшафтный, аэрокосмический.
6. К полевым методам физико-географических исследований относятся:
а) геоэкологический, математический, экспедиционный;
б) аэрокосмические, экспедиционный, лабораторный;
в) картографический, моделирование, профилирование;
8
г) аэрокосмический, стационарный, профилирования.
7. К новейшим методам физико-географических исследований относятся:
а) геофизический, геохимический;
б) геоэкологический, информационных технологий;
в) картографический, моделирование;
г) аэрокосмический, сравнительно-географический.
Вопросы для контрольной работы по 2 модулю
1. На подготовительном этапе исследований одним из основных методов исследований
является:
а) литературный;
б) геохимический;
в) картографический;
г) моделирование.
2. Наиболее полные исследования проводятся на:
а) основных точках наблюдений;
б) картировочных точках наблюдений;
в) опорных точках наблюдений;
г) специализированных точках наблюдений.
3. Полевые исследования начинаются:
а) с разбивки профилей;
б) с рекогносцировочного обследования;
в) с организации стационарных наблюдений;
г) с проведения буровых работ.
4. Направление геоэкологического профиля закладывается:
а) произвольно;
б) вдоль реки;
в) вдоль дороги;
г) от водораздела до местного базиса эрозии.
5. Во введении отчета научно-исследовательских работ указываются:
а) актуальность исследований, ключевые слова, объем текста;
б) состояние изученности проблемы, методика исследований;
в) актуальность исследований, их цель, решаемые задачи;
г) природные и социально-экономические условия района исследований.
7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации
7.3.1. Рубежные баллы рейтинговой системы оценки успеваемости студентов
Таблица 8
Вид
аттестации
Допуск к
аттестации
Зачёт
40 баллов
61 балл
Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и
академических оценок)
Удовл.
Хорошо
Отлично
61-72 баллов 73-86 баллов
87-100 баллов
7.3.2. Оценочные средства для промежуточной аттестации
Вопросы для экзамена
1. Методы в биоэкологических исследованиях
2. Морфологические исследования растений в различных условиях обитания.
3. Методика сбора, высушивания и гербаризации растений.
4. Полевые исследования водного обмена растений
5. Полевые исследования фотосинтеза
9
6. Методика фаунистических наблюдений.
7. Методика количественных учетов наземных животных.
8. Методика изучения пространственного размещения животных.
9. Методика изучения размножения животных.
10. Методика изучения питания животных
11. Методика почвенно-зоологических исследований
12. Обитатели пресного водоема. Методы учета водных беспозвоночных.
13. Ихтиологические методы
14. Методы учета численности микроорганизмов в почве
15. Методы учета численности микроорганизмов в воздухе
16. Методы учета численности микроорганизмов в воде
17. Биологическая активность почвы
18. Методика полевого эксперимента
19. Методика вегетационного опыта
20. Методы биоиндикации для оценки качества воздуха
21. Методы биотестирования для оценки качества среды
22. Статистическая обработка результатов
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Клетки / под ред. Б. Льюина. - М. : БИНОМ. Лаборат. Знаний, 2011. - 951 с. : цв. ил. (Лучший зарубежный учебник)
2. Шкляр, М. Ф. Основы научных исследований [Электронный ресурс] : Учебное пособие
для бакалавров / М. Ф. Шкляр. - 5-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»,
2013. - 244 с. http://znanium.com/bookread.php?book=415019 (дата обращения 02.12.2014)
3. Фрешни, Р.Я. Культура животных клеток: практическое руководство; пер. с 5-го англ.
изд.-М.:БИНОМ. Лаборат. Знаний,2010.-691с.: ил., 24с. цв. вкл.-(Методы в биологии)
б) дополнительная литература:
1. Ивантер, Э.В. Элементарная биометрия: Учебное пособие/ Ивантер, Э.В., Коросов, А.В.
– Петрозаводск: ПетрГУ, 2005. – 104 с.
2. Кобзаренко, В.И. Курсовой проект. Методика полевого и вегетационного опыта/
Кобзаренко, В.И., Волобуева В.Ф., Серегина И.И., Слипчик А.Ф., Батура И.Н. – М.:
Издательство МСХА, 2004.- 44с.
3. Майстренко, В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических
загрязнителей : учеб. пособие для студ. вузов / В. Н. Майстренко, Н. А. Клюев. - М. : БИНОМ.
Лаборат. Знаний, 2011. - 323 с.: ил. - (Методы в химии)
4. Шитиков, В.К., Розенберг Г.С. Оценка биоразнообразия: попытка формального
обобщения // Количественные методы экологии и гидробиологии (Сборник научных трудов,
посвященный памяти А.И. Баканова) / Отв. ред. чл.-корр. Г.С. Розенберг. – Тольятти: СамНЦ
РАН, 2005. – С. 91-129.
в) периодические издания:
Журналы:
1. Ботанический журнал
2. Вестник МГУ. Серия №16. Биология
3. В мире науки
4. Журнал общей биологии
5. Журнал экспериментальной биологии
6. Использование и охрана природных ресурсов в России
7. Наука в России
8. Природа
9. Успехи современной биологии
10
10. Физиология растений
11. Экологический вестник России
12. Экология
Газеты
1. Биология (приложение к газете «Первое сентября»)
2. Зеленый мир
3. Лесная газета
4. Охота и рыболовство
5. Реферативные журналы ВИНИТИ
6. Биология: -Раздел 04Р. Биотехнология. Бионанотехнологии. Бионаноматериалы.
-Раздел 04Я. Генетика.
-Раздел 04В. Ботаника
-Подраздел 04В8. Почвоведение и агрохимия.
7. Охрана и улучшение городской среды
8. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов
9. Системы, приборы и методы контроля качества окружающей среды
10. Технологические аспекты охраны окружающей среды
г) мультимедийные средства:
1. Биологический энциклопедический словарь [Электронный ресурс] : 9000 страниц
текста, свыше 1000 иллюстраций. - М. : ДиректМедиа Паблишинг, 2006. - 1 эл. опт.
диск (CD-ROM): цв., зв. - (Классика энциклопедий)
2. Ботаника. Знакомство с цветковыми растениями [Электронный ресурс]. - М. : КВАРТ,
Б.г. - 1 эл. опт. диск (DVD-ROM): цв., зв.
3. Биология. Систематика растений. Видеоиллюстрации [Электронный ресурс] : учеб.
пособие. Ч. 1:. Отдел моховидные. Отдел плауновидные. Отдел хвощевидные. Отдел
папоротниковые. - М. : Телекомпания СГУ ТВ, 2004. - 1 эл. опт. диск (DVD-ROM) : цв.
- (Современная гуманитарная академия). - Загл. с контейнера.
4. Биология. Систематика растений. Видеоиллюстрации [Электронный ресурс] : учеб.
пособие. Ч. 2:. Отдел голосеменные. - М. : Телекомпания СГУ ТВ, 2004. - 1 эл. опт.
диск (DVD-ROM) : цв. - (Современная гуманитарная академия). - Загл. с контейнера.
5. Биология. Систематика растений. Видеоиллюстрации [Электронный ресурс] : учеб.
пособие. Ч.4. Семейство пасленовых. Семейство сложноцветных. Семейство злаки.
Порядок лилейные. - М. : Телекомпания СГУ ТВ, 2004. - 1 эл. опт. диск (DVD-ROM) :
цв. - (Современная гуманитарная академия). - Загл. с контейнера.
6. Биология. Систематика растений. Видеоиллюстрации [Электронный ресурс] : учеб.
пособие. Ч.3. Семейство крестоцветных. Семейство розоцветных. Семейство бобовых. М. : Телекомпания СГУ ТВ, 2004. - 1 эл. опт. диск (DVD-ROM) : цв. - (Современная
гуманитарная академия). - Загл. с контейнера
д) Интернет-ресурсы:
1. http://www.bio.pu.ru/index.php Санкт-Петербургский государственный университет,
биологический факультет.
2. http://www.soil.msu.ru/ Московской государственный университет им. М.В. Ломоносова,
факультет биологии.
3. http://ru.wikipedia.org/ электронная энциклопедия.
4. http://www.mgul.ac.ru/info/flh/soil/ Московский государственный университет.
5. http://www.bio.vsu.ru/soil/ Воронежский государственный университет.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лекционная мультимедийная аудитория: компьютер «Pentium - 4», плазменный
телевизор, документ-камера «AVerVision 300», имеется возможность дополнительного
подключения аудиовизуальных средств.
11
Лаборатория цифровой микроскопии: компьютеры «Core 2 Duo E 4400» - 6шт.,
электронные микроскопы «Motic DM-52» - 5 шт., цифровой стереоскопический микроскоп
«Motic DM-39» - 1 шт., биологический микроскоп со встроенной камерой «Motic DMBA300» - 1
шт., документ-камера «AVerVision 300».
10. Паспорт рабочей программы дисциплины
Разработчик(и) : Мирюгина Т.А., к.с-х.н, доцент кафедры биологии, экологии и МПЕ,
Лист согласования
12