CC BY
46
УДК 539.2 (47.3)
О. С. Н а р а й к и н, Е. Н. Соболева, В. А. Ш а х н о в, В. Д. Шашурин
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ "НАНОИНЖЕНЕРИЯ"
Обоснована актуальность, приведены структура и базовое наполнение федерального государственного образовательного стандарта нового поколения "Наноинженерия", определяющего принципы подготовки специалистов новой формации для различных отраслей машиностроения и приборостроения, а также связанных с созданием технологического и диагностического оборудования для процессов нанотехнологий и контроля качества продукции, реализуемых на основе нанотехнологий.
E-mail: naraikin@kiae.ru; info@rusnano.com shakhnov@mail.ru; k_rl6@bmstu.ru
Ключевые слова: федеральный государственный образовательный стандарт (ФГОС), учебный план, нанотехнология, наноинженерия, Роснано.
Современный наукоемкий мир характеризуется прорывом в базовые отрасли техники нанотехнологии. С этим направлением связаны перспективы развития таких основополагающих отраслей промышленности, как машиностроение (общее, энергетическое, транспортное, специальное), приборостроение (в том числе и медицинское приборостроение), радиотехника и др. Именно благодаря нанотехнологии создаются беспрецедентные возможности для создания приборов, машин, механизмов и систем с ранее недостижимыми функциональными параметрами, массогабаритными и энергетическими показателями. Причем это в полной мере относится как к изделиям с близкими к традиционным массогабаритными показателями, так и к нано- микросистемной технике. Участие России в создании наноиндустрии и формировании рынка соответствующей техники определит во многом ее экономические и военные возможности.
В связи с этим особое значение приобретает необходимость разработки системы подготовки специалистов для наноиндустрии (в том числе и высшей квалификации). В настоящее время дефицит в специалистах такого уровня для всех сфер промышленности достаточно велик. Особо остро он ощущается в наукоемких областях техники, где реализация новых проектов невозможна без их деятельного участия. Например, согласно данным опроса, если в 2009 г. только для 10 предприятий радиотехнического комплекса Москвы необходимо было около 110 специалистов в области нанотехнологии РЭС, то в 2013 г. их потребуется уже более 140.
Это определяет долгосрочную актуальность работ по подготовке специалистов новой формации в сфере инженерной нанотехнологии. Вместе с тем действующие в настоящее время федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) "Нанотехнология в электронике" и "Нанотехнология и микросистемная техника" отражают лишь одно из направлений промышленного использования достижений нанотехнологии.
Вышеизложенное определило настоятельную необходимость разработки ФГОС нового поколения "Наноинженерия", определяющего принципы подготовки специалистов такого профиля для разных отраслей машиностроения и приборостроения, а также отраслей, связанных с созданием технологий и оборудования для производства изделий на основе нанотехнологий, контроля их качества.
Список представителей, занимавшихся разработкой и экспертизой ФГОС "Наноинженерия", достаточно обширен. В нем представлены технические университеты (МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ, МГТУ "Станкин", МИФИ, ЛЭТИ, МИСиС, МИЭМ, МАТИ, РХТУ им. Д.И. Менделеева, РГУНиГ им. И.М. Губкина), академические институты (РНЦ "Курчатовский институт", Институт машиноведения им. А.А. Благонравова, ФГУП "ВИАМ", ГНЦ Институт радиотехники и электроники РАН) и работодатели (РОСНА-НО, ФГУП "ЦНИИ "Комета", ФГУП НПО "Салют", ОАО "Концерн радиостроения "ВЕГА" ОАО ВНИИинструмент, ОАО НПО "ЦНИИТМАШ", ЦНИРТИ им. А.И. Берга, ОАО "Компания "НТ-МДТ", МНПО "СПЕКТР").
Структурно ФГОС "Наноинженерия" строится на двухуровневой образовательной системе подготовки: бакалавриат и магистратура. Нормативный срок освоения основных образовательных программ (для очной формы обучения) бакалавриата — 4 года, магистратуры — 2 года. Сроки освоения основной образовательной программы по очно-заочной (вечерней) и заочной формам обучения, а также в случае сочетания различных форм обучения для бакалавриата могут увеличиваться на один год относительно нормативного срока, для магистратуры — на 5 месяцев.
В основе принципов подготовки бакалавров и магистров по направлению "Наноинженерия" лежит характеристика их будущей профессиональной деятельности, а именно: область их профессиональной деятельности, объекты и виды профессиональной деятельности. Как для бакалавриата, так и для магистратуры они имеют одинаковое наполнение.
Область профессиональной деятельности — это приборостроение, машиностроение, энергомашиностроение, специальное машиностроение и другие отрасли техники, в которых используются материалы,
приборы (механизмы), системы с эксплуатационными характеристиками, определяемыми наноразмерными эффектами и принципами функционирования.
Объекты профессиональной деятельности:
— приборы, системы и их элементы, создаваемые на базе и с использованием наноматериалов, процессов нанотехнологии и методов нанодиагностики для навигации, энергетики, медицины, научных исследований, диагностики технологических систем, экологического контроля природных ресурсов и других областей техники;
— детали, узлы и агрегаты машин и механизмов, создаваемых на базе и с использованием наноматериалов, процессов нанотехнологии и методов нанодиагностики для общего, энергетического, транспортного, специального машиностроения, а также других отраслей техники;
— технологическое и диагностическое оборудование для процессов нанотехнологий и контроля качества продукции нанотехнологий.
Виды профессиональной деятельности по направлению подготовки "Наноинженерия", определяемые потребностями рынка, включают в себя все стадии жизненного цикла создаваемого изделия: научно-исследовательскую и инновационную, научно-педагогическую (магистр), проектно-конструкторскую и проектно-технологическую, производственно-технологическую, эксплуатационно-сервисное обслуживание, организационно-управленческую деятельность, консультационно-экспертную (магистр).
Естественно, при общей направленности профессиональной деятельности бакалавров и магистров их компетентность различна. Это касается как видов деятельности, так и формата решаемых задач. Например, в сфере "Проектно-конструкторская и проектно-технологическая деятельность" компетентность магистра рассматривается как:
— способность формулировать цели проекта, критерии и способы достижения целей, проводить построение структуры их взаимосвязей, выявлять приоритеты решения задач при проектировании, производстве изделий на базе наноматериалов, микронаномодулей (узлов), процессов нанотехнологии и методов нанодиагностики;
— готовность проводить схемное и конструкторское проектирование, расчеты новых и совершенствование существующих изделий различного функционального назначения на основе комплексного применения наноматериалов, микронаномодулей (узлов), процессов нано-технологий и методов нанодиагностики;
— способность разрабатывать технологические циклы производства изделий различного функционального назначения, определяемых применением наноматериалов, микронаномодулей (узлов), процессов нанотехнологий, методов нанодиагностики;
— готовность проводить схемное и конструкторское проектирование, расчеты нового и совершенствование существующих технологического и диагностического оборудования для процессов нанотехнологий и контроля качества продукции нанотехнологий.
Для бакалавра спектр решаемых задач значительно уже:
— осуществление патентных исследований в области профессиональной деятельности, сбор, обработка, анализ и систематизация научно-технической информации;
— участие в составе коллектива исполнителей в проведении расчетных работ (по существующим методикам) при проектировании нано-объектов и формируемых на их основе изделий, включая электронные, механические, оптические и др.;
— участие в составе коллектива исполнителей в проектных работах по созданию и производству нанообъектов, модулей и изделий на их основе;
— участие в составе коллектива исполнителей в проектных работах по созданию и производству технологического и диагностического оборудования для процессов нанотехнологий и контроля качества продукции нанотехнологий.
На основе разработанных компетенций выпускника (бакалавра, магистра) по направлению "Наноинженерия" была определена структура ООП, которая реализуется через учебные циклы и соответствующий им перечень дисциплин для разработки примерных программ, учебников и учебных пособий. Каждый учебный цикл имеет базовую (обязательную) часть и профильную (вариативную), устанавливаемую вузом. Вариативная часть дает возможность расширения и углубления знаний, умений и навыков, определяемых содержанием базовых дисциплин. Тем самым она позволяет обучающимся получить углубленные знания и навыки как для успешной профессиональной деятельности (гибко планировать подготовку выпускников с учетом рынка труда и ориентацией на работодателя), так и продолжения профессионального образования в магистратуре (бакалавр) и аспирантуре (магистр).
В соответствии с указанной структурой ООП были разработаны учебные планы для первых профилей направления "Наноинженерия": инженерные нанотехнологии в приборостроении, машиностроении и энергетике, нанотехнологии в биомедицинской инженерии. В таблице приведены разработанные базовые и профильные учебные программы дисциплин модуля профессиональной подготовки бакалавров по профилю "Инженерные нанотехнологии в приборостроении".
Один из основных разделов ФГОС "Наноинженерия" связан с определением требований к условиям реализации ООП бакалавриата и магистратуры. Системно в нем рассматриваются: общие требования, требования к кадровому обеспечению учебного процесса,
Таблица
Базовые и профильные учебные дисциплины по профилю "Инженерные нанотехнологии в приборостроении"
Наименование Семестр
Введение в наноинжененрию 1
Физико-химические основы нанотехнологии 4
Материаловедение наноматериалов и нано систем 5, 6
Технологические системы в нанотехнологии 7
Методы диагностики в нанотехнологиях
Метрология, стандартизация и технические измерения 5
Нанометрология
Основы надежности технических систем 5
Управление качеством и испытание изделий 5, 6
Системы управления технологическими процессами 7
Физические основы микро- и наноэлектроники 4
Приборы и технологии наноэлектроники и нанооптоэлектроники 6, 7
Основы проектирования приборных устройств и систем 5, 6
Основы проектирования нанотехнологического оборудования 8
Микроэлектромеханические и микрооптикомеханические устройства 7, 8
Технологии приборостроения 6
Информационное обеспечение проектирования приборов 4, 5, 6
и технологического оборудования
Специальные методы в нанотехнологии 8
требования к учебно-методическому и информационному обеспечению, материально-техническому обеспечению, к организации учебной и производственной практик, принципы оценки качества освоения ООП.
Следует особо остановиться на требованиях к материально-техническому обеспечению направления "Нанотехнология", которое является во многом определяющим для организации учебного процесса. Высшее учебное заведение, реализующее ООП, должно располагать материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов дисциплинарной и междисциплинарной подготовки, лабораторной, практической и научно-исследовательской работы обучающихся, что достаточно сложно реализуемо в силу специфики данного направления.
По всей видимости, в настоящий момент инфраструктура подготовки кадров для наноинженерии должна строиться на трех платформах. Первая — это центры при ведущих научных центрах, институтах
РАН и ряде классических университетов. Они оснащены единичным, уникальным оборудованием и ориентированы на выполнение фундаментальных прорывных исследований. Вторая платформа — учебно-инженерные центры, создаваемые на базе технических университетов и ведущих отраслевых НИИ, оснащенные серийным нанотехнологи-ческим и опытно-экспериментальным оборудованием. Такие центры имеют возможность проводить заказные НИОКР, подготовку и переподготовку кадров для нужд кооперации. Третьей платформой являются тематические лаборатории кафедр университетов; они должны быть оснащены простым и надежным в обслуживании нанотехноло-гическим оборудованием и техническими средствами обучения.
Отметим, что специфика работы на нанотехнологическом оборудовании (ограниченность доступа обучающихся) определяет необходимость создания информационно-обучающей системы проведения занятий на оборудовании и приборах такого рода.
Таким образом, создание ФГОС "Наноинженерия" позволяет начать образовательный процесс подготовки специалистов для различных отраслей машиностроения и приборостроения, а также в сфере создания оборудования для производства и диагностики изделий на основе нанотехнологий, реализуя при этом такие преимущества сопряженных образовательных технологий, как обеспечение фундаментальности образования, преемственность образовательных программ разных уровней, отсутствие дублирования дисциплин в учебных модулях, возможность организации асинхронного учебного процесса, возможность выбора продолжительности обучения, возможность конкурсного отбора при переходе с уровня на уровень.
Проект ФГОС "Наноинженерия" прошел экспертизу и получил положительные отзывы представителей научного сообщества и работодателей. В качестве пожеланий было предложено расширить образовательные программы за счет подготовки специалистов.
Статья поступила в редакцию 20.05.2010
