Робоча програма навчальної дисципліни «Моделювання та прогнозування стану довкілля»



жүктеу 272.19 Kb.
Дата11.04.2019
өлшемі272.19 Kb.
түріРобоча програма


ЗАТВЕРДЖЕНО

Наказ Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України

29 березня 2012 року № 384

(у редакції наказу Міністерства освіти і науки України

від 05 червня 2013 року № 683)
Форма № Н - 3.04

ЖИТОМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


Кафедра екології
ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри


_______________________________

“____”________________20___ року




Робоча програма навчальної дисципліни
«Моделювання та прогнозування стану довкілля»
напрям підготовки: 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища і збалансоване природокористування»

галузь знань: 0401 “Прриродничі науки”

гірничо-екологічний факультет

2014 – 2015 навчальний рік


Робоча програма «Моделювання та прогнозування стану довкілля» для студентів за напрямом підготовки 6.040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища і збалансоване природокористування”, галуззю знань 0401 "Екологія та охорона навколишнього середовища".

Розробники: к.т.н., доц. Єльнікова Т.О.

Робочу програму схвалено на засіданні кафедри екології
Протокол від 27 серпня 2014 року № 1
Завідувач кафедри (голова циклової комісії) проф. Краснов В.П.
_______________________ (Краснов В.П.)

(підпис)


 Єльнікова Т.О., 2014 рік


  1. Опис навчальної дисципліни





Найменування показників

Галузь знань, напрям підготовки, освітньо-кваліфікаційний рівень

Характеристика навчальної дисципліни

денна форма навчання

заочна форма навчання

Кількість

кредитів – 4,5



Галузь знань:

0401 «Природничі науки»



нормативна

нормативна

Напрям підготовки:

6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»



Рік підготовки:

Модулів – 1

Змістових модулів – 5

4-й

Семестр

Семестр

8-й

7-й

Загальна кількість годин – 162

Освітньо-кваліфікаційний рівень:

«Бакалавр»




Лекції

Лекції

14 год.

8 год.

Практичні

Практичні




12

4

Тижневих годин для денної форми навчання:

аудиторних – 10

самостійної роботи студента – 17


Лабораторні

Лабораторні

28 год.

12 год.

Самостійна робота

Самостійна робота

108 год.

138 год.

Індивідуальні завдання: 0 - год.

Індивідуальні завдання: 0 - год.

Вид контролю: залік

Вид контролю: залік



Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 54/108;

для заочної форми навчання – 24/138.




  1. Мета та завдання навчальної дисципліни


Метою вивчення дисципліни є формування у студентів теоретичних знань та практичних навичок у галузі:

  • статистичного моделювання процесів у навколишньому природному середовищі;

  • імітаційного моделювання процесів антропогенного впливу на елементи довкілля;

  • використання стохастичних методів прогнозування забруднення довкілля під впливом антропогенних факторів;

  • розробки і використання імітаційних моделей для вирішення типових задач природоохоронної діяльності.

Завдання вивчення курсу – навчити студентів основам використання методів математичного моделювання при дослідженні процесів антропогенного впливу на довкілля та здійсненні різних функцій екологічного управління, зокрема:

  • у циклі процесу екологічного моніторингу довкілля – на етапі розробки стратегії та програми моніторингу та на етапі обробки даних;

  • при оцінці впливу різних факторів антропогенного навантаження на довкілля (фактичного або прогнозного), прогнозуванні стану компонентів навколишнього середовища під впливом природних та антропогенних факторів; у тому числі при виконанні процедури оцінки впливу на навколишнє середовище;

  • при розробці та оцінці ефективності природоохоронних заходів.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен
знати:


  • основи методу математичного моделювання;

  • основні принципи математичного та імітаційного моделювання;

  • етапи математичного моделювання;

  • принцип побудови найпростішої математичної моделі;

  • поняття та методи математичного аналізу і теорії диференційних рівнянь як основного апарату побудови математичних моделей;

  • методологію оцінки екологічних параметрів і моделювання процесів та явищ, що відбуваються у довкіллі.

Студент повинен вміти:

  • оптимально визначати клас моделей та засобів моделювання, який є необхідним для практичної задачі екологічного управління;

  • визначати програму розробки моделі; оцінювати необхідні ресурси;

  • коректно схематизувати практичну задачу з області охорони навколишнього природного середовища для розбудови імітаційної моделі;

  • оцінювати об’єм вихідної інформації, необхідної для моделювання;

  • задавати вихідні значення та параметри моделей у програмах імітаційного моделювання забруднення водного середовища та повітря;

  • за допомогою програмних засобів, представлених в курсі будувати нескладні моделі забруднення навколишнього середовища;

  • оцінювати та інтерпретувати результати моделювання; виконувати аналіз невизначеності результатів моделювання;

  • використовувати моделі популяційної екології при аналізі результатів екологічного моніторингу (даних щодо динаміки чисельності популяції);

  • здійснювати прогноз стану компонентів навколишнього середовища під впливом антропогенних та природних факторів.




  1. Програма навчальної дисципліни


Змістовий модуль 1. Понятійний апарат та загальні принципи моделювання і прогнозування стану довкілля

Тема 1. Вступ. Загальнонаукові категорії та методи пізнання. Понятійний апарат. Використання математичного моделювання в галузі охорони навколишнього середовища.

Тема 2. Основи системного аналізу та системного підходу в екології.

Тема 3. Системний підхід до побудови математичних моделей.

Змістовий модуль 2. Елементарні функції та їх застосування в екології

Тема 1. Основні елементарні функції та різні біологічні об’єкти, що описуються цими елементарними функціями.

Тема 2. Дробово-лінійна функція, формула Міхаеліса-Ментен розмноження мікроорганізмів.

Тема 3. Тригонометричні функції та їх застосування при моделювання періодичних процесів.

Тема 4. Степенева функція та її застосування в екології.

Тема 5. Побудова емпіричних формул, метод найменших квадратів

Змістовий модуль 3. Застосування диференціальних рівнянь при моделюванні екологічних процесів

Тема 1. Загальні принципи моделювання екологічних систем за допомогою диференціальних рівнянь. Математичні моделі експоненціального та логістичного законів розмноження популяцій.

Тема 2. "Жорсткі" та "м’які" математичні моделі динаміки популяцій.

Тема 3. Динаміка біоценозів як наслідок міжвидових відносин. Математичні моделі популяцій при відносинах «хижак — жертва» структура трофічної функції

Тема 4. Моделювання трофічного ланцюга



Змістовий модуль 4. Моделювання і прогнозування наслідків антропогенного впливу на довкілля

Тема 1. Введення в математичний апарат моделювання процесів забруднення довкілля.

Тема 2. Моделювання антропогенного впливу на поверхневі водні об’єкти.

Тема 3. Моделювання процесів антропогенного навантаження на підземну гідросферу.

Тема 4. Моделювання процесів антропогенного навантаження на підземну гідросферу.

Тема 5. Моделювання процесів переносу забруднюючих речовин в атмосферному повітрі.

Тема 6. Моделювання міграції радіонуклідів.

Змістовий модуль 5. Моделювання і прогнозування глобальних біосферних процесів

Тема 1. Сучасні моделі кругообігу елементів в системі атмосфера-рослинність-грунти-океан.

Тема 2. Моделі Римського клубу: модель Форрестера.

Тема 3. Концепція сталого розвитку. Моделювання в процесі оцінки стратегій розвитку.
4. Структура навчальної дисципліни

Назви змістових модулів і тем

Кількість годин

денна форма

Заочна форма

усього

у тому числі

усього

у тому числі

л

п

лаб

інд

с.р.

л

п

лаб

інд

с.р.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Модуль 1

Змістовий модуль 1. Понятійний апарат та загальні принципи моделювання і прогнозування стану довкілля

Тема 1. Вступ. Загальнонаукові категорії та методи пізнання.

8

2




4




2

1

1




4




4

Тема 2. Основи системного аналізу та системного підходу в екології

6

2










4

1

1










4

Тема 3. Системний підхід до побудови математичних моделей

8

4










4

2

2










6

Разом за змістовим модулем 1

18

8




4




4

2

4










14

Змістовий модуль 2. Елементарні функції та їх застосування в екології

Тема 1. Основні елементарні функції та різні біологічні об’єкти, що описуються цими елементарними функціями

12

4




4




4

2

2










6

Тема 2. Дробово-лінійна функція, формула Міхаеліса-Ментен розмноження мікроорганізмів

6

2










4
















6

Тема 3. Тригонометричні функції та їх застосування при моделювання періодичних процесів

10

2




4




4
















6

Тема 4. Степенева функція та її застосування в екології.

6

2










4
















6

Тема 5. Побудова емпіричних формул, метод найменших квадратів

6

2










4
















6

Разом за змістовим модулем 2

40

12




8




20

2

2










30

Змістовий модуль 3. Застосування диференціальних рівнянь при моделюванні екологічних процесів

Тема 1. Загальні принципи моделювання екологічних систем за допомогою диференціальних рівнянь. Математичні моделі експоненціального та логістичного законів розмноження популяцій

12

4




4




4

2

2










6

Тема 2. "Жорсткі" та "м’які" математичні моделі динаміки популяцій

6

2










4
















6

Тема 3. Динаміка біоценозів як наслідок міжвидових відносин. Математичні моделі популяцій при відносинах «хижак-жертва»

10

2




4




4

2

2










6

Тема 4. Моделювання трофічного ланцюга

6

2










4
















6

Разом за змістовим модулем 3

34

10




8




16

4

4










24

Змістовий модуль 4. Моделювання і прогнозування наслідків антропогенного впливу на довкілля

Тема 1. Введення в математичний апарат моделювання процесів забруднення довкілля

6

2










4
















8

Тема 2. Моделювання антропогенного впливу на поверхневі водні об’єкти

6

2










4
















8

Тема 3. Моделювання процесів антропогенного навантаження на підземну гідросферу

10

2




4




4
















8

Тема 4. Моделювання процесів антропогенного навантаження на підземну гідросферу

6

2










4
















8

Тема 5. Моделювання процесів переносу забруднюючих речовин в атмосферному повітрі

10

2




4




4
















8

Тема 6. Моделювання міграції радіонуклідів

6

2










4
















8

Разом за змістовим модулем 4

42

12




8




22
















48

Змістовий модуль 5. Моделювання і прогнозування глобальних біосферних процесів

Тема 1. Сучасні моделі кругообігу елементів в системі атмосфера-рослинність-грунти-океан

10

2




4




4
















8

Тема 2. Моделі Римського клубу: модель Форрестера

6

2










4
















6

Тема 3. Концепція сталого розвитку. Моделювання в процесі оцінки стратегій розвитку

6

2










4
















6

Разом за змістовим модулем 5

22

6




4




12
















20

Усього годин


162

48




32




82

162

10

4

12




136

5. Теми лабораторних занять

з/п


Назва теми

Кількість

годин


1

Побудова нескладних моделей забруднення навколишнього середовища

4

2

Застосування кореляційного та регресійного аналізу

4

3

Моделювання розповсюдження забруднюючих речовин у водних об’єктах

4

4

Моделювання розповсюдження забруднюючих речовин у атмосфері

4

5

Схематизація об’єктів моделювання при моделювання розповсюдження забруднення

4

6

Моделювання міграції радіонуклідів

4

7

Моделювання основних типів біологічних взаємодій

4

8

Оцінка та інтерпретація результатів моделювання. Аналіз невизначеності результатів моделювання.

4




Разом

32


6. Самостійна робота


з/п


Назва теми

Кількість

годин


1

Згадати базові поняття теорії ймовірностей

4

2

Міри положення: середнє арифметичне, властивості середнього арифметичного; мода; медіана та квантілі

6

3

Регресія

4

4

Кореляція

4

5

Вибірковий розподіл

4

6

Тренд

4

7

Коваріація

4

8

Корелограма

4

9

Апрксимація: інтерполяція і екстраполяція

6

10

Дисперсія випадкової речовини

6

11

Поняття «випадкова величина»

4

12

Гістограма

4

13

Концепції геостатики

4

14

Нормальний розподіл випадкової величини

6

15

Стандартний нормальний розподіл

4

16

Математичне сподівання та дисперсія випадкової величини

6

17

Ергодичність

4

18

Періодограма

4




Разом

82



7. Методи навчання

Під час викладення дисципліни “Моделювання та прогнозування стану довкілля” використовуються всі три групи методів навчання: словесні, наочні, практичні.

Серед словесних методів під час аудиторних занять переважно застосовуються методи лекції, пояснення, бесіди. Також, серед словесних методів важливе місце у навчальному процесі займає інструктаж. Він передбачає розкриття норм поведінки, особливостей використання методів і навчальних засобів, дотримання правил під час виконання навчальних операцій. Під час самостійної роботи студентів чільне місце серед групи словесних методів посідає метод роботи з книгою. Під час самостійної роботи, книга – це основне джерело отримання наукової інформації.

Ефективне навчання неможливе без широкого використання наочних методів. Під час вивчення дисципліни “ Моделювання та прогнозування стану довкілля ” застосовуються насамперед методи демонстрації та ілюстрації. При цьому варто зауважити, що ці методи застосовуються як прийоми реалізації інших методів.



Практичні методи навчання спрямовані на досягнення завершального етапу процесу пізнання. Вони сприяють формуванню вмінь і навичок, логічному завершенню ланки пізнавального процесу стосовно конкретної теми, розділу. Серед практичних методів під час вивчення дисципліни «Моделювання та прогнозування стану довкілля» застосовуються методи лабораторної роботи, які спрямовані на використання набутих знань у виконанні лабораторних завдань сутність яких полягає у цілеспрямованому, багаторазовому повторенні студентами окремих дій чи операцій з метою формування умінь та навичок.

Застосування методів навчання дозволить студенту більш повно та комплексно засвоїти основні теми аудиторної та самостійної роботи.


8. Методи контролю
Результати засвоєння матеріалу аудиторних занять контролюються шляхом написання п’ятьох модульних контрольних робіт. Виконання самостійної роботи студентами контролюється під час лабораторних занять у вигляді виконання студентами лабораторної роботи, підготовки письмового звіту роботи та опитування.

Підсумковий контроль вивчення дисципліни здійснюється шляхом складання заліку.



9. Розподіл балів, які отримують студенти

Приклад для заліку


Поточне тестування та самостійна робота

Сума

Змістовий модуль №1

Змістовий модуль №2

Змістовий модуль №3

Змістовий модуль №4

Змістовий модуль №5




Т1

Т2

Т3

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т1

Т2

Т3

Т4

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Т1

Т2

Т3

100

2

3

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

Т1, Т2 ... Т6 – теми змістових модулів.


Шкала оцінювання: національна та ECTS

За шкалою ECTS

За національною шкалою

За шкалою університету
(в балах)


A

Відмінно

90-100

B

Добре

82-89

C

74-81

D

Задовільно

64-73

E

60-63

FX

Незадовільно, з обов’язковим перескладанням окремих модулів

35-59

F

Незадовільно, з обов’язковим перескладанням повного курсу

1-34



14. Рекомендована література

Базова

  1. Лаврик В.І. Моделювання і прогнозування стану довкілля: Підручник. – К.: Вид. дім “Академія”, 2010. – 400 с.

  2. Лаврик В.І. Методи математичного моделювання в екології: Навч. посіб. для студ. екол. і біол. спец. вищ навч. закл. – К.: Вид. дім “КМ Академія”, 2002. – 203 с.

  3. Диханов С.М. Моделювання і прогнозування стану довкілля. Посібник та збірник завдань до самостійної та індивідуальної роботи. – Одеська державна академія холоду, 2010. – 390 с.

  4. Посудін Ю.І. Методи вимірювання параметрів навколишнього середовища: Підручник. – Київ: світ, 2003. – 288 с.

  5. Загородній Ю.В. Войтенко В.В. Моделі та методи екологічного моделювання / Навчально-методичний посібник /. – Житомир, ЖІТІ, 2000. – 109 с.

  6. Одум Ю. Основы Экологии. М.: Мир, 1975. – 740 с.

Допоміжна

  1. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем. Искусство и наука. – М.: Мир. 1978.

  2. Неділько С.А. Математичні методи в хімії: Підручник. – Либідь, 2005. – 256 с.

  3. Янчук В.М., Колодницький М.М. Методи та засоби математичного моделювання міграції радіонуклідів у природних екосистемах. – 2002.

  4. Гильдерман Ю.И. Лекции по высшей математике для биологов. – Новосибирск: Наука, 1974. – 410 с.

  5. Гладкий А.В., Скопецький В.В. Методи числового моделювання екологічних процесів. – 2005.

  6. Ковальчук П.І. Моделювання і прогнозування стану навколишнього середовища. (CD)

  7. Методы синтеза алгебраических и вероятностных меделей биологических систем, книга 2, - Киев: Вища школа, 1981. – 311 с.

  8. В.Н. Тутубалин, Ю.М. Барабашева, А.А. Григорян и др. Математическое моделирование в экологии. Историко-методологический анализ. – М.: «Языки русской культуры», 1999. – 136 с.

  9. Лаврик В.И. Методологические аспекты математического моделирования экосистем. В кн.: Научно-технический прогресс и биология. – Киев: Наук. Думка, 1988. – С.197-215.

  10. Лаврик В.И. Роль математического моделирования в выработке оптимального воздействия между человеком и природой. В кн.: Биология и практика: Методологические и мировозренческие аспекты. – Киев: Наук. Думка, 1992. – С.62-72.

  11. Лаврик В.И. Основные направления развития математического моделирования применительно к изучению и прогнозированию состояния пресноводных экосистем. В кн.: Развитие гидробиологических исследований в Украине. – Киев: Наук. думка . 1993. – С. 132-147.

  12. Бейли Н. Математика в биологии и медицине (пер. с англ.) – М.: Мир, 1970. – 326 с.

  13. Бевертон Р.Й., Холт С. Динамика численности промышленных рыб. – М.: Пищевая промышленность, 1969. – 248 с.

  14. Теория систем в приложении к проблемам защиты окружающей стреды. Под. ред.Серджио Ринальди (пер. с англ.) – Киев.: Вища школа, 1981. – 232 с.

  15. Флейшман Б.С. Основі системологии. – М.: „Радио и связь”, 1982. – 368 с.

  16. Самойленко А.М., Кривошея С.А., Перестюк Н.А. Дифференциальные уравнения. Примеры и задачи. – К.: Вища школда, 1984. – 408 с.




Каталог: pluginfile.php
pluginfile.php -> Ќазаќстан тарихы
pluginfile.php -> Шпаргалка по биологии для казахских школ на ент 2012
pluginfile.php -> Г. В. Колбин Халықтық бақылау комитетінің төрағасы болып сайланып Мәскеуге кеткенде оның орнына Қазақстан Компартиясы Орталық Комитетінің бірінші хатшысы болып сайланған адам
pluginfile.php -> Дуние жузi тарихы шпаргалка убт 2012
pluginfile.php -> Алфавитная шпаргалка на казахском языке по истории Казахстана
pluginfile.php -> Келісім шарт 2015 ж астана қ


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет