Основная образовательная программа по направлению 010700 ФИЗИКА

 

Общая характеристика направления 010700 Физика

 

Направление утверждено приказом Министерства образования Российской Федерации от 02.03.2000 № 686, коды направления – приказом № 4 от 12 января 2005 г.

Квалификация выпускника направления 010700 Физика- 62. Бакалавр физики.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки бакалавра физики по направлению 010700 Физика при очной форме обучения - 4 года.

Цели высшего профессионального  образования (ВПО)  по направлению 010700 «Физика».

В области обучения общей целью ВПО по направлению подготовки 010700 Физика вляется получение выпускником основ гуманитарных, социально-экономических знаний и фундаментальной полготовки в области физики, математики и естественных наук, способствующих его приобщению к культурным и цивилизационным ценностям современного общества, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности, обладать общими и специальными компетенциями, способствующими его социальной мобильности и устойчивости на рынке труда.

В области воспитания личности целью ВПО по направлению подготовки 010700 Физика является формирование навыков и компетенций, способствующих укреплению ее нравственности, развитию общекультурных потребностей, творческих способностей, социальной адаптации, коммуникативности, толерантности, настойчивости в достижении цели, выносливости и физической культуре.

Квалификационная характеристика выпускника по направлению 010700 «Физика».

Область профессиональной деятельности выпускников направления 010700 Физика включает:

·академические и ведомственные научно-исследовательские организации, связанные с решением физических проблем;

·учреждения системы высшего и среднего профессионального образования, среднего общего образования.

Выпускники по направлению подготовки 010700 Физика подготовлены к участию в научно-исследовательской работе и к педагогической деятельности.

Объектом профессиональной деятельности выпускников по направлению 010700 Физика направлена на исследование и изучение структуры и свойств природы на различных уровнях ее организации от элементарных частиц до Вселенной, полей и явлений, лежащих в основах физики, на освоение новых методов исследований основных закономерностей природы.

Виды и обобщенные задачи профессиональной деятельности:

Бакалавр подготовлен к решению следующих задач:

а) научно-исследовательская (экспериментальная, теоретическая и расчетная деятельность):

·        научные исследования поставленных проблем;

·        выбор необходимых методов исследования;

·        освоение новых методов научных исследований;

·        освоение новых теорий и моделей;

·        обработка полученных результатов научных исследований на современном уровне и их анализ;

·        работа с научной литературой с использованием новых информационных технологий, слежение за научной периодикой;

·        написание и оформление научных статей;

·        составление отчетов и докладов о научно-исследовательской работе, участие в научных конференциях;

б) педагогическая деятельность:

·        подготовка и ведение семинарских занятий;

·        ведение занятий в учебных лабораториях;

·        руководство научной работой студентов;

·        проведение учебных занятий в среднем учебном заведении.

Сферами профессиональной деятельности являются высшие учебные заведения, научно-исследовательские институты, лаборатории, конструкторские и проектные бюро и фирмы, производственные предприятия и объединения, учреждения системы высшего и среднего специального образования.

Бакалавр может работать в должностях, предусмотренных законодательством Российской Федерации для лиц, имеющих высшее профессиональное образование (старшим лаборантом, инженером в НИИ). В соответствии с полученной за время обучения дополнительной квалификацией "Преподаватель" - может быть преподавателем средней школы и среднего профессионального учреждения.

Возможности продолжения образования выпускника:

Бакалавр, освоивший основную образовательную программу высшего профессионального образования по направлению 010700 Физика, подготовлен для продолжения образования:

- в магистратуре по направлению 010700 Физика, по направлению 010800 Радиофизика;

- освоению в сокращенные сроки основных образовательных программ по специальностям 010701 Физика, 010704 Физика конденсированного состояния вещества, 010705 Физика атомного ядра и частиц, 010706 Физика кинетических явлений, 010703 Физика Земли и планет, 010702 Астрономия,  010707 Медицинская физика, 010708 Биохимическая физика для получения квалификации "Физик" и "Физик. Преподаватель" по этим специальностям, и специальности 010802 Радиофизика и электроника, для получения квалификации "Радиофизик".

Выпускники по специальности 010700 Физика должны обладать общими компетенциями (общенаучными, социально-личностными, экономическими и организационно-управленческими, системными) и специальными (профессиональными) компетенциями (общепрофессиональными и профессионально профилированными), позволяющими им осуществлять установленные выше виды деятельности и быть устойчивыми на рынке труда.

 

Общая характеристика основной образовательной программы

 

Основная образовательная программа (ООП) бакалавра формируется из дисциплин федерального компонента, дисциплин национально-регионального (вузовского) компонента, дисциплин по выбору студента, а также факультативных дисциплин. Дисциплины и курсы по выбору студента в каждом цикле содержательно дополняют дисциплины, указанные в федеральном компоненте цикла

Основная образовательная программа бакалавра предусматривает изучение студентом следующих циклов дисциплин:

цикл ГСЭ - общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины;

цикл ЕН - общие математические и естественнонаучные дисциплины;

цикл ОПД - общепрофессиональные дисциплины;

цикл СД - специальные дисциплины;

цикл ФТД - факультативы.

Профессионально-образовательная программа построена на базе нормативного срока обучения в 208 недель, из которых 144 недель отводится на теоретическое обучение, 26 недель – экзаменационные сессии, 2 недели – выпускная работа и ГЭ,  4 недель – практики и 32 каникулярные недели. Теоретическое обучение предусматривает объем работы студента в 7786 часов, из которых 4589 часов различной формы аудиторные занятия и 3197 часов самостоятельной работы. Недельная нагрузка на студента составляет 54 часа в неделю. По блокам дисциплин: гуманитарные и социально-экономические – 1800 часов; общие математические и естественно-научные – 3440 часов; общепрофессиональные – 1310; специальные – 776, факультативные - 450. За весь период обучения предусмотрено 23 экзамена, 37 зачета и 2 курсовые работы. Итоговая государственная аттестация (ИГА) предусматривает государственный междисциплинарный экзамен, защиту выпускной работы.

 

Гуманитарные и социально-экономические дисциплины (ГСЭ)

 

ГСЭ.Ф.1 Иностранный язык – 340 часов

 Специфика артикуляции звуков, интонации, акцентуации и ритма нейтральной речи в изучаемом языке, основные особенности полного стиля произношения, характерные для сферы профессиональной коммуникации, чтение транскрипции.

 Лексический минимум в объеме 4000 учебных лексических единиц общего и терминологического характера. Понятие дифференциации лексики по сферам применения (бытовая, терминологическая, общенаучная, официально-деловая). Понятие о свободных и устойчивых словосочетаниях, фразеологических единицах. Понятие об основных способах словообразования. Грамматические навыки, обеспечивающие коммуникацию без искажения смысла при письменном и устном общении и профессионального характера, основные грамматические структуры, характерные для профессиональной речи.

Понятие об обиходно-литературном, научном и официально-деловом стилях. Основные лексико-грамматические особенности научного и официально-делового стилей речи. Культура и традиции стран изучаемого языка, правила речевого этикета. Говорение. Диалогическая и монологическая речь с использованием типовых, функционально-ситуативных формул, с использованием относительно простых лексико-грамматических средств в основных коммуникативных ситуациях неофициального, научного и профессионально-делового общения. Основы публичного монологического высказывания (доклад, презентация схем, графиков, таблиц, научное сообщение, устное реферирование сообщение).

Аудирование: понимание диалогической и монологической аутентичной и учебной речи в обиходно-бытовой и профессионально-деловой сферах коммуникации.

Чтение: изучающее, просмотровое, поисковое, ознакомительное. Виды текстов: по широкому и узкому профилю специальности. Культура и традиции страны изучаемого языка, правила речевого этикета с учетом социокультурных и межкультурных особенностей языка и речи. Виды письменных речевых произведений: аннотация, реферат, тезисы, деловое письмо, биография, докладная записка.

 

 

ГСЭ.Ф. 2  Физическая культура – 408 часов

Физическая культура в общекультурной и профессиональной подготовке студентов: социально-биологические основы физической культуры; основы здорового образа и стиля жизни; оздоровительные системы и спорт (теория, методика, практика); профессионально-прикладная физическая подготовка студентов. Общая физическая и специальная подготовка в системе физического воспитания. Спорт, индивидуальный выбор видов спорта или систем физических упражнений. Профессионально-прикладная физическая подготовка студентов. Основы методики самостоятельных занятий и самоконтроль за состоянием своего организма. Законодательство Российской Федерации о физической культуре и спорте.

 

ГСЭ.Ф. 3  Отечественная история – 160 часов

Сущность, формы, функции исторического знания. Методы и источники изучения истории.  Понятие и классификация исторического источника. Отечественная историография в прошлом и настоящем: общее и особенное. Методология и теория исторической науки. История России – неотъемлемая часть всемирной истории: общее и особенное в историческом развитии. Российская цивилизация между Западом и Востоком.

Сущность, формы, функции исторического знания. Методы и источники изучения истории. Понятие и классификация исторического источника. Отечественная историография в прошлом и настоящем: общее и особенное. Методология и теория исторической науки. История России - неотъемлемая часть всемирной истории. Античное наследие в эпоху Великого переселения народов. Проблема этногенеза восточных славян. Основные этапы становления государственности. Древняя Русь и кочевники. Византийско-древнерусские связи. Особенности социального строя Древней Руси. Этнокультурные и социально-политические процессы становления русской государственности. Принятие христианства. Распространение ислама. Эволюция восточнославянской государственности в Х1-Х11 вв. Социально-политические изменения в русских землях в Х111-ХУ вв. Русь и Орда: проблемы взаимовлияния. Россия и средневековые государства Европы и Азии. Специфика формирования единого российского государства. Возвышение Москвы. Формирование сословной системы организации общества. Реформы Петра 1. Век Екатерины. Предпосылки и особенности складывания российского абсолютизма. Дискуссии о генезисе самодержавия. Особенности и основные этапы экономического развития России. Эволюция форм собственности на землю. Структура феодального землевладения. Крепостное право в России. Мануфактурно-промышленное производство.

Становление индустриального общества в России: общее и особенное. Общественная мысль и особенности общественного движения России Х1Х в. Реформы и реформаторы в России. Русская культура Х1Х века и ее вклад в мировую культуру. Роль ХХ столетия в мировой истории. Глобализация общественных процессов. Проблема экономического роста и модернизации. Революции и реформы. Социальная трансформация общества. Столкновение тенденций интернационализма и национализма, интеграции и сепаратизма, демократии и авторитаризма.

Россия в начале ХХ в. Объективная потребность индустриальной модернизации России. Российские реформы в контексте общемирового развития в начале века. Политические партии России: генезис, классификация, программы, тактика. Россия в условиях мировой войны и общенационального кризиса. Революция 1917г. Гражданская война и интервенция, их результаты и последствия. Российская эмиграция.

Социально-экономическое развитие страны в 20-е гг. НЭП. Формирование однопартийного политического режима. Образование СССР. Культурная жизнь страны в 20-е гг. Внешняя политика. Курс на строительство социализма в одной стране и его последствия. Социально-экономические преобразования в 30-е гг. Усиление режима личной власти Сталина. Сопротивление сталинизму. СССР накануне и в начальный период второй мировой войны.

Великая Отечественная война. Социально-экономическое развитие, общественно-политическая жизнь, культура, внешняя политика СССР в послевоенные годы. Холодная война. Попытки осуществления политических и экономических реформ. НТР и ее влияние на ход общественного развития. СССР в середине 60-80-х гг.: нарастание кризисных явлений.

Советский Союз в 1985-1991 гг. Перестройка. Попытка государственного переворота 1991 г. и ее провал. Распад СССР. Беловежские соглашения. Октябрьские события 1993 г. Становление новой российской государственности (1993-1999 гг.). Россия на пути радикальной социально-экономической модернизации. Культура в современной России. Внешнеполитическая деятельность в условиях новой геополитической ситуации.  

 

ГСЭ.Ф.4  Психология и педагогика – 176 часов

Предмет, задачи и методы психологии. Место психологии в системе наук. История развития психологического знания и основные направления в психологии. Индивид, личность, субъект, индивидуальность.  Психика, поведение и деятельность. Основные функции психики. Психическая регуляция поведения и деятельности. Основные психические процессы. Структура сознания. Познавательные процессы. Ощущение. Восприятие. Представление. Воображение. Мышление и интеллект. Творчество. Внимание. Мнемические процессы. Эмоции и чувства. Психическая регуляция поведения и деятельности. Общение и речь. Психология личности. Межличностные отношения. Психология малых групп. Межгрупповые отношения и взаимодействия.

Объект, предмет, задачи педагогики. Функции, методы педагогики. Основные категории педагогики: воспитание как целенаправленный процесс формирования личности. Образование как общечеловеческая ценность. Образование как социокультурный феномен и педагогический процесс. Образовательная система России: цели, содержание, структура непрерывного образования, единство образования и самообразования. Педагогический процесс. Образовательная, воспитательная и развивающая функции обучения. Сущность процесса обучения. Воспитание в педагогическом процессе. Формы и методы организации учебной деятельности. Урок, лекция, семинарские, практические и лабораторные занятия, диспут, конференция, зачет, экзамен, факультативные занятия, консультация. Методы, приемы, средства организации и управления педагогическим процессом. Семья как субъект педагогического взаимодействия и социокультурная среда воспитания и развития личности. Управление образовательными системами.

 

ГСЭ.Ф.5  Философия – 176 часов

Предмет философии. Место и роль философии в культуре. Становление философии. Основные направления, школы философии и этапы ее исторического развития. Структура философского знания. Учение о бытии. Монистические и плюралистические концепции бытия, самоорганизация бытия. Понятия материального и идеального. Пространство, время. Движение и развитие, диалектика. Детерминизм и индетерминизм. Динамические и статистические закономерности. Научные, философские и религиозные картины мира. Человек, общество, культура. Человек и природа. Общество и его структура. Гражданское общество и государство. Человек в системе социальных связей. Человек и исторический процесс; личность и массы, свобода и необходимость. Формационная и цивилизационная концепции общественного развития. Смысл человеческого бытия. Насилие и ненасилие. Свобода и ответственность. Мораль, справедливость, право. Нравственные ценности. Представления о совершенном человеке в различных культурах. Эстетические ценности и их роль в человеческой жизни. Религиозные ценности и свобода совести. Сознание и познание. Сознание, самосознание и личность. Познание, творчество, практика. Вера и знание. Понимание и объяснение. Рациональное и иррациональное в познавательной деятельности. Проблема истины. Действительность, мышление, логика и язык. Научное и вненаучное знание. Критерии научности. Структура научного познания, его методы и формы. Рост научного знания. Научные революции и смены типов рациональности. Наука и техника. Будущее человечества. Глобальные проблемы современности. Взаимодействие цивилизаций и сценарии будущего.         

 

ГСЭ.Р.1  Правоведение – 70 часов

Государство и право. Их роль в жизни общества. Норма права и нормативно-правовые акты. Основные правовые системы современности. Международное право как особая система права. Источники российского права. Закон и подзаконные акты. Система российского права и ее структурные элементы. Отрасли права. Правонарушение и юридическая ответственность. Значение законности и правопорядка в современном обществе. Правовое государство. Конституционное право: конституция Российской Федерации – основной закон государства, особенности федеративного устройства России, система органов государственной власти в РФ. Гражданское право: понятие гражданского правоотношения, физические и юридические лица, право собственности, обязательства в гражданском праве и ответственность за их нарушение. Наследственное право: наследование по закону, очередность наследования, отказ от наследства. Семейное право: брачно-семейные отношения, взаимные права и обязанности супругов, родителей и детей, ответственность по семейному праву. Трудовое право: трудовой договор (контракт), трудовая дисциплина и ответственность за ее нарушение. Административное право: административные правонарушения и административная ответственность. Уголовное право: понятие преступления, уголовная ответственность за совершение преступлений. Экологическое право. Информационное право: правовые основы защиты государственной тайны, законодательные и нормативно-правовые акты в области защиты информации и государственной тайны. Основы налогового права. Особенности правового регулирования будущей профессиональной деятельности.

 

ГСЭ.Р.2  Русский язык и культура речи – 68 часов

Стили современного русского литературного языка. Языковая норма, ее роль в становлении и функционировании литературного языка. Речевое взаимодействие. Основные единицы общения. Устная и письменная разновидности литературного языка. Нормативные, коммуникативные, этические аспекты устной и письменной речи. Функциональные стили современного русского языка. Взаимодействие функциональных стилей. Научный стиль. Специфика использования элементов различных языковых уровней в научной речи. Речевые нормы учебной и научной сфер деятельности. Официально-деловой стиль, сфера его функционирования, жанровое разнообразие. Языковые формулы официальных документов. Приемы унификации языка служебных документов. Интернациональные свойства русской официально-деловой письменной речи. Язык и стиль распорядительных документов. Язык и стиль коммерческой корреспонденции. Язык и стиль инструктивно-методических документов. Реклама в деловой речи. Правила оформления документов. Речевой этикет в документе. Жанровая дифференциация и отбор языковых средств в публицистическом стиле. Особенности устной публичной речи. Оратор и его аудитория. Основные виды аргументов. Подготовка речи: выбор темы, цель речи, поиск материала, начало, развертывание и завершение речи. Основные приемы поиска материала и виды вспомогательных материалов. Словесное оформление публичного выступления. Понятливость, информативность и выразительность публичной речи. Разговорная речь в системе функциональных разновидностей русского литературного языка. Условия функционирования разговорной речи, роль внеязыковых факторов. Культура речи. Основные направления совершенствования навыков грамотного письма и говорения.

 

ГСЭ.Р.3  Экономика – 138 часов

Введение в экономическую теорию. Блага. Потребности, ресурсы. Экономический выбор. Экономические отношения. Экономические системы. Основные этапы развития экономической теории. Методы экономической теории. Микроэкономика. Рынок. Спрос и предложение. Потребительские предпочтения и предельная полезность. Факторы спроса. Индивидуальный и рыночный спрос. Эффект дохода и эффект замещения. Эластичность. Предложение и его факторы. Закон убывающей предельной производительности. Эффект масштаба. Виды издержек. Фирма. Выручка и прибыль. Принцип максимизации прибыли. Предложение совершенно конкурентной фирмы и отрасли. Эффективность конкурентных рынков. Рыночная власть. Монополия. Монополистическая конкуренция. Олигополия. Антимонопольное регулирование. Спрос на факторы производства. Рынок труда. Спрос и предложение труда. Заработная плата и занятость. Рынок капитала. Процентная ставка и инвестиции. Рынок земли. Рента. Общее равновесие и благосостояние. Распределение доходов. Неравенство. Внешние эффекты и общественные блага. Роль государства. Макроэкономика. Национальная экономика как целое. Кругооборот доходов и продуктов. ВВП и способы его измерения. Национальный доход. Располагаемый личный доход. Индексы цен. Безработица и ее формы. Инфляция и ее виды. Экономические циклы. Макроэкономическое равновесие. Совокупный спрос и совокупное предложение. Стабилизационная политика. Равновесие на товарном рынке. Потребление и сбережения. Инвестиции. Государственные расходы и налоги. Эффект мультипликатора. Бюджетно-налоговая политика. Деньги и их функции. Равновесие на денежном рынке. Денежный мультипликатор. Банковская система. Денежно-кредитная политика. Экономический рост и развитие. Международные экономические отношения. Внешняя торговля и торговая политика. Платежный баланс. Валютный курс. Особенности переходной экономики России. Приватизация. Формы собственности. Предпринимательство. Теневая экономика. Рынок труда. Распределение и доходы. Преобразования в социальной сфере. Структурные сдвиги в экономике. Формирование открытой экономики.

 

ГСЭ.В.1.1  История Кузбасса – 110 часов

Образование Кемеровской области, её территория и население. Административно-территориальное устройство. Географическая Среда. Полезные ископаемые. Кузнецкая котловина в каменный и бронзовый века, миграция племён. Томская писаница. Изменения с наступлением железного века. Племена Кузнецкой котловины в Х-ХУ1 веках.

Присоединение Кузнецкой Земли к России. Основание Кузнецка. Заселение Земли Кузнецкой. Создание острогов и русских поселений. Занятия русского и коренного населения.

Открытие каменного угля и металлических руд. Создание горнозаводской промышленности, Томский Гавриловский и Гурьевский заводы. Золотая лихорадка. Угасание заводской промышленности. Рост народонаселения, административное устройство, жизнь и быт крестьян, заводских мастеровых. Изучение угольных богатств: П.А. Чихачёв и наименование "Кузбасс".

Строительство Транссиба и меры по обеспечению её углем Кузбасса. Открытие Судженских и Анжерских копей. Создание Кемеровского рудника. Административное устройство, размещение переселенцев и развитие сельского хозяйства. Создание и деятельность Копикуза. Кузбасс в годы первой мировой войны, революции 1917 г. и колчаковщины. Продразверстка и национализация промышленности. Определение перспектив развития Кузбасса в ГОЭЛРО. Переход к нэпу. Развитие сельского хозяйства. Районирование в Кузбассе.

Создание УКК: угольной и металлургической базы в Кузбассе. Создание новых городов и развитие социально-политической жизни. Начало коллективизации. Две волны раскулачивания. Сплошная коллективизация. Спецпоселенцы. Репрессии в Кузбассе. Особенности развития Кузбасса в условиях усиления подготовки к обороне страны.

Мобилизация, кузбасские соединения. Подвиги кузбассовцев на фронте. Перестройка на военный лад. Освоение выпуска броневого металла. Наращивание угледобычи. Размещение эвакуированных людей и предприятий. Кузбассовцы - инициаторы всесоюзного соревнования. Объективная обусловленность образования Кемеровской области. Жизнь и быт населения в военное время. Организация продовольственного снабжения. Жертвенный подвиг кузбасской деревни. Рост промышленного производства в Кемеровской области.

Перестройка на рельсы мирного развития. Спецпереселенцы и лагеря в Кузбассе. Бурный рост угольной и металлургической промышленности. Строительство Запсиба. Развитие энергетической базы, строительство новых ГРЭС, химической и лёгкой промышленности. Подъём и преобразования в сельскохозяйственного производства.

Замедление темпов роста промышленного производства в стране и в Кузбассе. Особенности развития сельского хозяйства. Попытки перестройки и их крах. Обострение социально-бытовых проблем, нарастание противоречий в обществе, начало рабочего движения.

Начало кризиса в обществе. Приватизация и конверсия, демонтаж колхозного строя. Снижение объемов производства в промышленности и сельском хозяйстве. Реструктуризация угольной промышленности. Рост социальной напряженности, забастовки и общественная жизнь в Кузбассе. Избрание губернатором А.Г. Тулеева. Оживление сельского хозяйства. Курс на повышение качества жизни. Социальная политика и её особенности. Общественная жизнь и национальные отношения. Перспективы развития Кузбасса.

Город Кемерово. Первые упоминания о деревнях Щегловке, Кемеровой и др. Открытие каменного угля и попытки его использования крестьянами деревни Кемеровой. Создание Кемрудника. Строительство химзавода. Преобразование села в город Щегловск. Новое строительство. Переименование города.

 

 

ГСЭ.В.1.2  Возрастная педагогика и психология – 110 часов

Предмет и задачи возрастной педагогики и психологии. Роль деятельности и общения в развитии ребенка. Периодизация возрастного развития. Формирование личности ребенка до 3-х лет. Развитие личности ребенка в дошкольном возрасте. Проблема готовности дошкольника к поступлению в школу. Формирование личности в младшем школьном возрасте. Становление личности в ранней юности. Кризисные периоды в развитии личности. Проблемы развития и воспитания «трудных» детей. Особенности обучения и воспитания дошкольников. Обучение и воспитание младших школьников. Особенности обучения и воспитания подростков и старшеклассников. Возрастные особенности ребенка и педагогическая оценка.

 

ГСЭ.В.2.1  Политология – 160 часов

Объект, предмет и метод политической науки. Функции политологии. Политическая жизнь и властные отношения. Роль и место политики в жизни современных обществ. Социальные функции политики. История политических учений. Российская политическая традиция: истоки, социокультурные основания, историческая динамика. Современные политологические школы. Гражданское общество, его происхождение и особенности. Особенности становления гражданского общества в России. Институциональные аспекты политики. Политическая власть. Политическая система. Политические режимы, политические партии, электоральные системы. Политические отношения и процессы. Политические конфликты и способы их разрешения. Политические технологии. Политический менеджмент. Политическая модернизация. Политические организации и движения. Политические элиты. Политическое лидерство. Социокультурные аспекты политики. Мировая политика и международные отношения. Особенности мирового политического процесса. Национально-государственные интересы России в новой геополитической ситуации. Методология познания политической реальности. Парадигмы политического знания. Экспертное политическое знание; политическая аналитика и прогностика.   

 

ГСЭ.В.2.2  Основы педагогического мастерства – 160 часов

Самопознание – путь к самосовершенствованию. Педагогическая деятельность, технологии, мастерство. Внимание и наблюдательность в педагогическом процессе. Профессионально-педагогические особенности воображения учителя. Мастерство учителя в управлении своим эмоциональным состоянием. Элементы актерского мастерства в педагогической деятельности. Мастерство речи учителя. Мастерство педагогического общения. Особенности общения педагога с учащимися разного возраста. Культура педагогического общения. Основы мастерства индивидуального воздействия. Игра в педагогическом процессе. Конфликт и взаимодействие в педагогическом процессе. Система воспитательной работы классного руководителя. Планирование воспитательной работы. Воспитательное дело: формы, организация, планирование, анализ. Работа классного руководителя с родителями. Основы профессионального самообразования педагога.

 

Общие математические и естественнонаучные дисциплины (ЕН)

 

ЕН.Ф.1  Общая физика – 1000 часов

Механика – 180 часов

Пространство и время. Кинетика материальной точки. Кинетика абсолютно твердого тела. Преобразование Галилея. Основы специальной теории относительности. Динамика материальной точки. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения. Неинерциальные системы отсчета. Кинематика абсолютно твердого тела. Динамика абсолютно твердого тела. Деформации и напряжения в твердых телах. Механика жидкостей и газов. Колебательное движение. Волны в сплошной среде и элементы акустики.

 

Молекулярная физика – 180 часов

Статистический и термодинамический способы описания систем многих частиц. Статистический подход к описанию молекулярных явлений: случайные величины, вероятность, макроскопическое и микроскопическое состояние системы. Идеальный газ. Понятие температуры. Распределение молекул по скоростям. Распределение Максвелла. Кинематические характеристики молекулярного движения.  Давление и температура. Распределение Больцмана. Идеальный газ во внешнем потенциальном поле. Броуновское движение.

Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Первое начало термодинамики: работа, теплота, внутренняя энергия; равновесные и неравновесные процессы; теплоемкость при постоянном объеме; процессы в идеальных газах. Второе начало термодинамики: циклические процессы, теорема Карно. Понятие энтропии термодинамической системы. Реальные газы и жидкости. Поверхностные явления в жидкостях. Твердые тела. Фазовые переходы первого и второго рода. Явления переноса. 

 

Электричество и магнетизм – 180 часов

Электростатика: закон Кулона, электростатическое поле, напряженность электростатического поля, принцип суперпозиции. Электростатическая теорема Гаусса. Электрическое поле при наличии проводников. Электрическое поле при наличии диэлектриков. Теорема Гаусса для диэлектрика в электрическом поле. Сегнетоэлектрики, пироэлектрики, пьезоэлектрики. Гистерезис, электрострикция. Энергия электростатического поля. Постоянный электрический ток: сила тока, закон Ома, правило Кирхгофа. Механизмы электропроводности: классическая и современная теория электропроводности металлов, понятие о зонной теории твердых тел, контактные явления, полупроводниковые диоды и транзисторы, электролиты, электрический ток в вакууме. Стационарное магнитное поле: магнитное поле движущегося заряда, магнитное поле кругового тока, закон полного тока, магнитный поток, уравнения Максвелла для стационарных электрических и магнитных полей. Магнитное поле в веществе: атом в магнитном поле, диамагнетики в однородном магнитном поле, магнитное поле в магнетиках. Электромагнитная индукция: закон электромагнитной индукции Фарадея; явление самоиндукции; скин-эффект; энергия магнитного поля, электромагнитные колебания; цепи квазистационарного тока; активные и реактивные токи, обобщенный закон Ома. Уравнение Максвелла. Законы сохранения электромагнитного поля. Излучение электромагнитных волн.

 

Оптика – 180 часов

Основные проблемы и направления в современной оптике. Основы электромагнитной теории света. Модулированные волны. Явление интерференции. Когерентность света. Многолучевая интерференция. Явление дифракции. Понятие о теории дифракции Кирхгофа.  Дифракция и спектральный анализ. Дифракция волновых пучков. Дифракция на многомерных структурах. Дисперсия света. Поляризация света. Отражение и преломление света на границе раздела изотропных диэлектриков. Интерференция поляризованных волн. Оптика анизотропных сред. Оптика металлов. Рассеяние света в мелкодисперсных и мутных средах. Классические модели излучения света. Нелинейные оптические явления. Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами. Тепловое излучение конденсированных сред. Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами. Усиление и генерация света.

 

Физика атома и атомных явлений – 140 часов

Карпускулярно-волновой дуализм. Дискретность атомных состояний, атомные модели. Основные экспериментальные данные о строении атома. Основы квантово-механических представлений о строении атома. Основные положения квантовой механики. Простейшие случаи движения микрочастиц. Уравнение Шредингера. Движение микрочастиц в поле центральной силы. Атом водорода, водородоподобные системы. Многоэлектронные атомы. Атомы щелочных металлов. Электромагнитные переходы в атомах. Рентгеновские спектры. Механический и магнитный моменты атома. Спин-орбитальное взаимодействие. Сверхтонкое взаимодействие. Взаимодействие квантовой системы с излучением. Атом в поле внешних сил. Многоэлектронные атомы. Рентгеновские селитры. Молекулы. Макроскопические квантовые явления. Статистические распределения Ферми - Дирака и Бозе - Эйнштейна. Энергия Ферми. Сверхпроводимость и сверхтекучесть и их квантовая природа.

 

Физика атомного ядра и частиц – 140 часов

Свойства атомных ядер: опыт Резерфорда, квантовые характеристики ядерных состояний, магические числа. Радиоактивность. Ядерный парк. NZ-диаграмма ядер.  Масса и энергия связи ядра.  Основное и возбужденное состояние ядра.  Оценка спинового момента ядер. Нуклон-нуклонное взаимодействие и свойства ядерных сил.  Общие закономерности распада.  a - радиоактивность.  b-распад.   g - распад. Эффект Мессбауэра. Ядерные реакции.  Взаимодействие ядерного излучения с веществом. Взаимодействие  ядерных частиц с веществом. Частицы и взаимодействия.  Эксперименты в физике высоких энергий. Ускорители частиц.  Систематика частиц.  Основные узлы диаграмм фундаментальных   взаимодействий: электромагнитные, сильные, слабые взаимодействия.  Объединение взаимодействий. Адроны – наборы цветных кварков. Зарядовое сопряжение.  Обращение времени. СРТ – теорема  существования кварков.  Тяжелые кварки.  Слабые распады.  Вселенная, свидетельства большого взрыва. Ядерные реакции в  звездах. Конечные этапы эволюции Вселенной.  Космические лучи.

 

ЕН.Ф. 2 Общий физический практикум – 650 часов

Механика: Оценка погрешности измерений. Определение ускорения свободного падения тел с помощью физического маятника. Проверка основного закона динамики вращение твердого тела с помощью маятника Обербека. Определение момента инерции махового колеса динамическим методом и силы трения в опоре. Определение момента инерции махового колеса методом колебаний. Исследование затухающего осциллятора. Исследование прямолинейного движения в поле тяжести на машине Атвуда. Измерение угловых величин и скорости вращения. Измерение скорости полета пули. Определение момента инерции стержня. Изучение эллипсоида инерции твердых тел. Исследование движения тел на установке ФП-101. Измерение скорости звука методом сдвига фаз. Изучение колебаний струны и градуировка шкалы звукового колебания. Изучение электронного осциллографа. Изучение прецессии гироскопа. Исследование деформации растяжения.

Молекулярная физика: Вакуумная техника. Измерение коэффициента поверхностного натяжения. Измерение коэффициента вязкости жидкости. Измерение коэффициента теплопередачи в водороде. Измерение скорости звука в воде и в металле. Измерение температуропроводности тела. Измерение теплоемкости металлов. Измерение температуры термоэлектронов. Изучение распределения Больцмана. Измерение теплоемкости воздуха и жидкостей. Измерение давления паров и вязкости воды. Дифференциальный калориметр. Распределение электронов по энергиям.  Изучение работы тепловой машины.

Электричество и магнетизм: Электроизмерительные приборы. Изучение электронного осциллографа. Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника. Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона. Определение работы выхода электронов из металла. Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков. Изучение магнитного поля соленоида с помощью датчика Холла. Изучение свойств ферромагнетиков осциллографическим методом. Изучение процессов заряда и разряда конденсатора. Исследование явления взаимной индукции. Изучение релаксационных колебаний. Изучение электрических процессов в простых линейных цепях при действии гармонической электродвижущей силы. Изучение электрических колебаний в связанных контурах. Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре.

Оптика: Исследование сложных оптических систем. Определение показателя преломления, дисперсии и разрешающей способности призмы спектрометром. Определение показателей преломления жидких и твердых тел рефрактометрами. Определение радиуса кривизны линзы и длины световой волны с помощью колец Ньютона. Изучение основных интерференционных явлений с помощью интерферометра Майкельсона. Изучение дифракционной решетки и определение длины волны света. Изучение роли дифракционных явлений в формировании оптического изображения. Получение и исследование поляризованного света. Изучение явления естественного вращения плоскости поляризации света. Ознакомление с работой интерференционного спектроскопа Фабри-Перо. Дифракция рентгеновских лучей на моно- и поликристаллах. Измерение коэффициентов отражения света на границе двух диэлектриков и проверка формул Френеля. Ознакомление с работой оптического квантового усилителя и генератора (лазера) света. Дифракция в ближней зоне (дифракция Френеля). Дифракция в дальней зоне (Дифракция Фраунгофера). Измерение скорости света. Изучение работы фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Основы спектрального анализа. Изучение молекулярных спектров поглощения.

Физика атома и атомных явлений: Законы излучения абсолютно черного тела. Закон Стефана – Больцмана. Законы внешнего фотоэффекта. Опыт Резерфорда. Атомные модели. Опыт Франка и Герца. Атом водорода. Спектры атомов щелочных металлов. Многоэлектронные атомы: застройка электронных оболочек. Эффект Зеемана. Атом в магнитном поле. Рентгеновское излучение.

Физика атомного ядра и частиц: Зондирование атомных ядер электронами. Форм-фактор. Ядерные реакции. Изучение структуры атомных ядер. Изучение космических лучей. Определение длины пробега α – частиц. Исследование  β – радиоактивности.  Распад   p- мезона. Изучение работы сцинтилляционного счетчика. Определение периода полураспада долгоживущего изотопа. Распределение Пуассона. Эффект Мессбауэра. Дозиметрия излучений. ООПорциональный счетчик. Исследование  γ – радиоактивности. Метод Монте – Карло.

 

ЕН.Ф. 3  Математика – 1150 часов

 

Математический анализ – 480 часов

Предмет математики. Физические явления как источник математических понятий. Дифференциальное и интегральное исчисление функции одной переменной: понятие вещественного числа, последовательность и предел последовательности, предел функций и непрерывность функций, производная и дифференциал. Исследование функций и построение их графиков. Неопределенный интеграл. Определенный интеграл.

Дифференциальное и интегральное исчисление функции многих переменных: предел и непрерывность функции n-переменных, производные и дифференциалы  функций n-переменных. Приложение дифференциального исчисления к исследованию функций. Двойной интеграл. Тройной и n-кратный интегралы. Криволинейные и поверхностные интегралы. Несобственные интегралы и интегралы, зависящие от параметра.

Числовые и функциональные ряды: теория рядов, числовые ряды, функциональные ряды. Ряды Фурье. Преобразование Фурье. Элементы теории обобщенных функций.

 

Аналитическая геометрия – 80 часов

Определители второго и третьего порядка, их свойства. Векторы и координаты: понятие вектора, линейные операции над векторами. Проекции вектора на ось и на плоскость. Свойства проекции. Базис на плоскости и в пространстве. Разложение вектора по базису. Системы координат на плоскости и в пространстве. Скалярное, векторное и смешанное произведение векторов, их свойства. Условие коллинеарности, ортогональности и компланарности векторов. Преобразование декартовой системы координат на плоскости.

Прямые и плоскость: различные типы уравнений прямой на плоскости, формула расстояния от точки до прямой, формулы для вычисления углов между прямыми. Замечательные кривые. Прямая и плоскость в пространстве. Формула расстояния от точки до плоскости. Формулы для вычисления углов между плоскостями, прямой и плоскостью.

Кривые и поверхности второго порядка: канонические уравнения и свойства эллипса, гиперболы, параболы. Оптические свойства эллипса, гиперболы, параболы. Приведение к каноническому виду общего уравнения кривой второго порядка. Канонические уравнения и свойства поверхностей второго порядка.

 

Линейная алгебра – 80 часов

    Алгебра матриц и определители. Обратная матрица. Линейные пространства. Решение систем линейных уравнений. Векторные пространства. Базис и размерность. Ранг матрицы. Сумма на пересечении подпространств. Евклидовы пространства и операторы векторных и евклидовых пространств. Билинейные и квадратичные формы, классификация. Квадратичные формы и численные методы решения систем уравнений.

 

Векторный и тензорный анализ – 70 часов

Скалярное и векторное поле. Элементы векторной алгебры. Алгебра тензоров. Псевдотензоры. Интегральные теоремы векторного анализа, дифференциальные характеристики векторных полей. Основные операции векторного дифференцирования. Формулы Грина, Гаусса-Остроградского, Стокса. Основная теорема векторного анализа. Криволинейные системы координат. Элементы теории групп.

 

Дифференциальные уравнения – 130 часов

Понятие дифференциального уравнения. Интегрирование дифференциальных уравнений первого порядка. Существование и единственность уравнений первого порядка, разрешенного относительно производной. Уравнения первого порядка, не разрешенного относительно производной. Дифференциальные уравнения высших порядков. Линейные дифференциальные уравнения n-го порядка. Линейные уравнения с постоянными коэффициентами. Системы дифференциальных уравнений. Линейные системы. Теория устойчивости. Краевые задачи для линейных уравнений второго порядка. Численные методы решения дифференциальных уравнений. Уравнения в частных производных первого порядка.

 

Теория функции комплексного переменного – 140 часов

    Комплексные числа. Понятие функции комплексной переменной. Дифференцирование функции комплексной переменной. Интеграл по комплексной переменной. Интеграл Коши. Ряды аналитических функций. Степенные ряды. Ряд Тейлора. Аналитическое продолжение. Элементарные функции комплексной переменной. Ряд Лорана. Изолированные особые точки однозначного характера. Теория вычетов и приложения. Вычисление интегралов с помощью вычетов. Логарифмическая производная. Конформное отображение. Приложения теории аналитических функций. Операционное исчисление. Преобразование Лапласа. Асимптотические методы.

 

Теория вероятностей и математическая статистика – 100 часов

Вероятностные методы в науке. Аксиомы Колмогорова. Классическое, геометрическое определения вероятности. Условная вероятность независимость. Формулы полной вероятности, Байеса. Схема испытаний Бернулли. Теорема Пуассона, локальная и интегральная предельные теоремы. Закон больших чисел. Случайные величины: функция распределения, плотность вероятности. Распределение Гаусса, Пирсона, Фишера, Стьюдента. Неравенство Чебышева. Случайные процессы. Центральные предельные теоремы. Цепи Маркова. Выборка, эмпирическая функция распределения, гистограмма, выборочные числовые характеристики. Точечные оценки. Метод максимального правдоподобия. Метод наименьших квадратов. Оценки параметров нормального закона распределения. Интервальные оценки. Интегральные оценки. Проверка статистических гипотез. Статистические критерии. Критерий согласия. Регрессионный анализ.

 

Интегральные уравнения и вариационное исчисление – 70 часов

Гильбертово пространство и его размерность. Понятие кет- и бра- векторов. Алгебра операторов в гильбертовом пространстве. Понятие оператора, абстрактные операторы. Алгебраические операции с операторами. Функция от операторов. Представление операторов, матричный элемент, интегральный оператор, ядро и его свойства. Эрмитово сопряжение. Классы операторов. Собственные векторы и собственные значения операторов. Спектр оператора. Теорема о непрерывном спектре. Собственные векторы коммутирующих эрмитовых операторов. Наблюдаемые. Теорема о вырожденном спектре. Интегральные уравнения: основные определения, классификация. Интегральные уравнения Фредгольма первого и второго рода. Задача Штурма-Лиувилля. Интегральные уравнения Вольтерра первого и второго рода. Вариационное исчисление. Понятие функционала и его вариации, линейные функционалы, теорема Рисса. Необходимое и достаточные условия экстремума функционала, задачи на условный экстремум , задачи с закрепленными границами и с подвижной границей. Основная задача вариационного исчисления. Уравнения Эйлера, Остроградского. Условный экстремум. Неопределенные множители Лагранжа.

 

ЕН.Ф. 4  Информатика – 200 часов

Влияние новых физических идей на развитие компьютерной техники. Компьютерный эксперимент в физике.

Компьютер в лаборатории. Аппаратное и программное обеспечение компьютера: устройство и архитектура. Операционные системы. Типовые операционные системы. Файлы и файловая система. Операционные оболочки. Пользовательский интерфейс, основные команды. Системные утилиты. Базы данных. Системы управления базами данных. Языки программирования системы управления базами данных. Пакеты для аналитических вычислений. Автоматизация научных исследований. Локальные и глобальные сети. Архитектура сетей Internet. Электронная почта и электронные конференции. World Wide Web.

Программирование (язык «Паскаль»). Характеристика языка. Структура программы. Принцип структурного программирования. Алгоритмы. Блок-схемы. Виды, типы данных. Операции, выражения. Оператор присваивания. Ввод-вывод данных. Логические выражения. Условный оператор. Составной оператор. Операторы цикла. Массивы. Процедуры и функции. Передача параметров при вызове функций и процедур. Глобальные и локальные переменные. Работа с графическими приложениями. Модули GRAPH, CRT. Компьютерная анимация. Интерактивная графика. Процедуры и функции. Глобальные и локальные переменные. Работа с файлами. Современные методы программирования. Понятие об объектном программировании.

Численные методы и  математическое моделирование. Приближенные числа, погрешности. Вычисление значений простейших функций. Интерполяция и приближение функций. Интерполяционные полиномы. Наилучшее приближение. Среднеквадратичное приближение. Равномерное приближение. Ортогональные многочлены. Сплайн интерполяция. Быстрое преобразование Фурье. Поиск корней нелинейных уравнений. Итерационные методы. Метод Ньютона. Отделение корней. Комплексные корни. Решение систем уравнений. Вычислительные методы линейной алгебры. Прямые и итерационные процессы. Задачи на собственные значения. Численное дифференцирование. Численное интегрирование. Численное интегрирование быстро осциллирующих функций. Многомерные интегралы. Методы Монте-Карло. Задача Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Интегрирование уравнений второго и высших порядков. Численные методы решения краевой задачи и задач на собственные значения для обыкновенных дифференциальных уравнений. Вычислительные методы решения краевых задач математической физики. Разностные схемы. Аппроксимация. Устойчивость. Сходимость. Вариационно-разностные методы, метод конечных элементов. Численные методы решения интегральных уравнений. Поиск экстремума, одномерная и многомерная оптимизация. Методы математического программирования. Вычисление псевдообратных матриц и псевдорешений. Сингулярное разложение. Обработка экспериментальных данных.

Вычислительная физика. Работа с операционной системой Windows. Поиск информации в сети Интернет.  Компьютерное моделирование в физике: численный эксперимент в задачах механики, электричества и статистической физики: задача преследования, движение в центральном поле, негармонические колебания, фазовые портреты, визуализация полей системы электрических зарядов, кинематическая модель газа и др. Обработка данных. Электронные таблицы.  Текстовые редакторы. Элементы издательских систем. Подготовка научной статьи к печати. Программа создания презентаций Power Point. Подготовка научного доклада.  

 

ЕН.Ф. 5  Химия – 70 часов

Строение атома и периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Химическая связь и строение молекул.  Метод валентных связей. Метод молекулярных орбиталей. Модель Гиллеспи-Найхолма. Стереохимия. Конформационный анализ. Модель Гиллеспи-Найхолма. Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие. Термохимия.

Химия координационных соединений. Координационная теория Вернера.  Бионеорганическая химия. Растворы. Электролитическая диссоциация. Теория Аррениуса. Современные теории растворов. Окислительно-восстановительные реакции.  Электродные потенциалы и ЭДС. Электрохимия. Химическая кинетика. Катализ.Топохимия. Поверхностные явления и коллоидная химия. Дисперсные системы. Пространственно-временная самоорганизация в физико-химических системах.

 

ЕН.Ф. 6  Экология – 70 часов

Биосфера и человек: структура биосферы, экосистемы, взаимоотношения организма и среды, экология и здоровье человека. Глобальные проблемы окружающей среды, экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы. Основы экономики природопользования. Экозащитная техника и технологии. Основы экологического права, профессиональная ответственность. Международное сотрудничество в области окружающей среды. Стратегия устойчивого развития.

 

ЕН.Р.1  Новые информационные технологии в учебном процессе – 150 часов

Понятие информационных технологий. Структура и архитектура персонального компьютера типа IBM PC: Технические сведения о Классификация программного обеспечения ПК. составе ПК, организация и представление данных в ПК, принцип работы процессора. Концепции ОС Windows. Основы редактирования текстовых документов. Графические редакторы. Электронные таблицы. Базы данных. Интеллектуальное программное обеспечение. Информационные и телекоммуникационные компьютерные сети: Понятие о компьютерной сети, функционирование сети, подключение сетевых компонентов, сетевые архитектуры, большие сети и сетевые технологии. Интернет. Методология проектирования программных продуктов. Компьютерные вирусы. Классификация и тенденции развития компьютеров.

 

ЕН.В.1  Методика преподавания физики – 150 часов

Методика преподавания физики, ее предмет и методы исследования. Научно-теоретические и методические основы преподавания физики. Структура курса физики в средних учебных заведениях. Особенности преподавания физики в учебных заведениях повышенного уровня. Система принципов, методов и средств обучения физике. Классификация методов и средств обучения. Проблемное преподавание физики: Обучающие, справочные, моделирующие программы для компьютеров, учет психологических и возрастных особенностей учащихся при обучении физике. Методика изучения основных физических понятий, классификация задач по физике и методика их решения. Контроль и учет знаний, умений по физике. Оснащение учебного процесса по физике. Типы и структура уроков по физике, основные требования к уроку. Демонстрационный эксперимент по физике. Физический практикум. Виды организации учебных занятий по физике. Самостоятельная работа учащихся на уроках и во внеурочное время. Внеклассная работа по физике. Организация учебных занятий по физике в высшей школе. Преподавание физики в высшей школе. Различные формы организации самостоятельной работы студентов на аудиторных занятиях и во внеучебное время. Учебно-исследовательская работа студентов. Формы контроля знаний студентов.

 

ЕН.В.2  Современные технологии Кузбасса – 150 часов

Общая характеристика технологий: направления развития промышленности региона и основные производства Кузбасса, механические и химические технологии,  сущность и задачи технологии, связь технологии с фундаментальными науками, структура технологической системы, применение основных физических законов к изучению технологических процессов. Теоретические основы технологии: сырье основных производств современной промышленности, классификация видов сырья, требования, ресурсы и рациональное использование сырья, подготовка и обогащение сырья, вода и водоподготовка, сточные воды и их очистка, использование оборотных и замкнутых систем водоснабжения, воздух и его использование в промышленности, загрязнение воздуха и обезвреживание газовых выбросов, виды и источники энергии, использование энергии в промышленных производствах, пути и способы энергосбережения. Механические процессы в технологии: перемещение твердых материалов: общие сведения, типы устройств, расчет непрерывного транспорта; измельчение твердых материалов: общие сведения, физические основы, оборудование и схемы измельчения; классификация (сортировка) материалов: общие сведения, устройство и типы грохотов, способы грохочения, гидравлическая классификация и воздушная сепарация; дозирование и смешивание твердых материалов: бункеры и затворы к ним, питатели, дозаторы, смесители твердых и жидких материалов. Гидромеханические процессы: основы гидравлики: основные физические свойства жидкостей, материальный и энергетический балансы потока, режимы движения вязкой жидкости, элементы теории подобия, движение тел в жидкости, движение жидкостей через зернистый и пористый слои, гидравлика кипящего (псевдоожиженного) слоя; перемещение жидкостей и газов: трубопроводы, насосы и компрессоры, вакуум-насосы; разделение жидких неоднородных систем, суспензий и эмульсий: отстаивание, фильтрование, центрифугирование; очистка газов: общие сведения, устройство и выбор газоочистительных аппаратов; перемешивание: общие сведения. расход энергии на перемешивание, устройство мешалок. Тепловые процессы: основы теплопередачи: тепловой баланс, уравнения передачи тепла, передача тепла через стенку, конвекция, лучеиспускание, потери тепла в окружающую среду; нагревание и охлаждение: способы, устройство теплообменных аппаратов и их расчет, теплообмен в кипящем слое; выпаривание: способы, устройство и расчет выпарных аппаратов; кристаллизация: устройство и расчет кристаллизаторов; искусственное охлаждение: термодинамические основы, компрессионные холодильные машины, холодильные агенты. Массообменные процессы: теория процессов массопередачи: общие сведения о массообменных процессах, межфазное равновесие, материальный баланс массообмена, уравнения и методы расчета процессов массопередачи; абсорбция: общие сведения, физические основы, устройство и способы расчета абсорберов, десорбция, схемы абсорбционных установок; экстракция: общие сведения, физические основы, устройство и расчет экстракторов, схемы экстракционных установок; ректификация: общие сведения, основные свойства смесей жидкостей и их паров, материальный и тепловой балансы, устройство и расчет ректификационных установок и их схемы, простая перегонка; адсорбция: теория адсорбции, устройство и расчет адсорберов; сушка: свойства влажного газа (воздуха), Ix –диаграмма влажного воздуха, материальный и тепловой балансы сушки, кинетика сушки, устройство и расчет сушилок, схемы сушки; химические реактора: проточные, емкостные, многослойные, каталитические. Основные технологии промышленности Кузбасса: производство чугуна: состав и свойства чугунов, руды, флюсы, топливо и их подготовка к плавке, доменный процесс и его продукты; производство стали: состав и свойства сталей, процессы производства (конверторный, мартеновский, в электрических дуговых  индукционных печах), разливка стали, непрерывные сталеплавильные процессы, получение сплавов; производство алюминия: сырье, подготовка, гидрометаллургическое получение концентрата, электролиз. рафинирование, разливка; производство кокса: состав, свойства, технология коксования; производство полимеров и изделий из пластмасс: получение, свойства, структура и классификация полимеров, способы получения, технология производства изделий из пластмасс; производства капролактама и карбамида: сырье, технологические схемы.

 

 

Общепрофессиональные дисциплины (ОПД)

 

ОПД.Ф.1  Теоретическая физика – 870 часов

 

Теоретическая механика – 100 часов

Частица и материальная точка. Теория относительности Галилея и Эйнштейна. Нерелятивистские и релятивистские уравнения движения частицы. Взаимодействия частиц, поля. Законы сохранения. Общие свойства одномерного движения. Колебания. Движение в центральном поле. Система многих взаимодействующих частиц. Рассеяние частиц. Механика частиц со связями, уравнения Лагранжа. Принцип наименьшего действия. Движение твердого тела. Движение относительно неинерциальных систем отсчета. Колебания систем со многими степенями свободы. Нелинейные колебания. Канонический формализм, уравнения Гамильтона, канонические преобразования, теорема Лиувилля. Метод Гамильтона-Якоби, адиабатические инварианты.

 

Основы механики сплошных сред – 100 часов

Основные понятия и законы механики сплошных сред. Скалярные, векторные и тензорные поля. Явления переноса. Течение идеальной жидкости. Уравнение Эйлера. Законы сохранения. Потенциальное течение идеальной жидкости. Комплексный потенциал. Вязкая жидкость. Турбулентное течение. Уравнение Рейнольдса. Пограничный слой при ламинарном и турбулентном течении жидкости. Звуковые волны. Ударные волны. Детонационные волны. Основные уравнения теории упругости. Равновесие стержней и пластинок. Энергия деформации. Упругие волны. Сверхзвуковые течения.

 

Электродинамика – 100 часов

Принцип относительности: принцип относительности Эйнштейна, интервал, преобразование Лорен­ца для координат и времени, собственное время, собственная длина. Четырехмерный формализм. Релятивистская механика. Заряд в электромагнитном поле: уравнение движения релятивисткой заряженной частицы во внешнем электромагнитном поле, уравнения для потенциалов. Калибровочная инвариантность. Тензор электромагнитного поля. Преобразование полей. Инварианты по­ля. Принцип стационарного действия. Уравнение Максвелла и их вывод. Плотность и поток энергии электромагнитного поля. Тензор энергии – импульса электромагнитного поля. Тензор напряжений. Сохранение заряда, энергии, импульса, момента импульса.

Постоянное электрическое поле. Разложение потенциалов поля по мультиполям. Стационарное магнитное поле. Энергия системы покоящихся зарядов во внешнем постоянном, однород­ном электрическом и магнитном полях. Электромагнитные волны. Спектральное разложение электромагнитного поля. Запаздывающие потенциалы. Излучение электромагнитных волн. Функция Лагранжа для электромагнитного поля при заданных зарядах и токах. Радиационное трение.  Рассеяние электромагнитных волн на зарядах.

 

Электродинамика сплошных сред – 100 часов

Уравнения электромагнитного поля в среде. Поляризация и намагниченность среды. Векторы индукции и напряженностей полей, уравнения связи. Граничные условия для полей и потенциалов. Пределы применимости уравнений связи. Электродинамика движущихся сред. Электростатика проводников и диэлектриков. Пондеромоторные силы. Статическая диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические свойства кристаллов:  пьезоэлектрики и сегнетоэлектрики.

Магнитное поле постоянных токов. Магнитные свойства вещества: ферромагнетизм и сверхпроводимость. Транспортные явления в средах.  Квазистационарное приближение  в макроскопической электродинамике. Энергия магнитного поля квазистационарных токов. Коэффициенты самоиндукции и взаимной индукции.  Уравнения Лагранжа для системы квазистационарных токов. Переменные поля и токи в массивных покоящихся проводниках. Скин-эффект. Магнитная гидродинамика. Электромагнитные волны в однородной изотропной среде. Электромагнитное поле в среде с пространственной и временной дисперсией. Формулы Крамерса-Кронига. Распространение плоских электромагнитных волн. Отражение и преломление электромагнитных волн. Электромагнитные волны в анизотропных средах. Электромагнитные флуктуации (флуктуационно-диссипативная теорема). Волноводы. Вещество в состоянии плазмы. Нелинейные электромагнитные процессы в средах.

 

Квантовая теория – 210 часов

    Дуализм явлений микромира, дискретные свойства волн, волновые свойства частиц. Принцип неопределенностей. Принцип суперпозиции Наблюдаемые и состояния. Чистые и смешанные состояния. Эволюция состояний и физических величин. Соотношения между классической и квантовой механикой. Теория представлений. Общие свойства одномерного движения гармонического осциллятора. Туннельный эффект. Квазиклассическое движение. Теория возмущений. Теория момента. Движение в центрально-симметричном поле. Спин. Принцип тождественности одинаковых частиц. Релятивистская квантовая механика. Атом. Периодическая система элементов Менделеева. Химическая связь, молекулы. Квантование электромагнитного поля. Общая теория переходов. Вторичное квантование, системы с неопределенным числом частиц. Теория рассеяния.

 

 

Термодинамика и статистическая физика – 100 часов.

Основные понятия и принципы статистической физики. Законы статистического распределения. Распределения в классической статистике: теорема Лиувилля, микроканоническое и каноническое распределение,  число квантовых состояний, статистический вес и энтропия.   Распределения в классической и квантовой статистике. Основы термодинамики: законы и методы термодинамики, начала термодинамики, термодинамические потенциалы, условия устойчивости и равновесия, фазовые переходы, необратимые процессы, соотношения Онсагера, принцип Ле-Шателье. Идеальные газы. Термодинамика твердых тел. Неидеальные газы. Системы с переменным числом частиц: химический потенциал, фазовые равновесия, фазовые переходы. Квантовые статистики: распределения Ферми-Дирана, Бозе-Эйнштейна. Теория флуктуаций. Броуновское движение и случайные процессы.

 

Физика конденсированного состояния – 80 часов

Основные понятия: трансляционная симметрия, ячейка Вигнера-Зейтца, обратная решетка, зоны Бриллюэна. Основные положения физики твердого тела: периодический потенциал, теорема Блоха, зонная структура, квазичастицы.  Квантовая задача многих тел: многоэлектронное уравнение Шредингера, Гамильтониан. Адиабатическое приближение. Одноэлектронное приближение. Вариационный принцип. Уравнения Хартри-Фока. Обменная энергия.  Теория функционала плотности. Уравнения Кона-Шэма. Обменно-корреляционная энергия. Методы решения уравнений зонной теории: метод плоских волн,  присоединенных плоских волн,  ортогонализованных плоских волн, псевдопотенциал, метод сильной связи, метод почти свободных электронов. Эффективная масса. Теорема Ванье. Примеси и примесные уровни. Дефекты. Статистика носителей заряда. Неравновесные электроны и дырки. Рассеяния носителей заряда, проводимость, и кинетические свойства диэлектриков, металлов и полупроводников. Квазичастицы. Акустические и оптические фононы, плазмоны. Электрон-фононное взаимодействие: деформационный потенциал, гамильтониан взаимодействия электронов с фононами в представлении чисел заполнения. Электрон-фононное взаимодействие в ионных кристаллах: полярон, модель Фрелиха. Сверхпроводимость: теория Гинзбурга-Ландау, электронное притяжение, куперовские пары. Оптические свойства кристаллов: поглощение света кристаллами, собственное поглощение, экситонное поглощение, поглощение свободными носителями, примесное поглощение, решеточное поглощение. Квантовая теория оптических свойств кристаллов. Поверхностные состояния электронов. Состояния электронов в структурах с пониженной размерностью.

 

Физическая кинетика – 80 часов

Теория флуктуаций, корреляции и броуновское движение. Флуктуации и предел чувствительности измерительных приборов. Теория флуктуации основных термодинамических величин. Основы линейной неравновесной термодинамики:     принцип локального равновесия, принцип симметрии кинетических коэффициентов Онсагера, уравнение Смолуховского, уравнение Фоккера-Планка. Методы неравновесной термодинамики: вариационный принцип Боголюбова. Кинетические уравнения: кинетическое уравнение Больцмана, цепочка уравнений Боголюбова, приближение самосогласованного поля, уравнение Власова, плазменные колебания, затухание Ландау, Н-теорема, столкновения в плазме, интегралы столкновений, кинетические коэффициенты, локальное распределение Максвелла, построение уравнений гидродинамического приближения, уравнение кинетического баланса. Современное состояние неравновесной термодинамики: самоорганизация в открытых системах, переход ламинарного течения в турбулентное, ячейки Бенара, модель самоорганизации биосферы. Временная и пространственная упорядоченность в химических реакциях. Диссипативные структуры.

 

ОПД.Ф. 2  Методы математической физики – 240 часов

   Физические задачи, приводящие к уравнениям в частных производных: уравнение малых поперечных колебаний струны, уравнение продольных колебаний ступеней и струн, поперечные колебания мембраны, уравнения для напряженности электрического и магнитного поля в вакууме. Классификация уравнений в частных производных второго порядка: канонические формы уравнений гиперболического, параболического и эллиптического типа, канонические формы уравнений с постоянными коэффициентами Уравнения гиперболического типа (методы решения): метод распространяющихся волн, формула Даламбера, метод разделения переменных. Уравнения параболического типа: линейная задача о распространении тепла, функция источника для уравнения параболического типа, неоднородное уравнение теплопроводности, распространение тепла в ограниченном стержне. Уравнения эллиптического типа: задачи, приводящие к уравнению Лапласа, решение краевых задач методом функций Грина, свойство симметрии функции Грина, особенности функции Грина для двухмерного и трехмерного случая, физическая интерпретация функции Грина, метод электростатических изображений.  Сферические функции: полиномы Лежандра, Чебышева-Эрмита, Чебышева-Лагерра, простейшие задачи для уравнения Шредингера. Цилиндрические функции: уравнение Бесселя, степенные ряды, функции Бесселя 1-го рода  n-го порядка, рекуррентные формулы, функции полуцелого порядка, асимптомический порядок цилиндрических функций, функции Ханкеля и Неймана, функции мнимого аргумента. Гипергеометрические функции: основные свойства функций гипергеометрического типа, рекуррентные соотношения, разложения в степенные ряды, функциональные соотношения и асимптотические представления, представления различных функций через функции гипергеометрического типа, полиномы Якоби, Лагерра и Эрмита.

 

ОПД.Р.1 История и методология физики – 100 часов

    Предмет истории и методологии физики. Возникновение науки: зарождение научных знаний, античная натурофилософия (милетская школа, Пифагор и пифагорейцы, Платон, атомисты, Аристотель). История развития механики: механика античного мира и средневековья, механика эпохи первой научной революции, развитие механики в 18-19 вв., методология механики. Развитие учения о теплоте и молекулярной физике: возникновение и развитие термодинамики, история развития молекулярной физики, методологические аспекты термодинамики и молекулярной физики. Развитие учения об электричестве и магнетизме: начало научных исследований электрических и магнитных явлений, возникновение и развитие электродинамики, методологические вопросы электродинамики. Возникновение и развитие оптики. Теория относительности и космология:  физическое пространство-время, элементы современной космологии. Становление квантовой физики: открытие кванта действия М. Планком, теория фотоэффекта, матричная механика В. Гейзенберга, волны де Бройля и уравнение Шредингера.  Проблемы современной физики: нобелевские премии по физике за последние двадцать лет, современные проблемы и перспективы развития физики. Как делаются открытия:  особенности научной работы, классификация открытий, исходное построение методики «открывательства», приемы открытия новых явлений, приемы открытия закономерностей, выбор достойной цели, жизненная стратегия творческой личности.

 

ОПД. В.1 Научные основы школьного курса физики- 100 часов

Формирование естественнонаучной картины мира в школьном курсе физики. Фундаментальные теории физики: основные идеи классической механики Ньютона, первое «великое объединение физики», механическая картина мира,  возникновение статистической механики, энтропия и проблема тепловой смерти Вселенной, синтез электродинамики, второе «великое объединение в физике», электродинамическая картина мира, возникновение и развитие теории относительности, оптика движущихся сред, современная корпускулярно-волновая теория света. Современная естественно-научная картина мира. Нерешенные проблемы и перспективы развития физики.

Анализ содержания, структуры и методики введения основных понятий и законов в разделах: классическая механика, молекулярная физика и термодинамика,  электродинамика,  колебание и волны, оптика, атомная физика, ядерная физика, квантовая физика.

Пути совершенствования преподавания физики в разделах: классическая механика; молекулярная физика и термодинамика; электродинамика; колебания и волны; оптика;  квантовая физика. Изменение структуры курса физики в связи с введением новых Госстандартов образования и переходом к предпрофильному и профильному обучению.

.

 

ОПД. В.2 Применение лазеров в науке и технике- 100 часов

Свойства лазерных пучков. Квантовые системы в поле лазерного излучения. Многофотонная спектроскопия. Селективное воздействие лазерного излучения на молекулы. Элементы нелинейной оптики. Генерация высших гармоник, смешение частот, спектроскопия КАРС, обращение волнового фронта. Высокоинтенсивное воздействие лазерного излучения на макросистемы. Разрушение прозрачных тел. Плавление и испарение металлов. Технологические применения лазерного излучения при обработке металлов. Возникновение лазерной плазмы. Поглощение лазерного излу­чения в плазме. Передача энергии от области поглощения излучения к плотной плазме. Лазерный термоядерный синтез.

 

 

Специальные дисциплины (СД)

 

СД.Ф.1  Радиофизика и электроника – 180 часов

Предмет и основные понятия радиофизики и электроники. Основы теории колебаний, линейные и нелинейные колебательные системы, вынужденные колебания, параметрические колебания, автоколебательные системы, хаотические колебания, колебания распределенных систем. Основы теории волн, линейные акустические и электромагнитные волны в диссипативных, диспергирующих, анизотропных и неоднородных средах, дифракция волновых пучков, нелинейные акустические и электромагнитные волны, взаимодействие и самовоздействие волновых пакетов и пучков в нелинейной среде. Основы физики плазмы, колебания и волны в плазменных средах, электроника СВЧ. Физические основы эмиссионной, вакуумной электроники и электроники твердого тела. Статистическая радиофизика, модели случайных процессов, волны в случайно-неоднородных средах, принципы работы оптических квантовых генераторов. Квантовая электроника, многофотонные процессы, механизмы оптической нелинейности сред. Физическая акустика.

 

СД.Ф.2    Физика конденсированного состояния вещества – 70 часов

Основные понятия кристаллографии: однородность и дискретность, анизотропия, симметрия, кристаллографические системы координат, кристаллическая решетка,  элементарная ячейка,  решетки Браве. Строение конденсированных сред, кристаллическая структура и ее описание, симметрия кристалла, точечные и пространственные (федоровские) группы, дифракция в кристаллах. Межатомные силы и энергия связи, электронные волны в кристалле, энергия Ферми, квазичастицы и электронная теплоемкость. Принципы строения конденсированных систем, ближний и дальний порядок, функция радиального распределения частиц, пространственная когерентность, принципы плотной и валентной упаковок. Упругие свойства кристаллов, тензоры напряжений и деформаций, устойчивость кристаллических решеток. Динамика кристаллической решетки, упругие волны, смещения атомов и фононы, теплоемкость, ангармонизм. Электронные свойства - магнитные, электрические, оптические гальваномагнитные, сверхпроводящие.

 

СД.Ф.3  Специальный практикум «Физика твердого тела» - 70 часов

Методы препарирования объектов для электронной микроскопии. Просвечивающий электронный микроскоп - устройство и принцип работы. Электронография.  Исследование проводниковых материалов. Исследование p-n перехода в полупроводниковых диодах. Изучение эффекта Холла в полупроводниках. Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников и металлов. Исследование свойств магнитных материалов. Исследование свойств сегнетоэлектриков. Определение параметров анизотропных кристаллов из оптических спектров. Измерение инфракрасных спектров твердых веществ. Изучение удельных сопротивлений твердых диэлектриков. Изучение диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь в твердых диэлектриках.

 

 

СД. В.  Специальные дисциплины по выбору студента – 456 часов

Перечень дисциплин и их содержание

 

Предлагаемые по выбору студентов, обучающихся по направлению 010700 Физика, дисциплины выбираются из перечня дисциплин специализаций, реализуемых в рамках ООП специальности 010701 Физика:

 

СД. В.1  -100 часов:

·        Программные средства и программное обеспечение;

Операционные системы. Сети. Офисные программы. Редактор формул MathType. Математические пакеты: MathCard, Maple. Язык разметки гипертекста HTML. Создание Web-страниц. Операционная система Unix и ее клоны.

·        Теория симметрии;

Симметрия твердого тела; элементы абстрактной теории групп; точечные группы; теория представлений; теория характеров; операторы проектирования; классификация уровней энергии физической системы по симметрии; правила отбора; симметрия колебаний молекул; разрешенные по симметрии типы перемещений атомов в молекуле; непрерывные группы симметрии и их неприводимые представления; расщепление термов атомов во внешнем силовом поле.

·        Основы фотоники;

Предмет и задачи фотоники. Приборы и материалы фотоники. Свет в электрооптических средах. Свет в магнитооптических средах. Свет в фоторефрактивных средах. Акусто-оптическое взаимодействие. Термо- и пьезо-оптические эффекты. Оптическая фильтрация. Передача оптических сигналов. Активные и пассивные оптические волноводы. Нелинейно-оптические методы преобразования излучения. Оптические солитоны. Фотонные кристаллы. Элементарные возбуждения на границе раздела фаз. Принципы нанофотоники. Компоненты активных оптических систем. Интегрально-оптические активные и пассивные компоненты. Оптические неразрушающие и зондирующие методы контроля физических и физико-химических  параметров. Оптическая гирометрия. Квантовая телепортация и квантовые криптосистемы.

·        Основы технологии программирования

Современное программное обеспечение компьютера. Системное и инструментальное программное обеспечение. Развитие идей и современные тенденции в программировании. Алгоритмы. Алгоритм, его свойства и характеристики. Алгоритмические машины. Алгоритмы поиска и сортировки. Рекурсия. Модульность. Реализация подпрограмм. Данные: характеристики и классификация. Характеристики данных. Статические и динамические данные. Объектно-ориентированное программирование. Классификация языков программирования. Особенности императивных ЯП. Языки ООП. Языки сценариев. Проектирование программ. Метод нисходящего проектирования.  Метод расширения ядра. Метод восходящего проектирования. Тестирование программы. Виды и методы тестирования. Сопровождение программ.

 СД. В.2  -100 часов:

·        Теория групп

Матричный метод описания операций симметрии. Элементы абстрактной теории групп. Точечные группы симметрии. Представления точечных групп. Непрерывные группы. Черно-белые и цветные точечные группы симметрии. Геометрия кристаллического пространства. Пространственные группы симметрии. Неприводимые представления группы трансляций. Группа Лоренца. Двойные группы. Представления двойных групп. 

·        Основы теории химической связи

Развитие представлений о химической связи; атомные и молекулярные электронные волновые функции; приближение ЛКАО для молекулярных орбиталей; симметрия и орбитали; молекулярные орбитали и двухэлектронная связь; модель независимых электронов; теория возмущений; теория поля лигандов; основы метода валентных схем; межмолекулярные силы.

·        Экспериментальные методы в физике твердого тела

Молекулярная теория колебательных спектров. Особенности исследования колебательных спектров кристаллических материалов. Молекулярный спектральный анализ. Колебательная спектроскопия. Перспективные методы оптической спектроскопии в физике твердого тела. Модуляционная спектроскопия. Двухфотонная и трехуровневая спектроскопия. Флюоресцентная ИК- спектроскопия.

·        Цифровая электроника

Двоичное исчисление. Булева алгебра. Основные функции булевой алгебры и формы их представления (таблицы истинности, булевы выражения, схемы, карты Карно). Постулаты булевой алгебры. Комбинационные логические устройства. Дешифраторы и мультиплексоры. Преобразователи кодов на ПЗУ. Реализация арифметических функций с помощью ПЗУ. Комбинационные арифметические устройства (сумматор-вычитатель). Базовые схемы логических вентилей (ТТЛ, ТТЛШ, n-МОП, КМОП, И2Л). Последовательная логика. Асинхронный и синхронный RS-триггеры, D-триггер, MS-триггер, JK-триггер. Счетный режим JK и D-триггеров. Счетчики и регистры. Умножение с помощью регистра сдвига и сумматора. Запоминающие устройства. Модули памяти DIMM, RIMM. Двухпортовая память. Программируемые логические матрицы (FPGA). Машина фон-Неймана, архитектура PC и современные тенденции ее развития.

Тестирование цифровых устройств. Виды неисправностей и методы их обнаружения. Генерация тестов и их сжатие с помощью генератора псевдослучайных последовательностей. Сигнатурный анализ. Гибридные схемы. Цифровые и аналоговые компараторы. Цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи. Погрешности ЦАП/АЦП. Таймер 555. Нейроны и нейросети.

 

СД. В.3  -100 часов:

·        Теория симметрии в физике твердого тела

Классификация собственных функций и кратность вырождения собственных значений операторов физических величин. Расщепление термов атомов во внешнем поле. Связанные системы. Построение симметризованного базиса кристаллических  и молекулярных орбиталей. Соотношения совместности. Правила отбора для прямых и непрямых переходов в кристаллах. Влияние симметрии относительно инверсии времени на энергетические зоны кристалла. Копредставления. Применение теории симметрии к исследованию нормальных колебаний кристаллической решетки. Применение теории групп к исследованию фазовых переходов в кристаллах.

·        Физико-химические методы анализа фоточувствительных материалов

Понятие о черно-белом и цветном фотопроцессе; сенситометрия черно-белых фотоматериалов; денситометрия оптических плотностей; основные сенситометрические характеристики; спектральная сенситометрия; сенситометрия черно-белых фотографических бумаг; сенситометрия цветных фотоматериалов; гранулометрия; разрешающая способность; резольвометрия; теория частотно - контрастной характеристики; основы теории фотографического воспроизведения тонов; сенситометрия несеребреных материалов для записи оптической информации.

·        Электронная структура атомов молекул и наночастиц

Атом водорода. Многоэлектронные атомы. Метод Хартри-Фока. Термы атомов. Методы расчета многоатомных молекул. Свойства молекулярных орбиталей. Молекулярные орбитали.  Квантово-химические методы расчета. Зонная теория твердых тел. Кристаллические матричные элементы. РФЭС. Оже-спектроскопия. Электронная структура низкоразмерных систем.

·        Основы автоматизации

Промышленные объекты управления. Методы экспериментального определения динамических характеристик объектов управления. Частотные методы определения динамических характеристик Определение параметров объекта управления методом наименьших квадратов. Типовые звенья и их параметры. Законы и программы управления. Автоматические регуляторы и их настройка. Общие сведения о промышленных системах регулирования. Основные показатели качества регулирования. Типовые процессы регулирования. Передаточные функции. Типовая структурная схема регулятора.. Классификация регуляторов. Выбор типа регулятора. Методы настройки аналоговых регуляторов. Цифровые регуляторы и их настройка. Алгоритмы цифрового ПИД регулирования. Оптимальные регуляторы для объектов с запаздыванием. Реализация оптимального регулятора. Адаптивные регуляторы и системы управления. Проблемы  устойчивости в замкнутых системах. Критерии устойчивости. Методы анализа устойчивости замкнутых САР. Алгоритмы управления на базе нечеткой логики. Особенности реализация алгоритмов управления на различных аппаратных платформах. САР и САУ на базе аппаратуры серии "ОВЕН". Особенности САУ сложными технологическими объектами и процессами. SCADA – системы.

 

СД. В.4  -100 часов:

·        Электронные свойства твердых тел

Основные приближения зонной теории. Квантово-механическое описание движения электрона в кристалле. Образование энергетических зон в идеальных кристаллах. Особенности зонной структуры реальных кристаллов. Методы расчета зонного спектра электронов в кристаллах. Метод функционала плотности в теории многоэлектронных систем. Метод псевдопотенциала. Зонная структура некоторых кристаллов. Интегральные характеристики зонного спектра и методы их вычисления. Физика химической связи в твердых телах. Оптические свойства твердых тел. Фотоэлектронные свойства твердых тел.

·        Массовая кристаллизация

Общие принципы массовой кристаллизации; гидродинамика кристаллизаторов; пересыщенные водные растворы; кинетика зародышеобразования; механизм роста кристаллов; кинетика роста кристаллов; влияние агломерации на процесс кристаллизации; конструкция промышленных кристаллизаторов; современные методы получения однородных дисперсий; управление дисперсионными характеристиками образующихся частиц; определение дисперсионных характеристик образующихся частиц.

·        Физика полупродников и диэлектриков

Теория дефектов в кристаллических твердых телах. Типы дефектов в твердых телах. Концентрация дефектов. Электрическое поле в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость. Поляризация в твердых телах. Поляризация диэлектриков в постоянном и переменном электрических полях.  Ионная проводимость. Уравнение Клаузиуса - Мосотти. Диэлектрические потери. Тангенс диэлектрических потерь. Рассеяние но­сителей заряда. Измерение ионной проводимости эмульсионных микрокристаллов галогенидов серебра методом диэлектрических потерь. Зависимость ионной проводимости и энергии активации проводимости от размеров, габитуса, состава, изменения ионного равновесия, адсорбции стабилизаторов и красителей. Кинетические явления в полупроводниках. Кинетическое уравнение Больцмана. Время релаксации. Кинетические коэффициенты. Электропроводность. Гальваномагнитные явления. Эффект Холла. Рекомбинация носителей заряда. Меха­низмы рекомбинации. Люминесценция.

·        Современные языки программирования

Введение в язык программирования С/С++. Формальный язык и грамматика. Алфавит, ключевые слова, идентификаторы, имена, операторы, разделители, литералы. Типы, элементарные и производные типы, тип void. Операции и выражения (первичные, постфиксные, унарные, сравнения, условные, присваивания, константные). Приоритет операций. Производные типы. Указатели, ссылки, массивы, строки, структуры. Использование указателей при использовании массивов и структур. Динамические данные. Работа с памятью. Препроцессор. Операции препроцессора. Управление препроцессором. Функции Объявление и определение функции. Параметры функции. Передача параметров. Предварительная инициализация параметров функции. Вызов функции, точка вызова и точка возврата. Функция main(). Классы. Объявление класса, члены класса. Определение и инициализация объекта. Интерфейс класса. Инкапсуляция. Спецификаторы доступа. Конструкторы и деструкторы. Наследование и полиморфизм. Принцип наследования. Виды полиморфизма. Виртуальные базовые классы. Виртуальные функции, конструкторы и деструкторы. Чистые виртуальные функции, абстрактные классы. Потоки. Классы, библиотеки ввода-вывода. Механизмы ввода-вывода, управление потоком. Программирование графического интерфейса с использованием библиотеки MFC.

 

 

СД. В.5  -56 часов:

·        Кинетические и размерные эффекты в твердых телах

Ионные процессы в широкозонных полупроводниках и диэлектриках:  колебательная энтропия дефектов,  ионная проводимость и точечные дефекты,  термодинамика и кинетика образования дефектов Шоттки в ионных кристаллах,  влияние инжекции ионов на вольтамперную характеристику ионного проводника. Электронные процессы в полупроводниках:  статистика электронов и дырок,  эффекты Френкеля и Франца-Келдыша Контактные явления в полупроводниках: анизотипный и  изотипный гетеропереход, полупроводниковые гетеропереходы, поверхностные состояния. Квантовые явления в полупроводниках: образование квантовых ям в полупроводниках и гетероструктурах, влияние однородного электрического поля на энергетический спектр систем пониженной размерности, квантовые осцилляции в магнитном поле, квантовый эффект Холла.

·        Физика твердого тела

Геометрия кристаллических решеток и дифракция рентгеновских лучей; пространственная симметрия кристаллов; динамика кристаллической решетки; тепловые свойства твердых тел; электрические свойства твердых тел; контактные явления; оптические свойства твердых тел.

·        Эмиссионные методы анализа

Теория спектрального анализа. Классификация типов спектрального анализа. Аппаратура эмиссионного анализа. Спектральные приборы и их характеристики. Методы стационарного эмиссионного анализа. Качественный и полуколичественный анализ. Методы нестационарной эмиссионной спектроскопии. Техника спектроскопии с временным разрешением. Спектрометр с электронным импульсным возбуждением. Нестационарные эмиссионные спектры.

·        Система преобразования данных

Основные конфигурации систем преобразования данных. Аналоговые мультиплексоры и запоминающие устройства. Нормализация аналоговых сигналов. Методы борьбы с помехами (экранирование, заземление, симметрирование). Шумы и погрешности измерительного усилителя. Методы подавления шумов (синхронное детектирование, многоканальное уплотнение, фильтрация). Преобразования Фурье и Лапласа и их свойства. Спектры некоторых простых сигналов. Спектры одиночного и периодического сигналов. Фильтр как ЛИВ-система. Оптимальный фильтр. Классификация фильтров. Пассивные и активные фильтры. Синтез фильтров на базе преобразователей сопротивлений. Коммутируемые фильтры. Аналоговая обработка (умножение, деление, линеаризация, логарифмирование). Суммарная погрешность на выходе канала нормализации. Цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразование данных. Влияние дискретизации на спектр сигнала. Теорема Котельникова. Цифро-аналоговые преобразователи. Аналого-цифровые преобразователи с поразрядным приближением и двухтактным интегрированием. Погрешности ЦАП и АЦП. Цифровая обработка данных (дискретные преобразования Фурье и Лапласа, цифровая фильтрация, вейвлет-преобразование). Аналоговое и цифровое регулирование. Нечеткие множества. Регулирование на базе нечеткой логики.

 

 

ПРАКТИКИ

 

Программа производственной  практики для студентов составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО направления 010700 – Физика «Положением о порядке проведения практики студентов КемГУ» (Кемерово, 2003 г.)

Требования к организации практики

Производственная практика предназначена для ознакомления студентов с реальным технологическим процессом и закрепления теоретических знаний, полученных в ходе обучения. Производственная практика проводится в на­учно-исследовательских лабораториях, на предприятиях физического про­филя, на полузаводских и макетных установках в лабораториях научно-исследовательских институтов, кафедрах факультета. Сроки проведения практики утверждаются ректоратом (деканатом) в соответ­ствии с требованиями к учебному плану. По окончании практики студент-практикант отчитывается о проделанной работе перед комиссией вуза и представителями прини­мающей организации. Форма оценки – зачет по производственной практике на 4 курсе (4 недели).

Цель производственной практики: проведение студентом научных иссле­дований в соответствии с темами выпускных квалификационных работ в условиях деятельности на­учно - исследовательских и производственных коллективов. Задачи практик:

·        формирование навыков работы со специальной литературой;

·        овладение методиками физических исследований;

·        сбор фактического материала по проблеме;

·        математическая обработка результатов исследований;

·        овладение навыками современного оформления результатов;

·        знакомство с научными проблемами исследовательского коллектива базы практики.

Производственные практики для студентов факультета, как правило, проходят на кафедрах физического факультета, на базе других лаборатории и подразделений университета, а также в сторонних организациях, таких как ВУЗы, НИИ, вычислительные центры, предприятия и фирмы, организации, работающие с определенным контингентом детей, учащихся, студен­тов, преподавателей, сотрудников.

Практика в сторонних организациях осуществляется на основе договоров.

Общее руководство практиками осуществляет руководителем практики. Каждый студент закрепляется за руководителем, который назначается кафедрой. Руководителем может быть преподаватель кафедры, являю­щийся научным руководителем выпускной квалификационной работы, куратором практики - сотрудник ка­федры, проводящий исследования по научной проблеме или сотрудник учреждения, на базе которого студент проходит практику. Кураторы оказывают помощь студенту в освоении ме­тодик.

Для каждого студента - практиканта научным руководителем составляется индивиду­альный план работы в соответствии с темой выпускной квалификационной работы, который вписыва­ется в дневник самостоятельной работы. Там же обозначаются сроки практики. Руководи­тель практики должен ознакомить студента с правилами охраны труда и техники безопасно­сти. В том случае, если практика проходит в другом учреждении, план практики обсуждается с руководителем от организации, выступающей в качестве базы практики.

Во время практики устанавливается 6-дневная рабочая неделя с 6-часовым рабочим днем.

Во время практики студент ведет дневник, где ежедневно ведет записи о проделанной работе. В дневнике руководитель практики оформляет характеристику на студента.

По окончании практики студентом составляется отчет о практике, который защища­ется на заседании соответствующей кафедры.

Студент, прошедший производственную практику, должен знать:

    направления научных исследований и основные достижения научного коллектива базы практики;

    основную специальную литературу по теме исследований: монографии, специализи­рованные журналы;

    характеристику объекта и условия исследования;

    правила организации научных исследований по своей теме;

    требования к оформлению рабочих журналов;

    принципы, на которых построены методики проведения исследования и обработки полученных результатов;

    правила формирования базы данных и списка литературы.

Уметь:

    конспектировать научную литературу и формировать списки литературы;

    проводить исследования согласно специальным методикам;

  проводить соответствующую математическую обработку результатов и формировать базу данных;

    составлять отчеты по итогам практик.

 

УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ООП

 

Кадровое обеспечение

Реализация основной образовательной программы подготовки бакалавра обеспечивается педагогическими кадрами, имеющими базовое образование, соответствующее профилю преподаваемой дисциплины, и соответствующую квалификацию (степень), систематически занимающимися научно-исследовательской и научно-методической деятельностью.

По всем дисциплинам естественнонаучного, общепрофессионального циклов и специальным дисциплинам лекторами являются только профессора и доценты, имеющие научную степень доктора или кандидата наук по специальности дисциплины.

К преподаванию на семинарских и лабораторных занятиях допускаются преподаватели, не имеющие ученой степени, но имеющие опыт работы со студентами по данной дисциплине (не более 50%).

Индекс остепененности ППС по всем видам учебных занятий составляет не менее 75%, в том числе докторов наук – более 20%.

 

Учебно-методическое обеспечение учебного процесса

Учебно-методическое обеспечение учебного процесса при подготовке специалиста физика включает лабораторно-практическую и информационную базу, предусматриваемую основными разделами циклов естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин ООП, обеспечивающую подготовку высококвалифицированного выпускника. КемГУ располагает основными отечественными академическими и отраслевыми научными журналами (не менее 20 наименований), имеет известные иностранные журналы. КемГУ обеспечен научной литературой в области физики, а также имеет программы по всем курсам дисциплин, предусмотренными ООП. КемГУ имеет выход в INTERNET и предоставляет студенту свободный доступ к информационным базам и сетевым источникам физической информации: на факультете для этого имеются не менее 30 ПК в дисплейных классах. Также функционирует локальная сеть, собственный Web сайт (http/:phys/kemsu.ru), на котором размещены все необходимые учебно-методические материалы.

Реализация ООП подготовки бакалавра обеспечивается доступом каждого студента к библиотечным фондам и базам данных, по содержанию соответствующим полному перечню дисциплин ООП направления 010700 Физика, наличием методических пособий и рекомендаций по теоретическим и практическим разделам всех дисциплин и по всем видам занятий - практикумам, курсовой и выпускной работам, практикам. КемГУ обладает наглядными пособиями, а также мультимедийными, аудио-, видеоматериалами. Лабораторные работы обеспечены методическими разработками к задачам в количестве, достаточном для проведения групповых занятий. Библиотека КемГУ располагает учебниками и учебными пособиями, включенными в основной список литературы, приводимый в программах естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин, утвержденных НМС и УМО. Уровень обеспеченности учебно-методической литературой составляет не менее 0,5 экземпляра на 1 студента.

 

Материально-техническое обеспечение учебного процесса

Физический факультет КемГУ, реализующий ООП подготовки бакалавра, располагает соответствующей действующим санитарно-техническим нормам материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, практической, дисциплинарной и междисциплинарной подготовки и научно-исследовательской работы студентов, предусмотренных учебным планом. Учебный процесс обеспечен лабораторным оборудованием, вычислительной техникой, программными средствами в соответствии с содержанием основных естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин. КемГУ обладает специальным оборудованием, техническими средствами и лабораторной базой, позволяющими осуществлять профессиональную подготовку. В составе факультета имеются учебные лаборатории:

·        Физический практикум: механика (отдельное помещение, площадью 68 м2);

·        Физический практикум: молекулярная физика (отдельное помещение, площадью 68 м2);

·        Физический практикум: электричество и магнетизм (отдельное помещение, площадью 54 м2);

·        Физический практикум: оптика (отдельное помещение, площадью 86 м2);

·        Физический практикум: физика атома и атомного ядра (отдельное помещение, площадью 36 м2);

·        Радиофизика и электроника (отдельное помещение, площадью 68 м2);

·        Специальный практикум «Физика твердого тела» (отдельное помещение, площадью 54 м2);

·        Специальный практикум «Атомная и молекулярная спектроскопия» (отдельное помещение, площадью 68 м2);

·        Специальный практикум «Нелинейная оптика» (отдельное помещение, площадью 36 м2);

·        Специальный практикум «Промышленная робототехника» (отдельное помещение, площадью 18 м2);

·        Специальный практикум «Микропроцессорные системы» (отдельное помещение, площадью 18 м2);

Учебно-научные лаборатории:

·        Синтез наноразмерных материалов (отдельное помещение, площадью 18 м2);

·        Фотоэлектронной спектроскопии (отдельное помещение, площадью 54 м2);

·        Электрофизических методов исследования (отдельное помещение, площадью 18 м2);

·        ИК- и КР-спектроскопии (отдельное помещение, площадью 68 м2);

·        Термоактивационной спектроскопии (отдельное помещение, площадью 36 м2);

·        Материаловедения (отдельное помещение, площадью 18м2);

·        Электронной микроскопии (отдельное помещение, площадью 96 м2);

·        Углеродных наноматериалов (отдельное помещение, площадью 24 м2);

·        Массовой кристаллизации (отдельное помещение, площадью 72 м2).

Дисплейные классы:

·        Дисплейный класс №335 (отдельное помещение, площадью 54 м2, 10 ПК: Cel 2,8/512 Mb/80 Gb/CD/17”CRT/опт. мышь; INTERNET);

·        Дисплейный класс №314 (отдельное помещение, площадью 54 м2, 10 ПК: Cel 2,4/256 Mb/80 Gb/FDD/17”TFT/опт. мышь;, INTERNET);

·        Дисплейный класс №210 (отдельное помещение, площадью 36 м2, 10 ПК: Cel 433/64 Mb/20 Gb/FDD/15”CRT/мех. мышь;  INTERNET).

Подгруппы лабораторных практикумов, связанных с работами высокочастотных установок, ультрафиолетовым, лазерным и ионизирующим излучениями, высоким напряжением, вакуумным оборудованием включают не более шести студентов,  в лабораториях физического практикума не более 13 студентов, а на занятиях в дисплейных классах – не более 10 студентов, что соответствует правилами техники безопасности, действующим в КемГУ.

 

ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ

 

Общие положения итоговой государственной аттестации

Итоговая государственная аттестация физика по направлению 010700 Физика включает защиту выпускной квалификационной работы и государственный экзамен.

Итоговые аттестационные испытания предназначены для определения практической и теоретической подготовленности бакалавра физики к выполнению профессиональных задач, установленных ГОС ВПО, и продолжению образования в магистратуре по направлению 010700 Физика, по направлению 010800 Радиофизика и  освоению в сокращенные сроки основных образовательных программ по специальностям 010701 Физика и других родственных специальностей

Аттестационные испытания, входящие в состав итоговой государственной аттестации выпускника, полностью соответствуют настоящей ООП, которую он освоил за время обучения.

 

Выпускная работа бакалавра

Выпускная работа бакалавра физики представляется в форме рукописи.

Выпускная квалификационная работа бакалавра физики по направлению 010700 Физика является законченной разработкой, в которой содержится реферативная часть, отражающая общую профессиональную эрудицию автора, а также самостоятельная исследовательская часть, выполненная индивидуально или в составе творческого коллектива по материалам, собранным или полученным самостоятельно студентом в период прохождения научно-производственной практики. В их основе могут быть материалы научно-исследовательских или научно-производственных работ кафедры, факультета, научных или производственных физических организаций.

 Самостоятельная часть является законченным исследованием, свидетельствующим об уровне профессиональной подготовки автора. Тематика и содержание должны соответствовать уровню знаний, полученных выпускником в объеме дисциплин, предусмотренных учебным планом настоящей ООП.

Требования к содержанию, объему и структуре выпускной квалификационной работы определяются КемГУ и они сформулированы в уч.-метод. пособии «Структура и содержание Государственных аттестационных испытаний по специальности 010701 Физика» (Кемерово, Кузбассвузиздат, 2005, 110 с.), составленном на основании «Положения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений РФ» (Приказ Минобр. РФ №1155 от 25.03.2003), ГОС ВПО, «Методических ре­комендаций по определению структуры и содержания государственных аттестационных испытаний по специальности 010400 Физика высшего профессионального образования» (Москва 2004 г.). Время, отводимое на подготовку квалификационной работы специалиста, составляет не менее 6 недель.

 

 

 

Государственный экзамен

В качестве государственного экзамена проводится экзамен, оценивающий общепрофессиональную подготовку и квалификацию выпускника по направлению 010700 Физика.

Государственный экзамен по направлению имеет целью определение степени соответствия уровня подготовленности выпускников требованиям ГОС ВПО.

Порядок проведения и программа государственного экзамена по направлению 010700 Физика определяются КемГУ и они сформулированы в уч.-метод. пособии «Структура и содержание Государственных аттестационных испытаний по специальности 010701 Физика» (Кемерово, Кузбассвузиздат, 2005, 110 с.), составленном на основании «Положения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений РФ» (Приказ Минобр. РФ №1155 от 25.03.2003), ГОС ВПО, «Методических ре­комендаций по определению структуры и содержания государственных аттестационных испытаний по специальности 010400 Физика высшего профессионального образования» (Москва 2004 г.). 

Государственный экзамен предназначен для определения практической и теоретической подготовленности выпускника к выполнению профессиональ­ных задач, установленных ГОС, и продолжению образования в магистратуре и по специальности. Государственный экзамен полностью соответствует ООП, которую выпускник освоил за время обучения.

 

Требования к выпускнику, проверяемые в ходе государственного экзамена

 

Перечень основных учебных модулей (ОУМ) дисциплин образователь­ной программы обеспечивающих получение соответствующей профессиональ­ной подготовленности выпускника, проверяемой в процессе государственного экзамена:

 

 

Дисциплины образовательной про­граммы

Требования к профессиональной подготовленности выпускника

Методы и представле­ния

Опыт и практиче­ские навыки

Знания и уме­ния

1. Механика

+

+

+

2. Молекулярная физика

+

+

+

3. Электричество и магнетизм

+

+

+

4. Оптика

+

+

+

5. Физика атома и атомных явле­ний

+

+

+

6. Физика атомного ядра и частиц

+

+

+

7. Теоретическая механика, Осно­вы механики сплошных сред

+

+

+

8.   Электродинамика,   Электроди­намика сплошных сред

+

+

+

9. Квантовая теория

+

+

+

10. Термодинамика и статистиче­ская физика, Физическая кинетика

+

+

+

 

Формирование контрольно-измерительных материалов

Государственный экзамен проводится в форме компьютерного теста на базе банка тестовых заданий (БТЗ), разработанных ведущими преподавателями физического факультета, рассмотренных Ученым советом факультета и утвер­жденных первым проректором КемГУ. Общий уровень направленности ТЗ — контроль остаточных знаний.

Государственный экзамен является полидисциплинарным. По каждому из основных учебных модулей (ОУМ) предлагается 50-60 ТЗ, массив которых при­веден в «Программе государственного экзамена по общей и теоретической физике для специальности 010701 Физика», утвержденной ректором КемГУ. Все ТЗ подразделяются на открытые, закрытые, соот­ветствия, упорядочивания. По уровню сложности ТЗ подразделяются на легкие, средние, сложные. Критерии соотнесения: легкие - узнавание, определение; среднее - сопоставление материала с последующим выводом; сложное — реше­ние задачи.

По каждому из учебных модулей в тестовое задание входит по три зада­ния. Всего в тест входит 30 заданий с коэффициентом выборки 5,0%. Тест формируется из банка ТЗ случайным образом.