Кружок 3 часа

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

  1. «Нанотехнологии. Азбука для всех». Сборник статей под редакцией Ю. Третьякова, М., Физматлит, 2007.
  2. «Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника». Сборник статей под редакцией П.П. Мальцева, М., Техносфера, 2006.
  3. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. «Наноструктурные материалы», М., Академия, 2005.
  4. Андрюшин Е.А. «Сила нанотехнологий: наука & бизнес», М., Фонд «Успехи физики», 2007.
  5. Кобаяси Н., Введение в Нанотехнологию, изд-во Бином, 2005.
  6. Пул Ч., Оуэнс Ф. «Нанотехнологии», М., Техносфера, 2006.
  7. Ратнер М., Ратнер Д. «Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи», Изд-во «Вильямс», 2005.
  8. Харрис П. «Углеродные нанотрубы и родственные структуры», М., Техносфера, 2003.

Интернет-сайты

  1. http://www.nanonewsnet.ru/ — сайт о нанотехнологиях #1 в России
  2. http://www.nanometer.ru/ — сайт нанотехнологического общества «Нанометр»
  3. http://nauka.name/category/nano/ — научно-популярный портал о нанотехнологиях, биогенетике и полупроводниках
  4. http://www.nanorf.ru/ — журнал «Российские нанотехнологии»
  5. http://www.nanojournal.ru/ — Российский электронный наножурнал
  6. http://www.nanoware.ru/ — официальный сайт потребителей нанотоваров
  7. 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

Добавить комментарий