| Закреплена за кафедрой | Кафедра физической и неорганической химии |
|---|---|
| Направление подготовки | 04.04.01. Химия |
| Профиль | Наноинжиниринг функциональных и биомиметических материалов |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
| Учебный план | 04_04_01_НФБМ-2-2019 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 1 (2) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 22,5 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 18 | 18 | 18 | 18 |
| Лабораторные | 24 | 24 | 24 | 24 |
| Сам. работа | 66 | 66 | 66 | 66 |
| Итого | 108 | 108 | 108 | 108 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра физической и неорганической химии
Протокол от 06.07.2019 г. № 12
Заведующий кафедрой Безносюк Сергей Александрович, доктор физико-математических наук, профессор
| 1.1. | освоение магистрами фундаментальных основ ключевых профессиональных компетенций в области наноматериалов и нанотехнологий, базирующихся на знаниях нанонаук и наноинжиниринга; приобретение общих навыков и умений в проектировании и разработке нанотехнологий материалов и устройств нового поколения, планировании, выполнении и анализе результатов экспериментов в области компьютерного дизайна, синтеза наноматериалов защитных покрытий, мембран, водородной топливной энергетики, катализа. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01 |
| ОПК-1 | способностью использовать и развивать теоретические основы традиционных и новых разделов химии при решении профессиональных задач |
| ОПК-2 | владением современными компьютерными технологиями при планировании исследований, получении и обработке результатов научных экспериментов, сборе, обработке, хранении, представлении и передаче научной информации |
| ПК-2 | владением теорией и навыками практической работы в избранной области химии |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | теоретические основы традиционных и перспективных нанотехнологии получения наноматериалов методы компьютерного моделирования нанотехнологий и наноматериалов |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | использовать знания в области традиционных и перспективных нанотехнологии для получения наноматериалов создавать компьютерные модели наноматериалов применять понятия, выполнять стандартные действия и основные операции, формируемые в рамках данной дисциплины |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | навыками использования нанотехнологий при решении профессиональных задач получения наноматериалов Навыками компьютерного дизайна новых перспективных наноматериалов навыками применения знаний для практической работы в области нанотехнологий и наноматериалов |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Современная концепция строении наноматериалов | ||||||
| 1.1. | Современная концепция строении наноматериалов. Концепция строения вещества в теории функционала плотности неоднородного электронного газа. Концепция атомного строения вещества в теории квантовой топологии плотности. Квантово-полевая концепция плазменного строения вещества. Коннцепция строения вещества в теории термополевой динамики. Электронное строение мультиструктур вещества. Квантово-полевая химия электронной плазмы вещества. Квантовая топология газовой компоненты электронной плазмы. Квантовая топология роевой компоненты электронной плазмы. Динамические и диссипативные рои электронов. Роевая мультиструктура электронной плазмы наноматериала. | Лекции | 2 | 10 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.2. | Концепция строения вещества в теории функционала плотности неоднородного электронного газа. | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.3. | Концепция атомного строения вещества в теории квантовой топологии плотности. | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.4. | Квантово-полевая концепция плазменного строения вещества. Коннцепция строения вещества в теории термополевой динамики | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.5. | Квантово-полевая химия электронной плазмы вещества. Квантовая топология газовой компоненты электронной плазмы. Квантовая топология роевой компоненты электронной плазмы. | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.6. | Динамические и диссипативные рои электронов. Роевая мультиструктура электронной плазмы наноматериала | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| Раздел 2. Нанотехнологии на основе самосборки и самоорганизация наноматериалов | ||||||
| 2.1. | Нанотехнологии на основе самосборки и самоорганизация наноматериалов Расчёт сил связи методом нелокального функционала плотности. Особенности манипулирования силами связи в нанотехнологиях. Функциональная самоорганизация мультиструктур наноматериалов Самоорганизация термостатистических макросистем наночастиц. Квантовая модель термостатистических макросистем наночастиц. Функциональные процессы самоорганизации наночастиц. | Лекции | 2 | 8 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 2.2. | Расчёт сил связи методом нелокального функционала плотности. | Сам. работа | 2 | 4 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 2.3. | Особенности манипулирования силами связи в нанотехнологиях. Функциональная самоорганизация мультиструктур наноматериалов | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 2.4. | Самоорганизация термостатистических макросистем наночастиц. Квантовая модель термостатистических макросистем наночастиц. Функциональные процессы самоорганизации наночастиц. | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| Раздел 3. Моделирование задач для графена, нанотубулярного углерода, кластеров переходных металлов. | ||||||
| 3.1. | Расчет устойчивости стопочных НЭМС графена | Лабораторные | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.2. | Подготовка к лабораторной работе по теме Расчет устойчивости стопочных НЭМС графена | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.3. | Оформление отчета по лабораторной работе по теме Расчет устойчивости стопочных НЭМС графена | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.4. | Компьютерное моделирование квантовой релаксации наночастиц Ru,Rh, Rd | Лабораторные | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.5. | Подготовка к лабораторной работе по теме Компьютерное моделирование квантовой релаксации наночастиц Ru,Rh, Rd | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.6. | Оформление отчета по лабораторной работе по теме Компьютерное моделирование квантовой релаксации наночастиц Ru,Rh, Rd | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.7. | Самоорганизация УНТ | Лабораторные | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.8. | Подготовка к лабораторной работе по теме Самоорганизация УНТ | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.9. | Оформление отчета по лабораторной работе по теме Самоорганизация УНТ | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.10. | Исследование фемтосекундной корпоративной динамики неравновесных наносистем | Лабораторные | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.11. | Подготовка к лабораторной работе по теме Исследование фемтосекундной корпоративной динамики неравновесных наносистем | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.12. | Оформление отчета по лабораторной работе по теме Исследование фемтосекундной корпоративной динамики неравновесных наносистем | Сам. работа | 2 | 6 | ОПК-1 | Л1.1, Л2.1 |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| приведены в ФОС в приложении |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| приведен в приложении |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Вологжанина С.А., Петкова А.П. | Нанотехнологии и специальные материалы: учебное пособие | Химиздат, 2017 | www.studentlibrary.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Андриевский Р. А. | Основы наноструктурного материаловедения : возможности и проблемы: | Лаборатория знаний, 2017 | biblioclub.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Электронный ресурс научной школы «Фундаментальные основы нанонаук и прорывные нанотехнологии конденсированного состояния» [точка доступа http://compnano.1gb.ru/ | |||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Windows 7 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная); Microsoft Office 2010 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная); 7-Zip; AcrobatReader. | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| http://www.lib.asu.ru электронные ресурсы научной библиотеки АлтГУ http://www.rsl.ru РГБ Российская государственная библиотека http://ben.irex.ru БЕН Библиотека естественных наук http://www.gpntb.ru Государственная публичная научно-техническая библиотека http://ban.pu.ru БАН Библиотека Академии наук http://www.nlr.ru РНБ Российская национальная библиотека http://www.elibrary.ru Научная электронная библиотека РФФИ http://www.lib.msu.su Библиотека МГУ | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 504К | учебно-исследовательская лаборатория компьютерного нанобиодизайна - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Доска маркерная; столы учебные на 10 посадочных мест; проектор короткофокусный мультимедийный ЕВ-420 1 ед.; экран; компьютеры: марка RAMEC модель G161 10G\03Y4 - 8 единиц; проектор: марка BENQ - 1 единица; |
| Как работать над конспектом после лекции Какими бы замечательными качествами в области методики ни обладал лектор, какое бы большое значение на занятиях ни уделял лекции слушатель, глубокое понимание материала достигается только путем самостоятельной работы над ним. Самостоятельную работу следует начинать с доработки конспекта, желательно в тот же день, пока полученная информация еще хранится в памяти. Как правило, через 10 ч после лекции в памяти остается не более 30-40 % материала. С целью доработки необходимо, в первую очередь, прочитать записи, восстановить текст в памяти, а также исправить описки, расшифровать не понятные сокращения, заполнить пропущенные места, понять текст, вникнуть в его смысл. Далее прочитать материал по рекомендуемой литературе, разрешая в ходе чтения, возникшие ранее затруднения, вопросы, а также дополнения и исправляя свои записи. Записи должны быть наглядными, для чего следует применять различные способы выделений. В ходе доработки конспекта углубляются, расширяются и закрепляются знания, а также дополняется, исправляется и совершенствуется конспект. Подготовленный конспект и рекомендуемая литература используется при подготовке к практическому занятию. Подготовка сводится к внимательному прочтению учебного материала, к выводу с карандашом в руках всех утверждений и формул, к решению примеров, задач, к ответам на вопросы, предложенные в конце лекции преподавателем или помещенные в рекомендуемой литературе. Примеры, задачи, вопросы по теме являются средством самоконтроля. Непременным условием глубокого усвоения учебного материала является знание основ, на которых строится изложение материала. Обычно преподаватель напоминает, какой ранее изученный материал и в какой степени требуется подготовить к очередному занятию. Эта рекомендация, как и требование систематической и серьезной работы над всем лекционным курсом, подлежит безусловному выполнению. Потери логической связи как внутри темы, так и между ними приводит к негативным последствиям: материал учебной дисциплины перестает основательно восприниматься, а творческий труд подменяется утомленным переписыванием. Обращение к ранее изученному материалу не только помогает восстановить в памяти известные положения, выводы, но и приводит разрозненные знания в систему, углубляет и расширяет их. Каждый возврат к старому материалу позволяет найти в нем что-то новое, переосмыслить его с иных позиций, определить для него наиболее подходящее место в уже имеющейся системе знаний. Неоднократное обращение к пройденному материалу является наиболее рациональной формой приобретения и закрепления знаний. Очень полезным в практике самостоятельной работы, является предварительное ознакомление с учебным материалом. Даже краткое, беглое знакомство с материалом очередной лекции дает многое. Студенты получают общее представление о ее содержании и структуре, о главных и второстепенных вопросах, о терминах и определениях. Все это облегчает работу на лекции и делает ее целеустремленной. Подготовка к лабораторной работе Теоретическая подготовка Теоретическая подготовка необходима для проведения компьютерного эксперимента, должна проводиться обучающимися в порядке самостоятельной работы. Ее следует начинать внимательным разбором руководства к данной лабораторной работе. Особое внимание в ходе теоретической подготовки должно быть обращено на понимание сущности процесса. Для самоконтроля в каждой работе приведены контрольные вопросы, на которые обучающийся обязан дать четкие, правильные ответы. Теоретическая подготовка завершается предварительным составлением отчета со следующим порядком записей: 1. Название работы. 2. Цель работы. 3. Теоретическое введение. 4. Ход работы (включает рисунки, схемы, таблицы, основные формулы для определения величин). 5. Расчеты – окончательная запись результатов работы. 6. Вывод. При выполнении лабораторных работ измерение физических величин необходимо проводить в строгой, заранее предусмотренной последовательности. Особо следует обратить внимание на точность и своевременность отсчетов при измерении нужных физических величин. Например, точность измерения времени с помощью секундомера зависит не только от четкого определения положения стрелки, но и в значительной степени – от своевременности включения и выключения часового механизма. Лабораторные работы выполняются по письменным инструкциям. Каждая инструкция содержит краткие теоретические сведения, относящиеся к данной работе, перечень необходимого оборудования, посуды, реактивов, порядок выполнения работы, контрольные вопросы. Внимательное изучение методических указаний поможет выполнить работу. Небрежное оформление отчета, исправление уже написанного недопустимо. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов 1. К выполнению лабораторных работ необходимо приготовиться до начала занятия в лаборатории. Кроме описания работы, используйте рекомендованную литературу и конспект лекций. К выполнению работы допускаются только подготовленные студенты. 2. При проведении эксперимента результаты измерений и расчетов записывайте четко и кратко в заранее подготовленные таблицы. 3. При обработке результатов измерений: А) помните, что точность расчетов не может превышать точности прямых измерений; Б) результаты измерений лучше записывать в виде доверительного интервала. 4. Отчеты по лабораторным работам должны включать в себя следующие пункты: • название лабораторной работы и ее цель; • краткое теоретическое обоснование; • порядок выполнения лабораторной работы; • далее пишется «Ход работы» и выполняются этапы лабораторной работы, согласно выше приведенному порядку записываются требуемые теоретические положения, результаты измерений, обработка результатов измерений, заполнение требуемых таблиц и графиков, по завершении работы делается вывод. 5. При подготовке к сдаче лабораторной работы, необходимо ответить на предложенные контрольные вопросы. Как работать с рекомендованной литературой Успех в процессе самостоятельной работы, самостоятельного чтения литературы во многом зависит от умения правильно работать с книгой, работать над текстом. Опыт показывает, что при работе с текстом целесообразно придерживаться такой последовательности. Сначала прочитать весь заданный текст в быстром темпе. Цель такого чтения заключается в том, чтобы создать общее представление об изучаемом (не запоминать, а понять общий смысл прочитанного) материале. Затем прочитать вторично, более медленно, чтобы в ходе чтения понять и запомнить смысл каждой фразы, каждого положения и вопроса в целом. Чтение приносит пользу и становится продуктивным, когда сопровождается записями. Это может быть составление плана прочитанного текста, тезисы или выписки, конспектирование и др. Выбор вида записи зависит от характера изучаемого материала и целей работы с ним. Если содержание материала несложное, легко усваиваемое, можно ограничиться составлением плана. Если материал содержит новую и трудно усваиваемую информацию, целесообразно его законспектировать. План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) перечень вопросов, отражающих структуру и последовательность материала. Подробно составленный план вполне заменяет конспект. Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала источника. Различаются четыре типа конспектов. План-конспект – это развернутый детализированный план, в котором достаточно подробные записи приводятся по тем пунктам плана, которые нуждаются в пояснении. Текстуальный конспект – это воспроизведение наиболее важных положений и фактов источника. Свободный конспект – это четко и кратко сформулированные (изложенные) основные положения в результате глубокого осмысливания материала. В нем могут присутствовать выписки, цитаты, тезисы; часть материала может быть представлена планом. Тематический конспект – составляется на основе изучения ряда источников и дает более или менее исчерпывающий ответ по какой-то схеме (вопросу). В процессе изучения материала источника, составления конспекта нужно обязательно применять различные выделения, подзаголовки, создавая блочную структуру конспекта. Это делает конспект легко воспринимаемым, удобным для работы. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов (СРС) под руководством преподавателя является составной частью «самостоятельная работа студентов», принятого в высшей школе. СРС под руководством преподавателя представляет собой вид занятий, в ходе которых студент, руководствуясь методической и специальной литературой, а также указаниями преподавателя, самостоятельно выполняет учебное задание, приобретая и совершенствуя при этом знания, умения и навыки практической деятельности. При этом взаимодействие студента и преподавателя приобретает вид сотрудничества: студент получает непосредственные указания преподавателя об организации своей самостоятельной деятельности, а преподаватель выполняет функцию руководства через консультации и контроль. Познавательная деятельность студентов при выполнении самостоятельных работ данного вида заключается в накоплении нового для них опыта деятельности на базе усвоенного ранее формализованного опыта (опыта действий по известному алгоритму) путем осуществления переноса знаний, умений и навыков. Суть заданий работ этого вида сводится к поиску, формулированию и реализации идей решения. Это выходит за пределы прошлого формализованного опыта и в реальном процессе мышления требует от обучаемых варьирования условий задания и усвоенной ранее учебной информации, рассмотрения ее под новым углом зрения. В связи с этим самостоятельная работа данного вида должна выдвигать требования анализа незнакомых студентом ситуаций и генерирования новой информации для выполнения задания. Методические указания для подготовки к зачету Подготовка к зачету способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, получаемых, в процессе обучения, а также применению их к решению практических задач. Готовясь к зачету, студент ликвидирует имеющиеся пробелы в знаниях, углубляет, систематизирует и упорядочивает свои знания. На зачете студент демонстрирует то, что он приобрел в процессе обучения по конкретной учебной дисциплине. Требования к организации подготовки к зачету те же, что и при занятиях в течение семестра, но соблюдаться они должны более строго. Вначале следует просмотреть весь материал по сдаваемой дисциплине, отметить для себя трудные вопросы. Обязательно в них разобраться. В заключение еще раз целесообразно повторить основные положения, используя при этом листы опорных сигналов. В период подготовки к зачету студенты могут получить у преподавателя индивидуальные и групповые консультации. Подготовка к зачету – это завершающий, наиболее активный этап самостоятельной работы студента над учебным курсом. |