Электроника и наноэлектроника: введение в направление

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
 
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
__________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
ЭЛЕКТРОНИКА 
И НАНОЭЛЕКТРОНИКА 
 
Введение в направление 
 
 
Хрестоматия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2019 

УДК 621.38-022.532(08)+621.3.049.77(08) 
Э 455 
 
Рецензенты: 
В.И. Попов, канд. техн. наук, доцент  
Б.Ф. Симонов, д-р техн. наук, профессор 
 
Составители: 
канд. филос. наук, доцент Е.Я. Букина, 
канд. тех. наук, ст. преп. Р.Л. Горбунов, 
Н.А. Севостьянов, 
д-р техн. наук, профессор С.А. Харитонов 
 
Работа подготовлена на кафедре электроники и электротехники  
для студентов, обучающихся по направлению 11.03.04 – Электроника 
и наноэлектроника 
 
Э 455  
Электроника и наноэлектроника: введение в направление: 
хрестоматия / сост. Е.Я. Букина, Р.Л. Горбунов, Н.А. Севостьянов, С.А. Харитонов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. –  
200 с. 

ISBN 978-5-7782-3971-5 

Хрестоматия представляет собой набор фрагментов текстов, которые, как уверены составители пособия, помогут начинающим специалистам в полной мере понять и осознать предмет изучаемой области. 
Выбранные фрагменты наглядно демонстрируют мировые тенденции 
и требования промышленности к техническим специалистам широкого профиля. 
Предназначена для самостоятельного чтения студентами, обучающимися по направлению 11.03.04 – Электроника и наноэлектроника. 
 
 
 
УДК 621.38-022.532(08)+621.3.049.77(08) 
 
ISBN 978-5-7782-3971-5 
© Букина Е.Я., Горбунов Р.Л.,  
 
Севостьянов Н.А., Харитонов С.А., 2019 
 
© Новосибирский государственный 
 
технический университет, 2019 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение .................................................................................................................. 5 

Часть 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ ЗНАНИЕ В ИНЖЕНЕРНОМ  
ОБРАЗОВАНИИ ....................................................................................... 7 
Московченко А.Д. Фундаментальное и технологическое знание в инженерно-технологическом образовании XXI века ................................................... 9 
Крылов А.Н. Мои воспоминания ......................................................................... 15 
Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы ................................................................ 19 
Вейль Г. Математическое мышление .................................................................. 20 
Булашкова М.Г., Ломакина А.Н., Чаузова Е.А., Зотова С.А. Роль математики в современном мире ................................................................................ 22 
Щипцова Т.А., Щипцова А.В., Мустафина Д.А. Математическое мышление как основа инженерного образования ...................................................... 24 
Никитаев В.В. Инженерное мышление и инженерное знание (логикоматематический анализ) ....................................................................................... 27 
Рождественская Е.А. Модель математических способностей инженера 
и ее реализация в процессе обучения студентов высшей математике ............. 47 

Часть II. ГУМАНИТАРНОЕ ЗНАНИЕ В ИНЖЕНЕРНОМ  
ОБРАЗОВАНИИ .................................................................................... 53 
Колоницкая О.Л. Гуманитарная составляющая технического образования в XXI веке ....................................................................................................... 55 
Пазухина О.Р. Гуманитарные аспекты технического инженерного образования ................................................................................................................... 61 
Чешев В.В. Инженерное мышление в антропологическом контексте ............. 63 
Шипунова О.Д. Когнитивные основания междисциплинарной подготовки инженера ..................................................................................................... 76 
Кольченко М.А., Чернышев А.В. Зачем инженеру гуманитарное образование: взгляд изнутри ........................................................................................... 78 
Вишневская М.В. Применение личностно-ориентированного и контекстного подходов в процессе формирования гуманитарной культуры 
будущих инженеров .............................................................................................. 82 
Иванова Р.А. О роли гуманитарных знаний в техническом образовании ....... 86 

Часть III. ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ ........................................................... 89 
Иванов Б.И., Чешев В.В. Становление и развитие технических наук .............. 91 

Якупова А.Р., Чернявская В.И. Компетентностная модель специалиста 
технического профиля ........................................................................................ 100 
Кураев А.А., Трубецков Д.И. (ред.) Методы нелинейной динамики и 
теории хаоса в задачах электроники сверхвысоких частот ............................. 106 
Аркадов Г.В., Батоврин В.К., Сигов А.С. Системная инженерия как 
важнейший элемент современного инженерного образования ...................... 107 
Рахманкулова Г.А., Кузьмин С.Ю., Мустафина Д.А., Ребро И.В. Формирование инженерного мышления через исследовательскую деятельность ..................................................................................................................... 115 
Сазонова З.С., Чечеткина Н.В. Развитие инженерного мышления – основа повышения качества образования ............................................................ 129 
Мачулина И.И. Основные компоненты модели инженера XXI столетия ...... 141 
Крик Э. Введение в инженерное дело ............................................................... 144 
Гомонай М.В., Уфимцев А.М. Методы решения инженерных задач как 
инструмент углубления знаний ......................................................................... 152 
Боровков А.И. Современное инженерное образование ................................... 154 
Карлов Н.В., Кудрявцев Н.Н. К истории элитного инженерного образования .................................................................................................................... 171 
Евстифеева Е.А., Рассадин С.В., Филиппченкова С.И., Иванов С.В. Инженер XXI века: конвергенция личностных, профессиональных и социально значимых компетенций в ситуации принятия решения ....................... 173 

Часть IV. СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «ПРОМЫШЛЕННАЯ (СИЛОВАЯ) 
ЭЛЕКТРОНИКА» .............................................................................. 177 
Паспорт специальности Силовая электроника 05.09.12 .................................. 179 
Герасимов В.Г. Основы промышленной электроники..................................... 181 
Горбачев Г.Н., Чаплышин Е.Е. Промышленная электроника ......................... 186 
Забродин Ю.С. Промышленная электроника ................................................... 189 
Каганов И.Л. Промышленная электроника ...................................................... 192 
Кузнецов Ф.А. Оценка рынка устройств и систем силовой электроники 
в Российской Федерации .................................................................................... 197 
 
 

 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Начало XXI века – это время неограниченных технологических 
возможностей. Технологии глубоко проникли в нашу жизнь и во многом изменили ее. Инженер – это специалист, отвечающий за изобретение, внедрение и усовершенствование технологий в самых разных 
направлениях человеческой мысли. Именно изобретатели и исследователи меняют мир вокруг.  
Профессия инженера настолько интересна, насколько и сложна. 
Инженер-специалист применяет теорию на практике, воплощает в 
жизнь идеальные абстрактные модели с учетом большого количества 
ограничений, создает реальные устройства или объекты. К тому же 
ограничения, накладываемые на реальную модель, могут касаться широкого диапазона сфер человеческой жизни, могут быть социальными, 
экономическими, механическими и т. д. Некоторые факторы, влияющие на реальный объект, можно предсказать, тогда как другие станут 
абсолютной неожиданностью.  
Инженерная мысль – это мысль системная, являющаяся синтезом 
всего жизненного и профессионального опыта специалиста, это объединение всевозможных сфер человеческой деятельности. Деятельность инженера всегда направлена на решение конкретных задач, которые чаще всего не формируются полностью на языке профессиональных терминов и специальных обозначений. Специалист-инженер 
переводит эту задачу на универсальный язык описания моделей и объектов – язык математики, дальше использует способы описания моделей внутри специализированной области знаний и в конце концов 
находит пути ее решения. 
Математическое мышление помогает подходить к задаче системно. 
Системное мышление – это такой образ мышления, которое позволяет 

представить модель объекта и попытаться ответить на вопросы: «Что 
необходимо получить в результате?»; «Что для достижения результата 
имеется сейчас?»; «Чего не хватает?»; «Что необходимо сделать для 
достижения цели?»; «Какие существуют способы решения подобных 
задач?» и т. д. Другими словами, системный подход позволяет предвосхищать возникающие проблемы и сложности в ходе разработки 
конкретной модели или системы.  
XXI век – век стремительного развития науки и техники, специалисту в таких условиях необходимо быстро адаптироваться к изменению 
обстоятельств, трендов и требований к продукции. Если следовать такому контексту для понятия «инженер», то необходимость общекультурного развития специалиста не вызывает сомнений. Именно общее и 
совокупное знание формирует гибкость ума, универсальность мысли. 
Специалист широкого кругозора имеет возможность находить нестандартные и эффективные решения, вдохновляясь опытом всего человечества.  
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

ЧАСТЬ 1 

 

 
ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ  
ЗНАНИЕ  
В ИНЖЕНЕРНОМ  
ОБРАЗОВАНИИ 

 

А.Д. Московченко 
 
ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ  
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАНИЕ  
В ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ  
ОБРАЗОВАНИИ XXI ВЕКА 
 
XXI век – это век интеграции (согласования) науки, технологии, 
образования. 
Это предполагает усиление фундаментальной и технологической 
составляющей при подготовке инженера1. При этом возникает вопрос 
«Что же необходимо понимать под фундаментальной и технологической подготовкой современного инженера?» 
В обществе (в том числе в официальной науке) до сих пор доминирует представление о фундаментальных и прикладных науках. Фундаментальные науки выявляют в «чистом виде» закономерности природы и общества, а прикладные ищут способы применения на практике 
того, что познано теоретическими науками. Суть концепции в следующем: фундаментальные науки – это науки теоретические, прикладные же «науки» лишены собственного теоретико-познавательного 
смысла и сводятся к определенным технологическим рецептам внедрения результатов фундаментальных наук в производство, в практику. 
В таком случае существуют не два класса наук (фундаментальные и 
прикладные), а один – класс фундаментальных наук. Именно в таком 
ключе проводил в свое время классификацию наук академик Б.М. Кедров. Наряду с фундаментальными науками он выделял «науки прикладные», лишенные собственного предмета исследования, например 
математика (прикладные отрасли математики), физика (прикладные 
отрасли физики) и т.д. Более того, в класс прикладных «наук» включены и такие науки, которые с большой натяжкой можно отнести к прикладным отраслям, как естествознание и обществознание – это науки 
технические, сельскохозяйственные, медицинские и другие, которые 

                                                      

1 Московченко А.Д. Проблема интеграции фундаментального и технологического знания. – Томск: ТУСУР, 2001. – 192 с. 

по характеру являются междисциплинарными и тесно связаны с общественным производством2. 
Взгляд, изложенный выше на фундаментальное и прикладное знание, доминировал в XX веке. Но за последние полвека в науке, в технологии, образовании произошли кардинальные изменения. Были сделаны величайшие фундаментальные и технологические открытия. Биосфера стремительно стала замещаться техносферой. Это привело к 
рассогласованию между фундаментальной наукой, технологией и образованием. Технологические знания, которые ранее представлялись 
как прикладные отрасли фундаментальных наук, стали обретать собственную теорию. Особенно это характерно для технического знания3. 
Образовательные системы наряду с фундаментальной составляющей 
все более наращивали технологическую. Технологическое развитие 
общества идет по пути глубокой интеграции науки, производства и 
образования4. <…> 
Таким образом, наряду с фундаментальными науками формируются и интенсивно развиваются науки технологические, тесно связанные 
с фундаментальной наукой, образованием и общественным производством. Если фундаментальные науки описывают естественные процессы (природные и социальные), то технологические науки – процессы 
искусственные, созданные человеком. Системно-методологический 
переворот в науке, который связан с переходом от фундаментальноприкладного к фундаментально-технологическому, оказал огромное 
влияние на образование. Этот переворот связан главным образом с 
осмыслением мира естественного и мира искусственного, согласованием этих миров. 
Общепринятое представление о структуре наук (деление на фундаментальные и прикладные) основано на гносеологических предпосылках конца XIX – начала XX века и к настоящему времени безнадежно 
                                                      

2 Кедров Б.М. О науках фундаментальных и прикладных // Вопросы философии. – 1972. – № 10. – С. 32–58. 
3 Иванов Б.И., Чешев В.В. Становление и развитие технических наук. – Л.: 
Наука, 1977. – 262 с. 
4 Московченко А.Д. Проблема интеграции фундаментального и технологического знания. – Томск: ТУСУР, 2001. – 192 с.; Беляев А., Лившиц В. Технологическое образование на пороге XXI века. – Томск: STT, 2003. – 504 с. 

устарело. Автор настоящей статьи еще в начале 80-х годов прошлого 
столетия предлагал перейти к более адекватной дихотомии: «фундаментальное-технологическое»5. В основе деления наук на фундаментальные и технологические лежит глубинное онтологическое противостояние естественного и искусственного, что позволяет раскрывать 
диалектику онтологического, гносеологического и образовательного в 
современной высшей школе. При этом как фундаментальные, так и 
технологические науки будут иметь свои поисковые и прикладные исследования6. 
Предложенная нами фундаментально-технологическая структура 
научного знания позволяет с системно-методологических позиций 
оценить интеграцию российской высшей школы в единое европейское 
образовательное пространство (так называемый «Болонский процесс»), 
предполагающее введение двухциклового обучения в высшей школе, 
подготовку бакалавров на первой ступени и магистров – на второй7.  
С этих позиций бакалавр – это знающий специалист, он должен иметь 
представление о естественных закономерностях развития как природно-биосферных, так и техносферических явлений. На этом уровне главное – сформировать целостно-фундаментальное представление о мире. 
Обобщенные программы фундаментальных курсов естествознания и 
обществознания позволят ему определиться в любой профессиональной 
деятельности и по желанию продолжить дальнейшее образование в магистратуре. Основная проблема здесь – насытить фундаментальные 
курсы технолого-прикладными знаниями и умениями, т.е. придать 

                                                      

5 Московченко А.Д. Проблема классификации инженерно-технических 
наук // Философские вопросы развития науки и техники / под ред. В.А. Дмитриенко. – Томск: ТГУ, 1982. – С. 179–192. 
6 Московченко А.Д. Проблема интеграции фундаментального и технологического знания. – Томск: ТУСУР, 2001. – 192 с. 
7 Московченко А.Д. Многоуровневая фундаментально-технологическая 
подготовка специалистов в области техники и технологии // Бакалавры техники и технологии: подготовка и трудоустройство (Труды международного 
симпозиума, 17–18 июня 2004, Москва). – Томск, 2004. – С. 47–49.; Сенашенко В.С. Проблемы интеграции российской высшей школы в единое европейское образовательное пространство // Известия МАН ВШ. – 2005. – № 1. –  
С. 111–121. 

фундаментально-университетскому 
образованию 
рыночно-практическую направленность. Европейская система подготовки бакалавров, 
как правило, носит ограниченный характер и не выходит за рамки подготовки выпускника нашего техникума. Другими словами, фундаментальная тотальность нужна не только европейскому бакалавру, но и 
нашему, российскому, просто нашему бакалавру, в силу особенностей 
исторического развития (усиленная фундаментальная подготовка), это 
будет сделать проще. 
Магистр же должен не только знать, но и уметь. Но это не технолого-прикладные (предметно-материальные) умения бакалавра, а тотальные умения, предполагающие развитую интеллектуально-мыслительную, исследовательскую деятельность, направленную на инновационную деятельность. А для этого он должен иметь полное представление не только о фундаментальном, но и о способах и методах инженерной инновационной деятельности. Тотальная технологичность на 
основе фундаментальной подготовки позволит получить всесторонне 
развитого профессионала инженера, инженера-мыслителя космического масштаба, способного дать всеобъемлющую оценку планетарнотехнологической деятельности. Магистр должен научиться превращать 
(трансформировать) фундаментальное знание в глубинную методологию. То есть если инженер-бакалавр – это инженер-предметник, то 
инженер-магистр – это инженер-методолог, исследующий, проектирующий и конструирующий биотехнологические системы в соответствии 
с биоавтотрофнокосмологическимими закономерностями (автономности, оптимальности и гармоничности)8. Это важное обстоятельство не 
учитывается как европейской высшей школой, так и нашей – российской. Тотальная фундаментальность и технологичность позволяют 
«выйти из пространства знаний в пространство деятельности и жизненных смыслов»9. Европейская система подготовки магистров ограничивается в основном исследовательско-менеджерскими качествами, 

                                                      

8 Московченко А.Д. Проблема интеграции фундаментального и технологического знания. – Томск: ТУСУР, 2001. – 192 с. 
9 Агранович Б.Л., Чудинов В.Н. Системное проектирование содержания 
подготовки инженеров в области высоких технологий // Инженерное образование. – 2003. – Вып. 1. – С. 32–38.