4775

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова»

Методические указания по проведению государственной итоговой аттестации

для аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 – Физика и астрономия

Воронеж 2020

УДК 541.64

Матвеев Н.Н. Методические указания для подготовки к государственной итоговой аттестации для аспирантов по направлению 03.06.01 - Физика и астрономия (направленность программы – Физика конденсированного состояния) [Электронный ресурс] / Н.Н. Матвеев, Н.С.Камалова, Н.Ю. Евсикова, В.И. Лисицын; Мин. по образованию, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». - Воронеж, 2020. – 25 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имении Г. Ф. Морозова» (протокол № __от __ февлаля 2019 г.)

Рецензент: доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры математического и прикладного анализа факультета прикладной математики, информатики и механики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет» Тимошенко Ю.К.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Всоответствии с Положением о государственной итоговой аттестации выпускников высших учебных заведений Российской Федерации целью государственной итоговой аттестации (далее ГИА) является установление уровня теоретической и практической подготовленности выпускника аспирантуры к выполнению профессиональных задач и соответствия его подготовки требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования (ФГОС ВО). Государственная итоговая аттестация направлена на установление соответствия уровня подготовки выпускников требованиям ФГОС ВО. При прохождении ГИА обучающие должны показать сформированность универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенции, самостоятельно решать на современном уровне задачи своей профессиональной деятельности в области эксплуатации автомобильного транспорта; профессионально представлять специальную информацию, научно аргументировать и защищать свою точку зрения.

Одним из приоритетных направлений современного высшего образования является развитие навыков исследования, умения самостоятельно ставить и решать исследовательские задачи. Научно-исследовательская работа позволяет студентам систематизировать и углубить полученные теоретические знания, дает возможность улучшить навыки в сборе, обобщении и анализе материала, овладеть методикой исследования при решении конкретных проблем.

Вкачестве государственной итоговой аттестации для обучающихся по на-

правлению подготовки 03.06.01 «Физика и астрономия», Направленность про-

граммы Физика конденсированного состояния основной профессиональ-

ной образовательной программой предусмотрены представление научного доклада об основных результатах подготовленной научно-квалификационной работы (диссертации), и подготовка к сдаче и сдача государственного экзамена.

Государственный экзамен по направлению 03.06.01 «Физика и астрономия» имеет комплексный, междисциплинарный характер и проводится по соответствующим программам, охватывающим весь спектр основных вопросов по основным курсам.

Государственный экзамен должен способствовать реальной оценке уровня подготовки и качества подготовки аспирантов и должен учитывать общие требо-

3

вания к выпускнику, предусмотренные Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки кадров высшей квалификации по направлению 03.06.01 «Физика и астрономия». Государственный экзамен позволяет выявить и оценить теоретическую подготовку выпускника для ведения профессиональной деятельности.

Научный доклад об основных результатах подготовленной научноквалификационной работы (диссертации) выполняется по результатам научноисследовательской работы аспиранта в период прохождения им практик и выполнения научных исследований. Он является самостоятельной законченной на- учно-исследовательской работой, направленной на решение задач того вида деятельности, к которой готовится аспирант. Научно-квалификационная работа должна обеспечивать закрепление общей академической культуры, а также совокупность методологических представлений и методических навыков в данной области профессиональной деятельности. Научно-квалификационная работа призвана раскрыть научный потенциал выпускника, показать его способности в организации и проведении самостоятельного исследования, использовании современных методов и подходов при решении проблем в исследуемой области, выявлении результатов проведенного исследования, их аргументации и разработке обоснованных рекомендаций и предложений.

2. КОМПЕТЕНЦИИ, ФОРМИРУЕМЫЕ В ХОДЕ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ АСПИРАНТОВ

В блок 4 «Государственная итоговая аттестация» входят:

–подготовка к сдаче и сдача государственного экзамена;

–представление научного доклада об основных результатах подготовленной научно-квалификационной работы (диссертации), оформленной в соответствии с требованиями, устанавливаемыми Министерством науки и высшего образовании Российской Федерации.

По итогам государственной итоговой аттестации обучающийся должен овладеть следующими результатами обучения:

Универсальными компетенциями (УК):

- способностью к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях (УК-1);

- способностью проектировать и осуществлять комплексные исследова-

4

ния, в том числе междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения с использованием знаний в области истории и философии науки (УК-2);

-готовностью участвовать в работе российских и международных исследовательских коллективов по решению научных и научно-образовательных задач

(УК-3);

-готовностью использовать современные методы и технологии научной коммуникации на государственном и иностранном языках (УК-4);

-способностью планировать и решать задачи собственного профессионального и личностного развития (УК-5).

Общепрофессиональными компетенциями (ОПК):

-способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий (ОПК-1);

-готовностью к преподавательской деятельности по основным образовательным программам высшего образования (ОПК-2).

Профессиональными компетенциями (ПК):

способностью проводить теоретические и экспериментальные исследования молекулярных и макросвойств веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии (ПК-1);

способностью к исследованию и разработке рекомендаций по повышению качества и улучшению теплофизических свойств (ПК-2);

способностью к моделированию процессов переноса массы, импульса энергии в многофазных системах и при фазовых превращениях (ПК-3);

способностью разработке и применению различных технологий для создания соединений повышенной теплопроводности и прочности (ПК-4).

Государственная итоговая аттестация относится в Блок 4. Для ее прохождения аспирант должен:

– владеть современной проблематикой данной отрасли знания;

– знать историю развития конкретной научной проблемы, ее роли и места

визучаемом научном направлении;

– уметь практически осуществлять научные исследования, экспериментальные работы в той или иной научной сфере, связанной с кандидатской программой (кандидатской диссертацией); работать с конкретными программными продуктами и конкретными ресурсами Интернета и т.п.

5

Государственная итоговая аттестация необходима для проверки навыков научных исследований, контроля общего качества подготовки аспирантов, его соответствия требованиям ФГОС.

В результате освоения компетенций аспирант должен:

- знать:

• основные результаты новейших исследований, опубликованные в ведущих профессиональных журналах по физико-математическим проблемам (ПК-1, УК-1, УК-2, ОПК-1, ОПК-2 );

•современные методы научного и практического анализа в сфере фи-

зики конденсированного состояния (ПК-2, ПК-3, УК-2, УК-3, ОПК-2);

•современные программные продукты, необходимые для решения фи-

зикоматематических задач (ПК-4, УК-5, УК-6, ОПК-7, ОПК-8);

- уметь:

•применять математический инструментарий для решения содержательных научных задач (УК-6, ПК-1, ОПК-6);

•использовать современное программное обеспечение для решения на-

учных задач (УК-3, , ПК-1);

• формировать прогнозы развития конкретных физических процес-

сов в объектах исследования (ПК-3, ОПК-1, УК-6).

- владеть:

•обосновывать выбранное научное направление, адекватно подбирать средства и методы для решения поставленных задач в научном исследовании

(УК-5, ПК-1);

•пользоваться различными методиками проведения научных исследований (ПК-3, УК-2);

•владеть способами обработки получаемых эмпирических данных и их интерпретацией (УК-5, ПК-3);

•делать обоснованные заключения по результатам проводимых исследований, в том числе в виде научных докладов и публикаций (ПК-1, , УК-4);

•реферировать и рецензировать научные публикации (УК-4, УК-1, ПК-

1);

•формулировать и решать задачи, возникающие в ходе написания научной статьи или аналитического обзора (ПК-3, ОПК-1, ОПК-2);

•анализировать и систематизировать собранный материал (УК-1,

ОПК-2, ПК-3);

•применять методы исторического познания и современные образова-

6

тельные технологии (ПК-4, УК-2);

•навыками самостоятельной исследовательской работы (УК-1, УК-2,

ОПК-1, , ПК-1);

•владеть методами анализа и самоанализа, способствующими развитию личности научного работника ( ПК-4);

•вести научные дискуссии, не нарушая законов логики и правил аргументирования (УК-4, УК-5, ПК-1);

•формулировать научную проблематику в сфере лингвистики (ПК-1, ОПК-2, УК-4);

•строить взаимоотношения с коллегами и педагогами (ПК-4).

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГИА

Государственный экзамен по направлению 03.06.01 «Физика и астрономия» имеет комплексный, междисциплинарный характер и проводится по соответствующим программам, охватывающим весь спектр основных вопросов по основным курсам.

Государственный экзамен должен способствовать реальной оценке уровня подготовки и качества подготовки аспирантов и должен учитывать общие требования к выпускнику, предусмотренные Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки кадров высшей квалификации по направлению 03.06.01 «Физика и астрономия». Государственный экзамен позволяет выявить и оценить теоретическую подготовку выпускника для ведения профессиональной деятельности.

Проведение госэкзамена организуется в сроки, предусмотренные учебным планом направленности и графиком учебного процесса.

3.1. Концепция подготовки к государственному экзамену

К государственному экзамену по специальности допускаются лица, завершившие полный курс обучения по основной профессиональной образовательной программе и успешно прошедшие все предшествующие аттестационные испытания, предусмотренные учебным планом.

Государственный экзамен проводится членами ГЭК в форме собеседования по вопросам экзаменационного билета.

7

На экзамене проверяются остаточные фундаментальные знания по специальным дисциплинам Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки кадров высшей квалификации по направлению 03.06.01 «Физика и астрономия». Аспиранты получают лист ответа, билет, содержащий 5 теоретических вопросов. Экзаменационные билеты подписываются председателем государственной аттестационной комиссии.

Ответы на вопросы экзаменационного билета аспирант должен излагать в логической последовательности. Целесообразно ответы на экзаменационные вопросы сопровождать практическими примерами, представлять свою позицию по излагаемым вопросам.

Окончательная оценка формируется на основе ответов на поставленные в билете вопросы по методике, утвержденной в программе экзамена.

По завершении государственного экзамена комиссия на закрытом заседании обсуждает ответы и выставляет каждому аспиранту согласованную итоговую оценку. В случае расхождения мнения членов экзаменационной комиссии по итоговой оценке на основе оценок, поставленных членами комиссии, решение экзаменационной комиссии в соответствии с Положением об итоговой аттестации выпускников вузов РФ «…принимается на закрытом заседании простым большинством голосов; при равном числе голосов голос председателя является решающим».

Итоговая оценка по экзамену сообщается аспиранту, проставляется в протокол экзамена, где, также как и в протоколе, расписываются председатель и члены экзаменационной комиссии. В протоколе экзамена фиксируется также номер и вопросы экзаменационного билета, по которым проводится экзамен.

Протоколы государственного экзамена утверждаются председателем ГЭК или его заместителем, сдаются в УМУ.

В период подготовки к государственному экзамену проводятся консультации для аспирантов по дисциплинам, вошедшим в программу государственного экзамена

3.2 Критерии оценки

При проведении государственного экзамена по направлению «Физика и астрономия» в устной форме устанавливаются следующие критерии оценки знаний выпускников:

Оценка «отлично» предполагает, что аспирант показал исчерпывающие

8

глубокие знания всего материала программы, полное понимание сущности и взаимосвязи рассматриваемых процессов и явлений. При этом должны быть получены логически последовательные, содержательные, полные, правильные и конкретные ответы на все вопросы экзаменационного билета и членов государственной экзаменационной комиссии.

Оценка «хорошо» предполагает твердые и достаточно полные знания программного материала, понимание сущности и взаимосвязи рассматриваемых процессов и явлений; последовательные, правильные, конкретные ответы на поставленные вопросы в экзаменационном билете и членов государственной экзаменационной комиссии.

Оценка «удовлетворительно» ставится аспиранту, который показал не достаточно полное знание и понимание сущности и взаимосвязи рассматриваемых процессов и явлений отдельных вопросов программного материала. В основном правильные и конкретные, без грубых ошибок ответы на поставленные вопросы; при ответах на отдельные вопросы имеют место незначительные неточности в раскрытии рассматриваемых процессов и явлений.

Оценка «неудовлетворительно» - неправильный ответ хотя бы на один из основных вопросов, грубые ошибки в ответе, непонимание сущности излагаемых вопросов.

3.3. Тематика, включаемая в государственный экзамен

Всоответствии с государственными требованиями к минимуму содержания

иуровню подготовки специалиста по направлению 03.06.01 «Физика и астроно-

мия» в экзаменационные билеты включены вопросы по разделам:

Физика твердого тела Методы исследования твердых тел

Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах

3. 4 Вопросы для подготовки к государственному экзамену

Физика твердого тела

Свободный электрон, электрон в потенциальной яме, потенциальные барьеры. Кристалл, как цепочка потенциальных ям. Электрон в линейной цепочке потенциальных ям. Энергетические зоны в кристаллах. Металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории. Число возможных состояний для электрона в кристалле с энергией E>Ec.

9

Дефекты в кристаллах. Распределение Ферми-Дирака и Больцмана для числа электронов в зависимости от уровня энергии. Энергия Ферми и поверхность Ферми. Эффективная масса. Движение электрона во внешнем магнитном поле. Плотность состояний. Уровни Ландау. Квантовые осцилляционные эффекты. Колебания атомов в кристаллической решетке. Температура Дебая. Акустические и оптические фононы.

Уравнения динамики кристаллической решетки в гармоническом приближении. Классическая теория теплоемкости твердого тела. Квантовомеханическая задача о гармоническом осцилляторе. Квантование энергии колебаний кристаллической решетки. Распределение Планка. Квантовая теория теплоемкости. Модель Эйнштейна и модель Дебая. Электронная теплоемкость.

Ангармонизм колебаний атомов решетки. Тепловое расширение. Взаимодействие фононов. Нормальные процессы и процессы переброса. Теплопроводность. Закон Видемана-Франца.Поправки к закону Дюлонга и Пти.

Комплексная диэлектрическая проницаемость. Связь между поглощением и преломлением света. Соотношение Крамерса-Кронига. Спектры поглощения, отражения, люминесценции. Край собственного поглощения. Плазменная частота. Комбинационное и бриллюэновское рассеяние.

Статистика носителей заряда в полупроводниках. Электроны и дырки. Полупроводники с прямой и непрямой щелью. Оптическая и термическая активация. Легирование полупроводников. Доноры и акцепторы. Мелкие и глубокие примеси. Поверхностные состояния и поверхностные зоны. Искривление зон у поверхности. Поверхностная рекомбинация. Эффект поля. Размерное квантование. Двумерные, одномерные и нуль-мерные полупроводниковые структуры. Контра- и ковариантные композиционные сверхрешетки, легированные сверхрешетки. Электрические и гальваномагнитные явления в двумерных структурах. Квантовый эффект Холла.

Неупорядоченные среды. Ближний и дальний порядок. Сильно легированные полупроводники. Прыжковая проводимость. Закон Мотта. Щель подвижности.

Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парамагнетизм. Гиромагнитное отношение. Закон Кюри и закон Кюри-Вейсса. Парамагнетизм Паули и диамагнетизм Ландау. Понятие об обменном взаимодействии. Обменный интеграл. Ферромагнетизм. Магнитные домены. Магноны. Антиферромагнетизм.

Эффект Мейсснера. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Вихри Абрикосова. Критический ток. Туннельные эффекты в сверхпроводниках. Эффект Джозефсона. Принцип действия СКВИДов.

Методы исследования твердых тел

10