МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»
Цифровой экономики и информационных технологий
рабочая программа дисциплины (модуля)
Физические основы нано-электроники
Декан факультета/директор института (колледжа)
09.03.03_24_ПИвАПК.plx
09.03.03 Прикладная информатика
Прикладная информатика в агропромышленном комплексе
______________Прока Нина Ивановна
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
к.ф.м.н., доцент, Гришина С.Ю.
Физические основы нано-электроники
Рабочая программа дисциплины
разработана в соответствии с ФГОС ВО:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования - бакалавриат по направлению подготовки 09.03.03 Прикладная информатика (приказ Минобрнауки России от 19.09.2017 г. № 922)
09.03.03 Прикладная информатика
составлена на основании учебного плана:
утвержденного учёным советом вуза от 28.02.2024 протокол № 7.
Протокол от 15.01.2024 г. № 6
Зав. кафедрой Чекулина Татьяна Александровна
Цифровой экономики и информационных технологий
Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Согласовано на заседании МК, протокол №___ от __ __________20__г.
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
- формирование у студентов необходимых знаний основных законов, определяющих физические свойства объектов нанометрового масштаба;
- ознакомление студентов с основными понятиями, достижениями и перспективами современной наноэлектроники, основными подходами, используемыми в технологии формирования наноструктур.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СТРУКТУРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
Требования к предварительной подготовке обучающегося:
Дисциплины (модули) и практики, для которых освоение данной дисциплины (модуля) необходимо как предшествующее:
Аппаратные средства автоматизации в агропромышленном комплексе
Автоматические системы управления в агропромышленном комплексе
Теория автоматических систем управления
3. ФОРМИРУЕМЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ И ИНДИКАТОРЫ ИХ ДОСТИЖЕНИЯ
ОПК-7: Способен разрабатывать алгоритмы и программы, пригодные для практического применения
ОПК-7.1: Осуществляет выбор языков программирования и работы с базами данных, операционные системы и оболочки, современные программные среды разработки информационных систем и технологий
ОПК-7.2: Применяет языки программирования и работы с базами данных, современные программные среды разработки информационных систем и технологий для автоматизации бизнес-процессов, решения прикладных задач различных классов, ведения баз данных и информационных хранилищ
Распределение часов дисциплины по семестрам
Семестр
(<Курс>.<Семестр на курсе>)
Контактная работа Контроль
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
Виды контроля в семестрах:
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Наименование разделов и тем /вид занятия/
Раздел 1. Раздел 1. модуль 1.
НАНОСТРУКТУРЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
Системы пониженной
размерности. Классификация
низкоразмерных
объектов.
/Лек/
Л1.1 Л1.2 Л1.3 Л1.4 Л1.5Л2.1 Л2.2Л3.1 Л3.2
Раздел 2. Раздел 2. модуль 2.
ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ, СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Основы квантовой механики
/Лек/
Элементы статистической
физики
/Лек/
Элементы зонной теории
твердых тел
/Лек/
Свойства металлов и
полупроводников
/Лек/
Квантовое поведение
электронов в кристалле
/Лек/
. Расчеты и оценки
физических величин
квантовой механики и
параметров атома
/Лаб/
. Расчеты
физических величин и
параметров в статистической физике
/Лаб/
Расчеты
концентрации собственных
носителей и ширины
запрещенной зоны.
/Лаб/
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
Расчеты
физических величин и
параметров металлов и
полупроводников
/Лаб/
Изучение
магнитных свойств
ферромагнетиков
/Лаб/
Изучение вольт-
амперных характеристик
вакуумного диода
/Лаб/
Исследование температурной
зависимости сопротивления
проводников
/Лаб/
Исследование
температурной зависимости
сопротивления
полупроводников
/Лаб/
Изучение квантового
поведения электронов в
кристалле
/Лаб/
Исследование характеристик
солнечных
фотопреобразователей
/Лаб/
Исследование характеристик
светоизлучающих
диодов
/Лаб/
Раздел 3. Раздел 3. модуль 3.
НИЗКОРАЗМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ: СВОЙСТВА, ЯВЛЕНИЯ, ЭФФЕКТЫ
Полупроводниковые
наноструктуры
/Лек/
Углеродные наноструктуры.
Теория каналирования в
углеродных нанотрубках
/Лек/
Магнитные
наноструктуры
/Лек/
Полупроводниковые
наноструктуры.
/Лаб/
Углеродные
наноструктуры
/Лаб/
Магнитные
наноструктуры
/Лаб/
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
5. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
5.1. Контрольные вопросы и задания
5.2. Темы письменных работ
5.3. Фонд оценочных средств
5.4. Перечень видов оценочных средств
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии [Электронный ресурс]
Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома
Санкт-Петербург: Лань, 2022
Бондарев Б. В., Калашников Н. П., Спирин Г. Г.
Курс общей физики в 3 кн. Книга 3: термодинамика, статистическая физика, строение вещества: учебник для бакалавров
Бондарев Б. В., Калашников Н. П., Спирин Г. Г.
Курс общей физики в 3 кн. Книга 2: электромагнетизм, оптика, квантовая физика: учебник для бакалавров
Курс общей физики. В 3-х тт. Том 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц: учебник для вузов
Санкт-Петербург: Лань, 2023
6.1.2. Дополнительная литература
Колосько А. Г., Поздняков А. В., Разинова А. А., Макаров Л. М.
Биологические системы (краткий экскурс). Наноструктуры: учебно-методическое пособие
Санкт-Петербург: СПбГПМУ, 2020
Деффейс, К., Деффейс, С., под ред. Л. Н. Патрикеева
Удивительные наноструктуры: пер. с англ.
М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011
6.1.3. Методические разработки
Гришина, С. Ю., Зубова, И. И.
Физика [Электронный ресурс]: учеб. пособие к лабораторному практикуму
Орел: Изд-во Орловского ГАУ, 2017
Гришина, С. Ю., Гольцова, Л. И.
Физика[Электронный ресурс]: учеб. пособие к лабораторному практикуму
Орел: Изд-во Орловского ГАУ, 2017
6.3.1 Лицензионное и свободно распространяемое программное обеспечение, в том числе отечественного производства
ООО "Лаборатория ММИС" визуальная студия тестирования, тестирование онлайн
Microsoft Office 2013 Russian Academic версия 2013
6.3.2 Перечень профессиональных баз данных и информационных справочных систем
7. МТО (оборудование и технические средства обучения)
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного
Специализированная мебель: столы
Kaspersky Endpoint Security для бизнеса — Стандартный
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
типа, занятий семинарского типа, групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации.Специализированная лаборатория: «Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Электричество и магнетизм»
металлические с навесной полкой на 20 посадочных мест, стол компьютерный на 1 посадочное место, столы компьютерные с навесными полками на 2 посадочных места, доска аудиторная, тумбы, рабочее место преподавателя, столы на 20 посадочных мест;настенные стенды обучающие, макеты обучающие, ЖК-телевизор Samsung UE55ES6907 в к-те с настенным креплением,компьютер Е280 Р4-2800, -мобильный комплект презентационного оборудования в составе: проектор Epson EB-X1, проекционный экран,ноутбук 15,6”/Core i5/4 Гб /500 Гб/Win 8Pro Ac/MS Office 2013 Std Ac графопроектор. Основное учебное оборудование, наглядное тематическое пособия (стенды) и контрольно-измерительное оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа, групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации. Лаборатория: "Общая физика"
Специализированная мебель: стол металлический с навесной полкой на 20 посадочных мест; доска аудиторная, рабочее место преподавателя, столы на 16 посадочных мест; компьютерный стол на 1 посадочное место, стол компьютерный с навесными полками на 1 посадочное место, настенные стенды обучающие, макеты обучающие, компьютер Е280 Р4-2800, -мобильный комплект презентационного оборудования в составе: проектор Epson EB-X1, проекционный экран,ноутбук 15,6”/Core i5/4 Гб /500 Гб/Win 8Pro Ac/MS Office 2013 Std Ac. Основное учебное оборудование, наглядное тематическое пособия (стенды) и контрольно-измерительное оборудование
Kaspersky Endpoint Security для бизнеса — Стандартный Russian Edition 2021 год
Учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа, групповых консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации. Лаборатория «Оптика. Квантовая и атомная физика»
Специализированная мебель: стол металлический с навесной полкой на 20 посадочных мест, стол компьютерный с навесными полками на 2 посадочных места, тумба, рабочее место преподавателя, настенные стенды обучающие, макеты
Kaspersky Endpoint Security для бизнеса — Стандартный Russian Edition 2021 год
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
обучающие, телевизор LGCF-21S13 с видеоплеером, 2 компьютера Е280 Р4-2800, мобильный комплект презентационного оборудования в составе: проектор Epson EB-X1, проекционный экран,ноутбук 15,6”/Core i5/4 Гб /500 Гб/Win 8Pro Ac/MS Office 2013 Std Ac Учебное оборудование
учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, групповых и индивидуальных консультаций
Рабочее место преподавателя
Кодек-аппарат Sony HCS G70NF, Мультимедийный проектор Sanyo PLC-XP57, DVD плеер Philips HVH 5140 К/51, акустическая система, активные колонки, микшерный пульт, настенно–потолочный экран с электроприводом Da-Life Cosmopoliten Electol.
Доска магнитно-маркерная,ноутбук преподавателя
Kaspersky Endpoint Security для бизнеса — Стандартный Russian Edition 2021 год
Учебная аудитория для проведения занятий лекционных занятий
Учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа, групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации
Столы,
стулья на 9 посадочных мест,
рабочее место преподавателя ПЭВМ FlextronIntelCorei3 2120/4 Гб/500 Гб/DVD-RW
Microsoft Windows 7 Professional
Microsoft Office 2010 Standard версия 2010
Kaspersky Endpoint Security для бизнеса — Стандартный Russian Edition 2021 год
ООО "Лаборатория ММИС"
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Приступая к изучению дисциплины, обучающимся необходимо внимательно ознако-миться с тематическим планом занятий, списком рекомендованной учебной и научной литера-туры. Следует уяснить последовательность выполнения индивидуальных учебных заданий.
Преподавание дисциплины предусматривает:
• лекции;
• лабораторные занятия;
• практические занятия;
• устный опрос;
• тестирование;
• самостоятельную работу (изучение теоретического материала; подготовку к практическим и лабораторным занятиям; выполнение индивидуальных заданий, в том числе рефератов; индивидуальных расчетов по методическим указаниям к изучению дисциплины; подготовку к устным опросам, зачету и экзамену и пр.;
• консультации преподавателя.
Лекции по дисциплине читаются как в традиционной форме, так и с использованием активных и интерактивных форм обучения. Главной задачей каждой лекции является раскрытие сущности темы и анализ ее главных положений. Рекомендуется на первой лекции довести до внимания обучающихся структуру дисциплины и ее разделы, а также рекомендуемую лите-ратуру. Содержание лекций определяется рабочей программой учебной дисциплины. Каждая лекция должна охватывать определенную тему учебной дисциплины. Для максимального усвоения дисциплины рекомендуется изложение лекционного материала с элементами обсуждения или конкретными примерами.
Целями проведения лабораторного практикума являются:
• установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения положений теории;
• развитие логического и теоретического мышления;
• умение выбирать оптимальный метод решения;
• приобретение навыков анализа полученных результатов;
• контроль самостоятельной работы обучающихся по освоению учебной дисциплины.
Каждое лабораторное занятие начинается с повторения теоретического материала (уст-ный опрос). Для этого очень важно четко сформулировать цель занятия и основные знания, умения и навыки, которые обучающийся должен приобрести в течение занятия. На лабораторных занятиях могут проводиться предусмотренные рабочей программой контрольные
УП: 09.03.03_24_ПИвАПК.plx
задания, выполнение практикующих упражнений, тестирование и др. В целом активное заинтересован-ное участие обучающихся в учебном процессе способствует более глубокому изучению дисциплины, повышению уровня культуры будущих специалистов и формированию основ про-фессионального мышления. В ходе проведения учебных занятий отрабатываются умения при-менять полученные теоретические знания в различных ситуациях.
Самостоятельное изучение теоретического материала
Теоретический материал по тем темам, которые вынесены на самостоятельное изуче-ние, обучающийся прорабатывает в соответствии с вопросами для подготовки к экзамену и за-чету. К началу сессии обучающийся готовит к контактной работе с преподавателем список во-просов, которые не удалось разобрать самостоятельно в межсессионный период. Пакет зада-ний для самостоятельной работы рекомендуется выдавать в начале семестра, определив пре-дельные сроки их выполнения и сдачи. Результаты самостоятельной работы контролируются преподавателем и учитываются при промежуточной аттестации обучающегося (сдаче зачета и/или экзамена). Задания для самостоятельной работы составляются, как правило, по темам и вопросам, по которым не предусмотрены контактные занятия, либо требуется дополнительно проработать и проанализировать рассматриваемый преподавателем учебный материал в объе-ме запланированных часов.
Подготовка к учебным занятиям
В ходе подготовки к учебному занятию обучающимся следует внимательно ознакомиться с планом, вопросами, вынесенными на обсуждение, изучить соответствующий теоре-тический материал, предлагаемую литературу. Нельзя ограничиваться только имеющейся учебной литературой (учебниками и учебными пособиями). Обращение к монографиям, стать-ям из специальных журналов, хрестоматийным выдержкам, а также к материалам средств мас-совой информации позволит в значительной мере углубить изучаемую проблему, что разнообразит процесс ее обсуждения. С другой стороны, обучающимся следует помнить, что они должны не просто воспроизводить сумму полученных знаний по заданной теме, но и творче-ски переосмыслить существующее на современном этапе развития науки подходы к пониманию тех или иных проблем, явлений, событий продемонстрировать и убедительно аргументировать собственную позицию.
Выполнение индивидуальных заданий
Для закрепления теоретического материала обучающиеся по каждой пройденной теме выполняют индивидуальные задания. Выполнение индивидуальных заданий призвано обратить внимание обучающихся на наиболее сложные, ключевые и дискуссионные аспекты изу-чаемой темы, помочь систематизировать и лучше усвоить пройденный учебный материал. Индивидуальные задания обычно содержат тесты, которые могут быть использованы как для проверки знаний обучающихся преподавателем в ходе проведения промежуточного контроля и аттестации, так и для самопроверки знаний обучающимися. Для каждой темы разработан не-обходимый набор тестовых заданий, в которых сконцентрирована значительная учебная ин-формация, имеющая немаловажное познавательное значение. Тестирование позволяет преподавателю не только оценить успеваемость обучающихся на любом этапе их обучения, но и оказать им помощь в изучении дисциплины. При проведении самотестирования обучающиеся могут выявить тот круг вопросов, который усвоили слабо, и в дальнейшем обратить на них особое внимание.
Контроль самостоятельной работы обучающихся по выполнению тестовых и иных индивидуальных заданий осуществляется преподавателем с помощью выборочной и фронтальной проверок на учебных занятиях.
Текущий контроль и аттестация
Текущий контроль знаний по основным терминам и понятиям изучаемой дисциплины осуществляется на учебных занятиях в виде устного опроса и тестирования. При подготовке к контактной работе, обучающимся необходимо повторить изученный материал.
Обучающийся получает допуск к сдаче экзамена (промежуточная аттестация) при успешном выполнении вех видов учебных занятий.
Обучающийся имеет неограниченный доступ к учебно-методическим материалам дисциплины в электронной информационно-образовательной среде университета
http://cab.orelsau.ru
9. ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.