2 часа - Корпоративный портал ТПУ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
БИОЛОГИЯ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО И ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: ГЕОЭКОЛОГИЯ
КВАЛИФИКАЦИЯ: БАКАЛАВР
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 1; СЕМЕСТР 1
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 4
КОРЕКВИЗИТЫ: ХИМИЯ
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
36 час.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
18 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
54 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
72 час.
ИТОГО
126 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
ОЧНАЯ
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН В 1 СЕМЕСТРЕ
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА: «ГЕОЭКОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ д.г.-м.н., профессор Л.П. Рихванов
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
д.г.-м.н., профессор Л.П. Рихванов
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
к.м.н., доцент М.П. Чубик
2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины «Биология»:
подготовка
бакалавров
к
проектно-производственной
и
организационно-управленческой
деятельности,
междисциплинарным
научным исследованиям для решения комплексных профессиональных
задач;
- развитие способностей к самообучению для решения жизненных
проблем и достижения профессиональных целей;
формирование
социально-личностных
качеств
студентов:
целеустремленности, организованности, трудолюбия, ответственности,
коммуникабельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относиться к математическому и естественнонаучному
циклу вариативной части (Б2.В2). Она непосредственно связана с
дисциплинами базовой части естественнонаучного цикла (экология, химия,
почвоведение). Для освоения дисциплины студент должен знать общие
понятия в области экологии и биологии, полученные в рамках школьного
образования, что и является пререквизитами дисциплины. Студентам
необходимо обладать следующими навыками и компетенциями: работа с
информацией в глобальных компьютерных сетях; понимание роли охраны
окружающей среды и рационального природопользования для развития и
сохранения цивилизации; использование знаний о современной физической
картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении
вещества для понимания окружающего мира и явлений природы.
3. Результаты освоения дисциплины
В процессе освоения дисциплины «Биология» у студентов развиваются
следующие компетенции:
1.Универсальные (общекультурные)
Способность самостоятельно совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный, общекультурный и профессиональный уровень,
добиваться нравственного и физического совершенствования своей
личности;
Готовность к кооперации с коллегами для выполнения научноисследовательских и научно-производственных работ, в том числе
интернациональных;
способность
проявлять
инициативу,
личную
ответственность; быть коммуникабельным.
2. Профессиональные
Способность к овладению базовыми знаниями в области базовых
естественных и технических наук, применение их в различных видах
профессиональной деятельности;
Быть способным к планированию, проведению теоретических и
экспериментальных исследований, обработке полученных результатов и
представлению их в форме, адекватной задаче;
Быть способным к организационно-управленческой и инновационной
деятельности в экологической области, демонстрировать знания для решения
проблем устойчивого развития.
В результате освоения дисциплины «Биология» студент должен
Знать:
 Уровни организации и свойства живых систем;
 Закономерности эволюции органического мира;
 Принципы систематики живых организмов;
 Строение и функции биомолекул;
 Механизмы реализации генетической информации;
 Строение, состав и физиологическую роль клеточной стенки и
цитоплазматической мембраны; внутриклеточных органелл;
 Химическую организацию, строение и функции клеток эукариотов и
прокариотов. Обмен веществ и превращение энергии в клетке;
 Прикладные инженерные аспекты современной биологии.
Уметь:
 Правильно применять основные термины и понятия биологии;
 Использовать для наблюдения различные способы микроскопии;
 Подготавливать биологические объекты к исследованию;
 Выделять чистые культуры клеток;
 Анализировать роль внутриклеточных компонентов, биополимеров и
выявлять взаимосвязь биохимических процессов в клетке.
Владеть:
 Правилами безопасной работы в биологической лаборатории;
 Различными методами обнаружения макромолекул в биологических
системах;
 Приёмами исследования клеток эу- и прокариотов;
 Методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных
компьютерных сетях.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции) - 36 часов
1. Введение (4 часа)
Входной контроль. Предмет и задачи курса. Связь с общетехническими
и
специальными
дисциплинами,
с
выполнением
выпускной
квалификационной работы и дипломным проектированием. Уровни
организации и свойства живых систем. Иерархическая организация
биологических систем, соподчинение регулирующих механизмов. Общая
характеристика жизненных процессов. Возникновение жизни. Гомеостаз.
Классификация живых организмов. Принципы систематики и таксономии.
Современное понимание механизмов эволюции органического мира.
Жизненные стратегии в эволюции организмов; необратимость эволюции;
микро—и макроэволюция. Концепция коэволюции. Положение человека в
системе живой природы.
Блок «Химическая организация живых систем»
2. Химическая организация живых систем (2 часа)
Химические компоненты живого: элементы, содержащиеся в живых
системах, биологические молекулы, макромолекулы. Биологическая роль
воды.
3. Углеводы и липиды (2 часа)
Моносахариды, дисахариды, полисахариды – их строение и функции в
обмене веществ и построении клетки. Гидролиз полисахаридов. Компоненты
липидов, образование липидов, свойства и функции триглицеридов,
фосфолипиды, гликолипиды.
4. Белки (2 часа)
Аминокислоты: строение и классификация. Связи в белковых
молекулах. Размеры белковых молекул, классификация белков, структура,
денатурация и ренатурация белков.
5. Ферменты (2 часа)
Классы ферментов. Свойства, механизм действия. Скорость
ферментативных реакций и факторы, влияющие на неё. Ингибирование
ферментов, кофакторы и коферменты.
6. Нуклеиновые кислоты (2 часа)
Строение
нуклеотидов,
образование
динуклеотидов
и
полинуклеотидов. Структура ДНК и РНК.
7. Контрольная работа по блоку «Химическая организация живых
систем» (1 час)
Блок «Общая биология»
8. Концепция клеточного строения. Прокариоты и эукариоты
(2
часа)
Ультраструктура клеток. Клеточная мембрана. Внутриклеточные
компоненты клеток эукариот и прокариот – ядро, цитоплазма,
эндоплазматический ретикулум, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы,
микротрубочки и микроворсинки, митохондрии, клеточные стенки, вакуоли их строение и функции. Функции клеток. Ткани: простые и сложные.
9. Обмен веществ и превращение энергии в клетке (2 часа)
Классификация организмов в соответствии с источниками энергии и
углерода. Автотрофное питание. Фотосинтез, факторы, влияющие на
фотосинтез. Гетеротрофное питание. Типы гетеротрофного питания.
Механизм питания. Энергетический обмен. АТФ. Клеточное дыхание.
Аэробное и анаэробное дыхание, эффективность превращения энергии.
Газообмен.
10. Жизненный цикл клетки (1 час)
Воспроизведение и клеточный цикл. Половое и бесполое размножение
организмов. Рост и развитие клеток и целых организмов: типы роста, кривые
роста, способы измерения роста.
11. Основы генетики и эволюция организмов (2 часа)
Хромосомы. Гаплоидные и диплоидные клетки. Митоз и мейоз.
Структура хромосом. Репликация ДНК. Синтез белка. Регуляция генной
активности.
12. Контрольная работа по блоку «Общая биология» (1 час)
Блок «Разнообразие жизни на Земле»
13. Вирусы (2 часа)
Открытие вирусов. Вирусы как своеобразная форма живой материи.
Формы существования вирусов. Типы вирусов. Основы классификации
вирусов. Репродукция вирусов - адсорбция, проникновение в клетку,
раздевание, транскрипция, трансляция. Стратегия вирусного генома. Сборка
и выход вирусных частиц из клетки. Бактериофаги.
14. Прокариоты (2 часа)
Бактерии. Распространенность и роль бактерий в природе. Общие
свойства бактерий. Основные морфологические формы бактерий. Размер и
объем клеток. Постоянные и непостоянные структурные образования
бактериальной клетки. Понятие о штамме и клоне. Классификация бактерий
по типам питания в зависимости от источника энергии и углерода. Роль
бактерий в разложении биополимеров, углеводородов, формировании почв.
15. Эукариоты (2 часа)
Простейшие.
Классификация
и
морфология
простейших.
Характеристика основных представителей. Значение простейших для
человека. Классификация и морфология грибов. Характеристика основных
представителей. Одно- и многоклеточные грибы. Типы мицелия. Значение
грибов для человека. Растения. Строение растительной клетки. Низшие и
высшие растения. Характеристика основных групп высших растений.
Животные. Принципы классификации. Основные уровни организации
животных. Общая характеристика основных классов.
16. Контрольная работа по блоку «Разнообразие жизни на Земле» (1
час)
Блок «Перспективы развития биологии»
17. Биотехнология (2 часа)
Генная, клеточная, эмбриональная инженерия. Нанобиотехнология.
Проблемы искусственной репродукции растений, животных и человека.
Методология рекомбинантных ДНК. Клонирование. Создание трансгенных
коммерческих продуктов. Основные направления прикладной биологии:
производство пищевых продуктов, лекарств, удобрений, выщелачивание
металлов, обогащение руд. Биогеотехнология.
18. Биомиметика (2 часа)
История биомиметики. Биомиметика и создание новых материалов.
Биомиметика и природосберегающие технологии.
19. Экологическая биотехнология (2 часа)
Получение биотоплива. Биологическая очистка сточных вод и
атмосферных
выбросов
промышленных
предприятий.
Биои
фиторемедиация. Биосенсоры. Перспективы и принципы создания
технологий, не разрушающих природу.
20. Контрольная работа по блоку ««Перспективы развития
биологии» (1 час)
1.
2.
3.
4.
5.
4.2. Содержание практического раздела дисциплины
(лабораторные работы) – 18 часов
Техника безопасности при работе в биологических лабораториях.
Микроскопы. Техника микроскопии. Иммерсионная микроскопия (4 часа)
Определение биологических молекул в клетках с помощью светового
микроскопа (4 часа)
Простые и сложные методы окраски микроорганизмов (4 часа)
Морфология и структура эукариотических клеток. Методы исследований
(4 часа)
Защита рефератов (6 часов)
5. Образовательные технологии
Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины
используются следующие образовательные технологии (таблица 5.1):
- интерактивные лекции с элементами проблемного обучения и
дискуссиями;
- на лабораторных занятиях выполняются групповые исследования;
- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с
использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических
разработок, специальной учебной и научной литературы.
Таблица 5.1. Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
Методы
Иллюстративный
метод
Дискуссии
Методы IT
Работа в команде
Методы (элементы)
проблемного
Лекции
Лабораторная
работа
+
+
Самостоятельная
работа
Подготовка
реферата
+
+
+
+
+
+
+
+
+
обучения
Опережающая
самостоятельная
работа
Проектный метод
Лабораторнопрактический метод.
+
+
+
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов
6.1. Текущая самостоятельная работа бакалавров направлена на
углубление и закрепление знаний, развитие практических умений и
заключается в следующем:
- работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и
электронных источников информации;
- опережающая самостоятельная работа;
- подготовка к лабораторным работам;
- подготовка к текущему контролю и экзамену.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная
работа направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса
универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций,
повышение творческого потенциала студентов, включая:
- поиск, анализ, структурирование и презентация информации;
- исследовательская работа и участие в научных студенческих
конференциях, семинарах и олимпиадах;
- анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем
теме.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Темы индивидуальных заданий (рефератов)
Аэробная очистка сточных вод.
Анаэробная очистка сточных вод.
Антибиотики. Общая характеристика и способы получения.
Биологическая очистка загрязненных почв.
Битехнологическое получение пищевых продуктов (хлеб, сыр, йогурт).
Вакцины. Общая характеристика и способы получения.
Биотехнологическое получение сельскохозяйственных удобрений.
Создание трансгенных животных.
Микробиологическое обогащение руд.
Создание трансгенных растений.
Биотопливо - новый источник энергии.
Биогеотехнология.
Биодеградация бытовых отходов.
Бактериальное выщелачивание металлов.
Биосенсоры.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
Добыча металлов микробиологическими методами.
Ферментные технологии: получение и применение ферментов.
Биологическая очистка заводских отходов.
Биодеградация ксенобиотиков.
Фиторемедиация.
Битехнологическое получение витаминов.
Битехнологическое получение пищевых продуктов (пиво, вино, кефир).
Биологическая очистка атмосферного воздуха.
Биологическая ремедиация территорий, загрязненных углеводородами
нефти.
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как текущий
контроль успеваемости (тесты), работа на лекциях, лабораторных работах,
подготовка реферативной работы и итоговая аттестация (экзамен).
6.4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Основными образовательными ресурсами для самостоятельной работы
бакалавров являются лекции, Internet-ресурсы, учебные и методические
пособия, книги. Презентации докладов и рефератов выполняются в
компьютерном формате Microsoft Office PowerPoint, докладываются и
обсуждаются на лабораторных занятиях.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
дисциплины
При изучении дисциплины «Биология» преподавателем оцениваются
исходные знания студентов в следующих формах:
- входной контроль – проводится с целью выявления реальной
готовности студентов к освоению данной дисциплины за счет знаний,
умений и навыков, сформированных ранее, а также для формирования
корректирующих мероприятий процесса обучения для более ранних
дисциплин;
- текущий (внутрисеместровый) контроль осуществляется при
выполнении контрольных работ, вынесенных преподавателем в рейтингплан, а также путем проведения защиты лабораторных работ.
- с целью определения соответствия приобретенных знаний, умений и
навыков, установленных целями дисциплины, проводится аттестация
студентов в виде экзамена.
В соответствие с рейтинг-планом дисциплины в 1 семестре
осуществляется 4 рубежных контроля. Рубежные контроли проводятся в
часы лекций, в письменной форме.
По каждому рубежному контролю имеются несколько вариантов
заданий. Вариант содержит теоретические вопросы, охватывающие блок тем,
изученных на лекциях и вынесенных на самостоятельное изучение.
Итог изучения курса – экзамен – проводится в период
экзаменационной сессии. Экзамен проводится в устной форме. Фонд
содержит экзаменационные билеты, куда включены теоретические вопросы,
охватывающие материал всех блоков.
Примеры контролирующих материалов
Входной контроль
Билет № 1
1. К эукариотическим организмам относятся:
а) грибы; б) животные; в) бактерии; г) растения.
2. Какую функцию выполняют рибосомы?
а) движение клетки; б) хранение наследственной информации;
в) синтез белка; г) производство энергии.
3. Совокупность всех генов вида – это:
а) генотип; б) генофонд; в) кариотип; г) фенотип.
4. Какие мышцы образуют стенки кровеносных сосудов?
а) гладкие; б) поперечно-полосатые.
5. Термин экология ввел:
а) В.И. Вернадский; б) Э. Геккель; в) В.В. Докучаев; г) Э. Зюсс.
Контрольная работа № 1 «Химические основы жизни»
Билет № 1
1. В чем состоит значение воды для жизнедеятельности клеток.
2. Отличие молекулы ДНК от молекулы РНК.
3. Пространственная конформация белков.
4. Строение молекулы АТФ.
5. Перечислите биологические функции липидов.
Контрольная работа № 2
«Общая биология»
Билет № 1
1. Строение и функции цитоплазматической мембраны.
2. Генетический код, триплеты.
3. Структура хроматина.
4. Жизненный цикл клетки.
5. Мутагенные факторы.
Контрольная работа № 3
«Разнообразие жизни на Земле»
Билет № 1
1. Структура вирусного капсида.
2. Понятие о прионах.
3. Стадии взаимодействия бактериофага с чувствительной клеткой.
4. Перечислите способы размножения грибов.
5. Значение фотофосфорилирования в энергетике растительной
клетки.
Контрольная работа № 4
«Перспективы развития биологии»
Билет № 1
1. Дайте определение понятий: плазмида, рестрикция, скрининг.
2. Живые системы, применяемые в генной инженерии.
3. Принципы получение биогаза.
4. Микробиологическое выщелачивание руд.
5. Очистка сточных вод с помощью биофильтров.
Пример экзаменационного билета
1. Разные уровни превращения энергии в природе. Продуценты,
консументы, редуценты.
2. Фибриллярные и глобулярные белки.
3. Понятие о биогеотехнологии.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Максимальный рейтинг освоения дисциплины определяется 100
баллами, что соответствует стопроцентному качеству. Результат работы
студента за семестр оценивается по сумме баллов текущего и итогового
контроля в определенной пропорции.
Таблица 8.1. Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра
Текущий контроль
Недели
Теоретический
материал
Блоки
Отчеты по лабораторным работам
Баллы
1. Техника безопасности при работе в
биологических лабораториях.
Микроскопы. Техника микроскопии.
Иммерсионная микроскопия
10
15
2. Определение биологических
молекул в клетках с помощью
светового микроскопа
10
15
10
15
1
5
9
2
5
3
Итого
Баллы
5
14
Практическая деятельность
5
3. Простые и сложные методы окраски
микроорганизмов
18
4
Сумма баллов в
семестре
5
4. Морфология и структура
эукариотических клеток. Методы
исследований
20
10
15
40
60
В конце семестра студенты сдают экзамен, где они максимально могут
набрать 30 баллов. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов
текущей оценки в течение семестра, баллов полученных за защиту реферата
и баллов итогового контроля в конце семестра по результатам экзамена.
Реферат максимально оценивается в 10 баллов по следующим
показателям:
- устный доклад;
- оформление презентации;
- ответы на вопросы;
- участие в семинаре по защите рефератов.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1.
2.
Основная литература
В.Н. Ярыгин. Биология. Жизнь. Гены. Клетка. Онтогенез. Человек. В 2-х
томах. - М.: Высшая школа, 2005.
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. Биология. В 3-х томах. – М.: Мир, 1996.
Биология. Современный курс/под ред. А. Ф. Никитина. — СПб.:
СпецЛит, 2005.
Дополнительная литература
Н.П. Елинов. Основы биотехнологии. - Санкт–Петербург: Наука, 1995.
С.Г. Мамонтов. Биология. - М.: Высшая школа, 1999.
А.В. Яблоков, А. Г. Юсуфов. Эволюционное учение (Дарвинизм). – М.:
Высшая школа, 1998.
А.Р. Эннос. Биология окружающей среды. — М.: Колос, 1997.
Т.Г. Волова Экологическая биотехнология: учебное пособие для
университетов. — Новосибирск: Сибирский хронограф, 1997.
М.В. Гусев, Л.А. Минеева. Микробиология: учебник. - М. : Академия,
2003..
Г. Шлегель. Общая микробиология. - М.: Мир, 1987.
В.В. Бирюков. Основы промышленной биотехнологии: учебное пособие.
— М. : КолосС, 2004.
Т.А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина. Основы биотехнологии:
учебное пособие для вузов - М. : Академия, 2003.
Интернет
Электронный учебник по биологии: http://ebio.ru
Портал «Вся Биология»: http://biology.asvu.ru
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Биология человека: http://humbio.ru
Лекции по биологии: bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections
Биологическая картина мира: nrc.edu.ru/est/r4
Практическая молекулярная биология: molbiol.edu.ru
Биоинформатика и биотехнологии: www.rusbiotech.ru
Коммерческая биотехнология: www.combiotech.ru
Энциклопедия жизни: http://www.eol.org (eng)
Клеточная и молекулярная биология: www.cellbio.com (eng)
Новости генной инженерии: www.genengnews.com (eng)
Биологические ресурсы Гарвардского университета:
mcb.harvard.edu/Admin_Res/Library (eng)
10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
Материально-техническое обеспечение дисциплины включает световые
микроскопы с иммерсионным объективом (4 штуки), 1 цифровой микроскоп,
соответствующие реактивы и набор расходных материалов. Для выполнения
самостоятельной работы студенты пользуются компьютерным классом, где
имеется доступ к информационным ресурсам, ограниченный квотами,
введенными в ТПУ.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки Экология и
природопользование.
Программа одобрена на заседании
________________________________
__________________________________________________________
(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).
Автор(ы) _____________________________
Рецензент(ы) __________________________