Учебно-методический комплекс по дисциплине "Биологическая статистика и (стр. 1 )

компьютерные исследования"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Биолого-химический факультет

Кафедра физической и органической химии

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

БИОЛОГИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА И

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Направление подготовки

Направление подготовки 020400 Биология

Наименование магистерской программы

"Биология" (Ботаника) 020421 м

"Биология" (Иммунобиотехнология) 020422 м

"Биология" (Биология клетки) 020423 м

"Биология" (Прикладная биохимия и биотехнология) 020424 м

"Биология" (Спортивная физиология) 020425 м

"Биология" (Нейробиология) 020426 м

Составитель УМКД: , доцент, кандидат химических наук

УМКД рассмотрен и утвержден на заседании кафедры от «____» ______________ 2012 года

Заведующий кафедрой физической и органической химии________________ /

УМКД согласован с Методической комиссией БХФ _________________________ 2012 года

Председатель МК БХФ ________________________________________ /

г. Ижевск

2012

ПЕРЕЧЕНЬ ДОКУМЕНТОВ

1.  Требования ГОС к уровню подготовки выпускников по специальности

__________________________________________________________________

2.  Рабочая программа по дисциплине ____________________________________

3.  Планы практических (семинарских) занятий с методическими указаниями

4.  Методические рекомендации для преподавателей, ведущих практические (семинарские) занятия

5.  Пакет контрольных заданий

Дополнительные документы

6.  Примерная (типовая) учебная программа курса

7.  Методические указания для студентов

8.  Учебные материалы и пособия

9.  Прикладные компьютерные разработки по дисциплине

10.  Словарь терминов и персоналий

11.  Ридеры

12.  Наглядные средства

13.  Образцы студенческих работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Биолого-химический факультет

«Утверждаю»

Декан Биолого-химического факультета

«_____» _________________

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

БИОЛОГИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА И

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Направление подготовки

Направление подготовки 020400 Биология

Наименование магистерской программы

"Биология" (Ботаника) 020421 м

"Биология" (Иммунобиотехнология) 020422 м

"Биология" (Биология клетки) 020423 м

"Биология" (Прикладная биохимия и биотехнология) 020424 м

"Биология" (Спортивная физиология) 020425 м

"Биология" (Нейробиология) 020426 м

Степень выпускника

МАГИСТР

Курс …………………………………………………….	2
Семестр ………………………………………………...	3
Всего, час ………………………………………………	72
Всего аудиторных часов ………………………………	24
Лекции, час …………………………………………….	0
Лабораторные работы, час …………………………....	24
Практические (семинарские занятия), час …………..	–
Самостоятельная работа, час ………………………….	48
Экзамен (семестр) ……………………………………..	–
Интерактивная форма, час	12
Зачет (семестр) …………………………………………	3

ИЖЕВСК 2012

СТРУКТУРА РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ

Рабочая программа по дисциплине включает в себя следующие разделы:

Порядок утверждения рабочей программы

Место дисциплины в структуре ООП магистратуры. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины. Цель освоения дисциплины. Структура дисциплины по видам учебной работы, соотношение тем и формируемых компетенций. Содержание дисциплины.

5.1 Темы лекционных занятий и их аннотации

5.2. Планы практических занятий.

5.3. Планы лабораторного практикума.

5.4. Программа самостоятельной работы студентов.

Образовательные технологии. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

ПОРЯДОК УТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

Разработчик рабочей программы дисциплины

ФИО	Ученая степень	Ученое звание	Должность	Контактная информация (служебные E-mail и телефон)
	Кандидат химических наук		доцент	Тел: 916-421 Email: *****@***ru

Экспертиза рабочей программы

Первый уровень (оценка качества содержания программы и применяемых педагогических технологий)
Наименование кафедры	№ протокола, дата	Подпись зав. кафедрой
Выписка из решения

Второй уровень (соответствие целям подготовки и учебному плану образовательной программы)
Методическая комиссия фак-та / инст. в структуре ООП которого будет реализовываться данная программа	№ протокола, дата	Подпись председателя МК
Выписка из решения

Утверждение рабочей программы дисциплины

должностное лицо (ФИО директора института / декана факультета, заместителя по учебной работе)	№ протокола, дата решения ученого совета института / факультета	подпись
Декан Биолого-химического факультета

Иные документы об оценке качества рабочей программы дисциплины

(при их наличии - ФЭПО, отзывы работодателей, магистрантов и пр.)

Документ об оценке качества (наименование)	Дата документа

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП МАГИСТРАТУРЫ

Дисциплина входит в цикл базовую часть математического и естественно-научного цикла ООП магистратуры.

Дисциплина адресована 020400 Биология (квалификация (степень) "магистр"), второй год обучения.

Изучению курса предшествуют следующие дисциплины: информатика, дисциплины естественнонаучного цикла.

Для успешного освоения дисциплины должны быть сформированы компетенции:

способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6).

Успешное освоение курса позволяет перейти к изучению дисциплин: теоретическая биология, синергетика, современные проблемы биологии, других дисциплин математичес-кого и естественно-научного цикла ООП магистратуры, выполнению магистерской работы.

Программа курса построена по блочно-модульному принципу, в ней выделены разделы:

1) Компьютерное моделирование в биологии.

2) Статистические методы исследования биологических систем.

2. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ

В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

·  самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов (ПК-3);

·  творчески применяет современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче биологической информации (ПК-6);

·  самостоятельно использует современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности, для сбора и анализа биологической информации (ПК-13);

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать:

·  о статистических методах обработки экспериментальных данных;

·  о методах компьютерного эксперимента.

уметь:

·  анализировать, сопоставлять, систематизировать полученные научные данные;

·  обоснованно применять статистические методы анализа экспериментальных данных;

·  грамотно представлять результаты, выполненного исследования;

Владеть:

·  навыками обработки экспериментальных данных с применением доступных средств вычислительной техники;

·  навыками работы с персональным компьютером при проведении вычислительного эксперимента по своей тематике исследования.

3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью освоения дисциплины БИОЛОГИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

является:

знакомство и расширение знаний магистров об использовании необходимых для биологических исследований статистических методах: группировка материала, составление вариационных рядов, вычисление важнейших статистических показателей, характеризующих совокупности, измерение корреляции и регрессии, дисперсионный анализ;

дать представление об использовании компьютерных методов исследования на примере использования метода молекулярной динамики с учётом специфики его использования специалистами, имеющими биологическое образование.

Задачи освоения дисциплины:

сформировать понимание о грамотном использования статистических расчетов при сборе и анализе биологической информации с применением доступных вычислительных средств;

познакомить с практикой проведения компьютерного эксперимента;

расширить навыки работы с персональным компьютером.

4. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВИДАМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ,

СООТНОШЕНИЕ ТЕМ И ФОРМИРУЕМЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часов.

№	Разделы, темы дисциплины	Неделя семестра	Виды учебной работы (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости	Формируемые компетенции (код)	Всего компе-тенций
Л.	Лабраб.	Сам. раб.
Семестр 1
1	Раздел 1. Использование метода молекулярной динамики в биологических исследованиях			12	24		ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
1.1	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.	1		2	4		ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
1.2	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.	2		2	4	Устный опрос.	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
1.3	Тема 1.3. Характеристика используемых пакетов прикладных программ при моделировании, изучении, визуализации структуры молекулярных систем.	3		2	4	Устный опрос.	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
1.4	Тема 1.4. Пример молекулярно-динамического расчета с использованием пакета GROMACS.	4, 5, 6		6	12	Устный опросы. Выполнение практического задания. Домашнее задание	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2	Раздел 2. Использование статистических методов в биологических исследованиях			12	24		ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2.1	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.	7		2	4	Решение задач. Домашнее задание	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2.2	Тема 2.2. Методика расчета и построения гистограмм. Методики выбраковки резко выделяющихся результатов измерений (тау-критерий, Q-критерий).	8		2	4	Устный опрос. Решение задач. Домашнее задание	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2.3	Тема 2.3. Сравнение нескольких выборок по критерию Фишера.	9		2	4	Устный опрос. Решение задач. Домашнее задание	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2.4	Тема 2.4. Сравнение нескольких двух по критерию Стьюдента. Стандартное отклонение разности. Ошибочность множественных сравнений. Правило (поправка) Бонферрони.	10		2	4	Устный опрос. Решение задач. Домашнее задание	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2.5	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.	11		2	4	Устный опрос. Решение задач.	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3
2.6	Тема 2.6. Коэффициент парной корреляции и его свойства. Ошибки при использовании коэффициента корреляции. Достоверность коэффициента корреляции. Коэффициенты множественной корреляции. Коэффициенты частной корреляции.	12		2	4	Устный опрос. Решение задач. Домашнее задание	ПК-3, ПК-6, ПК-13	3

Итоговая форма контроля – зачет