МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ 

 

7 класс    8 класс    9 класс

 

Программа курса 7 класс

Форма обучения – очная; удаленный режим (выполнение лабораторной работы в online на предоставленном нами оборудовании домашнего пользования).

Режим обучения – 3  ак. аудиторных часа в неделю.

 

В результате освоения программы слушатель должен:

Уметь:

  • Использовать измерительные приборы – линейку, штангенциркуль, весы, мультиметр, окуляр-микрометр в различных режимах для получения результатов измерений, как объектов неживой природы, так и живых объектов и их частей.
  • Готовить растворы требуемой концентрации;
  • Работать с микроскопом, готовить простые микропрепараты для наблюдения под микроскопом;
  • Выполнять простой биологический рисунок на листе бумаги или на компьютере (в графическом редакторе Paint).
  • Производить оценки погрешностей (абсолютных, относительных) в процессе выполнения лабораторных работ;
  • Выполнять простые физико-математические оценки для решения биологических задач;
  • Уметь применять закон Архимеда для оценки подъемной силы, действующей на живой организм (плавательный пузырь рыбы, моллюск Nautilus pompilius)
  • Использовать 3д-принтер.

Знать

  • Характерные признаки, позволяющие распознавать объекты живой и неживой природы
  • Введение в классификацию живых существ (микроорганизмы: вирусы, бактерии, простейшие; макроорганизмы: животные, растения)
  • Особенности строения растений и животных;
  • Физические механизмы, лежащие в основе двигательной активности животных и растений.
  • Основы классификации различных физических явлений (оптика, акустика, электричество и др.), и примеры их проявления в биологических объектах.

 

Тематическое планирование

1 Вводное занятие: «Жизнь и физика: что общего?»
1.1 Биологическое определение жизни и его критика с точки зрения биофизики
2 Микроскоп: «От физиков-биологам, и наоборот»
2.1 Компьютерный микроскоп – строение и настройка.
2.2 Микроскоп – строение и настройка, окуляр-микрометр
2.3 Жители микромира – бактерии и простейшие
2.4 Движение биологических объектов – лабораторная работа.
3 «Физические измерительные приборы в биологии»
3.1 Линейка и штангенциркуль, окуляр-микрометр, хронометр
3.2 Измерения с использованием закона Архимеда
3.3 Масса и вес, весы
3.4 Мультиметр. Лабораторная работа по биоэлектрометрии
4 Растворы
4.1 Приготовление растворов. Мерная посуда и микродозаторы
5 Растения и животные, сходства и различия
5.1 Ткани растений
5.2 Лабораторная работа «Годичные кольца – биологические часы растений»
6 3д-печать
6.1 Знакомство с 3д принтером и программами для работы с 3д объектами
6.2 Печать 3д моделей биологических объектов: вируса (коронавирус)
7 Биофизика - основа современных биотехнологий»
7.1 Заключительная лекция «биофизика – основа современных биотехнологий»

 

 

 

Программа курса 8 класс

Форма обучения – очная; удаленный режим (выполнение лабораторной работы в online на предоставленном нами оборудовании домашнего пользования).

Режим обучения – 3 ак. аудиторных часа в неделю.

 

В результате освоения программы слушатель должен

 уметь:

  • Применять лабораторное оборудование, включая компьютеризированный микро-макроскоп для исследования количественных параметров, структуры и функции биологических объектов
  • Оформлять результаты исследований в форме таблиц, рисунков, диаграмм и графиков с элементами статистической обработки результатов (основные статистики: среднее, размах, абсолютная и относительная погрешность измерений).
  • Использовать цифровую камеру как приставку к оптико-механической части микроскопа с целью регистрации изображений и повышения точности измерений.
  • Выполнить простейший рисунок микропрепаратов с передачей цвета, воспринимаемого зрительным анализатором
  • Использовать 3д-принтер

Знать:

  • Закон сохранения энергии (начало термодинамики) с целью его использования для расчета биоэнергетики живых систем. (КПД, типы преобразования энергии в живых системах, фотосинтез, синтез АТФ в митохондриях).
  • Особенности строения тканей животных и растений с целью их использования в биоинженерии
  • Характеристические признаки живого с целью их применения в робототехнике (различие восприятия информации правым и левым полушарием у человека).

Помимо теоретических лекций для слушателей будут организованы семинарские занятия с решением задач, большое количество лабораторных работ.

Тематическое планирование

 

1 «Жизнь в норме и при патологии: Основы биомедицины»
1.1 Жизнь с точки зрения биофизики – характеристические свойства
2 Закон сохранения энергии: термодинамика и биоэнергетика
2.1 Процессы теплообмена
2.2 Фазовые переходы
2.3 КПД топливных элементов в живой и неживой природе
3 Механика и биомеханика
3.1 Механика: рычаги
3.2 Биомеханика: мышцы и сочленения
4 Биологическая микроскопия
4.1 Компьютерный микроскоп как измерительный инструмент в физиологии
4.2 Виды биологической микроскопии
5 Тканевое строение растений и животных или начала биоинженерии
5.1 Биополимеры – основа тканевого уровня строения организмов 
5.2 Годичные кольца растений как пространственно-временная модель развития организма
6 3D-печать
6.1 3D-модели, работа с ними на компьютере
6.2 Печать 3D моделей биологических объектов: модель клетки

                                                                                        

 

Программа курса 9 класс

  

Форма обучения – очная; удаленный режим (выполнение лабораторной работы в online на предоставленном нами оборудовании домашнего пользования).

Режим обучения – 3 ак. аудиторных часа в неделю.

Реализация Программы позволит слушателям

  • Выработать умение выявлять межпредметные связи для решения новых исследовательских задач
  • Овладеть широким спектром инженерно-измерительной техники и ее применению в различных проблемных областях знаний

В результате освоения программы слушатель должен:

Уметь:

  • Использовать и настраивать лабораторное оборудование и измерительные приборы для решения различных исследовательских задач в биоинженерии и биомедицине.
  • Поставить биологическую проблему как физическую задачу и решить ее физико-математическими методами.
  • Уметь регистрировать результаты экспериментов с помощью оптоэлектронных систем, оценивать различные виды погрешностей и вариабельностей (биологических, инструментальных, методических), и представлять эти результаты в наглядной форме.
  • Используя 3д-принтер, произвести стереологическую реконструкцию исследуемого явления (например, процесс взаимодействия молекулы ДНК с наночастицами).

Знать:

  • Основные физико-химические закономерности функционирования клеточных структур в норме и при патологии.
  • Особенности взаимодействия наносистем с биологическими структурами и способы их количественного анализа.
  • Основы биоинженерии и ее ключевую технологию – формирование тканевых структур и органов в условиях in vitro;

Помимо теоретических лекций для слушателей будут организованы семинарские занятия с решением задач, большое количество лабораторных работ.

Тематическое планирование

1 Электрические и магнитные явления в биомедицине.
1.1 Опыты Гальвани. Гальванический потенциал и потенциал Вольта
1.2 Биоэлектрометрия. Сопротивление тканей
1.3 Секрет птиц и бактерий. Магнитные наночастицы
1.4 HomeMedicine: как построить домашний электрокардиограф (два отведения).
1.5 HomeMedicine: биофизика сигнализации, как увидеть и измерить звук фонендоскопа
2 Оптика, фотобиология зрения
2.1 Оптические приборы; модель зрительного анализатора
2.2 Свет: отражение, преломление, светорассеяние в биологических объектах – сигнал или помеха?
3 Микроскоп в биологии: особенности применения
3.1 Формула тонкой линзы; объектив, окуляр, проектив в микроскопе
3.2 Устройство микроскопа, юстировка по Келлеру и разрешение
3.3 На пределе разрешающей способности микроскопа: иммерсия; «сверхразрешение» – ближнепольная микроскопия
4 Передача нервного импульса. Потенциал действия и его сигнальный путь
4.1 Опыт Гельмгольца (XVIII век) и измерение скорости нервного импульса без секундомера (XXI век)
5 Строение клеток и их функции
5.1 ДНК –  сверхсовершенная облачная технология хранения данных и знаний
5.2 Биополимеры: базовая технология продвинутых инженерных решений живой природы
6 Продвинутые навыки работы с 3D принтером
6.1 Навыки работы с 3D моделями биологических объектов
6.2 Составной 3D объект. Печать модели глазного яблока
6.3 Составной 3D объект – изготовление части скелета млекопитающего/птицы.

 

 

 

Для участия необходимо пройти регистрацию