| «утверждаю» Руководитель образовательного проекта, проректор по учебной работе _________________________ «_____» _______________________ 2011 г. | |
Государственное образовательное учреждение высшего «Уфимский государственный авиационный технический университет» Образовательный проект ГК «Роснанотех» в области технологии и оборудования для прецизионной электрохимической обработки наноматериалов и нанометрического структурирования поверхности | Учебная ПРОГРАММА дисциплины образовательной программы опережающей профессиональной переподготовки в области технологии и оборудования для прецизионной электрохимической обработки наноматериалов и нанометрического структурирования поверхности «Введение в нанотехнологии» наименование дисциплины |
Программу составил
д. ф.-м. н, профессор,
заведующий кафедрой физики
_______________________
подпись
Уфа 2011 г.
Содержание
Введение | 3 | |
1. | Цель и задачи дисциплины | 4 |
2. | Виды и объем учебной работы | 5 |
3. | Содержание дисциплины и требования к уровню ее усвоения | 6 |
4. | Учебно-методическое и информационно-технологическое обеспечение дисциплины | 20 |
5. | Материально-техническое обеспечение дисциплины | 20 |
Введение
Подготовка специалистов в области технологий и оборудования для прецизионного изготовления деталей из наноструктурированных материалов и нанометрического структурирования поверхности может быть успешно реализована, лишь в том случае, если ее начать с ознакомления слушателей с основами нанотехнологий. В процессе обучения в высшей школе слушателям, как правило, не преподавались дисциплины, связанные с нанотехнологиями. В связи с этим большинство слушателей не обладает систематизированными знаниями в этой новой области науки.
Дисциплина «Введение в нанотехнологии» является первой из дисциплин модуля «Анализ деталей на нанотехнологичность. Она призвана обеспечить усвоение слушателями основных понятий, терминов и определений, связанных с нанотехнологиями, наноматериалами и наноустройствами, ознакомление с историческими этапами развития нанотехнологий, получение представлений о фундаментальных научных принципах развития нанотехнологий, создания наноматериалов и разработки наноустройств, овладение представлениями об инструментах нанотехнологий, ознакомление с современными тенденциями в развитии нанотехнологий, наноматериалов и наноустройств, получение представлений об экономических и социальных последствиях их внедрения в производство и повседневную жизнь.
Слушателями модуля «Анализ деталей на нанотехнологичность» могут быть выпускники вузов и технические специалисты машиностроительных предприятий России и стран СНГ с высшим профессиональным техническим образованием. Производственный опыт желателен.
Для успешного овладения материалом дисциплины слушатели должны обладать знаниями в объеме курсов общей физики, высшей математики, читаемых в высшей технической школе, химии, биологии, обществознания, изучаемых в средней общеобразовательной школе.
Специальные требования к месту работы, занимаемой должности, стажу работы отсутствуют.
1. Цель и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование у слушателей следующих профессиональных компетенций, соответствующих компетенции модуля №1 «Анализ деталей на нанотехнологичность»:
- Способен проанализировать детали с точки зрения возможности применения нанотехнологий.
Задачами изучения дисциплины является формирование у слушателей перечисленных ниже знаний и умений (навыков), соответствующих компетенциям.
№ п. п | Знания и умения (навыки) | Код формируе-мых знаний и умений (навыков) |
1. | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. | У1 |
2. | Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. | У2 |
3. | Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. | З1 |
4. | Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. | З2 |
5. | Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. | З3 |
6. | Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. | З4 |
7. | Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. | З5 |
8. | Знает научные основы нанотехнологических процессов. | З6 |
9. | Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. | З7 |
10. | Знает потенциальные риски, экономические и социальные последствия от применения нанотехнологий и наноматериалов. | З8 |
2. Виды и объем учебной работы
Виды занятий и аттестаций | Объем занятий (час) |
Всего занятий | 33 |
Всего аудиторных занятий | 22 |
в том числе | |
лекции | 12 |
практические занятия | 10 |
Всего самостоятельной работы слушателей | 11 |
3. Содержание дисциплины и требования к уровню ее усвоения
3.1. Содержание разделов дисциплины и виды занятий
№ п. п. | Наименование | Объем занятий, час. | ||||
разделов дисциплины | Лекции | Практикум | Лаб. практикум | Тьют. занятия | СРС | |
1. | Основные понятия и классификация нанотехнологий | 2 | 2 | - | - | 2 |
2. | Исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий | 2 | - | - | - | 1 |
3. | Фундаментальные научные принципы нанотехнологий | 2 | 2 | - | - | 2 |
4. | Инструменты нанотехнологий | 2 | 2 | - | - | 2 |
5. | Современные тенденции в развитии нанотехнологий | 2 | 2 | - | - | 2 |
6. | Экономические и социальные последствия развития нанотехнологий | 2 | 2 | - | - | 2 |
3.2. Содержание и требования к уровню усвоения теоретической части дисциплины
Наименование раздела дисциплины | Изучаемые дидактические единицы | Объем в часах | Учебные задачи (формируемые знания и умения (навыки)) | Коды формируемых знаний и умений (навыков) | Коды уровней формируемых знаний и умений (навыков) | ||
Номер лекции | Лекций | СРС | |||||
Основные понятия и классификация нанотехнологий | · Нанотехнологии и новая промышленная революция. · Цели и задачи дисциплины «Введение в нанотехнологии». · Международные стандарты в области нанотехнологий. · Наиболее важные термины в области нанотехнологий. · Существующие классификации объектов, областей знаний, индустрии, методов получения к разряду «нано». · Критерии отнесения продукции (товаров, работ, услуг) к категории «продукция наноиндустрии». | 1 | 2 | 1 | Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. | З1 З2 З3 З4 | ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий | · Демокрит и понятие «атом». · Р. Фейнман «Там внизу много места». · Topografiner — прообраз зондового микроскопа. · Введение термина «нанотехнология». · Разработка атомно-силового микроскопа. Кантилевер. · Э. Дрекслер «Машины созидания». · Программа «Национальная нанотехнологическая инициатива (НИИ)» Правительства США. · Президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии». · Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года. · Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО). | 2 | 2 | 1 | Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. Знает научные основы нанотехнологических процессов. Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. Знает потенциальные риски, экономические и социальные последствия от применения нанотехнологий и наноматериалов. | З1 З2 З3 З4 З5 З6 З7 З8 | ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Фундаментальные научные принципы нанотехнологий | · Геометрия структур и физические свойства. · Возможные варианты изменения физических свойств материала при уменьшении размера его морфологических элементов. · Кристаллическая решетка наноматериалов. · Фазовые равновесия. · Электронная структура. · Электрические свойства. · Магнитные свойства. · Тепловые свойства. · Оптические свойства. · Диффузия. · Химические свойства. · Механические свойства. | 3 | 2 | 0,5 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает научные основы нанотехнологических процессов. | У1 З2 З3 З4 З5 | УИ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Инструменты нанотехнологий | · Сканирующие зондовые микроскопы. · Сканирующий туннельный микроскоп. · Атомный силовой микроскоп. · Нанотермометр. · Нановесы. · Нанопинцет. | 4 | 2 | 1 | Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. | У2 З2 З5 | УП ЗВ ЗВ |
Современные тенденции в развитии нанотехнологий | · Нанобиология: анализ внутреннего стрения живых клеток. · Наноматериалы: графен, нанотрубки и фуллерены; нанокомпозиты; полимеры и нанопластики из глины; полимеры и углеродные нанотрубки. · Нанохимия: нанокатализаторы; наночастицы серебра – яд для бактерий; наномыло и ловушка для ультрафиолета. · Наномедицина: нанокапсулы; нановолокна. · Наноинженерия: смачиваемость; МЭМС и НЭМС; нанопроволоки. · Наноэлектроника: температура плавления наноматериалов; электросопротивление; мощность и долговечность батареек; нановыключатель для батарейки. · Наноэнергетика. · Нанотехнологии для безопасности | 5 | 2 | 1 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. Знает научные основы нанотехнологических процессов. Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. | У1 У2 З2 З3 З4 З5 З6 З7 | УИ УИ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Экономические и социальные последствия развития нанотехнологий | · Развитие нанотехнологий и социальные сферы. · Неравномерное развитие общества. · Изменение образа жизни. · Возникновение нового технологического уклада. · Риски в военной сфере. · Мифы нанотехнологий. · Опасности и риски нанотехнологий. · Декларация «Принципы контроля за нанотехнологиями и наноматериалами». | 6 | 2 | 1 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. Знает научные основы нанотехнологических процессов. Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. Знает потенциальные риски, экономические и социальные последствия от применения нанотехнологий и наноматериалов. | У1 У2 З1 З2 З3 З4 З5 З6 З7 З8 | УП УП ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
3.3. Перечень тем практических (семинарских) занятий и требования к уровню усвоения их содержания
Наименование раздела дисциплины | Тема занятия | Объем в часах | Учебные задачи (формируемые знания и умения (навыки)) | Коды формируемых знаний и умений (навыков) | Коды уровней формируемых знаний и умений (навыков) | ||
Номер занятия | Практикум | СРС | |||||
Основные понятия и классификация нанотехнологий | Основные понятия и классификация нанотехнологий | 1 | 2 | 1 | Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. | З1 З2 | ЗВ ЗВ |
Фундаментальные научные принципы нанотехнологий | Фундаментальные научные принципы нанотехнологий | 2 | 2 | 1 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает научные основы нанотехнологических процессов. | У1 З1 З2 З3 З4 З6 | УП ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Инструменты нанотехнологий | Инструменты нанотехнологий | 3 | 2 | 1 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. Знает научные основы нанотехнологических процессов. Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. | У1 У2 З2 З3 З4 З5 З5 З6 | УП УП ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Современные тенденции в развитии нанотехнологий | Современные тенденции в развитии нанотехнологий | 4 | 2 | 1 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. Знает научные основы нанотехнологических процессов. Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. | У1 У2 З1 З2 З3 З4 З5 З6 З7 | УП УП ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
Экономические и социальные последствия развития нанотехнологий | Экономические и социальные последствия развития нанотехнологий | 5 | 2 | 1 | Умеет выбирать нанотехнологии для обработки деталей. Умеет выбирать инструменты нанотехнологий для создания материалов и разработки технологий. Знает историю становления и основные исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий. Знает основные понятия и определения в сфере нанотехнологий и наноматериалов. Знает достоинства и недостатки нанотехнологий и наноматериалов. Знает классификацию нанотехнологий и наноматериалов. Знает инструменты и методы нанотехнологий, их преимущества и недостатки. Знает научные основы нанотехнологических процессов. Знает современные тенденции и перспективы развития нанотехнологий. Знает потенциальные риски, экономические и социальные последствия от применения нанотехнологий и наноматериалов. | У1 У2 З1 З2 З3 З4 З5 З6 З7 З8 | УП УП ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ ЗВ |
* Примечание
ЗУ – узнавание, ЗВ – воспроизведение по памяти, УИ - репродуктивная сознательная деятельность по инструкции, УП - репродуктивная сознательная деятельность по памяти.
3.4. Оценка уровня освоения дисциплины
При оценке уровня освоения дисциплины используется балльно-рейтинговая система.
Шкала оценки уровня освоения дисциплины
Виды учебных занятий | Числовой эквивалент |
Лекции | 60 |
Практикум | 40 |
Общее количество баллов при освоении дисциплины | 100 |
Шкала итоговых оценок успеваемости по дисциплине
Набранные баллы | 0-60 | 61-100 |
Освоена / не освоена | Не освоена | Освоена |
Оценка уровня освоения знаний на лекционных занятиях
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Кол-во баллов | Формы текущего контроля успеваемости |
1 | Основные понятия и классификация нанотехнологий | 10 | Тестовый контроль |
2 | Исторические этапы, связанные с развитием нанотехнологий | 10 | Тестовый контроль |
3 | Фундаментальные научные принципы нанотехнологий | 10 | Тестовый контроль |
4 | Инструменты нанотехнологий | 10 | Тестовый контроль |
5 | Современные тенденции в развитии нанотехнологий | 10 | Тестовый контроль |
6 | Экономические и социальные последствия развития нанотехнологий | 10 | Тестовый контроль |
Всего | 60 | Тестовый контроль |
Оценка уровня освоения знаний и умений на практических занятиях
№ п/п | Темы практических занятий | Кол-во баллов | Формы текущего контроля |
1 | Основные понятия и классификация нанотехнологий | 10 | Опрос |
2 | Фундаментальные научные принципы нанотехнологий | 10 | Опрос |
3 | Инструменты нанотехнологий | 10 | Опрос |
4 | Современные тенденции в развитии нанотехнологий | 10 | Опрос |
5 | Экономические и социальные последствия развития нанотехнологий | 10 | Опрос |
4. Учебно-методическое и информационно-технологическое обеспечение дисциплины
4.1. Рекомендуемые учебно-методические издания и иные информационные источники
Основная литература
1. Хартманн, У., Очарование нанотехнологии / У. Хартманн.– М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 173 с.
2. Рыжонков, Д. И., Левина, В. В., Дзидзигури, Э. Л. Наноматериалы / , , . – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, М., 2008. – 365 с.
3. Старостин, В. В., Материалы и методы нанотехнологии. / , – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, М., 2008. – 431 с.
4. Рыбалкина, М., Нанотехнологии для всех / М. Рыбалкина. - М.: Nanotechnology News Network, 2005. – 433 с.
5. Пул, Ч., Оуэнс, Ф., Нанотехнологии / Ч. Пул, Ф. Оуэнс. – М.: Техносфера, 2005. – 336 с.
6. http://kbogdanov1.narod. ru
7. Александров, И. В., «Введение в нанотехнологии». Практикум / . - Уфа: Центр оперативной полиграфии УГАТУ, 2010. - с.
8. Александров, И. В., «Введение в нанотехнологии». Учебное пособие / . - Уфа: Центр оперативной полиграфии УГАТУ, 2010. - 114 с.
Дополнительная литература и иные информационные источники
1. http://www.
2. http://www. portalnano. ru
3. http://www. nanorf. ru/
4. http://ru. wikipedia. org/wiki
5. http://www. rsci. ru/nanotech
6. http://www. nanometer. ru
7. http://www.
8. http://www. med. umich. edu/opm
9. http://www.ntsr. info/science
5. Материально-техническое обеспечение дисциплины
5.1. Перечень специализированных аудиторий и лабораторий
Лекционные занятия и практические занятия по дисциплине проводятся в специализированной аудитории 1-327, оборудованной мультимедийной техникой.
