Геохимия Изотопов Геоэк Маг2013

Рабочая программа учебной
дисциплины
ФТПУ 7.1-21/01
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ИПР
_________ А.Ю. Дмитриев
«___» ____________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ИЗОТОПНАЯ ГЕОХИМИЯ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 022000 ЭКОЛОГИЯ И
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: геоэкология
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): магистр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2013 г.
КУРС 1; СЕМЕСТР 1;
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 4
Виды учебной деятельности
Временной ресурс по очной форме обучения
Лекции, ч
Практические занятия, ч
Лабораторные занятия, ч
Аудиторные занятия, ч
Самостоятельная работа, ч
ИТОГО, ч
8
24
32
96
128
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: экзамен в 1 семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА: «Геоэкологии и геохимии»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ:
д.г.-м.н., профессор Е.Г. Язиков
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП:
д.б.н., профессор Н.В. Барановская
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
д.г.-м.н., профессор С.И. Арбузов
2013г.
1
Рабочая программа учебной
дисциплины
ФТПУ 7.1-21/01
Предисловие
1. Рабочая программа составлена на основе Федерального
государственного образовательного стандарта по направлению 022000
«Экология и природопользование», утвержденного 29.03.2010 г. №243
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры
геоэкологии и геохимии 16.05.2013 г. протокол № 14
2. Разработчик:
профессор кафедры ГЭГХ
____________ С.И. Арбузов
3. Зав. обеспечивающей кафедрой ГЭГХ ____________ Е.Г. Язиков
4.Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с институтом, выпускающими
кафедрами направления; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой ___________ Е.Г. Язиков
2
1. Цели освоения дисциплины
Целью изучения дисциплины является получение общих
мировоззренческих знаний по новейшим достижениям в области
изотопной геохимии и подготовка специалистов с углубленным знанием
геохимических процессов.
Студент, изучивший дисциплину «Изотопная геохимия», должен
знать:
- общие особенности строения и свойства изотопов;
- методы изотопной геохимии;
- задачи, решаемые с помощью изотопного анализа;
- основные закономерности поведения изотопов в геологической
среде;
- Методы определения изотопного возраста, условий образования
вещества и изучения эволюции вещества.
В целом дисциплина нацелен на формирование у студентов
системного подхода к познанию мира, представлений о единстве и
взаимосвязи материи на Земле и в космосе, слагающих ее природных и
природно-антропогенных геосистем, на глубокое понимание сущности
геологических процессов на уровне изотопов.
Цели
преподавания
дисциплины
«Изотопная
геохимия»
достигаются за счёт выполнения комплекса учебно-методических работ:
- овладение общетеоретическими знаниями о свойствах изотопов,
закономерностях поведения изотопов в различных физико-химических
обстановках, об условиях
миграции и разделения изотопов в
природных и природно-антропогенных системах;
- овладение методами изучения изотопов.
- изучение методов определения возраста природно-техногенных
образований;
2. Место дисциплины в структуре ООП
«Изотопная геохимия» относится к дисциплинам общенаучного
цикла, вариативная часть (ОЦ.В.2.0) и опирается на освоенные знания и
умения, полученные при изучении дисциплин математического,
естественнонаучного и профессионального циклов («Химия», «Физика»,
«Геохимия», «Основы минералогии и петрографии»).
Кореквизитами для дисциплины «Изотопная геохимия» являются
дисциплины ЕНМ и профессионального циклов: «Геохимия
стратифицированных образований», «Формы нахождения элементов и
методы их изучения», «Медицинская геология». Знания и умения,
3
полученные при освоении данного предмета, являются основой для
изучения ряда дисциплин профессионального цикла.
3. Результаты освоения дисциплины
Студент, изучивший дисциплину «Изотопная геохимия» должен
знать основные свойства изотопов, условия разделения изотопов,
задачи, решаемые с помощью изотопного анализа, методы определения
изотопного возраста.
Студент должен уметь:
- выбрать метод изотопных геохимических исследований для
решения поставленной задачи.
- оценить возможности изотопных методов для решения вопросов
определения возраста, условий образования и эволюции вещества;
Студент должен владеть методами анализа изотопного состава
вещества, владеть навыками выбора эффективных методов изотопного
анализа.
В процессе изучения данной дисциплины студенты приобретают
знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной
образовательной программы. Соответствие результатов освоения
дисциплины «Изотопная геохимия» формируемым компетенциям ООП
представлено в таблице.
Формируемые
компетенции в
соответствии с
ООП*
ОК-1, ОК-3
ПК-1, ПК-2,
ПК-4
Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен обладать
следующими общекультурными компетенциями:
- Глубокое понимание философских концепций естествознания
и владения основами методологии научного познания при
изучении различных уровней организации материи,
пространства и времени;
- Способность и готовность к активному общению в научной,
производственной и социально-общественной сферах
деятельности
В результате освоения дисциплины студент должен обладать
следующими профессиональными компетенциями:
общенаучными:
- знать теоретические основы изотопной геохимии окружающей
среды, владеть методами исследований изотопов;
- быть способным понимать, излагать и критически
анализировать базовую информацию в области экологии и
природопользования
4
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в ФГОС ВПО по направлению подготовки магистров по направлению
022000 «Экология и природопользование»
4.
Структура и содержание дисциплины
4.1.
Содержание разделов дисциплины
Тема 1. Введение. Основные понятия.
Лекции. История понятий. Изотопы, изотоны и изобары. История
изучения изотопов. Стабильные и нестабильные изотопы. Связь
прогресса в геологических и экологических науках с развитием
изотопной геохимии.
Лабораторная работа .№ 1. Освоение методики измерения
изотопов методами гамма- спектрометрии.
Тема 2. Свойства изотопов и основные направления их
использования
Лекции. Основные свойства изотопов. Период полураспада.
Причины разделения изотопов. Задачи, решаемые с помощью
изотопного анализа.
Определение возраста минералов, горных пород и формаций. Изучение
происхождения вещества. Изучение эволюции вещества. Другие
направления (меченые атомы, оценка техногенного воздействия и др.)
Лабораторная работа .№ 2. Освоение методики измерения
изотопов методами альфа - спектрометрии .
Тема 3. Методы определения возраста
Лекции. Изотопный возраст горных пород и минералов. История
метода. Основные методы определения возраста. Возраст древнейших
пород и методы его определения. Определение возраста палеозойских и
мезозойских пород. Определение молодых возрастов. Методы
определения
возраста
образований
четвертичного
возраста.
Неравновесные изотопные методы.
Лабораторная работа .№ 3. Определение возраста минералов и
горных пород изотопными методами.
5
4.2.
Структура дисциплины
организации обучения
Название раздела/темы
по
Аудиторная работа, час
лекции Практ.
Лаб.
Занятия зан
2
2
Введение. Основные
понятия.
Свойства изотопов и 3
основные направления их
использования
Методы
определения 3
возраста
Итого
6
разделам
и
формам
12
Формы текущего
Итого контроля и
аттестации
16
Устный отчет
2
20
30
Проверочная
работа
20
10
50
Проверочная
работа
24
42
96
СРС
(час)
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания
видов учебной работы с методами и формами активизации
познавательной
деятельности
бакалавров
для
достижения
запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Методы и формы организации обучения
Методы
активизации
деятельности
Дискуссия
IT-методы
Работа в команде
Опережающая СРС
Индивидуальное
обучение
Обучение на основе
опыта
Проблемное
обучение
Поисковый метод
Исследовательский
метод
ЛК
Формы организации обучения
Лабораторные
СРС
занятия
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
К. пр.
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины
реализуются следующие средства, способы и организационные
мероприятия:
 изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с
6
использованием компьютерных и интерактивных технологий;
 самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с
использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических
разработок, специальной учебной и научной литературы;
 закрепление
теоретического
материала
при
проведении
лабораторных работ с использованием картографического и наглядного
материалов, атласов, специальной литературы, выполнение проблемноориентированных индивидуальных заданий.
6.
Организация
и
учебно-методическое
самостоятельной работы студентов (CРC)
обеспечение
6.1 Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний, а
также на развитие практических умений.
Текущая СРС включает следующие виды работ:
 работа студентов с лекционным материалом, поиск и анализ
литературы и электронных источников информации по заданной
проблеме;
 подготовка к выполнению проверочных и контрольных работ;
 изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
 изучение теоретического материала к лабораторным занятиям;
 подготовке к экзамену.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная
работа (ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений,
комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных
компетенций, повышение творческого потенциала студентов и
заключается в поиске, анализе и презентации материалов по заданным
темам рефератов.
6.2.1. Перечень тем для самостоятельной работы:
1. Изотопы. их свойства.
2. Применение изотопов в геологии, археологии и медицине.
3. Области применения изотопов.
4. Методы определения возраста горных пород и минералов.
5. Использование изотопов для решения вопросов генезиса.
6. Применение изотопов для изучения вопросов изменения
состояния окружающей среды.
7. Причины фракционирования изотопов.
7
6.3
Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы осуществляется в
виде двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя.
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения
дисциплины (фонд оценочных средств)
Контроль знаний студентов по дисциплине осуществляется по 2
видам: текущий и итоговый.
Текущий контроль приучает студентов к систематической работе
по изучаемой дисциплине и позволяет определить уровень усвоения
студентами теоретического материала. Он осуществляется в виде
контрольных и проверочных работ, тестовых опросов. Оценка знаний
при текущем контроле проводится в соответствии с рейтинг-планом по
дисциплине.
Итоговый контроль – в соответствии с учебным планом:
11 семестр – экзамен.
7.1. Вопросы рубежных контрольных работ
1.
Предмет, задачи и методы изотопной геохимии.
2.
Что означают термины «изотоп», «изотон», «изобар».
3.
В чем отличие стабильных и нестабильных изотопов, каково их
соотношение?
4.
Области применения изотопов
5.
Причины разделения изотопов
6.
Коэффициент разделения изотопов – что это?
7.
Назовите основные закономерности геохимии стабильных
изотопов
8.
Избыточные и недостаточные элементы - что это такое?
9.
Правило Оддо-Гаркинса
10. Зависимость между распространенностью элемента и
количеством протонов
11. Фракционирование изотопов водорода и кислорода (воды) в
атмосферном цикле.
12. В каком направлении идет разделение изотопов организмами.
13. Какие вопросы можно решить с использованием изотопов C, S, O,
H.
14. Изотопные методы определения возраста. На чем основаны и как
реализуются.
8
15.
16.
17.
18.
19.
Что такое постоянная распада? Что означает термин «период
полураспада изотопа».
Перечислите основные методы определения изотопного возраста.
Что означает термин «неравновесные изотопные методы».
Области применения космогенных радионуклидов.
Области применения техногенных радионуклидов.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
В соответствии с рейтинговой системой* текущий контроль
производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки
качества освоения теоретического материала. Текущий контроль для
студентов очного обучения осуществляется по результатам краткого
письменного опроса перед началом лекции по материалам предыдущего
занятия и результатам практической деятельности. Экзамен проводится
в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый контроль
результатов изучения дисциплины слагается из суммы баллов по
результатам текущего контроля (60 баллов), и экзамена (40 баллов).
Максимальная сумма баллов – 100.
*– рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра см. в приложении.
9.
Учебно-методическое
дисциплины
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
и
информационное
обеспечение
Основная литература
Титаева В.Ф. Ядерная геохимия. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - 336 с.
Титаева А.А. и др. Геохимия природных радиоактивных рядов
распада. - М.: ГЕОС, 2005.- 226 с.
Арбузов С.И., Рихванов Л.П. Геохимия радиоактивных элементов:
учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 300 с.
Чердынцев В.В. Ядерная вулканология. – М.:Наука, 1972. – 208с.
Шуколюков Ю.А. Деление ядер в природе. – М.: Атомиздат, 1970. –
270 с.
Шуколюков Ю.А., Горохов И.М., Левченков О.М. Графические
методы изотопной геологии. – М.: Недра, 1974. – 207 с.
Изотопная геохронология процессов магматизма, рудообразования,
осадконакопления и метаморфизма. / Материалы III Всероссийской
конференции по изотопной геохронологии. М.: ГЕОС, 2006
Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма,
осадконакопления и метаморфизма: Материалы III Российской
конференции по изотопной геохронологии 6-8 июня 2006 г., Москва,
ИГЕМ РАН. Том 2. - М.: ГЕОС, 2006 – 448 с.
9
ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ
1. Геохимия.
2. Applied Geochemistry
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При изучении основных разделов дисциплины, выполнении
практических работ студенты используют разнообразный наглядный
материал; картографический материал, включающий геологические и
геохимические карты России, мира, тематические карты (ландшафтные,
климатические, почвенные, тектонические, экологических проблем и
др.), как в печатном издании, так и в электронном виде.
Программа составлена на основе стандарта ООП ТПУ в соответствии с ФГОС ВПО
по направлению подготовки 022000 «Экология и природопользование» по профилю
«Геоэкология».
Программа одобрена на заседании кафедры ГЭГХ ИПР
(протокол № 14 от «16» мая 2013 г.).
Автор: Арбузов С.И.
10
Приложение
Рейтинг-план освоения дисциплины «Изотопная геохимия»
не
де
ли
Теоретический материал
разделы
вопросы
баллы
1
Введение. Основные
понятия.
5
2
Свойства изотопов и
основные направления их
использования
5
3
Методы
определения
изотопного возраста
5
Сумма баллов в семестре
Текущий контроль
Практическая деятельность
задачи
задания
проблемы
Лабораторная работа .№ 1.
Освоение методики измерения
изотопов методами гаммаспектрометрии.
Лабораторная работа .№ 2.
Освоение методики измерения
изотопов методами альфа спектрометрии
Лабораторная работа .№
3.
Определение
возраста
минералов и горных пород
изотопными методами.
15
11
баллы
итого
баллы
10
10
10
15
25
25
45
60
Учебное издание
ИЗОТОПНАЯ ГЕОХИМИЯ
Рабочая программа для студентов,
обучающихся по магистерской программе по профилю «Геоэкология»
направления 022000 ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
Разработчик Арбузов Сергей Иванович
Подписано к печати
.2013. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».
Печать XEROX. Усл.печ.л.
. Уч.-изд.л.
.
Заказ . Тираж 100 экз.
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Система менеджмента качества
Издательства Томского политехнического университета сертифицирована
NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008
. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru
12