1. Аналитическая химия - Томский государственный университет

Развернутая аннотация магистерской программы
«Аналитическая химия»
Направление 020100 - «Химия»
Руководители программы:
Г.М. Мокроусов, заведующий кафедрой аналитической химии, д. х. н., профессор
В.И. Отмахов, заведующий лабораторией «НИЛ МОС», д. т. н., профессор
Кафедра аналитической химии ведет подготовку магистров по программе «Аналитическая
химия». Обязательный минимум содержания основной профессионально-образовательной
программы включает гуманитарные и естественнонаучные дисциплины, специальные
дисциплины и дисциплины по выбору. В реализации специальной части программы подготовки
магистров принимают участие преподаватели кафедры аналитической химии и научные
сотрудники НИЛ МОС (мониторинга окружающей среды).
1. Цель создания магистерской программы
Аналитическая химия, согласно определению, принятом Отделением аналитической
химии Федерации европейских химических обществ, – это научная дисциплина, которая
развивает и применяет методы, средства и общую методологию получения информации о
составе и природе вещества (в пространстве и времени). Ее задача - извлечение информации об
объекте путем исследования образца, не допуская искажений, т. е. установление истины о
строении материального мира (сложных современных объектов анализа) в реальном времени, в
том числе непосредственно на месте их нахождения и без разрушения образца (in situ).
Исходя из этого, формулируются основные требования к уровню подготовки магистров.
Они должны обладать глубокими знаниями и пониманием современных фундаментальных и
специальных теоретических концепций различных разделов химии. В области специальных
знаний они должны понимать, быть способными анализировать, прогнозировать и уметь
работать со следующими методами (разделами) и методологией аналитической химии: отбор и
подготовка проб для анализа; химические, физико-химические и физические подходы к
идентификации и количественному измерению элементного и фазового состава объектов, а
также к исследованию структуры и свойств веществ, метрологии/хемометрики, стандартизации
и аттестации методов и методик анализа, аккредитации аналитических лабораторий. Магистр
должен уметь работать в современных условиях, а, следовательно, осваивать иностранный
язык, информационные технологии и методологию научного творчества (самостоятельная
исследовательская работа) и педагогической деятельности.
2. Концепция магистерской программы
Необходимость
осуществления
настоящей
программы
обусловлена
тем,
что
в
современных условиях существенно изменились задачи, которые ставятся перед аналитической
химией и инструменты/технологии, с помощью которых они могут быть решены. Специалист
по аналитической химии должен обладать знаниями (компетенциями), позволяющими ему
видеть и прогнозировать междисциплинарные связи, прежде всего в области передовых
технологий и материалов и на этой основе развивать известные и создавать новые методы
аналитической химии. Аналитическая химия имеет дело с широким кругом объектов
природного (естественного) и искусственного происхождения с разной степенью чистоты,
зачастую включающие токсичные примеси органической и неорганической природы. Это
обуславливает необходимость проведения идентификации и количественного нахождения
основного (элементного и фазового) и микро(нано)элементного химического состава объектов.
Без этого невозможно оценить их качество, управлять набором свойств материалов
искусственного происхождения. Сегодня недостаточно знать только элементный состав
реальных объектов, часто требуется проведение вещественного, молекулярного, структурного
или локального анализа. Такую информацию может предоставить только современная
аналитическая химия (аналитика), которая приобрела междисциплинарный характер и
сблизилась с физикой, метрологией, информатикой и перестала быть только частью химии.
Поэтому изменился и арсенал методов и методик для определения состава вещества. Химиканалитик должен владеть методологией решения теоретических и практических задач
аналитической химии; быть способным к развитию известных и созданию новых методов
подготовки вещества к анализу, определению макро-, микро- и нанокомпонентного состава
объектов различного происхождения с учётом требований чувствительности и точности. В этой
связи важно уметь выбрать оптимальный метод и методику анализа, суметь правильно понять и
обработать полученную информацию.
3. Обоснование потребности в магистрах данного профиля
Аналитическая химия, как наука и технология, создаёт средства для проведения
исследования и анализа различных по сложности и происхождению объектов и обеспечивает
его осуществление. Без этого невозможно установление истины о строении материального
мира, функционирование ведущих отраслей народного хозяйства, систем охраны природы,
здоровья человека и т.п. В эпоху развития новых технологий, создания новых материалов,
возрастающим уровнем требований к качеству выпускаемой продукции и т.п. существенно
повышаются и требования к квалификации сотрудников, работающих в сфере анализа.
Деятельность аналитических лабораторий НИИ и аналитических служб зависит от уровня
компетентности аналитиков-исследователей, которые, овладев общей методологией анализа,
призваны решать задачи совершенствования, теоретического обоснования и развития методов,
создания
новых
методик
анализа
различных
объектов.
Магистерская
программа
«Аналитическая химия» направлена на подготовку высококвалифицированных аналитиковисследователей, а также преподавателей колледжей и вузов, специализирующихся в области
аналитической химии.
4. Условия обучения
Срок обучения – 2 года.
Форма обучения – очная с применением модульно-компетентностного подхода.
5. Набор студентов и требования к поступающим в магистратуру
Для обучения в магистратуре по программе «Аналитическая химия» зачисляются лица,
имеющие диплом бакалавра по направлению подготовки 020100 – Химия, а также смежным
естесвенно-научным направлениям и желающие освоить данную магистерскую программу.
Приём осуществляется на конкурсной основе по результатам вступительных испытаний.
Поступающие должны обладать основными общекультурными (ОК) и профессиональными
компетенциями (ПК) в соответствии с требованиями государственного стандарта (ФГОС ВПО).
Основные профессиональные компетенции, необходимые поступающему в магистратуру:
- понимает сущность и социальную значимость профессии, основных перспектив и проблем,
определяющих конкретную область деятельности (ПК-1);
- владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической,
аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии
биологических объектов, химической технологии) (ПК-2);
- способен применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том
числе с привлечением информационных баз данных (ПК-3);
- владеет навыками химического эксперимента, основными синтетическими и аналитическими
методами получения и исследования химических веществ и реакций (ПК-4);
- представляет основные химические, физические и технические аспекты химического
промышленного производства с учетом сырьевых и энергетических затрат (ПК-5);
- владеет навыками работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении
химических экспериментов (ПК-6);
- имеет опыт работы на серийной аппаратуре, применяемой в аналитических и физикохимических исследованиях (ПК-7);
- владеет методами регистрации и обработки результатов химических экспериментов (ПК 8);
- владеет методами безопасного обращения с химическими материалами с учетом их
физических и химических свойств, способен проводить оценку возможных рисков (ПК-9);
- владеет методами отбора материала для теоретических занятий и лабораторных работ (ПК11).
6. НИР выпускающей кафедры
Магистерская программа тесно связана с научным направлением деятельности кафедры и
научно-исследовательской лаборатории мониторинга окружающей среды: «Теоретическое
обоснование и развитие спектроскопических, электрохимических, хроматографических,
цветометрических и др. методов с применением новых материалов и подходов для анализа
объектов природного и техногенного происхождения, продукции наноиндустрии».
Работы сотрудников кафедры привели к созданию новых уникальных методик анализа
различных объектов, большинство из которых аттестованы и используются в аккредитованной
лаборатории «НИЛ МОС». В настоящее время ведутся исследовательские работы по разработке
современных способов пробоподготовки для анализа живых систем и композиционных
материалов, методов математической и цифровой обработки сложных аналитических сигналов
(хемометрика), созданию электрохимических и оптических сенсоров с сопровождающими их
экспрессными и высокочувствительными методиками анализа, разработке методов очистки и
контроля водных объектов от органических и неорганических токсикантов.
Высокая профессиональная компетентность научно-преподавательского коллектива
кафедры и наличие современной приборной базы позволяют осуществлять подготовку
квалифицированных
химиков-аналитиков,
подготовленных
как
к
проведению
фундаментальных исследований, так и к выполнению практической аналитической работы.
Основные направления магистерских исследований
1. Поиск путей повышения селективности сорбентов различной природы и ионообменных
материалов для разработки эффективных способов пробоподготовки с целью создания
высокочувствительных и экспрессных методик определения различных форм элементов,
редких и ценных микроэлементов, тяжёлых металлов в объектах различного происхождения
спектроскопическими и электрохимическими методами анализа.
2.
Изучение зависимостей сорбционной и каталитической активности композиционных
материалов на основе оксидов металлов, нитридов металлов и неметаллов, угля, торфа от
различных свойств материала и раствора с целью создания эффективных катализаторов для
очистки воды от токсикантов неорганической и органической природы.
3. Исследование свойств новых фильтрующих материалов, созданных из термопластичных
полимеров, природных сорбентов (торф, цеолиты, угли) и композиций на их основе для
комплексного решения задач по очистке воды и воздуха.
4. Создание новых электрохимических сенсоров, модифицированных наночастицами золота и
серебра, для расширения области практического приложения и повышения чувствительности
определения метода инверсионной вольтамперометрии.
5. Развитие высокочувствительного варианта адсорбционной вольтамперометрии.
6. Применение математических методов для повышения чувствительности и точности
потенциометрического титрования многокомпонентных систем, цветометрии, в т.ч. цифровыми
дистанционными методами.
7. Создание новых методик выполнения измерений для продукции наноиндустрии,
и
высокочистых веществ на основе современных методов анализа.
8. Создание новых методик выполнения измерений для объектов окружающей среды на основе
современных методов анализа.
9. Создание новых оптических полимерных сенсоров и методик анализа на их основе.
7. Кадровая,
методическая
и
материально-техническая
базы
магистерской
программы
Фамилия, имя, отчество
Научная степень
Должность
Мокроусов Геннадий Михайлович
д.х.н.
зав. кафедрой анал. химии
Отмахов Владимир Ильич
д.т.н.
Баталова Валентина Николаевна
к.х.н.
профессор кафедры, зав. «НИЛ
МОС»,
директор
химикоаналитического центра ТГУ
доцент
Гавриленко Наталья Айратовна
к.х.н.
доцент
Зарубин Алексей Геннадьевич
к.х.н.
доцент
Изаак Татьяна Ивановна
к.х.н.
доцент
Киселёва Маина Александровна
к.х.н.
доцент
Наумова Людмила Борисовна
к.х.н.
доцент
Петрова Елена Васильевна
к.х.н.
доцент
Скворцова Лидия Николаевна
к.х.н.
доцент
Шелковников Владимир Витальевич
к.х.н.
доцент
Шумар Светлана Викторовна
к.х.н.
доцент
Наряду
с
классическими
образовательными
формами
(лекции,
семинары
и
самостоятельная подготовка студентов) в процессе реализации магистерской программы
широко используются современные технологии и активные методы обучения:

современные системы электронной поддержки процесса обучения, в частности,
интерактивные компьютерные технологии при чтении лекций, обеспечивают эффективные и
комфортные условия для обучающихся и преподавателей;

выполнение творческих индивидуальных заданий, как правило, по теме магистерской
диссертации и устное сообщение с использованием презентаций формирует умение работы с
литературой, использования электронных ресурсов и искусство делового сообщения;

использование других активных методов обучения (тестовый экспресс-контроль, защита
результатов творческой работы в форме конференции и др.).
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО для аттестации обучающихся на соответствие
их персональных достижений поэтапным требованиям соответствующей ООП в ТГУ созданы
фонды оценочных средств для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации. Эти фонды включают: контрольные вопросы и типовые задания для практических
занятий, лабораторных и контрольных работ, коллоквиумов, зачетов и экзаменов; тесты и
компьютерные тестирующие программы; а также иные формы контроля, позволяющие оценить
степень сформированности компетенций обучающихся.
Научно-исследовательскую практику и научно-педагогическую практики магистранты
проходят в лабораториях факультета, участвуя в выполнении фундаментальных и прикладных
исследований под руководством профессоров и опытных доцентов.
Осуществляется
прохождение научно-исследовательской практики в аналитических лабораториях НИИ,
аналитических центрах и заводских лабораториях предприятий Томска, в частности, ООО
«НПП
Томьаналит»,
Сибирского
научно-исследовательского
института
Торфа,
ООО
«Томскводоканал», отделе структурной макрокинетики Томского НЦ СО РАН и др.
Обучение по дисциплинам осуществляется с применением современных лабораторий и
оборудования на базе кафедры и «Химико-аналитического центра ТГУ» (6-й уч. корпус ТГУ), а
также частично на базе «Томского материаловедческого центра коллективного пользования. ТГУ»
(2-й уч. корпус и НИИПММ), и «Аналитического центра геохимии природных систем» (5 уч. корп.
ТГУ).
Кафедра
совместно
с
проблемной
НИЛ
химии
РЗЭ
располагает
уникальным
оборудованием для проведения исследований: спектрометр ИК Фурье исследовательского
класса в составе - ИК Фурье спектрометр Nicolet 6700 с ИК микроскопом, спектрометр
комбинационного рассеяния Nicolet NXR 9650 FT, UV/VIS спектрофотометр Evolution-600 с
приставкой диффузного отражения DRA-EV-600, атомно-эмиссионный спектрометр iCAP 6500
Duo; атомно-эмиссионный спектрометр Гранд с многоканальным анализатором спектров в
комплексе
с
полихроматором
спектрофлуориметр
и
генератором;
RF-5301PC;
спектрофотометр
UNICO
потенциостаты/гальваностаты
2800;
IPC-Pro-М;
вольтамперометрические анализаторы СТА-1, ТА-2, ТА-4, ионохроматическая система
«Дайонекс-5000», комплекс для проведения исследований методом оптической микроскопии в
составе - металлографический микроскоп ЕС МЕТАМ РВ-21-1, микроинтерферометр МИИ-4М,
микротвердомер ПМТ-3М1. Имеется компьютерный класс.
Кафедра располагает двумя учебными лабораториями (314, 325) для проведения занятий по
общему курсу аналитической химии общей площадью 135 кв.м. и лабораториями (213, 319)
общей площадью 135 кв.м. для проведения занятий по физико-химическим методам анализа.
Последняя лаборатория используется также для проведения занятий по спектральным методам
исследования и анализа (спецкурсы). Для проведения занятий по спецкурсам используются
лаборатории № 313 (55 кв.м.), 315 (55 кв.м.), 316 (55 кв.м.). Здесь же выполняются
магистерские работы, работают аспиранты. Кроме того, для последних целей и проведения
части занятий используются площади (и научные сотрудники) проблемной НИЛ химии РЗЭ (№
415 – 55 кв.м., 413 − 55 кв.м., 412 − 55 кв.м., 409 − 55 кв.м.). Комплекс перечисленных
лабораторий
обеспечивает
проведение в полном объеме лабораторных
практикумов,
предусмотренных учебным планом и программами, а также дипломных и курсовых работ,
магистерских и кандидатских диссертаций; работ докторантов.
8. Содержание программы и общая характеристика учебного плана
Учебный план составлен в соответствии с ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций
примерной основной образовательной программой по направлению подготовки 020100 – Химия.
Общая структура учебного плана, рассчитанная на два года (104 недели), и перечень изучаемых
дисциплин (объем в часах) приведен ниже в таблице.
В модуль профессионального цикла (базовая часть) включен общий курс «Актуальные
задачи современной химии», который осуществляется профессорами для всех магистрантов. В
вариативной части профессионального цикла представлено 8 дисциплин специализации и 4
дисциплины по выбору.
М.2. Профессиональный цикл
1
Базовая часть
Актуальные задачи современной химии
Вариативная часть, в том числе
дисциплины по выбору студента
Курсы вуза
Объём, ч
общ/ауд
216/88
семестр
1 2 3
+ +
Вид
Аттестац
занятий
ия
4
Л
З
Физико-химия поверхности
нанокомпозитных систем
2 Спектральные методы диагностики
материалов
3 Моделирование химических реакций
4 Начальная управленческая подготовка
Хемометрика
Проблемы анализа многокомпонентных
систем
Современные методы химического
анализа
Сольватация ионов и химические
равновесия в растворах
Курсы по выбору
Химические и биологические сенсоры
Контроль качества результатов
испытаний, измерений и анализов в
аккредитованных лабораториях с учётом
требований стандартов
Особенности пробоподготовки при
определении следов микроэлементов
Современные методы диагностики и
анализа материалов
М.3. Практики и научно-исследовательская
работа
Научно-исследовательская работа в
семестре
Педагогическая практика
Предквалификационная практика
М.4 Итоговая государственная аттестация
1
Программа
подготовки
магистров
72/28
+
72/28
+
72/28
108/50
126/42
216/72
+
+
Л,С
З
Л, ПЗ
З
Л, ПЗ
Л, ПЗ
З
З
Э
З
+
+
162/48
+
Э
144/48
+
Э
144/54
72/28
216
З
+
З
+
+ +
108
468
+
+
Защита
+
предполагает
знакомство
с
современным
оборудованием и тенденциями развития аналитической химии, включая возможности
миниатюризации и автоматизации аналитических устройств, разработку и применение новых
подходов и материалов, а на этой основе развитие физических, физико-химических и
биологических методов анализа («Современные методы химического анализа»); освоение
методологии анализа сложных многокомпонентных систем, какими являются объекты
окружающей среды, медицины, фармацевтической, пищевой, химической, нефтедобывающей и
других отраслей промышленности («Проблемы анализа многокомпонентных систем»).
Магистрант должен приобрести более глубокие знания (компетенции) о взаимодействии частиц
в реальных системах, включая процессы сольватации, что позволит управлять исследуемыми
аналитическими
процессами,
разрабатывать
методики
и
развивать
методы
анализа
(«Сольватация ионов и химические равновесия в растворах»); должен овладеть современными
математическими
методами
обработки
аналитической
информации,
планирования
эксперимента («Хемометрика»); приобрести практический опыт экспериментатора при
выполнении лабораторных работ и творческих индивидуальных заданий в
практикумах
различных дисциплин, при проведении научных исследований в различных областях
химического анализа, прежде всего при выполнении магистерской диссертационной работы.
Магистрант должен ознакомиться с этапами аттестации аналитических методик и аккредитации
аналитических лабораторий («Контроль качества результатов испытаний, измерений и анализов
в аккредитованных лабораториях с учётом требований стандартов»).
Данная программа разработана на базе профиля "Аналитическая химия" и общих разделов
подготовки бакалавров и специалистов в рамках специальности «Химия».
Переход от бакалаврской к магистерской программе обучения, сопряженный с
существенным увеличением ресурсов учебного времени, позволяет принципиально улучшить
качество подготовки химиков для работы в различных областях аналитической химии. При
разработке программы учитывалась потребность в молодых специалистах Томской области,
других регионов Сибири и Российской Федерации.
Сбалансированный учебный план позволяет будущим магистрам глубоко освоить необходимый
набор профессиональных (ПК) и специальных профессиональных компетенций (ПКС).
Профессиональные компетенции магистра:
в научно-исследовательской деятельности:
наличие представления о наиболее актуальных направлениях исследований в современной
теоретической и экспериментальной химии (синтез и применение веществ в наноструктурных
технологиях, исследования в экстремальных условиях, химия жизненных процессов, химия и
экология и другие) (ПК-1);
знание основных этапов и закономерностей развития химической науки, пониманием
объективной необходимости возникновения новых направлений, наличием представления о
системе фундаментальных химических понятий и методологических аспектов химии, форм и
методов научного познания, их роли в общеобразовательной профессиональной подготовке
химиков (ПК-2);
владение теорией и навыками практической работы в избранной области химии (в соответствии
с темой магистерской диссертации) (ПК-3);
умением анализировать научную литературу с целью выбора направления исследования по
предлагаемой научным руководителем теме и самостоятельно составлять план исследования
(ПК-4);
способность
анализировать
полученные
результаты,
делать
необходимые
формулировать предложения (ПК-5);
наличие опыта профессионального участия в научных дискуссиях (ПК-6);
выводы
и
умением представлять полученные в исследованиях результаты в виде отчетов и научных
публикаций (стендовые доклады, рефераты и статьи в периодической научной печати) (ПК-7);
в научно-педагогической деятельности:
понимание принципов построения преподавания химии в образовательных учреждениях
высшего профессионального образования (ПК-8);
владение методами отбора материала, преподавания и основами управления процессом
обучения в образовательных учреждениях высшего профессионального образования (ПК-9);
в организационно-управленческой деятельности:
способность определять и анализировать проблемы, планировать стратегию их решения (ПК10);
владение основами делового общения, имеет навыки межличностных отношений и способен
работать в научном коллективе (ПК-11);
понимание проблемы организации и управления деятельностью научных коллективов (ПК-12).
Профессиональные компетенции специальные:
– владение методологией анализа многокомпонентных систем различной природы и разработки
новых подходов и аналитических методик/методов (ПКС-1);
– знание теоретических основ современных физико-химических и физических методов
исследования, анализа реальных объектов и новых материалов, профессиональное владение
некоторыми из них, умение выбирать оптимальные методы для решения конкретных задач,
получать с их помощью информацию, обрабатывать и интерпретировать полученные
результаты (ПКС-2);
– знакомство с этапами аттестации методик анализа и аккредитации аналитических
лабораторий, а также организации аналитических служб и практической работы в
аналитических лабораториях (ПКС-3);
– более глубокие знания о взаимодействии частиц в реальных системах, включая процессы
сольватации,
что
позволяет
управлять
исследуемыми
аналитическими
процессами,
разрабатывать методики и развивать методы анализа (ПКС-4).
В соответствии с ФГОС ВПО магистратуры по направлению подготовки 020100 –
Химия практика является обязательным разделом основной образовательной программы
магистратуры.
Она
представляет
собой
вид
учебных
занятий,
непосредственно
ориентированных на профессионально-практическую подготовку обучающихся.
Практики закрепляют знания и умения, приобретаемые обучающимися в результате
освоения теоретических курсов, вырабатывают практические навыки и способствуют
комплексному
формированию
компетенций обучающихся.
общекультурных
(универсальных)
и
профессиональных
ООП магистратуры по на правлению 020100 – Химия включает прохождение обучающимися
двух практик – предквалификационной и педагогической. Кроме того, ООП предусматривает
научно-исследовательскую работу в семестре.
На химическом факультете имеется аспирантура по специальности 02.00.02-аналитическая
химия для дальнейшего обучения магистрантов.
9. Перспективы научно-исследовательской деятельности в связи с развитием ТГУ и
потребности Томского региона
Кафедра аналитической химии широко развивает сотрудничество с высшими учебными
заведениями, исследовательскими и аналитическими центрами г. Томска: ООО «НПП
Томьаналит», ООО «ЮМХ» НИ ТПУ, Сибирский научно-исследовательский институт Торфа,
отдел структурной макрокинетики Томского НЦ СО РАН, ОАО НИИПП и др., реализует
проекты по престижным международным проектам (Feng Chia University, Taiwan); грантам
РФФИ, участвует в реализации ФЦП «Научно-педагогические кадры».
10. Перспективы профессиональной деятельности и трудоустройства
Основные направления трудоустройства магистров химии в Томской области: высшие
учебные заведения, академические НИИ, исследовательские и заводские лаборатории,
аналитические службы г.Томска (ТПУ, ТГПУ, СХК, Центр лабораторного анализа и
технических измерений, ФГУ «Центр стандартизации, метрологии и сертификации» (имеется
договор о сотрудничестве на трудоустройство выпускников кафедры аналитической химии ХФ
ТГУ), НИПИ Нефти, ООО «Артлайф» и др.) и других городов Сибири. После магистерской
подготовки предусматривается также подготовка в аспирантуре.
Декан химического факультета ТГУ
Ю.Г. Слижов
Зав. кафедрой аналитической химии
Г.М. Мокроусов
01.11.2011