3. ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС.
№ п/п
|
Тема лекции
|
Количество часов
|
1
|
Аналитическая геометрия на плоскости. Системы координат, декартовы и полярные координаты. Векторные и скалярные величины. Линейные операции над векторами. Аналитическая геометрия на плоскости. Прямая линия. Уравнение линии. Простейшие кривые второго порядка.
|
2
|
2
|
Аналитическая геометрия в пространстве. Аналитическая геометрия в пространстве. Прямая и плоскость в пространстве, нормаль к плоскости, угол между прямой и плоскостью. Канонические уравнения прямой и плоскости. Взаимное расположение плоскостей в пространстве, углы между ними. Понятие n-мерного векторного пространства.
|
2
|
3
|
Матричная алгебра. Матрицы и операции над ними. Определители и их свойства. Вычисление определителя. Миноры. Преобразование матриц. Алгебраическое дополнение элемента матрицы. Обратная матрица.
|
2
|
4
|
Решение систем линейных уравнений. Системы линейных уравнений. Правило Крамера. Решение систем линейных уравнений методом Крамера. Решение систем линейных уравнений методом Гаусса. Матричный метод.
|
2
|
5
|
Функции действительного переменного. Предел функции. Числовые последовательности. Понятие сходимости последовательности. Функции действительного переменного. Предел функции. Непрерывность функции.
|
2
|
6
|
Производная функции и дифференциал. Определение производной. Геометрическое значение производной. Понятие скорости процесса. Операции с производными. Производные элементарных функций. Дифференциал. Производные и дифференциалы высших порядков.
|
2
|
7
|
Частные производные функции нескольких переменных. Полный дифференциал. Частные производные первого порядка и их геометрическое истолкование. Полный дифференциал. Приближенное вычисление функции.
|
2
|
8
|
Производная по направлению, градиент функции нескольких переменных. Градиент и производная по направлению. Локальный экстремум. Условный экстремум. Метод Лагранжа.
|
2
|
9
|
Методы исследование функций действительного переменного. Непрерывность, монотонность, . Выпуклость и вогнутость, точки перегиба. Асимптоты графика функций. Построение графиков функций.
|
2
|
10
|
Неопределенный интеграл. Основные методы интегрирования. Понятие первообразной функции. Неопределенный интеграл. Основные методы интегрирования. Свойства неопределенного интеграла. Таблица основных неопределенных интегралов. Методы интегрирования.Метод непосредственного интегрированиия. Метод подстановки. Метод интегрирования по частям.
|
2
|
11
|
Определенный интеграл и его приложения. Определенный интеграл, его свойства. Вычисление определенного интеграла. Теорема Ньютона–Лейбница Геометрические и физические приложения определенного интеграла. Понятие о несобственных интегралах.
|
2
|
12
|
Числовые ряды. Представление функции в виде ряда. Приближенное вычисление определенного интеграла. Числовые ряды, признаки сходимости. Понятие и свойства числового ряда. Ряды Тейлора и Маклорена. Представление функции в виде ряда. Приближенное вычисление определенного интеграла.
|
2
|
13
|
Дифференциальные уравнения. Понятие дифференциального уравнения. Решение дифференциального уравнения. Интегральная кривая. Общее и частное решение. Задача Коши для уравнений первого порядка. Уравнения с разделяющимися переменными. Однородные дифференциальные уравнения. Линейные дифференциальные уравнения. Уравнения второго порядка допускающие его понижение.
|
2
|
14
|
Решение отдельных типов дифференциальных уравнений. Однородные дифференциальные уравнения. Линейные дифференциальные уравнения. Решение неоднородного дифференциального уравнения методом Бернулли. Решение неоднородного дифференциального уравнения методом Лагранжа. Дифференциальное уравнение второго порядка, допускающее понижение порядка.
|
2
|
15
|
Численные методы решения дифференциальных уравнений. Методы решения дифференциальных уравнений. Численные методы решения. Решение систем дифференциальных уравнений. Метод Эйлера. Методы Рунге-Кутты.
|
2
|
16
|
Элементы теории множеств. Понятие множества. Операции над множествами. Подмножества. Диаграммы Эйлера-Венна. Отображения.
|
2
|
17
|
Элементы комбинаторики, размещения, перестановки, сочетания. Отображения и их свойства. Композиция отображений и обратное отображение. Размещения. Перестановки. Сочетания.Размещения и сочетания с повторением.Перестановки с повторениями, мультимножества
|
2
|
18
|
Основные понятия теории графов. Неориентированные графы. Способы задания графа. Матрицы смежности и инцидентности графа. Двудольные графы. Паросочетания. Степени вершин графа. Теорема Эйлера. Маршруты и пути графа. Свойство связности. Аксиомы метрики на графе. Диаметр, радиус и центр графа. Задачи на применение теории графов.
|
2
|
19
|
Потоки в сетях. сетевые модели взаимодействий. Ориентированные графы. Взвешенный граф. Понятие транспортной сети. Потоки в сетях. Мосты и точки сочленения. Алгоритм нахождения максимального потока Форда–Фалькерсона. Сетевые модели взаимодействий. Сети метаболизма и генные сети.
|
2
|
20
|
Теория вероятностей случайных событий. Основные понятия. Предмет теории вероятностей. Достоверные, невозможные и случайные события. Классическое определение вероятности. Статистический подход к определению вероятности. Теоремы сложения и умножения вероятностей случайных событий. Вероятность гипотез. Формула Бейеса. Схема Бернулли.
|
2
|
21
|
Теория вероятностей случайных величин. Основные понятия. Дискретная случайная величина. Непрерывная случайная величина. Математическое ожидание и дисперсия случайной величины. Функции распределения.
|
2
|
22
|
Построение математических моделей биологических систем. Моделирование в биологическом исследовании. Свойства моделей. Классификация моделей. Математические модели биологических процессов. Виды математических моделей. Этапы и методы построения модели. Исследование моделей. Компьютерный эксперимент. Границы применимости выводов.
|
2
|
23
|
Модели роста популяций. Неограниченный и ограниченный рост, автокатализ. Непрерывные модели: экспоненциальный рост, логистический рост, модели с наименьшей критической численностью. Модели с неперекрывающимися поколениями. Дискретное логистическое уравнение. Диаграмма и лестница Ламерея. Типы решений при разных значениях параметра: монотонные и затухающие решения, циклы, квазистохастическое поведение, вспышки численности.
|
2
|
24
|
Модели взаимодействия двух видов. Гипотезы Вольтерра. Аналогии с химической кинетикой. Вольтерровские модели взаимодействий. Классификация типов взаимодействий Конкуренция. Хищник-жертва. Обобщенные модели взаимодействия видов. Модель Колмогорова. Модель взаимодействия двух видов насекомых Макартура. Параметрический и фазовые портреты системы Базыкина.
|
2
|
25
|
Модели ограниченного роста. Фермент-субстратная реакция Михаэлиса—Ментен. История вопроса, Схема ферментативно-субстратной реакции. Построение модели. Исследование поведения модели. Основная формулировка решения.
|
2
|
26
|
Мультистационарные модели, генетический триггер. Фазовый портрет модели системы. Метод изоклин. Генетический триггер Жакоба и Моно. Исследование модели в фазовой плоскости. Колебания в гликолизе.
|
2
|
27
|
Циклы и колебательные процессы. Клеточные циклы. Схема регуляции клеточного цикла. Модель клеточного цикла. Исследование поведения модели. Автоколебательные системы. Брюсселятор.
|
2
|
Итого 54 часа
|
4. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ И СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ.
№ п/п
|
Тема лабораторных и семинарских занятий
|
Вид заня-тия
|
Коли-чество часов
|
1
|
Векторы. Системы координат, преобразования координат. Векторы, свойства векторов, операции над векторами, линейная комбинация векторов, базис, выражение вектора через вектора базиса, системы координат, преобразование координат фигуры при переходе из одной системы координат в другую.
|
ПЗ
|
2,4
|
2
|
Построение фигур на плоскости. Общее уравнение линии, линия как геометрическое место точек обладающих общим свойством, уравнение прямой, свойства прямых, линия окружности, преобразование координат.
|
ПЗ
|
2,4
|
3
|
Построения фигур в пространстве. Понятие линии и плоскости в аналитической форме, свойства плоскостей и линий в терминах координат, общее уравнение плоскости в пространстве, с угловым коэффициентом, в отрезках на осях и нормальное уравнение прямой, углы между плоскостями, между прямой и плоскостью, между двумя прямыми.
|
ПЗ
|
2,4
|
4
|
Матрицы и определители. Матрица, виды матриц, размерность матрицы, операции, выполняемые над матрицами: сложение матриц, умножение матрицы на число, умножение матриц, определитель квадратной матрицы. Порядок определителя, свойства определителей, минор. Алгебраическое дополнение.
|
ПЗ
|
2,4
|
5
|
Решение систем линейных уравнений. Понятие обратной матрицы. Матричная запись системы линейных уравнений. Решение системы линейных уравнений матричным методом., элементарные преобразования матриц и слау, применение метода гаусса для решения СЛАУ.
|
ПЗ
|
2,4
|
6
|
Функции и последовательности. Предел функции и непрерывность. Предел числовой последовательности. Предел функции. Свойства функций, имеющих конечный предел. Неопределённости. 1-й и 2-й замечательные пределы.
|
ПЗ
|
2,4
|
7
|
Производная и дифференциал функции. Основные правила дифференцирования функции и производные основных элементарных функций, дифференцирование сложной и неявной функций, дифференцирование логарифмической функции и использование логарифмирования при дифференцировании функций.
|
ПЗ
|
2,4
|
8
|
Функции многих переменных. Понятие и примеры функций нескольких аргументов, полные и частные приращения функций двух и более аргументов, частные производные и дифференциалы, частные производные высших порядков, полный дифференциал второго порядка, приближённые вычисления.
|
ПЗ
|
2,4
|
9
|
Производная по направлению, градиент, его инвариантность. Экстремумы функции. Условия возрастания и убывания функции многих переменных, понятие экстремума и условный экстремума функции многих переменных, градиент функции, физический смысл первой и второй частных производных, задачи биологии и химии, решаемые с помощью нахождения производных.
|
ПЗ
|
2,4
|
10
|
Приложения производной и дифференциала в биологии. Физический смысл первой и второй производной, задачи биологии и биохимии, решаемые с помощью производной, правило лопиталя раскрытия неопределенностей при нахождении предела.
|
ПЗ
|
2,4
|
11
|
Неопределенный интеграл. Задачи, приводящие к понятию неопределенного интеграла, понятие первообразной функции и определение неопределенного интеграла, свойства неопределенного интеграла, таблица неопределенных интегралов, непосредственное интегрирование, метод замены переменной.
|
ПЗ
|
2
|
12
|
Основные методы интегрирования. Понятие определенного интеграла, свойства определенного интеграла, приемы вычисления определенного интегрирования, метод замены переменной в определенном интеграле, метод интегрирования по частям в определенном интеграле.
|
ПЗ
|
2
|
13
|
Определенный интеграл. Метод замены переменной (метод подстановки) в неопределенном интеграле, метод интегрирования по частям.
|
ПЗ
|
2
|
14
|
Геометрические и физические приложения определенного интеграла. Вычисление площадей плоских фигур, нахождение статических моментов и координат центра тяжести простых фигур, вычисление работы переменной силы.
|
ПЗ
|
2
|
15
|
Биологические приложения определенного интеграла. Вычисление численности популяции, вычисление биомассы популяции, вычисление средней длины пролета, вычисление работы переменной силы.
|
ПЗ
|
1
|
16
|
Ряды. Условия сходимости рядов. Понятие ряда, основные определения, сходимость рядов, свойства сходящихся рядов, необходимый признак сходимости ряда, достаточные признаки сходимости положительных рядов, признаки сравнения, знакочередующийся ряд, абсолютная и условная сходимость знакочередующихся рядов.
|
ПЗ
|
2,5
|
17
|
Функциональные ряды. Понятие функционального ряда, степенной ряд, коэффициенты степенного ряда, интервал сходимости, область сходимости, радиус сходимости степенного ряда.
|
ПЗ
|
2,5
|
18
|
Ряды Тейлора и Маклорена. Приближенные вычисления определенного интеграла. Ряд тейлора, определение и свойства, ряд маклорена, частный случай ряда тейлора, условия разложения функции в ряд маклорена, остаточный член ряда и оценка его величины.
|
ПЗ
|
2,5
|
19
|
Ряды Фурье. Понятие тригонометрического ряда фурье, теорема сходимости, ряды фурье для четных и нечетных функций, ряд фурье для функций с периодом , понятие о рядах фурье непериодических функций.
|
ПЗ
|
2,5
|
20
|
Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными. Понятие дифференциального уравнения, основные определения теории дифференциальных уравнений, дифференциальные уравнения 1-го порядка, дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными.
|
ПЗ
|
2,5
|
21
|
Однородные дифференциальные уравнения первого порядка. Линейное дифференциальное уравнение 1-го порядка, однородное дифференциальное уравнение 1-го порядка.
|
ПЗ
|
2,5
|
22
|
Линейные дифференциальные уравнения. Метод Бернулли. Линейное дифференциальное уравнение 1-го порядка, метод бернулли для решения неоднородного линейное дифференциальное уравнение 1-го порядка.
|
ПЗ
|
2,5
|
23
|
Численные методы решения дифференциальных уравнений. Методы Рунге-Кутта. Приближенное решение дифференциальных уравнений методом эйлера, приближенное решение дифференциальных уравнений методом рунге-кутты 4го порядка, приближенное решение систем дифференциальных уравнений.
|
ПЗ
|
2,5
|
24
|
Множества. Операции над множествами. Множества, свойства множеств свойства плоскостей и линий в терминах координат, операции над множествами, диаграммы эйлера-венна.
|
ПЗ
|
2,5
|
25
|
Операции комбинаторики. Сочетания и перестановки. Размещения. Назначение комбинаторики, комбинации элементов, размещения, перестановки, сочетания, операции над комбинациями.
|
ПЗ
|
2,5
|
26
|
Комбинации элементов с повторениями. Схема определения вида комбинации. Понятие комбинаторики, способы перебора возможных вариантов сочетаний, правила умножения и сложения.
|
ПЗ
|
2,5
|
27
|
Графы и их свойства. Понятие графа и способы его задания, матрицы представления графа, характеристики вершин графа, связанность в графе, метрика определенная на графе, радиус, диаметр и центр графа.
|
ПЗ
|
2,5
|
28
|
Орграфы. Понятие ориентированного графа и способы его задания, матрицы представления орграфа, характеристики вершин орграфа, связанность в графе, метрика на орграфе.
|
ПЗ
|
2,5
|
29
|
Функциональные сети. Сети взаимодействий, графы со случайными связями, безмасштабные сети, сети метаболических реакций, циклы в метаболических сетях.
|
ПЗ
|
2,5
|
30
|
Потоки в сетях. Понятие нагруженного графа способы его задания, матрицы представления нагруженного графа,, понятие потока в сети, алгоритм Форда—Фалькерсона.
|
ПЗ
|
2,5
|
31
|
Теория вероятностей случайных событий. Понятие случайного события, основные виды случайных событий, примеры, классическое и статистическое определения вероятности случайного события, понятие о сумме событий, теорема сложения вероятностей совместных и несовместных случайных событий, понятие о произведении событий, теорема умножения вероятностей независимых и зависимых случайных событий, понятие о полной системе (группе) событий.
|
ПЗ
|
2,5
|
32
|
Теория вероятностей случайных величин. Дискретные случайные величины. Понятие случайной величины, закон распределения случайной величины, числовые характеристики дискретной случайной величины и их свойства, функция распределения, случайная непрерывная величина (числовые характеристики и их свойства, интегральная функция, плотность распределения и их свойства).
|
ПЗ
|
2,5
|
33
|
Непрерывные случайные величины. Распределения случайных величин. Случайная непрерывная величина, числовые характеристики случайной величины (математическое ожидание, дисперсия) и их свойства, интегральная функция распределения непрерывной случайной величины, плотность распределения и их свойства, нормальное распределение.
|
ПЗ
|
2,5
|
34
|
Этапы построения математической модели биологических процессов. Принципы математического моделирования, основные этапы построения математической модели биологического процесса, способы реализация модели на компьютере.
|
ПЗ
|
2
|
35
|
Модели выживания и вымирания видов. Описание динамики численности популяций, анализ решения дифференциального уравнения описывающего динамику, реализация модели динамики численности популяций на к омпьютере.
|
ПЗ
|
2
|
36
|
Модели неограниченного и ограниченного роста популяций. Приближенное решение дифференциальных уравнений методом Эйлера, приближенное решение дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутты 4го порядка, реализация модели неограниченного и ограниченного роста приближенными методами.
|
ПЗ
|
2
|
37
|
Модели межвидовой конкуренции Лотки – Вольтерра, "Хищник-жертва". Математическая модель конкурентной динамики системы "Хищник-жертва", уравнения Лотка-Вольтерра, реализация модели с помощью приближенных методов решения систем дифференциальных уравнений.
|
ПЗ
|
2
|
38
|
Модели межвидовой конкуренции Лотки – Вольтерра «Паразит-хозяин». Математическая модель конкурентной динамики системы "Паразит-хозяин", уравнения Лотка-Вольтерра, реализация модели с помощью приближенных методов решения систем дифференциальных уравнений.
|
ПЗ
|
2
|
39
|
Модели с ограничениями по субстрату. Составление модели ферментативной реакции, усложнение модели ограничением накладываемым на субстрат, установка параметров модели и ее редукция, анализ решения – уравнение Михаэлиса-Ментен, расчет максимальной скорости реакции по известным начальным данным.
|
ПЗ
|
2
|
40
|
Мультистационарные модели, генетический триггер. Особенности мультистационарных моделей, модель генетического триггера, компьютерная реализация модели, анализ поведения модели генетического триггера.
|
ПЗ
|
2
|
41
|
Колебания и ритмы в биологических системах. Клеточные циклы, схема регуляции клеточного цикла, модель клеточного цикла. Исследование поведения модели.
|
ПЗ
|
2
|
42
|
Автоволны и диссипативные структуры. Исследование модели автоколебательной системы. Брюсселятор
|
ПЗ
|
2
|
Итого 96 часов
|
.
III РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН)
Учебно-тематический план дисциплины (в академических часах) и матрица компетенций*
Наименование разделов дисциплины (модулей) и тем
|
Аудиторные занятия
|
Всего часов на аудиторную работу
|
Самостоятельная работа студента
|
Экзамен
|
ИГА
|
Итого часов
|
Формируемые
компетенции
|
Используемые образовательные технологии, способы и методы обучения
|
Формы текущего и рубежного контроля успеваемости
|
лекции
|
семинары
|
лабораторные практикумы
|
практические занятия, клинические практические занятия
|
курсовая работа
|
ОК-3
|
ОК-6
|
ПК-19
|
|
|
МОДУЛЬ1. Аналитическая геометрия и линейная алгебра
|
8
|
|
|
12
|
|
20
|
8
|
4
|
|
32
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Аналитическая геометрия
|
4
|
|
|
7,2
|
|
11,2
|
6
|
2
|
|
19,2
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С
|
Линейная алгебра
|
4
|
|
|
4,8
|
|
8,8
|
2
|
2
|
|
12,8
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С
|
МОДУЛЬ 2. Дифференциальное исчисление
|
10
|
|
|
12
|
|
22
|
14
|
6
|
|
42
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ, Тр
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Числа, последовательности, функции
|
2
|
|
|
2,4
|
|
4,4
|
3
|
1
|
|
8,4
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Производная и дифференциал
|
2
|
|
|
2,4
|
|
4,4
|
3
|
2
|
|
9,4
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Частные производные функции нескольких переменных. Полный дифференциал.
|
2
|
|
|
2,4
|
|
4,4
|
3
|
1
|
|
8,4
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Методы исследование функций
|
4
|
|
|
4,8
|
|
8,8
|
5
|
2
|
|
15,8
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
МОДУЛЬ 3.. Интегральное исчисление
|
4
|
|
|
9
|
|
13
|
8
|
4
|
|
25
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, МК, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
МОДУЛЬ 5. Методы математического анализа
|
2
|
|
|
10
|
|
12
|
8
|
3
|
|
23
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
МОДУЛЬ 6. Уравнения, аналитические и численные методы их решения
|
6
|
|
|
10
|
|
16
|
8
|
2
|
|
26
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
МОДУЛЬ 7. Дискретная математика в биологических приложениях
|
8
|
|
|
17,5
|
|
25,5
|
10,5
|
5
|
|
41
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Элементы теории множества и комбинаторики
|
4
|
|
|
7,5
|
|
11,5
|
4,5
|
2
|
|
18
|
+
|
+
|
+
|
|
|
Элементы теории графов и сетей
|
4
|
|
|
10
|
|
14
|
6
|
3
|
|
23
|
+
|
+
|
+
|
|
|
МОДУЛЬ 8. Элементы теории вероятностей
|
4
|
|
|
7,5
|
|
11,5
|
5,5
|
3
|
|
20
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ, КОП
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
Математические методы в биологии
|
12
|
|
|
18
|
|
30
|
4
|
9
|
|
43
|
+
|
+
|
+
|
Л, ЛВ, Т, АТД, МГ, Тр, КОП
|
Пр, ЗС, КР, КЗ, С,
|
ИТОГО:
|
54
|
0
|
0
|
96
|
0
|
150
|
66
|
36
|
0
|
252
|
|
|
|
|
|
Список сокращений: _______________________________________________________________________________________________________________________
* - Примечание. Трудоёмкость в учебно-тематическом плане указывается в академических часах. Примеры образовательных технологий, способов и методов обучения (с сокращениями): традиционная лекция (Л), лекция-визуализация (ЛВ), проблемная лекция (ПЛ), лекция – пресс-конференция (ЛПК), занятие – конференция (ЗК), тренинг (Т), дебаты (Д), мозговой штурм (МШ), мастер-класс (МК), «круглый стол» (КС), активизация творческой деятельности (АТД), регламентированная дискуссия (РД), дискуссия типа форум (Ф), деловая и ролевая учебная игра (ДИ, РИ), метод малых групп (МГ), занятия с использованием тренажёров, имитаторов (Тр), компьютерная симуляция (КС), разбор клинических случаев (КС), подготовка и защита истории болезни (ИБ), использование компьютерных обучающих программ (КОП), интерактивных атласов (ИА), посещение врачебных конференции, консилиумов (ВК), участие в научно-практических конференциях (НПК), съездах, симпозиумах (Сим), учебно-исследовательская работа студента (УИРС), проведение предметных олимпиад (О), подготовка письменных аналитических работ (АР), подготовка и защита рефератов (Р), проектная технология (ПТ), экскурсии (Э), подготовка и защита курсовых работ (Курс), дистанционные образовательные технологии (ДОТ). Примерные формы текущего и рубежного контроля успеваемости (с сокращениями): Т – тестирование, Пр – оценка освоения практических навыков (умений), ЗС – решение ситуационных задач, КР – контрольная работа, КЗ – контрольное задание, ИБ – написание и защита истории болезни, КЛ – написание и защита кураторского листа, Р – написание и защита реферата, С – собеседование по контрольным вопросам, Д – подготовка доклада и др.
IV. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИЙ.
4.1. Формы организации обучения и виды контроля:
Программа обучения по дисциплине «Математика и математические методы в биологии» для студентов, обучающихся по специальности - 020400 Биология (естественнонаучное образование), квалификация (степень) бакалавр, профиль Биохимия - включает в себя теоретическую (лекционный курс) и практическую подготовку (практические занятия). Обучение проводится в течение первого, второго, третьего и четвертого семестра и включает в себя 27 лекций (54 часа), 96 часов аудиторной практической подготовки, 66 часов внеаудиторной самостоятельной работы и 36 часов подготовки к экзамену(всего 252 часа).
Текущий контроль знаний осуществляется на каждом занятии в виде: проверки выполнения домашнего задания, устного опроса и проверки выполненной самостоятельной практической работы по теме занятия. Промежуточный контроль проводится в форме зачетов, итоговый контроль – в форме экзамена.
Текущий контроль качества освоения отдельных тем и модулей дисциплины осуществляется на основе рейтинговой системы ( Приложение №1). Этот контроль осуществляется ежемесячно в течение семестра и качество усвоения материала (выполнения задания) оценивается в баллах, в соответствии с рейтинг-планом.
Примеры тестовых заданий для текущего контроля успеваемости
Выберите один (или несколько) правильных ответов.
001. ФУНКЦИЯ, КОТОРАЯ ПУТЕМ ПОДСТАНОВКИ УДОВЛЕТВОРЯЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОМУ УРАВНЕНИЮ xy'=2y:
1) y=5x2
2) y=x3
3) y=x2
4) y=x5
5) y=2x
002. УРАВНЕНИЕМ С РАЗДЕЛЯЮЩИМИСЯ ПЕРЕМЕННЫМИ ЯВЛЯЕТСЯ:
1) xy'=y2+1
2) e−ydx+(2y−xe−y)dy=0
3) (x2+xy)dy+(y2−xy)dx=0
4) y’=x/y+y/x2
2. Оценочные средства для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (экзамен или зачёт)
Учебным планом предусмотрено 3 зачета: за 1, 2 и 3 семестр. Экзамен проводится по завершению 4 семестра. Проведение экзамена может быть выполнено в устной (в билете 2 теоретических вопроса и 2 практических задания) или в письменной форме ( в билете 5 заданий: одно теоретическое и 4 практических с правом выбора). В зачетную книжку выставляются зачеты по семестрам и итоговая оценка за экзамен.
Вопросы к экзамену по дисциплине
-
Векторы на плоскости и в пространстве. Размерность и базис векторного пространства. Системы координат.
-
Понятие уравнения линии. Прямая на плоскости. Различные виды уравнения прямой.
-
Общее уравнение кривой второго порядка. Канонические уравнения окружность, эллипса, гиперболы и параболы. Их свойства.
-
Прямая в пространстве. Различные виды уравнения прямой.
-
Плоскости в пространстве. Нормаль к плоскости, углы между плоскостями.
-
Матрицы и действия над ними. Определители и их основные свойства. Обратная матрица. Ранг матрицы.
-
Системы линейных уравнений. Матричная запись и матричная форма решения систем линейных уравнений. Метод Гаусса.
-
Множества и операции над ними (с примерами).
-
Понятие функции. Основные свойства функций (четность, нечетность, периодичность, монотонность, ограниченность, с примерами).
-
Свойства и график функции .
-
Свойства и график функции .
-
Свойства и график функции .
-
Свойства и график функции .
-
Свойства и график функции .
-
Понятие числовой последовательности. Свойства числовых последовательностей (с примерами).
-
Предел числовой последовательности. Свойства пределов последовательностей (с примерами).
-
Пределы функций слева и справа. Предел функции в точке (с примерами).
-
Пределы суммы, разности, произведения и частного (с примерами).
-
Понятие непрерывности функции (с примерами).
-
Классификация точек разрыва (с примерами).
-
Определение производной. Примеры вычисления производной по определению.
-
Геометрический смысл производной (задача о касательной).
-
Механический смысл производной (задача о движении).
-
Производная суммы двух функций (с доказательством и примерами).
-
Производная произведения двух и нескольких функций (с примерами).
-
Производная частного двух функций (с примерами).
-
Производная сложной функции (с примерами).
-
Производная логарифмической функции (с примерами).
-
Производная показательной функции (с примерами).
-
Производная степенной функции (с примерами).
-
Производная функции (с примерами).
-
Производная функции (с примерами).
-
Понятие производных высших порядков (с примерами).
-
Предельные величины в экономике (с примерами).
-
Достаточные условия возрастания и убывания функции.
-
Понятие экстремума функции. Необходимое и достаточное условие экстремума (с примерами).
-
Выпуклость функции и точки перегиба (с примерами).
-
Понятие асимптоты графика функции. (с примерами).
-
Понятие дифференциала функции (с примерами).
-
Применение дифференциала в биологии.
-
Понятие функции нескольких переменных. Область определения функции двух переменных (c примерами).
-
Понятие частных производных первого и второго порядка (с примерами).
-
Понятие градиента функции двух переменных (с примерами).
-
Понятия первообразной и неопределенного интеграла (с примерами).
-
Свойства неопределенного интеграла.
-
Табличные интегралы: (с примерами).
-
Метод замены переменных для вычисления неопределенного интеграла (с примерами).
-
Метод интегрирования по частям для вычисления неопределенного интеграла (с примерами).
-
Понятие определенного интеграла. Геометрический смысл определенного интеграла (с примерами).
-
Свойства определенного интеграла.
-
Вычисление площадей плоских фигур (с примерами).
-
Понятие дифференциального уравнения, общего и частного решения, интегральной кривой
-
Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющимися переменными (с примерами).
-
Линейные дифференциальные уравнения первого порядка (с примерами).
-
Линейные дифференциальные уравнения второго порядка (с примерами).
-
Понятие числового ряда. Сходящиеся и расходящиеся ряды. Свойства сходящихся рядов (с примерами).
-
Необходимый признак сходимости ряда (с примерами).
-
Признак Даламбера сходимости числового ряда (с примерами).
-
Признак Коши сходимости числового ряда (с примерами).
-
Интегральный признак сходимости числового ряда (с примерами).
-
Признак сравнения сходимости числового ряда (с примерами).
-
Признак Лейбница сходимости числового ряда (с примерами).
-
Понятие степенного ряда и области его сходимости (с примерами).
-
Понятие радиуса и интервала сходимости степенного ряда (с примерами).
-
Ряд Тейлора и ряд Маклорена (с примерами).
-
Ряд Фурье..
-
Элементы гармонического анализа.
-
Функции комплексного переменного.
-
Элементы комбинаторики. Размещения. Перестановки. Сочетания.
-
Треугольник Паскаля. Бином Ньютона.
-
Размещения с повторениями. Перестановки с повторениями. Сочетания с повторениями.
-
Анализ биологических последовательностей.
-
Понятия теории графов. Ориентированные и неориентированные графы. Свойство связности.
-
Диаметр, радиус и центр графа (с примерами).
-
Вероятность случайных событий. Операции над событиями.
-
Сложение вероятностей, умножение вероятностей (с примерами).
-
Математические модели биологических систем (с примерами).
-
Дискретные модели биологических систем (с примерами).
-
Понятие равновесия и его устойчивость.
-
Непрерывные модели популяций, уравнения Лотки-Вольтерра.
-
Неограниченный рост и автокатализ.
-
Фермент-субстратная реакция Михаэлиса—Ментен.
-
Брюсселятор. Колебания в гликолизе.
-
Мультистационарные модели, генетический триггер.
-
Детерминированный хаос. Диссипативные структуры.
Типовые задачи к экзамену по дисциплине
1. Найти обратную матрицу к данной .
2. Исследовать на четность-нечетность функции
а) б)
3. Элементарными преобразованиями построить графики функций:
а) б) г)
4. Вычислить пределы:
-
-
;
-
-
-
-
-
5. Вычислить производные функций:
-
-
-
-
-
8. Найти интервалы монотонности и экстремумы функций:
-
-
-
9. Найти наибольшее и наименьшее значение функции на отрезке [a, b]:
а) ; [-1;4] б) ;
10. Найти точки перегиба и интервалы выпуклости функций:
а) б) в) г).
11. Найти асимптоты графиков функций:
а) б)
12. Исследовать функцию и построить ее график:
а) б)
13. Изообразить на координатной плоскости область определения функции
а)
14. Найти частные производные первого и второго порядка функций:
а)
б)
в)
г)
д)
15. Найти дифференциалы функций:
а) б)
Методические указания для самостоятельной работы студента
Самостоятельную работу студентов (СРС) можно разделить на текущую и творческую.
Текущая СРС – направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает в себя работу с учебной литературой, подготовку к практическим и лабораторным занятиям, составление конспекта тем, выносимых на самостоятельную работу, подготовка к экзаменам. Объем этой работы соответствует часам учебного времени, отводимым на самостоятельную работу в каждом семестре.
Текущая самостоятельная работа студента включает следующие виды работ:
• знакомство с рабочей программой дисциплины;
• работа с лекционным материалом;
• работа с учебниками и учебными пособиями по дисциплине;
• работа с учебно-методическими материалами, размещёнными в сети WEB, на персональном сайте кафедры;
• работа с математической справочной литературой;
• работа с тестами текущего контроля;
• работа с обязательной и дополнительной литературой, включенной в планы семинарских занятий;
• выполнение домашних заданий;
• подготовка к контрольным работам, тестированию, экзамену.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, развитие общекультурных и профессиональных компетенций, развитие личностного творческого потенциала личности студента. ТСР предполагает следующие виды работ:
• поиск, анализ, структурирование информации по определенной «математической» теме;
• выполнение индивидуального творческого задания;
• написание реферата;
• выполнение учебного или научного проекта.
Содержание самостоятельной работы студентов
А) Примерные темы индивидуальных творческих заданий (ИДЗ)
1) Применение аппарата дифференциальных уравнений в моделях биологических систем.
2) Использование комбинаторики и теории вероятностей для оценки времени разделения видов.
3) Использование модели с ограничениями по субстрату для колонии бактериальных клеток.
Б) Темы, выносимые на самостоятельное изучение студентов
1) Приложения производной и дифференциала в биологии.
2) Приближенное вычисление определенного интеграла.
3) Использование матриц представления графов.
4) Автоволны в моделировании биологических процессов.
В) Примерные темы работ поисково-исследовательского характера
1) Представление сетей метаболизма с помощью графов.
2) Генетический триггер при моделировании метаболизма бактериальной клетки.
3) Математические модели циркадных ритмов в биологических системах.
Для самостоятельной работы студенты могут использовать МУ для практических занятий для специальностей «Медицинская биохимия», имеющие гриф УМО, а также Интернет-ресурсы, ссылки на которые расположенные на «Книжной полке» сайта кафедры
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
а). Основная литература:
1. Ильин В.А., Куркина А.В. Высшая математика.–: 3-е изд., перераб. и доп. . - М. : Проспект : Изд-во Моск. ун-та , 2011г
2. Сударев Ю.Н., Першикова Т.В., Радославова Т.В., Основы линейной алгебры и математического анализа. – М., изд. «Академия», 2009г
3. Мятлев В.Д., Панченко Л.А., Ризниченко Г.Ю., Терехин А.Т. Теория вероятностей и математическая статистика. Математические модели. – М.: изд. «Академия», 2009г
б). Дополнительная литература:
1. Данко П.Е., Кожевникова Т.Я., Попов А. Г., Высшая математика в упражнениях и задачах с решениями: ч. 1- М.:, 2006г.
2. Данко П.Е., Кожевникова Т.Я., Попов А. Г., Высшая математика в упражнениях и задачах с решениями: ч. 2, - М.: 2002г.
3. Статистические методы анализа в здравоохранении. [Электронный ресурс]: курс лекций, авт. коллектив: Леонов С.А., Вайсман Д.Ш., Моравская С.В, Мирсков Ю.А. - М.: ИД "Менеджер здравоохранения", 2011г Режим доступа: http://studmedlib.ru
4. Тестовые задания по математике [Электронный ресурс]:учебно-методич. пос. под ред. З.А. Филимоновой/ (гриф УМО в 2008г.), Волгоград, ВолГМУ, 2009г Режим доступа: http://matinfo.volgmed.ru
5. Павлушков И.В. Основы высшей математики и математической статистики [Электронный ресурс]: учебник/ И.В. Павлушков и другие. М: ГЭОТАР-Медиа, 2008 Режим доступа: http://www.studmedlib.ruв. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. Редактор электронных таблиц Microsoft Excel;]
2. Пакет программ компьютерной математики Maple;
г) информационно-справочные и поисковые системы,
1. Официальный портал комитета по образованию и науки Администрации Волгоградской области – URL: http://www.volganet.ru/irj/avo.html?guest_user=guest_edu
2. Математический образовательный портал Exponenta.ru. – URL: http://www.exponenta.ru/;
3. Общероссийский математический портал Math-Net.Ru. – URL: http://www.mathnet.ru/
VI. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Для проведения учебных занятий по дисциплине «математика и математические методы в биологии» необходимо следующее материально-техническое обеспечение:
- учебные аудитории для проведения лекционных занятий, оснащенные учебной мебелью, аудиторной доской, стационарным или переносным комплексом мультимедийного презентационного оборудования, имеющего доступ к Интернет и локальной сети;
- компьютерный класс для выполнения практических вычислительных работ обучаемых с возможностью централизованного хранения данных и выхода в Интернет;
- аудиовизуальные средства, презентации к лекциям, таблицы, схемы.
Приложение к рабочей программе 1.
Утверждено
На заседании кафедры______________
Зав.каф.математики и информатики
З.А.Филимонова
ПОЛОЖЕНИЕ
о балльно-рейтинговой системе оценки успеваемости
на кафедре математики и информатики ВолгГМУ
по учебной дисциплине МАТЕМАТИКА И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В БИОЛОГИИ
специальности 020400 БИОЛОГИЯ
Основные цели введения балльно-рейтинговой системы:
-
стимулирование повседневной систематической работы студентов;
-
снижение роли случайностей при сдаче экзаменов и/или зачетов;
-
повышение состязательности в учебе, заменяющее усреднение категории отличников, хорошистов, троечников и т.д. оценкой реального места, которое занимает студент среди сокурсников в соответствии со своими успехами;
-
исключение возможности протежирования не очень способных и не очень прилежных студентов;
-
обеспечение участия ВолГМУ в Болонском процессе с целью повышения академической мобильности обучающихся и обеспечение конкурентоспособности его выпускников на международном рынке образовательных услуг.
Виды и формы рейтинга:
-
Рейтинг по дисциплине в семестре (Рд). Формируется на кафедре в соответствии с внутрикафедральным положением о рейтинге студента по дисциплине. Максимальное количество баллов, которое может получить студент по дисциплине в семестре – 100. Минимальное количество баллов, при котором дисциплина должна быть зачтена – 61. Для данной дисциплины и специальности используется модель №2 начисления баллов по дисциплине.
-
2 модель основана на использовании среднего балла в качестве характеристики текущей работы студента в семестре. При этой модели: результат работы на каждом практическом занятии оценивается с помощью тестового контроля или другого вида опроса, в конце семестра высчитывается средний балл каждого студента, который переводится в балл по 100-балльной системе (см. таблица). Допуск к зачету и экзамену получают студенты, набравшие от 61 до 100 баллов.
Помимо среднего балла учитываются показатели, дающие штрафы и бонусы.
Баллы, которые получает студент по дисциплине в четырех семестрах, вычисляются по формуле:
Рдс = балл за текущую работу в семестре + бонусы – штрафы - где: Рдс – баллы за работу в семестре;
Т.к. дисциплина заканчивается экзаменом в семестре итоговая оценка, которую преподаватель ставит в зачетную книжку, рассчитывается по формуле и переводится в 5-балльную в соответствии с таблицей
Рд = ((Рдс1+Рдс2+Рдс3+Рдс4)/4+балл за ответ на экзамене))/2
Таблица . Перевод среднего балла в 100-балльную систему.
Ответ на экзамене оценивается в соответствии с «Критериями оценки ответа студента при 100-балльной системе» (см. Приложение 1.) Если студент получает на экзамене неудовлетворительную оценку, то рейтинг по дисциплине в семестре равен Рд = Рэ.
Баллы при повторной сдаче экзамена – от 61 до 75 независимо от оценки.
-
Итоговый рейтинг по дисциплине (Рдис). Формируется на кафедре в соответствии с внутрикафедральным положением о рейтинге студента по дисциплине. Рассчитывается по формуле:
Рдис = Рд
Максимальное количество баллов, которые студент может набрать по дисциплине в целом – 100.
Приложение к рабочей программе 2.
МЕЖКАФЕДРАЛЬНЫЙ ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ
Рабочей программы по дисциплине Математика и математические методы в биологии.
Кафедра математики и информатики
Специальность 020400 Биология (бакалавриат)
Дисциплина, изучение которой опирается на учебный материал данной дисциплины
|
Кафедра
|
Вопросы согласования
|
Дата согласования
протокол №______
|
Дифференциальные уравнения
|
Математики и информатики
|
Формируемая компетенция (ОК-3,ОК-6)
|
|
Теория вероятностей
|
Математики и информатики
|
Формируемая компетенция (ОК-3,ОК-6)
|
|
Статистические методы обработки информации
|
Математики и информатики
|
Формируемая компетенция (ОК-3,ОК-6)
|
|
Химия
|
Химии
|
Формируемая компетенция (ОК-3,ОК-6)
|
|
Общая биология
|
Биологии
|
Формируемая компетенция (ОК-3,ОК-6)
|
|
Достарыңызбен бөлісу: |