Наноквантум

Актуальность нанотехнологий заключается в том, что рассматриваемые процессы и совершаемые действия происходят в нанометровом диапазоне пространственных размеров. «Сырьем» являются отдельные атомы, молекулы, молекулярные системы, а не привычные в традиционной технологии микронные или макроскопические объемы материала, содержащие, по крайней мере, миллиарды атомов и молекул. В отличие от традиционной технологии для нанотехнологии характерен «индивидуальный» подход, при котором внешнее управление достигает отдельных атомов и молекул, что позволяет создавать из них как «бездефектные» материалы с принципиально новыми физико-химическими и биологическими свойствами, так и новые классы устройств с характерными нанометровыми размерами. Понятие «нанотехнология» еще не устоялось. По-видимому, можно придерживаться следующего рабочего определения.

В основу программы положено развитие творческих способностей детей через включение игровых технологий на занятиях по техническому творчеству, что заметно отличает её от типовых.

Программа оригинальна тем, что обучение по ней, даёт возможность детям в дальнейшем выбрать и определиться на конкретном направлении деятельности, т. е. перейти в объединения узкой направленности.

Педагоги

Анастасия Алексеевна Новикова

Содержание программы

1. Вводный модуль:

Техника безопасности.

  1. Нано, микро и макро–уровни организации материи.
  2. Периодическая система Д.И. Менделеева.
  3. Классификация химических элементов.
  4. Классификация химических веществ, типы химических реакций.
  5. Знакомство с pH-метрией, кондуктометрией, мультиметром.
  6. Физические и химические свойства воды.
  7. Оксиды.
  8. Гидроксиды.
  9. Кислоты.
  10. Соли.
  11. Итоговые тестирование. Рефлексия.
  12. Витамины.
  13. Элементы симметрии, Симметрия кристаллов.
  14. Фотохромные материалы. Термохромизм.
  15. Химия красок.
  16. Полимеры. Классификация полимеров.
  17. Неньютоновская жидкость.
  18. Знакомство с оптической и сканирующей зондовой микроскопией.
  19. Введение в проектную деятельность.
  20. Команда проекта. Роли в проекте.
  21. Выбор и обоснование актуальности проекта. Постановка целей и задач.
  22. Основные этапы проектной деятельности. Планирование работы.
  23. Исследовательская деятельность по подготовке проекта.
  24. Реализация проекта или исследования.
  25. Итоговая аттестация.
  26. Рефлексия.

 

2. Углубленный модуль

  1. Техника безопасности.
  2. Аналитическая химия. Качественный и количественный анализ.
  3. Понятие качественная реакция. Признаки.
  4. Пирохимический анализ.
  5. Аналитические группы катионов.
  6. Аналитические группы анионов.
  7. Контрольная задача по выявлению состава вещества.
  8. Титрование. Виды.
  9. Микроскопия. Отбор и приготовление проб.
  10. Введение в СЗМ. Сканирующая туннельная микроскопия. Силовое взаимодействие. Кантилеверы.
  11. Технология изготовления зондов. Построение СЗМ изображения.
  12. Характеристики электронного пучка. Электронная оптика. Электронный микроскоп.
  13. Подготовка препаратов для СЗМ. Исследование состава микрофлоры воды.
  14. Наноструктура крыла бабочки.
  15. Гидрофобность и гидрофильность. Сверхгидрофобность.
  16. Создание активных нанодобавок на примере наночастиц шампуней.
  17. Выполнение практикумов и кейсов.
  18. Правила публичного выступления.
  19. Подготовка к защите проектной работы.
  20. Итоговый конкурс проектов.
  21. Рефлексия.

Цели программы

Введение в область нанотехнологий через исследовательскую, изобретательскую, научную и инженерную проектную деятельность. Цель модуля заключается в формировании у школьников научного мировоззрения, пробуждения интереса к инновационной, аналитической, творческой и интеллектуальной работе, формирование конкретных прикладных навыков и умений, а также обучение работе в команде.

Результат программы

Личностные результаты:

– умение генерировать идеи указанными методами;

– умение взаимодействовать с другими членами учебной группы;

– умение аргументированно отстаивать свою точку зрения;

– умение искать информацию в свободных источниках структурировать ее;

– умение комбинировать, видоизменять и улучшать идеи;

– навыки командной работы;

– умение грамотно устно и письменно формулировать свои мысли;

– критическое мышление и умение объективно оценивать результаты своей работы;

– формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности, обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений;

– формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики, учитывающего социальное, культурное, языковое, духовное многообразие современного мир.

Предметные результаты:

– знакомство школьников со знаниями в области нанотехнологий; ·

– освоение школьниками терминологии и основных понятий, связанных с наноматериалами и нанотехнологиями; ·

– осмысление школьниками основных отличительных особенностей материалов, находящихся в наносостоянии; ·

– формирование у школьников системных знаний о методах и технологиях получения наноразмерных систем и их практической реализации на предприятиях для повышения устойчивости и конкурентоспособности инновационного бизнеса ·

– формирование у школьников системных знаний о физических основах, инструментальных принципах и диагностических возможностях методов сканирующей зондовой микроскопии, спектроскопии и литографии (СЗМ СЛ), являющегося одним из базовых методов современной нанодиагностики.

Метапредметные результаты:

– развитие познавательного интереса к проектной деятельности, решению изобретательских задач, научно-техническому творчеству;

– приобретение способности быстрого освоения новых инструментальных и технических средств;

– умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

– умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

– 4К: критическое мышление, креативное мышление, коммуникация, кооперация;

– навык командной работы;

– навык анализа промежуточных результатов разработки;

– умение структурировано преподносить результаты собственного анализа и расчетов.

Материально-техническая база

- Оптические микроскопы: металлографический и инвертированный;

- весы (лабораторные, аналитические, прецизионные);

- центрифуга, магнитная мешалка;

- сканирующий зондовый микроскоп "NanoTutor";

- кантилеверы HA_NC микромеханический зонд в микроскоп;

- технологическая установка для изготовления наноигл "Etchenger";

- вспомогательное оборудование (дистиллятор, водяная баня, сушильный шкаф, рефрактометр и т.п.);

- простые измерительные приборы (осциллограф, цифровой мультиметр, LCR метр и т.п.);

- набор лабораторной посуды;

- лабораторная мебель, общелабораторные принадлежности

- химические реактивы;

- персональный компьютер (ноутбук) с выходом в Internet и предустановленным специализированным программам обеспечением.

- компьютерный класс;

- видео-проектор;