Новая образовательная программа

6B05309 Компьютерная физика в КазНУ им. аль-Фараби

  • Цель образовательной программы подготовка высококвалифицированных инженеров-физиков, программистов-разработчиков, исследователей, специалистов по компьютерному моделированию физических процессов, обладающих навыками и умениями для квалификационной работы в малых и средних предприятиях, производственных компаниях, научно–исследовательских институтах, общеобразовательных и средне-специальных учебных заведениях в РК и за рубежом. Реализация образовательной программы направлена на формирование личности специалиста, способного: • применять знания фундаментальных разделов физики и математики для решения профессиональных задач; • применять современные методы программирования физических задач, с учетом основных требований информационной безопасности; • использовать новейшие открытия в естествознании, методы научного анализа, информационно-образовательные технологии; • проводить научно-исследовательскую работу, в избранной области экспериментальных и (или) теоретических физических исследований с помощью информационных технологий; • использовать в своей профессиональной деятельности коммуникативные навыки на казахском, русском и иностранном языках.
  • Академическая степень Бакалавриат
  • Языки обучения Русский, Казахский, Английский
  • Срок обучения 4 года
  • Объем кредитов 240
  • Группа образовательных программ B054 Физика
  • Предметы на ЕНТ Математика и Физика
  • Направление подготовки 6B053 Физические и химические науки
  • Высшая математика I
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к использованию математического аппарата при решении прикладных задач. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - использовать математический аппарат при решении прикладных задач; - применять навыки решения пределов, производных, интегралов; - применять методы дифференциального и интегрального исчисления при решении прикладных задач; - использовать методы аналитической геометрии; - применять аппарат векторной алгебры, метод координат, геометрические преобразования к решению прикладных геометрических задач. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: основные понятия и методы математического анализа, векторная алгебра, аналитическая геометрия, исследование функций, теория пределов, понятие числового ряда и его сходимости, функциональные свойства суммы ряда, ряды Фурье по ортогональным системам функций, производная и дифференциал, функции многих переменных.

    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Правовые основы противодействия коррупции
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины - сформировать способность анализировать деятельность органов государственной власти, политических и общественных организаций в сфере противодействия коррупции. Курс формирует объективные знания о проблемах коррупции и антикоррупционной культуры в современном обществе. Дисциплина направлена на изучение основных положений антикоррупционного законодательства, содержание национального плана противодействия коррупции, навыков преодоления коррупции.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Учение Абая
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины - сформировать у будущих специалистов компетенцию применения своих профессиональных знаний, пониманий и способностей в целях укрепления единства и солидарности страны, повышения интеллектуального потенциала общества. Будут изучены: Понятие об учении Абая. Источники учения.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Экология и безопасность жизнедеятельности человека
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформировать знания о закономерностях взаимодействия живых организмов со средой обитания, функционирования биосферы, обеспечения безопасности жизнедеятельности человека. Дисциплина направлена на изучение основ обеспечения безопасности жизнедеятельности человека от вредных, поражающих факторов, способы защиты от опасностей, мероприятия по ликвидации последствий техногенных аварий, природных катастроф, стихийных бедствий, охране окружающей среды, рациональному природопользованию.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Предпринимательство
    Кредитов: 5

    Цель – формирование практических навыков осуществления предпринимательской деятельности на основе изучения теории и практики предпринимательства. Результаты обучения: - использовать возможности рынка, соответствующие их личным интересам и способностям; - принять первоначальное решение о начале бизнеса; - эффективно работать в рамках действующих правовых норм; - определять и оценивать потенциальные рыночные возможности старт-ап.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Механика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к использованию законов механики, методов равновесия, движения материальной точки для решения физических задач. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - классифицировать основные понятия и физические величины из курса механики; - обобщение основных механических явлений; - оценивать основные законы и принципы механики, их логическое содержание и математическое выражение; - применять законы механики для решения конкретных задач в области физики; - принимать решения при использовании физических приборов для измерения механических величин, ставить и решать простейшие экспериментальные задачи механики, обрабатывать, анализировать и оценивать полученные результаты измерений Назначение дисциплины. В курсе «Механика» студентам объясняется основные законы механического движения рассматриваемой механической системы. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: кинематика материальной точки, динамика материальной точки, законы Ньютона, статика, законы сохранения, динамика твердого тела, основы специальной теории относительности, механика жидкости и газа, колебания и волны.

    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Деловой иностранный язык I
    Кредитов: 3

    Цель дисциплины – сформированность способностей к чтению, переводу и составлению специализированной научно-технической литературы, и ведению деловой переписки на иностранном языке. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - активно применять английский язык для профессионального общения; - понимать профессиональную литературу с научной терминологией; - грамотно и точно переводить научную литературу; - грамотно готовить презентации и материалы для научных семинаров и конференций на английском языке; - применять английский как источник информации в целях расширения и углубления системных знаний по специальности. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: научная терминология, техника перевода сложных технических текстов, составление научных отчетов, презентаций для научных семинаров и конференций на английском языке, правила и тонкости деловой переписки на иностранном языке.

    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Аль-Фараби и современность
    Кредитов: 5

    Цель – формирование у студентов представлений о научно-философском наследии Абу Насра аль-Фараби в контексте развития мировой и национальной культуры. Результаты обучения: - объяснить основное философское содержание наследие аль-Фараби; - показать характер влияния восточной философии на Европейский Ренессанс; - демонстрировать навыки философского анализа феноменов национальной культуры; - применять в профессиональной деятельности знание традиционных и современных проблем истории национальной и мировой философии.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 1
    Семестр 1
  • Молекулярная физика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: формирование у студентов знаний этого раздела курса как физической теории, основанной на обобщении наблюдений, эксперимента и практического опыта, объяснение статистического характера законов молекулярной физики; применение молекулярной формы движения в экологии и методов молекулярной физики для изучения экосистем. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: 1. решать типовые задачи по молекулярной физике и термодинамике; 2. выбирать законы молекулярной физики для количественного решения качественных задач; 3. применять статистический характер движения системы большого количества частиц в сфере профессиональной деятельности; 4. использовать законы молекулярной физики в исследованиях и изучении структуры и свойств объектов природы на различных уровнях её организации; 5. оценивать степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных или теоретических методов исследования. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Молекулярная физика и термодинамика. Основы молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетический смысл температуры. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа. Термодинамические параметры. Уравнение состояния идеального газа. Статистические распределения. Давление в жидкости и газе. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Некоторые применения уравнения Бернулли. Режимы течения жидкости. Первое начало термодинамики. Изопроцессы. Цикл Карно и его КПД. Реальные газы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.

    Год обучения - 1
    Семестр 2
  • Деловой иностранный язык II
    Кредитов: 3

    Цель дисциплины – сформированность способностей к чтению, переводу и составлению специализированной научно-технической литературы, и ведению деловой переписки на иностранном языке. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - активно применять английский язык для профессионального общения; - понимать профессиональную литературу с научной терминологией; - грамотно и точно переводить научную литературу; - грамотно готовить презентации и материалы для научных семинаров и конференций на английском языке; - применять английский как источник информации в целях расширения и углубления системных знаний по специальности. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: научная терминология, техника перевода сложных технических текстов, составление научных отчетов, презентаций для научных семинаров и конференций на английском языке, правила и тонкости деловой переписки на иностранном языке.

    Год обучения - 1
    Семестр 2
  • Высшая математика II
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к применению методов, составляющих теоретические основы комплексного анализа и теории вероятностей для решения математических и физических задач. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - использовать математический аппарат при решении прикладных задач; - применять методы ТФКП для решения математических и физических задач; - владеть методами решения задач по исчислению вероятностей; - использовать основные критерии проверки статистических гипотез. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: аналитические функции и их свойства, дифференцирование и интегрирование функций комплексного переменного, операционное исчисление, теория вероятностей, математическая статистика.

    Год обучения - 1
    Семестр 2
  • Основы векторного и тензорного анализа
    Кредитов: 3

    Цель дисциплины: выработка современного представления о бескоординатном методе задания векторов и тензоров и умений пользоваться необходимым математическим аппаратом и методами решения задач по векторному и тензорному анализу. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: ­- использовать операции над векторами для решения различных задач векторного анализа, ­- находить градиент скалярной функции, дивергенцию и ротор векторной функции, ­- использовать дифференциальные операторы второго порядка. ­- использовать некоторые применения оператора Гамильтона. Содержание: векторный анализ, системы координат, тензорный анализ, градиент скалярной функции, дивергенция и ротор векторной функции, и их физический смысл, дифференциальные операторы второго порядка, криволинейные координаты.

    Год обучения - 2
    Семестр 3
  • Высшая математика III
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к применению методов решения дифференциальных, интегральных уравнений и задач вариационного исчисления. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - применять методы решения дифференциальных уравнений; - применять методы решения интегральных уравнений; - применять методы решения задач вариационного исчисления; - использовать математический аппарат при решении прикладных задач; - создавать математические модели типовых профессиональных задач. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: классические типы дифференциальных, интегральных уравнений, основные методы решения дифференциальных уравнений, методы решения интегральных уравнений Фредгольма и Вольтера, уравнения математической физики и вариационное исчисление.

    Год обучения - 2
    Семестр 3
  • Вычислительная физика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформированность способностей к программированию на одном из современных алгоритмических языков. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - иметь представление об основах программирования на языке С++; - использовать основные операторы и функции языка С++ при моделировании физических процессов; - использовать инструменты прикладного программирования; - создавать программы на языке С++ и Visual C; - использовать стандартные библиотеки функций языка Visual C при решении прикладных задач; При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: структурное программирование, происхождение и достоинства языка, язык программирования и алгоритмизации, среда программирования VisualC++, структура программы, директивы препроцессора include, define, операторы и выражения, функции ввода и вывода данных языка, массивы, объектно-ориентированное программирование.

    Год обучения - 2
    Семестр 3
  • Электричество и магнетизм
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: Формирование фундаментальных знаний об электромагнетизме как теории электромагнитных явлений для решения практических задач и осуществления эксперимента.В результате изучения дисциплины студенты должны быть способны: -1. интерпретировать основные положения, законы и методы электромагнетизма; 2. объяснять базовую информацию в области электромагнетизма; 3. пользоваться основными физическими приборами для измерения электрических величин; 4. ставить и решать экспериментальные задачи электромагнетизма; 5. строить математические модели электромагнитных явлений и использовать для анализа этих моделей доступный ему математический аппарат, включая методы вычислительной математики; Содержание: взаимодействия заряженных тел, электростатическое поле, основы законы постоянного и переменного тока, электрический ток в различных средах, магнитное свойства материалов, фундаментальные законы электромагнетизма, движение заряженных частиц в электромагнитном поле.

    Год обучения - 2
    Семестр 3
  • Оптика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформировать у студентов базовые знания по оптике и оптическим приборам; понимать оптические явления и процессы в различных средах; формировать навыки решения задач, проведении практических и экспериментальных работ в лаборатории; В ходе изучения курса сформировать у студентов способности:  знать законы оптики в их взаимосвязи со всем спектром законов физики и пределы их применимости;  уметь пользоваться основными оптическими приборами, анализировать полученные экспериментальные данные и производить с их помощью расчеты характеристик оптических систем;  уметь использовать на практике принципы и методы решения научнотехнических задач;  владеть навыками по применению положений оптической физики к научному анализу ситуаций, с которыми инженеру приходится сталкиваться при создании новой техники и новых технологий;  владеть основными подходами, позволяющими описать оптические явления в природе и при решении современных и перспективных технологических задач.При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: явления преломления и рефракции в природе. Основные понятия и определения геометрической оптики. Интерферометр Релея. Применение многолучевой интерференции. Понятия поляризации в оптике. Оптика анизотропных сред. Поляризационные приборы.

    Год обучения - 2
    Семестр 4
  • 3D моделирование и компьютерная графика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей программировать преобразования графических объектов, формировать реалистические изображения. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - обрабатывать растровые и векторные изображения с помощью графических пакетов; - применять инструменты рисования и художественные эффекты для создания векторных и растровых графических изображений; - создавать модели трехмерных объектов различными способами; - применять алгоритмы текстурирования трехмерных объектов; - создавать анимацию трехмерных объектов различными способами. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Теоретические основы компьютерной графики, графический редактор Corel Draw, графический редактор Adobe Photoshop, графический редактор графический редактор 3D Studio Max, тоновая коррекция изображений, инструменты ретуширования и корректировки изображений, сплайновое моделирование, полигональное моделирование, анимация и визуализация, динамика объектов.

    Год обучения - 2
    Семестр 4
  • Инструментальные системы моделирования физических процессов
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформированность способностей к моделированию физических задач в пакетах Mathematica, MathСad, MatLab с элементами пользовательского интерфейса. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - обобщать теоретические основы чтения и выполнения графических дизайнерских документов; - моделировать физические задачи в пакетах Mathematica, MathСad, MatLab; - решать задачи эллиптического, параболического, гиперболического типа в системах Mathematica, MathСad, MatLab; - работать с графикой в системе MatLab с использованием SimuLink; При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: основные структуры системы Mathematica и MathСad, работа с графикой в системах Mathematica и MathСad, в системе MatLab с использованием SimuLink, решение задач эллиптического, параболического, гиперболического типа в системах Mathematica, MathСad, MatLab.

    Год обучения - 2
    Семестр 4
  • Статистическая физика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к применению основных уравнений статистической физики для конкретных физических ситуаций. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - комбинировать основные понятия этого предмета, понимать содержание фундаментальных законов и основных моделей; - обобщать основные уравнения статистической физики для конкретных физических ситуаций; - оценивать фундаментальные принципы и законы, а также способы решения задач; - описывать понятие макроскопических систем в неравновесных термодинамических процессах; - принимать решение при анализе общих принципов статистического описания макроскопических систем. Назначение дисциплины. Предмет статистической физики рассматривает термодинамику макроскопических систем с фиксированным количеством вещества и с переменным количеством вещества. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Понятие о макроскопических системах, микро- и макросостояниях, равновесных и неравновесных термодинамических процессах. Статистические ансамбли. Функция распределения. Связь энтропии с функцией распределения. Одночастичные функции распределения для идеальных газов. Распределение Гиббса. Распределение Максвелла – Больцмана. Распределение Бозе-Эйнштейна. Распределение Ферми-Дирака.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Графические пользовательские интерфейсы мультифизических процессов
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформированность способностей к моделированию физических процессов: от создания геометрии, определения свойств материалов и описания физических явлений, до настройки решения для получения точных и надежных результатов. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - применять COMSOL Multiphysics для численного моделирования физических процессов; - комбинировать базовые физические интерфейсы пакета COMSOL Multiphysics для решения сложных мультифизических задач; - проектировать работу отдельных компонентов и узлов сложных систем на основе 2D, 3D визуализации; - анализировать, прогнозировать поведение и оптимизировать инженерные расчётные проекты с помощью пакета COMSOL Multiphysics; При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: исследование в программной среде физических явлений и процессов, программный пакет COMSOL, мультифизическое моделирование для получения точных результатов, визуализация и постобработка.

    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Архитектура компьютерных систем
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - знать организацию и принцип работы основных логических блоков компьютерных систем; - производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем; - классифицировать типы вычислительных систем и их архитектурные особенности; - подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между элементами компьютерной системы; - обрабатывать информации на всех уровнях компьютерных архитектур. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Информационно – логические основы построения вычислительных машин, архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем, вычислительные системы, интерфейсная система ПК, программное управление, процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур.

    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Теоретическая механика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей применять методы расчетов по лагранжу и гамильтону к различным теоретическим задачам. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - классифицировать представление об основных задачах и методах теоретической механики; - обобщение математического аппарата теоретической механики; - оценивать методы решения задач теоретической механики; - объяснять математический аппарат теоретической механики для решения задач теоретической механики; - принимать решения выбирать методы решения, как в аналитической форме, так и с использованием компьютерных технологий. Назначение дисциплины. В курсе «Теоретическая механика» студентам объясняется основные законы механического движения рассматриваемой механической системы, обучают студентов теоретическим методам исследования явлений и их практическим применениям. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: основные законы механического движения рассматриваемой механической системы, вариационные принципы механики, применение уравнений Лагранжа, канонические преобразования, теоретические методы исследования явлений и их практические применения.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Численные методы в физике
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформированность способностей к использованию численных методов для решения задач. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - продемонстрировать знания и принципы численных методов; - использовать метод вычислительного эксперимента и подбирать наиболее эффективные теоретические модели в физике; - уметь работать с методом Монте-Карло для канонического ансамбля (NVT ансамбле); - анализировать полученные результаты с применением численных методов; - обобщать численные методы мультифизических процессов в COMSOL Multiphysics; При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: интерполирование функций, вычисление определенного интеграла по формулам прямоугольников, трапеции, Симпсона, метод Гаусса решения системы линейных алгебраических уравнений, метод Ньютона решения нелинейного уравнения, численные методы решения задачи Коши, методы Эйлера и Рунге-Кутта, численное решение краевых задач.

    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Механика сплошных сред
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей применять основные принципы построения моделей конкретных сплошных сред. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - объяснять полные системы уравнений, описывающих поведение конкретной среды, ставить для них краевые и начальные условия, выбрать метод решения поставленной задачи; - обобщать основные гипотезы и допущений феноменологического подхода к изучению механики сплошной среды; - описывать методы построения общих уравнений и соотношений, моделирующих движение сплошной среды; - принимать решение при построений и упрощений уравнении и оп¬ределяющих соотношений механики сплошной среды при решении прикладных инженерных задач; - комбинировать умения выполнять анализ корректности постановок инженерных задач и обоснованно выбирать пути и разрабатывать алгоритмы их решения в области механики деформируемых тел, жидкостей и газов. Назначение дисциплины. Сформированность знаний по механике сплошной среды, векторы и тензоры как инвариантные объекты, способы их преобразования, а также способы задания движения сплошной среды и основные кинематические соот-ношения. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Введение в механику сплошной среды (МСС). Векторы и тензоры. Кинематика сплошной среды. Динамика сплошной среды. Определяющие соотношения для сплошной среды. Математические формулировки задач о движении сплошной среды. Частные случаи задач о движении сплошной среды.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Атомная и ядерная физика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к использованию законов атомной и ядерной физики при решении профессиональных задач. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - комбинировать теорию квантовой физики в разных практических задачах; - перечислять физические явления и законы атомной физики, границы их применимости, уметь применять их в практических приложениях; - описывать основные физические величины, их смыслы, способы и единицы измерения; - объяснять цели обучения фундаментальных физических опытов квантовой физики и их роль в развитии науки; - вычислять задачи по атомной и ядерной физике, знать назначение и принципы действия основных спектроскопических приборов. Назначение дисциплины. Дисциплина «Атомная физика» представляет собой курс определяющий учебно-методическую подготовку, изучает формы, способы, средства передачи знаний атомной физики, т.е. оптимальная, эффективная организация преподавания. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Знаний о квантовых явлениях на атомно-молекулярном уровне; об экспериментальных основах квантовой физики и физических явлениях, обусловленных электронными оболочками атомов и молекул, раскрытия факторов и закономерностей процессов обучения основных законов атомной физики, атомных спектров и их математическое выражение, формулировать основные понятия раздела, решать физические задачи и оценивать порядки физических величин. Кроме того, студент должен при обрести навыки работы с приборами и оборудованиями современной лаборатории атомной физики, навыки использования различных методик физических измерений и обработки экспериментальных данных; навыки проведения адекватного физического и математического моделирования, а также применения методов физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем.

    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Термодинамика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей моделировать термодинамические явления и проводить численные расчеты соответствующих физических величин в общепринятых системах единиц. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - объяснять основные статистические методы описания макроскопических систем; - продемонстрировать связь фундаментальных опытов с законами термодинамики с помощью известных математических методов; - моделировать термодинамические явления и проводить численные расчеты соответствующих физических величин в общепринятых системах единиц; - классифицировать основные экспериментальные закономерности термодинамических явлений; - проанализировать основные принципы моделирования термодинамических явлений, установить область применимости этих моделей, рассмотреть способы вычисления физических величин, характеризующих явления. Назначение дисциплины. Статистические методы термодинамики, моделирование термодинамических явлений и формирование знаний и умений для численных расчетов физических величин студентов. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Термодинамические системы. Макроскопические параметры. Равновесное состояние. Время релаксации. Первый постулат термодинамики. Температура. Нулевое начало термодинамики. Второй постулат термодинамики. Равновесные и неравновесные процессы. Внутренняя энергия. Работа и теплота. Термические и калорические уравнения состояния. Основные законы и уравнения термодинамики. Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 5
  • Электродинамика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к применению законов классической электродинамики для решения прикладных задач. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - объяснять уравнения Максвелла; - обобщать основные характеристики электромагнитного поля; - классифицировать системы измерения электромагнитных характеристик; - оценивать граничные условия; характеристики электромагнитных полей в средах; - комбинировать преобразования Лоренца и законы преобразования механических и электромагнитных характеристик при изменении систем отсчета. Назначение дисциплины. Дисциплина электродинамики дасть возможность овладеть теоретическими методами решения физических задач; формирование современной физической картины мира, а изучения электрических и магнитных явлений должно быть достигнуто понимание физической сути электрических и магнитных явлений. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Вектор-потенциал электромагнитного поля. Действие для заряда в электромагнитном поле. Тензор электромагнитного поля Вывод уравнений Лагранжа и Гамильтона для непрерывных систем. Уравнения Максвелла в трехмерном пространстве. Закон сохранения энергии, импульса и момента импульса. Интегральная форма уравнений Максвелла. Потенциальная формулировка электродинамики. Уравнение Д’Аламбера. Электростатика проводников. Постоянный ток. Эффект Холла. Статическое магнитное поле в сплошной среде. Самоиндукция и взаимоиндукция. Понятие о пондеромоторных силах и частные реализации последних. Магнитная гидродинамика. Методы решения задач в магнитной гидродинамике. Магнитогидродинамические и ван-альфеновские волны.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Квантовая механика
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к использованию математического аппарата квантовой механики в нерелятивистском случаях и физически интерпретировать квантовые процессы. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - комбинировать математический аппарат квантовой механики в нерелятивистском случаях и физически интерпретировать квантовые процессы; - обобщать полученную теоретическую базу для решения конкретных практических задач, грамотно работать с научной литературой с использованием новых информационных технологий - описывать основные методы научных исследований физического эксперимента , статистической обработки экспериментальных данных; - классифицировать способы квантово-механического описания состояний физических систем; - принимать самостоятельно решение при изучении уравнения движения квантовой механики для волновых функций и операторов физических величин. Назначение дисциплины. Предмет квантовой механики ознакомить студентов с основными этапами развития квантовой теории и главными тенденциями в развитии квантовой механики. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Постулат о состоянии квантовой частицы и её волновой функции. Принцип суперпозиции состояний. Плотность вероятности распределения частиц в физическом пространстве. Постулат о физических наблюдаемых квантовой частицы. Принципы дополнительности и соответствия. Операторы координат, импульсов, угловых моментов, кинетической и потенциальной энергии. Оператор Гамильтона. Постулат о средних значениях наблюдаемых физических величин. Физический смысл соотношения неопределённостей Гейзенберга. Полные наборы физических величин. Постулат об эволюции состояний и уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера. Дискретный и непрерывный спектры. Уравнение непрерывности. Решение модельных задач механики квантовой частицы. Одномерные задачи: Свободная квантовая частица в прямоугольном потенциальном ящике. Циклические граничные условия. Дискретный вырожденный спектр энергии, квантовые числа.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Математическое и компьютерное моделирование физических процессов
    Кредитов: 6

    Цель дисциплины: приобретение знаний и навыков для ведения научных исследований в области математического и компьютерного моделирования физических процессов; составлять математические модели для физических процессов, реализовывать их путем подбора численных методов и составления алгоритма реализации. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: -составление математических моделей физических процессов. - приемы и методы решения задач математической физики. - использование разных численных методов для задач моделирования физических процессов. - развитие навыков проектно-проблемно- и личностно-ориентированного обучения по курсу «Математическое моделирование физических процессов»; - развитие навыков анализа и разработки пилотных исследовательских проектов по курсу, знание основных физических законов, на основе которых осуществляется составление математических моделей для физических процессов; - составлять математические модели для несложных физических процессов; - подбирать численный метод для реализации математической модели; - разрабатывать алгоритм для решения задачи моделирования. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: математические идеи и инструменты, используемые для изучения природного мира. Особое внимание будет уделено процессу создания математической модели, начиная с физического сценария.

    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Теория электромагнитного поля
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к использованию основы электромагнитной теории и методов решения прикладных электродинамических задач. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - объяснять основы электромагнитной теории и методы решения прикладных электродинамических задач; - обобщать теорию электромагнитного поля и волны в линиях передачи и резонаторах; - оценивать физику процессов и принципы построения устройств СВЧ; - описывать принципы излучения электромагнитных волн и формирования направленного излучения; - анализировать методы электромагнитных процессов, производить расчеты и учитывать влияние электромагнитного поля на приборы. Назначение дисциплины. Предмет теория электромагнитного поля рассматривает этапы развития теории электромагнитного поля, роль уравнении Максвелла в развитии теории электромагнитного поля. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Векторы электромагнитного поля. Источники электромагнитного поля. Уравнение непрерывности. Дифференциальная и интегральная форма уравнений Максвелла. Уравнения Максвелла в комплексной форме. Сторонний электрический ток. Закон полного тока. Классификация направляемых волн. Волны электрического, магнитного и гибридного типов в линиях передачи. Связь между продольными и поперечными составляющими полей. Возможность раздельного существования волн электрического и магнитного типа. Гибридная волна основного типа, ее свойства и основные параметры. Оптоволоконные линии передачи. Условия минимального затухания.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • 3D-печать и его применение
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформировать способностей к релевантному применению 3D-печати в зависимости от типа и технологий печати в определенной предметной области, изучение технологий и методов 3D-печати. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - применять 3D-печать в зависимости от типа и технологий печати в определенной предметной области; - понимания технологий и методов 3D-печати; - качественной эксплуатации 3D-принтера; - готовность и способность применять полученные знания на практике; - понимать принцип работы 3D-принтера. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Принцип послойного создания («выращивания») твёрдого объекта. Изучение наиболее распространенных расширений файлов, применяемых в 3D печати. Будут рассмотрены категории процессов и применение 3D-печати и их особенности. Виды технологий и материалов, применяемые для создания слоёв и их описание. Применение 3D-принтера в промышленности и в быту, а также в других областях. Классификация устройств. Механизм и принцип работы. Эксплуатация и применение 3D-принтера. Последние тенденции в сфере 3D печати.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Микропроцессорная техника и web-технологии
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформированность способностей пользоваться современными средствами web технологий в своей профессиональной деятельности. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: ­- проектировать логические схемы узлов микропроцессорной техники на основе логических элементов, - ­создавать программные приложения на основе современных интернет-технологий, ­- использовать тенденции развития микропроцессорных средств и систем, ­- осуществлять выборы микропроцессорного комплекта. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: принципы действия и типовые структуры микропроцессоров, технические характеристики микропроцессорных комплектов и основных команд микропроцессоров, основы программирования микропроцессоров на языках низкого уровня, принципы организации технологий обработки информации, современные перспективы и тенденции развития Интернет, системы команд микропроцессора для составления простейших программ передачи данных, создание программного приложения на основе современных интернет-технологий.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Экспериментальные методы в физике
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформировать способностей использовать методы и приборы для проведения эксперимента и применять методы анализа и обработки экспериментальных данных. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - комбинировать основные понятия и законы физики, основные методы определения параметров при проведений экспериментов; - находить флуктуационные пределы чувствительности измерительных приборов; - описывать физические природные явления в неразрывной связи теории с экспериментом; - проводить экспериментальные исследования и работать с измерительной аппаратурой; - вычислять и анализировать полученные результаты и находить погрешности результатов. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: опыт и теория, методика постановки лабораторного физического эксперимента, классификация экспериментальных методов исследования, экспериментальные задачи, эффективность опыта, методы и средства измерения физических величин, обработка результатов эксперимента, анализ экспериментальных данных.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Теоретические методы в физике
    Кредитов: 5

    Цель изучения дисциплины. сформировать способностей к применению различных методов теоретической физики для решения и анализа проблем физики. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - обяснять общетеоретические положения различными методами теоретической физики; - пользоваться фундаментальными принципами и законами для анализа конкретных физических процессов и явлений; - применять методы теоретической физики для исследования современных проблем физики; - интерпретировать результаты исследований методом построения теоретических моделей для физических систем и неразрывной связи теории с экспериментом; - излагать принципы построения современных теорий, объединяющих фундаментальные взаимодействия различных видов. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Численные методы решения краевой задачи и задач на собственные значения для обыкновенных дифференциальных уравнений. Вычислительные методы решения краевых задач математической физики. Разностные схемы. Аппроксимация. Устойчивость. Сходимость. Вариационно-разностные методы, метод конечных элементов, вариационные методы исчисления, точки перевала, метод перевала асимптотической оценки интегралов, анализ на основе обобщенных функций, и теория вычетов применительно задачам физики, методы теории поля, метод функций Грина для решения краевых задач.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Квантовая теория
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к применению закономерностей микромира как для нерелятивистского, так и для релятивистского случаев. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - описывать фундаментальные положения квантовой теории; - объяснить в рамках нерелятивистской теории с математическим аппаратом теории и уравнением Шредингера; - комбинировать элементарную теорию с квантовой теории; - анализировать проблему релятивистской теории и решении ее в рамках теории Дирака; - обобщать применение рассмотренных методов к решению конкретных задач квантовой теории. Назначение дисциплины. Предмет квантовая теория изучает законы квантовой физики, принципы описания микромира, за¬коны взаимодействия микрочастиц с электромагнитными волнами. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Квантование физических величин, описывающих микромир. Волновые свойства частиц. Уравнение Шредингера. Частица в потенциальной яме. Потенциальные барьеры. Туннельный эффект. Квантовый осциллятор. Квантовая теория водородоподобных атомов. Магнитный и механический моменты атомов и молекул.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 3
    Семестр 6
  • Технология параллельных вычислений
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформировать способностей реализовывать алгоритмы параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных комплексах. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - создавать алгоритмы для многопроцессорных вычислительных систем; - применять современные программные пакеты для многопроцессорных вычислений; - использовать языки параллельного программирования для программирования параллельных и распределенных решений; - использовать навыки практического распараллеливания алгоритмов реальных задач; - анализировать необходимость и целесообразность применения методов параллелизма для решения поставленных задач; При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: основные направления развития высокопроизводительных компьютеров, парадигмы, модели и технологии параллельного программирования, основные понятия параллелизма алгоритмов, принципы построения параллельных вычислительных систем, моделирование и анализ параллельных вычислений, принципы разработки параллельных алгоритмов и программ, системы разработки параллельных программ, параллельные численнные алгоритмы для решения типовых задач вычислительной физики.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Моделирование сложных систем
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформировать способностей компьютерного моделирования процессов в системах с большим количеством составных частей и нелинейными внутренними связями. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - применять современные методы математического моделирования сложных систем и процессов; - осуществлять постановку задачи системного исследования методами моделирования; - осуществлять разработку имитационных моделей сложных систем с использованием существующих аппаратно-программных средств; - применять методы планирования вычислительного эксперимента для исследования сложных систем. - использовать методы моделирования случайных факторов при проведении системных исследований. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: методы моделирования, применяемые при исследовании сложных систем, имитационные модели исследования сложных систем, выявление основных характеристических и качественных законов сложных систем методом компьютерного моделирования, первопринципные модели, планирование эксперимента, моделирование случайных процессов, стохастические методы в статистической физике, неидеальные и нелинейные системы.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Разработка программного обеспечения и интеллектуальный анализ данных
    Кредитов: 6

    Цель дисциплины – сформировать способностей к созданию компонентов программных комплексов и баз данных, автоматизации технологических процессов с использованием современных инструментальных средств и технологий программирования. По успешному завершению дисциплины студенты должны быть способны: - создавать компоненты программных комплексов; - определять размер и сложность информации, которые могут вызвать проблемы при ее обработке и хранении; - использовать методы интеллектуального анализа данных; - понимать проблемы внедрение Data Mining, OLAP; - обнаруживать закономерности в базах данных и использовать полученные сведения для принятия различного рода решений. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: современные технологии разработки программных комплексов, инженерия программного обеспечения, объектно-ориентированное проектирование программной системы, кодирование объектно-ориентированных систем, тестирование и отладка программных систем, размер и сложность информации, проблемы при обработки и хранении информации; методы интеллектуального анализа данных, проблемы внедрения Data Mining, OLAP.

    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Проектирование и конструирование на Arduino
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к конструированию и программированию управляемых электронных устройств на платформе Arduino. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - классифицировать современные аппаратные вычислительные платформы; - конструировать и программировать управляемые электронные устройства на платформе Arduino; - разрабатывать программы для контроллера Arduino; - проектировать роботов на базе программно-аппаратной платформы Arduino; При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: знакомство с современными аппаратными вычислительными платформами, особенности языка программирования вычислительных платформ на базе Arduino, разработка программ для контроллера Arduino для решения задач управления элементами технических устройств, перспективные технологии в программировании.

    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Разработка виртуальных образовательных комплексов по физике
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей создавать виртуальные образовательные комплексы, виртуальные лабораторные работы и тесты по физике с помощью современных компьютерных технологий. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - интерпретировать современные подходы к разработке и внедрению виртуальных образовательных комплексов в естественнонаучном образовании; - владеть компьютерной технологией создания виртуальных образовательных комплексов; - разрабатывать виртуальные демонстрации физических процессов и явлений; - создавать тесты по физике с помощью компьютерных технологий; - продемонстрировать приемы и методы использования компьютерных технологий в обучении физики; При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: современные подходы к разработке и внедрению виртуальных лабораторных работ в естественнонаучном образовании, виртуальные демонстрации физических процессов и явлений, современные программные средства для создания виртуальных образовательных комплексов.

    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Большие данные
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформировать способности к применению методов для обработки больших данных. Изучение совокупности подходов, инструментов и методов обработки структурированных и неструктурированных данных огромных объёмов для получения воспринимаемых человеком результатов. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: -применять полученные навыки на практике; -определять массивы больших данных; - анализировать кластеры больших данных; - разработки моделей данных; - решать различные задачи практической и научно-исследовательской деятельности. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Определение больших данных и технологий их хранения. Основные определения, термины, задачи анализа больших данных. Вопросы безопасности. Понятие Data Mining. Когнитивный анализ данных. Обзор источников информации для Big Data (открытые источники информации: статистические сборники, опубликованные отчеты и результаты исследований; доступ к закрытой информации). Методы обработки и анализа больших данных. Процесса анализа больших данных. Научные проблемы в области больших данных. Прогнозирование и предвидение. Методы прогнозирования. Программы статистической обработки информации. Современные программные средства анализа больших объемов информации. Сбор и хранение больших данных. Визуализация исходной информации и аналитических данных.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Искусственный интеллект и динамическое программирование
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины – сформированность способностей применять современные методы программирования и возможностей различных инструментальных средств для решения практических задач. В результате изучения дисциплины сформировать у студентов способности: ­- применять принципы организации машинных словарей для решения задач компьютерной обработки текстов в естественном языке, ­- применять методы динамического программирования для решения системных задач, ­- оценивать наиболее приемлемый способ применения современных методов программирования, ­- использовать технические средства создания программного обеспечения для решения поставленной задачи. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Искуственные нейронные сети, эволюционные алгоритмы, модели интеллектуальных систем, принципы организации интерфейса на естественном языке к базе знаний интеллектуальной системы, способности и возможности различных инструментальных средств для решения практических задач, оптимизация поиска решений физико-математических задач.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Электроника
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей к применению основных законов и принципов теоретической электротехники и электронной техники в профессиональной деятельности. В результате изучения дисциплины студент будет способен: - объяснять основные законы и принципы теоретической электротехники и электронной техники в профессиональной деятельности; - описывать принципиальные электрические и монтажные схемы; - обобщать и измерять основные параметры электрических, магнитных цепей; - перечислять электроизмерительные приборы и приспособления; - комбинировать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определѐнными параметрами и характеристиками. При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: Предмет электроники. Материалы электронной техники и их электрофизические свойства. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковые диоды. Биполярные транзисторы. Основы технологии производства микроэлектронных изделий. Базовые ячейки аналоговых и цифровых интегральных схем. Перспективы развития электроники. Наноэлектроника – исторический этап развития электроники.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Физика конденсированного состояния
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: освоение студентами основных понятий и знаний в области физики конденсированного состояния вещества, кристаллических решеток, фононов и электронов, их законов дисперсии, зонной структуры твердого тела, понятий зон Бриллюэна для элементаных возбуждений. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - описывать современные теоретические и экспериментальные подходы в физике конденсированного состояния вещества; - рассчитывать параметры фононов, такие как теплоемкость, средняя энергии, вероятность возбуждения фононов; -проводить расчеты, связанные с основными методами расчета параметров фононов в кристаллах иметь опыт деятельности; - выполнения простейших физических расчетов и подготовки научных сообщений. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: зон Бриллюэна; модели Дебая; волновой вектор; гибридизации орбиталей; кристаллические решетки; Ангармонизм колебаний; дипольные моменты молекул; магнитные свойства молекул; ячейка Вигнера-Зейтца; нулевые колебания; фононы; стоячие волны; бегущие волны; температура Дебая; энергия и импульс Ферми; зонная структура твердого тела.

    Селективная дисциплина
    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Физические методы и средства информационной безопасности
    Кредитов: 5

    Цель дисциплины: сформированность способностей классифицировать технические средства защиты информации и владеющих навыками разработки и анализа устройств защиты информации. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - интерпретировать принципы защиты информации; - выявлять и подавлять каналы утечки информации; - классифицировать технические средства защиты информации; - разрабатывать устройства защиты информации; - анализировать устройства защиты информации; При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: Роль и значение защиты информации. Политика информационной безопасности. Виды угроз информационным ресурсам. Технические средства выявления и подавления каналов утечки информации. Защита информации от несанкционированного доступа в локальных и глобальных сетях. Системы контроля доступа.

    Год обучения - 4
    Семестр 7
  • Код ON11

    комбинировать современное программное обеспечение и методы безопасной информационной работы в своей профессиональной области;

  • Код ON7

    создавать виртуальные образовательные комплексы используя современную IT технологию;

  • Код ON2

    использовать методику построения, анализа и применения математических моделей для оценки состояния, и прогноза развития физических процессов и явлений;

  • Код ON12

    анализировать и планировать свою профессиональную деятельность, нестандартно мыслить, легко взаимодействовать с коллективом, в том числе на международном уровне;

  • Код ON6

    проектировать автоматизацию технологических процессов с использованием современных инструментальных средств и технологий программирования.

  • Код ON4

    программировать с использованием инструментария универсальных математических пакетов для обработки массивов данных;

  • Код ON8

    проектировать управляемые электронно-механические устройства с помощью перспективных технологий в программировании;

  • Код ON3

    применять возможности математического пакета аналитических вычислений для теоретических расчетов и обработки экспериментальных результатов для решения общефизических и прикладных физических задач;

  • Код ON10

    разрабатывать новые образовательные технологии в области естественных наук для специализированных образовательных учреждений;

  • Код ON1

    проводить исследования для выявления характерных физических закономерностей методом компьютерного моделирования.

  • Код ON5

    производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем.

  • Код ON9

    интегрировать теоретические и экспериментальные методы решения актуальных научно-исследовательских задач в области физики;

Top