Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УТВЕРЖДАЮ
директор института
___________
«___»_____________201___ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Основы геофизики
Направление (специальность) ООП 022000 Экология и природопользование
Профиль геоэкология
Квалификация (степень) бакалавр
Базовый учебный план приема 2014 г.
Курс 4 семестр 7
Количество кредитов 3
Код дисциплины В.1.5.1.
Виды учебной деятельности | Временной ресурс |
Лекции, час | 16 |
Практические занятия, час | - |
Лабораторные занятия, час | 16 |
Аудиторные занятия, час | 32 |
Самостоятельная работа, час | 76 |
ИТОГО, час | 108 |
Вид промежуточной аттестации зачет
Обеспечивающее подразделение кафедра ГЕОФ
Заведующий кафедрой_____________
Руководитель ООП __________________
Преподаватель ___________________
2014 г
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
Цели освоения дисциплины «Основы геофизики»: формирование у обучающихся общего представления о происхождении и эволюции Земли, закономерностях физических процессов и явлений, физических полях и возможном их воздействии на биосферу. Полученные знания соответствуют целям направления ООП 022000 Экология и природопользование:
- подготовка выпускников к проектно-производственной деятельности в области оценки воздействия естественных и техногенных геофизических полей на окружающую среду, проектирования мероприятий по охране природы и экспертизы хозяйственной деятельности (Ц2);
- подготовка выпускников к самообучению и непрерывному профессиональному самосовершенствованию (Ц5).
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Основы геофизики» (В.1.5.1.) относится к вариативной части профессиональных дисциплин. Дисциплине «Основы геофизики» предшествует освоение дисциплин (ПРЕРЕКВИЗИТЫ): Математика (Б.8.0.), Физика (Б.11.0), Химия (Б.10.), Минералогия и петрография (В.16.1.), Учение о геосферных оболочках (В.17.1.), Общая геология (В.4), Экология (Б.12.)
Содержание разделов дисциплины «Основы геофизики» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ): Учение о литосфере (В.1.4.), Техногенные системы и экологический риск (В.22.2), Геофизическая экология (В.1.5.2.).
3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины
Результаты обучения (компетенции из ФГОС) | Составляющие результатов обучения | |||||
Код | Знать | Код | Уметь | Код | Владеть | |
Р2 | З 2.1. | теоретические основы геофизики окружающей среды | У 2.1 | использовать их в области экологии и природопользования | В2.2 | владеть методами геофизических исследований |
Р3 | З 3.2 | процессы в недрах Земли и геофизические поля, воздействующие на земные биоорганизмы | У3.2 | использовать современные методы обработки и интерпретации геофизической информации при проведении научных и производственных исследований | В3.1 | приемами оценки геофизическими методами полевых загрязнений окружающей среды |
В результате освоения дисциплины «Основы геофизики» студентом должны быть достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины
№ п/п | Результат |
РД1 | Демонстрировать глубокие естественнонаучные знания, необходимые для обработки информации, анализа данных и способность использования их в области экологии и природопользовании. |
РД2 | Ориентироваться в потоке профессиональной и другой полезной в профессии информации, обобщать и излагать в форме рефератов и эссе опубликованные материалы. |
РД5 | Самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности. |
4. Структура и содержание дисциплины
Раздел 1.
ОСНОВЫ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
В разделе рассматриваются планетарные характеристики и основные особенности геофизического строения Земли и ее оболочек. Подробно рассматриваются естественные геофизические поля, их особенности и фундаментальные законы природы, на которых основаны методы их исследования. Рассматриваются физические свойства горных пород как факторы, определяющие возможность использования геофизических методов для решения различных задач, в том числе и геоэкологических.
Лекция 1. Земля как планета Солнечной системы. Место дисциплины «Геофизика» среди наук о Земле. Основные геофизические понятия и определения.
Лабораторная работа 1. Внутреннее строение Земли
Лекция 2. Магнитное поле Земли.
Лабораторная работа № 2. Нормальное магнитное поле Земли.
Лекция 3. Гравитационное поле Земли.
Лабораторная работа №3. Гравитационное поле Земли и ближайших небесных тел.
Лекция 4. Электромагнитные поля Земли.
Лекция 5. Тепловое и радиационное поля Земли.
Лабораторная работа № 4. Тепловое поле и энергетика Земли.
Лекция 6. Сейсмоакустические и шумовые поля.
Лабораторная работа № 5. Количественная оценка основных параметров землетрясений.
Раздел 2.
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ. ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ ЗЕМЛИ.
В разделе рассматриваются особенности воздействия геофизических полей на человека, как объекта биосферы. Особое внимание придается изучению положительного и отрицательного воздействия различного типа полей, а также о техногенезе как элементе современной эволюции слоя жизни.
Лекция 7. Влияние природных геофизических полей на биосферные процессы.
Лабораторная работа № 6. Расчет дозовых нагрузок на биосферу.
Лекция 8. Техногенные физические поля.
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Основы геофизики» используются следующие образовательные технологии:
Таблица 3
Методы и формы организации обучения
ФОО Методы | Лекции | Лаб. раб. | СРС |
IT-методы | Х | Х | Х |
Работа в команде | Х | ||
Игра | Х | ||
Методы проблемного обучения | Х | Х | Х |
Обучение на основе опыта | Х | ||
Опережающая самостоятельная работа | Х | Х | |
Поисковый метод | Х | ||
Исследовательский метод | Х | Х |
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
- изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий и проведением игровых опросов для усвоения пройденных тем и развития логического мышления;
- самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;
- подготовка реферата и презентации по выполненному проблемно-ориентированному заданию, участие в работе конференции;
- закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования, выполнение контрольных заданий и тестов.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:
- работу студента с лекционным материалом;
- изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
- подготовку к лабораторным работам;
- подготовку к контрольным работам, конференции и к зачету;
Творческая самостоятельная работа включает:
- поиск и обзор опубликованной и фондовой литературы, электронных источников информации по индивидуально заданной теме реферата;
- анализ научных публикаций по заданной теме;
- структурирование и презентация материала реферата.
6.2. Содержание самостоятельной работы по дисциплине
Программой курса, в разделе СРС, предусматривается выполнение реферата и самостоятельная проработка дополнительных разделов дисциплины «Основы геофизики».
Рекомендуемый перечень тем для написания рефератов:
Природа геопатогенных зон и их воздействие на биосферу Грунтовая коррозия подземных сооружений и ее экологическая опасность Шумовые поля и их воздействие на человека Земля в структуре вселенной Техногенные землетрясения Биологическое действие геомагнитных вариаций.Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
1. Сейсмология и сейсмичность Земли.
2. Природа электромагнитных полей и их воздействие на человека.
3. Физические модели Земли.
4. Ноосфера как поле.
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины организуется следующим образом:
- выполнение контрольных заданий на лекциях и лабораторных работах;
- взаимного рецензирования студентами работ друг друга;
- анализа подготовленных студентами рефератов;
- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите отчетов по лабораторным работам, активном участии на конференции и во время зачета.
При выполнении самостоятельной работы рекомендуется использовать материалы, размещенные на персональном сайте преподавателя: http://portal. tpu. ru/SHARED/s/LOBOVAGA .
7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия | Результаты обучения по дисциплине |
Выполнение и защита лабораторных работ, | 30 |
Реферат, эссе по СРС | 10 |
Контрольные тесты | 10 |
Конференция | 10 |
ЗАЧЕТ | 40 |
Для оценки качества освоения дисциплины при проведении контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства (фонд оценочных средств):
- вопросы для самоконтроля:
1) Место геофизики среди наук о Земле.
2) Что понимается под геофизическим полем?
3) Объяснить сущность возникновения естественных и создания искусственных геофизических полей.
3) Что такое эквипотенциальная или уровенная поверхность?
4) Что такое нормальное гравитационное поле?
5) Нормальное и аномальное магнитное поле.
6) На какие классы делятся вещества по их магнитным свойствам?
7) Вариации магнитного поля.
8) Возникновение электрического поля Земли.
9) На какие группы разделяются горные породы по электрическим свойствам?
10) Какая среда называется идеально упругой?
11) Какие существуют типы взаимодействия гамма-излучения с веществом?
12) Дать общую характеристику естественной радиоактивности минералов, горных пород и руд.
-вопросы тестирований:
1. Геофизика это дисциплина:
А) Наук о Земле Б) Полевых физических измерений
В) Физико-математических наук Г) Изучающая геофизику ландшафтов
2. Установите соответствие между геофизическими понятиями и их определениями:
1. Геофизическое поле 2. Физическое поле
3. Нормальное поле 4. Аномальное поле
А) Материальная анизотропная среда физических процессов, в которой присутствуют геологические образования, различающиеся по физическим свойствам.
Б) Материальная изотропная среда физических процессов, в которой изменение физических свойств во всех направлениях одинаково.
В) Материальная среда, где взаимодействие элементарных частиц, обусловлено тем или иным физическим явлением или их совокупностью.
Г) Материальная среда физических процессов, относящихся к действию гравитационных и магнитных масс, электрофизических и электродинамических процессов и т. д.
4. Как в магматических породах щелочноземельного ряда изменяется плотность?
А) постоянно остается неизменной
Б) уменьшается от кислых к ультраосновным породам
В) растет от кислых до основных, затем снова падает
Г) растет от кислых к ультраосновным породам
5. Как в метаморфических породах одноименного минерального состава изменяется плотность?
А) постоянно остается неизменной.
Б) уменьшается от 1-ой стадии метаморфизма до 4-ой.
В) растет от 1-ой стадии метаморфизма до 3-ей, затем снова падает.
Г) растет от 1-ой стадии метаморфизма до 4ой.
5. Что такое эквипотенциальная или уровенная поверхность?
А) поверхность рельефа Земли Б) поверхность мирового океана
В) граница Мохо
Г) поверхность, где сила тяжести в любой ее точке направлена перпендикулярна ей
- вопросы к зачету:
1. Понятие о геофизике, как науке о физических явлениях и процессах в оболочках Земли и ее ядре.
2. Планетарные характеристики Земли.
3. Фигура и строение Земли. Основные особенности геофизического строения Земли и ее оболочек.
4. Общая характеристика естественных геофизических полей. Гравитационное поле, временные вариации. Понятие изостазии.
5. Магнитное поле Земли, его происхождение и вариации.
6. Электромагнитные поля Земли.
7. Тепловое поле Земли.
8. Сейсмоакустические и шумовые поля.
9. Радиационное поле, радиоактивные свойства горных пород.
10. Влияние природных геофизических полей на биосферные процессы.
11. Общая характеристика техногенных физических полей, их природа и происхождение.
12. Статическое, геодинамическое, шумовое, температурное, электрическое и электромагнитное, радиационное искусственные поля.
13. Воздействие техногенных полей на окружающую среду и человека.
14. Классификация геофизических методов, аэрокосмические (дистанционные), наземные, глубинные, аквальные геофизические методы.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины (модуля)
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации студентов осуществляется в соответствии «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета» (приказ ректора № 77/од от 01.01.2001 г.).
В соответствии с «Календарным планом изучения учебной дисциплины»:
- текущая аттестация производится в течении семестра – максимально 60 баллов. К моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов;
- промежуточная аттестация (зачет) проводится в конце семестра – максимально 40 баллов. На зачете студент должен набрать не менее 22 баллов.
Итоговый рейтинг по дисциплине равен сумме баллов текущей и промежуточной аттестаций – максимально 100 баллов.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
Геофизика: учебник / Московский государственный университет им. (МГУ), Геологический факультет; под ред. . – 3-е изд. – Москва: КДУ, 2012. – 320 с.2. Кузнецов, Олег Леонидович Введение в геофизику: учебное пособие / , ; Московский государственный университет им. (МГУ), Геологический факультет; "Дубна", международный университет природы, общества и человека, Факультет естественных и инженерных наук. – Москва: Изд-во РАЕН Дубна, 2011. – 274 с.
3. Физика Земли [Электронный ресурс]: учебное пособие / ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт природных ресурсов (ИПР), Кафедра геофизики (ГЕОФ). – 2-е изд.. – 1 компьютерный файл (pdf; 2.9 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2012. Схема доступа:http://www. lib. tpu. ru/fulltext2/m/2013/m080.pdf
Дополнительная литература:
Общие и региональные проблемы радиоэкологии / . –Томск: Изд-во ТПУ, 1997. – 384 с. Геомеханика : учебное пособие / [и др.]. – Москва: Высшая школа, 2006. – 503 с. Куклев, Юрий Ильич. Физическая экология: учебное пособие / . – 3-е изд., доп. – Москва: Высшая школа, 2008. – 357 с.Internet–ресурсы (в т. ч. Перечень мировых библиотечных ресурсов):
1. Геофизика: приборы и программы (GeoGet) www. geoget. ru
2. Земля как планета http://galaktikaru. ru
3. Журнал «Геофизика» http://www. izdatgeo. ru/index. php? action=journal&id=1
4. Презентации лекций http://portal. tpu. ru
5. Радиоактивность http://www. /watch? v=hy2Dmryni8M
6. Магнитное поле Земли http://go. mail. ru/search
7. Библиотека по естественным наукам РАН http://www. benran. ru/
8. Библиотека ГПНТБ СО РАН http://www. spsl. nsc. ru/win/nelbib/index-new1.html
9. Библиотека МГУ им. Ломоносова http://nbmgu. ru/ruslibraries/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины: технические средства, лабораторное оборудование и др.
№ п/п | Наименование | Корпус, ауд., количество установок |
1. | Компьютерный класс с мультимедийной аппаратурой для проведения лабораторных работ расчетного и аналитического характера | 20 корпус, 416 ауд. 15 рабочих мест |
2. | Лекционная аудитория с интерактивной доской | 20 корпус, 422 ауд. 25 рабочих мест. |
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по специальности «Экология и природопользование».
Программа одобрена на заседании кафедры геофизики
(протокол № 000 от «_22_» октября 2014 г.).
Автор доцент кафедры геофизики, к. г.-м. н.
Рецензент профессор кафедры геофизики, д. г.-.м. н.
