Учебно-методический комплекс по дисциплине "Биологическая статистика и (стр. 2 )

5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1. Темы лекционных занятий и их аннотации

Лекционные занятий в учебном плане не предусмотрены.

5.2. Планы практических занятий

Практические занятия в учебном плане не предусмотрены.

5.3. Планы лабораторного практикума

Описание базы лабораторных занятий, форм их проведения:

Лабораторные занятия проводятся на базе компьютерного класса факультета с установленным необходимым программным обеспечением. Магистрантам обеспечены индивидуальные рабочие места. Имеется выход как в локальную сеть университета, так и в сеть Интернет. При проведении занятий используется компьютерный проектор. Домашние задания выдаются как в электронной форме (использование системы ИИАС), так на бумажном носителе.

Для проведения лабораторного практику подготовлены задания.

Занятия проводятся в форме: первая часть теоретическое введение, затем совместное или индивидуальное решение задач по теме лабораторного занятия.

Лабораторные работы обеспечивают формирование ПК3, ПК6, ПК13, OK6 компетенций.

Лабораторные работы помогают овладеть:

пониманием о грамотном использования статистических расчетов при сборе и анализе биологической информации с применением доступных вычислительных средств; практикой проведения компьютерного эксперимента; расширить навыки работы с персональным компьютером.

Освоить опыт использования биологической статистики и компьютерных исследований.

Раздел 1. Использование метода молекулярной динамики в биологических исследованиях

Тема 1часа) Теоретическая часть. Компьютерное моделирование в биологических исследованиях. Понятие структуры системы. Классификация структуры систем в вычислительном эксперименте. Функция радиального распределения. Сравнительный анализ методов вычислительного эксперимента: метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятия.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.

Тема 1.2. (2 часа) Теоретическая часть. Методика расчета размеров расчётной ячейки. Периодические граничные условия. Cпособы описания межмолекулярного взаимодействия. Силовые поля, используемые при моделировании молекулярных систем: OPLS, GMX Типичные примеры молекулярно-динамических расчетов: процесс плавления аргона, формирование сольватных оболочек ионов щелочных металлов и их анализ, процесс мицеллообразования.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятия.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.

Тема 1.3. (2 часа) Теоретическая часть. Характеристика используемых пакетов прикладных программ при моделировании, изучении, визуализации структуры молекулярных систем. GROMACS, RASMOL (RASWIN), PayMol.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятия.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.

Тема 1часов) Пример молекулярно-динамического расчета с использованием пакета GROMACS. Методика инсталляции пакета GROMACS на персональном компьютере. Использование файлового менеджера FAR для доступа к командной строке, при создании и выполнении командных файлов, просмотра и анализа протоколов расчета. Практика использования возможностей сервиса PRODGR для создания файлов для расчета молекулярных систем. Пример расчета молекулярной системы. Различные виды визуализации расчета (статическое изображение и получение динамического изображения).

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: практика расчета молекулярной системы.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.

Раздел 2. Использование статистических методов в биологических исследованиях

Тема 2.1. (2 часа) Теоретическая часть. Описательная статистика. Причины по которым исходные данные и результаты измерения носят случайный характер. Вариационный ряд. Нормальное распределение.

Генеральная и выборочная совокупность. Выборочные оценки. Среднее арифметическое, медиана, мода, размах вариационного ряда. Дисперсия. Выборочная дисперсия. Стандартное отклонение. Коэффициент осцилляции. Коэффициент вариации. Коэффициент ассиметрии. Коэффициент эксцесса. Примеры расчетов.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

Тема 2.2. (2 часа) Теоретическая часть. Методика расчета и построения гистограмм. Методики выбраковки резко выделяющихся результатов измерений (тау-критерий, Q-критерий). Примеры расчетов.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий, выдача индивидуального домашнего задания.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

Тема 2.3. (2 часа) Теоретическая часть. Сравнение нескольких выборок по критерию Фишера. Примеры расчетов.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий, выдача индивидуального домашнего задания.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

Тема 2часа) Теоретическая часть. Сравнение нескольких двух по критерию Стьюдента. Стандартное отклонение разности. Ошибочность множественных сравнений. Правило (поправка) Бонферрони. Примеры расчетов.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий, выдача индивидуального домашнего задания.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

Тема 2часа) Теоретическая часть. Функциональная и корреляционная связь. Представление результатов эксперимента с помощью регрессионных математических моделей. Линейный регрессионный анализ. Использование метода наименьших квадратов для линейных и нелинейных зависимостей. Примеры расчетов.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий, выдача индивидуального домашнего задания.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

Тема 2часа) Теоретическая часть. Коэффициент парной корреляции и его свойства. Ошибки при использовании коэффициента корреляции. Достоверность коэффициента корреляции. Коэффициенты множественной корреляции. Коэффициенты частной корреляции. Примеры расчетов.

Перечень заданий, задач, выносимых на лабораторную работу: теоретическое введение по теме занятий, выполнение практических заданий.

Рекомендуемая литература: Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

5.4. Программа самостоятельной работы магистрантов

Структура СРС

Код формируемой компетенции	Тема	Вид	Форма	Объем учебной работы (часов)	Учебно-методические материалы
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 1.1. Компьютерное моделирование в биологических исследованиях. Понятие структуры системы. Классификация структуры систем в вычислительном эксперименте. Функция радиального распределения. Сравнительный анализ методов вычислительного эксперимента: метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло.	Подготовка к выполнению расчетно-графического задания	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 1.2. Методика расчета размеров расчётной ячейки. Периодические граничные условия. Cпособы описания межмолекулярного взаимодействия. Силовые поля, используемые при моделировании молекулярных систем. Типичные примеры молекулярно-динамических расчетов.	Подготовка к выполнению расчетно-графического задания	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 1.3. Характеристика используемых пакетов прикладных программ при моделировании, изучении, визуализации структуры молекулярных систем.	Подготовка к выполнению расчетно-графического задания	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 1.4. Пример молекулярно-динамического расчета с использованием пакета GROMACS.	выполнение расчетно-графической работы	СРС без участия преподавателя; КСР контроль самостоятельной работы магистранта	12	Смотри список учебно-методической литературы: раздел компьютерные исследования.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 2.1. Описательная статистика. Причины по которым исходные данные и результаты измерения носят случайный характер. Вариационный ряд. Нормальное распределение. Генеральная и выборочная совокупность. Выборочные оценки. Среднее арифметическое, медиана, мода, размах вариационного ряда. Дисперсия. Выборочная дисперсия. Стандартное отклонение. Коэффициент осцилляции. Коэффициент вариации. Коэффициент ассиметрии. Коэффициент эксцесса.	решение задач	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 2.2. Методика расчета и построения гистограмм. Методики выбраковки резко выделяющихся результатов измерений (тау-критерий, Q-критерий).	решение задач	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 2.3. Сравнение нескольких выборок по критерию Фишера.	решение задач	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 2.4. Сравнение нескольких двух по критерию Стьюдента. Стандартное отклонение разности. Ошибочность множественных сравнений. Правило (поправка) Бонферрони.	решение задач	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 2.5. Функциональная и корреляционная связь. Представление результатов эксперимента с помощью регрессионных математических моделей. Линейный регрессионный анализ. Использование метода наименьших квадратов для линейных и нелинейных зависимостей.	решение задач	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.
ПК-3, ПК-6, ПК-13	Тема 2.6. Коэффициент парной корреляции и его свойства. Ошибки при использовании коэффициента корреляции. Достоверность коэффициента корреляции. Коэффициенты множественной корреляции. Коэффициенты частной корреляции.	решение задач	СРС без участия преподавателя	4	Смотри список учебно-методической литературы: раздел биологическая статистика.

Содержание СРС

Подготовка к лабораторным работам – 10 работ - 48 часов

Результаты всех видов СРС оцениваются в баллах и являются основой БРС.

При выполнении СРС используются учебно-методические материалы, указанные в соответствующем разделе (см. таблицу Структура СРС)

График контроля СРС

Недели семестра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
формы контроля	лр1	лр2	лр3	лр4	Лр4	лр4 ргз	лр5 дз	лр6 дз	лр7 дз	лр8 дз	лр9 дз	лр10 рз

Условные обозначения: кр – контрольная работа, к – коллоквиум, р – реферат, д – доклад, ди – деловая игра, рз – решение задач, кур – курсовая работа, ргз – расчетно-графическая задача, дз – домашнее задание, лр – лабораторная работа

6. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

При проведении занятий и организации самостоятельной работы магистрантов используются традиционные технологии сообщающего обучения, предполагающие передачу информации в готовом виде, формирование учебных умений по образцу: теоретическая часть лабораторной работы строится как: лекция-изложение, лекция-объяснение.

Использование традиционных технологий обеспечивает формирование когнитивного (знаниевого) компонента профессиональных компетенций биолога-исследователя.

В процессе изучения теоретических разделов дисциплины, выполнения практических заданий, используются новые образовательные технологии обучения: лекция-визуализация.

При проведении лабораторных занятий используются:

·  Технологии групповой учебной деятельности – осуществляется в группе при совместном выполнении задания.

·  При выполнении некоторых заданий магистранты, используют экспериментальные данные напрямую, связанные с их исследовательской работой, либо получают эти данные сами непосредственно на занятии.

·  Интерактивные формы проведения занятий: лабораторная работа, совместное решение задач.

Данные технологии обеспечивают включенность магистрантов в практическое решение задач, которые впоследствии могут возникнуть в процессе реальной работы биолога-исследователя.

В виду того, что группы магистров по своей природе это малые группы, то проведение интерактивных занятий осуществляется по технологии «Работа в малых группах» при выполнении конкретного расчетного задания. Эта технология дает всем магистрам возможность участвовать в работе (взаимное консультирование друг друга, обращение к преподавателю), практиковать навыки сотрудничества, межличностного общения (в частности, умение активно слушать, вырабатывать общее мнение, разрешать возникающие разногласия). Роль преподавателя заключается в формировании исходного задания и контролировании и направлении выполнения задания, подведении итогов.

7. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ

УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Оценка качества освоения дисциплины включает текущий контроль успеваемости, проведение итогового зачетного занятия.

Итоговая аттестация по итогам освоения дисциплины проводится в форме зачета.

Оценочные средства по дисциплине:

Перечень вопросов к зачету (к зачетному занятию допускаются магистры, выполнившие все обязательные виды деятельности).

Вопросы по разделу: компьютерные исследования (пояснение: в виду длительности этапа подготовки входной информации для молекулярно-динамического расчета и длительности самого расчета данный вид контроля совмещается с первым домашним заданием)

Компьютерное моделирование в биологических исследованиях. Понятие структуры системы. Классификация структуры систем в вычислительном эксперименте. Функция радиального распределения. Сравнительный анализ методов вычислительного эксперимента: метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло. Методика расчета размеров расчётной ячейки. Периодические граничные условия. Cпособы описания межмолекулярного взаимодействия. Силовые поля, используемые при моделировании молекулярных систем.

Вопросы по разделу: биологическая статистика

Описательная статистика. Причины по которым исходные данные и результаты измерения носят случайный характер. Вариационный ряд. Нормальное распределение.

Генеральная и выборочная совокупность. Выборочные оценки. Среднего арифметическое, медиана, мода, размах вариационного ряда. Дисперсия. Выборочная дисперсия. Стандартное отклонение. Коэффициент осцилляции. Коэффициент вариации. Коэффициент ассиметрии. Коэффициент эксцесса.

Методика расчета и построения гистограмм.

Методики выбраковки резко выделяющихся результатов измерений (тау-критерий, Q-критерий).

Сравнение нескольких выборок по критерию Фишера.

Сравнение нескольких двух по критерию Стьюдента. Стандартное отклонение разности. Ошибочность множественных сравнений. Правило (поправка) Бонферрони.

Функциональная и корреляционная связь. Представление результатов эксперимента с помощью регрессионных математических моделей. Линейный регрессионный анализ. Использование метода наименьших квадратов для линейных и нелинейных зависимостей.

Коэффициент парной корреляции и его свойства. Ошибки при использовании коэффициента корреляции. Достоверность коэффициента корреляции. Коэффициенты множественной корреляции. Коэффициенты частной корреляции.

Основной технологией оценки уровня сформированности компетенции(й) является: балльно-рейтинговая система оценки успеваемости студентов (Приказ /01-04 "О введении "Порядка реализации балльно-рейтинговой системы оценки учебной работы обучающихся в ФГБОУ ВПО "УдГУ").

Общее количество баллов = 100 баллов.

Посещение занятий и работа магистранта на самом занятии оценивается до 20 баллов.

Домашнее задание оценивается до 40 б.

Число баллов, выделяемое на зачет до 40 баллов

Дисциплина считается освоенной, если на этапе промежуточной аттестации обучающийся набрал более 14 баллов и итоговый рейтинг обучающегося по дисциплине за семестр составляет не менее 61 балла.

Схема перевода баллов в традиционную оценку

Экзамен (зачет)	Сумма баллов двух рубежных контролей с учетом дополнительных баллов
		40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
	15
	16		2
	17
	18
	19
	20
	21						3
	22
	23
	24
	25
	26
	27
	28
	29												4
	30
	31
	32
	33
	34
	35
	36																		5
	37
	38
	39
	40

Таблица перевода итоговых баллов БРС в традиционную систему оценок