Кафедра біомедичної інженерії |
Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
Галузь знань | 16 - Хімічна та біоінженерія |
Спеціальність | 163 - Біомедична інженерія |
Освітня програма | 163Б МІ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 28920)163Б РБІ - Регенеративна та біофармацевтична інженерія (ЄДЕБО id: 32311)163Б МІ+ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 58753)163Б РБФІ+ - Регенеративна та біофармацевтична інженерія (ЄДЕБО id: 58754) |
Статус дисципліни | Нормативна |
Форма здобуття вищої освіти | Очна |
Рік підготовки, семестр | 2 курс, весняний семестр |
Обсяг дисципліни | 4,5 кред. (Лекц. 28 год, Практ. 44 год, Лаб. год, СРС. 60 год ) |
Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Орел В. Е., Практ.: Орел В. Б., СРС.: Орел В. Е. |
Розміщення курсу | https://classroom.google.com/c/NTI4NDU4MzU0MTk4?cjc=mluahse |
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.
Відповідно до освітньо-професійних програм (ОПП) першого «бакалаврського» рівня вищої освіти після вивчення дисципліни студенти мають набути наступних компетентностей
ЗК-1 Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК-5 Здатність проведення досліджень на відповідному рівні.
ЗК-6 Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ФК-5 Здатність застосовувати фізичні, хімічні, біологічні та математичні методи в аналізі, моделюванні функціонування живих організмів та біотехнічних систем.
ФК-9 Здатність ідентифікувати, формулювати і вирішувати інженерні проблеми, пов’язані з взаємодією між живими і неживими системами.
Згідно ОПП в результаті засвоєння навчальної дисципліни студенти мають продемонструвати наступні програмні результати навчання:
ПРН-8 Розуміти теоретичні та практичні підходи до створення та керування медичним обладнанням та медичною технікою.
ПРН-18 Розуміння фундаментально-прикладних, медико-фізичних, фізико-хімічних закономірностей функціонування біологічних об’єктів, та біоінженерних основ технологій і обладнання для дослідження процесів організму людини.
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.
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. Біофізика організму людини.
Тема 2.1. Фізичні основи гемодинаміки
Тема 2.2. Біоакустика
Тема 2.3. Фотобіологічні процеси. Фізичні основи зору
Тема 2.4. Електромагнітні явища в живих системах. Біофізичні аспекти впливу електромагнітного опромінювання
Для підготовки до лекційних та практичних занять, модульної контрольної роботи, розрахунково-графічної роботи тощо використовується базова та додаткова література (надалі – література). Література, яку треба використовувати для опанування дисципліни, опрацьовується студентами самостійно із застосуванням інтернет-ресурсів, Google classroom. В умовах дистанційного навчання можна готуватись за допомогою розміщеної в е-вигляді літературою в Google classroom з навчальної дисципліни.
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.
Під час вивчення навчального матеріалу застосовуються наступні методи навчання:
Лекційні заняття проходять з використанням пояснювально-ілюстративного методу, методу проблемного викладу, інтерактивного методу під час лекційних занять, який використовується для встановлення діалогу з аудиторією.
Практичні заняття проходять з використанням:
1) Репродуктивного методу, завдяки якому студенти закріплюють вивчений теоретичний матеріал та навчаються використовувати його в конкретних задачах.
2) Частково-пошукового, або евристичного методу, який навчає пошуку вірних шляхів та методів розв’язування задач.
3) Інтерактивного методу, який використовується під час лабораторних занять для залучення студентів у процеси розв’язання задач та теоретичні факти, які для цього використовуються.
4) Презентація та обговорення отриманих результатів передбачає використання проблемного та інтерактивного методів навчання.
5) Математичного моделювання.
Нижче наведено календарний план проведення занять.
№ з/п |
Тема |
Основні завдання |
|
Контрольний захід |
Термін виконання |
||
1. |
Застосування знань з біології, хімії та математики для розуміння предмету і методів біофізики. |
Практична робота 1 |
3-й тиждень |
2. |
Молекулярна біофізика з застосуванням методів досліджень. |
Практична робота 2 |
4-й тиждень |
3. |
Термодинаміка біологічних процесів з застосуванням методів досліджень. |
Практична робота 3 |
5-й тиждень |
4. |
Основи математичної біофізики з використанням програмного забезпечення. |
Практична робота 4 |
6-й тиждень |
5. |
Сучасні методи перевірки на базі біофізичних основ медичних нанотехнологій та нанопристроїв. |
Практична робота 5 |
8-й тиждень |
6. |
Фізичні основи гемодинаміки з елементами розуміння математичного моделювання кінетичних процесів |
Практична робота 6 |
9-й тиждень |
7. |
Модульна контрольна робота |
Написання МКР |
10-й тиждень |
8. |
Розрахунково-графічна робота |
Оформлення та надсилання роботи |
11-й тиждень |
9. |
Біоакустика. Ознайомлення з інструментальними засобами для проведення експериментальних досліджень. |
Практична робота 7 |
12-й тиждень |
10. |
Фотобіологічні процеси на основі розуміння біоінженерних основ. Фізичні основи зору. |
Практична робота 8 |
13-й тиждень |
11. |
Електромагнітні явища в живих системах. Біофізичні аспекти впливу електромагнітного опромінювання та практичні підходи до контролю та аналізу. |
Практична робота 8 |
13-14-й тиждень |
Платформа дистанційного навчання:
Для кращого засвоєння матеріалу навчальної дисципліни в період дистанційної роботи, використовується електронна пошта, платформа дистанційного навчання «Сікорський» на основі системи Google Classroom та платформа для проведення онлайн-зустрічей Google Meet та ZOOM, за допомогою яких:
- спрощується розміщення методичних рекомендацій, навчальних матеріалів, літератури тощо;
- здійснюється зворотній зв’язок зі студентами щодо навчальних завдань та змісту навчальної дисципліни;
- перевіряються і оцінюються виконані завдання;
- ведеться облік виконання студентами плану навчальної дисципліни, дотримання графіку подання навчальних/індивідуальних завдань та їх оцінювання
Самостійна робота передбачає: підготовку до лекцій та практичних занять; виконання РГР; підготовку до виконання модульної контрольної роботи; заліку тощо. Одним з основних видів семестрового контролю під час опанування навчальної дисципліни «Біофізика» виконання РГР. РГР виконується згідно з вимогами, у термін, зазначений викладачем.
7.1 Заохочувальні та штрафні 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.
Однак, згідно положення https://osvita.kpi.ua/node/37 п.2.7, сума заохочувальних/ штрафних балів не може перевищувати 10% рейтингової шкали.
7.2 Правила 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.
7.3. Правила виконання індивідуального завдання
Основна ціль РГР – вирішення практичної задачі з використанням засвоєного на лекціях та самостійно теоретичного матеріалу, та практичних навичок, отриманих на практичних роботах. Студент може писати РГР тільки на погоджену з викладачем тему.
Орієнтовна тематика розрахунково-графічної роботи:
№ з/п |
Тема |
1 |
Проаналізувати побічні медико-біологічні ефекти дії неіонізуючого електромагнітного поля. |
2 |
Розрахувати параметри та величини неіонізуючого електромагнітного поля, які можуть викликати побічні медико-біологічні ефекти. |
3 |
Проаналізувати побічні медико-біологічні ефекти дії іонізуючого випромінювання. |
4 |
Навести параметри та величини іонізуючого опромінення, які можуть викликати побічні медико-біологічні ефекти. |
5 |
Проаналізувати побічні медико-біологічні ефекти дії акустичних хвиль. |
6 |
Розрахувати параметри та величини акустичних хвиль, які викликають побічні медико-біологічні ефекти. |
7 |
Проаналізувати побічні медико-біологічні ефекти дії механічного вібраційного впливу. |
8 |
Розрахувати параметри й величини для механічного вібраційного впливу, які можуть викликати побічні медико-біологічні ефекти. |
* Студент може виконати і іншу тему розрахунково-графічної роботи за власним бажанням, узгодив її з викладачем.
Титульний аркуш розрахунково-графічної роботи повинен мати такий зміст: назва університету; назва факультету; назва кафедри; назва спеціальності, назва освітньо-професійної програми, назва навчальної дисципліни; тема розрахунково-графічної роботи; прізвище та ім’я студента, курс, номер академічної групи, рік.
За титульним аркушем слідує детальний план (зміст) розрахунково-графічної роботи, в якому треба виділити вступ, розділи основного змісту (основні теми, що вивчалися), їх підрозділи (за потребою), висновок, список використаних джерел. У змісті праворуч позначаються номери сторінок початку кожного питання. Кожен розділ починається з нової сторінки.
Загальний обсяг розрахунково-графічної роботи в залежності від обраної теми може варіюватися від 15 до 25 сторінок основного тексту (за узгодженням з викладачем). Обсяг розрахунково-графічної роботи визначається вмінням студента стисло і водночас вичерпно пояснити та проаналізувати отримані дані в пакеті IBM SPSS Statistics.
Обов’язкова вимога: чітке посилання на джерела інформації. Всі цифри, факти, думки вчених, цитати, формули повинні мати посилання у вигляді [2, с. 54] (перша цифра означає номер джерела у наведеному в кінці творчої роботи списку літератури, а друга цифра – номер сторінки у цьому джерелі). Бажано використовувати таблиці, схеми, графіки, діаграми тощо. Список використаних джерел (не менше 10 джерел) оформляється згідно з діючими правилами. Якщо інформація взята з мережі Інтернет, потрібно, як і для звичайної літератури, вказати автора, назву статті, а потім навести адресу сайту в Інтернет.
Розрахунково-графічна робота оцінюється за критеріями: логічності плану; повноти й глибини розкриття теми; достовірності отриманих даних; відображення практичних матеріалів та результатів розрахунків; правильності формулювання заключень отриманих результатів та висновків; оформлення; обґрунтування власної думки студента з цього питання у вигляді висновку.
Граничний термін подання розрахунково-графічної роботи на перевірку: 11-й тиждень навчання.
Розрахунково-графічна робота не перевіряється на плагіат, але повинна відповідати вимогам академічної доброчесності. У разі виявлення академічної не доброчесності, робота анулюється і не перевіряється.
7.4. Політика крайніх термінів та перескладань
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.
7.5. 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
7.6. 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 лабораторні 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.
7.7. 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.
7.8. Політика університету
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.
№ з/п |
Контрольний захід |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
1. |
Експрес-опитування / конспектування реферат |
40 |
8 |
5 |
40 |
2. |
Виконання та захист практичних робіт |
20 |
10 |
2 |
20 |
3. |
Модульна контрольна робота |
20 |
20 |
1 |
20 |
4. |
Розрахунково-графічна робота |
20 |
20 |
1 |
20 |
5. |
Залікове опитування |
80 |
80 |
1 |
80 |
|
Всього |
100 |
Для того, щоб отримати найвищий рейтинг, студенту потрібно: своєчасно виконувати, оформлювати РГР; своєчасно виконувати МКР та експрес-контролі / тестові завдання.
Студент може оскаржити оцінку викладача, подавши відповідну скаргу викладачу не пізніше наступного дня після ознайомлення студента з виставленою оцінкою. Скарга розглядатиметься за процедурами, встановленими університетом.
Умови допуску до семестрового контролю: наявність не менше 40 балів та виконання МКР і РГР.
Залік отримується студентом без додаткових випробувань, якщо сума набраних балів не менша за 60. Студент, який у семестрі отримав більше 60 балів, але бажає підвищити свій результат, може взяти участь в опитуванні по питаннях до заліку. У цьому разі остаточний результат складається із балів, що отримані при опитуванні.
Здобувачі, які виконали всі умови допуску до заліку та мають рейтингову оцінку менше 60 балів має взяти участь в опитуванні по питаннях до заліку. Остаточний результат складається із балів, що отримані на опитуванні та з оцінками РГР і МКР.
Залікове опитування проводиться на останньому за розкладом занятті з дисципліни.
Кількість балів | Оцінка |
---|---|
100-95 | Відмінно |
94-85 | Дуже добре |
84-75 | Добре |
74-65 | Задовільно |
64-60 | Достатньо |
Менше 60 | Незадовільно |
Не виконані умови допуску | Не допущено |
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).
Інклюзивне навчання допускається.
Додаток 1 до силабусу з дисципліни «Біофізика»
Перелік запитань для підготовки до модульної контрольної роботи, а також для підготовки до заліку
Основними методами є бесіда, самостійна робота та робота в групах, наочні методи навчання, практичне виконання вправ. Для активізації пізнавальної діяльності використовуються методи проблемного навчання, завдання-пастки, дискусії, ігрові та інтерактивні методи, метод проектів та інші. Актуальними є індивідуальні, парні та групові форми навчання, а також ігрові форми проведення занять.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Орел В. Е.; Орел В. Б.;
Ухвалено кафедрою БМІ (протокол № 16 від 21.06.2024р. )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 9 від 26.06.2024р. )