Результат обучения по профилю бакалавриата «Компьютерная физика» (направление подготовки 03.03.02 Физика) – базовое высшее физико-математическое образование классического университетского уровня, включая компьютерные технологии в физике и технике, формирование у студентов общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций в области научно-исследовательской деятельности по направлению подготовки 03.03.02 Физика с применением компьютерных технологий.
Перечень формируемых компетенций определен Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС) по направлению подготовки 03.03.02 Физика и предполагает творческий характер обучения. В частности, подбор дисциплин и университетские технологии их изучения способствуют приобретению студентами фундаментальных знаний и формированию у студентов способности к самоорганизации и самообразованию; способности к использованию базовых теоретических знаний и методологии фундаментальных разделов общей и теоретической физики для решения профессиональных задач в различных областях современной жизни, науки и техники; способности к использованию методов, способов и средств получения, хранения, переработки информации, профессионального владения компьютером как средством управления информацией.
В процессе изучения физико-математических дисциплин, информационных технологий, иностранного языка студенты также планомерно осваивают методы научных исследований и моделей физических явлений; участвуют в проведении физических исследований и в компьютерной обработке их результатов, представлении результатов исследований на научных конференциях различного ранга (кафедральных, факультетских университетских, всероссийских и международных), работают с учебной и научной отечественной и иностранной литературой с использованием новых информационных технологий.
Программа обучения предусматривает также «вооружение» студентов необходимыми для успешной практической деятельности знаниями в области социальных аспектов физического образования, экономики, правоведения, гуманитарных наук, защиты жизнедеятельности, экологии, химии, физической культуре.
Структура образовательной программы баклавриата по профилю «Компьютерная физика» включает базовую (обязательную) и вариативную части, что позволяет динамично вносить актуальные изменения в рабочий учебный план и обеспечивать для студентов индивидуальные образовательные траектории. Программа бакалавриата состоит из следующих блоков.
Блок 1 "Дисциплины (модули)" содержит дисциплины (модули, объединяющие однородные по содержанию дисциплины), входящие в базовую (обязательные дисциплины) и вариативную (вариативные дисциплины) части программы.
В блок 1 входят:
а) дисциплины по высшей математике для классических университетов: математический анализ, аналитическая геометрия и линейная алгебра, векторный и тензорный анализ, теория функций комплексного переменного, дифференциальные уравнения, интегральные уравнения и вариационное исчисление, теория вероятностей и математическая статистика;
б) дисциплины общего курса физики для классических университетов: механика, молекулярная физика, электричество и магнетизм, оптика, атомная физика, физика атомного ядра и элементарных частиц (формы занятий по всем разделам разнообразны – лекции, семинарские (практические) занятия и занятия в общем физическом практикуме (выполнение лабораторных работ), причем каждый из разделов начинается с изучения исходных понятий);
в) дисциплины по теоретической физике для классических университетов: теоретическая механика, механика сплошных сред, электродинамика, квантовая теория, физика конденсированного состояния, термодинамика, статистическая физика, физическая кинетика, а также методы математической физики);
г) специальные физико-технические дисциплины (методы и модели физических явлений, физика лазеров, радиофизика, нелинейная физика и теория детерминированного хаоса, электротехника, вакуумная и твердотельная электроника, взаимодействие излучения с веществом);
е) дисциплины по информационным и компьютерным технологиям в физике: программирование на языках различного уровня и различного назначения, численные методы, вычислительная физика, особенности множества машинных чисел и вычислений, компьютерные графика и вёрстка научных текстов, подготовка научных презентаций, статистическая обработка экспериментальных данных любой природы, цифровая обработка сигналов, методы кодирования данных, основы криптографии, теория квантовых компьютеров, сопряжение периферийных устройств с компьютером, синтез цифровых устройств на базе ПЛИС, основы САПР, спецпрактикум 1 (изучение операционных систем), спецпрактикум 2 (параллельные вычисления), физические методы и средства информационной безопасности, информационные лазерные системы, оптическая обработка информации, нелинейно-оптические методы обработки сигналов, надежность радиоэлектронных и компьютерных систем, метрология;
ж) гуманитарные дисциплины: русский язык и культура речи, иностранный язык, экономика, правоведение
Блок 2 "Практики" образовательной программы (вариативная часть) включает ознакомительную практику, вычислительную практику, научно-исследовательскую практику, преддипломную практику.
Блок 3 "Государственная итоговая аттестация" (обязательная часть). Ее содержание составляет подготовка и публичная защита выпускной квалификационной работы.
Формы учебных занятий по программе бакалавриата: лекции, семинары, практические занятия, лабораторные работы, контрольные работы, коллоквиумы, научно-исследовательская работа, учебные и производственная практики, курсовое проектирование (курсовая работа), консультации, самостоятельная работа. Соотношение между объемами различных форм занятий определяется ФГОС.
Общая трудоемкость программы за 4 года обучения определена в 240 зачетных единиц (1 зачетная единица = 36 академических час.)
Квалификация выпускника – бакалавр физики, срок обучения – 4 года (очная форма).
Продолжение обучения на физическом факультете возможно далее в магистратуре и аспирантуре.
Компьютерный мониторинг. Сотрудниками кафедры компьютерной физики и метаматериалов на базе Саратовского филиала Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН на протяжении 25 лет проводится серьезная научно-исследовательская и внедренческая деятельность в области автоматизированного мониторинга производственных процессов на строительстве мостовых переходов федерального значения на реках Волге и Каме. Эти разработки в 2002 г. отмечены Премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники (лауреат Премии – Наянов Владимир Иванович).
Аналитическое и компьютерное моделирование флуктуационных и хаотических процессов. Разработана новая иерархия солитонных уравнений математической физики. Построен новый комплекс аналитический моделей хаотических и стохастических процессов на базе теории марковских случайных процессов. Развивается кинетическая теория нестационарных временных рядов, в том числе в приложениях к хаотической криптографии, алгоритмам машинных датчиков псевдослучайных чисел. Результаты отражены в монографиях, опубликованных в издательствах ФИЗМАТЛИТ (г. Москва) и Саратовского университета.
Компьютерное и теоретическое исследование перспективных метаматериалов, твердотельных структур и волоконных световодов. Результаты работ опубликованы в международных журналах и представлены в докладах на международных конференциях. Исследования ведутся в рамках научных грантов.
Акусто- и оптоэлектроника. Разрабатываются устройства высокочастотной акустики, акустической микроскопии и томографии, акустической спектроскопии, акустооптики, оптической обработки информации, оптической и акустической голографии, трехмерного изображения и соответствующего программного обеспечения к ним. Результаты разработки демонстрировались, в частности, на Международном инновационном форуме в С.-Петербурге в 2015 г.
Аспиранты. В 2016 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук аспирант (в настоящее время – ассистент) кафедры компьютерной физики и метаматериалов А. С. Пластун. Аспиранты кафедры С. Корсакова и Д. Животков прошли зарубежные стажировки. Аспиранты К. Машинский, М.Моисеенко, В. Мельникова имеют публикации в высокорейтинговых научных журналах, выступают с докладами на международных научных конференциях, в том числе зарубежных. Несколько аспирантов и выпускников кафедры являются лауреатами Премии Правительства Российской Федерации за научные достижения.
