Левченко Елена Павловна

Рабочая программа по элективному курсу «Биофизика» для 10–11 классов

Материал опубликован 23 November 2021

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По элективному курсу « Биофизика»

Уровень образования (класс) среднее общее образование 10-11 класс

Количество часов 68

Учитель Левченко Елена Павловна

Пояснительная записка

Важной приметой нашего времени является взаимное проникновение наук и образование комплекса отраслей знаний и их стремительное развитие. Физика оказала влияние на развитие других смежных наук. Физические методы воздействия (ультразвук, электромагнитные поля, элементарные частицы и т.д.) и физические методы анализа (применение радиоактивных изотопов во многих областях жизни, регистрация биопотенциалов и т.д.) стали обширно применяться во всех естественных науках. Так возникла биофизика – наука, которая изучает действие физических факторов на живые организмы. Из нее появилась медицинская биофизика. В ее задачи входит изучение биофизических основ патологических процессов, биофизических основ поражающего и терапевтического действия физических и химических факторов окружающей среды, развитие медицинской диагностики и поиск новых лекарственных препаратов для лечения людей и животных.

Курс «Биофизика» в 10-11 классах вместе с курсами «Физика», «Химия» и «Биология» создает мощный фундамент для изучения биологических объектов с помощью сложного комплекса физико-химических методов и позволяет расширить кругозор старшеклассников.

Целями преподавания биофизики являются:

объяснение связи живой и неживой природы;

освоение учащимися основных понятий и теоретических положений биофизики;

объяснение взаимосвязи физического, химического и биологического аспектов функционирования живых систем;

освоение биофизических методов исследования.

Программа рассчитана на 68 часов (1 час в неделю в 10 и 11 классе)

1.Планируемые результаты освоения элективного курса.

Выпускник приобретет знания:

о физических законах и явлениях, ходе и характере различных биологических процессов на уровне как сложных систем, так и отдельных органов, клеток, мембран.

Выпускник получит возможность ознакомиться:

с физическими методами исследования и воздействия, которые находят широкое применение в биологии и медицине, с некоторыми элементами бионики, с созданием в представлении общей картины мира с его единством и многообразием свойств неживой и живой природы.

2.Содержание учебного предмета.

10 класс

Раздел 1. Введение (2ч)

Биофизика как наука, ее предмет и методы исследования. Основные направления взаимосвязи физики и биологии. История развития биофизики. Место биофизики среди других естественных наук.

Раздел 2. Некоторые вопросы биомеханики (14ч).

Основные разделы биомеханики. Биомеханические характеристики: кинематические, динамические, энергетические. Эргометрия. Вестибулярный аппарат как инерциальная система ориентации. Акустика.

Характеристика слухового ощущения. Физические основы звуковых методов исследования в клинике. Волновое сопротивление. Отражение звуковых волн. Физика слуха. Ультразвук и его применение в медицине. Инфразвук. Вибрации. Акустика в бионике. Течение и свойства жидкостей. Летающие животные и растения. Летательные аппараты. Механические свойства твёрдых тел и биологических тканей. Некоторые вопросы гемодинамики. Давление крови в сосудистой системе человека. Методы измерения давления крови.

Раздел 3. Термодинамика биологических систем (5ч).

Термометрия и калориметрия. Аккумулирование энергии в молекулах АТФ. Изменение энтропии в биологических системах. Перенос тепла в живом организме. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение, электропроводность. Физические свойства нагретых и холодных сред, используемых для лечения. Использование низких температур в медицине. Диффузия в легких, обмен веществ.

Раздел 4. Биофизика клетки (5ч)

Кинематика клеточных процессов. Проницаемость клеток. Активный и пассивный транспорт в клетках. Мембранная разность потенциалов.

Биопотенциалы покоя и действия. Биопотенциалы органов. Методы регистрации биопотенциалов. Диагностические методы: электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография. Биофизика нервного импульса. Передача сигнала по нервному окончанию.

Раздел 6. Электродинамика (7 ч).

Электрическое поле. Физические основы электрокардиографии. Эл. поле у животных. Первичное действие постоянного тока на ткани организма.

Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ. Воздействие переменными (импульсными) токами.

Биофизика поражения электричеством. Физиологические механизмы действия переменного тока. Понятия дефибриляции сердечной деятельности. Электронаркоз. Воздействие переменным магнитным полем. Воздействие переменным электрическим полем. Воздействие электромагнитными волнами. Электричество и магнетизм в бионике.

11 класс

Раздел 1. Введение.(1ч)

Биотические и биологические датчики.

Раздел 2. Медицинская электроника. (2 ч).

Общая и медицинская электроника. Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов. Система получения медико-биологической информации.

Раздел 3. Оптическая система глаза (4 ч).

Геометрическая оптика. Оптическая система глаза и некоторые её особенности. Недостатки оптической системы глаза и их компенсация. Оптические системы глаз у животных.

Раздел 4. Оптика.(9ч)

Понятие о голографии и её возможном применении в медицине. Поляризация света. Исследование биологических тканей в поляризованном свете. Лупа. Оптическая система и устройство микроскопа. Волоконная оптика и её использование в оптических устройствах. Тепловое излучение. Излучение Солнца. Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей Теплоотдача организма. Понятие о термографии. ИК и УФ излучения и применение их в медицине. Организм как источник физических полей. ИК и УФ излучения в мире животных.

Раздел 5.Элементы квантовой биофизики.(6ч)

Электронный микроскоп. Понятие об электронной оптике. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Фото- и хемилюминесценция в растительном и животном мире. Лазеры и их применение в медицине. Фотобиологические процессы. Понятие о фотобиологии и фотомедицине.

Раздел 6. Ядерный магнитный резонанс.(1ч)

Магнито-резонансная томография.

Раздел 7. Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.(2ч)

Рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Применение рентгеновского излучения в медицине.

Раздел 8. Радиоактивность (7 ч).

Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом. Действие ионизирующего излучения на организмы. Детекторы ионизирующего излучения. Взаимодействие потока заряженных частиц с веществом. Элементы дозиметрии ионизирующих излучений Использование радионуклеидов и нейтронов в медицине. Использование ускорителей заряженных частиц в медицине. Элементы дозиметрии ионизирующих излучений. Количественная оценка биологического действия. Дозиметрические приборы. Защита от ионизирующего излучения. Лучевая терапия.

Раздел 6. Итоговое занятие (2 ч).

Перспектива развития биофизики. Единство реального мира.

3. ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ.

№ п/п	Разделы	Количество часов	Темы	Основные виды деятельности обучающихся
	10 кл
1	Введение	2	Биофизика как наука, ее предмет и методы исследования.	Формировать умения постановки целей деятельности, планировать собственную деятельность для достижения поставленных целей, развивать способности ясно и точно излагать свои мысли.
			История развития биофизики.
2	Некоторые вопросы биомеханики	14	Основные разделы биомеханики. Биомеханические характеристики.	Знать биомеханические основы двигательных действий и двигательной деятельности. Уметь пользоваться методами моделирования и оптимизации двигательной деятельности, уметь синтезировать знания в новых ситуациях, уметь рассчитывать параметры, описывающие механическое движение живого организма. Знать физические закономерности движения крови в сердечно -сосудистой системе, методы, позволяющие оценить работу сердца, уметь измерять давление в сосудистой системе. Знать основы звукоизлучения и звуковосприятия живыми существами, уметь объяснять эволюцию развития, звуковосприятия живой природы. Уметь оценивать звуковой сигнал, измерять его психофизиологические величины, уметь решать задачи на расчет процедур лечения ультразвуком, методы использования ультразвука в медицине.
			Эргометрия
			Некоторые особенности поведения человека при перегрузках в невесомости.
			Вестибулярный аппарат как инерциальная система ориентации.
			Акустика. Характеристика слухового ощущения
			Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
			Отражение звуковых волн. Физика слуха.
			Ультразвук и его применение в медицине.
			Инфразвук. Вибрации. Акустика в бионике.
			Летающие животные и растения. Летательные аппараты.
			Механические свойства твёрдых тел и биологических тканей.
			Некоторые вопросы гемодинамики.
			Давление крови в сосудистой системе человека. Методы измерения давления крови.
			Зачет по теме «Биомеханика»
3	Термодинамика биологических систем	4	Термометрия и калориметрия	Знать основы преобразования энергии в живом организме, уметь проводить энергетический анализ некоторых биологических процессов. Знать основы теории проницаемости, особенности протекания явлений диффузии, теплопроводности, электропроводности в живом организме, влияние изменений температур на организм.
			Аккумулирование энергии в молекулах АТФ. Изменение энтропии в биологических системах
			Перенос тепла в живом организме. Диффузия в легких, обмен веществ
			Физические свойства нагретых и холодных сред, используемых для лечения.
4	Биофизика клетки	5	Кинематика клеточных процессов. Проницаемость клеток.	Знать основы теории проницаемости, особенности протекания явлений диффузии, теплопроводности, электропроводности в мембранной структуре. Знать сущность образования биопотенциала, особенности протекания возбуждения по нервному окончанию.
			Биопотенциалы покоя и действия. Биопотенциалы органов
			Диагностические методы: электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография.
			Биофизика нервного импульса. Передача сигнала по нервному окончанию.
			Зачет по темам «Термодинамика биологических систем и биофизика клетки»
5	Электродинамика	9	Электрическое поле. Физические основы электрокардиографии.	Знать особенности поведения живого организма при протекании по нему постоянного и переменного тока. Знать методы воздействия электрическим током на живые организмы, уметь рассчитывать процедуры лечения и профилактики электрическим током. Знать основы воздействия электромагнитного поля различного диапазона на живой организм, уметь рассчитывать процедуры лечения и профилактики электромагнитным полем.
			Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация.
			Электрофорез лекарственных веществ.
			Воздействие переменными (импульсными) токами.
			Биофизика поражения электричеством.
			Понятия дефибриляции сердечной деятельности. Электронаркоз
			Воздействие переменным электрическим полем. Воздействие электромагнитными волнами.
			Электричество и магнетизм в бионике
			Зачет по теме «Физические процессы в тканях при воздействии электрическим током.»
	Итого	34
	11 класс
1	Введение	1	Биотические и биологические датчики.	Иметь представление о высокочастотной электротерапии и электрохирургии.
2	Медицинская электроника.	2	Общая и медицинская электроника. Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.	Иметь представление о медицинских электронных приборах и аппаратах и о системе получения медико-биологической информации. Иметь представление о магнитно-резонансной томографии.
			Система получения медико-биологической информации.
3	Оптическая система глаза	4	Геометрическая оптика. Оптическая система глаза и некоторые её особенности.	Знать биофизические основы зрительного восприятия различных живых существ, уметь строить изображение в приведенном глазе, оценивать параметры зрительного анализатора.
			Недостатки оптической системы глаза и их компенсация.
			Оптические системы глаз у животных.
			Зачет по теме «Медицинская электроника и оптическая система глаза»
4	Оптика.	9	Понятие о голографии и её возможном применении в медицине.	Иметь представление о фотометрических величинах, об использовании их в оценке санитарно-гигиенических норм помещения. Уметь проводить оценку освещенности помещений. Знать биологическое действие ультрафиолетового, инфракрасного и видимого излучения.
			Поляризация света. Исследование биологических тканей в поляризованном свете.
			Лупа. Оптическая система и устройство микроскопа.
			Волоконная оптика и её использование в оптических устройствах.
			Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей
			Теплоотдача организма. Понятие о термографии.
			ИК и УФ излучения и применение их в медицине.
			ИК и УФ излучения в мире животных.
			Зачет по теме «Оптика»
5	Элементы квантовой биофизики.	6	Электронный микроскоп. Понятие об электронной оптике	Знать основные направления применения лазерной технологии в медицине.
			Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами.
			Фото- и хемилюминесценция в растительном и животном мире.
			Лазеры и их применение в медицине.
			Фотобиологические процессы. Понятие о фотобиологии и фотомедицине.
			Зачет по теме «Элементы квантовой биофизики»
6	Ядерный магнитный резонанс.	1	Магнито-резонансная томография.
7	Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.	2	Рентгеновское излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.	Знать биологическое действие рентгеновского излучения
			Применение рентгеновского излучения в медицине.
8	Радиоактивность	7	Действие ионизирующего излучения на организмы.	Знать основы воздействия ионизирующего излучения на живой организм, иметь представление об основных этапах протекания лучевой болезни, уметь делать расчет радиоактивных доз. Знать основы безопасности от оружия массового поражения.
			Методы ионизирующих излучений. Метод меченых атомов.
			Использование радионуклеидов и нейтронов в медицине.
			Элементы дозиметрии ионизирующих излучений Количественная оценка биологического действия.
			Дозиметрические приборы. Защита от ионизирующего излучения
			Лучевая терапия.
			Зачет по теме «Основы радиобиологии»
9	Итоговое занятие	2	Перспектива развития биофизики.
			Единство реального мира.
	Итого	34