Междисциплинарная подготовка научных кадров

DRC II и анализатор распределения частиц по размеру Malvern

Zeta sizer ZS) [15].

Особое внимание ФНМ уделяет интеграции науки и образования. С самого основания факультета началось тесное сотрудничество с институтами Российской академии наук. В настоящее время с участием ФНМ созданы и работают 7 базовых кафедр и учебно-научных центров с участием институтов РАН, включая Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Кур-

(г. Черноголовка), Институт химической физики им. Н.Н. Семенова и др. Студенты имеют возможность в полной мере использовать ресурсы научных центров для выполнения научной работы и стажировок.

В рамках программы «Инновационный университет» развивается система инновационного образования. Для направления «Химия, физика и механика материалов» разрабатываются и внедряются магистерские междисциплинарные программы инновационного типа в области наноматериалов и нанотехнологий по направлению 020300.68:

−Химия, физика и механика функциональных материалов.

−Химия, физика и механика биоматериалов.

−Химия, физика имеханикаконструкционных материалов. Студенты ФНМ имеют возможность осуществлять науч-

ную деятельность и выполнять магистерскую диссертацию на одном из трех факультетов МГУ (химическом, физическом или механико-математическом), в институтах РАН или в ведущих материаловедческих центрах в России и за рубежом. Благодаря такому подходу студенты не только получают фундаментальные классические знания в области химии, физики и механики материалов, но и приобретают навыки практической научной рабо-

ты на стыке областей знания.

• Кафедра общей физики и молекулярной электроники фи-

зического факультета МГУ реализует программу междисципли-

нарной подготовки 022200.68 «Наносистемы и наноматериа-

61

лы», строящуюся на стыке информационных технологий, биотехнологий, нанотехнологий и когнитивной науки на принципах НБИК-конвергенции.9 Основные научные направления программы [22]:

−наноматериалы для оптоэлектроники и медицины;

−наносенсорика;

−нанофотоника;

При формировании предметного поля (содержания) программы исходили из следующих соображений:

−поскольку теоретический анализ явлений, происходящих

внанообъектах, осуществляется на основе физических представлений, а экспериментальное исследование состава, структуры и свойств наносистем выполняется в значительной степени физическими методами, базовый компонент программы базируется на спецглавах физики;

−поскольку большинство искусственных наносистем создается посредством химических и биологических технологий, а живые организмы в качестве структурных элементов содержат нанообъекты, такие как белки, ДНК и другие, в программу подготовки введены дисциплины химического и биологического профиля, включая понятие о когнитивных науках;

−поскольку базовая подготовка студентов физического факультета МГУ в области информационных технологий характеризуется высоким уровнем качества, программа специальных курсов закладывает основы научной идеологии взаимоувязанных нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий (НБИКтехнологий).

Междисциплинарный академический компонент програм-

мы [15] состоит из четырех блоков:

1)фундаментальные аспекты нанонауки;

2)нанодиагностика;

9 НБИК – Н – нано; Б – био; И – инфо; К – когно.

62

3)химические и физические методы создания наносистем;

4)введение в нанобио и когнитивные технологии.

Междисциплинарный академический компонент программы междисциплинарной подготовки в области наносистем

ФУНДАМЕНТАЛЬННЫЕ АСПЕКТЫ НАНОНАУКИ

Цель блока – снабдить студентов знанием основ квантовой теории твердого тела и наносистем, оптики низкоразмерных систем, молекулярной электроники, наномагнетизма, а также подходов многоуровневого моделирования наносистем. Дисциплины:

1.Физика конденсированного состояния вещества.

2.Физика наносистем.

3.Физические явления на поверхности твердого тела.

4.Оптика твердоготела исистем пониженной размерности.

5.Квантовая химия и теория строения молекул.

6.Основы многоуровневого моделирования наносистем.

7.Введение в физику полупроводников.

8.Поверхностные явления в доменных структурах и фазовые переходы.

9.Физика магнитных наноструктур.

НАНОДИАГНОСТИКА

Цель блока – дать представление студентам о современных методах исследования нано- и биосистем и обеспечить возможность практических занятий на оборудовании, соответствующем уровню лабораторий ведущих университетов развитых стран. Основная часть аналитического оборудования расположена в лабораториях кафедры. Помимо этого студенты получают опыт работы на самом современном технологическом оборудовании, а также на таких мегаустановках, как специализированные источники синхротронного излучения и нейтронов, в РНЦ «Курчатовский институт». Дисциплины:

1.Электронная микроскопия и ионная спектроскопия.

2.Рентгеноструктурный анализ наносистем

3.Радио и ИК спектроскопия твердотельных систем пониженной размерности.

4.Зондовая локальная микроскопия и спектроскопия.

5.Методы элементного анализа твердых тел.

6.Оптические методы диагностики нанасистем.

63

ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ НАНОСИСТЕМ

Цель блока – снабдить студентов знанием методологии – химических и физических методов создания наносистем, а также опытом ра-

боты на соответствующих технологических установках. Часть технологических операций может быть выполнена на кафедре. Опыт работы на наиболее совершенных технологических установках можно получить в РНЦ «Курчатовский институт», где создан новый комплекс, включающий чистые комнаты и полный набор оборудования для создания наноустройств, в том числе и гибридных. Это установки электронной и рентгеновской литографии, молекулярно-лучевой эпитаксии, ионных фокусированных пучков, лазерной абляции и др. Дисциплины:

1.Химические и электрохимические методы формирования наночастиц.

2.Физические основы молекулярной электроники.

3.Нанотехнологиивсенсорахдлямолекулярногоанализа.

4.Современные лазерные технологии.

5.Наногетероструктурная электроника.

ВВЕДЕНИЕ В НАНОБИО И КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Цель блока – дать студентам представления о той части биологии, которая анализирует такие нанообъекты, как белки, ДНК и другие, а также о нейрофизиологических и гуманитарных основах когнитивных наук. Дисциплины:

1.Молекулярная биология и генная инженерия.

2.Динамика и функционирование нанобиоструктур.

3.Основы когнитивных наук.

Междисциплинарный исследовательский компонент про-

граммы выполняется в отлично оснащенных лабораториях кафедры и на уникальном оборудовании РНЦ «Курчатовский ин-

ститут».

Таким образом, в МГУ эффективными механизмами развития междисциплинарности реализуемых программ являются интеграция науки и образования, межвузовская коо-

64

перация. Реализация междисциплинарных программ ведется совместными научно-образовательными центрами, факультетами и базовыми кафедрами. При выполнении бакалаврских, магистерских и кандидатских диссертаций студенты и аспиранты имеют возможность использовать современное оборудование аналитических центров при факультетах [2], [6].

Одной из форм междисциплинарного обучения являются межфакультетские курсы лекций. Как правило, эти лекции виртуализированы, что позволяет вести обучение с применением дистанционных образовательных технологий.

В рамках научно-образовательных центров применяется практика создания межфакультетских студенческих групп для обучения по междисциплинарным программам специализации на стыке наук инновационного типа. Междисциплинарность образовательного компонента обеспечивается включением в программу спецкурсов.

Междисциплинарность исследовательского компонента обеспечивается также многоэтапной НИР на стыке областей знания, выполняемой с первого года обучения. При этом студентам предоставляется возможность работать в научных лабораториях факультетов, научных институтов РАН и совместных научно-образовательных центров МГУ [12].

Важным направлением деятельности центров является разработка лабораторных практикумов на стыке наук и совместных образовательных программ с институтами РАН и государственными научными центрами, предоставляющими современные установки и уникальное оборудование.

Межвузовское кооперирование (в том числе, с зарубежными университетами) делает возможным выполнение курсовых и дипломных работ на стыке наук и совместные аспирантские проекты, предполагающие квалифицированный научный консалтинг и расширенный доступ к исследовательскому оборудованию, базам и банкам данных в рамках действующих центров коллективного пользования.

65

Российские национальные исследовательские универ-

ситеты (НИУ). Формирование в России сети национальных исследовательских университетов является важнейшим этапом модернизации высшей школы. Исследовательский университет – интегрированный научно-образовательный центр регионального и федерального развития, строящий свою научную базу с применением механизмов межвузовской кооперации, интеграции с институтами РАН, наукоемкими предприятиями, высокотехнологичными компаниями-производителями и зарубежными партне-

рами [21].

Создаваемая в российских национальных исследовательских университетах научная база является основой развития инновационных свойств реализуемых образовательных программ и, в частности, их междисциплинарности, определяющей интегративные связи с другими областями знаний с целью решения актуальных профессиональных задач.

• НИУ «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ)». Приоритетным для развития ННГУ как национального исследовательского университета является направление «Информационно-телекоммуникационные системы: физические и химические основы, перспективные материалы и технологии, математическое обеспечение и применение». Выбранное мультидисциплинарное направление охватывает весь цикл исследований и разработок, а также реализацию информационно-коммуникационных технологий – от создания материалов и отдельных компонентов до разработки и практического применения аппаратных систем и комплексов (физика и химия материалов, системы связи и коммуникаций, физические основы приборов для информационно-коммуникационных технологий, математическое и программное обеспечение) [22].

Важнейшим механизмом, способствующим развитию междисциплинарности подготовки в ННГУ, является интеграция образования и науки на основе многолетнего успешного взаимодействия с институтами РАН, отраслевыми НИИ и крупными

66

работодателями-партнерами. Уникальная концентрация в нижегородском регионе вузовской и академической науки, а также предприятий высокотехнологичного сектора экономики, сложившаяся кооперация позволяют оперативно ставить и решать сложнейшие научно-технические и социальные задачи федерального и регионального значения. Прежде всего речь идет о таких областях, как информационные технологии, нано-

имикроэлектроника, машиностроение, металлургия, химия, биотехнологии, медицина, экология. В регионе существует развитая инфраструктура для проведения фундаментальных и прикладных исследований, что позволяет минимизировать временные и инвестиционные затраты для активизации инновационной деятельности не только на региональном, но и на федеральном уровне [9].

Необходимость достижения прорывных результатов по решению поставленных образовательных и научно-исследо- вательских задач стимулировала создание инновационной ин-

фраструктуры в форме учебно-научных инновационных комплек-

сов, работающих по общей научной и междисциплинарной тематике. В соответствии с приоритетными направлениями развития университета созданы следующие учебно-научные инновационные комплексы: «Новые многофункциональные материалы

инанотехнологии», «Физические основы информационнотелекоммуникационных систем», «Модели, методы и программные средства», «Социально-гуманитарная сфера и высокие технологии: теория и практика взаимодействия». Основные задачи этих комплексов заключаются в координации образовательной и научной деятельности подразделений вуза, академических институтов, фирм и предприятий-партнеров, повышении эффективности междисциплинарных исследований и разработок, оптимальной организации приобретения и эксплуатации учебно-лабораторного и научного оборудования.

Развитие системы междисциплинарной подготовки научных кадров строится на создании исследовательских (доктор-

67

ских) школ – центров подготовки специалистов высшей научной квалификации (в том числе на стыке областей знания). Такие школы формируются на базе учебно-научных инновационных комплексов – широкопрофильных междисциплинарных коллективов, включающих подразделения университета, академических институтов и предприятий передовых технологий. Опыт ведущих европейских университетов свидетельствует о том, что исследовательские (докторские) школы являются эффективным механизмом совершенствования управления подготовкой научных кадров, который может обеспечить междисциплинарное взаимодействие при организации образовательных и исследовательскихкомпонентовмагистерскихиаспирантскихпрограмм[22].

Для получения новых научных результатов мирового уровня приоритетным является развитие междисциплинарных исследований, основанное на тесном сотрудничестве с основными партнерами университета. Основным принципом развития на- учно-инновационной деятельности университета является создание инфраструктуры исследовательской деятельности для оп-

тимальной организации комплексных междисциплинарных научных проектов.

Для повышения научного уровня фундаментальных и прикладных работ, коммерциализации результатов исследований и разработок, их внедрения в промышленность создаются оснащенные уникальным научным оборудованием междисципли-

нарные лабораторные центры (МЛЦ), обеспечивающие ин-

фраструктурную поддержку исследований и разработок, осуще-

ствляемых в учебно-научных инновационных комплексах универ-

ситета:

− МЛЦ «Технологии многофункциональных материалов».

Основные направления исследований и разработок: создание многофункциональных наноматериалов и сложных эпитаксиальных наногетероструктур для планарной оптики и оптоэлектроники, создание и исследование магнитных полупроводниковых наноструктур для спинтроники, разработка и исследование

68

многофункциональных нано- и микрокристаллических металлов, сплавов и керамик с уникальными прочностными и сверхпластическими свойствами.

− МЛЦ «Химическое материаловедение». Основные на-

правления исследований и разработок: развитие научных основ синтеза металлоорганических и органических соединений и материалов для металлических и оксидных покрытий, металлокатализа, синтеза полимеров, негорючих полимерных материалов, адгезивов, новых лекарственных средств; развитие прикладных работ, связанных с разработкой новых катализаторов для нефтегазопереработки, фильтров для рафинирования металлов и сплавов, а также новых технологий для переработки компонентов химического оружия и ракетного топлива и иммобилизации радионуклеидов в ядерном топливном цикле.

− МЛЦ «Фундаментальная и прикладная радиофизика».

Основные направления исследований и разработок: мониторинг

исоздания новых стандартов частоты и времени; информационные технологии в радиофизике.

−МЛЦ «Физико-химические методы исследования живых систем (биофотоника)». Основные направления исследований

иразработок: использование современных источников оптического излучения и методов прецизионных радиофизических измерений применительно к живым системам, включая развитие технологий оптического биоимиджинга, нанобиофотоники, молекулярной, клеточной и тканевой биоинженерии, нейродинамики и нейроимиджинга; создание на основе развиваемых технологий новых подходов к диагностике и лечению социально значимых заболеваний.

−МЛЦ «Суперкомпьютерные технологии. Математическое и компьютерное моделирование». Центр обеспе-

чивает выполнение междисциплинарных исследований на основе суперкомпьютерных технологий в следующих научных направлениях: непрерывные и дискретные динамические системы;

69

проблемы оптимального управления; информационные технологии в математике и механике, компьютерные и экспериментальные методы решения задач надежности и прочности конструкций. Кроме того, центр проводит совместные исследования с институтами РАН в области геофизики, физики плазмы, лазерной физики.

− МЛЦ «Научно-учебный ситуационный центр». Основ-

ные направления исследований и разработок: применение современных информационных технологий на базе передовых аппаратных и программных решений в таких специальных областях, как осуществление контроля, анализа и оценки обстановки в режиме реального времени, моделирование управления и осуществление информационного взаимодействия с другими организациями при кризисных ситуациях, а также обучение и отработка действий в подобных ситуациях с моделированием их развития.

Для повышения эффективности образовательной, научной, инновационной деятельности на стыке наук в ННГУ предусмотрен ряд мер по дальнейшему развитию сетевой интеграции Нижегородского объединенного учебно-научного центра уни-

верситета и институтов РАН как научно-образовательной структуры мирового уровня по выполнению фундаментальных и прикладных исследований и подготовке научных кадров высшей квалификации. Эти меры направлены на привлечение к подготовке студентов и аспирантов ведущих ученых и специалистов институтов РАН, отраслевых НИИ, расширение научных и академических связей с ведущими университетами мира.

Одной из активно развиваемых форм трансфера междисциплинарных технологий в ННГУ являются специализированные лаборатории (творческие коллективы), объединяющие специа-

листов университета и предприятий-заказчиков, а также студентов и аспирантов, подготавливаемых в рамках конкретных на- учно-технических проектов для работы на этих предприятиях. Основой таких форм взаимодействия с предприятиями является

70