МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт «Институт строительства и архитектуры»
УТВЕРЖДАЮ:
Ректор МГСУ
_________________ В.И.Теличенко
«____» __________ 2012 г.
ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Направление подготовки
|
270800 «Строительство»
|
Профиль подготовки / магистерская программа
|
«Наномодифицированные строительные композиты общестроительного и специального назначения»
|
Квалификация (степень) выпускника
|
Магистр
|
Форма обучения
|
Очная
|
СОСТАВИТЕЛИ ООП направления (специальности)
«Наномодифицированные строительные композиты общестроительного и специального назначения»
Должность
|
Ф.И.О.
|
Дата
|
Подпись
|
Разработчики:
|
Королев Е.В.
Смирнов В.А.
Гришина А.Н.
|
|
|
Директор института
|
Сенин Н.И.
|
|
|
Эксперты:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СОГЛАСОВАНО:
Должность
|
Ф.И.О.
|
Дата
|
Подпись
|
Проректор по УР
|
Королев Е.В.
|
|
|
Начальник УМУ
|
Густов Д.Ю.
|
|
|
Начальник ЦОСП
|
Акимова Е.А.
|
|
|
ООП специальности «Наномодифицированные строительные композиты общестроительного и специального назначения» рассмотрена и утверждена на заседании НМС университета «____» декабря 2012 г.,
Протокол №______
Шифр: _______________
(по учебному плану)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ДИСЦИПЛИНЫ
«Введение в нанотехнологию»
Направление подготовки
|
270800 «Строительство»
|
Профиль подготовки / магистерская программа
|
«Наномодифицированные строительные композиты общестроительного и специального назначения»
|
Квалификация (степень) выпускника
|
Магистр
|
Форма обучения
|
Очная
|
Оглавление
1.Текущий контроль 12
Цели освоения дисциплины
Цель освоения дисциплины «Введение в нанотехнологию» – сформировать комплекс базовых знаний и умений, позволяющих ориентироваться в терминологии и направлениях нанотехнологии как совокупности методов и приёмов контролируемого воздействия на предметы, включающие нанообъекты и приобретающие на этой основе новые качества, обеспечивающие их интеграцию в системы верхнего масштабного уровня.и формулировать и решать задачи.
Дисциплина «Введение в нанотехнологию» является теоретико-практической дисциплиной, базу для которой составляют математика, квантовая механика, физика конденсированного состояния, физическая химия.
Задачи дисциплины состоят в ориентировании учащихся на использование конкретных практических приемов реализации нанотехнологии в строительном материаловедении, в т.ч. – в научно-исследовательской деятельности:
– знакомство с историей становления нанотехнологии;
– аргументация интерпретации нанотехнологии как новой научно-практической парадигмы воздействия человека на природу (на основе анализа отечественных и зарубежных периодических изданий);
– обобщение теоретической базы нанотехнологии;
– овладение специфической терминологией, в т.ч. – закрепленной отечественными и зарубежными нормативными документами;
– знакомство с законодательной базой РФ, релевантной предмету исследования;
– знакомство с мировой практикой реализации нанотехнологии (от первичной нанотехнологической продукции до практических приложений), ознакомление с экологическими и токсикологическими аспектами реализации нанотехнологии;
– формирование представлений о методах реализации нанотехнологии в материаловедении;
– формирование представлений о возможных положительных результатах конкретной реализации нанотехнологии;
– формирование представлений об основных этапах решения задачи реализации конкретного направления нанотехнологии в материаловедении.
Место дисциплины в структуре основной образовательной программы
Настоящая рабочая программа профессионального цикла – модуль основной образовательной программы магистратуры по направлению подготовки 270800 «Строительство» по программе подготовки магистров «Наномодифицированные строительные композиты общестроительного и специального назначения».
Дисциплина «Введение в нанотехнологию» имеет интегративный характер, формируя научное мировоззрение учащихся с учетом выбранной программы подготовки. Базой являются дисциплины, изложенные учащимся в рамках основной образовательной программы бакалавриата по направлению подготовки 270800 «Строительство».
Сведения, излагаемые в рамках дисциплины «Введение в нанотехнологию», позволяют выполнять обобщения конкретных теоретико-практических знаний по дисциплинам «Коллоидная химия», «Физические эффекты нанотехнологии», «Технология изготовления наноматериалов и наномодифицированных строительных композитов», «Методы исследования в нанотехнологии строительного материаловедения», «Химия наночастиц».
Рабочая программа дисциплины «Введение в нанотехнологию» разработана на основе:
– Федеральных законов Российской Федерации: «Об образовании» (от 10 июля 1992 г. №3266-1) и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» (от 22 августа 1996 г. №125-ФЗ);
– Типового положения об образовательном учреждении высшего профессионального образования (ВУЗ), утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 14 февраля 2008 г. №71;
– Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 270800 «Строительство» (квалификация (степень) «магистр»), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «21» декабря 2009 г. №750;
– Нормативно-методических документов Минобрнауки России;
– ПрООП ВПО по направлению подготовки, утвержденной ___________________;
– Устава ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):
– способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности (ОК-1);
– способностью к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);
– способностью к адаптации в новых ситуациях, переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей (ОК-6);
– способностью проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности (ОК-8).
Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
– способностью демонстрировать знания фундаментальных и прикладных дисциплин ООП магистратуры (ПК-1);
– способностью использовать углубленные теоретические и практические знания, часть которых находится на передовом рубеже данной науки (ПК-2);
– способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение (ПК-3);
– способностью использовать углубленные знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ПК-4);
– способностью демонстрировать навыки работы в научном коллективе, способность порождать новые идеи (креативность) (ПК-5);
– способностью осознать основные проблемы своей предметной области, при решении которых возникает необходимость в сложных задачах выбора, требующих использования количественных и качественных методов (ПК-6);
– способностью ориентироваться в постановке задачи и определять, каким образом следует искать средства ее решения (ПК-7);
– способностью и готовностью применять знания о современных методах исследования (ПК-8);
– способностью и готовностью проводить научные эксперименты, оценивать результаты исследований (ПК-9);
– способностью анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию (ПК-10);
– способностью к профессиональной эксплуатации современного исследовательского оборудования и приборов (в соответствии с целями ООП магистратуры) (ПК-11);
– способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-12);
– способностью проводить изыскания по оценке состояния природных и природно-техногенных объектов, определению исходных данных для проектирования объектов, патентные исследования, готовить задания на проектирование (ПК-13);
– способностью разрабатывать методики, планы и программы проведения научных исследований и разработок, готовить задания для исполнителей, организовывать проведение экспериментов и испытаний, анализировать и обобщать их результаты (ПК-17);
– умением вести сбор, анализ и систематизацию информации по теме исследования, готовить научно-технические отчеты, обзоры публикаций по теме исследования (ПК-18);
– способностью разрабатывать физические и математические модели явлений и объектов, относящихся к профилю деятельности (ПК-19);
– умением составлять инструкции по эксплуатации оборудования и проверке технического состояния и остаточного ресурса строительных объектов и оборудования, разработке технической документации на ремонт (ПК-33).
В ходе изучения дисциплины достигается приобретение следующих знаний и умений:
– исторические аспекты становления нанотехнологии;
– теоретическая база нанотехнологии;
– терминология нанотехнологии;
– законодательная базам РФ, релевантная нанотехнологии;
– мировой практический опыт реализации нанотехнологии;
– экологические и токсикологические аспекты реализации нанотехнологии;
– методы реализации нанотехнологии в материаловедении;
– представления о положительных результатах конкретной реализации нанотехнологии;
– представления об основных этапах решения задачи реализации конкретного направления нанотехнологии в материаловедении.
Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
Структура дисциплины
№
п/п
|
Раздел (тема)
дисциплины
|
Семестр
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов
и трудоемкость (в часах)
|
Формы теку-
щего кон-
троля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточ-
ной аттеста-
ции
(по семест-
рам)
|
ЛК
|
ПЗ
|
ЛР
|
Кр
|
СР
|
|
Нанотехнология: термины и определения
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Классики нанотехнологии
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
Продукция наноиндустрии
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Зарубежные нанотехнологии
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
История развития нанотехнологии
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Получение наноматериалов
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
Российские нанотехнологии
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Перспективы реализации «снизу вверх»
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
Первичные наноматериалы
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Направления реализации нанотехнологии в смежных дисциплинах
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
Технологии манипуляции ограниченными наборами атомов и молекул
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Направления реализации нанотехнологии в материаловедении
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
Направления реализации нанотехнологии в строительном материаловедении
|
I
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
Конкретные пути реализации нанотехнологии в материаловедении
|
I
|
|
|
|
|
|
16
|
УГО
|
|
Нанотехнологии и безопасность. Обзорная лекция: от исторической перспективы до повседневных практических применений нанотехнологии
|
I
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
Стандартизация в нанотехнологии
|
I
|
|
|
|
|
|
15
|
УК
|
|
Итого:
|
|
|
17
|
|
|
|
127
|
Экзамен
|
Содержание лекционных занятий
№ п/п
|
Наименование раздела
(темы)
|
Содержание занятия
|
|
Нанотехнология: термины и определения
|
Нанотехнология: термины и определения (по проекту ГОСТ Р ТК 441 и утвержденному документу ISO/TS 80004-1:2010). Общность и различия в Российских и зарубежных нормативных документах. Акцент на прикладном аспекте нанотехнологии как ключевое характеристическое свойство определений, зафиксированных нормативными документами. Критика определений.
|
|
Продукция наноиндустрии
|
Многоуровневая классификация продукции наноиндустрии. Специальное оборудование для нанотехнологий. Особое структурирование атомов и молекул как характеристическое свойство нанопродукции, закрепленное в нормативной документации. Группировки нанопродукции в составе общероссийского классификатора продукции по видам экономической деятельности. Необходимые составляющие для организации статистического наблюдения в сфере наноиндустрии и нанотехнологий.
|
|
История развития нанотехнологии
|
Начальный этап становления нанотехнологии. Представления Р. Фейнмана и Э. Дрекслера. Классическое понимание нанотехнологии как технологии «снизу вверх». Надежды, связываемые с наноманипуляторами. Критика идеи наноманипуляторов. Современное состояние направления «снизу вверх»: практические примеры, которые по совокупности существенных признаков могут быть отнесены к указанному направлению (нанобиотехнология, микроэлектроника, методы анализа нанообъектов: сканирующая зондовая микроскопия). Современное состояние как преобладание подхода реализации «сверху вниз» в практических приложениях строительного материаловедения.
|
|
Российские нанотехнологии
|
Перечень критических технологий. Разделы Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002—2006 годы». Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2012 годы». Инициатива «Стратегия развития наноиндустрии». Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года. Нанотехнологическое общество России, ОАО РОСНАНО: цели и задачи, механизмы реализации. Критика механизмов реализации. Периодические издания, публикующие результаты фундаментальных и прикладных исследований в области нанонаук. Журналы «Российские нанотехнологии», «Физика твердого тела», «Нанотехнологиия в строительстве». Сравнительный анализ с аналогичными зарубежными изданиями “Nature nanotechnology”, “Nature Physics”, “Scientific American”: преимущества и недостатки публикаций в изданиях первой и второй группы.
|
|
Первичные наноматериалы
|
Первичные наноматериалы (углеродные нанотрубки, фуллерены, графен, аэрографит, аэрогель, нанокристаллы, оксидные наноматериалы) на современном этапе отечественной и зарубежной нанотехнологии. Развитие технологии получения первичных наноматериалов: газофазный, плазменный и лазерный синтез углеродных и оксидных наноматериалов; первоначальные сведения о золь-гель технологии. Преимущества золь-гель технологии в нанотехнологии строительного материаловедения. Процесс Печини и его практические приложения для синтеза высокогомогенных и высокодисперсных оксидных материалов.
|
|
Технологии манипуляции ограниченными наборами атомов и молекул
|
Технологии манипуляции отдельными атомами или их ограниченными наборами. Сравнительный анализ методов, объединенных единым термином «сканирующая зондовая микроскопия»; зондовый микроскоп как наноманипулятор. Оптическая микроскопия ближнего поля. Световой «пинцет». Понятие о промышленном процессе фотолитографии в производстве продукции микроэлектроники: изготовление кристаллов СБИС, рабочих поверхностей оптических и магнитных носителей информации. Квантовые эффекты нанотехнологии как предпосылка улучшения показателей и фактор, ограничивающий миниатюризацию высокотехнологичной продукции.
|
|
Направления реализации нанотехнологии в строительном материаловедении
|
Механизмы повышения показателей эксплуатационных свойств конструкционных и функциональных строительных наноматериалов для каждого из направлений. Конкретные пути, преимущества и недостатки направления реализации, связанного с введением в строительные композиции первичной нанотехнологической продукции. Конкретные пути, преимущества и недостатки направления реализации, связанного с синтезом нанообъектов на межфазных границах строительных композитов в процессе формирования их структуры. Практические приложения строительных нанокомпозитов.
|
|
Нанотехнологии и безопасность. Обзорная лекция: от исторической перспективы до повседневных практических применений нанотехнологии
|
Биомедицинские аспекты реализации нанотехнологии. Источники экологических и медицинских угроз: размеры наночастиц и их высокая проникающая способность; многообразие композиций наночастиц; несформированность нанотехнологической культуры; возможность скрытой реализации нанотехнологических процессов. Нормативные документы РФ, регламентирующие работу с продукцией наноиндустрии. Метрологические средства обеспечения безопасности при производстве продукции наноиндустрии.
Круглый стол по результатам чтения курса лекций. Выдача контрольных вопросов к экзамену по дисциплине. Разъяснение отдельных моментов учебного материала и пояснения по содержанию контрольных вопросов.
|
Самостоятельная работа
№ п/п
|
Наименование раздела (темы)
|
Содержание раздела (темы) для самостоятельной работы
|
|
Классики нанотехнологии
|
Сравнительный анализ подходов «сверху вниз» и «снизу вверх» на основе классических работ:
1. Feynman R. There's Plenty of Room at the Bottom / Lecture at the annual meeting of APC. 1959.
2. Drexler E. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Norwell: Anchor Press/Doubleday, 1986. 298 p.
|
|
Зарубежные нанотехнологии
|
Предпосылки законодательного выдвижения нанотехнологии на приоритетное место: анализ работы: Уайтсайдс Д. и др. Нанотехнология в ближайшем десятилетии: прогноз направления исследований / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса, П. Аливисатоса. М.: Мир, 2002. 292 с.
|
|
Получение наноматериалов
|
Подробная классификация наноматриалов и методов их получения. Анализ работ:
1. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. М.: БИНОМ, 2008. 134 с.
2. Пул Ч., Оуэнс Ф. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004. 324с.
3. Goddard W. et al. Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology. Boca Raton: Taylor & Francis, 2007. 1080 p.
|
|
Перспективы реализации «снизу вверх»
|
Критика классической работы: Drexler E. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Norwell: Anchor Press/Doubleday, 1986. 298 p.
|
|
Направления реализации нанотехнологии в смежных дисциплинах
|
Обзор работы: Пул Ч., Оуэнс Ф. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004. 324с.
|
|
Направления реализации нанотехнологии в материаловедении
|
Опыт реализации в материаловедении. Обзор работы: Анищик В.М., Борисенко В.Е., Жданок С.А., Толочко Н.К., Федосюк В.М. Наноматериалы и Нанотехнологии. Минск: БГУ, 2008. 375 с.
|
|
Конкретные пути реализации нанотехнологии в материаловедении
|
Опыт реализации в материаловедении. Обзор работы: Borisenko V.E, Ossicini S. What is What in the Nanoworld: A Handbook on Nanoscience and Nanotechnology. Wiley, 2008. 538 p.
|
|
Стандартизация в нанотехнологии
|
Обзор работы: Метрологическое обеспечение, стандартизация и оценка соответствия нанотехнологий и нанопродукции / Аналитический обзор. Ростехрегулирование, 2007 г. 38 с.
|
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
№ п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
№№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
|
«Коллоидная химия»
|
1, 3, 6, 8, 9, 11
|
|
«Физические эффекты нанотехнологии»
|
1, 2, 6
|
|
«Технология изготовления наноматериалов и наномодифицированных строительных композитов»
|
1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 12...16
|
|
«Методы исследования в нанотехнологии строительного материаловедения»
|
1, 3, 7
|
|
«Химия наночастиц»
|
1, 3, 6, 8, 9, 11
|
Образовательные технологии
Реализация компетентностного подхода предусматривает широкое использование в учебном процессе по дисциплине активных и интерактивных форм проведения занятий (семинаров в диалоговом режиме, дискуссий, разбор конкретных ситуаций, групповых дискуссий, круглых столов) в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. Одной из основных активных форм обучения профессиональным компетенциям, связанным с ведением того вида или видов деятельности, к которым готовится магистр (научно-исследовательской, научно-педагогической, проектной, опытно-конструкторской, технологической, исполнительской, творческой), для ООП магистратуры является семинар, являющийся основой корректировки индивидуальных учебных планов магистров. Предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных учреждений образования и науки, мастер-классы экспертов и специалистов.
В программу включены задания, способствующие развитию компетенций профессиональной деятельности, к которой готовится выпускник, в объеме, позволяющем сформировать соответствующие общекультурные и профессиональные компетенции.
В процессе изучения дисциплины используется метод проблемного изложения материала, самостоятельное чтение учебной, учебно-методической и справочной литературы и последующие свободные дискуссии по освоенному материалу. При этом используются инновационные технологии обучения, развивающие навыки командной работы, межличностной коммуникации, принятия решений, лидерские качества.
Научно-исследовательская работа обучающихся направлена на формирование общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВПО. Предусматриваются следующие виды и этапы выполнения и контроля научно-исследовательской работы обучающихся:
– планирование научно-исследовательской работы, включающее ознакомление с тематикой исследовательских работ в области строительства, производства строительных материалов и изделий, инженерной инфраструктуры зданий, сооружений и населенных мест, а также экологической безопасности;
– выбор темы исследования, написание реферата по избранной теме;
– проведение научно-исследовательской работы;
– корректировка плана проведения научно-исследовательской работы;
– составление отчета о научно-исследовательской работе;
– публичная защита выполненной работы.
Основной формой планирования и корректировки индивидуальных планов научно-исследовательской работы обучаемых является обоснование темы, обсуждение плана и промежуточных результатов исследования в рамках научно-исследовательского семинара. В процессе выполнения научно-исследовательской работы и в ходе защиты ее результатов проводится широкое обсуждение с привлечением работодателей и ведущих исследователей, позволяющее оценить уровень приобретенных знаний, умений и сформированных компетенций обучающихся. Дается оценка компетенций, связанных с формированием профессионального мировоззрения и определенного уровня культуры.
Оценочные средства для контроля успеваемости и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
|
