Биомеханика кровеносной системы

•A
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Пермский национальный исследовательский
|ПИ1Ш>
политехнический университет
Факультет прикладной математики и механики
Кафедра «Теоретическая механика и биомеханика»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
д-р техн. наук, проф.
Н.В. Лобов
<ч0ъ
' /А
2.014 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
«Биомеханика кровеносной системы»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Основная образовательная программа подготовки магистров
Направление 151600.68 - «Прикладная механика»
Магистерская программа:
Биомеханика
Квалификация (степень) выпускника:
магистр
Специальное звание выпускника:
Выпускающая кафедра:
магистр-инженер
«Теоретическая механика и биомеханика»
Форма обучения:
Курс: 2
очная
Семестры: 3
Трудоёмкость:
- кредитов по рабочему учебному плану:
4 ЗЕ
- часов по рабочему учебному плану:
144 ч
Виды контроля:
Экзамен: 3 семестр
Зачёт:
Курсовой проект: Курсовая работа: 3 семестр
Пермь
2014
Рабочая программа дисциплины «Биомеханика кровеносной системы»
разработана на основании:
• федерального
государственного
образовательного
стандарта
высшего
профессионального образования, утверждённого приказом Министерства образования
и науки Российской Федерации, номер приказа «540» от 9 ноября 2009 г., по
направлению подготовки 151600.68 «Прикладная механика»;
• компетентностной модели выпускника ООП по направлению 151600.68 «Прикладная
механика», магистерская программа «Биомеханика», утверждённой «24» июня 2013 г.;
• базового учебного плана очной формы обучения по направлению 151600.68
«Прикладная механика», магистерская программа «Биомеханика», утверждённого
«29» августа 2011 г.
Рабочая программа согласована с рабочими программами дисциплин «Биомеханика
костной системы», «Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг»,
«Биомеханика спорта», «Современные проблемы биомеханики», НИР, НИП, участвующих в
формировании компетенций совместно с данной дисциплиной.
Разработчик
канд. физ.-мат. наук, доц.
А.Г. Кучумов
(инициалы, фамилия)
(ученая степень, звание)
Рецензент
канд. техн. наук, проф.
(ученая степень, звание)
P.M. Подгаец
(подпись)
(инициалы, фамилия)
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
«Теоретическая механика и биомеханика» «_1 » октября
2014 г., протокол № 5
Заведующий кафедрой «Теоретическая
механика и биомеханика»
канд. физ.-мат. наук, доц.
(ученая степень, звание)
В.А. Лохов
(подпись)
(инициалы, фамилия)
Рабочая программа одобрена учебно-методической комиссией
факультета
?
прикладной математики и механики «_^ _»
//
2014 г., протокол № i /P//f
Председатель учебно-методической комиссии
факультета прикладной математики и механики
д-р техн. наук, проф.
(ученая степень, звание)
А.И. Цаплин
(подпись)
(инициалы, фамилия)
(подпись)
(инициалы, фамилия)
СОГЛАСОВАНО
Заведующий выпускающей кафедрой
«Теоретическая механика и биомеханика»
канд. физ.-мат. наук, доц.
(ученая степень, звание)
Начальник управления
образовательных программ,
канд. техн. наук, доц.
(ученая степень, звание)
В.А. Лохов
Д.С. Репецкий
(инициалы, фамилия)
3
1 Общие положения
1.1 Цель учебной дисциплины - изучение биомеханических процессов
системы кровообращения и их структурных элементов, ознакомление с
соответствующей терминологией, биомеханическими методами исследований.
Основными
задачами
изучения
дисциплины
является
освоение
биомеханических
закономерностей
функционирования
системы
кровообращения, применение результатов исследований для развития
механики, биологии и медицины, в том числе, для целей диагностики, создания
заменителей клапанов сердца и сосудов.
В процессе изучения данной дисциплины студент углубляет и расширяет
части следующих компетенций:
- выявлять сущность научно-технических проблем, возникающих в ходе
профессиональной
деятельности,
и привлекать
для их решения
соответствующий физико-математический аппарат, вычислительные методы и
компьютерные технологии (ПК-1);
- самостоятельно адаптировать и внедрять современные наукоемкие
компьютерные
технологии
прикладной
механики
с
элементами
мультидисциплинарного анализа для решения сложных научно-технических
задач создания техники нового поколения: машин, конструкций, композитных
структур, сооружений, установок, агрегатов, оборудования, приборов и
аппаратуры (ПК-11);
- владеть методами построения и исследования математических моделей
живых структур, определяющих соотношений для живых тканей с учетом
ростовых деформаций и адаптационной способности (ПСК-2).
1.2 Задачи дисциплины:
• изучение общих законов движения крови;
• изучение основных математических моделей, применяемых для
моделирования течения крови;
• формирование умения свободно владеть основными понятиями
биомеханики кровообращения и методами решения задач вычислительной
гидродинамики;
•формирование навыков составления расчетных схем процессов
происходящих в системе кровообращения и решения соответствующих
математических задач.
4
1.3 Предметом освоения дисциплины являются следующие объекты:
•
•
•
•
•
•
•
кровь;
ростовые деформации;
система кровообращения;
модели движения крови в элементах кровеносной системы;
механические и биологические свойства крови и сосудов;
перистальтика;
начально-краевые задачи медицинской биомеханики.
1.4 Место дисциплины в структуре профессиональной подготовки
выпускников
Дисциплина «Биомеханика
кровеносной системы»
относится к
вариативной части цикла профессиональных дисциплин и является
дисциплиной по выбору студентов при освоении ООП по направлению
151600.68 - «Прикладная механика», магистерской программе « Биомеханика».
После изучения дисциплины обучающийся должен освоить части
указанных в пункте 1.1 компетенций и демонстрировать следующие
результаты:
• Знать:
основные уравнения механики жидкости для описания течения крови в
различных элементах системы кровообращения;
основные определяющие соотношения, описывающие механику течения
крови с учетом влияния движения стенок кровеносных сосудов;
законы механики неньютоновской жидкости;
современные методы решения задач биомеханики кровообращения.
• Уметь применять:
методы исследования биомеханики кровообращения;
уравнения движения вязкой неньютоновской жидкости;
методы построения линий тока;
осуществить
математическую
постановку
задачи
вычислительной
гидродинамики течения крови с учетом влияния стенок сосуда и стента с
памятью формы.
• Владеть:
методами и приёмами самостоятельного мышления при выборе
математических моделей и расчетных схем для решения задач биомеханики
кровообращения.
5
В таблице 1.1 приведены предшествующие и последующие дисциплины,
направленные на формирование компетенций, заявленных в пункте 1.1.
Таблица 1.1- Дисциплины, направленные на формирование компетенций
Код
ПК-1
ПК-11
Наименование компетенции
Предшествующие
дисциплины
Последующие
дисциплины
Профессиональные компетенции
выявлять сущность научно-технических Вычислительная
НИР
проблем,
возникающих
в
ходе механика и
профессиональной
деятельности,
и компьютерный
привлекать
для
их
решения инжиниринг
соответствующий физико-математический
аппарат,
вычислительные
методы
и Биомеханика спорта
компьютерные технологии.
Биомеханика костной
системы
самостоятельно адаптировать и внедрять
современные наукоемкие компьютерные
технологии
прикладной
механики с
элементами
мультидисциплинарного
анализа для решения сложных научнотехнических
задач создания техники
нового поколения: машин, конструкций,
композитных
структур,
сооружений,
установок,
агрегатов,
оборудования,
приборов и аппаратуры.
владеть
методами
построения
и
исследования математических
моделей
живых
структур,
определяющих
соотношений для живых тканей с учетом
ПСК-2
ростовых деформаций и адаптационной
способности.
Вычислительная
механика и
компьютерный
инжиниринг
Не
предусмотрены
Биомеханика костной
системы
Современные
проблемы
биомеханики,
Биомеханика спорта
Биомеханика костной
системы
НИР
НИП
2 Требования к результатам освоения учебной дисциплины
Учебная дисциплина обеспечивает формирование компетенций ПК-1,
ПК-11, ПСК-2
2.1 Дисциплинарная карта компетенции ПК-1
Код
ПК-1
Формулировка компетенции:
выявлять
сущность
научно-технических
проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, и
привлекать для их решения соответствующий физикоматематический аппарат, вычислительные методы и
компьютерные технологии.
Формулировка дисциплинарной части компетенции:
выявлять сущность научно-технических проблем и
Код
привлекать для их решения соответствующий физикоПК-1.М2.ДВ.02.2
математический аппарат, вычислительные методы и
компьютерные технологии.
Требования к компонентному составу компетенции
П е р е ч е н ь компонентов
Виды учебной
работы
Знает:
- основные уравнения механики
жидкости для описания течения
крови
в
различных
элементах
системы кровообращения;
Лекции.
Самостоятельная
работа по
изучению
теоретического
- основные методы и современные материала.
проблемы биомеханики крови как
неньютоновской жидкости;
основные
определяющие
соотношения,
описывающие
механику течения крови с учетом
влияния
движения
стенок
кровеносных сосудов.
Умеет:
- решать задачи биомеханики крови с
применением программных систем
компьютерного моделирования и
компьютерного
инжиниринга на
основе метода конечных элементов;
составлять
дифференциальные
движения крови.
и
Практические
занятия.
Самостоятельная
работа по
решению
практических
решать задач.
уравнения
Средства
оценки
Вопросы
текущего
контроля.
Экзамен.
Контрольные
работы для
текущего и
рубежного
контроля.
Экзамен.
7
Владеет:
Самостоятельная
- современными методами механики работа по
жидкости и газа;
подготовке к
экзамену.
современными
методами
вычислительной гидродинамики.
Вопросы к
экзамену.
Задания по
дисциплине.
2.2 Дисциплинарная карта компетенции ПК-11
Код
ПК-11
Формулировка компетенции:
самостоятельная адаптация и внедрение современных
наукоёмких компьютерных технологий прикладной
механики
с элементами
мультидисциплинарного
анализа для решения сложных научно-технических
задач создания техники нового поколения: машин,
конструкций, композитных структур, сооружений,
установок, агрегатов, оборудования, приборов и
аппаратуры.
Формулировка дисциплинарной части компетенции:
самостоятельная адаптация и внедрение современных
наукоёмких компьютерных технологий прикладной
Код
механики
с элементами
мультидисциплинарного
ПК-11.М2.ДВ.02.2
анализа для решения сложных научно-технических
задач создания техники нового поколения: заменителей
живых тканей, протезов.
Требования к компонентному составу компетенции
Перечень компонентов
Знает:
методы
математического
моделирования течения крови и
поведения кровеносных
сосудов;
технологий
их
компьютерной
реализации.
Умеет:
делать
обзор
литературных
источников;
осуществить
математическую
постановку задачи вычислительной
гидродинамики течения крови с
учетом влияния стенок сосуда и
В и д ы учебной
работы
Средства
оценки
Лекции.
Самостоятельная
работа студентов
по изучению
теоретического
материала.
Тестовые
вопросы для
текущего и
рубежного
контроля.
Практические
занятия.
Самостоятельная
работа студентов
по решению
практических
Практические
задания к
контрольным
работам.
стента с памятью формы;
- выбрать и применить
решения данной задачи.
8
метод
Владеет:
- умением читать и анализировать
учебную литературу;
аппаратом
теоретической
механики,
необходимым
для
изучения
других
дисциплин,
спецкурсов, а также для работы с
современной
научно-технической
литературой;
программными
средствами,
позволяющими
создавать
и
производить моделирование течения
крови в сосудах.
задач.
Самостоятельная
работа по
подготовке к
экзамену.
Вопросы к
экзамену.
Задания по
дисциплине.
2.3 Дисциплинарная карта компетенции ПСК-2
Код
ПСК-2
Формулировка компетенции:
владение
методами
построения
и исследования
математических
моделей
живых
структур,
определяющих соотношений для живых тканей с учетом
ростовых деформаций и адаптационной способности.
Код
ПСК-2.М2.ДВ.02.2
Формулировка дисциплинарной части компетенции:
владение
методами
построения
и исследования
математических моделей живых структур.
Требования к компонентному составу компетенции
Перечень компонентов
Виды учебной
работы
Знает:
- основные реологические модели, Лекции.
описывающие течение крови и Самостоятельная
работа студентов
лимфы в сосудах человека.
по изучению
теоретического
материала.
Умеет:
делать
обзор
литературных
источников,
осуществить
математическую
постановку задачи вычислительной
гидродинамики течения крови с
учетом влияния стенок сосуда и
стента с памятью формы;
- выбрать и применить метод
решения данной задачи.
Практические
занятия.
Самостоятельная
работа студентов
по решению
практических
задач.
Средства
оценки
Тестовые
вопросы для
текущего и
рубежного
контроля.
Практические
задания к
контрольным
работам.
9
Владеет:
- умением читать и анализировать
учебную литературу;
аппаратом
теоретической
механики,
необходимым
для
изучения
других
дисциплин,
спецкурсов, а также для работы с
современной
научно-технической
литературой;
программными
средствами,
позволяющими
создавать
и
производить моделирование течения
крови в сосудах.
Самостоятельная
работа по
подготовке к
экзамену.
Вопросы к
экзамену.
Задания по
дисциплине.
3 Структура учебной дисциплины по видам и формам учебной работы
Таблица 3.1 - Объём и виды учебной работы
№
п.п.
1
1
Виды учебной работы
2
Аудиторная работа
Трудоёмкость
по семестрам
всего
3
4
34
34
16
16
7
7
3
3
27
27
13
13
- лабораторные работы
0
0
2
Контроль самостоятельной работы (КСР)
2
2
3
Самостоятельная работа студентов (СРС)
72
72
- подготовка к аудиторным занятиям (ПАЗ)
18
18
- изучение теоретического материала (ИТМ)
32
32
- подготовка к контрольным работам (ПКР)
4
4
- курсовая работа (КР)
18
18
36
36
144
4
144
4
- в том числе в интерактивной форме
- лекции (Л)
- в том числе в интерактивной форме
- практические занятия (ПЗ)
- в том числе в интерактивной форме
4
5
Итоговая аттестация по дисциплине:
экзамен
Трудоёмкость дисциплины
Всего:
в часах (ч)
в зачётных единицах (ЗЕ)
4 Содержание учебной дисциплины
4.1 Модульный тематический план
Таблица 4.1 - Тематический план по модулям учебной дисциплины
Номер Номер
Номер
учеб­
раз­
темы
ного
дела
дисци­
мо­
дисци­
плины
дуля плины
Введение
1
1
1
Количество часов (очная форма обучения)
ау; шторная
Итого­
Самостоя­
работа
вая
КСР
тельная
аттес­
всего Л пз ЛР
работа
тация
1
1 0
0
0
0
ПАЗ-5
ПАЗ-1
3
0
3
0
0
0
ИТМ-2
2
2
0
2
0
0
0
3
2
2
0
0
0
0
4
2
0
2
0
0
0
5
2
0
2
0
0
0
12
3
9
0
0
0
6
6
2
4
0
0
0
7
5
0
5
0
1
0
11
4
2
1
9
3
0
0
1
0
0
0
2
0
2
0
1
0
10
2
0
2
0
0
0
11
2
0
2
0
0
0
12
0
0
0
0
0
0
13
0
0
0
0
0
0
1
11
0
1
2
0
7
0
9
0
27
0
0
0
0
0
1
0
2
0
0
36
36
2
3
Всего по модулю:
2
4
Всего по модулю:
8
5
9
3
6
7
Заключение
Всего по модулю:
Итоговая аттестация:
Итого:
ПАЗ-2
ИТМ-2
ПАЗ-2
ИТМ-2
ПАЗ-2
ИТМ-2
ПАЗ-2
ИТМ-2
24
ПАЗ-4
ИТМ-5
КР-3
ИТМ-6
ПКР-2
КР-4
24
ИТМ-2
ИТМ-2
ПКР-2
ИТМ-2
КР-3
ИТМ-2
КР-3
ИТМ-1
КР-3
ИТМ-1
КР-2
ИТМ-1
24
72
Трудо­
емкость,
ч/ЗЕ
6
6
6
6
6
6
36/1
18
18
36/1
6
7
7
7
4
3
2
36/1
36/1
144/4
и
4.2 Содержание разделов и тем учебной дисциплины
Модуль 1. Кровь
Введение. Л - 1 ч.
Основные понятия, термины и определения. Предмет и задачи биомеханики
кровообращения.
Раздел 1. Состав и реология крови. Л - \ ч, ПЗ - 3 ч, ЛР - 0 ч, СРС - 8 ч.
Тема 1. Основные понятия и анатомия системы кровообращения.
Строение кровеносной системы. Аорта. Вена. Капилляры. Сердце. Состав
крови. Большой и малый круги кровообращения.
Раздел 2. Биомеханика течения крови. Л -
2 ч, ПЗ -
2 ч, ЛР -
Оч,
СРС - 8 ч.
Тема 2. Реология крови. Модели, описывающие реологию
крови.
Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Модель Кассона. Гематокрит.
Тема 3. Уравнения Навье-Стокса для описания течения крови.
Раздел 3. Течение крови с учётом распространения волны. Л -
Оч,
ПЗ - 4 ч, ЛР - 0 ч, СРС - 8 ч.
Тема 4. Течение крови в крупных сосудах как в коллапсирующих
трубках. Асимптотика и устойчивость. Tube law.
Тема 5. Течение крови в сосудах с учётом распространения волны.
Перистальтическое
течение
крови.
Экспериментальное
исследование
скорости распространения волны.
Модуль 2. Сосуды
Раздел 4. Структурные особенности и определяющие соотношения для
моделирования артериальных сосудов и вен. Л - 2 ч, ПЗ - 9 ч, ЛР - 0 ч, СРС
-24ч.,КСР-1_ч.
Тема 6. Анатомия сосудов гемодинамического русла. Медиа. Адвентиция.
Интима. Waviness. Распределение коллагеновых волокон.
Тема 7. Математические модели и определяющие соотношения для
описания
механического
поведения
сосудов.
Вязкоупругие
модели.
Гиперупругие
модели.
Гипоупругие модели.
Методы
определения
параметров определяющих соотношений.
Модуль 3. Применение методов вычислительной гидродинамики для
решения задач биомеханики кровообращения
Раздел 5. Вычислительная гидродинамика. Л - \ ч, ПЗ - 5 ч, ЛР -0 ч, СРС 6ч,КСР-1ч.
Тема 8. Понятия вычислительной гидродинамики. Явные и неявные
расчётные схемы. Метод конечных элементов.
Тема 9. Изучение навыков работы с программным обеспечением ANSYS
CFX.
Раздел
6.
Решение
задач
биомеханики
кровообращения
с
учётом
взаимодействия «жидкость - твердое тело». Л - 0 ч, ПЗ - 4 ч, ЛР - 0 ч,
СРС - 1 4 ч.
Тема
10. Алгоритм
реализации схемы
«Fluid -
solid interaction».
Взаимодействие жидкость — твердое тело.
Тема 11. Критерии возникновения тромбов. Wall shear stress. OSI index.
Тема
12. Решение задачи
о течении крови в сосуде
с
учётом
взаимодействия жидкость - твердое тело
Раздел 7. Решение задачи о течении крови в сосуде с установленным
стентом с памятью формы Л - I ч, ПЗ - 0 ч, ЛР - 0 ч, СРС - 4 ч.
Тема 13. Решение задачи о течении крови в сосуде с установленным
стентом с памятью формы.
Заключение. Обзор пройденного материала.
4.3 Перечень тем практических занятий
Таблица 4.2 - Темы практических занятий
№
п.п.
1
Номер темы
дисциплины
1
2
2
3
4
4
5
Наименование темы практического занятия
Основные понятия и анатомия системы кровообращения.
Нахождение параметров моделей Кассона, Каро и степенной
жидкости.
Построение tube law для латексной трубки на основе
экспериментальных данных.
Построение модели перистальтического течения жидкости Каро.
13
5
6
Расчёт распределения коллагеновых волокон в артерии.
6
7
Нахождение параметров модели Holzapfel.
7
8
Построение явных и неявных расчётных схем.
8
9
Работа с программным обеспечением ANSYS CFX.
9
10
Реализация схемы «Fluid - solid interaction».
10
11
Расчёт Wall shear stress и OSI index.
4.4 Перечень тем лабораторных работ
Не предусмотрены.
4.5 Виды самостоятельной работы студентов
Таблица 4.3 - Виды самостоятельной работы студентов (СРС)
Номер темы
(раздела)
Вид самостоятельной работы студентов
дисциплины
Введение
Подготовка к аудиторным занятиям
1
Подготовка к аудиторным занятиям
Изучение теоретического материала
2
Подготовка к аудиторным занятиям
Изучение теоретического материала
Подготовка к аудиторным занятиям
3
Изучение теоретического материала
Подготовка к аудиторным занятиям
4
Изучение теоретического материала
Подготовка
к аудиторным занятиям
5
Изучение теоретического материала
Подготовка к аудиторным занятиям
6
Изучение теоретического материала
Курсовая работа
Изучение теоретического материала
7
Подготовка к контрольным работам
Курсовая работа
Изучение теоретического материала
8
Изучение теоретического материала
9
Подготовка к контрольным работам
Изучение теоретического материала
10
Курсовая работа
Изучение теоретического материала
11
Курсовая работа
Изучение теоретического материала
12
Курсовая работа
Изучение теоретического материала
13
Курсовая работа
Заключение Изучение теоретического материала
Итого:
в ч / в ЗЕ
Трудоёмкость,
часов
5
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
5
3
6
2
4
2
2
2
2
3
2
3
1
3
1
2
1
72/2
14
4.5.1 Изучение теоретического материала.
Тематика вопросов.
Введение. История биомеханики кровообращения.
Тема 1. Капилляры и течение в капиллярах.
Тема 2. Кровь как степенная жидкость.
Тема 3. Модель Каро.
Тема 4. Различные виды tube law.
Тема 5. Перистальтика в сосуде со стенозом.
Тема 6. Гистология сосудов.
Тема 7. Модель Огдена.
Тема 8. Запись уравнений методом конечных элементов.
Тема 9. Построение результатов в ANSYS CFX.
Тема 10. Применение FSI в гемодинамике.
Тема 11. Критерии возникновения аневризм.
Тема 12. Решение задачи о течении крови в сосуде со стенозом с учётом
взаимодействия жидкость - твердое тело.
Тема 13. Решение задачи о течении крови в сосуде с установленным
стентом с памятью формы.
Заключение. Логическая структура биомеханики кровообращения.
4.6 Перечень тем курсовых работ (проектов)
1) Численное моделирование неустойчивого течения крови в двумерном
коллапсирующем сосуде.
2) Влияние толщины стенки, осевой деформации и граничных условий на
зависимость «давление - площадь сечения» в коллапсирующих трубках.
3) Влияние стеноза на движение стенки - численный анализ возможного
механизма развития ишемической болезни.
4) Численное моделирование ньютоновской и неньютоновской моделей
крови для графтового анастомоза дистального конца.
5) Влияние неньютоновских свойств крови на течение в бифуркации сонной
артерии.
6) Зависимость давление - скорость жидкости в коллапсирующих трубках.
15
5 Образовательные технологии, используемые
для формирования компетенций
Реализация компетентностного подхода должна
предусматривать
широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм
проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью
формирования и развития профессиональных навыков обучающихся.
Проведение лекционных занятий по дисциплине основывается на активном
методе обучения, при которой учащиеся не пассивные слушатели, а активные
участники занятия, отвечающие на вопросы преподавателя. Вопроса
преподавателя нацелены на активизацию процессов усвоения материала.
Преподаватель заранее намечает список вопросов, стимулирующих
ассоциативное мышление и установления связей с ранее освоенным
материалом.
Практические занятия проводятся на основе реализации метода обучения
действием: определяются проблемные области; формируются группы
(команды); каждое практическое занятие проводится по своему алгоритму. При
проведении практических занятий преследуются следующие цели: применение
знаний отдельных дисциплин и креативных методов для решения проблем;
отработка
командных
навыков взаимодействия;
закрепление основ
теоретических знаний; развитие творческих навыков по управлению
инновациями через разработку и реализацию проектов.
Проведение занятий основывается на интерактивном методе обучения, при
котором учащиеся взаимодействуют не только с преподавателем, но и друг с
другом. При этом доминирует активность учащихся в процессе обучения.
Место преподавателя в интерактивных занятиях сводится к направлению
деятельности учащихся на достижение целей занятия.
6 Управление и контроль освоения компетенций
6.1 Текущий контроль освоения заданных дисциплинарных компетенций
Текущий контроль освоения дисциплинарных компетенций проводится в
следующих формах:
• опрос;
• текущая контрольная работа для анализа усвоения материала.
6.2 Рубежный и промежуточный контроль освоения заданных
дисциплинарных компетенций
Рубежный контроль освоения дисциплинарных компетенций проводится в
следующих формах:
• контрольные работы (модуль 2, 3; темы 7, 9);
• контрольное бланочное тестирование (модуль 1,3; темы 5, 13);
16
Таблица 6.1 - Темы контрольных работ
Номер модуля Номер темы
Тема контрольной работы
2
7
Определяющие
соотношения
для
вязкоупругих, гиперупругих и гипоупругих
моделей.
3
9
Принципы работы программного обеспечения
ANSYS
6.3 Итоговый контроль освоения заданных
дисциплинарных компетенций
1) Экзамен
- Экзамен по дисциплине проводится устно по билетам. Билет содержит
два теоретических вопроса и одно практическое задание.
- Экзаменационная оценка выставляется с учётом результатов рубежной
аттестации.
Фонды оценочных средств, включающие типовые задания, контрольные
работы, тесты и методы оценки, критерии оценивания, перечень контрольных
точек и таблица планирования результатов обучения, позволяющие оценить
результаты освоения данной дисциплины, входит в состав УМКД на правах
отдельного документа.
6.4 Виды текущего, рубежного и итогового контроля освоения элементов
и частей компетенций
Таблица 6.2 - Виды контроля освоения элементов и частей компетенций
Контролируемые результаты
освоения дисциплины (ЗУВы)
Вид конт роля
ТТ
РТ
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
КР
Экзамен
Знает:
основные
уравнения
механики
жидкости для описания течения крови в
различных
элементах
системы
кровообращения;
— основные методы и современные
проблемы биомеханики крови как
неньютоновской жидкости;
- основные определяющие
соотношения, описывающие механику
течения крови с учетом влияния
движения стенок кровеносных сосудов;
методы
математического
моделирования
течения
крови
и
поведения
кровеносных
сосудов;
17
технологий
их
компьютерной
реализации;
- основные реологические модели,
описывающие течение крови и лимфы в
сосудах человека.
+
+
+
Умеет:
- решать задачи биомеханики крови с
применением
программных
систем
компьютерного
моделирования
и
компьютерного инжиниринга на основе
метода конечных элементов;
составлять
и
решать
дифференциальные уравнения движения
крови;
делать
обзор
литературных
источников;
осуществить
математическую
постановку
задачи
вычислительной
гидродинамики течения крови с учетом
влияния стенок сосуда и стента с
памятью формы;
- выбрать и применить метод решения
данной задачи.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Владеет:
- современными методами механики
жидкости и газа;
современными
методами
вычислительной гидродинамики;
- умением читать и анализировать
учебную литературу;
- аппаратом теоретической механики,
необходимым для изучения других
дисциплин, спецкурсов, а также для
работы
с
современной
научнотехнической литературой;
программными
средствами,
позволяющими создавать и производить
моделирование течения крови в сосудах.
ТТ - текущее тестирование;
РТ - рубежное тестирование по модулю;
КР - рубежная контрольная работа по модулю.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
18
7 График учебного процесса по дисциплине
Таблица 7 . 1 - График учебного процесса по дисциплине
Вид работы
1
Раздел:
2
1
Практические
занятия
КСР
2
5
Р2
0
1
Подготовка к 3 3
аудиторным
занятиям
1 1
Изучение
теорети­
ческого мате­
риала
Подготовка к 0 0
контрольным
работам
0 0
Курсовая
работа
Контр.
тестирование
Дисциплин.
контроль
4
3
Р1
Лекции
Модуль:
Итого,
ч
Распределение часов по учебным неделям
6
7
РЗ
8
9
10
Р4
11
12
Р5
13
14
15 16
Р7
17 18
Р6
2
0
0
0
2
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
7
2
0
2
2
2
5
2
2
3
4
0
0
0
0
0
0
27
1
1
2
2
2
2
2
1
1
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
18
2
2
2
2
4
4
3
2
2
3
2
0
1
1
0
0
32
0
0
0
0
0
2
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
2
2
3
0
0
5
4
2
0
0
0
0
18
Ml
М2
+
мз
+
Экз.
19
8 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
8.1 Карта обеспеченности дисциплины учебно-методической литературой
Профессиональный
М2.ДВ.02.2
Биомеханика
кровеносной системы
(цикл дисциплины)
обязательная
по выбору студента
базовая часть цикла
вариативная часть цикла
{полное название дисциплины)
Прикладная механика/Биомеханика
151600.68
(код направления /
специальности)
(полное название направления подготовки / специальности)
Уровень
подготовки
ПМ/БМ
(аббревиатура направления /
специальности)
X
Семестр(ы) 3_
2011
Форма
обучения
специалист
бакалавр
магистр
(год утверждения
учебного плана ООП)
X
очная
заочная
очно-заочная
Количество групп
Количество студентов
доцент
Кучумов А.Г.
(фамилия, инициалы преподавателя)
(должность)
ФПММ
(факультет)
тел. 239-17-02
ТМБ
(кафедра)
(контактная информация)
№
Библиографическое описание
(автор, заглавие, вид издания, место, издательство,
Год издания, количество страниц)
Количество
экземпляров
в библиотеке
СПИСОК ИЗДАНИЙ
1
2
3
1
2
3
1 Основная литература
Biomechanics at Micro- and Nanoscale Levels / The Ministry of
Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan; Ed. by
H. Wada .— New Jersey : World Scientific, 2005-2007 (Singapore). ISBN 978-9-8127-0814-4. - V o l . 4 .— 2007 .— 172 p.
Biomechanics at Micro- and Nanoscale Levels / The Ministry of
Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan; Ed. by
H. Wada .— New Jersey : World Scientific, 2005-2007 (Singapore)
.— ISBN 978-9-8127-0814-4. -Vol. 1 .— 2005 .— 173 p.
The World of Nano-Biomechanics. Mechanical Imaging and
Карта книгообеспеченности
В б!-,бПИ0Т8КЛ-' ГЛЭ.ИВ
1
1
1
20
Measurement by Atomic Force Microscopy / A. Ikai [it el.]. Amsterdam : Elsevier, 2008 .— 283 p.
4
Modeling of Physiological Flows / Ed. by D. Ambrosi .— Milano :
1
Springer-Verlag, 2012 .— 414 с
1
2 Дополнительная литература
2.1 Учебные и научные издания
Biomechanics. Mechanical Properties of Living Tissues / Y. С Fung
.— 2 ed .— New York : Springer-Verl., 1993 .— 568 p.
2.2 Периодические издания
Российский журнал биомеханики
2
Основные данные об обеспеченности на
03.11.2014
{дата составления рабочей программы)
основная литература
|х
| обеспечена
не обеспечена
дополнительная литература
|х
| обеспечена
не обеспечена
Зав. отделом комплектования
научной библиотеки
'•zz.
Н.В. Тюрикова
/,-
Текущие данные об обеспеченности на
(дата контроля литературы)
основная литература
обеспечена
дополнительная литература
обеспечена
Зав. отделом комплектования
научной библиотеки
ъарта кни гообеспеченности
•'^пиотеку сдана
|
| не обеспечена
не обеспечена
Н.В. Тюрикова
21
9 Материально-техническое обеспечение дисциплины
9.1 Специализированные лаборатории и классы
Таблица 9.1 - Специализированные лаборатории и классы
№
п.п.
Название
1
2
1
Помещения
Площадь,
Принадлежность
Номер
м2
(кафедра)
аудитории
3
Компьютерный класс
Кафедра ТМБ
Количество
посадочных
мест
4
5
6
405 корп.
В
25
10
9.2 Основное учебное оборудование
Таблица 9.2 - Учебное оборудование
№
п.п.
Наименование и марка
оборудования (стенда,
макета, плаката)
Кол-во,
ед.
1
2
3
Форма приобретения / владения
Номер
(собственность, оперативное
аудитории
управление, аренда и т.п.)
4
1
Персональные
компьютеры
10
Оперативное управление
2
Видеопроектор, экран
1
Оперативное управление
5
405 корп.
В
407 корп.
В
22
Лист регистрации изменений
№
п.п.
Содержание изменения
1
2
1
2
3
4
Дата,
номер протокола
заседания
кафедры.
Подпись
заведующего
кафедрой
3