CC BY
9УДК 510+53.0
В.В. Кашмет1, Т.В. Слободинская2, Ю.А. Иванов3, В.А. Холоднов4, В.П. Катушкин5, А.Г. Курицын6
УЧЕБНАЯ И НАУЧНАЯ РАБОТА НА КАФЕДРАХ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ
В статье даётся краткая историческая справка о физико-математическом отделении Санкт-Петербургского государственного технологического института. В состав ФМО входят кафедры: общей физики, высшей математики, математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов, теоретической механики, электротехники и электроники, прикладной математики. Приведены основные достижения кафедр отделения в учебной и научной деятельности за последние 10 лет.
Руководит отделением доктор технических наук, профессор В.В. Кашмет.
Отделение обеспечивает преподавание дисциплин двух циклов:
• математический цикл - кафедры высшей математики, прикладной математики, математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов;
• физический цикл - кафедры общей физики, электротехники и электроники, теоретической механики.
Физико-математическая подготовка направлена на овладение будущими специалистами математическим аппаратом, соответствующим современным требованиям, методами обработки информации, основными физическими теориями, необходимыми при решении прикладных задач, а также методами экспериментальной физики, используемыми при изучении свойств, состава и при диагностике состояния материалов и технологических процессов.
На всех кафедрах отделения имеются лаборатории, оснащенные современной вычислительной техникой.
Широкое использование вычислительной техники обеспечивает изучение методов построения математических моделей технологических процессов и планирования инженерного и научного эксперимента, а также методов привития навыков работы с банками данных и с модифицированными пакетами прикладных программ.
В настоящее время на физико-математическом отделении преподают 9 профессоров, докторов наук; 45 доцентов, кандидатов наук; 41 старший преподаватель и 5 ассистентов.
Единый учебный план, разработанный в 1994 г., предусматривает непрерывную трехступенчатую физико-математическую подготовку студентов-технологов, причем базовые разделы курсов осваиваются на первой ступени обучения, а дополнительные главы - на старших курсах при подготовке инженеров и магистров с учетом требований и рекомендаций выпускающих кафедр.
Все кафедры, входящие в физико-математическое отделение, имеют лаборатории и учебные комплексы, обеспечивающие проведение учебных процессов в рамках утвержденных программ.
Основные направления научной работы отделения развиваются на базе широкого применения компьютерных технологий для системного анализа химико-технологических процессов и систем и включают в себя: разработку систем информационного обеспечения, управления и защиты химико-технологических процессов; использование физических методов измерений в химических производствах; разработку и
создание оригинальных датчиков систем информационного обеспечения.
Профессорско-преподавательский состав отделения принимает активное участие в конкурсах грантов (13 человек). Осуществляется международное научное сотрудничество с Мюнхенским Техническим Университетом. Кафедры, отделения ведут научно-исследовательские работы, финансируемые из федерального бюджета. В НИР принимают участие 16 преподавателей, 14 аспирантов и три студента.
Кафедра общей физики
Со дня основания института изучению физики отводилось важное место в общей системе обучения мастеров-технологов. В Положении об учреждении Технологического института указывалось, что теоретическая часть обучения должна включать «необходимые для ремесел и искусств познания в физике». Уже с 1836 г. в программу обучения входит чтение публичных лекций по физике.
Дальнейшее повышение роли физики в учебном процессе института связано с именем Р.Э. Ленца, сына академика Э.Х. Ленца. В начале шестидесятых годов 19 века РЭ. Ленц создает в институте физический кабинет, а в 1862 г. избирается профессором физики. Этот кабинет стал основой кафедры физики, где профессор со своими помощниками - лаборантами вел большую научную работу. За 34 года работы в институте профессор Р.Э. Ленц опубликовал 22 научные работы и фактически создал кафедру, хотя вначале она именовалась «Физический кабинет» (до 1912 г.), а затем - «Физическая лаборатория» (до 1930 г).
Ведущие преподаватели кафедры:
• профессор, доктор технических наук А.Н. Жерновой, имеет труды в области ядерно-магнитного резонанса;
• доценты В.В. Благовещенский и Т.А. Дудникова - специалисты в области лазерной спектроскопии и квантово-механического расчета молекул, ими опубликован ряд статей в этом направлении;
• доценты В.Н. Скобелев, Ю.П. Лазаренко и С.В. Хотунцо-ва разработали и внедрили на Волховском алюминиевом заводе технологию получения сверхчистого алюминия методом зонной плавки;
• доцент А.А. Колесников активно занимается разработкой и внедрением систем водоподготовки и водоочистки. В 2008 г. защитил докторскую диссертацию.
Большой вклад в методическое обеспечение учебного процесса внесли доцент Н.Г. Москвин и старший преподаватель Г.Е. Дмитриева.
1 Владимир Васильевич Кашмет, проф., д.т.н., директор физико-математического отделения, зав каф. общей физики, тел.: (812) 316-10-92.
2 Татьяна Васильевна Слободинская, доц., к.ф-м.н., зав. каф. высшей математики, тел.: (812) 494-92-32.
3 Юрий Алексеевич Иванов, проф., д.т.н., зав. каф. теоретический механики, тел.: (812) 494-93-34.
4 Владислав Алексеевич Холоднов, проф. д.т.н., зав. каф. математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов, тел.: (812) 494-92-54.
5 Владимир Петрович Катушкин, проф., д.т.н., зав. каф. электротехники и электроники, тел.: (812) 494-92-97.
6 Андрей Григорьевич Курицын, доц., к.ф-м.н., и.о. зав. каф. прикладной математики, тел. (812) 316-72-98 Дата поступления 11 июня 2008 г.
В настоящее время на кафедре разработаны и внедрены в учебный процесс методические комплексы по лабораториям механики, молекулярной физики, электричества, магнетизма, оптики и физики твёрдого тела. В их разработке активное участие приняли заведующий кафедрой профессор В.В. Кашмет, доценты кафедры Т.А. Дудникова, В.В. Благовещенский, Б.Б. Болотов, Н.Г. Москвин.
Преподаватели и сотрудники кафедры общей физики активно участвуют в работе по прикладным и фундаментальным направлениям науки и техники.
Одним из прикладных направлений, которым руководит профессор А.И. Жерновой является разработка и внедрение ядерно-магнитного расходомера нефтеводогазовой смеси для газовой и нефтяной отрасли промышленности [1]. На этот прибор получен патент и его производство налаживается на заводе "Техприбор". Совместно с кафедрой коллоидной химии проводятся исследования магнитной жидкости методом ядерного магнитного резонанса.
Заведующий кафедрой профессор В.В. Кашмет совместно с соавторами опубликовал монографию, посвящённую системному анализу, управлению и обработке информации в экологическом мониторинге [2].
Изучение физико-химических закономерностей "спокойного" горения углеводородных топлив является областью интересов доцента кафедры В.Н. Скобелева. Результаты исследований позволили уточнить механизм горения и влияние добавок в топливо с целью повышения октанового и цетаново-го чисел [3].
Исследование органических молекулярных кристаллов для лазерных технологий проводит доцент В.В. Благовещенский совместно с профессором кафедры органической химии В.С. Завгородним.
Актуальную работу по исследованию особенностей инициирования процессов горения и взрыва лазерным излучением проводят доценты кафедры В.В. Благовещенский и В.Б. Осташев [4].
Ежегодно на кафедре проводятся олимпиады по физике для студентов. На городских олимпиадах в группе вузов с соответствующим объемом курса физики наша команда традиционно занимает призовые места.
Под руководством профессора А.И. Жернового на кафедре ведётся НИРС.
Кафедра высшей математики
Создана в 1862 г. профессором М.А. Красновским. Под его руководством были разработаны курсы аналитической геометрии, дифференциальных уравнений, теории вероятности, изданы первые учебники и учебные пособия.
В период с 1891 по 1900 г.г. кафедрой руководил профессор Д.Ф. Селиванов, много сделавший для развития преподавания математики в институте.
В 1900 г. кафедру возглавил профессор Б.М. Коялович. Отличный математик и блестящий педагог, он в течение 30 лет руководил преподаванием математики в институте. Б.М. Коялович был членом Санкт-Петербургского математического общества, членом Ученого комитета Министерства просвещения, он сотрудничал в Международной комиссии по реформе преподавания математики. Его перу принадлежат 46 работ по различным разделам математики. По его инициативе впервые в план преподавания математики были введены практические занятия.
С 1931 по 1955 г.г. заведующим кафедрой был профессор Н.С. Михельсон. В эти годы были пересмотрены программы курса, разработаны руководства и пособия по математике для студентов. В годы войны доцент кафедры математики Л.И. Вел-лер был проректором института в Ленинграде, где в лабораториях института производились порох, мины, медикаменты. В 1945 г. Н.С. Михельсону фактически пришлось создавать кафедру заново. За большие достижения в научной и педагогической деятельности в 1951 г. он был награжден орденом Ленина.
В 1955-1957 г.г. кафедру высшей математики возглавлял доцент В.Г. Горбацкий, а с 1957 по 1958 г.г. - профессор Д.М. Волков.
С 1959 по 1965 г.г. кафедрой руководил профессор П.П. Касьянков. В этот период главным направлением в работе кафедры было внедрение в курс высшей математики методов
приближенных вычислений с применением ЭВМ. Разработан курс "Программирование", пересмотрены учебные программы.
Эта работа продолжалась, когда заведующими кафедрой были доцент В.П. Торопина (1966-1968), доцент А.В. Швецов (1968-1969) и профессор Д.Ф. Харазов (1969-1970).
С 1970 по 1983 г.г., когда заведующим кафедрой был доцент А.М. Абаньшин, курс высшей математики перерабатывался на основе новых научно-методических принципов в связи с потребностями в математических методах других кафедр института. В этой работе активно участвовали доценты Э.К. Столярова и Г.П. Доброхотова, старшие преподаватели А.Н. Паульсен и Л.Н. Романовская. Курс высшей математики был существенно расширен, появились новые разделы. Над методическим обеспечением курса много работал ст. преп. И.Г. Поникаровский. Развиваются такие направления в работе кафедры, как НИРС (этой работой занимались Ю.А. Необердин и А.Л. Фельштын), подготовительное отделение, Малый технологический факультет. Под руководством доцента В.А. Пу-ниной была разработана программа единого математического образования студентов института.
На базе кафедры в 1980 г. созданы кафедра Высшей и кафедра Прикладной математики.
В 1983-1990 г.г. заведующим кафедрой был доцент Ю.П. Волков, а с 1991 г. кафедру возглавляет доцент Т.В. Слобо-динская. В этот нелегкий для института период, в значительной степени благодаря организаторским качествам и педагогическому мастерству Т.В. Слободинской, кафедра не только сохранила жизнеспособность, но и значительно повысила свой научный и научно-исследовательский потенциал. Были разработаны новые учебные программы, изданы новые методические разработки, введена курсовая работа, интенсивно развивалась НИРС. Т.В. Слободинская - член Совета Ассоциации преподавателей математики вузов Северо-Запада и Совета по математике при Министерстве образования и науки РФ.
Активное участие в методическом обеспечении учебного процесса принимают доценты Н.М. Климовицкая, Н.Н. Гизлер, Т.А. Уланова, О.В. Шаляпина, В.С. Капитонов.
Преподаватели кафедры активно сотрудничают с коллегами других вузов России и ближнего зарубежья. Доцент В.В. Бе-резникова является Ученым секретарем научно-методического Совета по математике Вузов Северо-запада при Министерстве образования и науки РФ.
Важную роль в жизни кафедры играют ветераны: лауреат Государственной премии, профессор П.В. Крауклис, и опытнейшие педагоги А.Н. Паульсен, Г.М. Сорокин и Ю.А. Необердин, которые помогают молодым преподавателям овладевать педагогическим мастерством.
Студенты института при прохождении Интернет-экзамена по курсу математики продемонстрировали очень высокий уровень знаний.
Ежегодно на кафедре проводятся олимпиады по математике для студентов. Работает семинар по решению нестандартных задач. На городских олимпиадах в группе вузов с соответствующим объемом курса математики наша команда традиционно занимает призовые места, а в 2003 и 2008 г.г. команда Технологического института занимала 1 место. Регулярно студенты нашего института в личном зачете отмечаются дипломами. Ответственными за НИРС на кафедре являются ст. преп. А.В. Ржонсницкий и доцент А.А. Груздков.
Кафедра высшей математики не имеет единого научного направления, и ее преподаватели работают в самых различных областях математики. Это позволяет избежать однобокого подхода к преподаванию математики и обеспечить качественный уровень чтения всех разделов курса. Преподаватели кафедры принимают участие в работе научных семинаров различных факультетов СПбГУ и петербургского отделения математического института РАН, участвуют в грантах. Двое преподавателей - совместителей являются сотрудниками РАН. Преподаватели кафедры поддерживают международные научные связи, принимая активное участие в работе международных конференций.
На кафедре работает известный специалист в области математических методов геофизики, лауреат Государственной премии, профессор П.В. Крауклис. Математическим вопросам квантовой теории поля и статической физики посвящены ра-
боты С.Э. Деркачева и В.С. Капитонова. Специалистами по теории игр являются Т.В. Слободинская и М.В. Культина. Математическим вопросам механики посвящены работы А.А. Груздкова.
За последние 10 лет наиболее активно и плодотворно научной работой занимались А.А. Груздков и С.Э. Деркачев. А.А. Груздков в 2002-2005 г.г. был докторантом мат.-мех. факультета. В настоящее время подготовлена докторская диссертация по механике пластических деформаций. С.Э Деркачев был приглашен в Математический институт РАН, где успешно работает в настоящее время в отделе математических методов физики.
За последние 10 лет преподавателями кафедры изданы 29 методических указаний. Сделано 89 докладов на научных конференциях. Опубликовано 80 научных статей.
Кафедра теоретической механики
Исторически о дисциплине «теоретическая механика» в Технологическом институте упоминается в 1833 г. в рамках прикладной механики с целью создания кафедры, поскольку возникла необходимость и потребность в изучении базовых законов теоретической механики, которые создавались такими учеными как Галилей, Ньютон, Эйлер, Даламбер и др.
В процессе формирования в Технологическом институте данной структурной единицы следует отметить, что помимо учебного процесса члены кафедры участвуют в конструкторских и теоретических разработках по актуальным в те времена темам. Окончательно кафедра теоретической механики сформировалась к 1895 г. и ее возглавил выпускник Технологического института Николай Леонидович Щукин.
Им создается конструкторское бюро по проектированию и расчету паровозов, вагонов, систем трубопроводов для перекачки керосина из Закавказья для обеспечения нужд заводов и фабрик. Под руководством Н.Л. Щукина создан известный тип паровоза серии «Щ» и грузовой - серии «Н».
На кафедре теоретической механики работал Е.Л. Николаи. Основное внимание в научно-педагогической деятельности на кафедре уделяется теоретическим разработкам механике тонких стержней, теории гироскопов, а также по устойчивости упругих систем. Курс «Теоретической механики» в двух частях Е.Л. Николаи пользовался большим спросом и выдержал 16 изданий.
С 1930 по 1940 г.г. кафедру возглавлял А.Ф. Асафьев. Научная деятельность кафедры была сосредоточена на создании номографии и графостатики, что определялось потребностью промышленности.
В послевоенные годы кафедру теоретической механики возглавлял Б.М. Дешевой. Научная деятельность практически не велась, поскольку все внимание было сосредоточено на педагогической деятельности. С 1965 по 1972 г.г. кафедру возглавлял профессор С.И. Ермолаев. Научная деятельность кафедры связана с оборонной промышленностью. Научные интересы связаны с динамикой движения твердых тел.
С приходом профессора А.М. Мишина на кафедре вновь возобновилась научно-исследовательская работа. Работа велась в двух направлениях:
• динамика твердого тела (вибрация и колебания);
• диагностика газоперекачивающих агрегатов (неразру-шающий контроль).
По первой теме исследовались динамические нагрузки на объект с большой силовой отдачей на основание. Кроме того производился расчет напряжений элементов объекта методом конечных элементов. В результате разработана обобщённая математическая модель динамики объекта, обеспечивающая построение расчётных схем требуемой структуры и сложности с использованием уравнения Лагранжа II рода.
В расчетных моделях по динамике твердого тела особенно уделялось внимание кручению образцов, моделирующих элементы реальной конструкции
Вторая тематика - диагностика газоперекачивающих агрегатов (неразрушающий контроль) базировалась на исследовании вибрационных процессов компрессорных установок большой мощности для перекачки газа в системе трубопроводов большого диаметра. Неразрушающий контроль основан на измерении виброчастотных параметров с помощью спектральной и вибродиагностической аппаратуры. Для решения ряда диагностических задач использовался взаимный
корреляционный анализ сигналов в двух или более разнесённых в пространстве точках контроля. Следует, однако, отметить, что в задачах вибродиагностики кроме корреляционных методов используют спектральные методы анализа. Основными разработчиками, как в теоретической обработке информации, так и в экспериментальной части являлись Ю.А. Иванов, Л.Н. Галуза, О.Г. Агошков.
С 1984 г. заведующим кафедрой назначается, избранный по конкурсу Ю.А. Иванов, который руководит кафедрой и в настоящее время. Кафедра продолжила научные работы в области диагностики механических объектов. Исследования велись по надежности функционирования аппаратов с перемешивающим устройством в потенциально опасных произ-водствах.Приоритетными задачами служб виброконтроля и диагностики на предприятиях являются контроль общих уровней вибрации машинного оборудования и вибрационное обследование его составных частей для определения причин повышенной вибрации. Цель работы таких служб - определение надёжности узлов и деталей оборудования, выявление дефектов деталей на ранней стадии их развития, оценка соответствия технических характеристик оборудования условиям эксплуатации, анализ качества производимых ремонтов, разработка мероприятий, направленных на снижение активности основных источников вибрационного возмущения. Результаты своевременного исследования работ по вибрационному контролю, диагностике состояния позволяет устранить возможные внезапные отказы (аварий) в процессе его эксплуатации и проводить регламентные проверки технического состояния.
В настоящее время на кафедре ведутся теоретические исследования воздействия магнитного поля постоянных магнитов на молекулярную структуру вещества. К ферримагнетикам относятся некоторые упорядоченные металлические и различные оксидные соединения, наибольший интерес среди которых представляют ферриты MnO*Fe2Oз, BaO*6Fe2Oз, (N¡O*ZnO)Fe2Oз, L¡2O*Fe2Oз и другие. Например, кольцевой магнит может быть намагничен так, что северный полюс будет внутри, а южный снаружи, или северный полюс будет внизу, а южный вверху, или, наоборот, северный полюс будет на одной стороне, а южный на противоположной, или полюса будут чередоваться по внешнему кольцу и т.п. Кроме того, ведутся работы по исследованию механизма ударной ионизации и лавинного процесса образования ионов.
Важным аспектом работы кафедры является преподавательская деятельность. В этом плане для студентов разработаны по каждой теме курса теоретической механики методические пособия, технологические карты решения задач, рас-четно-графических работ, тестирование и т.д.
На рисунке 1 показана типовая программа, контролирующая знания студентов. При этом преподаватель (рисунок 2) имеет возможность вводить в редактор как теоретические вопросы, рисунки, так и задачи. Студент в специальном окне излагает ответ на задачу, вводит формулу, пользуясь редактором символов (левая панель) и т.д. Кафедрой разработана также система дистанционного обучения (рисунок 3).
На рисунке 4 представлено правило построения равнодействующей двух сил.
I ЙНК ■ I || 1Г|ЧП ||| I КИЙ ШГЧ.1 -1|1Г1 Н1 ИНЫМ II 1 *1| 141 НЧ1 I кнн миг: Н II Р
ГТ*ШВ1ККЫЫ 111Н№^лЛ1 г] I
Кзфорз! нирспштаИ МСЫИШКН
Программ:! тестирования стутентсш
Рисунок 1 - Тестирование знаний студентов по разделам курса
Дг-.-^т шп-ч_fLfTTggjl
i-r■ l'i |чрь_р: пнн I riAmi M-uJ 'ч--ч мчи-н1 н-а=|нi>jI ч ■|-|-ч|:-н-^-iipmivi
р^н«г -J4-4 ^тчэт1-
г J I ] I- j V [
. 1 .Н f Т ?
Н . L М Н . .- i S I
\ ■ F п п : г у
Ь ■ з п ■■ ; . i t т
I з ; 1 п" а s т и
Г П J Г
11 - - " ! L J
»LP? i ь. -
* я / I £ ■ iif 1в ..■ üta "а
Рисунок 2 - Фрагмент редактора теста
* МлКСМфшГДЛПр ЭН&ЛКЙ студс 1ГПВ
Классификатор знаний студента
Клрффл грпряМАЛЬМНА-И
(O.A. ИВАНОВ
iIJTf:гс= | | ynJü
1 :лн^Т I I - I rtpl ■: Н Г- гг R ' г 1-Ч '| : Г 1 ' I и ГьПЛПГЫ- I^KHTJ
UhrYLHlLjl | I HIHHI ЭСКНА ИТЩТ]
Рисунок 3 - Титульный лист контроля знаний студентов
Рисунок 4 - Фрагмент обучающей программы по статике
В основу обучающих и дистанционных программ положены основные методические принципы:
• доступность изучения и наглядность дисциплины;
• систематичность и последовательность обучения;
• связь материала с последующей деятельностью специалиста.
Кафедра электротехники и электроники
Технологический институт был колыбелью многих важнейших работ в области электротехники. Так, еще в 1873 г. инженер А.Н. Лодыгин впервые в мире изготовил и продемонстрировал в институте изобретенную им лампу накаливания для электрического освещения.
Кафедра электротехники в Технологическом институте была основана в 1899 г. До этого времени курс электротехники как обязательный читался с 1896 г. только на механическом факультете, хотя электротехническое образование студентов-технологов началось с 1892 г., как факультативный курс, который читали профессор А.А. Воронов и профессор И.И. Борг-ман. В 1904 г. профессор А.А. Воронов был избран директором института, а в 1907 г. вновь переизбран на эту должность.
В 1907 г. профессор В.Л. Розинг, работавший на кафедре электротехники института, впервые предложил использовать
электронно-лучевую трубку для передачи изображения на расстояние. Опыт по передаче изображения из лаборатории электротехники в лекционную аудиторию был произведен в 1911 г., что по праву считается зарождением телевидения.
В 1930 г. Технологический институт был реорганизован в химико-технологический. Профессор А.А. Воронов вместе с механическим факультетом перешел в Политехнический институт. Заведующим кафедрой электротехники ЛХТИ становится доцент Н.А. Маренин.
В 1936 г. кафедрой электротехники был выпущен первый в Советском Союзе шестишлейфный осциллограф. Начиная с 1937 г. кафедрой стали изготавливаться восьмишлейфные осциллографы для энергосистем Ленэнерго, Мосэнерго, Донэ-нерго и др. Численность кафедры в это время составляла 55 человек, из которых 45 сотрудников были заняты в НИР по хозяйственным договорам.
В настоящее время численность кафедры составляет 16 человек. Заведует кафедрой с 1977 г. профессор В.П. Катушкин. Это седьмой заведующий с момента организации кафедры. С 1930 г. по 1956 г. заведовал доцент Н. А. Маренин. С 1956 г. по 1964 г. - доцент Н.Л. Аматуни, с 1964 г. по 1971 г. - доцент К.К. Шелешков. С 1971 по 1974 г.г. - доцент Б.В. Ильин, с 1974 г. по 1977 г. кафедру возглавлял О.А. Мяздриков.
На кафедре электротехники и электроники имеются три исторически сложившихся научных направления:
Исследование процессов электродинамики порошковых материалов в сильных электрических полях. Его целью является разработка электродинамических методов и приборов оперативного контроля дисперсности порошковых материалов и разработка установок для получения узко-дисперсных калибровочных порошков для метрологической аттестации этих приборов. По результатам работы опубликован ряд статей и получен патент США. Совместно с американской фирмой ApplSci.Inc разработан и изготовлен современный анализатор размера частиц порошковых материалов;
Измерение параметров вредных производственных факторов (статического электричества, электромагнитных излучений) на рабочих местах пользователей видеотехники. Разработка средств нейтрализации статического электричества на производствах радиоэлектронной аппаратуры. Разработка мероприятий по обеспечению нормативных уровней шума на производственных объектах (в частности, в зале заседания Конституционного Суда) и населенных пунктах.
Влаго-гигрометрия. По этой теме за последние десять лет защищены 3 кандидатских диссертации, подготовлена к защите четвертая. Впервые разработаны резистивно-сорбционные датчики, допускающие капельную влагу и не изменяющие своих параметров после высыхания влаги. Также разработаны чувствительные элементы для микровлажности воздуха (до -100О точки росы) при высоких давлениях (до 450 атмосфер). О теоретических моментах этой работы можно судить по материалу статьи «Некоторые особенности измерений диэлектрических параметров бинарных смесей жидкостей», подготовленной в Вестник Северо-Западного Отделения Метрологической Академии РФ [5].
Кафедра математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов
В марте 1965 г. доктор технических наук, профессор П.А. Кул-ле создал в институте первую в стране кафедру математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. В1966-1967 г.г. он был деканом технического факультета института. Его работы в области выщелачивания солей приобрели международную известность. Он автор более 50 научных работ и изобретений в области горного дела и автоматизации производства.
С марта 1972 по январь 1974 г.г. обязанности заведующего кафедрой исполнял доцент В.Д. Шлендов, профессиональный математик, специалист в области численных методов решения дифференциальных уравнений в частных производных. С 1974 по 1978 г.г. кафедрой заведовал доктор физико-математических наук, профессор И.Н. Таганов, специалист в области массотеплопереноса. Он разработал систему "парареализма" - научного метода копирования живописи старых мастеров.
С апреля 1978 по февраль 1991 г.г. кафедрой заведовал кандидат технических наук, доцент С.Н. Саутин, специалист в области математического моделирования процессов полимеризации.
п г i i ¥ а
и 'л ' Е
h V г
Z [ ii ii 7 ü
f: Т " Я ( У
■ ■■ i 1 й
: j т ч ■ 4
1 ь L У : а
■-■> ■ 1 I T J-..-J
:- - я n-i.i: i.i. - -1:'
-■-■.. i
IlH---]Г
. '— ~ •■ ~ ■r- !! ! ■••■=•
С 1991 года по 1999 г.г. кафедрой заведовал доктор технических наук, профессор В.К. Викторов, специалист в области синтеза оптимальных химико-технологических систем.
С 1999 г. и по настоящее время кафедрой заведует доктор технических наук, профессор В.А. Холоднов.
На кафедре функционирует корпоративная учебная сеть с доступом к ресурсам сети Интернет, 5 учебных классов с 37 рабочими местами, оснащенных современными лицензионными программно-инструментальными средствами.
На кафедре используются прогрессивные формы организации образовательного процесса и активные методы обучения. На сайте кафедры (http://www.chmm.spb.ru) в свободном доступе представлены конспекты лекций по читаемым дисциплинам. В локальной сети кафедры представлены в свободном доступе электронные учебники и учебные пособия по компьютерным технологиям.
За последние пять лет преподавателями кафедры опубликованы более 120 научных работ, сделано более 30 докладов на международных и всероссийских конференциях. Защищены 3 кандидатские диссертации по специальности «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ». Изданы учебные пособия по математическому моделированию, оптимизации химико-технологических объектов и систем: [6-12]. Учебные пособия имеют гриф Учебно-Методического Объединения по университетскому политехническому образованию и используются в учебном процессе ведущих технологических университетов в РФ и за рубежом.
В лабораторном практикуме используются современные автоматизированные средства компьютерного моделирования ASPENPLUS (для студентов) и HYSIS (для магистров, аспирантов, слушателей ФПК) для имитационного моделирования, оптимизации и экономической оценки химических производств. Программные продукты позволяют решать задачи имитационного моделирования при создании систем управления объектами химической технологии, что позволяет осуществлять междисциплинарную связь с кафедрой автоматизации.
Для моделирования химико-технологических, биотехнологических процессов и процессов по защите окружающей среды, используются свободно распространяемые программы.
В учебном процессе используются свободно распространяемый учебник «Materials and Energy Balances» и свободно распространяемый программный продукт для оптимизации систем GAMS.
Преподавателями кафедры разработана оригинальная система тестирования и обучения студентов и магистров по дисциплинам «Информатика», «Системный анализ химических технологий», «Компьютерные технологии в науке и образовании», разработаны мультимедийные лекции по дисциплинам кафедры.
Кафедра проводит большую работу в области «Информационно-коммуникационных технологий» на факультете повышения квалификации для преподавателей вузов и учителей средних школ РФ.
Компьютерная подготовка на кафедре осуществляется в рамках различных дисциплин, читаемых преподавателями кафедры.
«Информатика» для студентов первого курса технологических специальностей и инженерно-кибернетического факультета.
«Моделирование физико-химических и социально-экономических процессов» для студентов четвертого курса инженерно-кибернетического факультета.
«Системный анализ химических технологий» для студентов четвертого курса технологических специальностей
«Системный анализ химических производств» для студентов четвертого курса факультета «Информатики и управления».
«Компьютерные технологии в науке и образовании» (для подготовки магистров по направлению 550800 «химическая технология и биотехнология»)
На факультете повышения квалификации кафедра осуществляет образование по направлению «Информационно-коммуникационные технологии в науке и образовании»
Научно-исследовательская работа кафедры осуществляется по следующим основным направлениям:
Проблемы оптимизации технических систем (задачи с дискретными и непрерывными переменными, многокритериальная, глобальная оптимизация);
Исследование химико-технологических процессов и систем в рамках современных программных продуктов;
Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов и систем на основе интервального оценивания параметров математического описания и в условиях неопределенности исходной информации.
Разработка среды создания виртуальных химических установок.
Оптимизация состава промышленных стекол.
Математическое моделирование физико-химических процессов на основе решения уравнений нелинейного массо- и теплопереноса.
Имеется договор о научно-техническом сотрудничестве между факультетами математики и естественных наук технического университета Дрездена и физико-математическом отделением Технологического института в лице кафедры математического моделирования и оптимизации химико-технологических процессов.
В рамках договора выполняется научно-исследовательская работа «Экспериментальное исследование, оптимизация и моделирование инновационных химических процессов в микрореакторах».
Кафедра прикладной математики
Была образована в мае 1980 г. на базе кафедры высшей математики. Тогда небольшой коллектив во главе с молодым учёным А.М. Азизовым начал самостоятельную жизнь. А.М. Ази-зов стал первым заведующим кафедрой. Ныне он профессор, доктор технических наук, действительный член Российской академии естественных наук.
Это было время широкого внедрения в учебный процесс бурно развивающейся вычислительной техники. Преподаватели и сотрудники кафедры своими руками создавали внутреннюю отделку и оборудование машинных залов и учебных классов. Оснащение классов вычислительными машинами постоянно совершенствовалось. Кафедра прошла путь от настольных вычислительных машин до современных персональных компьютеров.
В 80-х годах на кафедре были созданы курсы повышения квалификации для преподавателей. Многие сотрудники других кафедр института успешно окончили эти курсы, изучив основы программирования и получив опыт практической работы на ЭВМ.
С конца 90-х годов на кафедре велись занятия со школьниками. Старшеклассники работали на персональных компьютерах, познавая азы информатики и программирования. Доцентом кафедры С.И. Чумаковым организован семинар по проблемам искусственного интеллекта.
В 1994 г. преподавателями кафедры А.М. Азизовым, А.Г. Курицыным, В.Г. Никитенко выпущен учебник "Основы прикладной математики. Теория вероятностей и математическая статистика" [13]. Все преподаватели кафедры участвуют в написании методических пособий для студентов по различным темам изучаемых дисциплин.
С 1998 г. кафедру возглавляет к.ф.-м.н., доцент А.Г. Курицын. Он является автором более 30 научных и научно-методических работ и 20 патентов. В 2001 г. за большую работу по подготовке инженерных кадров, внедрение в образовательный процесс новых форм и методов обучения он награждён почетной грамотой Министерства образования Российской Федерации.
Кафедра прикладной математики - общеобразовательная.
Учебные дисциплины:
Прикладная математика;
Вычислительная математика;
Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы.
К преподаванию на кафедре прикладной математики привлечён высококвалифицированный профессорско-преподавательский состав.
На кафедре в настоящее время работают 12 преподавателей, в том числе 8 доцентов и 4 старших преподавателя. Из них
3 имеют ученую степень кандидата физико-математических и
4 - кандидата технических наук. Все преподаватели имеют научные труды и публикации по направлению подготовки кафедры.
Имеющийся на кафедре прикладной математики комплекс аудиторий, учебных компьютерных классов и подсобных
помещений в полном объеме обеспечивает проведение учебного процесса, предусмотренного учебным планом. В состав учебной базы кафедры входят следующие помещения:
• аудитория для чтения лекций,
• 4 учебных класса, оснащенных персональными компьютерами на основе процессоров Intel Pentium III и Pentium IV, объединенными в локальную вычислительную сеть.
Студентам доступно современное программное обеспечение, а также собственное программное обеспечение, разработанное на кафедре.
В процессе обучения на кафедре прикладной математики студенты активно используют компьютеры, осваивая математические основы статистических методов обработки результатов эксперимента, различные вычислительные методы.
Проводятся олимпиады для студентов по теории вероятностей.
Профессорско-преподавательский состав активно работает над совершенствованием необходимого методического обеспечения дисциплин учебного плана. По всем дисциплинам разработаны Учебно-методические комплексы.
Научно-методическая работа посвящена разработке интенсивных технологий обучения, специализированных компьютерных программ и совершенствованию учебного процесса на кафедре.
За период с 1999 по 2008 г.г. профессорско-преподавательским составом кафедры прикладной математики опубликовано 10 методических разработок.
Все преподаватели кафедры ведут научно-исследовательскую и научно-методическую работу. НИР проводится преподавателями и сотрудниками кафедры вне рамок научно-исследовательской части СПбГТИ(ТУ).
Научная деятельность кафедры развивалась по двум направлениям: математическая теория информационно-измерительных систем и математический анализ технологических процессов.
Профессором А.М. Азизовым опубликованы монографии: «Информационные системы контроля параметров технологических процессов» [14] и «Анализ технологических процессов» [15].
С середины 80-х годов у кафедры прикладной математики установлено тесное научное сотрудничество с кафедрой нефтегазовой и подземной гидромеханики Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина (Москва). Под руководством профессора А.М. Азизова преподавателями кафедры И.А. Малявкиным, М.В. Лукиной и Е.В. Ми-лованович выполнен ряд работ по математическому описанию процессов фильтрации нефти и газа в различных физико-химических условиях.
Совместно с кафедрой молекулярной биотехнологии СПбГТИ(ТУ) была построена и исследована математическая модель микробиологического метода повышения нефтеотдачи пластов. По материалам разработок в 2001 г. Е.В. Милова-нович защитила кандидатскую диссертацию.
В настоящее время совместно с сотрудниками Института экспериментальной патологии (Университет г. Мюнстер, Германия) доцент А.Г. Курицын занимается разработкой вероятностных моделей для некоторых задач генетики.
Литература
1. Жерновой А.И. Прямой метод определения содержания воды в водонефтяных эмульсиях. // Химия и технология топ-лив и масел. № 2, 2005. С. 8-12.
2. Кашмет В.В., Другов Ю.С., Родин А.А. Пробоподготовка в экологическом мониторинге. Изд-во Лаб-Пресс. 2005. 756 с.
3. Скобелев В.Н. и др. Амины как антидетонаторы. Феноменологический подход. // Химическая промышленность. Т. 84, № 2, 2007г., С. 79-91.
4. Благовещенский В.В., Головчак А.Н., Илюшин М.А., Це-линский И.В., Дудырев А.С. Светочувствительные композиции для лазерных средств инициирования. Доклад. Всероссийская НТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2000», Пермь, 10- 14.04. 2000.
5. Катушкин В.П., Александрова Н.А. Некоторые особенности измерений диэлектрических параметров бинарных смесей жидкостей. Вестник СЗО МАРФ.
6. Холоднов В.А., Лебедева М.Ю. Системный анализ и принятие решений. Решение задач оптимизации химико-технологических систем в среде Mathcad и Excel .Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2005. 220 с.
7. Холоднов В.А., Лебедева М.Ю., Пунин А.Е., Хартманн К. Системный анализ и принятие решений. Компьютерные технологии решения задач многоцелевой оптимизации систем. Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2006. 152 с.
8. Холоднов В. А., Гумеров А. М., Емельянов В. М. и др. Системный анализ и принятие решений. Математическое моделирование и оптимизация объектов химической технологии. Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2006. 340с.
9. Холоднов В.А., Решетиловский В. и др. Системный анализ и принятие решений. Компьютерное моделирование и оптимизация объектов химической технологии в Mathcad и Excel. Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2007. 434 с.
10. Холоднов В.А., Хартманн К. и др. Системный анализ и принятие решений. Компьютерные технологии моделирования химико-технологических систем. Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2007. 160 с.
11. Крылов В.М., Холоднов В.А. Теория и практика математического моделирования. Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2007. 178 с.
12. Холоднов В.А., Дьяконов В.П., Иванова Е.Н., Кирьянова Л.С. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов: Практическое руководство. Печ. СПб.:АНО НПО «Профессионал», 2003. 480 с.
13. Азизов А.М., Курицын А.Г., Никитенко В.Г. Основы прикладной математики. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебное пособие. Л.: Химия. 1994. 311 с.
14. Азизов А.М. Информационные системы контроля параметров технологических процессов. Л.: Химия, 1983.287 с.
15. Азизов А.М. Анализ технологических процессов. Л.: Химия, 1992. 323 с.
