2

1. Цели освоения дисциплины

Изучение исторического процесса открытия новых физических явлений,

формирования теорий и законов, появления основополагающих идей и технических

решений, основных этапов развития электроники, микроэлектроники и наноэлектроники.

2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина относится к базовой части общенаучного цикла дисциплин магистратуры

и базируется на результатах изучения дисциплин бакалавриата, в том числе

информационных технологий, дисциплин «физика», «физические основы электроники»,

«наноэлектроника».

Для успешного усвоения дисциплины студент должен

знать:

- основные понятия физической электроники, принципы работы электронных приборов;

- технические и программные средства реализации информационных технологий, основы

работы в локальных и глобальных сетях;

- законы Ньютона и законы сохранения, законы термодинамики, статистические

распределения, законы электростатики, природу магнитного поля и поведение веществ в

магнитном поле, законы электромагнитной индукции, волновые процессы, геометрическую

и волновую оптику, основы квантовой механики, строение многоэлектронных атомов;

- электронное строение атомов и молекул, основы теории химической связи в соединениях

разных типов, строение вещества в конденсированном состоянии;

уметь:

- выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной

деятельности;

- работать в качестве пользователя персонального компьютера, использовать внешние

носители информации для обмена данными между машинами, создавать резервные копии и

архивы данных и программ, использовать численные методы для решения математических

задач, использовать языки и системы программирования для решения профессиональных

задач, работать с программными средствами общего назначения;

- использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных

закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы;

владеть:

- основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки

информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией,

способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях

- методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях;

- навыками изучения научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта

в области электроники;

- способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать

высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности.

Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо при изучении

следующих дисциплин:

- Научные основы нанотехнологических процессов

- Микро и нанотехнологические процессы в электронике

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

- способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный

уровень (ОК-1);

- способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы

и средства их решения (ПК-3);

- способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора,

изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК-7);

- готовность формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с

3

тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных

областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и

экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК-16)

В результате освоения дисциплины обучающийся должен

знать: основные закономерности исторического процесса в науке и технике,

предпосылки возникновения и этапы исторического развития в области электроники, место и

значение электроники и наноэлектроники в современном мире; основные направления,

научные школы фундаментального и прикладного исследования и передовые

производственные предприятия, работающие в области электроники и наноэлектроники;

методологические основы и принципы современной науки;

уметь: готовить методологическое обоснование научного исследования и

технической разработки в области электроники; прогнозировать и анализировать социально-

экономические, гуманитарные и экологические последствия научных открытий и новых

технических решений в области электроники, микро и наноэлектроники;

владеть: навыками анализа и идентификации новых проблем и областей

исследования в области электроники и микроэлектроники; навыками методологического

анализа научного исследования и его результатов.

4. Структура дисциплины «История и методология науки и техники в области

электроники»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов

Вид учебной работы Всего

часов

Семестры

1 2 3 4

Аудиторные занятия (всего) 34 34

В том числе:

Лекции 17 17

Практические занятия (ПЗ) - -

Семинары (С) 17 17

Лабораторные работы (ЛР) - -

Самостоятельная работа (всего) 74 74

В том числе:

Курсовой проект (работа) - -

Расчетно-графические работы - -

Реферат 37 37

Оформление отчетов по лабораторным работам - -

Подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам 37 37

Подготовка к экзамену - -

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) з з

Общая трудоемкость час 108 108

зач. ед. 3 3

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

Модуль 1. Возникновение и развитие вакуумной и газоразрядной электроники. История

экспериментальных и теоретических исследований в области электричества и магнетизма.

Возникновение электродинамики. Создание первых электровакуумных и газоразрядных

приборов. Развитие вакуумной и газоразрядной электроники. Вклад российских ученых в

развитие вакуумной и газоразрядной электроники.

Модуль 2. Возникновение и развитие дискретной полупроводниковой электроники.

4

Интегральная микроэлектроника. Возникновение идей атомной и квантовой физики.

Появление и развитие квантовой физики твердого тела. Создание биполярного и полевого

транзистора. Появление и развитие интегральной электроники. Развитие технологии

производства дискретных полупроводниковых приборов и ИМС. Микроэлектроника в СССР

и России.

Модуль 3. Предпосылки и развитие оптической и квантовой электроники. Зарождение

теоретических основ оптической и квантовой электроники. Работы А. Эйнштейна,

А.Г. Столетова, П. Дирака, В.А. Фабриканта, А.М. Прохорова, Н.Г. Басова. Практическая

реализация идей квантовой электроники. Создание первого молекулярного квантового

генератора. Создание лазеров.

Модуль 4. Возникновение и перспективы развития нанотехнологии и

наноэлектроники. Предпосылки зарождения нанотехнологий и направления их развития.

История создания методов нанодиагностики и манипулирования отдельными атомами.

Работы российских ученых в области создания наноструктур и наноэлектроники.

Модуль 5. Общие методологические принципы науки. Понятие методологии и метода.

Общие и частные методы в науке. Основы теории решения изобретательских задач.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми

(последующими) дисциплинами

№

п/п

Наименование обеспечиваемых

(последующих) дисциплин

№ разделов данной дисциплины,

необходимых для изучения

обеспечиваемых (последующих)

дисциплин

1 2 3 4 5

1. Научные основы нанотехнологических

процессов + + +

2. Микро и нанотехнологические процессы в

электронике + + +

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№

п/п Наименование раздела дисциплины Лекции

Практ.

зан.

Лаб.

зан. Семин СРС

Всего

час.

1 Возникновение и развитие вакуумной

и газоразрядной электроники 4 - - 4 15 23

2 Возникновение и развитие дискретной

полупроводниковой электроники.

Интегральная микроэлектроника

4 - - 4 15 23

3 Предпосылки и развитие оптической и

квантовой электроники 4 - - 4 15 23

4 Возникновение и перспективы

развития нанотехнологии и

наноэлектроники

3 - - 3 15 21

5 Общие методологические принципы

науки 2 - - 2 14 18

6. Лабораторный практикум

Лабораторный практикум по данной дисциплине не планируется

7. Практические занятия (семинары)

Модуль 1. Тематика практических занятий. Трудоемкость 4 часа.

Семинар: История экспериментальных и теоретических исследований в области

электричества и магнетизма. Возникновение электродинамики. (2 часа)

5

Семинар: Появление и развитие вакуумной и газоразрядной электроники. Вклад российских

ученых в развитие вакуумной и газоразрядной электроники. (2 часа)

Модуль 2. Тематика практических занятий. Трудоемкость 4 часа.

Семинар: Возникновение идей атомной и квантовой физики. Появление и развитие

квантовой физики твердого тела. (2 часа)

Семинар: История развития твердотельной электроники и микроэлектроники: создание

биполярного и полевого транзистора; появление и развитие интегральной электроники;

развитие технологии производства дискретных полупроводниковых приборов и ИМС

микроэлектроника в СССР и России. (2 часа)

Модуль 3. Тематика практических занятий. Трудоемкость 4 часа.

Семинар: Зарождение теоретических основ оптической и квантовой электроники. Работы

А. Эйнштейна, А.Г. Столетова, П. Дирака, В.А. Фабриканта, А.М. Прохорова, Н.Г. Басова. (2

часа).

Семинар: Практическая реализация идей квантовой электроники. Создание первого

молекулярного квантового генератора. Создание лазеров. Инжекционные гетеролазеры

(2 часа).

Модуль 4. Тематика практических занятий. Трудоемкость 3 часа.

Семинар: Предпосылки зарождения нанотехнологий и направления их развития. История

создания методов нанодиагностики и манипулирования отдельными атомами. Работы

российских ученых в области создания наноструктур и наноэлектроники. (2 часа)

Семинар: Использование новых материалов и структур в изделиях электроники (1 час)

Модуль 5. Тематика практических занятий. Трудоемкость 2 часа.

Семинар: Методологические основы и принципы современной науки (2 часа)

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются

9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации

изучения дисциплины

Чтение лекций по данной дисциплине проводится с использованием

мультимедийных презентаций. Презентация позволяет преподавателю четко

структурировать материал лекции, экономить время, затрачиваемое на рисование на доске

схем, написание формул и других сложных объектов, что дает возможность увеличить объем

излагаемого материала. Кроме того, презентация позволяет хорошо иллюстрировать лекцию

не только схемами и рисунками, которые есть в учебном пособии, но и полноцветными

фотографиями, рисунками, портретами ученых и т.д. Электронная презентация позволяет

отобразить физические и химические процессы в динамике, что позволяет улучшить

восприятие материала. Студентам предоставляется возможность копирования презентаций

для самоподготовки и подготовки к экзамену или зачету.

Поскольку лекции читаются для малоконтингентной группы студентов (не более

8 чел.) непосредственно в аудитории контролируется усвоение материала основной массой

студентов путем тестирования по отдельным модулям дисциплины.

При работе с магистрантами целесообразно использовать диалоговую форму ведения

лекций с использованием элементов практических занятий, постановкой и решением

проблемных задач и т.д. В рамках лекционных занятий можно заслушать и обсудить

подготовленные студентами рефераты.

При проведении практических занятий необходимо организовать семинары для

обсуждения докладов и презентаций на основе рефератов, подготовленных студентами. В

рамках одного семинара целесообразно обсудить 2 - 3 доклада. При этом важно организовать

не просто заслушивание докладов, а именно их обсуждение с вопросами к докладчику,

дополнениями со стороны слушателей и с высказыванием студентами своего мнения по

6

обсуждаемым проблемам. Для этого необходимо составить график проведения семинаров,

заранее объявить темы для обсуждения, рекомендовать литературу для знакомства с

обсуждаемыми вопросами, назначить докладчиков и ведущего семинара из числа студентов,

установить регламент. Преподаватель должен заранее провести консультации с ведущим

семинара и докладчиками, а в конце семинара подвести его итоги, дать объективную оценку

сделанным докладам и характеру их обсуждения. Примерно половина времени, отведенного

на самостоятельную работу студентов, должна быть направлена на подготовку к семинарам.

Для стимулирования самостоятельной работы студентов при подготовке рефератов и

докладов на семинарах удельный вес баллов за этот вид работы должен быть достаточно

высоким.

При организации внеаудиторной самостоятельной работы по дисциплине

рекомендуется использовать следующие ее формы:

подготовка и написание рефератов, докладов, очерков и других письменных работ на

заданные темы.

выполнение домашних заданий разнообразного характера: подбор и изучение

литературных источников; подбор иллюстративного и описательного материала по

отдельным разделам курса в сети Интернет.

выполнение индивидуальных заданий, направленных на развитие у студентов

самостоятельности и инициативы.

Индивидуальное задание целесообразно выдавать каждому студенту.

10. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной

аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение

самостоятельной работы студентов

Всего по текущей работе студент может набрать 50 баллов. Зачет проставляется

автоматически, если студент набрал по текущей работе не менее 26 баллов. Минимальное

количество баллов по результатам текущей работы составляет половину от максимального.

Для самостоятельной работы используются вопросы и задания, приведенные в

перечисленных ниже учебных пособиях:

1. Щука А.А. Наноэлектроника. – М.: Физматкнига, 2007. – 463 с.

2. Технология СБИС: в 2-х кн. Кн. 1, 2. Пер. с англ./ Под ред. С. Зи. – М.: Мир, 1986.

Примерные темы рефератов и докладов:

1. Достижения современной электроники, ее роль в развитии общества

2. История экспериментальных исследований в области электричества и магнетизма

3. Возникновение классической электродинамики

4. Появление и развитие вакуумной электроники.

5. Появление и развитие газоразрядной электроники

6. История развития вакуумной электроники в СССР

7. Изобретение радиосвязи. А.С. Попов, Г. Маркони

8. Возникновение и развитие идей атомной и квантовой физики.

9. Появление и развитие физики твердого тела и квантовой физики твердого тела.

10. Вклад российских ученых в развитие физики твердого тела

11. История развития твердотельной электроники и микроэлектроники: создание

биполярного и полевого транзистора

12. Появление и развитие интегральной электроники; развитие технологии производства

дискретных полупроводниковых приборов и ИМС

13. Микроэлектроника в СССР и России

14. Зарождение теоретических основ оптической и квантовой электроники. Работы

А. Эйнштейна, А.Г. Столетова, П. Дирака, В.А. Фабриканта, А.М. Прохорова,

Н.Г. Басова

15. Практическая реализация идей квантовой электроники. Создание первого

молекулярного квантового генератора. Создание лазеров.

7

16. История исследования гетероструктур и разработки приборов на их основе

17. Предпосылки зарождения нанотехнологий и направления их развития.

18. История развития методов нанодиагностики и зондовых нанотехнологий

19. Работы российских ученых в области создания наноструктур и наноэлектроники.

20. История открытия сверхпроводимости и высокотемпературной сверхпроводимости

21. Высокотемпературные сверхпроводники и перспективы их использования в

электронике

22. История открытия фуллеренов. Возможности применения фуллеренов и их

производных в изделиях электроники

23. Открытие и исследование углеродных нанотрубок. Получение, структура, свойства

нанотрубок и перспективы их использования в электронике

24. Графен: история получения и перспективы применения в электронных приборах

Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и

итогового контроля

Контроль знаний студентов на всех этапах осуществляется путем компьютерного или

письменного тестирования. Комплект тестовых заданий по дисциплине состоит из заданий

как закрытого, так и открытого типа. Выдаваемый каждому студенту индивидуальный тест

содержит 10 заданий по каждому модулю и генерируется с помощью специальной

программы. Время проведения тестирования рассчитывается исходя из двух минут на одно

задание. Примеры тестовых вопросов и заданий приведены ниже.

Итоговый экзамен по дисциплине не планируется.

По итогам текущей работы в семестре студентам выставляется зачет с оценкой по

стобалльной системе. При этом 26 - 69 баллов соответствуют оценке «удовлетворительно»,

70 - 84 балла - «хорошо», 85 - 100 баллов - «отлично».

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ

по дисциплине История и методология науки и техники в области электроники

1. Достижения современной электроники, ее роль в развитии общества

2. История экспериментальных исследований в области электричества и магнетизма

3. Возникновение классической электродинамики

4. Появление и развитие вакуумной электроники.

5. Появление и развитие газоразрядной электроники

6. История развития вакуумной электроники в СССР

7. Изобретение радиосвязи. А.С. Попов, Г. Маркони

8. Возникновение и развитие идей атомной и квантовой физики.

9. Появление и развитие физики твердого тела и квантовой физики твердого тела.

10. Вклад российских ученых в развитие физики твердого тела

11. История развития твердотельной электроники и микроэлектроники: создание

биполярного и полевого транзистора

12. Появление и развитие интегральной электроники; развитие технологии

производства дискретных полупроводниковых приборов и ИМС

13. Микроэлектроника в СССР и России

14. Зарождение теоретических основ оптической и квантовой электроники. Работы

А. Эйнштейна, А.Г. Столетова, П. Дирака, В.А. Фабриканта, А.М. Прохорова,

Н.Г. Басова

15. Практическая реализация идей квантовой электроники. Создание первого

молекулярного квантового генератора. Создание лазеров.

16. История исследования гетероструктур и разработки приборов на их основе

17. Предпосылки зарождения нанотехнологий и направления их развития.

18. История развития методов нанодиагностики и зондовых нанотехнологий

19. Работы российских ученых в области создания наноструктур и наноэлектроники.

8

20. История открытия сверхпроводимости и высокотемпературной

сверхпроводимости

21. Высокотемпературные сверхпроводники и перспективы их использования в

электронике

22. История открытия фуллеренов. Возможности применения фуллеренов и их

производных в изделиях электроники

23. Открытие и исследование углеродных нанотрубок. Получение, структура,

свойства нанотрубок и перспективы их использования в электронике

24. Графен: история получения и перспективы применения в электронных приборах

11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1. Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии. – М.: ВГУП

«ЦНИИХИМ», 2008. – 486 с.

2. Щука А.А. Наноэлектроника. – М.: Физматкнига, 2007. – 463 с.

3. Щука А.А. Электроника. Учебное пособие. – С_Пб: БХВ-Петербург, 2005. – 600 с.

б) дополнительная литература:

1. Уваров В.А. Очерки истории телевидения. – М.: Наука, 1990 – 216 с.

2. Льоцци М. История физики / Пер. с итальянского Э.Л. Бурштейна. – М.: Мир, 1970. – 464 с.

3. Гернек Ф. Пионеры атомного века. Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга. –

М. Прогресс, 1974. – 372 с.

4. Браун С. Краткая история газовой электроники // УФН. 1981. Т. 133, вып. 3. С. 693 – 706

5. Родионов В.М. Зарождение радиотехники. – М.: Наука, 1985. – 240 с.

6. 100 лет радио: Сб. статей/ Под ред. В.В, Мигулина, А.А. Гороховского. – М.: Радио и

связь, 1995. – 384 с.

7. Лозовский В.Н., Константинова Г.С., Лозовский С.В. Нанотехнология в электронике.

Введение в специальность. – СПб.: Лань, 2008. – 328 с.

8. Развитие физики в СССР. – М.: Наука, 1967.

9. Нобелевские лекции по физике. 1995 – 2004 гг. – М. – Ижевск: Институт компьютерных

исследований; НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; М.: Реакция журнала «Успехи

физических наук», 2009. – 796 с.

10. Уразаев В.Г. ТРИЗ в электронике. – М.: Техносфера, 2006. – 320 с.

в) программное обеспечение

- системные программные средства: Microsoft Windows XP, Microsoft Vista

- прикладные программные средства: Microsoft Office 2007 Pro, FireFox

- специализированное программное обеспечение: СДО Moodle, SunRAV BookOffice Pro,

SunRAV TestOfficePro.

г) электронные учебные и информационные ресурсы:

- тренировочные и контрольные тесты по дисциплине

базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

- информационные и справочные материалы на портале кафедры ТП и МЭТ

http://plasma.isuct.ru.

- История электроники: электронный учебник / Малютин А.Е,, Филиппов И.В. – Рязань,

РГРУ, 2005: http://www.rsreu.ru/materials/filippov/Cont/Content.htm

- электронная версия журнала «Электроника: наука, технология, бизнес»:

http://www.electronics.ru/journal/

- Российский электронный наножурнал http://nanojournal.ru/

- Ежемесячный журнал «Российские нанотехнологии» http://www.nanorf.ru/

- Федеральный Интернет-портал «Нанотехнологии и наноматериалы» http://portalnano.ru/

- Информационный бюллетень ПерсТ (Перспективные Технологии - наноструктуры,

сверхпроводники, фуллерены) http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst.htm

- Электронный журнал Materials Today http://www.materialstoday.com/