Научно-исследовательская работа в семестре

УТВЕРЖДАЮ
Директор института
___________В. В. Лопатин
«___» ___________ 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА В СЕМЕСТРЕ
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП
150100 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ»
ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ
Материаловедение и технологии наноматериалов и покрытий
Компьютерное моделирование получения, переработки и обработки материалов
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) магистр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011г.
КУРС 1, 2 СЕМЕСТР 1, 2, 3
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3/4/7
ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ 648 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ:
Дифзачет в 1, 2, 3
семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ: кафедра ММС ИФВТ
Заведующий кафедрой _____________ В.Е. Панин
Руководитель ООП
_____________ Б.Б. Овечкин
Преподаватель
______________ Е.А. Иванова
Преподаватель
______________ Б.С. Зенин
2011 г.
1. Цели НИР
Закрепление знаний, полученных в процессе обучения; получение навыков
самостоятельного выполнения научных исследований; получение новых результатов,
имеющих важное практическое значение. Выработка у обучающихся способности к
самосовершенствованию, потребности и навыков самостоятельного и творческого
овладения новыми знаниями.
2. Задачи НИР




Цель достигается решением следующих задач:
выработкой навыков проведения самостоятельных и коллективных научных
исследований; более глубоким усвоением теоретических знаний, получаемых при
изучении дисциплин учебного плана, путем использования их при практическом
выполнении задания;
овладением методологией научного поиска;
выполнением задания в соответствии с разработанным календарным графиком
работы;
воспитанием требовательности к себе, аккуратности и точности в выполнении задания,
научной объективности.
3. Место НИР в структуре ООП
Научно-исследовательская работа в семестре обучающихся является обязательным
разделом основной образовательной программы магистратуры и входит в цикл Практики
и научно-исследовательская работа, код М3.1. Для успешного выполнения НИР в
семестре магистрант должен освоить программы дисциплин, предусмотренные Учебным
планом, особенно относящиеся к профессиональному циклу.
4. Формы проведения НИР
Форма проведения научно-исследовательской работы в семестре магистранта может
быть различной.
 Выполнение на производстве индивидуальных заданий по тематике научноисследовательских работ, выполняемых кафедрой, а также узких мест производства.
Выполняются задачи по совершенствованию технологических процессов,
оборудования, научной организации труда, собирается фактический материал и
производится его первичная обработка с целью дальнейшего использования при
курсовом и дипломном проектировании.
 Участие магистрантов в исследованиях, проводимых кафедрами и научными
учреждениями вуза по госбюджетной и хоздоговорной тематике. Обычно в группу,
занимающуюся решением определённой научно-технической задачи, включается
несколько студентов, как правило, различных курсов. Это позволяет обеспечить
преемственность, непрерывность и четкую организацию их работы. Студенты старших
курсов оформляются на должности техников либо лаборантов с оплатой и записью в
трудовой книжке. Работа проводится по плану-графику, утверждаемому научным
руководителем. Руководство работой студентов осуществляют преподаватели, научные
сотрудники, инженеры и аспиранты, работающие в группе.
 Научные семинары или студенческие научно-технические конференции. Семинары
проводятся регулярно в течение семестра, чтобы каждый студент мог выступить на нём
с докладом или сообщением о результатах проведённой работы. Конференции
проводятся, как правило, 1–2 раза в год.
5. Место и время проведения практики
Научно-исследовательская работа в семестре магистранта предусмотрена учебным
планом в 1, 2 и 3 семестре, общая трудоемкость 648 часов.
НИР организуется на кафедрах, в научно-исследовательских подразделениях
университета, научно-исследовательских институтах и соответствующих подразделениях
предприятий, организаций и учреждений.
Местом
выполнения
НИР
могут
выступать
университеты,
научноисследовательские институты, центры и предприятия, промышленные предприятия,
соответствующие направлению подготовки. Например: Томский политехнический
университет, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, НПЦ Полюс.
6. Результаты обучения (компетенции), формируемые в результате НИР
В результате выполнения научно-исследовательской работы в семестре магистр
должен/будет:
знать
перспективы и тенденции развития отрасли; новейшие достижения в области науки
и техники по профилю направления; организацию производства; структуру лабораторий,
цехов и отделов; техногенное воздействие производственных процессов на окружающую
среду; экономическую эффективность и технологические процессы; технологию
производства; технологическое оборудование;
уметь
использовать общенаучную методологию, логику и технологию проведения
научно-исследовательской работы, оформлять ее результаты в различных формах научной
продукции; составлять план проведения расчетных и экспериментальных работ,
направленных на решение актуальной для предприятия внедренческой или опытноконструкторской задачи; организовывать научно-исследовательскую, проектноконструкторскую, рационализаторскую и изобретательскую деятельности; уметь
оперировать большими массивами научной информации, самостоятельно работать с
различными ее источниками; свободно ориентироваться в фундаментальной науке;
проводить анализ эффективности промежуточных решений, принимать решения об
изменениях в плане проведения работ; использовать компьютерную технику для решения
профессиональных задач, владеть навыками разработки компьютерных программ,
творчески реализовать сложные алгоритмы решения комплексных профессиональных
задач; обеспечивать безопасность человека в условиях конкретного производства;
владеть (методами, приёмами)
навыками использования технической документации; работы в учебно-научных
лабораториях по профилю специальности; владения техникой и экспериментальными
методами исследования структуры и свойств материалов; работы с технической
литературой,
научно-техническими
отчетами,
справочниками
и
другими
информационными источниками; использования компьютерной техники для решения
профессиональных задач, владения навыками разработки компьютерных программ,
творчески реализовать сложные алгоритмы решения комплексных профессиональных
задач;
иметь
устойчивую
потребность
к
постоянному
профессиональному
самосовершенствованию.
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие
компетенции:
1.Универсальные
общекультурные:
 способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный
уровень и профессионализм, устранять пробелы в знаниях и обучаться на протяжении
всей жизни (ОК-1);
 владение навыками развития научного знания и приобретения нового знания путем
исследований, оценки, интерпретации и интегрирования знаний, проведения
критического анализа новых идей (ОК-2);
 способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством
делового общения, базовой и специальной лексикой и основной терминологией по
направлению подготовки, владение навыками в устной и письменной коммуникации,
презентации планов и результатов собственной и командной деятельности, изложении
проблем и решений, четких и ясных выводов с аргументированным изложением
лежащих в их основе знаний и соображений любой аудитории (ОК-3);
 способность использовать на практике умения и навыки в организации
исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом, работе в
междисциплинарной команде (ОК-4);
 способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности (ОК-5);
 способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и
использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых
областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6);
 способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями ООП магистратуры) и формулированию новых
исследовательских задач на основе возникающих проблем (ОК-7);
 владение навыками формирования и аргументации собственных суждений и научной
позиции на основе полученных данных, умение анализировать и делать выводы по
социальным, этическим, научным и техническим проблемам, возникающим в
профессиональной деятельности, с учетом экологических последствий (ОК-8).
2. Профессиональные
общепрофессиональными:
 владение базовыми знаниями теоретических и прикладных наук и способность
развивать их самостоятельно с использованием в профессиональной деятельности при
анализе и моделировании, теоретическом и экспериментальном исследовании
материалов и процессов (ПК-1);
 способность использовать на практике интегрированные знания естественнонаучных,
общих профессионально-ориентирующих и специальных дисциплин для понимания
проблем направления "Материаловедение и технологии материалов", умение выдвигать
и применять идеи, вносить оригинальный вклад в данную область науки, техники и
технологии (ПК-3);
 способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению
научного,
научно-педагогического
и
производственного
профиля
своей
профессиональной деятельности (ПК-4);
в научно-исследовательской и расчетно-аналитической деятельности:
 владение умением и навыками самостоятельного использования современных
информационно-коммуникационных технологий, глобальных информационных
ресурсов в научно-исследовательской и расчетно-аналитической деятельности в
области материаловедения и технологии материалов (ПК-5);
 умение использовать методы моделирования и оптимизации, стандартизации и
сертификации для оценки и прогнозирования свойств материалов и эффективности
технологических процессов (ПК-6);
 понимание и способность самостоятельно использовать физические и химические
основы, принципы и методики исследований, испытаний и диагностики веществ и











материалов, владение навыками комплексного подхода к исследованию материалов и
технологий их обработки и модификации, включая стандартные и сертификационные
испытания материалов, изделий и процессов (ПК-7);
способность самостоятельно использовать современные представления наук о
материалах при анализе влияния микро- и нано- масштаба на механические,
физические, поверхностные и другие материалов, взаимодействия материалов с
окружающей средой, электромагнитным излучением и потоками (ПК-8);
владение навыками самостоятельного сбора данных, изучения, анализа и обобщения
научно-технической информации по тематике исследования, разработки и
использования технической документации, основных нормативных документов по
вопросам интеллектуальной собственности, подготовки документов к патентованию,
оформлению ноу-хау на основе знаний основных положений в области
интеллектуальной собственности, патентного законодательства и авторского права РФ
(ПК-9);
в производственной и проектно-технологической деятельности:
углубленные знания основных типов неорганических и органических материалов
различного назначения, в том числе наноматериалов, владение навыками
самостоятельного выбора материалов для заданных условий эксплуатации с учетом
требований надежности и долговечности, экономичности и экологических последствий
их применения (ПК-10);
способность использовать технологические процессы и операции, с учетом их
назначения и способов реализации, нормативных и методических материалов по
технологической подготовке производства, качеству, стандартизации и сертификации
изделий и процессов, с учетом экономического анализа (ПК-11);
владение навыками самостоятельного использования технических средств для
измерения и контроля основных параметров технологических процессов, структуры и
свойств материалов и изделий из них, планирования и реализации исследований и
разработок (ПК-12);
владение навыками самостоятельной разработки методов и средств автоматизации
процессов производства, выборе оборудования и оснастки, методов и приемов
организации труда, обеспечивающих эффективное, технически и экологически
безопасное производство (ПК-13);
способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и
приборов в соответствии с целями ООП магистратуры (ПК-14);
владение навыками самостоятельного проектирования технологического процесса
производства материала и изделий из него с заданными характеристиками, расчета и
конструирования технологической оснастки с использованием современных наборов
прикладных программ и компьютерной графики, сетевых технологий и баз данных
(ПК-15);
в организационно-управленческой деятельности:
знания и умения использовать основные категории и понятия общего и
производственного менеджмента в профессиональной деятельности, владение
навыками анализа технологического процесса как объекта управления, проведения
стоимостной оценки основных производственных ресурсов, обобщения и анализа
информации по использованию ресурсов предприятия (ПК-16);
владение основами системы управления качеством продукции и готовность к
внедрению этой системы (ПК-17);
владение основами менеджмента высокотехнологичного инновационного бизнеса, в
том числе малого, готовность применения знаний, умений и навыков в
профессиональной деятельности по направлению "Материаловедение и технологии
материалов (ПК-18);
 владение навыками разработки оперативных планов работы первичных
производственных подразделений, управления технологическими процессами, оценки
рисков и определения мер по обеспечению экологической и технической безопасности
разрабатываемых материалов, техники и технологий, умение выбирать наиболее
рациональные способы защиты и порядка в действиях малого коллектива в
чрезвычайных ситуациях (ПК-19);
 владение навыками организационно-управленческой работы с малым коллективом и
принятия решений (ПК-20).
7. Структура и содержание НИР
Содержание практики составляет 14 (3/4/7) кредитов (648 часов, 216 часов в
семестр).
Формы
Трудоемкость (в час.)*
№
Разделы (этапы) НИР
текущего
п/п
контроля
1 сем. 2 сем. 3 сем.
Планирование НИР, включающее
ознакомление с тематикой
1
исследовательских работ в данной
40
40
40
реферат
области и выбор темы исследования,
написание реферата по избранной теме
Проведение научно-исследовательской
работы, включающей теоретические,
протокол
2
80
80
80
теоретико-экспериментальные и/или
испытаний
экспериментальные исследования.
Обработка и анализ полученной из
3
устный отчет
60
60
60
эксперимента информации
Составление отчета о научно4
готовый отчет
30
30
30
исследовательской работе
Публичная защита выполненной работы
доклад,
5
6
6
6
защита отчета
Написание доклада/статьи на
сертификат,
конференцию/в научный журнал**
диплом
6
до 40 до 40 до 40
участника,
публикация
Примечание.
*
Соотношение трудоемкости в часах может изменяться руководителем в зависимости от
целей и задач НИР.
**
При включении этапа 6 уменьшается трудоемкость других этапов на соответственное
количество часов.
Содержание практического раздела НИР
Для научно-исследовательской работы в семестре магистрам предлагаются
следующие тематики:
Темы исследований
Влияние добавок наноструктурного диборида титана на
структуру и механические свойства композитов,
полученных методом спекания в плазме
электроискрового разряда.
Исследование стадийности пластической деформации
при растяжении образцов конструкционных материалов
с концентраторами напряжений методом акустической
эмиссии и цифровой корреляции изображений.
Руководитель
Панин С.В., д.т.н., профессор
Панин С.В., д.т.н., профессор
Темы исследований
Ионное азотирование инструментальных сталей в
тлеющем разряде.
Исследование процессов спекания нанопорошков
молибдена и вольфрама, структуры и свойств спеченных
из них материалов.
Исследование изменений механических и теплоэлектрофизических свойств различных композиционных
материалов на основе СВМПЭ.
Теплофизические условия формирования адгезионной
прочности газотермического покрытия.
Исследование структуры и остаточных напряжений в
аустенитно-мартенситных
электронно-лучевых
азотистых покрытиях.
Структура и свойства износостойких электроннолучевых покрытий из хромованадиевого чугуна
заэвтектического состава.
Руководитель
Овечкин Б.Б., к.т.н., доцент
Матренин С.В., к.т.н., доцент
Кондратюк А.А., к.т.н., доцент
Зенин Б.С., к.ф-м.н., доцент
Наркевич Н.А., к.т.н., доцент
Дампилон Б.В., к.т.н., доцент
8. Образовательные, научно-исследовательские и научно-производственные
технологии, используемые для организации и проведения НИР
Для формирования профессиональных и общекультурных компетенций магистров
направления «Материаловедение и технологии материалов» во время прохождения
научно-исследовательской практики могут быть следующие образовательные, научноисследовательские
и
научно-производственные
технологии
с
приоритетом
самостоятельной работы магистранта: IT-методы; работа в команде; case-study; методы
проблемного обучения; обучение на основе опыта; опережающая самостоятельная работа;
проектный метод; поисковый метод; исследовательский метод; участие в научных
конференциях; консультации ведущих специалистов и ученых.
9. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы магистрантов для
выполнения НИР
Характеристика всех видов и форм самостоятельной работы магистрантов, включая
текущую и творческую/исследовательскую деятельность студентов:
9.1
Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний студента,
развитие практических умений, заключается в следующем:
 поиск литературы и электронных источников информации по проблеме,
 опережающая самостоятельная работа,
 изучение тем, вынесенных руководителем практики на самостоятельную
проработку,
 подготовка отчетов по этапам НИР;
 подготовка и проведение исследований;
 подготовка к защите отчета по НИР.
9.2
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР),
ориентированная на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных
(общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого
потенциала студентов включает:
 поиск, анализ, структурирование информации;
 выполнение расчетных работ и эксперимента;
 работа над междисциплинарным проектом;
 исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях,
семинарах и олимпиадах;
 анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;
 анализ статистических и фактических материалов по заданной теме, проведение
расчетов, составление схем и моделей на основе статистических материалов.
10. Формы промежуточной аттестации по итогам НИР
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм:
самоконтроль и контроль со стороны руководителя и кафедры.
Текущий контроль осуществляется руководителем в виде проверки отчетов по
этапам НИР в виде устного собеседования студента и преподавателя, а также в результате
предоставления собранных материалов на электронных и (или) бумажных носителях.
Руководитель оценивает работу магистранта в семестре (максимум 40 баллов).
Итоговый контроль (промежуточная аттестация) производится на научном
семинаре кафедры в конце семестра. Магистрант представляет письменный отчет с
оценкой руководителя НИР и в установленные администрацией сроки защищает его
комиссии, состоящей из преподавателей профилирующей кафедры. По результатам
защиты выставляется оценка (максимум 60 баллов). Итоговая оценка складывается из
оценок текущего контроля в семестре и промежуточной аттестации (максимум 100
баллов).
В основу правил оформления отчета должны быть положены документы ЕСКД.
Оформление отчета по практике выполняется в соответствии с требованиями СТП ТПУ
2.5.01-2006. При составлении отчета необходимо учитывать рекомендации СТП ТПУ
2.3.04-02.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение НИР
Уровень необходимого учебно-методического и информационного обеспечения
учебного процесса на кафедре ММС соответствуют требованиям подготовки
высококвалифицированных исследователей и преподавателей.
Библиотечный фонд ТПУ содержит в достаточном количестве учебную и научнотехническую литературу, достаточную для полной проработки темы исследования, а
также реферативные журналы «Физика», «Нанотехника», «Наноиндустрия», «Огнеупоры
и техническая керамика», «Нано- и микросистемная техника», «Российские
нанотехнологии», «Успехи физических наук», «Журнал экспериментальной и
теоретической физики», «Физика твердого тела», «Известия вузов -серии: Физика,
Материалы электронной техники, Машиностроение, Приборостроение, Цветная
металлургия», «Защита металлов», «Порошковая металлургия», «Неорганические
материалы», «Перспективные материалы», «Физика и химия обработки материалов»,
«Заводская лаборатория и диагностика материалов», «Стандарты и качество»,
«Надежность и контроль качества». Иностранные научные и научно-технические
журналы: Physical Review, Journal of Material Science, Journal of Composite Materials, Acta
Materialia, Scripta Materiale, Metallurgical and Materials Transactions, Journal of Materials
Strategy, International Ceramic Review, Journal of Electronics Materials, Journal of Applied
Physics, Journal of Applied Polymer Science, Composite Science and Technology.
Основная литература для оформления отчета:
1. СТП ТПУ 2.3.04-2002 «Практики учебные и производственные. Общие
требования к организации и проведению», утвержденным приказом ректора ТПУ
№ 135/од от 25.10.2002.
2. Стандарт организации СТО ТПУ 2.5.01-2006 Система образовательных
стандартов. Работы выпускные квалификационные, проекты и работы курсовые.
Структура и правила оформления – Томск: Изд-во. ТПУ, 2006. – 62 с.
12. Материально-техническое обеспечение НИР
Томский политехнический университет, реализующее основную образовательную
программу подготовки магистра, располагает материально-технической базой,
обеспечивающей
проведение
научно-исследовательской
работы
магистрантов,
предусмотренной учебным планом и соответствующей действующим санитарным и
противопожарным нормам и правилам.
Интеграция с академическим Институтом физики прочности и материаловедения
СО РАН позволяет использовать всю его инфраструктуру и научный потенциал. На
кафедре ММС имеется автоматизированный лазерный измерительный комплекс,
оптические микроскопы NEOFOT-21 и Лабо-Мет, атомно-силовые и сканирующие
туннельные микроскопы, рентгеновские установки, оригинальная оптико-телевизионная
установка “TOMSC”, лазерные профилометры New View 6200 и 3D Uniscan OSP,
комплекс анализа свойств наноматериалов Nanotest 600 и наноиндентор G200 (MTS),
машины “INSTRON” , “SHENK" для исследования пластичности и прочности материалов
новых поколений. Для выполнения исследований и организации учебного процесса
используются компьютерная техника, мультимедиа проекторы, современные
программные продукты. Кафедра располагает собственным компьютерным классом с
общим числом компьютеров – 12, объединенных в локальную сеть с выходом в Интернет.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями
ФГОС по направлению и профилю подготовки 150100 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И
ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ».
Авторы – доц., к.т.н. Е.А. Иванова, доц., к.ф.-м.н. Б.С. Зенин
Рецензент – доц., к.т.н. Б.Б. Овечкин
Программа одобрена на заседании каф. ММС ИФВТ
(протокол № ___ от «___» __________ 20__ г.).