ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 «ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ПРОГРАММА КУРСА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

                                                                    Введение

Модернизация системы образования, непосредственной целью которой является создание механизма ее устойчивого развития, обеспечение высокой результативности, соответствия современным запросам развития страны, предъявляет высокие требования к инновационной деятельности образовательных организаций.

Курс «Физические основы современных технологий» является дополнительным образованием детей и молодежи в сфере современных технологий, оказывающим содействие развитию технического творчества, развитие инновационной деятельности в образовательных учреждениях.

 Значение знаний по физике в  технологических процессах  очень велико. Однако при использовании техники, оборудования  в технологических процессах пользователь часто просто не задумывается над значением знаний о функционировании и физических процессах происходящих в устройстве. Совершенно ясно, что физические знания о принципах функционирования позволили бы продлить время эксплуатации техники, позволили бы шире использовать ее возможности и повысили бы эффективность работы пользователя. Каждый человек в быту, на производствах, медицине сталкивается с техническими устройствами, но не каждый может решить простейшую техническую задачу о причинах нарушений в функционировании устройства. Техническая грамотность не менее полезна, чем экономическая.

Курс  «Физические основы современных  технологий» создан с целью ознакомления  обучающихся с историей создания основных технических открытий, современным состоянием технической базы человечества, основными технологическими принципами построения современного производства машин, а также с устройством и физическими закономерностями их работы. Курс служит целям расширения политехнического кругозора учащихся, способствует формированию интереса к изучению технических дисциплин, дает возможность сопоставить вклад технической мысли в ускорение НТП и развитие человечества в целом.

Пояснительная записка

Целью данной программа является ознакомление с применением   физических законов, явлений, закономерностей   в науке и  технике, в современных технологиях.

Основные задачи  программы :

·      развитие мышления учащихся, формирование у них умений самостоятельно приобретать знания  и применять их, объяснять принципы работы технических устройств на основе законов физики;

·      развивать техническую грамотность, прививать навыки самостоятельной работы с техническими устройствами и приборами на основе современных представлений о современных технологиях и принципах функционирования;

·      расширение  знаний по отдельным темам курса физики, формирование современного представления о состоянии технического прогресса в России, в мире;

·      развитие представление о  инженерных, технических профессиях;

·      развитие умения решения  технических задач;

·       развитие  познавательного интереса, творческих способностей и нравственных качеств обучающихся во внеурочное .

Данной программой определен круг основных теоретических вопросов, знание которых необходимо обучающиеся, а также практических навыков, получаемых обучающихся при выполнении практической части программы:

·      основные технические идеи и их практическое воплощение на примерах истории  развития техники и физики;

·      анализ технической грамотности с точки зрения физических законов, описывающих работу технических устройств, формулы, описывающие основные физические закономерности в технике;

·      измерительные приборы, правила пользования ими при контроле технического состояния устройств;

·      технические термины и технический язык.

Сформулированная цель и задачи реализуются через достижение образовательных результатов. Эти результаты структурированы по ключевым задачам дополнительного общего образования, отражающим индивидуальные, общественные и государственные потребности, и включают в себя личностные,  метапредметные результаты.

Личностные результаты:

·​ формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности, обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;

·​ формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики;

·​ развитие осознанного и ответственного отношения к собственным поступкам при работе с графической информацией;

·​ формирование коммуникативной компетентности в процессе образовательной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности.

Метапредметные результаты:

·​ умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

·​ владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности;

·​ умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы;

·​ умение создавать, применять и преобразовывать графические объекты для решения учебных и творческих задач;

·​ умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации;

·​ владение устной и письменной речью.

Методическое обеспечение и место учебного курса в учебном плане

Данная программа и тематическое планирование рассчитано на 80 часов
(занятия - 2 часа в неделю). 

Предлагаемый курс обучения адресован обучающимся в возрасте 13-17 лет. 

Курс построен таким образом, что обучающиеся не только знакомятся с различными техническими достижениями человечества, но и изучают устройство работы приборов и машин на основе макетов и схем, физические основы их работы. В курсе  запланировано проведение экскурсий, посещение лекций, презентаций, мастер-классов, участие  в интерактивных экспериментах ,опытах  лабораторий и кафедр  Московского технологического университета.

Практическое знакомство с основными видами техники и современных технологий позволит продолжить формирование целостного восприятия окружающего мира и подведёт обучающегося  к сознательному выбору профессии, особенно если она связана с технической стороной деятельности человека.

Технические средства:  

·         Демонстрационное  лабораторное оборудование кабинета физики;

·         Микролаборатория  L-Микро « Электродинамика», «Магнитные явления», «Оптика»;

·         Компьютер

·         Мультимедийный проектор

·         Обучающая интерактивная  программа «Физикон», «Открытая физика»

·         Образовательная версия Конструктор Лего ЕВ3 4554 Education Mindstorm,

·         Многофункциональный конструктор LEGO Education  «Энергия,работа,мощность».9687

·         Многофункциональный  конструктор LEGO Education «Возобновляемые источники энергии» 9688

Формы и методы обучения:

В процессе занятий используются различные формы занятий:
традиционные, комбинированные и практические занятия.

А также различные методы:

Методы, в основе которых лежит способ организации занятия:
• словесный (устное изложение, беседа, рассказ, лекция и т.д.);
• наглядный (показ иллюстраций, наблюдение, показ (выполнение) педагогом, работа по образцу и др.);
• практический (выполнение работ по инструкционным картам, схемам и др.).

Методы, в основе которых лежит уровень деятельности детей:
• объяснительно-иллюстративный – обучающиеся воспринимают и усваивают готовую информацию;
• репродуктивный – учащиеся воспроизводят полученные знания и освоенные способы деятельности;
• частично-поисковый – участие обучающихся в коллективном поиске, решение поставленной задачи совместно с педагогом.

Методы, в основе которых лежит форма организации деятельности учащихся на занятиях:
• фронтальный – одновременная работа со всеми учащимися;
• индивидуально-фронтальный – чередование индивидуальных и фронтальных форм работы;
• групповой – организация работы в группах;
• индивидуальный – индивидуальное выполнение заданий, решение проблем и др.

.

Учебно-тематическое планирование

ПРОГРАММА

«Физические основы современных технологий » включает 7 (семь) модулей

Модуль 1.– Вводное занятие.  6 часов (одно занятие – 2 часа).

Темы занятий

1. Вводное занятие. Организационные вопросы. История технических открытий. Значение физических теорий в технике, в технологиях на производствах.

 Инструктаж по технике безопасности.

 2.  Практическая необходимость и техническое изобретение. Патентование изобретений.

 3.  Современные изобретатели. Изобретать просто. ( Практическая работа).

Модуль 2. Простейшие рычаги – 6 часов.

Темы занятий

1.Изобретение простейших рычагов и их использование (ворот, клин и др.). Применение простейших рычагов в современной жизни. Расчет рычажного усилия. Применение блока (неподвижного и подвижного) и других простых механизмов в строительстве и промышленности, «золотое» правило механики. Зубчатая и ременная передача.

2. Проверка условия равновесия рычага. Проверка правила моментов . (Практическое занятие)

3. Определение КПД наклонной плоскости. Демонстрация действия и применения рычага и блоков; (Практическое занятие)

Модуль 3.  Гидростатика и гидродинамика – 10 часов.

Темы занятий

1. Четыре состояния вещества. Свойства жидкостей. Гидравлическая машина.

2. Гидравлические расчеты на применение основных законов гидростатики

    (Практическое занятие)

3. Применение гидропрессов . Движение в жидкости. Ламинарные и турбулентные потоки. Закон Стокса

4. Демонстрация макета гидравлической машины; (Практическое занятие).

5. Изучение закона Паскаля.  (Практическое занятие). Применение закона в технологичеcких процессах.

Модуль 4. Элементарный сопромат – 16 часов.

Темы занятий

1. Виды деформаций. Примеры деформаций в реальных условиях. .  Механическое напряжение. Относительное удлинение. Модуль Юнга. Таблицы значения модулей Юнга для различных веществ

2. Архитектура и закон Гука.. Современные архитектурные творения и их техническое совершенство .

3. Физические свойства (прочность, твёрдость, хрупкость, пластичность, упругость, электропроводность и оптические свойства) и  характеристики  материалов.

4. График разрушения образца при применении внешней нагрузки. Интерактивный эксперимент  на базе лаборатории МТУ. (Практическое занятие).

5.  Построение диаграммы растяжения для исходного материала путём воздействия переменной нагрузкой (для резинового шнура или стальной пружины) (Практическое занятие).

6. Демонстрация изменения упругих свойств металлов при механической и термической обработке

на модели, с использованием ИКТ ( Практическое занятие )

7. Демонстрация анизотропии кристаллов (на примере теплопроводности кристаллического гипса, поляризации света турмалином, прочности кристаллов графита и слюды на модели, с использованием ИКТ ( Практическое занятие )

8. Матероловедение и технологии материалов (Практическое занятие   на базе Лаборатории «Разрушающих методов контроля» МТУ)

Модуль 5. Электротехника   - 20 часов

Темы занятий

1.  Элементарные электрические цепи. Электрическое сопротивление материалов, зависимость его от температуры и геометрических размеров образца. Закон Ома. Амперметр и вольтметр

2. . Техника безопасности при работе с электрическими цепями. Ваттметр и омметр.  Переменный электрический ток.

3. . Изготовление потребителей электрического тока: технологичность и эффективность (теория и практическая работа). (Практическое занятие).

4. Сборка электрических цепей с вольтметром и амперметром;

 (Практическое занятие).

5. Проверка правил последовательного и параллельного соединения проводников (Практическое занятие).

6. Изучение электролиза медного купороса и получения чистой меди (Практическое занятие).

7. Электродвигатели постоянного и переменного токов (Практическое занятие).

8.. Магнитные поля, как создаются и на что действуют (Практическое занятие).

9. Электромагнитные явления  в современных технологиях. Исследование ЭМИ. (Практическое занятие ).

10. ЭМВ. Оптика. Демонстрация моделей оптических приборов; (Практическое занятие).

Модуль 6. Топливно-энергетический комплекс -10ч.

Темы занятий

1. Принцип работы ГЭС, ГАЭС и АЭС. Современные альтернативные источники получения энергии (ветровые, геотермальные, приливные и солнечные)

2. Передача и преобразование энергии. Трансформаторы и ЛЭП

3. Демонстрация работы модели генератора (Практическое занятие).

4. Изготовление и действие ветряного двигателя (Практическое занятие ).

5. Демонстрация действие гидротурбины; (Практическое занятие).

Модуль 7. Современные технологии в медицине -  10ч

1 Современные способы диагностики и лечения заболеваний.  Использование в медицине оптических, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, ультразвука.

2. Физические основы МРТ обследования,  КТ сканирование на модели, с использованием ИКТ. ( Практическое занятие).

     3.  Изучение принципа работы рубинового лазера(на модели, с использованием ИКТ (Практическое занятие )

4. Изучение принципа  Волоконно-оптических технологий  в медицине на модели, с использованием ИКТ  (Практическое занятие) на базе лаборатории МТУ.

5. Научные открытия, проблемы, перспективы.

 Выездное занятие  « Геном  человека - книга жизни» на базе МТУ.

6. Выполнение  итогового тестового варианта (Практическое занятие)