Рабочая программа дисциплины отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов (стр. 1 )

УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор ИФВТ

_____________

«____» _____________ 2011г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов

Специальность ООП: Материаловедение и технологии материалов

Профиль подготовки: Наноструктурные материалы

Квалификация: бакалавр

Базовый учебный план приема 2011 г.

Курс – третий Семестр – шестой

Количество кредитов 2

Пререквизиты Б2.Б5 Химия, Б2.Б4 Физика, Б2.В.2.1 Технологические процессы консолидации объемных наноматериалов и производства изделий, Б2.В.2.4 Порошковые технологии изготовления наноматериалов, Б3.Б2 Безопасность жизнедеятельности, Б3.В.2.2 Междисциплинарные аспекты нанотехнологий

Кореквизиты Б3.В.2.3 Дифракционные, спектроскопические и зондовые методы исследования материалов, Б3.В.2.5 Диагностика микро - и нанообъектов, Б3.В.2.4 Физические методы синтеза и модифицирования нанокристаллических материалов, Б2.В.2.2 Экологические аспекты применения нанотехнологий

Вид учебной деятельности и временной ресурс:

Семестр Осенний

Лекции	18	часов (ауд)
Лабораторные занятия	18	часов (ауд)
Всего аудиторных занятий -	36	часов
Самостоятельная (внеаудиторная) работа	36	часов
Общая трудоемкость -	72	часов
Зачет в 6 семестре

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ тестирование

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра наноматериалов и нанотехнологий ИФВТ

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ

 

Руководитель ООП

 

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

Содержание

1. Цели освоения дисциплины.. 3

2. Место дисциплины в структуре ООП.. 3

3. Результаты освоения дисциплины.. 4

4. Структура и содержание дисциплины.. 6

5. Образовательные технологии. 9

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 10

6.1. Формы организации самостоятельной работы студентов. 10

6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине. 11

6.3 Контроль самостоятельной работы.. 12

6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. 12

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины.. 12

8. Рейтинг качества освоения дисциплины.. 16

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.. 19

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины.. 20

1. Цели освоения дисциплины

Цели освоения дисциплины «Отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов» в области обучения, воспитания и развития, соответствующие целям ООП, указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Соответствие целей дисциплины целям ООП

Код цели	Цели освоения дисциплины	Цели ООП
Ц1	Подготовка студентов в вопросах развития отраслей наноиндустрии и возможностей применения наноматериалов и нанотехнологий в быту, науке и промышленности.	Ц 2. Подготовка выпускника к проектно-технологической деятельности в области создания инновационных технологий производства, обработки и модификации материалов и покрытий, деталей и изделий.
Ц2	Формирование навыков обработки, анализа и представления экспериментальных результатов методов определения состава, морфологии, дисперсности и свойств наноматериалов различного происхождения.	Ц 4. Подготовка выпускника к научно-исследовательской и расчетно-аналитической деятельности в области создания современных конструкционных и функциональных неорганических (металлических и неметаллических) и органических (полимерных и углеродных) материалов; композитов и гибридных материалов; сверхтвердых материалов; интеллектуальных и наноматериалов, пленок и покрытий на основе ресурсоэффективных технологий.
Ц3	Формирование навыков работы с литературными источниками, написания, оформления и защиты реферата по заданной проблеме.	Ц 5. Подготовка выпускника к самостоятельному обучению и освоению новых профессиональных знаний и умений, непрерывному профессиональному самосовершенствованию

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов» является обязательной для освоения студентом дисциплиной. Дисциплина основывается на знаниях, полученных студентами при изучении общей и неорганической химии, аналитической химии и общей теоретической физики. Студенты владеют основной терминологией в области термодинамики, молекулярной физики, электричества и магнетизма, оптики, атомной и ядерной физики, а также знаниями об атомно-молекулярном учении, химическом взаимодействии, химической кинетики, электрохимии.

3. Результаты освоения дисциплины

После изучения дисциплины «Отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов» студент:

Знает:	­  структуру и основное содержание дисциплины, а также взаимосвязь частей курса между собой; ­  области применений различных типов наноматериалов и актуальных проблем современного теоретического и экспериментального материаловедения в Российской Федерации и в мире; основные направления применения нанотехнологий для науки, техники, человеческого быта в настоящем и в перспективе; ­  достижений отечественной и зарубежной науки и техники в областях наноиндустрии, нанотехнологии, нанодиагностики
Умеет:	­  устанавливать связь между свойствами наноматериалов и областью их применения; ­  формулировать научно-техническую проблему в той или иной области применения наноматериалов; ­  пользоваться рекомендованными литературными и информативными источниками при решении прикладных задач наноиндустрии.
Владеет:	­  опытом установления связи между свойствами консолидированных наноматериалов и областью их применения; ­  опытом формулирования научно-технической проблемы в области применения консолидированных наноматериалов.

Результатами обучения дисциплины «Отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов» являются универсальные и профессиональные компетенции, представленные в таблицах 2 и 3. Результаты обучения приведены в соответствии с результатами обучения ООП направления подготовки 150100 Материаловедение и технологии материалов.

Таблица 2.

Универсальные (общекультурные) компетенции

Результаты обучения в рамках дисциплины	Результаты обучения ООП
Р 1.  Способность студента овладеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером для обработки экспериментальных результатов	Р 3. Способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля, осознавать перспективность интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования, уметь критически оценивать свои достоинства и недостатки.
Р 2.  Способность студента использовать в профессиональной деятельности литературные источники на иностранном языке.	Р 2. Демонстрировать понимание сущности и значения информации в развитии современного общества, владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации; использование для решения коммуникативных задач современных технических средств и информационных технологий.

Таблица 3.

Профессиональные компетенции

Результаты обучения в рамках дисциплины	Результаты обучения ООП
Р 3.  Способность студентов демонстрировать знания в отношении областей наноиндустрии, как междисциплинарной области знаний, классификации и наиболее эффективных областях применения углеродных, металлических и полимерных наноматериалов.	Р 11. Умение использовать на практике современные представления наук о материалах, взаимодействии материалов с окружающей средой, владение навыками сбора данных, изучения, анализа и обобщения научно-технической информации по тематике исследования, разработки и использования технической документации, основных нормативных документов по вопросам интеллектуальной собственности, подготовки документов к патентованию, оформлению ноу-хау.
Р 4.  Способность студентов к работе и анализу информации, полученной из литературных источников, а также к написанию, оформлению и защите реферата по заданной проблеме в области применения наноматериалов в быту, науке и промышленности.	Р 11. Умение использовать на практике современные представления наук о материалах, взаимодействии материалов с окружающей средой, владение навыками сбора данных, изучения, анализа и обобщения научно-технической информации по тематике исследования, разработки и использования технической документации, основных нормативных документов по вопросам интеллектуальной собственности, подготовки документов к патентованию, оформлению ноу-хау.
Р 5.  Способность студента к обработке, анализу и представлению экспериментальных результатов определения состава, морфологии, дисперсности и свойств наноматериалов различного происхождения.	Р 10. Умение применять современные информационно-коммуникационные технологии, глобальные информационные ресурсы в научно-исследовательской и расчетно-аналитической деятельности в области материаловедения и технологии материалов.

4. Структура и содержание дисциплины

Раздел 1.  История нанотехнологий.

История становления нанотехнологий. Нанотехнологии в России и зарубежом. Современное состояние наноиндустрии. Преимущества нанотехнологий. Проблемы нанотехнологий. Перспективы нанотехнологий. Важность освоения наномира человечеством. Нанотехнологии внутри и снаружи нас. Нанотехнологии – междисциплинарная область знаний. Нано-центры. Нано-конференции. Инвестиции в развитие нанотехнологий.

Раздел 2.  Основные понятия и инструменты нанотехнологий. Классификация наноматериалов

Понятие «наноматериалы». Определение нанодиапазона. Классификация по размеру объекта. Классификация наноматериалов по размерности Классификация наноматериалов по фазовому составу. Классификация наноматериалов по природе нанофазы. Физические формы наноматериалов. Углеродные наноматериалы. Свойства и структура углеродных наноматериалов. Фуллерены, фуллериты. Нанотрубки. Графен. Применение углеродных наноматериалов. Материалы на металлической основе. Квантовые точки. Нанокристаллы металлов и их соединений. Нанопорошки металлов и оксидов металлов. Классификация нанопорошков. Применение нанопорошков. Нанокомпозиты. Нанопленки. Полимерные наноматерилы.

Раздел 3.  Нанотехнологии в медицине.

Адресная доставка лекарств. Нанодиагностика патологических состояний и инфекций. Управление скоростью химических реакций. Создание нанороботов-врачей. Создание внутриклеточных нанобиосенсоров. Применение наноматериалов и технологий в борьбе с онкологическими, вирусными и генетическими заболеваниями. Система искусственного иммунитета. Наноматериалы и клетка. Попадание наночастиц в клетку. Создание новых видов лекарств, имплантантов. Наноструктурированные биосовместимые материалы. Генмодифицированные продукты.

Раздел 4.  Нанотехнологии в электронике.

Основные понятия микроэлектроники. Зонная теория твердого тела. Основные компоненты электроники. Интегральная микросхема. Тенденции развития микроэлектроники. Измерение информации. Закон Мура. Экономика Мура. Функции и задачи наноэлектроники. Основные парадигмы наноэлектроники. Будущее с кремнием и без. Кремний – ключевой материал наноэлектроники. Методы получения наноструктур для наноэлектроники. Сканирующая зондовая микроскопия. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Нанолитография. Лучевые методы литографии. Альтернативыне методы литографии. Наноимпринтинг.

Раздел 5.  Наноматериалы в химической промышленности, энергетике, и ядерной промышленности.

Гетерогенный катализ. Селективные наноструктурные катализаторы. Оксид титана. Производство белил и краски. Дезинфекция. Наногенераторы. Управляемые ядерные реакции. Крекинг нефти. Нанотехнологии в энергетике. Водородная энергетика. Нанокристаллические материалы. Нанопорошки. Объемные наноструктурные материалы. Нанопленки. Создание “бездефектных” высокопрочных материалов, материалов с высокой проводимостью. Нанотрибология. Определение связи наноструктуры материалов и сил трения и использование этих знаний для изготовления перспективных пар трения. Нанотехнологии в экологии и технологиях безопасности. Система страндартизации. Нанодетекторы опасных веществ. Термоэлектрическиеи энергосберегающие материалы. Метрология.

Раздел 6.  Нанотехнологии и окружающая среда.

Нанотехнологии в экологии. Нанотехнологии и экология. Нанобезопасность. Взрывчатые вещества. Биологическое оружие. Нанотоксикология. Пути попадания наночастиц в организм человека. Миграция наночастиц в окружающей среде. Последствия накопления наночастиц. Социальные аспекты развития нанотехнологий. Узкоквалифицированные специалисты 20 века. Нанотехнологические специалисты 21 века. Актуальность подготовки новых кадров.

Структура дисциплины «Отрасли наноиндустрии и области применения наноматериалов» по разделам и видам учебной деятельности (лекция, лабораторная работа, практическое занятие, семинар, коллоквиум, курсовой проект и др.) представлена в таблице 4.

Таблица 4.

Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

№ п/п	Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Контр. раб.	Итого
Лекции	Лаб. зан.
1.	История нанотехнологий	2	0	2	-	4
2.  1)	Основные понятия и инструменты нанотехнологий. Классификация наноматериалов	4	10	12	КР1	26
3.	Нанотехнологии в медицине	4	0	6	КР3	10
4.	Нанотехнологии в электронике	4	8	10	КР2	22
5.	Наноматериалы в химической промышленности, энергетике, и ядерной промышленности	2	0	4	-	6
6.	Нанотехнологии и окружающая среда	2	0	2	КР4	4
	ИТОГО:	18	18	36		72

5. Образовательные технологии

Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражена в таблице 5. Перечень методов обучения и форм организации обучения может быть расширен.

Таблица 5.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

ФОО Методы	Лекц.	Лаб. раб.	Пр. зан./ Сем.,	Тренинг Мастер-класс	СРС	К. пр.
IT-методы		+
Работа в команде
Case-study			+
Игра
Методы проблемного обучения					+
Обучение на основе опыта	+	+			+
Опережающая самостоятельная работа			+		+
Проектный метод
Поисковый метод	+	+	+		+
Исследовательский метод		+	+		+
Другие методы

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1. Формы организации самостоятельной работы студентов

Самостоятельная работа студентов заключается в работе по следующим направлениям: