Кафедра біомедичної інженерії

[BF34] Біофізика

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освітиПерший (бакалаврський)
Галузь знань-
Спеціальність
Освітня програма163Б МІ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 28920)163Б РБІ - Регенеративна та біофармацевтична інженерія (ЄДЕБО id: 32311)163Б МІ+ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 58753)163Б РБІ+ - Регенеративна та біофармацевтична інженерія (ЄДЕБО id: 58754)
Статус дисципліниНормативна
Форма здобуття вищої освітиОчна
Рік підготовки, семестр2 курс, весняний семестр
Обсяг дисципліни4 кред. (Лекц. год, Практ. год, Лаб. год, СРС. год )
Семестровий контроль/контрольні заходиЗалік
Розклад занятьhttps://rozklad.kpi.ua
Мова викладанняУкраїнська
Інформація про керівника курсу / викладачів
Розміщення курсу

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Основною метою навчальної дисципліни «Біофізика» є формування у студентів здатності розв’язувати фундаментальні задачі й практичні проблеми фізичних та фізико-хімічних властивостей стосовно біології та медицини, застосовуючи базові теорії, фізичні, фізико-хімічні та фізико-математичні методи і комп`ютерні технології. Навчання з дисципліни «Біофізика» здійснюється на основі студентоцентрованого підходу та стратегії взаємодії викладача та студента з метою засвоєння студентами матеріалу та розвитку у них практичних навичок.

Предметом вивчення навчальної дисципліни «Біофізика» є явища живої природи, які відбуваються на всіх рівнях її організації, починаючи від квантового та молекулярного рівня і закінчуючи біосферою у цілому; сучасні інформаційні технології, що використовуються при моделюванні медико-біологічних систем; біоелектромагнітні процеси, які виникають під час функціонування клітин та біологічних систем у цілому – тобто комплексу взаємопов'язаних систем на різних рівнях біологічної ієрархії, з яких формуються базові складові біомедичної інженерії для удосконалення результатів процесу інновації і системи сервісу клінічної інженерії та медичного приладобудування.

Оскільки дисципліна є обов’язковою, то для її вивчення необхідні:

навички: базові знання математики, фізики та  біохімії;

компетентності: застосовувати фундаментальні знання з біофізики стосовно прикладних проблем біомедичної інженерії та аналізу зв’язку та динаміки явищ; збирати, обробляти та аналізувати вихідні дані, які необхідні для розрахунку показників, які характеризують нові й традиційні клінічні технології  та обладнання в закладах охорони здоров’я; аналізувати та інтерпретувати дані статистики медико-біологічних процесів та явищ, виявляти тенденції змін показників; використовувати бази даних, математичне і програмне забезпечення для обробки даних та комп’ютерного моделювання біотехнічних систем.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Дисципліна «Біофізика» має міждисциплінарний характер. Вона інтегрує відповідно до свого предмету знання з інших навчальних дисциплін: фізики, біохімії, математики тощо. За структурно-логічною схемою програми підготовки фахівця дисципліна «Біофізика» тісно пов’язана з іншими дисциплінами загальної та професійної підготовки: «Біомедична механіка», «Основи клінічної інженерії та радіології», «Біотермодинаміка та масоперенос». Їй безпосередньо передує дисципліна «Фізика».

Отримані практичні навички та засвоєні теоретичні знання під час вивчення навчальної дисципліни «Біофізика» можна використовувати у подальшому під час опанування навчальних дисциплін:

- з циклу професійної підготовки (освітньо-професійна програма «Медична інженерія»): «Біомедичні прилади, апарати і комплекси»;

- з вибіркових дисциплін (освітньо-професійна програма «Медична інженерія»): «Лікувальна медична техніка», «Розробка та експлуатація фізіотерапевтичних медичних приладів», «Лікувально-діагностичні комплекси на основі біофотонних перетворювачів», «Проектування медичних інформаційних систем», а також при проходженні переддипломною практики та при дипломному проектуванні.

3. Зміст навчальної дисципліни

Основні розділи та теми, що розглядатимуться в процесі вивчення курсу:

Розділ 1. Основні положення та методи біофізики. Молекулярна біофізика та біофізика складних систем

Тема 1.1. Предмет і методи біофізики

Тема 1.2.Термодинаміка біологічних процесів

Тема 1.3. Молекулярна біофізика

Тема 1.4. Основи математичної біофізики

Тема 1.5. Біофізичні основи медичних нанотехнологій та нанопристроїв

Розділ 2. Нанобіофізика в онкології

Тема 2.1. Базові основи терапії з використанням нанокомплексів для лікування злоякісних пухлин

Тема 2.2. Нанотехнології магнітохімічної терапії злоякісних пухлин

Тема 2.3. Вітчизняні промислові розробки апаратів для магнітохімічної нанотерапії злоякісних пухлин

Розділ 3. Біофізика організму людини.

Тема 3.1. Фізичні основи гемодинаміки

Тема 3.2. Біоакустика

Тема 3.3. Фотобіологічні процеси. Фізичні основи зору

Модульна контрольна робота

Тема 3.4. Електромагнітні явища в живих системах. Біофізичні аспекти впливу електромагнітного опромінювання

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова література:

1. Сливко Е.І., Мельнікова О.З., Іванченко О.З., Біляк Н.С.Медична і біологічна фізика: «Медицина» - Запоріжжя, 2018.- 291 с.

2. В. Г. Кнігавко, О. В. Зайцева, М. А. Бондаренко. Основи біофізики та медична апаратура : навчальний посібник для студентів медичних університетів. – Харків : ХНМУ, 2019. – 177 с.

3. Посудін Ю.І. Біофізика: підручник. К.: Видавництво Ліра-К, 2017. – 472 с.

4. Терещенко М. Ф., Тимчик Г. С., Яковенко І. О.. Біофізика : підручник  – Київ : КПІ ім. І. Сікорського : Політехніка, 2019. – 444 с.

5. С.В. Погорєлов, Е.О. Ромоданова, Р.Р. Османов, В.О. Тіманюк. Медична та біологічна фізика : підруч. для студентів закл. вищ. освіти /. — Харків : НФаУ: Золоті сторінки, 2019. — 264 с.

 

Додаткова література (електроні ресурси):

1. Чалий О.В. Медична і біологічна фізика/ О.В. Чалий, Б.Т. Агапов, Я.В. Цехмістер [та ін.]. – Вінниця : Нова Книга, 2017. – 528 с.

2. Антонюк В.С., Бондаренко М.О. та ін. Біофізика і біомеханіка — К.: НТУУ «КПІ», 2012. — 344 с.

3. Швець Є.Я., О.Ю. Небеснюк, З.А. Ніконова, А.О. Ніконова. Біофізика. Навч.посібн./ Запоріжжя.- Видавництво ЗДІА, 2008. - 306 с.

4. Орел В.Э., Щепотин И.Б., Смоланка И.И. и др. Радиочастотная гипертермия злокачественных новообразований, нанотехнологии и динамический хаос. Тернополь: Тернопольский гос. мед. ун-т им. И.Я. Горбачевского, 2012. -447с.

5. Методичні вказівки до роботи студентів з вивчення дисципліни «Основи біофізики та біомеханіки людини», Вінниця: ВНТУ, 2017.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

№ з/п

Тема

Програмні результати навчання

Основні завдання

Контрольний

захід

Термін

виконання

1.

Застосування знань з біології, хімії та математики для розуміння предмету і методів біофізики.

 

ПРН 1

ПРН 5

ПРН 18

ПРН 21

ПРН 22

Практична робота 1

3-й тиждень

2.

Молекулярна біофізика з застосуванням методів досліджень.

 

ПРН 21

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 30

Практична робота 2

4-й тиждень

3.

Термодинаміка біологічних процесів з застосуванням методів досліджень.

 

ПРН 21

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 28

Практична робота 3

5-й тиждень

4.

Основи математичної біофізики з використанням програмного забезпечення.

ПРН 5

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 28

Практична робота 4

6-й тиждень

5.

Сучасні методи перевірки на базі біофізичних основ медичних нанотехнологій та нанопристроїв.

ПРН 21

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 28

Практична робота 5

8-й тиждень

6.

Фізичні основи гемодинаміки з елементами розуміння математичного моделювання кінетичних процесів

ПРН 5

ПРН 21

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 28

Практична робота 6

9-й тиждень

7.

Модульна контрольна робота

ІК

ПРН 9

ПРН 28

Написання МКР

10-й тиждень

8.

Розрахунково-графічна робота

ІК

ПРН 21

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 30

Оформлення та надсилання роботи

11-й тиждень

9.

Біоакустика. Ознайомлення з інструментальними засобами для проведення експериментальних досліджень.

ПРН 5

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 30

Практична робота 7

12-й тиждень

10.

Фотобіологічні процеси на основі розуміння біоінженерних основ. Фізичні основи зору.

ПРН 18

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 28

Практична робота 8

13-й тиждень

11.

Електромагнітні явища в живих системах. Біофізичні аспекти впливу електромагнітного опромінювання та практичні підходи до контролю та аналізу.

ПРН 9

ПРН 22

ПРН 25

ПРН 28

Практична робота 8

13-14-й тиждень

6. Самостійна робота студента

Одним з основних видів семестрового контролю під час опанування навчальної дисципліни «Біофізика» виконання розрахунково-графічної роботи. Розрахунково-графічна робота виконується згідно з вимогами, у термін, зазначений викладачем.

Основна ціль розрахунково-графічної роботи – вирішення практичної задачі з використанням засвоєного на лекціях та самостійно теоретичного матеріалу, та практичних навичок, отриманих на практичних роботах. Студент може писати домашню контрольну роботу тільки на погоджену з викладачем тему.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Відвідування занять

Відвідування лекційних занять не є обов’язковим. Відвідування практичних занять є бажаним, оскільки на них відбувається написання експрес-контрольних робіт / тестових завдань, а також відбувається захист практичних робіт.

Система оцінювання орієнтована на отримання балів за активність студента, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.

Пропущені контрольні заходи

Пропущені контрольні заходи (захист практичних робіт) обов’язково відпрацьовуються на наступних заняттях за умови виконання завдання, яке заплановано на поточному занятті, або на консультаціях.

Пропущення написання модульної контрольної роботи та експрес-контрольних не відпрацьовуються.

Розрахунково-графічна робота, яка подається на перевірку з порушенням терміну виконання оцінюється зі зменшенням кількості вагових балів.

Порушення термінів виконання завдань та заохочувальні бали

Заохочувальні бали

Штрафні бали*

Критерій

Ваговий бал

Критерій

Ваговий бал

Вдосконалення практичних робіт

1 бал

(за кожну практичну роботу)

Несвоєчасне виконання та захист практичної роботи

Від -0,5 бали до    -5 балів

(залежить від терміну здачі)

Проходження дистанційних курсів за темами, які узгоджені з викладачами

5 балів

Несвоєчасне виконання та здача РГР

Від -2 балів до -20 балів (залежить від терміну здачі)

Оформлення наукової роботи для участі у конкурсі студентських наукових робіт

10 балів

 

 

Написання тез, статті, участь у міжнародних, всеукраїнських та/або інших заходах або конкурсах за тематикою навчальної дисципліни

5 балів

 

 

* якщо контрольний захід був пропущений з поважної причини (хвороба, яка підтверджена довідкою встановленого зразку) – штрафні бали не нараховуються.

Академічна доброчесність

Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.

Норми етичної поведінки

Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний  інститут  імені  Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.

Процедура оскарження результатів контрольних заходів

Студенти мають можливість підняти будь-яке питання, яке стосується процедури контрольних заходів та очікувати, що воно  буде  розглянуто  згідно  із  наперед  визначеними процедурами.

Студент має право оскаржити результати контрольного заходу згідно затвердженого положення Про апеляції в КПІ імені Ігоря Сікорського (затверджено наказом №НОН/128/2021 від 20.05.2021 р.) - https://osvita.kpi.ua/index.php/node/182

 

Інклюзивне навчання

Навчальна дисципліна «Математичне моделювання біомедичних систем» може викладатися для більшості студентів з особливими освітніми потребами, окрім студентів з серйозними вадами зору, які не дозволяють виконувати завдання за допомогою персональних комп’ютерів, ноутбуків та/або інших технічних засобів.

Дистанційне навчання

Дистанційне навчання відбувається через Платформу дистанційного навчання «Сікорський».

Дистанційне навчання через проходження додаткових он-лайн курсів за певною тематикою допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти он-лайн курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у навчальній дисципліні.

Список курсів пропонується викладачем після виявлення бажання студентами (оскільки банк доступних курсів поновлюється майже щомісяця).

Студент надає документ, що підтверджує проходження дистанційного курсу (у разі проходження повного курсу) або надає виконані практичні завдання з дистанційного курсу та за умови проходження усної співбесіди з викладачем за пройденими темами може отримати оцінки за контрольні заходи, які передбачені за вивченими темами (експрес-контрольні / тестові завдання, практичні роботи).

Виконання практичних робіт, а також виконання розрахунково-графічної роботи, здійснюється під час самостійної роботи студентів у дистанційному режимі (з можливістю консультування з викладачем через електронну пошту, соціальні мережі).

Навчання іноземною мовою

Навчання англійською мовою здійснюється лише для студентів-іноземців.

За бажанням студентів, допускається вивчення матеріалу за допомогою англомовних онлайн-курсів за тематикою, яка відповідає тематиці конкретних занять.

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Система оцінювання (поточний контроль):

з/п

Контрольний захід

%

Ваговий

бал

Кіл-ть

Всього

1.

Експрес-контрольні роботи / тестові завдання

28

2

14

28

2.

Виконання та захист практичних робіт

40

5

8

40

3.

Модульна контрольна робота

12

12

1

12

4.

Розрахунково-графічна робота

20

20

1

20

5.

Залікова робота[1]

80

80

1

80

 

Всього

100

 

Здобувач отримує позитивну залікову оцінку за результатами роботи в семестрі, якщо має підсумковий рейтинг за семестр не менше 60 балів та виконав умови допуску до семестрового контролю, які визначені РСО.

Зі здобувачами, які виконали всі умови допуску до заліку та мають рейтингову оцінку менше 60 балів, а також з тими здобувачами, хто бажає підвищити свою рейтингову оцінку, на останньому за розкладом занятті з дисципліни в семестрі викладач проводить семестровий контроль у вигляді залікової контрольної роботи або співбесіди.

Після виконання залікової контрольної роботи, якщо оцінка за залікову контрольну роботу більша ніж за рейтингом, здобувач отримує оцінку за результатами залікової контрольної роботи.

Якщо оцінка за залікову контрольну роботу менша ніж за рейтингом, застосовується «жорстка» РСО – попередній рейтинг здобувача (за винятком балів за семестрове індивідуальне завдання) скасовується і він отримує оцінку з урахуванням результатів залікової контрольної роботи. Цей варіант формує відповідальне ставлення здобувача до прийняття рішення про виконання залікової контрольної роботи, змушує його критично оцінити рівень своєї підготовки та ретельно готуватися до заліку.

 

Календарний контроль (КК) - провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.

Метою проведення календарного контролю є підвищення якості навчання студентів та моніторинг виконання графіка освітнього процесу студентами.

 


[1] Враховується в суму рейтингу разом з оцінкою за РГР у разі, якщо студент не набрав 60 балів за семестр або він хоче покращити свою оцінку.

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
Кількість балівОцінка
100-95Відмінно
94-85Дуже добре
84-75Добре
74-65Задовільно
64-60Достатньо
Менше 60Незадовільно
Не виконані умови допускуНе допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Перелік запитань для підготовки до модульної контрольної роботи, а також для підготовки до заліку наведено у додатку 1.

Дистанційне навчання через проходження додаткових он-лайн курсів за певною тематикою допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти он-лайн курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у навчальній дисципліні.

Список курсів пропонується викладачем після виявлення бажання студентами (оскільки банк доступних курсів поновлюється майже щомісяця).

Студент надає документ, що підтверджує проходження дистанційного курсу (у разі проходження повного курсу) або надає виконані практичні завдання з дистанційного курсу та за умови проходження усної співбесіди з викладачем за пройденими темами може отримати оцінки за контрольні заходи, які передбачені за вивченими темами (експрес-контрольні / тестові завдання, практичні роботи).

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

Навчальна та робоча програми дисципліни, силабус, навчальний посібник (електронне видання).




Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Орел В. Е.; Орел В. Б.;
Ухвалено кафедрою БМІ (протокол № 1 від 31.08.2023 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 1 від 1.09.2023 )