Рабочая программа курса ВВЕДЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ
рабочая программа

Рабочая программа курса

ВВЕДЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ
для 10 класса

срок реализации программы: 1 год

Составитель:

 Мавлеева Л.Д.

учитель физики

высшей  квалификационной категории

МБОУ г. Иркутска СОШ №1

   Пояснительная записка

Программа составлена на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования (ФГОС СОО).

Место предмета в учебном плане: часть, формируемая участниками образовательных отношений.

Предметная область: естественные науки.

Цель курса:

-        сформировать представление обучающихся о новой отрасли знаний - нанотехнологиях.

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;

-        развитие способностей самостоятельно приобретать знания, используя при этом ИКТ.

К Количество учебных часов, на которые рассчитана программа:

Планируемые результаты освоения учебного предмета

Ожидаемый результат введения курса:

•        формирование ключевых компетенций.

В области учебных компетенций:

Уметь:

•        организовывать процесс изучения и выбирать собственную траекторию образования;

•        решать учебные и самообразовательные проблемы;

•        связывать воедино и использовать отдельные части знаний.

В области исследовательских компетенций:

Уметь:

•        получать и использовать информацию;

•        обращаться к различным источникам данных и их использование; Знать:

•        способы поиска и систематизации информации в различных видах источника.

В области социально-личностных компетенций:

Уметь:

•        видеть связи между настоящими и прошлыми событиями.

В области коммуникативных компетенций:

Уметь:

•        выслушивать и принимать во внимание взгляды других людей;

•        выступать на публике;

•        читать графики, диаграммы и таблицы данных;

В области информационных компетенций:

 Уметь:самостоятельно искать, анализировать и отбирать необходимую информацию, организовывать, преобразовывать, сохранять и передавать ее.

Отсроченный результат введения курса:

•        осознанный выбор профессии;

•     участие в научно-практических конференциях;

•        личностный рост учеников.

Содержание учебного предмета

Введение (2 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(6 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 (4 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.

Уникальные свойства наноструктур (5 часов)

В наномире изменяются механические, тепловые, электромагнитные и оптические характеристики. Большая доля поверхностных атомов, изменение энергетического спек­тра электронов у наноструктур определяет их низкую температуру плавления, высокий предел прочности, малое электросопротивление и другие уникальные свойствананопроволок 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.

Квантовая физика и наноструктуры (6 часов)

Электромагнитные волны. Квантовые свойства излучения и волновые свойства ча-стиц. Квантовые представления об атоме. Энергетические зоны кристаллов. Ямы, ба-рьеры, туннели, ящики и нити - квантовые явления и структуры. Генная инженерия. Использование ДНК для синтеза лекарств. Трансгенные животные и растения. Генномодифицированные 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.

Наноэлектроника (5 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.

Нанотехнологии вокруг нас (4 часа)

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.

Защита проектов (1 час)

Тематическое планирование

10 класс

Учебно- методическое и материально-техническое
обеспечение образовательного процесса

1.        Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. - М., Академия, 2005.

2.        Андрюшин Е.А. Силананотехнологий: наука & бизнес. - М., Фонд «Успехи физики», 2007.

3.        Балабанов В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. - М.: ЭКСМО, 2009.

4.        Богданов К.Ю. Что могут нанотехнологии? - М.: Просвещение, 2009.

5.        Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. - М.: Машиностроение, 2003.

6.        Деффейс К., Деффейс С. Удивительные наноструктуры. - М.: Бином, 2011.

7.        Кобаяси Н., Введение в нанотехнологию. - М.: Бином, 2005.

8.        Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника. Сборник статей под редакцией П.П. Мальцева, М., Техносфера, 2006.

9.        Нанотехнологии. Азбука для всех. Сборник статей под редакцией Ю. Третьякова, М., Физматлит, 2007.

10.        Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. - М., Техносфера, 2006.

11.        Ратнер М., Ратнер Д. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи. - М., Вильямс, 2005.

12.        Уильямс Л. Нанотехнологии без тайн. - М.: ЭКСМО, 2010.

13.        Фейнман Р. Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики // Химия и жизнь. 2002. № 12. С. 20.

14.        Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. - М., Техносфера, 2003.

ИНТЕРНЕТ-САЙТЫ

1.        http://www.nanonewsnet.ru/ - сайт о нанотехнологиях 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 «Российскиенанотехнологии»

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.

8.        http://www.rusnor.org/ - нанотехнологическое общество России.

9.        http://www.portalnano.ru/ - научно-популярный портал о нанотехнологиях/