 | Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів |
[kpv-3/1] Методи дослідження складу та структури композитів та сировинних матеріалів
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | 16 - Хімічна та біоінженерія |
| Спеціальність | 161 - Хімічні технології та інженерія |
| Освітня програма | Всі ОП |
| Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 3-го курсу, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 36 год, Практ. год, Лаб. 36 год, СРС. 48 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
| Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Миронюк О. В., Лаб.: Баклан Д. В., |
| Розміщення курсу |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
1.Опис освітньої компоненти, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Сучасні інструментальні методи аналізу використовуються для дослідження хімічного складу та структури широкого спектру неорганічних та органічних матеріалів. Реалізація цих методів базується на застосуванні відповідних приладів. Знання цих методів та принципів використання обладнання є необхідною умовою підготовки спеціалістів галузі.
Предметом компоненти є основні методи та обладнання для інструментального аналізу складу та структури силікатних систем та полімерних композитів.
Мета освітньої компоненти.
Метою освітньої компоненти є посилення у студентів компетентностей:
- ЗК02. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
- ЗК03. Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.
- ФК01 Здатність використовувати положення і методи фундаментальних наук для вирішення.
- ФК02 Здатність використовувати методи спостереження, опису, ідентифікації, класифікації задач дослідження.
- ФК10 Здатність розраховувати основні процеси в технологіях неорганічних і органічних зв’язуючих та композиційних матеріалів, проектувати структуру та склад композиційних і полімерних матеріалів для одержання необхідного рівня їх технічних та експлуатаційних властивостей
1.2. Основні завдання освітньої компоненти.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти після засвоєння освітньої компоненти мають продемонструвати такі результати навчання:
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти мають отримати:
знання:
- напрямків і різновидів аналізу вихідних матеріалів і композитів,
- основних інструментів і приладів, їх аналітичних можливостей,
- методики підготовки зразків і проведення аналізу,
- основ системного аналізу отриманих результатів.
уміння:
- визначати раціональні методи аналізу матеріалів;
- підготовки зразків відповідно до методики конкретного інструментального аналізу:
- проведення аналізу і обробки отриманих результатів.
досвід:
- практичного застосування сучасних методик та обладнання для інструментальних методів дослідження та аналізу структури матеріалів та виробів.
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Зазначається перелік ОК, знань та умінь, володіння якими необхідні студенту для успішного засвоєння компоненти:
|
Загальна та неорганічна хімія чч. 1 та 2 |
Хімічні елементи та оксиди як складові мінералогічного складу неорганічних матеріалів. |
|
Вища математика чч. 1 та 2 |
Розрахунки та перетворення |
|
Техніка хімічного експерименту |
Методи та методики визначення хімічного складу матеріалів. |
|
Фізика, ч.1 та 2 |
Фізичні засади перетворень матеріалів під впливом механічної та теплової енергії, основи оптики: поглинання та відбиття світла, деформація та міцність матеріалів |
Перелік освітніх компонент, які базуються на результатах навчання з даної компоненти.
Освітні компоненти, які базуються на результатах навчання: освітні компоненти циклу професійної підготовки, в рамках яких передбачена обробка та аналіз експериментальних даних про склад та структуру сировини та матеріалів як основи для оптимізації технологічних процесів виробництва.
3. Зміст навчальної дисципліни
Вступ - Призначення та різновиди інструментальних методів хімічного аналізу.
Тема1: Основні принципи інфрачервоної спектроскопії та Раман-спектроскопії. Фізико-хімічні основи спектроскопії. Зв’язок між хімічним складом та спектральною картиною Устаткування для одержання спектрів полімерів, неорганічних та органічних речовин. Застосування ІЧ-спектроскопії.
Продовження Теми1: Аспекти інтерпретації інфрачервоних спектрів. Приклади дослідження реальних хімічних процесів за допомогою ІЧ-спектроскопії, віднесення смуг поглинання у відповідності до складу зразку.
Тема 2: Динамічний механічний аналіз. Основні поняття динамічного аналізу, моделі деформації твердих тіл. Базис та інструментарій методу. Інтерпретація даних динамічно-механічного аналізу та його види.
Тема 3: Реологічні методи дослідження. Загальні поняття про реологію матеріалів, видт неньютонівської течії. Обладнання для одержання реологічних показників, інтерпретація реограм.
Тема 4: Властивості поверхні. методи визначення енергії поверхні. Метод Брунауера-Емета-Теллера визначення питомої поверхні матеріалів, обладнання та інтерпретація результатів.
Продовження Теми 4. Методи визначення Енергії поверхні. Уявлення про вільну поверхневу енергію твердих тіл. Підходи Зісмана, Оуенса-Вендта та ван Осса. Практичне визначення поверхневої енергії.
Тема 5: Спектроскопія лазерного розсіювання. Фізичні основи методи спектроскопії лазерного розсіювання. Обмеження методу за розміром частинок. Основне обладнання та приготування зразків. Інтерпретація гранулометричних кривих.
Тема 6. Різновиди методів дослідження складу та структури матеріалів та виробів. Вимірювання та інструменти. Точність та похибка вимірювання. Метрологічне забезпечення.
Тема 7. Методи термічного аналізу. Фізико-хімічні засади . Диференційний термічний аналіз. Деріватограф. Підготовка препаратів та аналіз результатів дослідження.
Тема 8. Рентгенівський аналіз. Історія створення та розвиток методу.. Дифракція рентгенівських променів. Дифрактометр. Підготовка препаратів та аналіз результатів дослідження.
Тема 9. Мікроскопічний аналіз та його значення для дослідження. Оптична мікроскопія – створення та розвиток методу. Різновидиди та конструкція оптичного мікроскопу. Шліф та аншліф..
Тема 10. Електронна мікроскопія. Принцип дії та устрій просвітлювального та растрового електронних мікроскопів. Приклади використання електронної мікроскопії матеріалів і виробів.
4. Навчальні матеріали та ресурси
Навчальні матеріали, зазначені нижче, доступні у бібліотеці університету та у бібліотеці кафедри хімічної технології композиційних матеріалів. Обов’язковою до вивчення є базова література, інші матеріали – факультативні. Розділи та теми, з якими студент має ознайомитись самостійно, викладач зазначає на лекційних та лабораторних заняттях.
Базова:
1. Методи дослідження складу та структури композитів та сировинних матеріалів: навч. посіб. / В.А.. Свідерський, Л.П. Черняк, Н.О. Дорогань, О.О. Сікорський.: – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024. – 165 с. –Електронний ресурс : https://ela.kpi.ua/handle/123456789/65010
2. Виготовлення та тестування композитів з різновидами мінеральних зв’язуючих і наповнювачів : лабораторний практикум / [В.М. Пахомова, Н.О. Дорогань, Л.П. Черняк] // Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, вид-во «Політехніка», 2019. – 68 с.
3. Ристич М. М. Основи науки про матеріали. Пер. з сербського С.М. Радич. – Київ: Наукова думка, 1984. − 152 с.
4. Практикум з аналітичної хімії. Інструментальні методи аналізу. [для студ. вищ. навч. закл.] / Студеняк Я.І., Воронич О.Г., Сухарева О.Ю., Фершал М.В., Базель Я.Р - Ужгород, 2014.- 129 с.
Додаткова
5. ДСТУ Б А.1.1-10-94. Метод мікроскопічного кількісного аналізу структури матеріалів. Терміни та визначення. – Введ. 01.10.94. – К.: Держ-коммістобудування України,1994. – 36 с.
6. ДСТУ Б А.1.1-9-94. Метод електронної мікроскопії матеріалів. Терміни та визначення. – Введ. 01.10.94. – К.: Держкоммістобудування України,1994. – 29 с.
7. ДСТУ Б А.1.1-8-94. Метод рентгеноструктурного аналізу матеріалів. Апаратурне оформлення. Терміни та визначення. – Введ. 01.10.94. – К.: Держкоммістобудування України,1994. – 33 с.
8. ДСТУ Б А.1.1-8-94. Метод термічного аналізу матеріалів. Терміни та визначення. – Введ. 01.10.94. – К.: Держкоммістобудування України,1994. – 36 с.
9. Звягін Б.Б. Електронографія і структурна кристалографія глинистих мінералів. –М.: Наука, 1964. –282с.
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття
Вичитування лекцій з ОК проводиться паралельно з виконанням студентами лабораторних робіт та розглядом ними питань, що виносяться на самостійну роботу. При читані лекцій застосовуються засоби для відеоконференцій (Google Meet, Zoom тощо) та ілюстративний матеріал у вигляді презентацій, графіків та рисунків, які розміщені на платформі Sikorsky-distance. Після кожної лекції рекомендується ознайомитись з матеріалами, рекомендованими для самостійного вивчення, а перед наступною лекцією – повторити матеріал попередньої.
|
№ |
Дата |
Опис заняття |
|
1 |
1 тиждень |
Вступне заняття. Ознайомлення з предметом дисципліни, класифікація методів дослідження, РСО. |
|
2 |
2 тиждень |
Тема1: Основні принципи інфрачервоної спектроскопії та раман-спектроскопії |
|
3 |
3 тиждень |
Продовження Теми1: Аспекти інтерпретації інфрачервоних спектрів |
|
4 |
4 тиждень |
Тема 2: Динамічний механічний аналіз |
|
5 |
5 тиждень |
Тема 3: Реологічні методи дослідження |
|
6 |
6 тиждень |
Тема 4: Властивості поверхні |
|
7 |
7 тиждень |
Продовження Теми 4: Методи визначення енергії поверхні |
|
8 |
8 тиждень |
Тема 5: Спектроскопія лазерного розсіювання |
|
9 |
9 тиждень |
МКР з першої частини курсу |
|
10 |
10 тиждень |
Тема 6. Різновиди методів дослідження складу та структури матеріалів та виробів. Вимірювання та інструменти. |
|
11 |
11 тиждень |
Тема 7. Методи термічного аналізу. Фізико-хімічні засади . |
|
12 |
12тиждень |
Продовження теми 7: Методика термічного аналізу. Дериватограф. |
|
13 |
13 тиждень |
Тема 8. Рентгенівський аналіз. Історія створення та розвиток методу. Дифракція рентгенівських променів. |
|
14 |
14 тиждень |
Продовження теми 8: Cучасне устаткування для рентгенівського дослідження матеріалів і виробів. Дифрактометр. |
|
15 |
15 тиждень |
Тема 9. Мікроскопічний аналіз та його значення для дослідження. Оптична мікроскопія. |
|
16 |
16 тиждень |
Тема 10. Електронна мікроскопія. Принцип дії та устрій просвіт- лювального електронного мікроскопу. |
|
17 |
17 тиждень |
Продовження теми 10: Створення та принцип дії скануючого (растрового) мікроскопу. |
|
18 |
18 тиждень |
Продовження теми 10: Виготовлення препаратів. Приклади використання електронної мікроскопії матеріалів і виробів. |
Лабораторні заняття
Метою лабораторних робіт є закріплення теоретичних знань, отриманих на лекціях та в процесі самостійної роботи з літературними джерелами, в ході вивчення навчальної ОК «Методи дослідження складу та структури композитів та сировинних матеріалів». Тематика лабораторних робіт спрямована на ознайомлення з обладнанням, та набуття практичних навичок аналізу складу та структури силікатів.
|
№ |
Дата |
Опис заняття |
Години |
|
1 |
Перше заняття |
Вступ. Інструктаж з курсу лабораторних робіт, послідовність підготовки та захисту, РСО курсу. Лабораторна робота1: Інфрачервона спектроскопія |
4 |
|
|
Друге заняття |
Лабораторна робота2: Фотостаріння полімерів: визначення глибини перебігання процесів |
4 |
|
|
Третє заняття |
Лабораторна робота3: Дослідження реологічних властивостей полімерних гелей |
4 |
|
|
Четверте заняття |
Лабораторна робота4: Визначення енергії поверхні полімерів методом Оуенса-Вендта |
4 |
|
|
П’яте заняття |
Лабораторна робота 5: Аналіз та порівняння проб сировини згідно ДСТУ. |
4 |
|
|
Шосте заняття |
Лабораторна робота 6: Диференційний термічний аналіз. |
4 |
|
|
Сьоме заняття |
Лабораторна робота 7: Рентгенівські методи аналізу |
4 |
|
|
Восьме заняття |
Лабораторна робота 8: Оптична мікроскопія. Електронна мікроскопія. Аналіз результатів. |
4 |
|
|
Дев’яте заняття |
Захист лабораторних робіт/Проведення заліку з дисципліни |
4 |
6. Самостійна робота студента
Самостійна робота студента (СРС) протягом семестру включає повторення лекційного матеріалу, підготовку до лабораторних занять, оформлення звітів, виконання ДКР, підготовка до захисту лабораторних робіт, підготовка до модульної контрольної роботи та до заліку. Рекомендована кількість годин, яка відводиться на підготовку до зазначених видів робіт:
|
Вид СРС |
Кількість годин на підготовку |
|
Підготовка до аудиторних занять: повторення лекційного матеріалу, оформлення протоколів з лабораторних робіт та підготовка до їх захисту |
1 – 2 години на тиждень |
|
Виконання домашньої контрольної роботи |
10 годин |
|
Підготовка до МКР (повторення матеріалу) |
2 години |
|
Підготовка до залік |
10 годин |
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
У звичайному режимі роботи університету лекції та лабораторні роботи проводяться в навчальних аудиторіях. У змішаному режимі лекційні заняття проводяться через платформу дистанційного навчання Сікорський, лабораторні роботи – у лабораторіях навчального корпусу. У дистанційному режимі всі заняття проводяться через платформу дистанційного навчання Сікорський. Відвідування лекцій та лабораторних робіт є обов’язковим.
На початку кожної лекції проводиться опитування за матеріалами попередньої лекції із застосуванням інтерактивних засобів (Google Forms тощо). Перед початком чергової теми лектор може надсилати питання із застосуванням інтерактивних засобів з метою визначення рівня обізнаності здобувачів за даною темою та підвищення зацікавленості.
Правила захисту лабораторних робіт:
- До захисту допускаються студенти, які виконали роботу та оформили протокол.
- На захист виносяться питання, що стосуються теоретичних засад та особливостей методики виконання даної роботи.
- Виконання роботи та її захист оцінюється згідно РСО та виставляється загальна оцінка і робота вважається захищеною.
- Несвоєчасні захист і виконання роботи без поважної причини штрафуються відповідно до правил призначення заохочувальних та штрафних балів.
Правила призначення заохочувальних та штрафних балів:
- Несвоєчасне виконання лабораторної роботи без поважної причини штрафуються 1 балом;
- Несвоєчасний захист роботи без поважної причини штрафуються 1 балом;
- Відсутність на модульній контрольній роботі без поважної причини штрафуються 1 балом;
- За кожний тиждень запізнення з поданням домашньої контрольної роботи на перевірку нараховується 1 штрафний бал (але не більше 5 балів).
- За активну роботу на лекції та лабораторному занятті нараховується до 1 заохочувального балу (але не більше 5 балів на семестр).
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Види контролю встановлюються відповідно до Положення про поточний, календарний та семестровий контроль результатів навчання в КПІ ім. Ігоря Сікорського:
- Поточний контроль: виконання та захист лабораторних робіт, МКР та РГР
- Календарний контроль: проводиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
- Семестровий контроль: залік.
Рейтингова система оцінювання результатів навчання
1. Рейтинг студента з кредитного модуля розраховується виходячи із 100-бальної шкали. Рейтинг (протягом семестру) складається з балів, що студент отримує за:
- написання модульної контрольної роботи;
- виконання лабораторних робіт (8 робіт);
- виконання домашньої контрольної роботи.
2. Критерії нарахування балів.
2.1. Модульна контрольна робота
Ваговий бал – 10. Модульна контрольна робота складається з чотирьох частин (відповідно до основних тем). Максимальна кількість балів за контрольні роботи дорівнює: 10 балів ´ 4 = 40 балів
- «відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 10-8 бали;
- «добре» – достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації) або повна відповідь з незначними неточностями – 7-4 бали;
- «задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 3-1 бал;
«незадовільно» – відповідь не відповідає вимогам до «задовільно» – 0 балів
2.2. Виконання лабораторних робіт
Ваговий бал – 5. Максимальна кількість балів на усіх лабораторних заняттях дорівнює : 5 бали ´ 8 = 40 балів
– «відмінно» – безпомилкове виконання та оформлення аудиторного та домашнього завдання – 5 бали;
– «добре» – вірне в цілому виконання з незначними недоліками в оформленні, або помилковим виконанням окремих елементів роботи – 4 бали;
– «задовільно» – вірне виконання роботи після навідної допомоги викладача або проведення роботи зі значущими помилками, які підлягають виправленню – 3-1 бал;
- «незадовільно» - робота не виконана або не захищена –0 балів.
2.3. Розрахунково-графічна робота (РГР) оцінюється із 20 балів за такими критеріями:
- «відмінно» – творчий підхід до розкриття проблеми – 20-15 балів;
- «добре» – глибоке розкриття проблеми, відображена власна позиція – 8-14 балів;
- «задовільно» – обґрунтоване розкриття проблеми з певними недоліками – 1-7 балів;
- «незадовільно» – завдання не виконане, РГР не зараховано – 0 балів.
За кожний тиждень затримки із поданням домашньої контрольної роботи нараховуються штрафні –1 бал (усього не більше – 8 балів). Наявність позитивної оцінки з РГР є умовою допуску до залікової контрольної роботи.
3. Умовою позитивної першої атестації є отримання не менше 8 балів та виконання всіх лабораторних робіт (на час атестації) за умови написання першої частини МКР. Умовою позитивної другої атестації – отримання не менше 22 балів, виконання всіх лабораторних робіт (на час атестації) за умови зарахування не менше двох частин МКР.
Розрахунок шкали (R) рейтингу:
Рейтингова оцінка (
) з кредитного модуля, семестрова атестація з якого передбачена у вигляді заліку, формується як сума балів поточної успішності навчання:
rC = rлб + rмкр + rргр
rC = 40+40+20=100 балів
Розмір шкали рейтингу RD = 100
4. Сума рейтингових балів, отриманих студентом протягом семестру, за умови захисту всіх лабораторних робіт, МКР та РГР переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею (п.6). Якщо сума балів менша за 60, але захищені всі лабораторні роботи, виконані МКР та РГР студент виконує залікову контрольну роботу. У цьому разі підсумкова оцінка є сумою балів за залікову контрольну роботу та балів набраних протягом семестру за МКР та РГР ця сума переводиться до підсумкової оцінки згідно з таблицею п. 6.
Залікова контрольна робота оцінюється в 40 балів. Контрольне завдання цієї роботи складається з двох теоретичних запитань та практичного завдання.
Кожне теоретичне питання оцінюється з 12 балів, а практичне завдання в 16 балів за такими критеріями:
– «відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації), надані відповідні обґрунтування та особистий погляд – 16-12 балів;
- «добре» – достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації), що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь», або незначні неточності) – 11-8 балів;
- «задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації. що виконана згідно з вимогами до «стереотипного» рівня та деякі помилки) – 7-4 бали;
– «незадовільно» – незадовільна відповідь – 0 балів.
5. Здобувач ВО, який у семестрі отримав більше 60 балів, але бажає підвищити свій результат, може взяти участь у заліковій контрольній роботі. У цьому разі всі бали набрані протягом семестру анулюються, остаточний результат складається із балів, що отримані на заліковій контрольній роботі за МКР та РГР.
6. Сума стартових балів та балів за залікову контрольну роботу переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Вимоги до оформлення звіту з лабораторних робіт, перелік запитань до МКР, РГР та залікової контрольної роботи наведені у Google Classroom «Методи дослідження складу та структури композитів та сировинних матеріалів» (платформа Sikorsky-distance).
Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Інфрачервона спектроскопія, Термогравіметричний аналіз, Рентгенівский аналіз, Оптична мікроскопія
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Миронюк О. В.; Баклан Д. В.; Дорогань Н. О.;
Ухвалено кафедрою ХТКМ (протокол № 20 від 24.06.2024 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 10 від 21.06.2024 )