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:

• kbogdanovl.narod.ru/ - «Что могут нанотехнологии?», научно- популярный сайт о нанотехнологиях.

• nanometer.ru/ - Сайт нанотехнологического сообщества «Нанометр» nanonewsnet.ru/ - Сайт о нанотехнологиях #1 в России

• nanojoumal.ru/ - Российский электронный наножурнал

• nauka.name/category/nano/ - 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