Предпрофильный курс по физике "Занимательные нанотехнологии"
методическая разработка по физике (9 класс) на тему

ОПИСАНИЕ МЕТОДИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей №3

Программа предпрофильного  курса по нанофизике

«Занимательные нанотехнологии»

для учащихся 9 классов

Автор:

учитель физики МБОУ лицея №3 Кащеева Юлия Юрьевна

г. Батайск

Пояснительная записка

 Происходящие в настоящее время стремительные изменения в сфере высоких технологий (электроника, информационные технологии, микромеханика и другие области человеческой деятельности) во многом связаны с фундаментальными и прикладными исследованиями, конструированием и практическим использованием структур, труктуры и материалы с качественно новыми свойствами, возникающими благодаря уменьшению в одном или нескольких измерениях размеров структурных элементов до нанометрового масштаба, а технологии их получения и, в определенных случаях, последующая работа с ними — нанотехнологиями.

При упоминании о наноматериалах и нанотехнологиях имеется в виду широчайший спектр не всегда напрямую связанных между собой структур и процессов в различных областях науки и техники, где уже используются соответствующие технологии и методы. Поэтому целесообразно рассматривать нанотехнологии не как единое целое, а как обобщающее понятие, конкретизируемое применительно к решению соответствующих задач.

Особая роль нанотехнологий в научно-техническом прогрессе на современном этапе и научных представлений о нанообъектах и взаимосвязанных с ними явлениях в становлении современной научной картины мира определяют целесообразность и необходимость исследования научно-методической проблемы «внедрения» элементов знаний о нанотехнологиях в школьное образование.

Нанотехнологии – это технологии, дающие возможность работать с ничтожно малыми объектами, размеры которых измеряются в нанометрах, складывать из них, как из кубиков, устройства и механизмы невидимые обычным глазом. Нанотехнологии впитали в себя самые новые достижения физики, химии и биологии. Нанотехнологии - это очередная технологическая революция - переход от работы с веществом к манипуляции отдельными атомами.

Содержание программы направлено на изучение   сущности таких понятий,  как: нанотехнология, нанотехника, наночастицы и их получение, инструменты нанотехнологов, нанохимия и наноматериалы, наносенсоры и наноэлектроника, нанобиотехнологии, социально-экономические последствия нанотехнологической революции. Курс  предусматривает  проведение исследовательских работ, оформление и защита  самостоятельного проекта, участие во Всероссийской интернет-олимпиаде по нанотехнологиям «Нанотехнологии - прорыв в  будущее».

Программа  направлена  на  изучение курса   в  9   классе. Тематическое планирование составлено из расчета одного учебного часа в неделю. Всего 35 учебных часов в год.

Интегральный характер содержания обучения нанотехнологиям  предполагает построение образовательного процесса на основе межпредметных связей (химии, биологии, физики, экологии). Большое внимание уделяется тому, как природа учит человека создавать удивительные материалы и устройства.

Требования к уровню подготовки к учащимся:

 В процессе обучения учащиеся могут приобрести следующие умения:

-       искать нужную информации;

-       проводить анализ и систематизировать собранную информацию;

-       представлять результаты исследований;

-       оформить творческую работу;

-       защищать выполненный проект.

Перечисленные умения формируются на основе следующих знаний:

-       о понятиях нанотехнологии, нанотехника, нанонаука;

-       о шкале размеров в окружающем мире;

-       о фундаментальных науках (химии, биологии, физики, информатики и т.п.);

-       об инструментах нанотехнологов;

-       о наночастицах и свойствах;

-       о способах получения наночастиц;

-       о необыкновенных свойствах удивительных наноматериалов;

-       о проблемах информатики и сохранении информации и ее решение с помощью нанотехнологии;

-       о суперкомпьютерах, биокомпьютерах;

-       о нанобиотехнологиях;

-       о нанобиороботах и биороботах;

-       о нанокапсулах и нанобиореакторах;

-       об использовании нанотехнологий для создания материалов и устройств с удивительными свойствами;

-       о применении нанотехнологий в медицине, экологии, электронике и других сферах человеческой деятельности;

-       о социально-экономических последствиях нанотехнологической революции;

-       о том, как использовать информацию.

Содержание курса

Глава 1 «Нанотехнологии – что это такое» - 5 часов

Основные понятия нанотехнологии, зачем нужны нанотехнологии, зарождение и развитие нанотехнологий. Значение слов «нано» и «технологии».Нанотехнологии и как они изменяют свойства вещей.

Глава 2 «Азы нанотехнологий» - 6 часов

Специфика наномира. Шкала размеров объектов, существующих в природе. Зарождение и рост наночастиц.  Два способа получения наночастиц. Первый, более простой, метод – «сверху вниз». Второй – «снизу вверх». Конструирование наноматериалов и наноустройств из наночастиц  атомов, молекул. Наномир начинает работать на нас.

Глава 3 «Как это «пощупать», увидеть и измерить?» - 6 часов

Первый нанотехнолог Левша и его «мелкоскоп». Оптический микроскоп. Появление электронного микроскопа послужило началу бурного развития нанотехнологии. Сканирующие зондовые микроскопы позволили «пощупать» наночастицы.

Глава 4 «Наноматериалы» - 8 часов

Фуллерены, нанотрубки, кластеры. Необыкновенные свойства наночастиц. Реализованные и перспективные направления наноматериалов.

Глава 5 «Наноматериалы и нанотехнологии в живых системах» - 3 часа

Нанобиотехнология соединяет сразу несколько наук: биология, химия, физика и материаловедение. Соединение живого с неживым. Живые клетки и наноструктуры. Нанотехнологии и эликсир молодости. Лекарство специально для конкретного человека (учитывающее особенности организма, возраст и аллергические реакции). Доставка лекарства в клетки. Лечение  вирусных заболеваний и повреждение тканей. Раковые заболевания и их лечение с помощью нанобиотехнологий. Нанобиороботы и их помощь медицине.

Глава 6 «Нанотехнологии и нанопродукты» - 4 часа

Нанотехнологии в сельском хозяйстве, строительстве. Интеллектуальная еда,продукты будущего спасут человечество от голода.

Глава 7 «Военные приложения нанотехнологий» - 2 часа

Перспективы военных нанотехнологий рассматриваются прежде всего с точки зрения международной безопасности и предотвращения новой гонки вооружений.

Учебно-тематический план

Перечень тем исследовательских проектов

 1. Развитие нанотехнологий в мировом масштабе.

2.  Развитие нанотехнологий в России.

3.  Нанотехнологии в медицине и биологии.

4.  Нанотехнологии и электроника.

5.  Нанотехнологии и информатика.

6.  Наноматериалы.

7.  Нанотехнологии и сельское хозяйство.

8.  Нанотехнологии в экологии.

9.  Нанотехнологии на транспорте.

10. Нанотехнологии в космосе и авиации.

11.  Биодатчики.

12.  Биороботы.

13.  Нанотехнологии в энергетике.

14.  Нанотехнологии и производство.

15.  Как нанотехнологи учатся у природы создавать удивительные материалы и устройства.

16.  Фантастика становится реальностью с помощью нанотехнологий.

17.  Как изменится наша жизнь с помощью нанотехнологий в конце XXIвека.

18.  Давайте помечтаем.

19.  Качественные лекарства с помощью нанотехнологий.

20. Качественные продукты питания,  созданные   с использованием нанотехнологий.

21.  Умный дом.

22.  Наногород.

23. Как изменится автомобиль с помощью нанотехнологий.

24. Ожидаемый результат от нанореволюции.

Литература

1. М.Алфимова Занимательные нанотехнологии. Бином, 2011 г.
2. Головин Ю. И Наномир без формул. Бином, 2011 г.
3. Эрлих Г.В. Малые объекты – большие идеи. Широкий взгляд на нанотехнологии. Бином, 2011 г
4. NanoNewsNet.ru
5. nanorf.ru 
6. nanometer.ru
7. portalnano.ru 
8. nano-info.ru