SluitenHelpPrint
Switch to English
Cursus: B-B1KWBI20
B-B1KWBI20
Kwantitatieve biologie
Cursus informatie
CursuscodeB-B1KWBI20
Studiepunten (EC)7,5
Cursusdoelen
Leerdoelen
Na het volgen van de cursus kun je:
Basiswiskunde:
  • vergelijkingen oplossen, afgeleiden en limieten berekenen, functies tekenen, en rekenen met breuken, exponenten en logaritmen.
Statistiek:
  • gegevens over verschillende typen variabelen correct samenvatten en visualiseren.
  • kansen bepalen voor verschillende gangbare kansverdelingen.
  • verantwoord schattingen doen aan de hand van steekproeven.
  • de onzekerheid in schattingen beoordelen en kwantificeren d.m.v. betrouwbaarheidsintervallen.
  • verschillende basale statistische toetsen uitvoeren en de resultaten interpreteren (o.a. t-toetsen, ANOVA, en niet-parametrische toetsen).
  • controleren of de aannames van een toets geschikt zijn voor de toepassing.
  • lineaire relaties tussen variabelen aantonen en interpreteren (correlatie en regressie).
  • experimenten opzetten met oog voor precisie en bias.
Programmeren in ‘R’
  • scripts schrijven om berekeningen uit te voeren.
  • datasets van verschillende types manipuleren en visualiseren.
  • statistische analyses uitvoeren en de uitvoer interpreteren.
  • wiskundige modellen analyseren met behulp van het programma Grind in R.
Theoretische Biologie:
  • begrijpen waarom er zowel eenvoudige als complexe modellen gemaakt worden
  • wiskundige modellen over verschillende soorten biologische systemen lezen, begrijpen en interpreteren.
  • Uitleggen hoe een verandering van parameters door een bifurcatie kan leiden tot fundamenteel ander gedrag van het systeem.
  • Het gedrag van gewone differentiaalvergelijkingen voorspellen door deze te analyseren in een faseruimte met isoclines en evenwichten.

Vaardigheden
Je werkt in deze cursus aan de volgende vaardigheden:
  • de computer gebruiken om biologische vragen te beantwoorden.
  • programmeren met R en de programmeeromgeving RStudio.
  • werken met complexe systemen en wiskunde.
  • creatief, kritisch, en probleemoplossend denken en werken.
Inhoud
Ingangseisen
VWO met profiel Natuur en Gezondheid met natuurkunde of Natuur en Techniek met biologie.

Studiepad
Kwantitatieve Biologie is onderdeel van het studiepad Ecologie en Natuurbeheer, Gedragsbiologie en Theoretische Biologie en Bioinformatice en is aanbevolgen voor Evolutiebiologie, Ontwikkelingsbiologie, Neurobiologie en Microbiologie.

Inhoud
Biologische systemen zijn op elk niveau van nature enorm complex: hun gedrag wordt vaak bepaald door een groot aantal variabelen die elkaar wederzijds beïnvloeden. Daarom wordt bij het bestuderen van biologische systemen en het analyseren van experimentele gegevens vaak gebruik gemaakt van wiskundige en computationele modellen en van statistiek. In deze cursus maak je kennis met deze onderwerpen.

De cursus bestaat uit vier onderdelen:
 
  • Basiswiskunde
Tijdens het eerste deel van de cursus bieden we gelegenheid om de basiswiskunde die iedere bioloog moet beheersen bij te leren of op te frissen. Het gaat hierbij om vergelijkingen oplossen, afgeleiden en limieten berekenen, functies tekenen, en rekenen met breuken, exponenten, en logaritmen. We maken hierbij gebruik van de Digitale WiskundeOmgeving (DWO).
  • Statistiek
In het onderdeel Statistiek leer je methoden en technieken voor het verzamelen, bewerken, interpreteren en presenteren van gegevens. De stof is verdeeld in 5 thema’s die ieder een week in beslag nemen: (i) het Beschrijven en visualiseren van gegevens, (ii) het Schatten van eigenschappen van een populatie op basis van steekproeven, (iii) het Toetsen van hypotheses, (iv) Relaties tussen variabelen, en (v) het Ontwerpen van experimenten.
  • Programmeren in `R'
In deze cursus leer je programmeren in de statistische software “R” en leer je hoe je R kunt gebruiken voor data-analyse, statistiek en visualisatie. R is uitgegroeid tot een standaardplatform voor data-analyse en je kunt er een enorme reeks statistische procedures mee uitvoeren. Je zult in deze cursus zelfstandig een aantal onderwijsmodules doorwerken (met wekelijks een vragenuurtje). Je zult je nieuwe vaardigheden vervolgens direct toepassen binnen de onderdelen Statistiek én Theoretische Biologie. Later zul je R bovendien weer tegenkomen in een groot aantal andere vakken van de Bachelor.
  • Theoretische Biologie
Dit deel van de cursus gaat over het modelleren van biologische systemen. Deze modelleertak wordt ook wel Computationele Levenswetenschappen (Computational Life Sciences) genoemd, en ook het vakgebied Systeembiologie is hier sterk aan verwant. In dit deel van de cursus behandelen we hoe je wiskundige modellen bestaande uit differentiaalvergelijkingen kunt lezen, interpreteren, analyseren en simuleren (op een computer). We behandelen wiskundige modellen uit een aantal verschillende biologische disciplines zodat je kunt zien dat Theoretische Biologie en Systeembiologie in veel vakgebieden worden toegepast.  In de laatste week van de cursus voer je een project uit met behulp van het programma “Grind” in R.

De cursus valt uiteen in twee delen. Tijdens Deel 1 van de cursus focussen we op Statistiek, Programmeren in “R”, en Basiswiskunde.  Dit deel wordt afgesloten met het deeltentamen Statistiek. Tijdens Deel 2 van de cursus richten we ons op Theoretische Biologie. In dit tweede deel worden de eerder geleerde basiswiskunde en R-vaardigheden weer toegepast. Deel 2 van de cursus wordt afgesloten met het deeltentamen Theoretische Biologie.


Onderwijsvormen
De meeste dagen beginnen met een hoorcollege, soms voorafgegaan door huiswerk, bijvoorbeeld het bekijken van kennisclips of het lezen van een artikel. Dit wordt gevolgd door een werkcollege (papier en pen opgaven en/of een computerpracticum). Het volgen van de werkcolleges en de computerpractica is onontbeerlijk voor een voldoende begrip van de stof.

Zelfstudietijd tijdens de cursus gebruik je om opgaves te maken, literatuur te bestuderen, en om de stof van de volgende keer voor te bereiden. Ook zul je zelfstandig werken aan onderwijsmodules en online toetsen op Blackboard waarin je leert programmeren in R, en modules binnen de DWO.

Aan het eind van de cursus voer je een kort project uit met behulp van het programma Grind in R.

Toetsing

Statistiek
  • Halverwege de cursus vindt een deeltoets Statistiek plaats (deeltoets I).
Theoretische Biologie
  • Aan het einde van de cursus vindt een deeltoets Theoretische Biologie plaats (deeltoets II).

Basiswiskunde, DWO, en Blackboardmodules R
  • Er kan bij beide deeltoetsen een bonuspunt worden verdiend door actieve aanwezigheid op de werkcolleges en computerpractica, het maken van DWO-opgaves (Basiswiskunde en Statistiek), het voltooien van de Blackboard-modules over R, en het uitvoeren van een klein project. De exacte regels hieromtrent zullen bij aanvang van het vak worden bekendgemaakt.

Eindcijfer
  • Het eindcijfer wordt voor 50% bepaald door deelcijfer I (Statistiek) en voor 50% door deelcijfer II (Theoretische Biologie). Met onderdelen Basiswiskunde en Programmeren in R kunnen bonuspunten worden verdiend; de regels hieromtrent zullen bij aanvang van het vak worden bekendgemaakt.
  • Voor de individuele deelcijfers (incl. eventueel bonuspunt) moet minimaal een 5,0 gehaald worden en het gemiddelde voor de deelcijfers samen (incl. eventueel bonuspunt) moet een 5,5 zijn. Als hier niet aan voldaan is dan kunnen 1 of alle deeltoetsen waarvan het cijfer (incl. bonuspunt) lager is dan een 5,5 herkanst worden. Bij het herkansen van meerdere deeltoetsen is er een herkansingstoets waarin meerdere deeltoetsen tegelijk getoetst worden.
  • In lijn met de OER mag er alleen herkanst worden als het eindcijfer voor de cursus (deelcijfers en opdrachten samen) tussen de 4,0 en 5,5 is.

Herkansing
  • Van de onderdelen die niet herkanst hoeven worden blijft het deeltoetscijfer staan.
  • Het eventueel behaalde bonuspunt blijft staan.

Studiemateriaal
  • “The Analysis of Biological Data” van M.C. Whitlock & D. Schluter, 3e editie
  • Voor het onderdeel Statistiek is een werkboek beschikbaar, en voor het onderdeel Mathematische en Theoretische Biologie een reader. Deze zijn gratis te downloaden als PDF of als papieren versie aan te schaffen.
SluitenHelpPrint
Switch to English