1

2

Содержание

№ Название раздела Страница

раздела

1 Обозначения и сокращения 3

2 Вводная часть 3

2.1 Предмет учебной дисциплины (модуля) 3

2.2 Цель и задачи освоения учебной дисциплины (модуля) 4 2.3 Место учебной дисциплины (модуля) в структуре ООП ВПО ИГМУ 4 2.4 Требования к результатам освоения дисциплины (модуля) 6 2.5 Разделы дисциплины (модуля) и компетенции, которые формируются 7 при их изучении 3 Основная часть 3.1 Распределение трудоёмкости дисциплины (модуля) и видов учебной работы по семестрам 3.2 Разделы дисциплины (модуля), виды учебной работы 3.3 Лекции, их содержание 3.4 Лабораторные практикумы (практические занятия, клинические практические занятия, семинары), их содержание 3.5 Самостоятельная работа студента 3.6 Оценочные средства для контроля успеваемости и результатов освоения дисциплины (модуля) 3.7 Ресурсное обеспечение дисциплины (модуля) 3.8 Образовательные технологии в интерактивной форме, используемые в процессе преподавания дисциплины (модуля) 4 Лист согласования 5 Лист дополнений и изменений 1. Обозначения и сокращения В тексте положения используются следующие сокращения:

З – зачет;

ИГМУ – Иркутский государственный медицинский университет;

КР – контрольная работа;

ЛП – лабораторный практикум;

ООП – основная образовательная программа;

ПЗ – практические занятия;

СРС – самостоятельная работа студента УМКД – учебно-методический комплекс дисциплины;

ФГОС ВПО - Федеральный Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования;

ФМС – факультетский методический совет;

Э – экзамен;

2. Вводная часть 2.1 Предмет учебной дисциплины (модуля) Предметом изучения дисциплины «Термодинамика биологических систем» является:

основные термодинамические законы и явления, лежащие в основе процессов, протекающих в организме человека;

физические основы функционирования открытых термодинамических систем на примере организма человека;

основы законы кибернетики, лежащие в основе процессов, протекающих в организме человека;

основные положения теории управления и регулирования, их реализация в биологических системах на примере организма человека.

2.2 Цель и задачи освоения учебной дисциплины (модуля) 2.2.1 Целью освоения учебной дисциплины (модуля) является способность и готовность использовать на практике методы естественно научных дисциплин различных видов профессиональной деятельности (ПК-2).

2.2.2 В ходе её достижения решаются следующие задачи:

Знать:

основные законы термодинамики и термодинамические явления, лежащие в основе процессов, протекающих в организме человека;

физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях.

основные законы кибернетики, теории управления и регулирования, лежащие в основе процессов, протекающих в организме человека;

иерархию процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях;

принципы моделирования физиологических функций.

Уметь:

пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой для профессиональной деятельности;

применять законы физики к механизмам регуляции функций физиологических систем организма;

Владеть:

Навыками самостоятельной работы с учебной и научной литературой для решения учебных и практических задач по фармацевтической тематике.

2.3 Место учебной дисциплины (модуля) в структуре ООП ВПО ИГМУ 2.3.1 Учебная дисциплина «Термодинамика биологических систем» относится к естественнонаучному циклу дисциплин (С2-1), является дисциплиной по выбору. Освоение дисциплины «Термодинамика биологических систем» должно предшествовать изучению дисциплин: физиология, биохимия, микробиология и вирусология.

2.3.2 Для изучения данной учебной дисциплины необходимы знания, умения и навыки, формируемые в курсах физики и математики.

1. Физика Знания основные законы физики, физические явления и закономерности;

Умения определять физические свойства лекарственных веществ;

выбирать оптимальный метод качественного и количественного анализа вещества, используя соответствующие физические приборы и аппараты;

Навыки пользоваться физическим, оборудованием, компьютеризированными табулировать экспериментальные данные, графически представлять их, интерполировать, экстраполировать для нахождения искомых величин;

Знания основные правила дифференцирования и интегрирования;

основы теории вероятности и математической статистики;

Умения дифференцировать и интегрировать с помощью формул и простейших исследовать функции с помощью производных и строить графики вычислять основные характеристики и оценки распределения дискретной вычислять абсолютные и относительные погрешности результатов вычислять основные характеристики временных рядов и прогнозировать Навыки методами нахождения производных и интегралов функций;

распределения и погрешности измерений;

методикой анализа временных рядов;

2.3.3 Изучение учебной дисциплины (модуля) необходимо для знаний, умений и навыков, формируемых последующими дисциплинами/практиками:

Принципы моделирования физиологических функций.

Знания Проводить элементарную статистическую обработку экспериментальных Умения Навыками практического использования приборов и аппаратуры.

Навыки Характеристики физических факторов, оказывающих воздействие на живой Знания Определять физические свойства веществ.

Умения Методики оценки погрешности измерений.

Навыки 2.4 Требования к результатам освоения дисциплины (модуля) Изучение дисциплины направлено на формирование у обучающихся следующих общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций:

Содержание В результате изучения дисциплины (модуля) обучающиеся должны:

2.5 Разделы дисциплины (модуля) и компетенции, которые формируются при их изучении 1. (ПК-2) Раздел 1. Термодинамика биологических Тема 1.1 Основы термодинамики. Применение первого начала 2 Раздел 2. Регулирующие системы организма Тема 2.1 Основы кибернетики. Место кибернетики среди 3. Основная часть 3.1 Распределение трудоёмкости дисциплины (модуля) и видов учебной работы по семестрам Лабораторные практикумы Клинические практические занятия Семинары Промежуточная аттестация:

3.2 Разделы дисциплины (модуля), виды учебной работы семестра дисциплины (модуля) Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе. Энтропия.

Обратимые и необратимые процессы.

Физический смысл энтропии. Формула динамики. Энтропия, свободная энергия, электрохимический потенциал. Значение и особенности термодинамического метода изучения биологических систем.

открытая система. Теплообмен, виды Сравнение термодинамического равновесия и стационарного состояния.

Место кибернетики среди других наук.

Кибернетическая система: определение, организация и классификация.

информации. Понятие информации. Мера количества информации. Информационная отклонению и оптимальное. Принцип и виды обратной связи. Моделирование как метод кибернетики.

медицинской кибернетике. Человек как кибернетическая система. Иерархия тела.

Виды учебной работы: Л – лекция, ЛП – лабораторный практикум, ПЗ – практическое занятие, КПЗ – клиническое практическое занятие, С – семинар, СРС – самостоятельная работа студента.

3.3 Лекции, их содержание 3 Раздел 1. Термодинамика биологических Тема 1.1 Основы термодинамики. Основы термодинамики. Применение первого начала термодинамики к процессам в Тема 1.2 Второе начало термодинамики. Второе начало термодинамики. Энтропия, свободная энергия, электрохимический Тема 1.3 Организм как открытая Организм как открытая система. Теплообмен, виды теплообмена. Теорема Тема 2.1 Основы кибернетики Основы кибернетики. Место кибернетики среди других наук. Основные разделы Тема 2.2 Элементы теории информации Элементы теории информации. Понятие информации. Мера количества Тема 2.3 Управление и регулирование Управление и регулирование. Элементы теории автоматического регулирования:

Тема 2.4 Понятие о биологической и Понятие о биологической и медицинской кибернетике. Человек как медицинской кибернетике кибернетическая система. Иерархия тела. Понятие о биоритмах 3.4 Лабораторные практикумы (практические занятия, клинические практические занятия, семинары), их содержание 3 Раздел 1. Термодинамика биологических Тема 1.1 Основы термодинамики. 1. Основные понятия термодинамики. Термодинамические системы, их виды и Применение первого начала термодинамики к параметры.

процессам в идеальном газе. 2. Термодинамическое состояние, термодинамический процесс.

Тема 1.2 Энтропия. Обратимые и 1. Энтропия, единицы измерения.

необратимые процессы. Физический смысл 2. Энтропия как функция состояния системы.

энтропии. Формула Больцмана. 3. Обратимые и необратимые процессы.

Тема 1.3 Второе начало термодинамики. 1. Второе начало термодинамики.

Энтропия, свободная энергия, 2. Свободная и связанная энергии. Энтропия как мера связанной энергии.

электрохимический потенциал 3. Термодинамические потенциалы: энтальпия, свободная энергия Гиббса, Тема 1.4 Значение и особенности 1. Электрохимический потенциал.

термодинамического метода изучения биоло- 2. Основные формы энергии в биосистемах.

гических систем. Основные формы энергии в 3. Преобразование энергии в живой клетке.

биосистемах. Преобразование энергии в живой клетке.

Тема 1.5 Организм как открытая система. 1. Организм как открытая система.

Теплообмен, виды теплообмена. 2. Энергетический баланс организма. Биокалориметрия.

Тема 1.6 Теорема Пригожина. 1. Стационарное состояние открытой системы в сравнении с термодинамическим Сравнение термодинамического равновесия равновесием.

и стационарного состояния. 2. Второе начало термодинамики для живых систем. Теорема Пригожина.

Промежуточный контроль по теме Термодинамика биологических систем Раздел 2. Регулирующие системы Тема 2.1 Основы кибернетики. Место 1. Кибернетика как наука. Место кибернетики среди других наук.

кибернетики среди других наук. Основные 2. Понятие о биокибернетике.

разделы кибернетики. Кибернетическая система: определение, организация классификация. Примеры.

Тема 2.2 Элементы теории 1. Понятие информации. Мера количества информации.

информации. Понятие информации. Мера 2. Информационная энтропия.

количества информации. Информационная энтропия. Сигнал. Сообщение совокупность сигналов. Помехи в каналах 4. Передача сигналов. Помехи в каналах передачи.

передачи.

Тема 2.3 Управление и 1. Управление и регулирование. Принцип и виды обратной связи.

регулирование. Элементы теории 2. Элементы теории автоматического регулирования.

автоматического регулирования:

регулирование по возмущению, отклонению и оптимальное. Принцип и виды обратной связи.

Тема 2.4 Моделирование как метод 1. Моделирование как метод кибернетики. Классификация моделей.

кибернетики. Виды моделей. 2. Особенности моделирования физиологических систем.

биологической и медицинской кибернетике. 2. Медицинская кибернетика.

Человек как кибернетическая система. 3. Человек как кибернетическая система.

Тема 2.6 Понятие о биоритмах. Понятие о 1. Регулирующие системы организма.

функциональной системе П.К. Анохина. 2. Биоритмы, их классификация.

Регулирующие системы организма 3.5 Самостоятельная работа студента 3.5.1 Виды самостоятельной работы студента и её контроль:

Наименование разделов и тем дисциплины Виды самостоятельной работы семестра 3.5.2 Примерная тематика рефератов, докладов, курсовых работ, контрольных вопросов:

1. Основные понятия термодинамики. Термодинамические системы, их виды и параметры.

2. Термодинамическое состояние, термодинамический процесс.

3. Первое начало термодинамики. Применимость первого начала термодинамики к изопроцессам в идеальном газе.

4. Применимость первого начала термодинамики к живым системам. Биокалориметрия.

5. Энтропия, единицы измерения. Энтропия как функция состояния системы.

6. Обратимые и необратимые процессы. Физический смысл энтропии.

7. Формула Больцмана. Энтропия как мера термодинамической вероятности.

8. Второе начало термодинамики. Свободная и связанная энергии. Энтропия как мера связанной энергии.

9. Термодинамические потенциалы: энтальпия, свободная энергия Гиббса, свободная энергия Гельмгольца.

10. Электрохимический потенциал. Основные формы энергии в биосистемах.

11. Преобразование энергии в живой клетке. Организм как открытая система.

12. Энергетический баланс организма. Биокалориметрия.

13. Теплообмен и его виды.

14. Стационарное состояние открытой системы в сравнении с термодинамическим равновесием.

15. Второе начало термодинамики для живых систем. Теорема Пригожина. Аутостабилизация живых систем.

16. Кибернетика как наука. Место кибернетики среди других наук. Понятие о биокибернетике.

17. Кибернетические системы, их классификация и принцип организации.

18. Понятие информации. Мера количества информации. Информационная энтропия.

19. Сигнал. Сообщение как совокупность сигналов. Передача сигналов. Помехи в каналах передачи.

20. Управление и регулирование. Принцип и виды обратной связи.

21. Элементы теории автоматического регулирования. Оптимальное и адаптивное регулирование.

22. Моделирование как метод кибернетики. Классификация моделей. Особенности моделирования физиологических систем.

23. Примеры математического моделирования в физиологии и медицине.

24. Биологическая кибернетика, её разделы. Медицинская кибернетика. Человек как кибернетическая система. Иерархия тела человека.

25. Регулирующие системы организма. Биоритмы, их классификация.

26. Понятие о функциональной системе П. К. Анохина.

3.6 Оценочные средства для контроля успеваемости и результатов освоения дисциплины (модуля) 3.6.1 Формы текущего контроля и промежуточной аттестации, виды оценочных средств:

3 Раздел 1. Термодинамика биологических первого начала термодинамики к процессам в процессы. Физический смысл энтропии. Формула Энтропия, свободная энергия, электрохимический биологических систем. Основные формы энергии в биосистемах. Преобразование энергии в живой Теплообмен, виды теплообмена.

термодинамического равновесия и стационарного Раздел 2. Регулирующие системы организма ВК – входной контроль, ТКот – текущий контроль освоения темы, ТКсрс – текущий контроль самостоятельной работы студента кибернетики среди других наук. Основные разделы кибернетики. Кибернетическая система:

определение, организация и классификация.

Тема 2.2 Элементы теории информации. Понятие ТКот Устный опрос информации. Мера количества информации.

Информационная энтропия. Сигнал. Сообщение как совокупность сигналов. Помехи в каналах передачи.

Тема 2.3 Управление и регулирование. Элементы ТКот Устный опрос теории автоматического регулирования:

регулирование по возмущению, по отклонению и оптимальное. Принцип и виды обратной связи.

Тема 2.4 Моделирование как метод кибернетики. ТКот Устный опрос Виды моделей.

кибернетическая система. Иерархия тела.

функциональной системе П.К. Анохина.

Регулирующие системы организма 3.6.2 Примеры оценочных средств:

семестра 3 Входной контроль 1.Оценка погрешностей измерений по Стьюденту.

Текущий контроль 1.Перечислите признаки кибернетических систем.

освоения темы 2.Дайте определение физической модели.

Текущий контроль 1.Равновесное состояние системы.

самостоятельной работы 2.Стационарное состояние системы.

студента 3.Сравнение стационарного и равновесного состояний.

аттестация 2.Физические модели: определение, примеры, достоинства и недостатки.

3.6.3 Оценочные средства, рекомендуемые для включения в фонд оценочных средств для проведения государственной (итоговой) аттестации: нет 3.6.4 Перечень практических/мануальных навыков:

1. Навыки самостоятельной работы с учебной и научной литературой для решения учебных и практических задач по фармацевтической тематике.

1.6.5 Балльно - рейтинговая система контроля:

Зачет выставляется, если сумма баллов за семестр составляет 70 и более.

3.7 Ресурсное обеспечение дисциплины (модуля) 3.7.1 Рекомендуемая литература:

Основная литература 1. Антонов В.Ф., Козлова Е.К., Черныш А.М. Физика и биофизика: учебник. – М. : ГОЭТАР-Медиа, 2013. – 472 с. : ил.

2. Антонов В.Ф., Коржуев А.В. Физика и биофизика : курс лекций для студентов медицинских вузов : учебное пособие. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : ГОЭТАРМедиа, 2010. – 240 с.

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник для вузов. – М. : ГОЭТАР-Медиа, 2012. – 648 с. : ил.

4. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика : учебник для вузов. – М. : Дрофа, 5. Ремизов А.Н., Максина А.Г., ПотапенкоА.Я. Сборник задач по медицинской и биологической физике : учеб. пособие – 4-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2010. – Методические указания для аудиторной и самостоятельной работы студентов Методические рекомендации для преподавателей 1. Методические рекомендации по проведению занятий по термодинамике. 3.7.2 Информационное обеспечение:

1. Электронные версии методических пособий для студентов.

3.7.3 Материально-техническое обеспечение:

Наименование оборудованных учебных кабинетов, Фактический адрес Практикум № 1 (30,1 кв. м), оборудованный досками, таблицами, г. Иркутск, компьютером, ноутбуком, многофункциональным лазерным ул. Красного Восстания, д. Практикум № 2 (25,9 кв. м), оборудованный компьютером, принтерами, ноутбуком, многофункциональным лазерным устройством, досками.

Практикум № 3 (25,9 кв. м), оборудованный досками, таблицами компьютером, ноутбуком, многофункциональным лазерным устройством.

3.8 Образовательные технологии в интерактивной форме, используемые в процессе преподавания дисциплины (модуля):

1. Электронные версии лекций с презентациями.

Всего 7% интерактивных занятий от объема аудиторной работы.

3.8.1 Примеры образовательных технологий в интерактивной форме:

1. Презентации лекций по всем темам дисциплины.

3.8.2 Электронные образовательные ресурсы, используемые в процессе преподавания дисциплины:

1. Электронные варианты учебных пособий на сайте http://mir.ismu.baikal.ru.

4. Лист согласования Согласование рабочей программы учебной дисциплины (модуля) «Термодинамика биологических систем» с другими дисциплинами (модулями)/практиками направления подготовки (специальности):

1 Кафедра химии и Биологическая 2 Кафедра патологии 5. Лист дополнений и изменений Дополнения и изменения, вносимые в рабочую программу учебной дисциплины (модуля) «Термодинамика биологических систем» на 20_-20_ учебный год В рабочую программу вносятся следующие изменения (дополнения):

Изменения (дополнения), внесённые в рабочую программу, рассмотрены и одобрены на заседании кафедры медицинской и биологической физики _ 20_ г. протокол № Дополнения и изменения, вносимые в рабочую программу учебной дисциплины (модуля) «Термодинамика биологических систем» на 20_-20_ учебный год В рабочую программу вносятся следующие изменения (дополнения):

Изменения (дополнения), внесённые в рабочую программу, рассмотрены и одобрены на заседании кафедры медицинской и биологической физики _ 20_ г. протокол №