Дополнительная общеразвивающая программа Естественнонаучной направленности «Нанотехнологии в исследовательской деятельности»

Департамент образования Администрации муниципального образования  город Салехард Муниципальное бюджетное образовательное учреждение  «Средняя общеобразовательная школа №2» Принята на заседании                                                            методического (педагогического) совета  от «____» _____________  20______ г. Протокол № ________________ Утверждаю: Директор МБОУ «СОШ №2» _____________________ ФИО «______»_____________ 20_____г. Дополнительная общеразвивающая программа Естественнонаучной  направленности  «Нанотехнологии в исследовательской деятельности»  Автор­составитель: Жукова Татьяна Александровна, учитель химии г. Салехард, 2017 Пояснительная записка        Федеральным закон от 29.12.2012 № 273­ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» (далее – Федеральный закон № 273­ФЗ) (ст.2, ст.12, ст.75)    Федеральный закон № 273­ФЗ (ст.12, ст.47, ст.75)    Федеральный закон № 273­ФЗ (п.1,2,3,9 ст.13; п. 1,5,6 ст.14; ст.15, ст. 16;  ст.33, ст. 34, ст.75);       постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 04.07.2014 № 41 "Об утверждении СанПиН 2.4.4.3172­14 «Санитарно­эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей»  Федеральный закон № 273­ФЗ (п.9, 22, 25, ст 2; п. 5 ст. 12; п. 1, п. 4 ст. 75);  Приказ   Министерства   образования   и   науки   Российской   Федерации     от   29   августа 2013   г.   №   1008     «Об   утверждении   порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;  Распоряжение   Правительства   РФ   от   04   сентября     2014   г.   №   1726­р     «Об   утверждении   Концепции   развития   дополнительного образования  детей»  Федеральный закон № 273­ФЗ (ст.15, ст. 16, ст. 17, ст.75);    Приказ   Министерства   образования   и   науки   Российской   Федерации     от   29   августа 2013   г.   №   1008     «Об   утверждении   порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»; постановление   Главного   государственного   санитарного   врача   Российской   Федерации   от   04.07.2014   №   41   «Об   утверждении   СанПиН 2.4.4.3172­14   «Санитарно­эпидемиологические   требования   к   устройству,   содержанию   и   организации   режима   работы   образовательных организаций дополнительного образования детей» Направленность –    естественнонаучная.  Актуальность:  лидирующей,   инновационной   областью   развития   современной   науки   является   наноиндустрия,   предсказанная   в середине прошлого века. Фундаментом нанотехнологий являются любые целенаправленные преобразования веществ на нанометровом уровне. Материалы с заранее заданными составами, размерами и структурой существенно зависят от входящих в их состав нанообъектов.  Данный   курс   соответствует   государственной   политике   в   области   дополнительного   образования,   социальному   заказу   общества   и ориентирование на удовлетворение образовательных потребностей детей и родителей. Отличительные   особенности  –   при   помощи   экспериментов   дать   четкое   представление   о   том,   как   получают   и   как   исследуют нанообъекты и какие удивительные свойства они проявляют. Адресат программы –учащихся 7­11 классов.  Цели:  формирование комплекса базовых знаний и умений, позволяющих ориентироваться в терминологии и направлениях нанотехнологии как совокупности технологических методов, применяемых для изучения, проектирования и производства материалов, обеспечение духовно­нравственного, гражданско­патриотического, военно­патриотического, трудового воспитания учащихся;   формирование и развитие творческих способностей обучающихся;    формирование культуры здорового и безопасного образа жизни, укрепление здоровья учащихся;      формирование общей культуры учащихся;   профессиональное самоопределение учащихся;  личностное развитие учащихся;  социализацию и адаптацию учащихся к жизни в обществе;  выявление и поддержку талантливых и одаренных детей.  Достижение цели должно раскрываться через следующие группы задач: обучающие, развивающие и воспитательные.  Курс   «Нанотехнологии в исследовательской деятельности» является теоретико­практической дисциплиной, базу для которой составляют  математика, квантовая механика, физика конденсированного состояния, физическая химия. Задачи:  ориентирование учащихся на использование конкретных практических приемов реализации нанотехнологии  в т.ч. – в научно­ исследовательской деятельности; знакомство с историей становления нанотехнологии;    формирование представлений о наноматериалах.    способность к поиску, критическому анализу, обобщению и систематизации научной информации, к постановке целей исследования и  выбору оптимальных путей и методов их достижения   способность к самостоятельному обучению и разработке новых методов исследования. способствовать к творчеству, порождению инновационных идей, выдвижению самостоятельных гипотез ; Условия реализации программы – условия набора и формирования групп, возможность и условия зачисления в группы второго и последующих   годов   обучения;   необходимое   кадровое   и   материально­техническое   обеспечение   программы,   особенности   организации образовательного процесса). Место дисциплины  Изучение  курса «Нанотехнологии в исследовательской деятельности»  должно быть связано с такими дисциплинами, как «Физика», «Химия», «Математика». Знания, полученные в ходе изучения, должны служить основой для изучения таких дисциплин специализации, как  «Промышленные технологии и инновации», «Современные неорганические материалы».  Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины могут пригодиться  для освоения (в будущем) выпускниками школ  следующих курсов: «Управление инновационной деятельностью», «Промышленные технологии и инновации» «Управление инновационными  проектами» и «Управление знаниями». Курс  «Нанотехнологии в исследовательской деятельности»  рассчитан на 1 год. Планируемые результаты, получаемые учащимися в результате освоения программы:  Знать: основные методы  решения задачи;  экологические и токсикологические аспекты реализации нанотехнологии; Уметь   проводить связь между структурой, составом и свойствами наноматериалов, пользоваться справочным материалом по их строению и свойствам.  Уметь     использовать   современную   вычислительную   технику   и   специализированное   программное   обеспечение   в   научно­ исследовательской работе Уметь   выбирать метод научного исследования, обосновывать принятие технических решений при разработке проектов, выбирать технические средства и технологии, в том числе с учётом экологических последствий их применения Формировать навыки профессиональной деятельности в области технологий получения наноматериалов навыки использования программных средств и работы в компьютерных сетях, использования ресурсов Интернет, владеть основными  методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;   №п 1. 1.1 1.2. 1.3. Наименование раздела, темы Количество часов Формы контроля Учебный план 2018­2019 года обучения 1. Введение. Знакомство с наночастицами. Всего Теория Практика Вводное занятие. Правила техники безопасности при работе в кабинете химии. Знакомство с миром нанотехнологий.  История нанотехнологий. Загадки наномира. Нанотехнологии вокруг нас. 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 ­ 1   Отчет в презентации Отчет в презентации Отчет в презентации       форме   форме   форме 1.4. 2.1. 2.2. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 2.3.5. 2.4. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5 3.6 4.1 4.2. Наночастицы: хит­парад полученных веществ за последние 3­5 лет. Замысловатые и «красивые» молекулы. 2 1 2. Создаем и изучаемое малое Измерение размеров малых тел Вещества под микроскопом. Самосборка и самореализация. Магнитный кристалл. Самосборка и самореализация. Пузырьковый  кристалл. Самосборка и самореализация. Ячейки  Бенара Самосборка и самореализация. Серебрянные дендриты. Самосборка и самореализация. Кристаллы меди на графите. Управление   кристаллом. кристаллизацию    Влияние   температуры   на 3. Эффект размера Свойства поверхностно­активных веществ. Тонкие пленки. Смачиваемость. Эффект лотоса. Непромокаемая ткань Металлическая пленка.  Размерные эффекты в растворах. Магнитная жидкость. Пирофорные металлы. 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4. Контрольные и итоговые занятия Защита проектов по нанотехнологиям Решение задач с участием наночастиц. 4 8 1 0,5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 4 2 1 1 1,5 1 1 1 3 3 3 3 3 3 2 3 3 ­ 6 Отчет в презентации     форме   форме   Отчет по работе Отчет по работе в Отчет презентации Отчет в форме  презентации Отчет в форме  презентации Минипроект  Минипроект  Минипроект  Отчет по работе Отчет по работе   форме Минипроект    Отчет в презентации Минипроект  Минипроект  Защита   проектов   и отчетов Отчет   по   созданию   и решению   задач   на нанотехнологии Содержание   образовательной программы Раздел 1. Введение. Знакомство с наночастицами. Теория: Правила техники безопасности при работе в кабинете химии. Загадки наномира. Нанотехнологии вокруг нас. История  нанотехнологий. Наночастицы: хит­парад полученных веществ за последние 3­5 лет. Замысловатые и «красивые» молекулы. Практика: формирование навыков работы с моделями атомов для создания молекул нановеществ, моделирование нанотрубок и фуллерена из  листа графена (имитация), конструирование молекул «нанопутов» из известных структурных молекул органических и неорганических  веществ. . Раздел 2. Создаем и изучаемое малое. Теория: способы измерения размеров малых тел. Методы создания нанообъектов «снизу­вверх», принципы самоорганизации вещества в  макро­, микро­, и наномире. Ячейки  Бенара. Влияние температуры на кристаллизацию Практика: освоение навыков определения размеров малых тел, работы с оптическими инструментами, наблюдение процесса образования  кристаллов: магнитного, пузырькового, серебрянного, кристаллов меди; освоение навыков выращивания и получения кристаллов   Раздел 3. Эффект размера Теория: Свойства поверхностно­активных веществ. Тонкие пленки. Смачиваемость. Эффект лотоса. Размерные эффекты в растворах. Практика: получение непромокаемой ткани, металлической пленки, магнитной жидкости, пирофорных металлов Раздел 4. Контрольные и итоговые занятия Теория: Защита проектов по нанотехнологиям Практика: осваение навыков решения задач с участием наночастиц. Календарный учебный график Год обучения Дата начала обучения по программе Дата окончания обучения по программе Всего учебных недель Количество учебных недель Режим занятий  1  год 1 сентября 2017 30 мая 2019 70 70 2часа в неделю Требования к уровню освоения  дополнительной общеразвивающей программы Уровень освоения программы Стартовый   (ознакомительный)  уровень Срок  реализации 1­2 года Максимальный  объем  программы До 144 часов    Показатели Целеполагание Требования к результативности освоения программы Формирование и развитие творческих  способностей  детей, формирование общей  культуры учащихся; ­  Освоение прогнозируемых  результатов программы ­ Презентация результатов на уровне образовательной организации ­ Презентация результатов на уровне города Удовлетворение индивидуальных потребностей в интеллектуальном, нравственном и  физическом  совершенствовании,  формирование культуры здорового и  безопасного образа жизни, укрепление  здоровья, а также организация  свободного  времени учащихся;  Развитие у учащихся интереса к научно­ исследовательской деятельности; творческим  видам деятельности;  создание условий для профессиональной  ориентации; повышение конкурентоспособности  выпускников на основе высокого уровня  полученного знания Оценочные  и методические материалы См. в приложении Литература:  1. Дроздов А. , к.х.н., доцент, курс лекций «История нанотехнологий», 2016г.,  МГУ имени М.В.Ломоносова. 2. Еремин В. В. Д.ф.­м.н., профессор,  курс лекций «Сверхбыстрые процессы в химии и биологии», 2015, Москва, МГУ Химический 3. Константинова Е. А. Д.ф.­м.н., профессор лекция «Необычные свойства наночастиц», 2015, Москва, МГУ 4. Озерянский, В.А.. М. Е. Клецкий, О. Н. Буров. О­46. Познаём наномир: простые эксперименты: учебное пособие /— Эл. изд. — М. :  БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.—142с.  5. Шуленбург Матиас,  Д­р «Наночастицы – крохотные частицы с огромным потенциалом. Возможности и риски», Федеральное  министерство образования и научных исследований (BMBF) Отдел „Наноматериалы; Новые вещества“, Бонн, Берлин 2008. Интернет – ресурсы: 1. Сайт  http://www. nanometer.ru  (Библиотека: методические материалы для учителей: каталог проектных работ) нанотехнологические  проекты. 2. Сайт  методической службы издательства «БИНОМ. Лаборатория знаний» (metodist.Lbz.ru) 3. Портал нанотехнологий VDI TZ GmbH: www.nanonet.de  4. Виртуальное путешествие в наномир: www.nanoreisen.de  5. Учеба в сфере нанотехнологий: http://nanobildung.tech­map.de