Медицинская биофизическая инженерия
Вам, родителям, и нам, преподавателям (тоже, в большинстве своем, родителям), совершенно очевидно, что наши дети (и внуки) будут жить, работать, делать карьеру в эпоху нового технологического уклада, основу которого составляют такие технологии как: нано-, био-, информационные, когнитивные и социокультурные, объединенные понятием «конвергентные технологии».
БИОФИЗИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ и есть то сплетение всех вышеперечисленных технологий, в котором, как в капле живой воды, отображены все современные достижения и перспективы мирового развития.
Курс БИОФИЗИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ нацелен на решение следующих задач:
- ⚫ мотивация обучающихся к углубленному освоению базовых школьных дисциплин, в первую очередь - физики, математики, биологии.
⚫ реализация принципа эффективного обучения, представленного алгоритмом:
урок → проект → новые научные знания, «добываемые», самим школьником, что позволяет ему сформировать целостную картину окружающего мира.
- ⚫ развитие у школьников (уже в средней школе!) навыков и умений междисциплинарного (трансдисциплинарного, метадисциплинарного) мышления, что и составляет суть предпрофессиональной подготовки, независимо от того, какую предметную область в последующем изберет для себя школьник.
Поясним эту мысль простым примером: если, как следует из определения биофизики, школьник уже в средней школе приобретет умения, навыки к физической постановке биологических задач и научится их решать математическими методами, то задачи меньшего, так сказать, межпредметного диапазона, тем более, будут ему по плечу! Дело не в том, что во всем мире происходит массовое перемещение интересов физико-математических дисциплин в область наук о жизни – биологии, медицины. Суть проблемы в том, что в настоящее время стало ясно – задачи биомедицинские (адресной доставки лекарств, редактирование геномов, внедрение медицинских нанотехнологий в практическую медицину) – несравненно сложнее, а результаты этих биофизических изысканий многократно ценнее для человечества.
Лабораторные работы для учащихся 7-8 классов Цикл работ Измерение геометрических показателей годовых колец древесины Статистические закономерности в распределении случайных величин на примере вариабельности ширины годовых колец и их зависимости от погодных условий, возраста дерева, места произрастания Как себя вести в лаборатории. Техника безопасности. Оказание первой помощи Измерительные процедуры в химической лаборатории. Измерение объемов, измерение концентраций. Ориентация и поведение животных в электрическом поле. Инфузории в электромагнитном поле под микроскопом Строение наночастиц. Построение модели наночастицы. Вычисление количества НЧ в агрегате. Нанотехнологии. Наномойка- эффект лотоса. Моделирование нанообъектов
№
Тема, содержание
Подцикл «Медицинская биофизическая инженерия»
0
Измерения. Шкалы. Единицы измерений. Погрешности. Формы представления результатов измерений
1
Измерение состояния биомакромолекул (концентрации) на основе преломления света с помощью оптических инструментов
2
Сравнительный анализ концентраций биомакромалекул (концентрации) с помощью оптических инструментов
3
Подцикл «Биометрология» на основе п.3
3.1
Проектирование - постановка технического задания (ТЗ) видео- компьютерного программно – аппаратного комплекса (ПАК) для измерения структуры годовых колец древесины
3.2
Исследование структуры годовых колец древесины – история жизни организма (дерева) и его патологии
3.3.
4.
Подцикл «Лабораторное дело»
4.1
4.2
Соблюдение санитарно – эпидемио-логического режима в лаборатории. Основы ОБЖ в лаборатории
4.3
5.
Подцикл «Биофизическая инженерия»
5.1
Биофизическая инженерия в архитектуре и в быту. Башня из катушек, репейник и застежка - липучка под микроскопом
5.2.
Робот да Винчи. Система «человек – машина». Распознавание намерений человека по взгляду. Биоманипуляторы.
5.3
Поверхностное натяжение. Опыты с мыльными пузырями. Жидкость в чашке и булавки
5.4
6
Подцикл «Биоинженерия наносистем»
6.1
6.2
Методы исследования взаимодействия наночастиц (НЧ) и биообъектов (БО)
6.3
Изучение взаимодействия наночастиц и биообъектов по базе данных изображений
6.4
Нанобиороботы. Определение закономерностей взаимодействия НЧ и БО по изображениям формирования и управления нанобиороботами
10
Пропорция, процент
11
Скорость
12
Шкалы
13
Изучение и описание морфологии бактерий
14
Изучение и описание структуры вирусов
15
Изучение и описание структуры простейших
16
17
Моделирование биомолекул и наномолекул
Заключение
Таким образом, в результате освоения курса БИОФИЗИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, объединяющего, как было сказано выше, технологии нового технологического уклада, у школьника должна сформироваться мотивация к углубленному изучению и освоению базовых школьных дисциплин: физики, математики, биологии; и, что самое главное, он должен научиться мыслить междисциплинарно, т.е. уметь применять знания из одной предметной области в другой проблемной области, что и составляет суть инженерии будущего.
Курс Биофизическая Инженерия нацелен на мотивацию обучающихся к углубленному изучению - физики, математики и биологии.
Занятия будут проводить преподаватели Олимпиадной школы по курсу "Экспериментальная физика" (Лаборатория по работе с одаренными детьми на базе МФТИ), преподаватели медицинского университета им. Н.И. Пирогова (кафедры общей и медицинской биофизики), а так же лучшие преподаватели по математике.
Курс включает в себя теоретические и практические занятия, лабораторный практикум, является профориентационным, направленным на развитие интереса к естественным наукам.
