Pobierz

KARTA KURSU
Nazwa
Wybrane aspekty samoorganizacji w układach biologicznych
Nazwa w j. ang.
Some Aspects of Self-organization in Biological Complex Systems
Kod
Koordynator
Punktacja ECTS*
Dr Renata Bujakiewicz-Korońska
1
Zespół dydaktyczny
Dr Renata Bujakiewicz-Korońska
Dr Dorota Wierzuchowska
Opis kursu (cele kształcenia)
Zapoznanie z podstawami termodynamiki procesów nieodwracalnych, rodzajami przemian fazowych w układach
złożonych ze szczególnym uwzględnieniem układów biologicznych. Przedstawienie pojęcia entropii i zarys teorii
informacji. Złożoność, parametry porządku. Nierównowagowe przejścia fazowe i tworzenie pattern. Omówienie
termodynamicznych zasad ekstremalnych. Wprowadzenie klasyfikacji struktur dyssypatywnych ze szczególnym
uwzględnieniem układów biologicznych wraz z opisem matematycznym.
Elementy chaosu deterministycznego: chaos w układach zachowawczych i dyssypatywnych, dziwne atraktory.
Natura fraktalna dziwnych atraktorów, bifurkacje porządek-chaos. Zastosowania wprowadzonego formalizmu do
opisu samoorganizacji w rzeczywistych układach fizycznych, biologicznych i chemicznych.
Warunki wstępne
Wiedza
Brak wymagań
Umiejętności
Brak wymagań
Kursy
Brak wymagań
Efekty kształcenia
Efekt kształcenia dla kursu
Wiedza
W01 Student zna podstawy termodynamiki procesów
nieodwracalnych. Podstawy teorii informacji,
termodynamiczne zasady ekstremalne: zasada minimum
produkcji entropii, zasada maksimum informacji, zasada
minimum entalpii swobodnej.
W02 Student zna typy struktur dyssypatywnych i ich
modele matematyczne: układy konwekcyjne, układy
reakcyjno-dyfuzyjne (niestabilności i tworzenie pattern w
fizyce , chemii, biologii i medycynie), ze szczególnym
uwzględnieniem procesów samoorganizacji w układach
biologicznych.
Odniesienie do efektów
kierunkowych
K_W01, K_W04, K_W35
K_W01, K_W04, K_W35
1
Odniesienie do efektów
kierunkowych
Efekt kształcenia dla kursu
Umiejętności
U01 Student posiada umiejętność analizy i opisu ewolucji K_U01, K_U02, K_U05,
układów złożonych w kontekście termodynamiki układów K_U09
otwartych, w których występują procesy
samoorganizacji, zjawiska krytyczne i chaos.
U02 Student potrafi dokonać opisu ewolucji układów
biologicznych w kontekście procesów samoorganizacji.
Odniesienie do efektów
kierunkowych
Efekt kształcenia dla kursu
Kompetencje
społeczne
K_U01, K_U02, K_U05,
K_U09
K01 Student zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie K_K01, K_K03, K_K04
potrzebę dalszego kształcenia, potrafi samodzielnie
wyszukiwać informacje w literaturze, także w językach
obcych.
K02 Student potrafi pracować zespołowo; rozumie K_K01, K_K03, K_K04
konieczność systematycznej pracy nad wszelkimi
projektami, które mają długofalowy charakter.
Organizacja
Forma zajęć
Liczba godzin
Ćwiczenia w grupach
Wykład
(W)
15
A
K
L
S
P
E
15
Opis metod prowadzenia zajęć
Formy aktywizujące: przykłady podręcznikowe, zadania rachunkowe, zaplanowanie i realizacja
projektu grupowego wraz z kompleksowym opracowaniem wyników z wykorzystaniem narzędzi
matematycznych poznanych na wykładzie i ćwiczeniach, przedstawienie przedsięwzięcia w
formie referatu.
2
Kryteria oceny
Uwagi
Inne
Egzamin
pisemny
Egzamin ustny
X
X
X
X
X
X
Praca pisemna
(esej)
X
X
X
X
X
X
Referat
Udział w
dyskusji
Projekt
indywidualny
Praca
laboratoryjna
Zajęcia
terenowe
Ćwiczenia w
szkole
X
X
X
X
X
X
Projekt
grupowy
W01
W02
U01
U02
K01
K02
Gry
dydaktyczne
E – learning
Formy sprawdzania efektów kształcenia
X
X
X
X
X
X
Ocena z projektu grupowego, referatu i aktywności na zajęciach
Kurs hybrydowy prowadzony z elementami e-learningu
Treści merytoryczne (wykaz tematów)
1.
Zarys termodynamiki procesów nieodwracalnych.
2.
Przemiany fazowe w układach skondensowanych.
3.
Informacja strukturalna i różne definicje entropii.
4.
Termodynamiczne zasady ekstremalne: zasada minimum produkcji entropii, zasada maksimum informacji,
zasada minimum entalpii swobodnej
5.
Złożoność, parametry porządku i zasady podporządkowania i samoorganizacji.
6.
Nierównowagowe przejścia fazowe i tworzenie pattern.
7.
Typy struktur dyssypatywnych i ich modele matematyczne: układy konwekcyjne, układy reakcyjnodyfuzyjne, pattern wędrujących fal; niestabilności i tworzenie pattern w fizyce , chemii, biologii i medycynie.
8.
Samoorganizacja materii w skali kosmicznej i w kontekście początku życia.
9.
Równania ewolucji układów otwartych – opis od poziomu mikroskopowego po makroskopowy i w skali
kosmicznej: równania Langevina, Fokkera-Plancka, Langevina-Ito.
10. Elementy chaosu deterministycznego: chaos w układach zachowawczych i dyssypatywnych, dziwne
atraktory, scenariusz Feigenbauma, model logistyczny, wykładnik Lapunowa.
11. Zarys teorii informacji.
12. Natura fraktalna dziwnych atraktorów, bifurkacje porządek-chaos.
13. Zastosowania wprowadzonego formalizmu do opisu samoorganizacji w rzeczywistych układach fizycznych,
biologicznych i chemicznych.
Wykaz literatury podstawowej
3
R. Bujakiewicz-Korońska, „Transformacje energii i informacji w strukturach dyssypatywnych”, Wydawnictwo AP,
Kraków 2000
R. Feistel, W. Ebeling, “Evolution of Complex Systems”, VEB Dt. Vlg. d. Wissenschaften, Berlin 1989
H. Haken, „Information and Selforganization“, Springer – Verlag Berlin, Heidelberg 2000
M. Orlik , „Reakcje oscylacyjne, porządek i chaos“, WNT, Warszawa 1996
Wykaz literatury uzupełniającej
H. Haken, “Synergetics, An Introduction”, Springer Ser. Synergetics, Vol.1, Springer, Berlin, Heidelberg 1983
H. Haken, “Advanced Synergetics”, Springer Ser. Synergetics, Vol.20, Springer, Berlin, Heidelberg 1987
I. Prigogine, I. Stengers, „Z chaosu ku porządkowi”, PIW, Warszawa 1990
I. Prigogine, „From Being to Becoming”, Freeman , New York 1980
I. Steward, „Czy Bóg gra w kości? Nowa matematyka chaosu”, PWN, Warszawa 1994
Bilans godzinowy zgodny z CNPS (Całkowity Nakład Pracy Studenta)
Ilość godzin w kontakcie z
prowadzącymi
Wykład
15
Konwersatorium (ćwiczenia, laboratorium itd.)
15
Pozostałe godziny kontaktu studenta z prowadzącym
Lektura w ramach przygotowania do zajęć
Ilość godzin pracy studenta
bez kontaktu z
prowadzącymi
Przygotowanie krótkiej pracy pisemnej lub referatu po
zapoznaniu się z niezbędną literaturą przedmiotu
Przygotowanie projektu lub prezentacji na podany temat
(praca w grupie)
Przygotowanie do egzaminu
Ogółem bilans czasu pracy
Ilość punktów ECTS w zależności od przyjętego przelicznika
1
4