Рабочая программа составлена на основе авторской программы для внеурочной (кружковой) работы технического направления Грудининой В.В., утвержденной на кафедре МПФ МГОУ.
«Инжиниринг», «инженерия», «инженерная деятельность» -слова синонимы. «Сфера деятельности по проработке вопросов создания объектов промышленности, инфраструктуры и др., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе различных инженерно-консультационных услуг. К основным видам инжиниринга относятся услуги предпроектного, проектного, послепроектного характера, а также рекомендательные услуги по эксплуатации, управлению, реализации выпускаемой продукции». При развитии навыков и получении технических знаний у обучающихся необходимо учитывать достижения в области нанотехнологий.
Нанотехнологии – это технологии, дающие возможность работать с ничтожно малыми объектами, размеры которых измеряются в нанометрах, складывать из них, как из кубиков, устройства и механизмы. Нанотехнологии объединили самые новые достижения физики, химии и биологии. Нанотехнологии представляют собой основу очередной технологической революции — переход от работы с веществом к манипуляции отдельными атомами.
Цель курса: познакомить обучающихся с термином «нанотехнологии», раскрыть его содержание и сферы применения.
Данные занятия предназначены для обучающихся предпрофильных и профильных классов общеобразовательной школы. Курс основан на знаниях, полученных обучающимися при изучении физики, биологии и экологии в основной и средней школе.
Результаты работы: личностный рост школьника; помощь в формировании дополнительные знаний, умений и навыков по физике, биологии, экологии.
Результаты реализации программы кружка: достижения обучающихся на олимпиадах;
повышение качества знаний.
Занятия творческой группы рассчитаны на 102 часа (3 часа в неделю).
Основные задачи курса:
- расширение представлений школьников о физической картине мира на примере знакомства со свойствами нанообъектов;
- реализация межпредметных связей, т.к. для развития нанотехнологий требуются знания физики, биологии, химии и других наук;
- приобретение знаний об истории возникновения нанотехнологий, о методиках, используемых при создании нанообъектов, об уникальных свойствах наноматериалов, об их применении и перспективах развития этой отрасли науки.
При проведении занятий целесообразны формы: лекции и семинары. К семинарам обучающиеся с помощью преподавателя находят информацию, касающуюся темы семинара, из научно-популярной литературы и сайтов Интернета. Работа обучающихся по этому курсу может оцениваться в конце года по результатам защита отчетной творческой работы.
Содержание курса
Введение (3 часа)
Положение нанообъектов на шкале размеров. Ричард Фейнман – пророк нанотехнологической революции. Почему освоение наномира может быть так полезно для человечества? Эрик Дрекслер и его книга «Машины созидания». Нанороботы. Нанотехнологии внутри и снаружи нас. Нанотехнологии – область знаний, где объединяются усилия физиков, химиков, биологов, врачей, инженеров – электроников, математиков и специалистов самых разных специальностей для очередного прорыва на пути человечества к прогрессу.
Инструменты и методы наномира (18 часов)
Пути создания нанообъектов: «снизу-вверх» или «сверху-вниз». Можно ли увидеть молекулы в микроскоп? Сканирующий электронный микроскоп. Как атомно-силовая микроскопия чувствует прикосновение атомов. Что такое туннельный микроскоп. Лазерный пинцет – инструмент для передвижения нанообъектов.
Наноматериалы (15 часа)
Особая роль углерода в наномире. Графен – слой графита. Фуллерены – наношарики из углерода. Углеродные нанотрубки – трубки из графена. Нанопроволоки. Дендримеры – капсулы наноразмеров. Самоорганизация нанообъектов и её использование при создании наноматериалов. Моделирование наноструктур.
Физические и химические свойства нанообъектов (18 часов)
Большое отношение поверхности к объёму – основное свойство нанообъектов. «Эффект лотоса». Отсутствие дислокаций — причина колоссальной прочности нанопроволок и нанотрубок. Почему температура плавления металлических нанообъектов уменьшается на сотни градусов? Квантовые явления в наномире. Почему электрическое сопротивление нанотрубки не зависит от её длины. Квантовые точки – искусственные атомы наномира. Зависимость цвета в наномире от размера объектов. Нанохимия – невозможное становится возможным.
Наноэлектроника (15 часов)
Полевой транзистор – основной элемент цифровых электронных схем. История создания и современное воплощение. Фотолитография или как рождается микросхема. Закон Мура – удвоение плотности транзисторов в микросхемах каждые два года. Современный транзистор – это уже нанотранзистор. Основная болезнь нанотранзистора – высокая температура. Углеродные нанотрубки – будущие элементы нанотранзисторов. Наносенсоры – глаза для наноэлектроники. Наномоторы – мышцы нанороботов.
Наномедицина и биотехнология (15 часов)
Генная инженерия. Использование ДНК для синтеза лекарств. Трансгенные животные и растения. Генмодифицированные продукты: за и против. Нанотехнологии против вирусов и бактерий. Адресная доставка лекарств, упакованных в нанокапсулы, больным клеткам. Нанотехнологии в борьбе с раковыми заболеваниями. Нанотехнологии в диагностике. Возможные риски использования наноматериалов.
Нанотехнологии вокруг нас (14 часов)
Примеры товаров, созданных с использованием нанотехнологий и причины их уникальных свойств. Несмачиваемые и всегда чистые ветровые стёкла, диски колёс и т.п. Созданные на основе наночастиц оксида титана и серебра поверхности, обладающие бактерицидными свойствами. Нанокомпозитные материалы. Нанотехнологии в различных областях производства. Нанотехнологии в энергетике и экологии. Нанотехнологии в криминалистике и косметике. Динамика развития нанотехнологий в России и за рубежом. Перспективы мировой наноэкономики.
Выполнение и защита отчетной творческой работы (4 часов)
Работа обучающихся оценивается с учётом активности и выступлений на семинарах в течение всего курса.
Календарно-тематическое планирование учебного материала на 2016-2017 учебный год творческой группы технического направления«Инжиниринг» (102 ч; 3 ч в неделю),
автор Учитель: Грудинина В.В.
Номер занятия | Наименование разделов и тем
|
Плановые сроки проведения | Скорректированные сроки прохождения |
Введение (3 часа) | |||
1-3 | Нанотехнологии вокруг нас. | 1 неделя
|
|
Инструменты и методы наномира (18 часов) | |||
4-6 | Положение нанообъектов на шкале размеров. Ричард Фейнман – пророк нанотехнологической революции. | 2 неделя
|
|
7-9 | Нанороботы. Нанотехнологии внутри и снаружи нас. | 3 неделя
|
|
10-12 | Пути создания нанообъектов: «снизу-вверх» или «сверху-вниз». Можно ли увидеть молекулы в микроскоп? | 4 неделя
|
|
13-15 | Сканирующий электронный микроскоп. Как атомно-силовая микроскопия чувствует прикосновение атомов. | 5 неделя
|
|
16-18 | Что такое туннельный микроскоп. | 6 неделя
|
|
19-21 | Лазерный пинцет – инструмент для передвижения нанообъектов. | 7 неделя
|
|
Наноматериалы (15 часов) | |||
22-24 | Особая роль углерода в наномире. Графен – слой графита. Фуллерены – наношарики из углерода. | 8 неделя
|
|
25-27 | Углеродные нанотрубки – трубки из графена. | 9 неделя
|
|
28-30 | Нанопроволоки. Дендримеры – капсулы наноразмеров | 10 неделя
|
|
31-33 | Самоорганизация нанообъектов и её использование при создании наноматериалов. | 11 неделя
|
|
34-36 | Моделирование наноструктур. | 12 неделя
|
|
Физические и химические свойства нанообъектов (18 часов) | |||
37-39 | Большое отношение поверхности к объёму – основное свойство нанообъектов. Эффект лотоса. | 13 неделя
|
|
40-42 | Отсутствие дислокаций — причина колоссальной прочности нанопроволок и нанотрубок. | 14 неделя
|
|
43-45 | Почему температура плавления металлических нанообъектов уменьшается на сотни градусов? | 15 неделя
|
|
46-48 | Квантовые явления в наномире. | 16неделя
|
|
49-51 | Почему электрическое сопротивление нанотрубки не зависит от её длины. | 16 неделя
|
|
52-54 | Квантовые точки – искусственные атомы наномира. Зависимость цвета в наномире от размера объектов. Нанохимия – невозможное становится возможным. | 17 неделя
|
|
Наноэлектроника (15 часов) | |||
55-57 | Полевой транзистор – основной элемент цифровых электронных схем. История создания и современное воплощение. | 18 неделя
|
|
58-60 | Фотолитография или как рождается микросхема. Закон Мура – удвоение плотности транзисторов в микросхемах каждые два года. | 19 неделя
|
|
61-63 | Современный транзистор – это уже нанотранзистор. Основная болезнь нанотранзистора – высокая температура. | 20 неделя
|
|
64-66 | Углеродные нанотрубки – будущие элементы нанотранзисторов. | 21 неделя
|
|
67-69 | Наносенсоры – глаза для наноэлектроники. Наномоторы – мышцы нанороботов. | 22 неделя
|
|
Наномедицина и биотехнология (15 часов) | |||
70-72 | Генная инженерия. Использование ДНК для синтеза лекарств. | 23 неделя
|
|
73-75 | Трансгенные животные и растения. Геномодифицированные продукты: за и против. | 24 неделя
|
|
76-78 | Нанотехнологии против вирусов и бактерий. | 25 неделя
|
|
79-81 | Адресная доставка лекарств, упакованных в нанокапсулы, больным клеткам. Нанотехнологии в борьбе с раковыми заболеваниями. | 26 неделя
|
|
82-84 | Нанотехнологии в диагностике. Возможные риски использования наноматериалов. | 27 неделя
|
|
Нанотехнологии вокруг нас (14 часов) |
|||
85-87 | Примеры товаров, созданных с использованием нанотехнологий и причины их уникальных свойств. | 28 неделя
|
|
88-90 | Несмачиваемые и всегда чистые ветровые стёкла, диски колёс и т.п. | 29 неделя | |
91-93 | Созданные на основе наночастиц оксида титана и серебра поверхности, обладающие бактерицидными свойствами | 30 неделя
|
|
94-96 | Нанокомпозитные материалы. Нанотехнологии в различных областях производства. Нанотехнологии в энергетике и экологии. Нанотехнологии в криминалистике и косметологии. | 31неделя
|
|
97-98 | Динамика развития нанотехнологий в России и за рубежом. Перспективы мировой наноэкономики. | 32 неделя
|
|
Выполнение отчетной творческой работы (4 часа) 33-34 неделя |
Литература
- «Нанотехнологии. Азбука для всех». Сборник статей под редакцией Ю. Третьякова, М., Физматлит, 2007.
- «Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника». Сборник статей под редакцией П.П. Мальцева, М., Техносфера, 2006.
- Андриевский Р.А., Рагуля А.В. «Наноструктурные материалы», М., Академия, 2005.
- Андрюшин Е.А. «Сила нанотехнологий: наука & бизнес», М., Фонд «Успехи физики», 2007.
- Кобаяси Н., Введение в Нанотехнологию, изд-во Бином, 2005.
- Пул Ч., Оуэнс Ф. «Нанотехнологии», М., Техносфера, 2006.
- Ратнер М., Ратнер Д. «Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи», Изд-во «Вильямс», 2005.
- Харрис П. «Углеродные нанотрубы и родственные структуры», М., Техносфера, 2003.
Интернет-сайты
- http://www.nanonewsnet.ru/ — сайт о нанотехнологиях #1 в России
- http://www.nanometer.ru/ — сайт нанотехнологического общества «Нанометр»
- http://nauka.name/category/nano/ — научно-популярный портал о нанотехнологиях, биогенетике и полупроводниках
- http://www.nanorf.ru/ — журнал «Российские нанотехнологии»
- http://www.nanojournal.ru/ — Российский электронный наножурнал
- http://www.nanoware.ru/ — официальный сайт потребителей нанотоваров
- http://kbogdanov1.narod.ru/ — «Что могут нанотехнологии?», научно- популярный сайт о нанотехнологиях.
«СОГЛАСОВАНО» на заседании ШМО «____»_______2017
«СОГЛАСОВАНО» Заместитель директора по УВР__________ Т.М. Пичугина
No responses yet