учебники / Osnovy_informatsionnoi_biologii

Основы информационной биологии

10 (десять) Систематизированные, глубокие и полные знания по всем разделам учебной программы, а также по основным вопросам, выходящим за ее пределы; точное использование научной терминологии (в том числе на иностранном языке), грамотное, логически правильное изложение ответа на вопросы; безупречное владение инструментарием учебной дисциплины, умение его эффективно использовать в постановке и решении научных и профессиональных задач; выраженная способность самостоятельно и творчески решать сложные проблемы в нестандартной ситуации; полное и глубокое усвоение основной и дополнительной литературы по изучаемой учебной дисциплине; умение свободно ориентироваться в теориях, концепциях и направлениях по изучаемой дисциплине и давать им аналитическую оценку, использовать научные достижения других дисциплин; творческая самостоятельная работа на практических, лабораторных занятиях, активное творческое участие в групповых обсуждениях, высокий уровень культуры исполнения заданий.

Основы информационной биологии

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Ф 3 – 8.3

Учреждение образования ”Полесский государственный университет“

(название учреждения высшего образования)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе УО ”Полесский государственный университет“

_________________ О.А. Золотарева

___________________

(дата утверждения) Регистрационный № УД-________/уч.

ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БИОЛОГИИ

(название учебной дисциплины)

Учебная программа по учебной дисциплине для специальности:

2021 г

Основы информационной биологии

Учебная программа составлена на основе образовательных стандартов ОСВО

(название образовательного стандарта,

1-31 01 01-2021 и 1-31 01 02-2018, учебных планов №128-21/уч., №150-21/уч.

(образовательных стандартов), типовой учебной программы,

и №132-21/уч. от 01.06.2021, №090-20/уч. от 30.03.2020

дата утверждения, регистрационный номер)

СОСТАВИТЕЛИ:

Е.С. Сысун-Гук, доцент кафедры биохимии и биоинформатики учреждения образования ”Полесский государственный университет“, канд. с./х. наук

(И.О. Фамилия, должность, ученая степень, ученое звание)

Н.П. Дмитрович, старший преподаватель кафедры биохимии и биоинформатики учреждения образования ”Полесский государственный университет“, канд. с./х. наук

(И.О. Фамилия, должность, ученая степень, ученое звание)

Н.А. Глинская, зав. кафедрой биохимии и биоинформатики, доцент, канд. с./х. наук учреждения образования ”Полесский государственный университет“

(И.О. Фамилия, должность, ученая степень, ученое звание)

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Л.П. Володько, доцент кафедры информационных технологий и интеллектуальных систем УО ПолесГУ, кандидат экономических наук, доцент

(И.О. Фамилия, должность, ученая степень, ученое звание рецензента)

Д. В. Куземкин, Доцент кафедры нефтегазопереработки и нефтехимии УО «Белорусский государственный технологический университет», кандидат

технических наук, доцент.

(И.О. Фамилия, должность, ученая степень, ученое звание рецензента)

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:

Кафедрой биохимии и биоинформатики

(название кафедры-разработчика учебной программы)

Основы информационной биологии

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1 Цели и задачи учебной дисциплины

Цель учебной дисциплины ‒ формирование целостного представления об информации, специфике информационных процессов в биологических и биохимических системах, наработка опыта применения информационных подходов к анализу биологических объектов, процессов и систем, осуществления научно-информационной деятельности, эффективного использования современных информационных технологий в профессиональной деятельности в области биологии и биохимии.

Задачи учебной дисциплины:

‒формирование у обучающихся целостного представления об информации, специфике информационных процессов в биологических системах;

‒ознакомление студентов с теоретическими основами и выработка у них практических навыков в области научно-информационной деятельности

вбиологии;

‒формирование устойчивых навыков использования сетевых технологий для эффективного поиска и передачи научной информации;

‒получение базовых знаний об использовании информационных подходов в основных разделах современной биологии;

‒расширение представлений студентов об информационных технологиях, перспективах их развития и применения в биологических исследованиях;

‒развитие навыков эффективного использования информационных технологий для анализа данных и документального оформления результатов биологических исследований.

информационного подхода и информационных технологий в исследованиях биологических объектов, процессов и систем. Информационные подходы к рассмотрению биологических феноменов стали находить все более широкое применение с развитием теории информации и кибернетики, сопровождавшимися распространением соответствующих подходов на

Основы информационной биологии

другие области естествознания.

Программа составлена с учетом межпредметных связей и программ по учебным дисциплинам «Биометрия», «Методы системной биологии», «Биоинформационный анализ биологических и медицинских данных».

3 Требования к уровню освоения учебной дисциплины

Освоение учебной дисциплины ”Основы информационной биологии“ наряду с другими учебными дисциплинами учебного модуля ”Физика, математика, информатика“ должно обеспечить формирование у студентов

–УК-2. Решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе применения информационно-коммуникационных технологий.

–СК-1. Применять методы математического анализа, теоретического и экспериментального исследований физических процессов, компьютерные информационные технологии при проведении научных исследований и в практической деятельности.

Устудентов направления специальности и специальности 1-31 01 02 ”Биохимия“ должно обеспечить формирование базовой профессиональной компетенции:

‒ БПК-3. Быть способным применять методы математического анализа, теоретического и экспериментального исследований физических процессов, компьютерные информационные технологии при проведении научных исследований и в практической деятельности в сфере биохимии.

Освоение учебной дисциплины ”Основы информационной биологии“ должно обеспечить формирование следующих академических, социальноличностных и профессиональных компетенций:

В результате освоения учебной дисциплины студент должен

знать:

‒ основные понятия теории информации, особенности протекания информационных процессов в биологических системах, теоретические предпосылки информационного подхода к рассмотрению биологических объектов, процессов и систем;

‒ теоретические основы научно-информационной деятельности в биологии;

‒ основные программные средства реализации информационных технологий, используемые в настоящее время биологами в их профессиональной деятельности;

‒ принципы проектирования реляционных баз данных и обслуживающих их приложений;

‒ требования по оформлению научных отчетов об эксперименте,

Основы информационной биологии

других научных и квалификационных работ;

‒ научную терминологию данного раздела науки;

– принципы рационального использования информационных технологий при поиске и анализе научной информации;

уметь:

‒организовывать поиск научной информации и использовать основные возможности сетевых технологий и биоинформационных баз данных;

– применять информационные подходы к анализу функционирования биологических систем;

‒рационально использовать в профессиональной деятельности технологии работы с текстовой, структурированной цифровой и графической информацией;

‒корректно представлять результаты научных исследований;

‒использовать основные технологии визуализации, а также хранения и защиты данных;

– применять информационные технологии для анализа данных и документального оформления результатов биологических исследований.

4 Объем дисциплины и виды учебной работы

Изучение курса предусматривает чтение лекций, проведение лабораторных занятий, сдачу экзамена.

Форма получения высшего образования – дневная (на базе среднего образования) и заочная (на базе среднего образования).

В соответствии с учебными планами в дневной форме получения

производственная деятельность)“: всего 120 учебных часов, из них – 76 аудиторных часов. Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий: лекции – 16 часов (в т.ч. 2 часа УСР), лабораторные занятия – 60 часов (в т.ч. 24 часа УСР). Форма контроля знаний студентов – экзамен (2-й семестр);

–для специальности 1-31 01 01-03 ”Биология (биотехнология)“: всего 120 учебных часов, из них – 76 аудиторных часов. Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий: лекции – 16 часов (в т.ч. 2 часа УСР), лабораторные занятия – 60 часов (в т.ч. 24 часа УСР). Форма контроля знаний студентов – экзамен (2-й семестр);

–для специальности 1-31 01 02 ”Биохимия“ всего 160 учебных часов, из них – 76 аудиторных часов. Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий: лекции – 16 часов (в т.ч. 2 часа УСР), лабораторные занятия – 60 часов (в т.ч. 20 часов УСР). Форма контроля знаний студентов – экзамен (2-

йсеместр).

Основы информационной биологии

В соответствии с учебным планом в заочной форме получения образования для специальности 1-31 01 01-01 ”Биология (научнопроизводственная деятельность)“ на изучение дисциплины рассчитано: всего 120 учебных часов, из них – 20 аудиторных часов. Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий: лекции – 4 часа, лабораторные занятия – 16 часов. Форма контроля знаний студентов – экзамен (3-й семестр).

Лекционные занятия предназначены для теоретического осмысления и обобщения сложных разделов дисциплины, которые освещаются, в основном, на проблемном уровне. Лабораторные занятия предназначены для закрепления и более глубокого изучения определенных аспектов лекционного материала на практике.

Методы (технологии) обучения: словесные – рассказ, беседа, лекция и др.; наглядные – демонстрация схем, макетов, и др.; практические – практикумы, работа в командах; метод проблемного изложения – переходный от исполнительской к творческой деятельности.

Текущий контроль способствует закреплению теоретических знаний и приобретению практических навыков по дисциплине ”Основы информационной биологии“ и осуществляется посредством тестирования, коллоквиумов, письменных и устных опросов, рефератов, выполнения кейсовых заданий.

Для проведения лабораторных занятий, а также управляемой самостоятельной работы студентов используются ресурсы библиотеки, дистанционного обучения (MOODLE и современные информационнокоммуникативные ресурсы).

К зачету и экзамену допускаются студенты, успешно выполнившие программу по дисциплине.

Дисциплина изучается во втором семестре на ДФО и во вторую и третью сессию на ЗФО.

Контроль усвоения знаний: оценка учебных достижений студентов осуществляется по 10-балльной шкале, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь, в соответствии с критериями оценки результатов учебной деятельности обучающихся в учреждениях высшего образования (Письмо Министерства образования Республики Беларусь от 28.05.2013 г. № 09-10/53-ПО).

Основы информационной биологии

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Раздел 1 ВВЕДЕНИЕ. ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Предмет, задачи и история развития информационной биологии. Разделы информационной биологии. Взаимодействие со смежными разделами науки и технологий.

Информация и информационные процессы. Теория информации. Единство информационных процессов в природе, обществе и технике. Основные свойства информации. Информатика, компьютерные науки, компьютинг. Кибернетика, интеллектуальные системы, экспертные системы, «извлечение данных».

Информационные технологии, аппаратные и программные средства информатизации. Этапы развития информационных технологий и средств информатизации, история их использования в биологических исследованиях. Классификация информационных технологий. Базовые информационные технологии научных исследований и технологии в предметной области. Особенности распространения программ и программных продуктов, испытательные, демонстрационные и иные их версии. «Свободное» программное обеспечение. Юридические аспекты использования программного обеспечения.

Биоинформационные системы, on-line информационные базы данных. Биоинформатика, геномика, протеомика, их предмет и перспектива развития.

Раздел 2 НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В БИОЛОГИИ

Теория научной информации, её предметная область. Информационная деятельность; документы как материальные носители научной информации; средства обеспечения информационных процессов, задачи (изучение (научно-) информационных процессов; разработка методов анализа семантической информации; разработка методов фиксации научной информации в документальном виде; разработка информационно-поисковых систем, использование электронно-вычислительных машин для обеспечения информационных процессов) и технологические этапы (сбор информации, аналитико-синтетическая обработка, хранение, информационный поиск, распространение научно-технической информации).

Типология научно-технической информации. Информационная структура научного документа: новые знания, релевантная и нерелевантная информация, помехи (искажения), информационный шум. Уровни ознакомления с научно-технической информацией. Первичная научнотехническая информация: публикации, отчетные и другие документы, не имеющие статуса публикаций. Периодические, продолжающиеся и разовые

Основы информационной биологии

издания, их регистрация. Международные системы регистрации изданий и научных статей. Обмен печатными работами между специалистами, нормативно-правовые ограничения, этика обмена.

Вторичная научно-техническая информация: библиография первой и второй степени. Каталоги и их разновидности (алфавитные, систематические, предметные и др.). Текущая и регистрационная библиография. Информационные издания: сигнальная информация, реферативные журналы и их аналоги на электронных носителях. Реферативные и аналитические обзоры. Кодификация научных публикаций по тематической направленности: система универсальной десятичной кодификации (УДК), библиотечной библиографической кодификации (ББК). Старение источников информации.

Республиканская система публичных и специальных библиотек, межбиблиотечный абонемент. Сетевой доступ к образовательным и научным ресурсам, On-line каталоги публичных и специальных библиотек. Электронные научные библиотеки с сетевым доступом, компьютерные базы научных библиографических данных, их возможности и правила пользования.

Способы и основные средства поиска информации в сети. Проблема релевантности возвращаемой по запросам информации, кластеризация вывода. Электронные каталоги, информационно-поисковые системы, поисковые машины, метапоисковые системы и системы ускоренного поиска тематической информации. Специализированные системы поиска научной информации.

Цитирование научных публикаций. Менеджмент цитирования. Наукометрия. Правила оформления списков информационных источников, требования стандартов и методических указаний ВАК, правила для авторов журнальных научных публикаций. Менеджеры библиографических данных и системы управления библиографической информацией, их возможности и практическое использование: поиск источников, составление «картотеки», цитирование, формирование библиографических списков.

Раздел 3 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ

Биодиверсикология, информационные аспекты изучения структуры и динамики биологического разнообразия. Информационные индексы оценки биологического разнообразия. Вычислительная экология, основные направления исследований в этой области.

Раздел 4 КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ С ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Использование персонального компьютера в научно-исследовательской деятельности для оформления учебной и научной документации, отчетных

Основы информационной биологии

материалов. Особенности текстового оформления отдельных видов научных работ, в том числе квалификационных.

Текстовые редакторы, основные форматы текстовых файлов, их особенности и применение. Транслитерация текста. Синтаксический контроль, проверка грамматики и орфографии, редактирование и рецензирование. Средства автопоиска и автозамены. Внедрение дополнительных объектов оформления (таблицы, графические изображения и пр.).

Редактирование больших документов. Конвертация текстовых файлов из формата в формат. Создание гипертекстовых документов. Работа с файлами формата PDF, создание заметок и комментариев. Интеллектуальные информационные технологии. Технологии распознавания образов: программные продукты, используемые для распознавания текста и особенности их практического использования. Системы электронного перевода текстовой информации и основные возможности их использования в профессиональной деятельности биологов.

Раздел 5 КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АККУМУЛЯЦИИ И АНАЛИЗА СТРУКТУРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Тема 5.1 Электронные таблицы как инструмент работы с массивами числовой информации

Электронные таблицы. Типы данных. Основные действия, выполняемые в таблицах и массивах данных: создание, ввод данных, копирование, редактирование, (со-)хранение. Формулы и функции: математические, логические, статистические. Описательная статистика и работа с пакетами анализа данных.

Тема 5.2 Базы данных: инструмент работы с массивами разнотипной структурированной информации

Типы структурной организации баз данных: реляционная, иерархическая, сетевая (нейронная). Основные возможности современных систем управления реляционными базами данных и опыт их использования биологии. Функции систем управления базами данных (СУБД): определение и хранение данных, обработка данных, управление данными. Основные объекты баз данных и СУБД, их функциональное назначение. Этапы разработки приложения СУБД и основные принципы проектирования баз данных. Таблицы базы данных, создание, наполнение данными. Типы данных и их назначение. Экспорт данных из других приложений. Связывание таблиц. Обеспечение целостности данных.

Варианты запросов и их практическое использование. Динамический и статический наборы данных. Фильтрационные, параметрические и сложные запросы. Формы, их виды и назначение. Практическое построение и настройка