POPIS PARAMETRŮ NOVÝCH ČI UPRAVOVANÝCH STUDIJNÍCH PROGRAMŮ Součást školy Název studijního programu Typ studijního programu Fakulta přírodovědně humanitní a pedagogická, KCH Bioinženýrství Bakalářský Forma studia Charakteristika studijního programu Profil absolventa Cíle studia Prezenční Jedná se o akademicky zaměřený bakalářský studijní program s výrazným zaměřením na praxi a prakticky zaměřené předměty avšak s podstatným a velmi důležitým základním vzděláním v oblasti přírodovědných předmětů, které umožňují pochopení a propojení těchto základních znalostí a dovedností z matematiky, fyziky, chemie a biologie v předmětech souvisejících s bioinženýrstvím a zejména s aplikací při výrobě a testování materiálů pro medicínské aplikace jako scaffoldů pro tkáňové inženýrství, systémů s řízeným dodáváním léčiv a krytů ran. Absolvent bakalářského studijního programu Bioinženýrství získá znalosti z přírodovědných disciplín jako základ inženýrského profilu. Dále získá schopnosti pracovat s aktuálními vědecko-výzkumnými poznatky a na základě nich řešit technologické a materiálové problémy v daném oboru. Bude schopen adekvátně komunikovat s lékaři a biology, porozumět individuálním problémům a navrhovat technická řešení. Absolvent bude schopen využívat výpočetní techniku ke zpracování a prezentaci návrhu řešení a výsledků měření či testování. Teoretické poznatky získané v přírodovědných předmětech budou doplněny praktickými laboratorními zkušenostmi a dovednostmi důležitými pro řešení problémů z oblasti vývoje a testování materiálů pro medicínské aplikace zejména v oblasti tkáňového inženýrství. Student bude rozumět základním konceptům v oblasti bioinženýrství a základním strukturním a dynamickým vlastnostem biologických systémů. Bude se orientovat v metodách testování, měření, získávání, ukládání a analýzy dat. Svůj odborný profil si dotváří volbou z nabídky povinně volitelných a volitelných předmětů. Přírodovědně a technicky založené vzdělání je doplněno i o humanitně a sociálně zaměřené semináře a projekty. Bioinženýrství je dynamicky se rozvíjející inženýrská disciplína, která předpokládá spolupráci mezi inženýry, lékaři a přírodovědci. Z tohoto důvodu tento studijní program poskytuje mezioborový pohled a přístup k řešení aktuálních problémů v oblasti vývoje a testování biomateriálů a materiálů pro tkáňové inženýrství, systémy pro řízené dodávání léčiv, krytů ran atd. Studijní program klade důraz na souvislosti základních inženýrských disciplín s fyzikálními, chemickými
a biologickými vědami se zaměřením na buněčné a tkáňové inženýrství a zdravotnických prostředků. Toto spojení různých vědních oborů je postaveno na mezifakultní spolupráci na Technické univerzitě v Liberci a spolupráci v oblasti vývoje takových materiálů s dalšími výzkumnými a zdravotnickými institucemi nejen v České republice. Cílem tohoto studijního programu je vychovat technicky (inženýrsky) vzdělané odborníky s dostatečnými základy v přírodních vědách pro jejich možnou multidisciplinární komunikaci, porozumění a řešení problémů souvisejících s oblastmi biomateriálového inženýrství pro vývoj a testování nových materiálů či prostředků pro medicínské aplikace. S kvalitním přírodovědným základem a zvládnutím základních poznatků souvisejících s biomedicínským inženýrstvím je možné kvalitně porozumět také interakcím mezi biomateriály a biologickými systémy a navrhovat, vytvářet a testovat materiály pro různorodé využití v medicíně. Cílem studia je vzdělávat studenty v základních přírodovědných disciplínách tedy matematice, fyzice, chemii a biologii spolu s materiálovým inženýrstvím konkrétně zaměřeným na vývoj a testování materiálů pro medicínské aplikace. Standardní doba studia při průměrné studijní zátěží Zdůvodnění potřeby nového studijního programu 3 roky Studijní program zaměřený na bioinženýrství a konkrétně na výrobu, testování a aplikace biomateriálů pro tkáňové inženýrství, systémy pro řízené dodávání léčiv či kryty ran souvisí s dlouhodobým výzkumem, který je veden v týmu prof. Davida Lukáše na Technické univerzitě v Liberci. Jeho zavedení vychází ze zájmu studentů o vývoj a testování materiálů pro medicínské aplikace a z požadavků praxe na studenty s hlubším přírodovědným vzděláním kombinovaným se znalostmi a praktickými dovednostmi souvisejícími s výrobou a testováním takových materiálů. Podle našeho průzkumu, takto konkrétně zaměřený bakalářský studijní program v České republice prozatím chybí. Výzkum a vývoj v oblasti Bioinženýrství v současné době představuje prioritní směr rozvoje univerzity, viz STRATEGICKÝ PLÁN ROZVOJE TECHNICKÉ UNIVERZITY V LIBERCI do roku 2020 s výhledem do roku 2030, kapitola 3 Strategické cíle, podkapitola II Vzdělávací činnost: Nabízet studijní programy koncipované s výzkumným prvkem univerzity s ohledem na budoucí uplatnění absolventů na trhu práce. Navíc kromě regionálního centra excelence (Centrum pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace) byly příbuzné materiálové výzkumné směry podpořeny na TUL řadou výzkumných i rozvojových projektů, které lze považovat za výzkumný a vývojový základ toto studijního programu. Studijní program Bioinženýrství navíc vhodně doplní existující studijní programy TUL.
Studijní program má výrazně mnoho oborový charakter, který využije současného vzdělávacího a výzkumného potenciálu Technické univerzity v Liberci. Dominantní roli při přípravě hraje Fakulta přírodovědně humanitní a pedagogická TUL. Další fakulty se především budou podílet na garanci povinně volitelných a doporučených volitelných předmětů.
PŘÍLOHA Tabulka zobrazující návrh na skladbu předmětů v tomto Bc. SP Bioinženýrství Zcela nové předměty nebo předměty přetvářené pro tento SP. P prakticky zaměřené předměty v povinných předmětech. 1. Matematika 1 2. Laboratorní technika P 3. Obecná chemie 4. Obecná biologie 5. Úvod do bioinženýrství P 6. Tělesná výchova Anglický jazyk (blok PV1) 1.ročník/ZS 1.ročník/LS 7. Matematika 2 8. Fyzika 1 9. Základy biologie buňky a tkání I P 10. Biomateriály pro medicínské aplikace P Anglický jazyk (blok PV1) 2.ročník/ZS 11. Úvod do lineární algebry a diskrétní matematiky 12. Fyzika 2 13. Organická chemie 14. Praktikum z organické chemie 15. Základ biologie buňky a tkání II P 16. Seminář z bioinženýrství 2.ročník/LS 17. Fyzika 3 18. Fyzikální laboratoře 19. Projekt z bioinženýrství P 20. Biologická technika 21. Filozofie pro inženýrská studia 22. Odborná praxe P 3.ročník/ZS 23. Polymery pro medicínu P 24. Biochemie 25. Hodnocení materiálů v tkáňovém inženýrství P 26. Pravděpodobnost a statistika 27. Metody charakterizace nanomaterialů 1 P 28. Bakalářská práce BP1.semestr P 3.ročník/LS 29. Praktikum z biochemie P 30. Fyzika polymerů a biopolymerů P 31. Etika pro tkáňové inženýrství 32. Výpočty, simulace a vizualizace Matlab 33. Bakalářská práce P BP 2.semestr Povinně volitelné předměty - skupina 2 (blok PV2) Úvod do funkcionalizace nanomateriálů
Biologické a akustické signály Základy biostatistiky Anatomie Metodika vědecké práce Fyziologie Anorganická chemie Fyzikální chemie Doporučené volitelné předměty Informační zdroje pro medicínské a nelékařské obory Management inovací Medicínská terminologie Základy práva Personální management Životní prostředí a globální problémy Další studijní povinnosti Součástí studia je povinná odborná praxe, kterou si studenti volí v některém ze spolupracujících podniků, výzkumných institucí či jiných vysokých škol mimo TUL. V ojedinělých případech jsou praxe vykonávány i v dalších firmách. Délka praxe je nejméně 240 hodin. Praxe může být absolvována souvisle nebo po částech. Praxe může probíhat v jediné nebo ve větším počtu různých institucí. Uzavření je podmíněno odevzdáním zprávy z praxe, ve které student popíše průběh praxe, dosažené výsledky a přínosy. Zprávu doplní hodnocením pověřená osoba z firmy, která nad praxí dohlížela. Návrh firem a institucí, kde by studenti mohli vykonávat praxi: Elmarco, Nanoprogress, Nanopharma, Pardam, Zentiva, Ceitec, Biocev, Odetka, Sindat, Contipro, Syntex, Centrum organicke chemie, VŠCHT, Nanotex group, AV ČR
POPIS PARAMETRŮ NOVÝCH ČI UPRAVOVANÝCH STUDIJNÍCH PROGRAMŮ Součást školy Název studijního programu Typ studijního programu Forma studia Charakteristika studijního programu Profil absolventa Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Bioinženýrství Navazující magisterský Prezenční Kombinovaná Bioinženýrství, které je předmětem tohoto studijního programu, je obecně založeno na použití přístupů a metod biologie, fyziky, chemie, matematiky a počítačových věd k řešení reálných problémů věd o živé přírodě. Bioinženýrství zahrnuji aplikaci poznatků výše uvedených disciplín a vlastních analytických a syntetických inženýrských přístupů a k vývoji výrobků. Bioinženýrství využívá rychle se rozvíjející znalosti molekulární biologie. Studijní program je charakterizován uplatněním technických znalostí v oblasti medicíny a biologie. Absolvent studijního programu bioinženýrství nalezne uplatnění v řadě oblastí. Profil absolventa ve vztahu k stanoveným cílům studia je v souladu s definicí bioinženýrství, které je inženýrskou disciplínou založenou na znalostech v oblasti biologie, fyziky, chemie a matematiky. Tyto znalosti transformuje v dovednosti řešit reálné problémy věd o živé přírodě jakými jsou biologie a lékařství. Absolvent bioinženýrství získá dovednost aplikace vlastních analytických a syntetických přístupů k zdokonalování zdravotnických materiálů. Absolvent navazujícího magisterského studijního programu bioinženýrství získá výstupní odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti, které mu umožní: aplikovat znalosti z inženýrství, matematiky a přírodních věd k řešení problémů v oblasti bioinženýrství, ovládat pokročilé experimentální i teoretické nástroje materiálového výzkumu se zvláštním zřetelem na jejich uplatnění v biologii a lékařství. navrhovat experimenty, analyzovat a interpretovat jejich výsledky na základě porozumění fyzikálním, chemickým a biologickým příčinám specifických vlastností materiálů, navrhovat postupy přípravy biologických, nanovlákenných a nanokompozitních materiálů a zjišťovat jejich charakteristiky pro specifické lékařské a biologické aplikace, pracovat s aktuálními vědecko-výzkumnými poznatky a na základě nich řešit inženýrské, technologické a materiálové problémy v daném oboru, respektovat profesionální a etickou odpovědnost oboru, pracovat v multidisciplinárních týmech. 1
Cíle studia Studium v navazujícím magisterském studijním programu Bioinženýrství má následující hlavní cíle a charakteristiky: Vytvoření systému vzdělávání univerzitního typu zaměřeného do oblasti bioinženýrství. Studijní program se opírá o poznatky matematiky a přírodních věd (fyziky, biologie a chemie) a směřuje k řešení praktických problémů v oblasti živé přírody (tj. biologie a lékařství). Cílem studia je představení analytických a syntetických přístupů bioinženýrství k zdokonalování zdravotnických materiálů sahajících od vyšetřování fyziologického chování jednotlivých buněk až po navrhování implantátů založených na živých a neživých materiálech za účelem náhrady nemocné nebo zraněné tkáně. Naplnění vazby mezi vědeckou a praktickou výzkumnou a vývojovou činností garantujícího pracoviště (Katedra chemie (KCH), oddělení bioinženýrství) a univerzitním vzděláváním. Studijní program úzce souvisí s tvůrčí činností KCH-oddělení bioinženýrství, a tak umožňuje rychlý přenos nových teoretických a aplikačních výsledků do vzdělávání i praxe. Rozvoj bioinženýrství v duchu univerzitního vzdělávání včetně zodpovědnosti za vzdělanost studentů projevující se schopností kritického myšlení, kterým absolventi budou utvářet nejenom odborné, ale i rodinné prostředí a zaujímat občanské postoje. Z tohoto důvodu je hlavním cílem studia hluboké porozumění dané odborné problematice, které umožní plné zhodnocení předávaných znalostí a dovedností. Příprava absolventa pro pokračování v doktorských studijních programech na Technické univerzitě v Liberci, zejména v doktorském studijním programu Nanotechnologie. Stejně tak může absolvent pokračovat v širokém spektru doktorských studijních programů v aplikované fyzice, chemii, biologii a materiálovém inženýrství na domácích i zahraničních univerzitách. Charakteristika studijních předmětů Předměty navazujícího magisterského studijního programu jsou podle své charakteristiky rozedněny do dvou kategorií podle své charakteristiky, tj. zda se jedná o předměty (i) aplikovaného teoretického základu, (ii) přípravy, analýzy a aplikace biomateriálů a (iii) předměty výrazně orientované na praxi: (i) Aplikovaný teoretický základ Předměty týkající se: Biofyziky, Biomechaniky a Fyzikálních principů tvorby biomateriálů (ii) Příprava, analýza a aplikace biomaterálů Předměty týkající se: Transportních jevů v porézních a biologických materiálech, Tkáňového inženýrství, Systémů pro uvolňování léčiv, Analýzy biomateriálů. (iii) Orientace na praxi 2
Seminář z Bioinženýrství, Diplomová práce a Praxe. Standardní doba studia při průměrné studijní zátěží Návaznost na další typy studijních programů v téže nebo příbuzné oblasti studia Zdůvodnění potřeby nového/upraveného studijního programu 2 roky Navazující magisterský studijní program Bioinženýrství navazuje v obecné rovině na každý bakalářský stupeň, během kterého uchazeči získali základní vysokoškolské znalosti z matematiky, fyziky a chemie. Z tohoto pohledu program navazuje na většinu bakalářských studijních programů technických fakult a fakult s přírodovědně a orientovanými bakalářskými programy (např. ČVUT, VUT, PřF UK, MFF UK, PřF MU apod.). V případě TUL jde konkrétně o následující bakalářské programy: Matematika; Informatika se zaměřením na vzdělávání (uskutečňované FP TUL), Aplikovaná matematika (uskutečňované FP TUL), Nanotechnologie, Aplikované vědy v inženýrství; Informační technologie; Elektrotechnika a informatika (uskutečňované FM TUL), Strojní inženýrství (uskutečňováno FS TUL), Biomedicínské inženýrství (uskutečňováno FZS TUL). Výzkum a vývoj v oblasti Bioinženýrství v současné době představuje prioritní směr rozvoje univerzity, viz STRATEGICKÝ PLÁN ROZVOJE TECHNICKÉ UNIVERZITY V LIBERCI do roku 2020 s výhledem do roku 2030, kapitola 3 Strategické cíle, podkapitola II Vzdělávací činnost: Nabízet studijní programy koncipované s výzkumným prvkem univerzity s ohledem na budoucí uplatnění absolventů na trhu práce. Navíc kromě regionálního centra excelence (Centrum pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace) byly příbuzné materiálové výzkumné směry podpořeny na TUL řadou výzkumných i rozvojových projektů, které lze považovat za výzkumný a vývojový základ toto studijního programu. Studijní program má výrazně mnoho oborový charakter, který využije současného vzdělávacího a výzkumného potenciálu Technické univerzity v Liberci. Proto se na jeho zabezpečení budou podílet pracoviště pěti fakult TU v Liberci. Dominantní roli při přípravě hraje Fakulta přírodovědně humanitní a pedagogická TUL. Další fakulty se především budou podílet na garanci povinně volitelných přemetů. Jsou to: fakulta mechatroniky informatiky a mezioborových studií, fakulta strojní, fakulta zdravotních studií a fakulta textilní. Vybrané předměty jsou navíc zajišťovány odborníky z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, v. v. i. a Krajské nemocnice Liberec. Studium se opírá o výsledky těchto pracovišť v oblasti výzkumu a praktického vývoje materiálů a technologií pro bioinženýrské aplikace. Studijní program bioinženýrství rozšíří vzdělávací příležitosti pro studenty TUL. Studenti mohou pokračovat v existujících doktorských programech Nanotechnologie, Materiálové inženýrství, Fyzikální inženýrství a Textilní inženýrství, Aplikované vědy v inženýrství, ve kterých s výhodou uplatní svůj mezioborový profil a speciální znalosti. 3
Studijní program navíc vhodně doplní existující studijní programy TUL. Má vztah k bakalářským studijním programům Nanotechnologie (fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií) a Biomedicínská technika (fakulta zdravotních studií). Navazující magisterský studijní program Bioinženýrství je koncipován tak, aby do něj mohli vstoupit i absolventi těchto bakalářských studijních programů. Uveďte, jaké je současné materiálnětechnické a infrastrukturní zabezpečení realizace studijního programu. Studijní program má vztah k navazujícím magisterským studijním programům: Nanotechnologie (fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií) a Biomedicínské inženýrství (fakulta zdravotních studií). Navazující magisterský studijní program Biomedicínské inženýrství (Fakulta zdravotních studií TUL) je na rozdíl od předkládaného navazujícího studijního programu Bioinženýrství koncipován jako vzdělávání pro tzv. vázané zaměstnání. Navazující magisterský studijní programy Bioinženýrství a Biomedicínské inženýrství budou mít společných zhruba 5 povinně volitelných předmětů typu B. Zabezpečení teoretické výuky Vzhledem k předpokládanému počtu přijímaných studentů (5-30 v akademickém roce) jsou veškeré učebny pro teoretickou výuku kapacitně vyhovující, navíc jsou tyto prostory adekvátně vybaveny technikou (tabule, promítací plátna, audiovizuální technika, připojení na internet apod.). Dle pasportizace disponuje Technická univerzita v Liberci následující kapacitou: počet výukových místností: 182 plocha výukových místností: 12 128 m 2 počet míst ve výukových místnostech: 7398. Výukové prostory jsou vybaveny technikou požadované úrovně (tabule, promítací plátna, audiovizuální technika, připojení počítačové techniky na internet). Přidělování učeben pro výuku se realizuje v souladu s požadavky vyučujícího na vybavení a velikost a to v rámci přípravy univerzitních rozvrhových akcí. Úplný přehled jednotlivých dostupných výukových prostor je k dispozici na stránkách IS/STAG (viz https://stag.tul.cz). Výuka FP TUL je zajišťována ve výukových prostorách celouniverzitního nebo fakultního charakteru. Praktická cvičení se provádějí v prostorách fakultních (specializované laboratoře a technické či počítačové učebny). Přehled jednotlivých místností je k dispozici na IS STAG (https://stag.tul.cz). Odborné učebny Pro výuku jsou využívány zejména laboratoře Katedry chemie, Katedry fyziky, Katedry materiálového inženýrství. Ve všech případech jde o posluchačské laboratoře s kompletním, pravidelně inovovaným vybavením a s kapacitou, která překračuje velikost studijních skupin (počet studentů v ročníku). Pro demonstrační výuku, specializovanou výuku v navazujícím studiu a pro závěrečné práce jsou využívány vysoce kvalitní výzkumné laboratoře Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace (CxI). Tyto učebny jsou v dostatečném počtu a jsou přidělovány dle požadavků vyučujícího v rámci sestavování rozvrhu. 4
Přednášky a cvičení z povinně volitelných předmětů jsou zajišťovány v přednáškových místnostech a laboratořích, kde probíhá jejich běžná výuka v rámci jiných SP. Pro pracoviště Katedry chemie oddělení Bioinženýrství se připravují nové prostory pracoven a laboratoří v Budově T v Třebízského ulici. 5