МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Новокузнецкий институт (филиал) федерального государственного бюджетного учреждения высшего профессионального образования
«Кемеровский государственный университет»
Факультет экономический
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
(ЕН.Ф.4) ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
(ФИЗИКА. ХИМИЯ. БИОТЕХНОЛОГИЯ) ( код и название дисциплины по рабочему учебному плану) для специальности 080502.65_ Экономика и управление на предприятии (по отраслям) (код и название специальности и специализации) Новокузнецк Рабочая программа дисциплины Теоретические основы прогрессивных технологий (Физика.Химия. Биотехнология) составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования второго поколения для специальности 080502.65 «Экономика и управление на предприятии (по отраслям)».
Автор (ы) доцент Чмелева К.В.
Рецензент (ы) Коренная К.А., дир. по экономике и финансами ОАО «Кузнецкие ферросплавы»
1 Пояснительная записка Дисциплина «Теоретические основы прогрессивных технологий (Физика. Химия. Биотехнология)» является базовой для экономистов, входит в федеральный компонент (Ф) раздела естественнонаучных дисциплин (ЕН).
Изучение дисциплины «Теоретические основы прогрессивных технологий (Физика. Химия.
Биотехнология)» для специальности «Экономика и управление народным хозяйством» проводится на первом – втором курсе и нацелено на формирование у будущих специалистов преставлений о высоких технологиях и умений применять методы естественных наук, особенно физики, в экономических исследованиях.
Выписка из ГОС ВПО специальности 060800 «Экономика и управление на предприятии (по отраслям)»
Физика* ЕН.Ф. Научный метод познания. Фундаментальные закономерности современного естествознания как теоретический фундамент новых наукоемких технологий. Роль физики в социальном и экономическом развитии общества. Основные направления развития научно-технического прогресса в отрасли. Основы механики: основные характеристики и закономерности кинематики и динамики твердого тела; законы сохранения механики; основные характеристики и закономерности гидроаэромеханики. Колебательные и волновые процессы: основные характеристики и закономерности свободных, затухающих и вынужденных колебаний; основные характеристики и закономерности волновых процессов; интерференция; дифракция; поляризация. Молекулярная физика и термодинамика: статистический и термодинамический методы исследования; основы молекулярнокинетической теории; классическая и квантовая статистика; основные характеристики и закономерности агрегатных состояний и фазовых переходов; явления переноса; законы термодинамики; термодинамические функции состояния; равновесные состояния и процессы; неравновесные состояния и процессы; синергетика и экономика. Электричество и магнетизм:
основные характеристики и закономерности электростатики; вещество в электрическом поле; основные характеристики и закономерности магнитостатики;
вещество в магнитном поле; явление электромагнитной индукции; электромагнитные волны. Принцип относительности в электродинамике. Элементы атомной физики и квантовой механики: корпускулярно-волновой дуализм; волны де Бройля; принцип неопределенности; волновая функция и ее физический смысл; энергетический спектр атомов и молекул; поглощение; спонтанное и вынужденное излучение; физический практикум.
Химия * ЕН.Ф. Химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры; химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции; реакционная способность веществ; химия и периодическая система элементов, кислотноосновные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность; химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ; основные биохимические процессы и их применение в технологии отрасли; теоретические основы мембранных технологий; современные мембранные материалы; перспективы развития мембранных технологий; химический практикум.
Цели и задачи курса Основной целью дисциплины – сформировать у студентов систему знаний по основным законам современного естествознания и универсальным принципам и закономерностям возникновения новых современных технологий, определяющих пути развития научнотехнического прогресса, а также развить способности для оценки последствий их профессиональной деятельности и принятия оптимальных решений, Основные задачи дисциплины - сформировать основы научного мировоззрения, заложить фундамент общетехнической эрудиции, сформировать технический язык будущего специалиста.
Стержневые проблемы дисциплины – основные законы естествознания, универсальные принципы и закономерности возникновения новых современных технологий, которые определяют пути развития научно-технического прогресса.
Необходимый объем знаний для изучения данной дисциплины Поскольку дисциплина «Теоретические основы прогрессивных технологий» читается обычно на первом и втором курсах, для ее понимания необходимы, прежде всего, знания полученные из области школьных учебных дисциплин: «Математика», «Физика», «Химия» и «Биология».
Необходимые понятия из высшей математики лектор дисциплины «Теоретические основы прогрессивных технологий» обычно излагает по мере необходимости при чтении курса. Знания, полученные в результате освоения дисциплины, могут потребоваться для понимания экономических вопросов добычи, переработки и транспортировки полезных ископаемых; добычи, преобразования и транспортировки энергии; оптимального использования транспорта; функционирования и модификации сетей теплоснабжения, питьевой воды и сточных вод и т.п.
Требования к уровню усвоения и содержанию дисциплины В результате изучения курса студенты должны:
знать:
Фундаментальные понятия, законы, модели классической и современной физики и химии;
Методы теоретического и экспериментального исследования в физике и химии;
Приемы оценки численных порядков величин, характерных для различных разделов естествознания.
уметь:
анализировать конкретные производственные, служебные, бытовые ситуации в целях надежного функционирования и минимизации затрат;
оценивать перспективы использования новых достижений науки при организации современных технологий и бизнеса.
Виды контроля Текущий контроль. В течение семестра по каждой теме курса проводится устный опрос, постоянно выполняются практические работы, часть которых должна выполняться студентами самостоятельно, а также письменные контрольные работы и рефераты. Результаты опросов и выполнения работ являются основанием для выставления оценок текущего контроля в рамках контрольных недель. Выполнение всех работ и посещение лекционных и практических занятий является обязательным для всех студентов. Студенты, не выполнившие в полном объеме все работы, по контрольным неделям не аттестуются и не допускаются к сдаче экзамена, как не выполнившие график учебного процесса по данной дисциплине.
Промежуточный контроль. Форма промежуточного контроля – зачет проводится по результатам ответа на вопросы теста или устного собеседования со студентом с проставлением зачета в ведомость и студенческую книжку Итоговый контроль. Студенты дневного обучения сдают экзамен во 2-м семестре, сдают зачет в 3-м семестре, защищают курсовую работу. Студенты ОЗО обучения сдают экзамен, защищают курсовую работу. Экзамен сдается в устной форме или в форме тестирования. Экзаменационная оценка является итоговой по дисциплине и проставляется в приложении к диплому. Курсовую работу защищают обязательно до сдачи экзамена.
Материалы, определяющие порядок и содержание проведения промежуточных и итоговых аттестаций, включают:
контрольные вопросы по учебной дисциплине;
фонд контрольных заданий;
фонд индивидуальных практических заданий;
фонд тестовых заданий.
При выставлении оценки могут быть применены рекомендательные критерии:
Оценка «отлично» выставляется студенту, если он глубоко и прочно усвоил программный материал, исчерпывающе, последовательно, четко и логически стройно его излагает, умеет тесно увязывать теорию с практикой, свободно справляется с задачами, вопросами и другими видами применения знаний, причем не затрудняется с ответом при видоизменении заданий, использует в ответе материал монографической литературы, правильно обосновывает принятое решение, владеет разносторонними навыками и приемами выполнения практических задач.
Оценка «хорошо» выставляется студенту, если он твердо знает материал, грамотно и по существу излагает его, не допуская существенных неточностей в ответе на вопрос, правильно применяет теоретические положения при решении практических вопросов и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнении.
Оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, если он имеет знания только основного материала, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения логической последовательности в изложении программного материала, испытывает затруднения при выполнении практических работ.
Оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, который не знает значительной части программного материала, допускает существенные ошибки, неуверенно, с большими затруднениями выполняет практические работы. Как правило, оценка «неудовлетворительно» ставится студентам, которые не могут продолжить обучение без дополнительных занятий по соответствующей дисциплине.
Критерии оценки при тестировании:
до 64% правильных ответов – не зачтено и «неудовлетворительно»;
от 65% до 84% правильных ответов – зачтено и «удовлетворительно»;
от 85% до 94% правильных ответов – зачтено и «хорошо»;
от 95% дот100% правильных ответов – зачтено и «отлично»
Особенностью изучения дисциплины является тесная взаимосвязь учебного материала с реальными процессами, происходящими на производстве. В условиях перехода на инновационный путь развития повышается актуальность совершенствования системы управления производственными предприятиями, так как качественное совершенствование уровня организации производства невозможно без знаний теоретических аспектов, положенных в основу того или иного производственного процесса.
Формы организации учебного процесса по данной дисциплине Учебный процесс по данному курсу организован как сочетание лекций, практических занятий и самостоятельной работы студентов в соответствие с учебными планами специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии» (по отраслям) Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов Освоение дисциплины «Теоретические основы прогрессивных технологий» как на дневном, так и на заочном отделении проводится в форме лекций, практических занятий, аудиторной и внеаудиторной работы в течение семестра, кроме того, предусмотрено написание курсовой работы.
Аудиторная самостоятельная работа осуществляется в форме контрольных работ на занятиях по блоку тем, внеаудиторная самостоятельная работа осуществляется в следующих формах:
Подготовка к практическим занятиям;
Самостоятельное изучение тем дисциплин;
Подготовка к текущим контрольным мероприятиям (контрольные работы, тестовые опросы, коллоквиум);
Выполнение домашних индивидуальных заданий;
Написание курсовой работы.
Самостоятельная работа студентов дневного и заочного отделений организуется в соответствие с графиком самостоятельной работы (таблицы 13, 14).
Подготовка к практическим занятиям При подготовке к практическим занятиям студент должен изучить теоретический материал по теме занятия, освоить основные понятия и формулы расчета физических и химических величие, ответить на контрольные вопросы. В течение занятия студенту необходимо решить задания, выданные преподавателем, выполнение которых зачитывается, как текущая работа студента на «зачтено» и «не зачтено».
Выполнение индивидуальных заданий Для закрепления практических навыков решения задач по каждой пройденной теме студенты выполняют индивидуальное задание по своему варианту.
Подготовка к контрольным мероприятиям Промежуточный контроль знаний осуществляется в форме письменного коллоквиума, на который выносятся вопросы общей теории. При подготовке к коллоквиуму студенты должны освоить теоретический материал по данному разделу, используя конспекты лекций и материал базового учебника.
При подготовке к аудиторным самостоятельным и контрольным работам студентам необходимо повторить материал практических занятий по отмеченным преподавателям темам, а также повторить теоретический материал по данным темам.
Выполнение курсовой работы Курсовая работа по дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий»
предполагает подробное изложение в письменном виде материала на заданную тему на основе обзора специальной литературы, а также выполнение расчетной части. Для организации самостоятельной работы студентов всех форм обучения разработаны методические указания для выполнения курсовой работы.
Таблица 1 – Учебно-тематический план для очной формы обучения Таблица 2 – Учебно-тематический план для заочной формы обучения 1.2 Колебательные и волновые 1.3. Молекулярная физика и термодинамика 1.4 Электричество и магнеА 1.5 Оптические системы 1.6 Элементы атомной физики и квантовой механики 2.2 Реакционная способность 2.3 Химические системы 2.4 Химическая идентификация Рекомендации к перезачету и переаттестации Перезачет по дисциплине «Теоретические основы прогрессивных технологий» в группах очного, заочного и очно-заочного обучения (второе высшее образование), возможен при выполнении следующих условий:
- количество часов по физике и химии в вузе, где было получено первое образование, должно составлять не менее 60 % от количества часов в НФИ КемГУ;
соотношение часов должно выдерживаться в следующих пропорциях: физика – 55%;
химия – 30%; экология – 15%.
* отмечены темы для самостоятельного изучения Научный метод познания. Фундаментальные закономерности современного естествознания как теоретический фундамент новых наукоемких технологий. Роль физики в социальном и экономическом развитии общества. Основные направления развития научно-технического прогресса в отрасли. Понятие состояния системы в классической механике. Основные характеристики и закономерности кинематики и динамики твердого тела. Законы сохранения механики. Основы теории деформируемого твердого тела. Основные характеристики и закономерности гидроаэромеханики.
Примеры использования основ механики для создания современных технологий (гидроэлектростанции, способы уменьшения и увеличения трения, методы формообразования, возобновляемые источники энергии т.п.) Основные характеристики и закономерности свободных, затухающих и вынужденных колебаний. Гармонический и ангармонический осциллятор. Примеры использования колебательных процессов для создания современных прогрессивных технологий (вибрационные технологии, новые возобновляемые источники энергии, резонансные измерительные методики и т.п.).
Основные характеристики и закономерности волновых процессов. Интерференция, дифракция, поляризация. Кинематика волновых процессов. Использование в прогрессивных технологиях (технологии «ударной волны», ультразвуковые технологии, ультразвуковая дефектоскопия).
Статистические метод исследования. Основы молекулярно-кинетической теории. Классическая и квантовая статистика. Основные характеристики и закономерности агрегатных состояний и фазовых переходов. Явления переноса в термодинамических системах. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение, электропроводность. Их использование в технологических процессах.
Термодинамический метод исследования. Законы термодинамики. Термодинамические функции состояния. Равновесные состояния и процессы. Неравновесные состояния и процессы. Идеи И.
Пригожина и их значение для современной науки. Методы статистической физики и уравнение Больцмана. Синергетика. Концепции самоорганизации. Синергетика и экономика. Отступление от законов идеальных газов. Реальные газы. Сжигание газов. Реальные газы. Сжижение газов. Получение низких температур. Основы криотехнологий.
Основные закономерности и характеристики электростатики. Вещество в электрическом поле. Сверхпроводимость, перспективы использования сверхпроводимости. Газовый разряд и его закономерности. Плазма и ее свойства. Примеры современных прогрессивных технологий (электрофизические методы формирования изображения, электрофизические методы обработки материалов, электростатические приспособления и устройства).
Основные характеристики и закономерности магнитостатики. Вещество в магнитном поле.
Ферромагнетики. Явление электромагнитной индукции. Примеры новых прогрессивных технологий (транспорт на магнитной подушке, СВЧ-технологии, магнитная дефектоскопия).
Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Примеры современных прогрессивных технологий (электронно-ионные технологии, МГД-генератор, электронные устройства для ЭВМ и т.п.). Электромагнитные волны. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля. Принцип относительности в электродинамике.
Основные характеристики и закономерности геометрической оптики. Основные характеристики и закономерности волновой оптики. Интерференция. Дифракция. Поляризация. Основные характеристики и закономерности квантовой оптики. Примеры использования в прогрессивных технологиях оптических процессов (волоконно-оптические линии связи, лазеры, фотоэлементы, голографические системы записи, оптические системы и устройства, новые возобновляемые источники энергии).
Тема 1.6 Элементы атомной физики и квантовой механики Корпускулярно-волновой дуализм. Атом Бора. Волны де Бройля. Принцип неопределенности. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Уравнение Шредингера. Волновая функция и ее физический смысл. Энергетический спектр атомов и молекул. Принцип запрета Паули. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение. Строение атомного ядра. Ядерные реакции деления и синтеза. Примеры использования в прогрессивных технологиях (лазерные технологии, нанотехнология, квантовая спектроскопия, атомные электростанции, квантовые компьютеры).
Энергетика химических процессов. Основные закономерности. Использование тепловых эффектов химической реакции в технологии. Скорость химических реакций, методы ее регулирования и факторы, ее определяющие. Колебательные реакции. Обратимые и необратимые химические процессы. Химическое и фазовое равновесие. Факторы, воздействующие на химическое равновесие. Методы управления технологическими процессами, основанные на изменении скорости химических реакций и смещении химического равновесия.
Химия и периодическая система элементов. Основные стехиометрические законы. Периодический закон Менделеева и развитие химии. Периодичность, изменение свойств химических элементов и соединений. Кислотоосновные и окислительно-восстановительные свойства элементов и их соединений. Методы расчета материального баланса химических процессов и технологий. Основные виды и важнейшие характеристики химической связи. Химическая связь, строение и свойства молекул, комплементарность.
Растворы и их природа. Способы выражения концентраций раствора. Растворы неэлектролитов и их свойства. Теория электролитической диссоциации. Вода как растворитель. Значение воды для технологических процессов. Водоподготовка. Водородный показатель и его влияние на ход технологических процессов, повышение эффективности технологических процессов за счет управления растворимостью. Градиент солености – возобновляемый источник энергии. Дисперсные системы. Строение, классификация свойства дисперсных систем. Электрокинетические явления. Электрофоретические процессы, область их эффективного использования. Новые методы формообразования на основе дисперсных систем. Методы очистки сточных вод и дымов. Адсорбция, ее разновидности и использование в технологических процессах. Электрохимические системы. Межфазный скачек потенциала. Электрохимический ряд напряжений. Основные особенности электрохимических элементов. Химические источники тока. Электролиз и его закономерности.
Методы обработки поверхности материалов, основанные на электрохимическом воздействии.
Электрохимическая коррозия и методы борьбы с ней. Катализаторы и каталитические системы.
Сущность каталитического действия. Гомогенный катализ. Гетерогенный катализ. Методы повышения эффективности технологических процессов за счет использования катализаторов. Полимеры и олигомеры. Полимерные материалы в современных технологических процессах. Переработка полимеров.
Качественный анализ. Количественный анализ. Аналитический сигнал. Химический анализ.
Физико-химический анализ и физический анализ. Новые методы химической идентификации и перспективы их внедрения.
Основные биохимические процессы и их применение в технологии отрасли. Пути развития и перспективы использования биотехнологий. Экологические основы биотехнологий Теоретические основы мембранных технологий, задачи мембранных технологий и их применение. Основные методики. Современные мембранные материалы. Перспективы развития мембранных технологий.
Приступая к подготовке к практическому занятию, прежде всего, необходимо повторить теоретический материал и ответить на контрольные вопросы по теме, приведенные в каждом разделе основных источников учебной литературы [1] и [2].
«