Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21 icon

Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 министерство образования и науки российской...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины тпу 1-21/01...



Загрузка...
скачать




Рабочая программа учебной

дисциплины





Ф ТПУ 7.1 – 21/01






утверждаю

Директор Института высоких технологий

_____________ В.В. Лопатин

«_____»_______________ 2010 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Методы диагностики вещества в наносостоянии


НАПРАВЛЕНИЕ ООП

510400 Физика

Профиль подготовки (специализация, программа)

Методы получения наноматериалов, их структура и свойства

Квалификация: магистр

Базовый учебный план приема 2009 г.

Курс – шестой Семестр – одиннадцатый

^ КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 4,5

Пререквизиты «Физика», «химия», «материаловедение»

Кореквизиты «Математические методы обработки экспериментальных данных», «Общая физика», «Общая и неорганическая химия», «Физическая и коллоидная химия»

Вид учебной деятельности и временной ресурс:

Семестр Осенний

Лекции 36 часов

Практические занятия 18 часов

Аудиторные занятия 54 часа

Самостоятельная работа 90 часов

ИТОГО 144 часа

^ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная


ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН В 11 СЕМЕСТРЕ

ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА кафедра общей и неорганической химии

Руководитель _________________д.ф.м.н., профессор А.П. Ильин

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _________________ д.ф.м.н., профессор А.П. Ильин

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ _______________ к.х.н., доцент Д.О. Перевезенцева


2010 г.


^ 1. Цели освоения дисциплины

В результате освоения данной дисциплины магистрант приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2 и Ц5 основной образовательной программы «Методы получения наноматериалов, их структура и свойства».

Дисциплина нацелена на подготовку магистрантов к:

- научно-исследовательской и производственно-технологической работе в области высокоэффективных процессов получения наноматериалов и изучению их свойств, связанной с выбором необходимых методов диагностики физико-химических свойств и исследования структурных характеристик наноматериалов,

- умению правильно производить выбор методов дисгностики наноматериалов в зависимости от их свойств и функций,

- решению научно-исследовательских и прикладных задач, возникающих при изучении свойств наноматериалов,

- поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов.

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к специальным дисциплинам профессионального цикла (М.3.8.). Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (физика, химия) и общепрофессионального цикла (сопротивление материалов, материаловедение) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Методы диагностики вещества в наносостоянии являются дисциплины ЕНМ цикла: «Физика», «Общая и неорганическая химия», «Основы математического анализа», «Физическая и коллоидная химия».

^ 3. Результаты освоения дисциплины

При изучении дисциплины магистранты должны научиться самостоятельно планировать проведение эксперимента, выбирать оптимальные методики и оборудование для экспериментальных исследований, рационально определять условия и диапазон экспериментов, проводить обработку полученных результатов.

После изучения данной дисциплины магистранты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р1, Р3, Р5*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Методология и приборы экспериментальных исследований в машиностроении» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.



Формируемые компетенции в соответствии с ООП*

Результаты освоения дисциплины

З.1.1, З.1.2, З.3.1, З.3.3, З.5.1.



В результате освоения дисциплины магистрант должен знать:

Принципы и этапы планирования научно-исследовательской работы; основные и специализированные методы и оборудование для экспериментальных исследований в области получения наноматериалов и исследования их свойств; специальные разделы механики и физики, лежащие в основе используемых методов и оборудования для оценки и анализа физико-механических свойств новых материалов и изделий из них; физические принципы качественного и количественного структурного анализа материалов и изделий; физические принципы оптической геометрии; методы и оборудование оптической, электронной и рентгеновской микроскопии; современные методы инженерного и научного анализа экспериментальных результатов.

У.1.1, У.1.2, У.3.1, У.5.1, У.5.2, У.5.3.

В результате освоения дисциплины магистрант должен уметь:

Планировать, проводить и оценивать результаты экспериментальной исследовательской работы; формулировать технически задачи с учетом наличия соответствующего оборудования, методик, инструментов и материалов, ограничений; интегрировать различные методы и методики экспериментальных исследований для решения конкретных задач; модернизировать методики получения и обработки экспериментальных данных; выбирать и использовать методы и оборудование для анализа физико-механических свойств новых материалов и изделий из них; критически оценивать полученные экспериментальные данные и определять их перспективность; находить и использовать научно-техническую информацию в исследуемой области из различных ресурсов, включая на английском языке.

В.1.1, В.1.2, В.1.3, В.3.2, В.3.3, В.5.1, В.5.2.

В результате освоения дисциплины магистрант должен владеть:

Опытом работы с научно-исследовательским оборудованием; устойчивыми навыками проведения эксперимента с учетом выбора оптимальных методик и оборудования для исследований, рационального определения условий и диапазона экспериментов, обработки, систематизации и анализа полученных результатов; опытом работы и использования в ходе проведения исследований к научно-технической информации, Internet-ресурсов, баз данных и каталогов, электронных журналов и патентов, поисковых ресурсов и др. в области высокотехнологического машиностроительного производства, в том числе, на иностранном языке.

*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки магистров по направлению 011200 «Физика».



  1. ^ Структура и содержание дисциплины

    1. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения






Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Итого

(час)

Формы текущего контроля и аттестации






Лекции

(час)


Практ. занятия (час)

1

Особенности наночастиц и диагностика механических характеристик наночастиц

8

6

20

34

Рубежный контроль

2

Диагностика структурных и поверхностных характеристик

12

6

24

42

Рубежный контроль

3

Фазовый анализ вещества, его реакционная способность

12

6

24

42

Рубежный контроль

4

Применение наночастиц

4

0

22

26

Презентация




Промежуточная аттестация













Экзамен




Итого

36

18

90

144




    1. Содержание разделов дисциплины

^ 4.2.1. Содержание лекционных занятий:

Раздел 1. Особенности наночастиц и диагностика механических характеристик наночастиц (8 ч)

Лекция 1. Цели и задачи дисциплины. Основные характеристики и особенности наночастиц и наноматериалов, их классификация.

Лекция 2. Методы определения устойчивости дисперсных систем. Особенности устойчивости нанодисперсных систем.

Лекция 3. Методы статистической обработки результатов эксперимента: точность, правильность, воспроизводимость результатов измерений, классификация погрешностей.

Лекция 4. Определение механических свойств. Методики и основное оборудование для проведения механических испытаний. Определение пикнометрической и насыпной плотности, микротвердости, сыпучести, удельной поверхности. Методы испытаний: одноосное растяжение, диаметральное сжатие, нагружение внутренним давлением, испытания при изгибе, испытания при двуосном напряженном состоянии, источники ошибок при прочностных испытаниях.


^ Раздел 2. Диагностика структурных и поверхностных характеристик (12 ч)

Лекция 5, 6. Методы определения среднего размера наночастиц

Электронная микроскопия: растровая микроскопия (РЭМ) и просвечивающая микроскопия (ПЭМ). Схема электронной оптики РЭМ. Передача изображений в цифровой форме и обработка. Схема электронной оптики ПЭМ. Формирование изображения в ПЭМ. Подготовка образцов для исследования поверхностей на микроскопах. ПЭМ марки JEM-2100F. Возможности и ограничения ПЭМ и РЭМ. Дифракционный метод, принцип метода.

Лекция 7, 8. Методы определения структурных характеристик вещества в наносостоянии

Метод малоуглового рассеивания. Области применения малоуглового рассеивания. Принцип суперпозиций. Определение структуры полидисперсных систем. Структурные инварианты наночастиц для разбавленных растворов монодисперсных систем.

Теоретические основы рентгеноструктурного анализа. Основные методики, используемые в рентгеноструктурном анализе. Особенности современной аппаратуры для исследования параметров структуры полукристаллических материалов, включая тонкие пленки, покрытия и наноразмерные порошки.

^ Лекция 9, 10. Методы определения поверхности наноструктур.

Атомно-силовая микроскопия (АСМ). АСМ-методы: бесконтактный режим, полуконтактный режим, режим локальной жесткости. Силовое взаимодействие зонда и образца. Конструкция СЗМ «NanoEducator». Туннельная микроскопия. Сканирующий электронный микроскоп марки JSM-7500FA. Сканирующая зондовая микроскопия. Исследование поверхности твердых тел методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). СТМ-методы: режим измерения локальной высоты барьера, режим спектроскопии. Особенности структуры субмикрокристаллических веществ.

^ Раздел 3. Фазовый анализ вещества, его реакционная способность

Лекция 11. Рентгенофазовый и рентгенофлуоресцентный анализ.

Рентгеноструктурный анализ, фазовый анализ. Количественный и качественный анализ. Исследования элементного и фазового состава поверхностей металлов. Методика расшифровки рентгенограмм. Информация, получаемая на рентгеновских аппаратах. Подготовка образцов для рентгенографии. Аппараты для рентгеновской съемки. Особенности современной аппаратуры для исследования фазового состава и параметров структуры полукристаллических материалов, включая тонкие пленки, покрытия и наноразмерные порошки.

Лекция 12. Методы определения реакционной способности вещества в наносостоянии.

Термический анализ. Основные принципы дифференциально-термического анализа и термогравиметрии. Приборы для проведения ДТА. Применение ДТА,

^ Лекция 13-16. Методы определения электрохимических свойств вещества в наносостоянии.

Потенциометрич, кондуктометрия, вольтамперометрия. Общая характеристика методов, их принципы и аппаратура. Возможности и ограничения. Подготовка образца к анализу. Особенности полярографического и вольтамперометрического поведения наночастиц металлов.

^ Раздел 4. Применениа наночастиц (4ч)

Лекция 17,18. Сенсоры и биосенсоры, классификация, принципы их работы. Преимущества использования электрохимических сенсоров и биосенсоров. Примеры использования сенсоров и биосенсоров для распознования вещества.

^ 4.2.2. Содержание практического раздела дисциплины (18 ч):

По действующему учебному плану предусмотрены практические и занятия. 1. Особенности вещества в наносостоянии.

2.Термодинамические параметры наносостояния и его устойчивость..

3.Статистическая обработка экспериментальных данных среднего размера частиц, полученных разными методами.

4.Рубежный контроль 1.

5.Обработка данных атомно-силовой и туннельной микроскопии и их интерпритация.

6.Обработка данных рентгеновского эксперимента порошка. Профильный анализ.

7.Рубежный контроль 2.

8.Термодинамические расчеты характеристик наноматериалов с использованием электрохимических данных

9.Рубежный контроль 3.

Практические занятия посвящаются решению расчетных задач и упражнений и проработке наиболее сложных в теоретическом плане проблем и проводятся в двух формах:

1) решение и объяснение типовых задач по данной теме;

2) самостоятельная работа магистрантов с использованием литературы и консультаций преподавателя при выполнении ими контрольных заданий.

3) Подготовка магистрантами рефератов.


    1. ^ Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.




Формируемые

компетенции

Разделы дисциплины

1

2

3

4



З.1.1







х

х



З.1.2.




х









З.3.1.

х












З.3.3.

х












З.5.1.

х

х









У.1.1.




х









У.1.2.















У.3.1.

х












У.5.1.

х












У.5.2.







х

х



У.5.3.




х









В.1.1.

х












В.1.2.







х






В.1.3.










х



В.3.2.

х












В.3.3.










Х



В.5.1.







х






В.5.2.




х







  1. Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.


^ Методы и формы активизации деятельности

Виды учебной деятельности

ЛК

Практическое занятие

СРС




Дискуссия

х

х







IT-методы

х




х




Командная работа




х

х




Разбор кейсов




х







Опережающая СРС

х

х

х




Индивидуальное обучение







х




Проблемное обучение




х

х





Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

  • изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

  • самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

  • закрепление теоретического материала при выполнении проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.


^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

  • работе магистрантов с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме и выбранной теме магистерской диссертации,

  • выполнении домашних заданий,

  • переводе материалов из тематических информационных ресурсов с иностранных языков,

  • изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

  • подготовке к экзамену.


Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

- структурный и размерный факторы в физико-химии малых частиц

- фононный спектр и термодинамические свойства. Тепловые эффекты

- структурно-энергетическое состояние наночастиц, нанопорошков

- методы определения спекаемости, слипаемости, пресуемости

- методы определения среднего размера наночастиц: магнитный, седи-ментационный, газовоадсорбционный, фотонно-корреляционный

- редставления о природе и механизмах упругого рассеяния гамма-квантов на периодических кристаллических структурах

- виды сканирующей электронной микроскопии. Элипсометрия

- оже- и ренгеновская спектроскопия

- исследование углеродных материалов методами сканирующей микроскопии

- дифференциальный и рентгенофазовый анализ

- калориметрия

- рН- метрия, электрофорез, амперометия

- сенсоры и биосенсоры для распознавания биологических веществ

- биочипы, биокластеры


6.2 ^ Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала магистрантов и заключается в:

  • поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,

  • анализе статистических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических материалов,

  • выполнении расчетно-графических работ,

  • исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах,


Примерный перечень научных проблем и направлений научных исследований:

1.Определение параметров активности нанопорошков металлов, полученных методом эоектического взрыва проводнтка

2.Определение структурных характеристик нанопорошков вольфрама, полученных методом электрического взрыва проводника

3.Получение электрохимического сенсора, содержащего наночастицы металлов

4.Получение и исследование наноразмерных и наноструктурных материалов и изделий из них.

5.Развитие перспективных технологий модификации поверхности материалов с использованием различных видов обработки (пучковых, плазменных, электрохимических и др.).

^ 7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

Оценка успеваемости магистрантов осуществляется по результатам:

- взаимного рецензирования магистрантами работ друг друга,

- анализа подготовленных магистрантами рефератов,

- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, во время экзамена в десятом семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины).


^ 7.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов

Экзаменационные билеты включают три типа заданий:

1.Теоретический вопрос.

2.Проблемный вопрос или расчетная задача.

3.Творческое проблемно-ориентированное задание.


^ 7.2. Примеры экзаменационных вопросов

1. Методы определения седиментационной (седиментация), агрегативной (электрофорез).

2. Перечислите методы определения размера наночастиц. Сравните 2 любых из перечисленных методов.

3. Основные принципы термического анализа и термогравиметрии. Приборы для проведения ДТА. Применение ДТА.

^ 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Основная литература:

1. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов – М.: Ком Книга, 2006. – 592 с.: ил (Синергетика от прошлого к будущему).

2. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные наноматериалы. – М.: Академия 2005. – 179 с.

3. Ильин А.П., Коршунов А.В., Перевезенцева Д.О., Толбанова Л.О. Диагностика нанопорошков и наноматериалов. Уч. Пособие, ТПУ, 2008, 252 с.

Нанотехнология для всех – большое в малом. Рыбалкина М. www. Nanonewsnet.ru.

Дополнительная литература


1. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии – М.:Физматлит, 2005. – 411 с.

2. Евтюгин Г.А., Будников Г.К. и др. Основы биосенсорики. Учебное пособие, Казань, Казанский государственный университет, 2007, 80 с.

3. Будников Г.К., Майстренко В.Н., муринов Ю.И. Вольтамперометрия с модифицированными и ультрамикроэлектродами. М.:Наука, 1994. – 239 с.

4. Буланов В.Я. и др. Диагностика металлических порошков. М.: Наука, 1083

5. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгеногрфический т электронно-оптический анализ. М.: МИСИС, 2002. – 360 с.


Автор: Перевезенцева Д.О.


Программа одобрена на заседании кафедры ФВТМ ИФВТ


(протокол № ____ от «___» _______ 2010 г.).




/var/www/pars_docs/tw_refs/241/240832/240832.doc

стр. из 13.10.2011 Разработчик Перевезенцева Д.О.




Скачать 172,92 Kb.
оставить комментарий
Дата15.10.2011
Размер172,92 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх