Программа элективного курса Мир нанотехнологий для учащихся 11 классов.
Аннотация
Уважаемые ребята!
Данный курс написан для тех, кто желает приобрести знания об истории возникновения нанотехнологий, об уникальных свойствах наноматериалов, о методиках, используемых при создании нанообъектов, об их применении в технике и наномедицине, а также о перспективах развития этой отрасли науки.
Занятия помогут вам расширить свой кругозор.
Желаю вам успехов!
ПРОГРАММА
«Мир нанотехнологий»
(элективного курса по выбору)
для учащихся 11 класса, 34часа
Автор программы:
Учитель физики ГБОУ «школа №294»:
Деребезова Л.Н.
г. Санкт - Петербург
2013
Пояснительная записка
Данный курс адресован учащимся 11 класса общеобразовательных средних школ универсального и других профилей. Курс основан на знаниях, полученных учащимися на уроках при изучении физики в основной и средней школе.
Нанотехнологии – это создание того, что нужно человеку, из атомов и групп атомов (они называются наночастицами) при помощи специальных приборов. Развитие нанотехнологий, как современной междисциплинарной области исследований, происходит закономерно вместе с получением новых фундаментальных и прикладных знаний традиционными науками – химией, физикой, биологией, математикой и моделированием сложных систем. Интеграция полученных достижений дает возможность дальнейшего развития научно – технического прогресса в новом, нанотехнологическом направлении.
Занятия элективного курса рассчитаны на 34 часа (1 час в неделю)
Цель элективного курса:
познакомить учащихся с новой отраслью знаний – нанотехнологиями, о применении их в технике и жизни человека.
Основные задачи курса:
расширение кругозора учащихся;
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 нанообьектов, об уникальных свойствах наноматериалов, об их применении и перспективах развития этой отрасли науки.
Формы проведения занятий: лекции и семинары.
К семинарам учащиеся с помощью учителя находят информацию, касающуюся темы семинара, из научно-популярной литературы и сайтов Интернета, создают презентации.
1
Содержание элективного курса (11 класс)
Введение (1 час)
Положение нанообьектов на шкале размеров. Ричард Фейнман - пророк нанотехнологической революции. Нанотехнологии - область знаний, где объединяются усилия многих ученых.
Наноинструменты (5часов)
2 способа получения наночастиц: «снизу-вверх» или «сверху-вниз». Какими инструментами пользуются нанотехнологи? Сканирующий зондовый микроскоп. Туннельный микроскоп. Атомно – силовой микроскоп. Наноскальпель, наношприц, нанотермометр, нанопинцет, нановесы.
Наночастицы и наноматериалы (5 часов)
Особая роль углерода в наномире. Графен - слой графита. Фуллерены - наношарики из углерода. Способы получения фуллеренов и углеродных нанотрубок. Кластеры. Наночастицы серебра. Наночастицы оксида цинка. Наночастицы диоксида кремния. «Потеющий» металл. Нанопроволоки.
Наноэлектроника (5 часов)
Микро- и наноэлектромеханические системы. Современный транзистор - это уже нанотранзистор. Углеродные нанотрубки - будущие элементы нанотранзисторов. «Умные» материалы. Наносенсоры - глаза для наноэлектроники. Нанороботы или наноботы. Наномоторы - мышцы нанороботов. «Электронный нос». «Электронный язык». «Умная пыль».
Нанобиотехнологии (3 часа)
Нанотехнологии в природе. «Эффект лотоса». Биокомпьютеры. Нанобиореакторы. Нанокапсулы.
Наномедицина (6 часов)
Цели наномедицины. Кремниевые провода. Нанотехнологии в борьбе с раковыми заболеваниями. Нанотехнологии в диагностике. Биологическая инженерия. Нанотехнологии против вирусов и бактерий. Адресная доставка лекарств, упакованных в нанокапсулы, к больным клеткам. Возможные риски использования наноматериалов. Медицина будущего.
2
Нанотехнологии вокруг нас (4 часа)
Примеры товаров, созданных с использованием нанотехнологии 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 нанотехнологии в России и за рубежом.
Нанотехнологии и охрана окружающей среды(3 часа)
Нанотехнологии в охране окружающей среды. Очистка воды. Нанокатализаторы. Адсорбация загрязняющих веществ.
Факторы риска окружающей среды. «Зеленые» нанотехнологии.
Что дальше? (1час)
Перспективы нанотехнологий
Формы аттестации учащихся (1 час)
Аттестация проходит в форме викторины «Мир нанотехнологий» на последним занятии.
Литература для учителей:
1.У. Хартманн «Очарование нанотехнологии» Издательство: Бином. Лаборатория знаний,2010г.
2.Ю. Третьякова «Нанотехнологии. Азбука для всех» Издательство: Физматлит,2009г.
3.В. Балабанов «Нанотехнологии. Наука будущего»,2009г.
4. Л.Уильямс,У.Адамс. «Нанотехнологии без тайн. Путеводитель» - М., Эксмо,2010.
5.В.Е. Борисенко, А.И. Воробьева, Е.А. Уткина «Наноэлектроника» Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2009г.
6.Д.И. Рыжонков,Э.Л. Дзидзигури, В.В. Левина «Наноматериалы»
Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2010г.
Литература для учащихся:
1. Л.Уильямс, У.Адамс. «Нанотехнологии. без тайн. Путеводитель» - М., Эксмо,2010.
2.М.М. Алфимова « Занимательные нанотехнологии» - М., Бином. Лаборатория знаний, 2011
3. У. Хартманн «Очарование нанотехнологии» Издательство: Бином. Лаборатория знаний,2010г.
3
Интернет-ресурсы для учителя и учащихся:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - «Что могут нанотехнологии?», научно- популярный сайт о нанотехнологиях.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Сайт нанотехнологического сообщества «Нанометр» [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Сайт о нанотехнологиях #1 в России
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Российский электронный наножурнал
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Научно-популярный портал о нанотехнологиях, биогенетике и полупроводниках
Учебно – тематический план
№
Содержание
Количество
часов
Деятельность учащихся
1
Введение
1
Сообщение о Ричарде Фейнмане- пророке нанотехнологической революции
2
Наноинструменты
5
Выступления с рефератами о сканирующем зондовом, туннельном, атомно – силовом микроскопах.
Выступления с рефератами о наноскальпеле,наношприце,нанотермометре,
нанопинцете, нановесах.
3
Наночастицы и наноматериалы
5
Сообщения учащихся
4
Наноэлектроника
5
Групповая работа с различными источниками информации.Представление презентаций и информации по теме «Наноэлектроника»
5
Нанобиотехнологии
3
Выступления с докладами и презентациями
6
Наномедицина
6
Выступления с рефератами и презентациями о кремниевых проводах,об адресной доставке лекарств, упакованных в нанокапсулы, к больным клеткам, о нанотехнологиях в диагностике,омедицине будущего
7
Нанотехнологии вокруг нас
4
Обсуждения вопросов о нанотехнологиях в различных областях производства, в энергетике, в криминалистике.
Выступление с сообщением о динамике развития нанотехнологии в России и за рубежом
8
Нанотехнологии и охрана окружающей среды
3
Выступления с рефератами и презентациями
по охране окружающей среды и нанотехнологиям
9
Что дальше?
1
Сообщение о перспективах нанотехнологий
10
Викторина «Мир нанотехнологий»
1
Участие в викторине
Рефлексия учащихся на данный элективный курс
Итого:
34
4
Деребезова Титул ЭК ЭНМС 201315