Дисципліна: Комп’ютерне моделювання в біології

Обсяг дисципліни, годин (кредитів ЄКТС): 90 годин (3 кредити).

Мета дисципліни: сформувати у студента загальні знання та вміння щодо побудови математичних моделей біологічних процесів та їх якісного і чисельного аналізу з використанням комп’ютерних програм.

Завдання дисципліни:

- сформувати уявлення про теоретичні і практичні основи різних типів моделей біологічних процесів та в біології загалом;

- сформувати вміння самостійно побудувати та проаналізувати нескладні моделі різних типів для біологічних процесів із використанням комп’ютерних програм.

Попередні умови для вивчення даної дисципліни:

Успішне опанування навчальних дисциплін «Основи інформаційних технологій», «Основи вищої математики», загальнобіологічних дисциплін.

Вміння самостійно застосовувати знання з цитології, гістології, молекулярної біології, біохімії, анатомії та інших дисциплін для вирішення конкретних науково-практичних задач.

Вміння працювати з науковою та науково-методичною літературою.

Володіння елементарними навичками системного аналізу.

Навчальні цілі дисципліни полягають у формуванні у студентів:

інтегративної компетентності:

- здатність вирішувати завдання в галузі біологічних наук і на межі предметних галузей, що передбачає застосування теорій та методів природничих наук і характеризується комплексністю та невизначеністю умов;

загальних компетентностей:

- знання та розуміння предметної області (біології) та області професійної діяльності;

- здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;

- навички використання інформаційних і комунікаційних технологій;

- здатність спілкуватися державною мовою як усно так і письмово;

- уміння спілкуватися однією з іноземних мов, міжнародного наукового спілкування;

- здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями;

- здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу;

- здатність оцінювати та забезпечувати якість виконаних робіт;

- здатність працювати як самостійно, так і в команді;

- дотримання морально-етичних аспектів професійної діяльності й інтелектуальної чесності, правил біологічної безпеки і біологічного захисту.

фахових компетентностей:

- базові теоретичні та методологічні знання в галузі біологічних наук та на межі предметних галузей;

- здатність застосовувати знання та вміння з математики, фізики, хімії та інших суміжних наук для вирішення завдань сучасної біології;

- уміння використовувати знання й практичні навички в галузі біологічних наук та на межі предметних галузей;

- здатність планувати і проводити наукові дослідження в галузі біології і на межі предметних галузей, здійснювати їх інформаційне, методичне забезпечення, інтерпретувати дані і робити висновки, готувати результати наукових робіт до оприлюднення;

-вміння формулювати задачі моделювання, створювати моделі об’єктів і процесів у живих організмів та їхніх компонентах із використанням математичних методів й інформаційних технологій;

- здатність адекватно застосовувати існуючі та розробляти нові методи розв’язання науково-теоретичних та прикладних задач біології.

Програмні результати навчання:

- розуміти соціальні та економічні наслідки впровадження новітніх розробок у галузі біології у професійній діяльності;

- планувати, виконувати, аналізувати дані і презентувати результати експериментальних досліджень в галузі біології;

- спілкуватися усно і письмово із професійних питань з використанням наукових термінів, прийнятих у фаховому середовищі, державною та іноземною мовами;

- демонструвати навички оцінювання непередбачуваних біологічних проблем і обдуманого вибору шляхів їх вирішення;

- знати та розуміти основні терміни, концепції, теорії і закони в галузі біологічних наук і на межі предметних галузей;

- аналізувати форми взаємовідносин між мікро- та макроорганізмами з визначенням основних напрямів цих процесів;

- аналізувати інформацію про різноманіття живих організмів;

- поєднувати навички самостійної та командної роботи задля отримання результату з акцентом на доброчесність, професійну сумлінність та відповідальність за прийняття рішень.

- реалізувати свої права й обов'язки як члена суспільства;

- аналізувати фізико-хімічні властивості та функціональну роль біологічних макромолекул і молекулярних комплексів живих організмів, характер взаємодії їх із іонами, молекулами і радикалами, їхню будову й енергетику процесів.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен

знати:

- основні теоретичні методи дослідження динамічних моделей в біології;

- типи моделей та основи комп’ютерного моделювання їх;

- основні популяційні та еволюційні моделі в біології.

вміти:

- розрізняти типи моделей в біології;

- будувати та аналізувати елементарні типи моделей;

- самостійно працювати з науковою та навчально-методичною літературою, здійснювати пошук та узагальнення інформації;

- працювати у групі при проведенні чисельних розрахунків із використанням комп’ютерних програм.

Зміст дисципліни (тематика):

Змістовий модуль 1. Моделі та моделювання в біології.

Тема 1. Поняття «модель». Види моделей. Моделювання в біології: базові поняття.

Тема 2. Комп’ютерне моделювання. Особливості комп'ютерного моделювання. Класифікація моделей.

Тема 3. Теоретичні та методологічні основи моделювання і біології. Моделювання в біології та біоінформатика. Функції комп’ютера при моделюванні. Особливості комп’ютерного моделювання. Методологічні аспекти моделювання. Типи моделювання.

Тема 4. Математичні моделі в біології. Фізичні моделі.

Тема 5. Графічні моделі в біології.

Тема 6. Інформаційні моделі в біології.

Тема 7. Імітаційні моделі в біології.

Тема 8. Штучний інтелект. Нейромережі та вірутальна реальність у біології. Їх застосування у галузі біології.

Види робіт: лекції, практичні роботи.

Форма підсумкового контролю: іспит.