[ «Проректор-директор института Директор ИНК _ А.В. Клименов «_»_2014 г. БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Науки о земле Направление (специальность) ООП ...»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор института
Директор ИНК
___________ А.В. Клименов
«___»_____________2014 г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Науки о земле
Направление (специальность) ООП ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Номер кластера
Профиль(и) подготовки (специализация) ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Квалификация (степень) БАКАЛАВР
Базовый учебный план приема 2013 г.
Курс Ш семестр осенний
Количество кредитов 4
Код дисциплины МЕЦ.В.3.1
Виды учебной деятельности Временной ресурс по очной форме обучения
Лекции, ч 16
Практические занятия, ч 16
Лабораторные занятия, ч Аудиторные занятия, ч 32
Самостоятельная работа, ч 40
ИТОГО, ч 72
Вид промежуточной аттестации ЗАЧЁТ
Обеспечивающее подразделение кафедра ЭБЖ
Заведующий кафедрой _____________ Романенко С.В.
(ФИО)
Руководитель ООП __________________ Ларионова Е.В.
(ФИО)
Преподаватель ___________________ Крепша Н.В.
(ФИО)
2014 г.Форма титульного листа
1. Цели освоения дисциплиныОсновной целью образования по дисциплине «Науки о Земле» является формирование у студентов знаний и умений, необходимых для целостного и системного представления о строении и функционировании планеты Земля как важнейшего условия устойчивого существования на ней человека и умения использовать законы и принципы науки для принятия проектных решений в своей профессиональной деятельности.
Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к:
научно-исследовательской и производственно-технологической работе в профессиональной области, связанной с контролем соблюдения экологической безопасности работ, разработкой малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых технологий;
поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов.
2. Место дисциплины в структуре ООПДисциплина относится к общим математическим и естественно-научным дисциплинам. Она также непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (физика, химия, математика) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Пререквизитами для дисциплины «Науки о Земле» являются дисциплины ЕНМ циклов: «Экология», «Химия», «Ноксология». Содержание разделов дисциплины «Науки о Земле» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ): начертательная геометрия и инженерная графика, теплофизика, надёжность технических систем и технических рисков.
3. Результаты освоения дисциплины
После изучения данной дисциплины бакалавры приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р2, Р4 для профиля «Инженерная защита окружающей среды». Соответствие результатов освоения дисциплины «Науки о Земле» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице 1.
Таблица 1
Формируемые компетенции и результаты освоения дисциплины
Формируемые компетенции в соответствии с ООП Результаты освоения дисциплины
З 6.9
З 6.10
В результате освоения дисциплины бакалавр должен знать:
Основные разделы и направления наук о Земле, строение, функционирование и развитие Земли как важнейшего условия устойчивого существования человека на Земле;
Основные взаимосвязи геосфер как единого целого планеты Земля, необходимые при решении вопросов охраны и управления окружающей природной среды.
У 6.7
У 6.8 В результате освоения дисциплины бакалавр должен уметь:
Анализировать и оценивать информацию об атмосфере, гидросфере, литосфере любой территории России, в т.ч. Томской области;
Использовать методы определения наиболее распространенных минералов и горных пород земной коры.
В 6.4
В 6.5 В результате освоения дисциплины бакалавр должен владеть:
Методикой обработки, систематизации и анализа экспериментальных результатов химического состава атмосферы, литосферы, поверхностных и подземных вод при загрязнении их хозяйственным и объектами;
Практическими навыками качественной и количественной экологической оценки сфер Земли в результате техногенной деятельности человека для их инженерной защиты.
В результате освоения дисциплины «Науки о Земле» студентом должны быть достигнуты следующие результаты (таблица 2):
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины (модуля)
№ п/п Результат
РД1 Компетенции самосовершенствования (сознание необходимости, владением культурой безопасности и риск-ориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности).
РД2 Способность использовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач.
РД3 Способность к абстрактному и критическому мышлению, исследованию окружающей среды для выявления ее возможностей и ресурсов, способность к принятию нестандартных решений и разрешению проблемных ситуаций.
РД4 Способность анализировать механизмы воздействия опасностей на человека, определять характер взаимодействия организма человека с опасностями среды обитания с учетом специфики механизма токсического действия вредных веществ, энергетического воздействия и комбинированного действия вредных факторов.
4. Структура и содержание дисциплины 4.1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Науки о Земле, их предмет и задачи
Предмет дисциплины «Науки о Земле». Основные понятия. Связь дисциплины с общественными, естественными и техническими науками. Место дисциплины в системе наук. Цель, основные задачи и методы изучения дисциплины. Предпосылки формирования наук о Земле. Главные природные системы Земли согласно классификации по принципу «причина–следствие». Модель соподчинения геосфер Земли. Соотношение геосфер и наук о Земле. Предмет изучения наук: геология, геоморфология, гидрогеология, гидрология, метеорология, почвоведение и экология. Уникальность планеты Земля.
Раздел 2. Строение солнечной системы
Химический состав вещества на Солнце.
Раздел 3. Тектоника плит: вулканическая деятельность и землетрясения
Распределение вулканов в кайнозойский период развития Земли. Последовательность извержения вулканов и название их продуктов. Типы вулканов и извержений. Области питания вулканов. Разрез очага магмы под вулканами Ключевской и Безымянный (Камчатка). Фумаролы и гейзеры. Землетрясения и причины их образования. Параметры землетрясения. Методы прогноза землетрясений.
Раздел 4. Минералы и горные породы
Современная систематика минералов. Понятие минерала и его характерные признаки. Пять групп классов минералов и их диагностические признаки: самородные элементы, сульфиды, галогены, оксиды, гидроксиды, соли кислородных кислот. Кристаллическая структура минералов. Понятие горной породы. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. Магматические (igneous), метаморфические (metamorphic) и осадочные (sedimentary) горные породы. Классификация породы в практических целях: природные скальные грунты – с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными); природные дисперсные грунты – с механическими и водно-коллоидными структурными связями; природные мерзлые грунты; техногенные (скальные, дисперсные, мерзлые) с различными структурными связями, образованные в результате деятельности человека. Структура и текстура горных пород.
Раздел 5. Гидросфера и атмосфера.
Понятие о климате и погоде
Три составляющие части гидросферы. Сущность фундаментальных свойств гидросферы. Схема большого и малого круговоротов воды на Земле. Химический состав незагрязненной атмосферы. Три экологические проблемы, связанные с загрязнением воздуха. Роль озона в поступлении солнечной радиации на Землю. Функция атмосферы для всего живого Земли. Деление атмосферы по высоте с учетом распределения температуры. Климат. Три основных цикла атмосферных процессов, которые играют определяющую роль в формировании климата. Отличительные черты проявления циклона и антициклона. Что такое погода. Климатообразующие формы местной циркуляии.
Раздел 6. Деятельность поверхностных текучих и подземных вод
Геологическая деятельность поверхностных текучих вод. Смыв. Размыв (эрозия). Линейный сток. Виды эрозии и ее базис. Деятельность временных водотоков. Транспортировка продуктов разрушения. Аккумуляция продуктов разрушения. Аллювий пойменный и русловой. Основные стадии развития речной долины. Формы существования воды в горных породах. Водоносные горизонты и водоупоры. Гравитационная, трещинно-жильная, физически связанная, гигроскопическая, пленочная, капиллярная вода. Коллекторные свойства горных пород. Происхождение и состав подземных вод. Условия залегания подземных вод – верховодка, грунтовые, межпластовые воды. Карстовые процессы. Оползни.
Раздел 7. Основы картографирования.
Принципы составления карт и разрезов
Раздел 8. Заключение.
Круглый стол по обсуждению проблем наук о Земле.
4.2. Содержание практических занятий
Практические занятия являются формой групповой аудиторной учебной работы под руководством преподавателя. Основной целью занятий является формирование умений в наиболее фундаментальных вопросах, решении ситуационных и практико-ориентированных задач. Студенты под руководством и при консультировании преподавателя выполняют индивидуальные задания. Примерная тематика практических занятий в зависимости от области знаний обучающихся и цели занятий представлены в таблице 3. На практических занятиях рекомендуется проведение ролевых и деловых игр.
Таблица 3
Практические занятия
Раздел дисциплины Темы практических занятий
1. Науки о Земле, их предмет и задачи Семинар. Основные понятия. Цель, основные задачи и методы изучения дисциплины. Предпосылки формирования наук о Земле. Главные природные системы Земли согласно классификации по принципу «причина–следствие». Модель соподчинения геосфер Земли. Соотношение геосфер и наук о Земле. Уникальность планеты Земля.
2. Строение солнечной системы Выполнение задания в рабочей тетради. Циклы солнечной активности и его влияние на Землю. Планеты земной группы. Вертикальный разрез земного шара. Разрез земной коры. Влияние Луны на Землю. Химический и минеральный состав вещества солнечной системы и оболочек Земли.Три группы пород, наиболее распространенные на континентах.
3. Тектоника плит: вулканическая деятельность и землетрясения
Выполнение задания в рабочей тетради. Распределение вулканов в кайнозойский период развития Земли. Разрез очага магмы под вулканами Ключевской и Безымянный (Камчатка). Фумаролы и гейзеры. Землетрясения и причины их образования. Параметры землетрясения. Методы прогноза землетрясений.
4. Минералы и горные породы Изучение коллекции минералов и горных пород. Посещение минералогического музея ИПР ТПУ
5. Гидросфера и атмосфера. Понятие о климате и погоде Выполнение задания в рабочей тетради. Решение задачи с оценкой загрязнения вод от полигона твёрдых бытовых отходов.
6. Деятельность поверхностных текучих и подземных вод Выполнение задания в рабочей тетради. Построение геологических карт и разрезов с целью оценки влияния на окружающую среду открытой разработки каменного угля
5. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
5.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
работе бакалавров с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме и выбранной теме выпускной работе,
выполнении домашних заданий,
переводе материалов из тематических информационных ресурсов с иностранных языков,
изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,
изучении теоретического материала к практическим занятиям,
подготовке к зачёту.
5.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
- уникальность планеты Земля,
- современные природные процессы Сибирского Федерального округа,
- экзогенные процессы на территории города Томска,
- основы картографирования. Принципы составления геолого-экологических карт и разрезов.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов и заключается в:
поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований;
выполнение графических работ;
анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;
исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах.
В качестве индивидуальной работы студент в течение семестра должен:
подготовить творческую работу, которая наряду с обзором известного материала будет включать исследование проблемы в периодических издания по наукам о Земле; предусмотрена защита работы с презентацией;
выполнить индивидуальные графические работы, которые заключаются в построение геологического разреза литосферы территории.
Примерная тематика творческой работы приведена ниже.
5.1.2. Темы творческих работ:
Проблемы экологической устойчивости литосферы при добычи полезных ископаемых.
Глобальные изменения климата в сопоставлении с фактическими данными климатологии.
Двуокись углерода – основа жизни на Земле.
Обоснование невозможности проявления землетрясений в Томске.
Основные проблемы экологической экологии.
Закономерности распространения видов горных пород в городе Томске
Экологические проблемы недропользования в России
Природные опасности России
Солнце, погода и климат
10. Экологическое значение и роль подземных вод в оценке их загрязнения.
6. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей. Подготовка по темам самостоятельной работы проверяется путем опроса студентов на практических занятиях. Защита творческой работы проводится в период 2-х конференц-недель и оценивается как преподавателем, так и студентами. Оценка творческой работы включает оценку содержания и оформления, защиту, ответы на вопросы и активность студента в течение обсуждения работ в группе.
7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения дисциплиныОценка качества освоения дисциплины производится по результатам следующих контролирующих мероприятий (табл. 4):
Таблица 4
Контролирующие мероприятия Результаты обучения по дисциплине
Устный опрос всех студентов на практических занятиях для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины РД1
Анализ и обсуждения подготовленных студентами работ и докладов РД3, РД4
Индивидуальные домашние задания
Контрольные работы РД2
Итоговая зачетная работа РД1–4
Текущий и рубежный контроль проводится в виде контрольных работ и коллоквиумов. Промежуточный контроль (экзамен) проводится в устной форме.
Для оценки качества знаний во время текущей и промежуточной аттестации подготовлен банк контролирующих материалов, который включает около 150 вопросов на единственный, множественный, установление соответствия, последовательности, краткий ответ по всем модулям дисциплины.
Для оценки качества освоения дисциплины при проведении контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства (фонд оценочных средств) (с примерами):
№ Задание на выбор единственного ответа Варианты ответов
1 Определите название наук, изучающих состав Земли: 1. Геофизика; 2. Метеорология и климатология; 3. Минералогия, геохимия;
4. Гидрогеология;
2 Выберите правильный вариант ответа на вопрос, какая из
планет земной группы не имела магнитного поля: 1. Меркурий; 2. Земля; 3. Венера; 4. Марс;
3 Укажите, в каких слоях внутреннего строения Земли породы находятся в пластичном и жидком состояниях:
1. Внутреннее ядро и астеносфера;
2. Нижняя мантия и внешнее ядро;
3. Астеносфера и внешнее ядро;
4. Внешнее и внутреннее ядро;
4 Определите, к какой группе пород относятся кристаллические сланцы и гнейсы: Осадочным; 2. Метаморфическим;
3. Магматическим; 4. Гематогенным;
5 Выберите, чему равна частота (Гц) пульсации магнитного поля Земли 1. 8–16; 2. 24–36; 3. 4–12; 4. 12–24;
6 Выберите, как называются вихри с высоким давлением в центре и вращением по часовой стрелке в Северном полушарии Земли: 1. Антициклон; 2. Циклон; 3. Бризы;
4. Ураган;
7 Определите, в каких двух сферах атмосферы температура убывает с высотой:
Тропосфере, стратосфере; 2.Тропосфере, мезосфере; 3. Тропосфере, термосфере;
4. Стратосфере, мезосфере;
8 Укажите, каким фундаментальным свойством гидросферы можно объяснить сохранение подводной жизни при замерзании воды:
1. Единство и «всюдность» природных вод;
2. Особое строение молекулы воды;
3. Геологически вечная подвижность воды;
4. Высокая химическая активность воды;
9 Выберите, как называется наука, изучающая подземные воды Земли: 1. Геоморфология; 2. Гидрология;
3. Гидрогеология; 4. Геология;
10 Укажите, какие слои включает континентальная часть литосферы: 1. Осадочный, гранитный, базальтовый, границу Мохо;
2. Осадочный, гранитный, базальтовый, верхнюю мантию;
3. Осадочный, базальтовый, границуМохо;
4. Гранитный, базальтовый, границу Мохо;
Задание на выбор множественных ответов 11 На основе общенаучных принципов системности и причинности выведены критерии соподчинения геосфер между собой и с космосом в отношении «причина–следствие» (Лукин, Гудымович, 1982). Укажите, что лежит в основе модели соподчинение геосфер: 1. Масса их;
2. Пространственное их расположение;
3. Время их образования;
4. Магнитное поле;
12 «Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторимым в других небесных телах представляется нам лик Земли» (Вернадский, 1989). В чем состоит уникальность планеты Земля?
1. Вращение вокруг Солнца и своей оси, наличие атмосферы (СО2, азот);
2. Есть жизнь, которая поддерживается солнечно-земным взаимодействием с оптимальным соотношением света, воздуха, тепла, воды, пищи;
3. Находится на расстоянии от Солнца (108–109 млн км), магнитного поля нет;
4. Периоды вращения вокруг своей оси (24 часа, 1 сутки) и вокруг солнца (365.25 суток) определили главные биологические ритмы всех живых организмов.
13 Установлено, что основная причина гибели людей при землетрясениях – обрушение зданий. Идентифицируйте, от чего зависит количество человеческих жертв при землетрясениях:
1. Времени и ощущении конечной стадии (афтершок) землетрясения;
2. Глубины очага и нахождения населенного пункта от эпицентра;
3. Качества построек;
4. Наличие в плейстоценовой зоне сельскохозяйственных объектов, одноэтажной застройки, лесных массивов и т.д.
14 Перечислите отличительные черты фумарол? Выделение углекислого или другого газа и горячей воды после извержения вулкана;
Постоянно фонтанирующий горячий источник на большую высоту;
3. Выход на поверхность горячего вулканического газа и пара в виде струй на поверхности вулкана или неостывших лавовых потоков;
4. Поток горячих глубинных газов флюидов;
15 Перечислите, какие циклы атмосферных процессов играют определяющую роль в формировании климата: 1. Особенности растительного покрова и загрязнённость атмосферы; 2. Теплооборот и влагооборот; 3. Атмосферная циркуляция;
4. Рельеф;
Задание на установление последовательности
16 Известно, что геосферы Земли есть следствие ее развития как планеты. Определите последовательность формирования геосфер Земли: 1. Биосфера; 2. Гидросфера; 3. Атмосфера;
4. Литосфера.
17 Расставьте последовательности названия обломочных (терригениых) горных пород по степени уменьшения размера их обломков: 1.Щебень; 2. Песок; 3. Гравий; 4. Пыль;
Задание на установление соответствия 18 Геология является фундаментальной наукой о Земле, включающая в себя множество взаимосвязанных наук исследования:
Геохимия, минералогия, петрография;
Геофизика, структурная геология, геотектоника;
Палеонтология, историческая геология, палеоботаника;
Метеорологии, климатология;
Установите соответствие между группами наук исследования Земли и их объектами: 1. Физические явления и процессы, происходящие в атмосфере;
2. Строение земной коры;
3. Вещество земной коры;
4. История развития Земли;
19 Укажите соответствие между названиями групп горных пород, распространенных на континентах и их генезисом:
1. Осадочные; 2. Магматические; 3.Метаморфические;
1. Продукт расплавов в верхней мантии и поступление их к поверхности (базальты и др.);
2. Результат выветривания магматических пород на поверхности континентов (глины, глинистые сланцы, пески и песчаники и др.);
3. Результат погружения магматических пород в область повышенных температур и давлений (кристаллические сланцы и гнейсы и др.).
20 Установите соответствие названий групп минералов с их классами:
1. Сульфиды и их аналоги; 2. Галогениды; 3. Оксиды и гидроксиды; 4. Соли кислородных кислот;
1. Кальцит (СаСО3), доломит (СаМg (СО3)2), сидерит (Fe2СО3), гипс (СаsО4·2Н2О), малахит, лазурит, оливин, гранаты, полевые шпаты, кварц, мусковит, тальк, асбест, каолин и т.д.;
2. Галит (NаС1), сильвин (КС1), фториды Са;
3. Пирит (FeS2), халькопирит (СиFе3), галенит (РbS),сфалерит(ZпS);4. Лёд, гематит, лимонит, сапфир, рубин;
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости, промежуточной и итоговой аттестации студентов Томского политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од от 29.11.2011 г.
Календарный рейтинг-план изучения дисциплины представлен в Приложении. Все вида контроля проводятся путем бальной оценки качества усвоения дисциплины.
Текущий контроль производится путем оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы, в том числе самостоятельной подготовки) и результатов практической деятельности (выполнение практический заданий, выполнение индивидуальных заданий, написание реферата).
Рубежный контроль осуществляется путем проведения коллоквиумов и контрольных работ.
Итоговая аттестация (зачёт) проводится в конце семестра в устной форме. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам зачёта. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (60 – текущая оценка в семестре, 40 – промежуточная аттестация в конце семестра).
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
1. Основная литература
N п.п Авторы Название, издательство Год издания Кол-во экз.
1 2 3 4 5
1. Крепша Н.В. Науки о Земле / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2014. – 160 с.
2014
25
Необходимо минимум 5 источников
Электронные издания отсутствуют
2. Дополнительная литература
Гумерова Н.В. Историческая геология. – Томск: ИПФ, ТПУ, 2010. – 106 с.
Гумерова Н.В., Удодов В.П. Геология. – Томск: ИПФ, ТПУ, 2010. – 100 с.
Науки о Земле. Современное естествознание: Энциклопедия в 10 томах. Т. 9. – М.: Наука, 2001. – 524 с.
Интернет-ресурсы:
ru.wikipedia.org/wiki/Науки_о_Земле
zemlja.clow.ru/ Науки о Земле | zemlja.clow.ru | ЭнциклопедияНауки о Земле.
www.soyuzkniga.ru/podkat_5.html. Науки о земле (геодезические, геофизические, географические... Материально-техническое обеспечение дисциплиныПри изучении основных разделов дисциплины используются учебная и учебно-методическая литература, имеющаяся в библиотеке и разработанная на кафедре. Для проведения лекционных и практических занятий необходимы аудитория с мультимедийным обеспечением (компьютер, проектор, звуковое сопровождение).
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2013 по направлению ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ и профилю подготовки Защита окружающей среды
Программа одобрена на заседании кафедры ЭБЖ
(протокол № ____ от «___» _______ 201__ г.).
Автор к.г-м.н., доцент кафедры ЭБЖ ИНК
_________________(Н.В.. Крепша)
к.х.н., доцент каф. ЭБЖ Е.В. Ларионова
Рецензент __________________________
* приложение – Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра.
«