Рабочая программа элективного курса по физике "Нанотехнология" (10 класс)

Пояснительная записка.

Количество недельных часов: 1   Количество часов в год: 16

Уровень рабочей программы: общеобразовательный

Тип программы:  модифицированная

Нормативные правовые документы, на основании которых разработана рабочая программа

Примерная программа среднего (полного) общего образования по физике (профильный уровень), рекомендованная Министерством образования и науки РФ/письмо № 03-1263 от 07.07.2005.

Приказ Департамента образования, науки и молодёжной политики Воронежской области №840 от 30.08.2013г. «О внесении изменения в приказ департамента образования, науки и молодежной политики Воронежской области от 27.07.2012 № 760».

Основная образовательная программа среднего общего образования на 2011-2015 г.г.

Элективный курс «Нанотехнология» (далее ЭК) предназначен для учащихся 11 классов, опирается на знания, полученные уча­щимися при изучении физики, химии и биологии в ос­новной школе.

Нанотехнология - одна из наиболее динамично раз­вивающихся областей современной физики, по ряду проблем граничащая с химией и биологией. Одновре­менно это основа новой техники, что позволяет гово­рить об очередной технической революции во всех об­ластях жизнедеятельности человека. Изучение основ нанотехнологий позволяет подготовить новые поколения к осознанному восприятию принципиально изменившегося подхода к созданию материалов и устройств техники XXI в.

ЭК позволяет расширить и углубить представления учащихся о влиянии размеров атомных структур на их разнообразные физические свойства (ме­ханические, электрические, магнитные, оптические) и активизировать знания по соответствующим разделам школьного курса физики. Подчеркивается квантовая природа свойств наночастиц. Нано- (или мезо-) структу­ры являются промежуточными между отдельными ато­мами, изучаемыми в школьном курсе химии, и макро­скопическими телами, изучаемыми в курсе физики. Примером природных наноструктур служат многие био­логические объекты. Поэтому данный ЭК не только со­ответствует общим задачам, стоящим перед обучением физике в средней школы, но и активи­зирует межпредметные связи физика - химия, физика - информатика и физика - биология.

Учащиеся получают возможность познакомиться на качественном уровне с принципиально новыми физическими явлениями и новыми фундаментальными научными проблемами. Од­ной из важнейших особенностей ЭК является его по­литехническая направленность, конкретная демонстра­ция использования достижений физической науки в но­вейшей технике. Исторический аспект развития нанотехнологий, начиная со знаменитой лекции Ричар­да Феймана в 1959 г. и заканчивая работами нобелевско­го лауреата академика Ж. И. Алферова, позволяет на конкретном примере показать логику развития физиче­ской науки и ее применений и усилить эмоциональную составляющую восприятия материала курса.

Основные задачи ЭК:

приобретение учащимися знаний: о влиянии размеров атомных структур на их физические свойства; о конкрет­ных наноструктурах и перспективах их использования в современной технике; о современных методах наблюде­ния отдельных атомов и манипулирования отдельными атомами; о достижениях и перспективах использования нанотехнологии в технике, биологии, медицине, вычис­лительной технике; об истории развития нанотехнологии и научной деятельности создававших ее ученых;

приобретение общеучебных умений: работать со средствами информации (учебной, справочной, науч­но-популярной литературой, средствами дистанционно­го образования, текущей научной информацией в Ин­тернете) ; готовить сообщения и доклады, оформлять их и представлять; обобщать знания, полученные при изу­чении физики, химии и биологии; использовать техни­ческие средства обучения и средства новых информаци­онных технологий; участвовать в дискуссии;

формирование представлений об использовании раз­личных физических свойств и особенностей нанострук­тур в современной технике, роли экономического и эко­логического факторов; о роли компьютерного модели­рования в создании новых структур и материалов;

воспитание научного мировоззрения и эстетическое воспитание;

развитие у учащихся функциональных механизмов психики — восприятия, мышления, речи, а также типо­логических и индивидуальных свойств личности: инте­ресов, способностей, в том числе творческих, самостоя­тельности, мотивации.

Занятия ЭК проводятся в форме лекций (вводные к разделам), семина­ров, самостоятельной работы учащихся (коллективной, групповой, индивидуальной), консультаций. Учащиеся самостоятельно находят информацию для докладов и сообщений, подбирают и реферируют тексты из учеб­ной, научно-популярной литературы, сайтов Интернета, компьютерных обучающих программ, выбирают соот­ветствующий иллюстративный материал.

Формы и виды контроля: тематический (проводится в форме семинаров по темам ЭК) и итоговый (проводится в конце ЭК, в форме зачёта по всем темам).

Предусматривается применение следующих технологий обучения:

ИКТ.

Проектные.

Технология проблемного обучения и др.

Рабочая программа ЭК ориентирована на цели федерального компонента государственного образовательного стандарта, на обязательный минимум содержания образования по физике в средней школе и требования к уровню подготовки выпускников.

Рабочая программа составлена с учетом Авторской программы И.В. Разумовской «Нанотехнология» (сборник "Программы элективных курсов. Физика. 9– 11 кл. Профильное обучение / сост.В.А. Коровин – М.: Дрофа, 2007).

Программа рассчитана на 16 часов. Программа ЭК общим объёмом 16 часов изучается в течение 1 полугодия.

Весь материал - в документе.

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Хлебородненская средняя общеобразовательная школа

Рабочая программа

по элективному курсу

«Нанотехнология»

для 10 класса

на 2014-2015 учебный год

(общеобразовательное обучение)

Составил: учитель физики

Бакотин Р.В.

с. Хлебородное

2014 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Количество недельных часов: 1 Количество часов в год: 16

Уровень рабочей программы: общеобразовательный

Тип программы: модифицированная

Нормативные правовые документы, на основании которых разработана рабочая программа

• Примерная программа среднего (полного) общего образования по физике (профильный уровень), рекомендованная Министерством образования и науки РФ/письмо № 03-1263 от 07.07.2005.

• Приказ Департамента образования, науки и молодёжной политики Воронежской области №840 от 30.08.2013г. «О внесении изменения в приказ департамента образования, науки и молодежной политики Воронежской области от 27.07.2012 № 760».

• Основная образовательная программа среднего общего образования на 2011-2015 г.г.

Элективный курс «Нанотехнология» (далее ЭК) предназначен для учащихся 11 классов, опирается на знания, полученные уча­щимися при изучении физики, химии и биологии в ос­новной школе.

Нанотехнология - одна из наиболее динамично раз­вивающихся областей современной физики, по ряду проблем граничащая с химией и биологией. Одновре­менно это основа новой техники, что позволяет гово­рить об очередной технической революции во всех об­ластях жизнедеятельности человека. Изучение основ нанотехнологий позволяет подготовить новые поколения к осознанному восприятию принципиально изменившегося подхода к созданию материалов и устройств техники XXI в.

ЭК позволяет расширить и углубить представления учащихся о влиянии размеров атомных структур на их разнообразные физические свойства (ме­ханические, электрические, магнитные, оптические) и активизировать знания по соответствующим разделам школьного курса физики. Подчеркивается квантовая природа свойств наночастиц. Нано- (или мезо-) структу­ры являются промежуточными между отдельными ато­мами, изучаемыми в школьном курсе химии, и макро­скопическими телами, изучаемыми в курсе физики. Примером природных наноструктур служат многие био­логические объекты. Поэтому данный ЭК не только со­ответствует общим задачам, стоящим перед обучением физике в средней школы, но и активи­зирует межпредметные связи физика - химия, физика - информатика и физика - биология. Учащиеся получают возможность познакомиться на качественном уровне с принципиально новыми физическими явлениями и новыми фундаментальными научными проблемами. Од­ной из важнейших особенностей ЭК является его по­литехническая направленность, конкретная демонстра­ция использования достижений физической науки в но­вейшей технике. Исторический аспект развития нанотехнологий, начиная со знаменитой лекции Ричар­да Феймана в 1959 г. и заканчивая работами нобелевско­го лауреата академика Ж. И. Алферова, позволяет на конкретном примере показать логику развития физиче­ской науки и ее применений и усилить эмоциональную составляющую восприятия материала курса.

Основные задачи ЭК:

• приобретение учащимися знаний: о влиянии размеров атомных структур на их физические свойства; о конкрет­ных наноструктурах и перспективах их использования в современной технике; о современных методах наблюде­ния отдельных атомов и манипулирования отдельными атомами; о достижениях и перспективах использования нанотехнологии в технике, биологии, медицине, вычис­лительной технике; об истории развития нанотехнологии и научной деятельности создававших ее ученых;

• приобретение общеучебных умений: работать со средствами информации (учебной, справочной, науч­но-популярной литературой, средствами дистанционно­го образования, текущей научной информацией в Ин­тернете); готовить сообщения и доклады, оформлять их и представлять; обобщать знания, полученные при изу­чении физики, химии и биологии; использовать техни­ческие средства обучения и средства новых информаци­онных технологий; участвовать в дискуссии;

• формирование представлений об использовании раз­личных физических свойств и особенностей нанострук­тур в современной технике, роли экономического и эко­логического факторов; о роли компьютерного модели­рования в создании новых структур и материалов;

• воспитание научного мировоззрения и эстетическое воспитание;

• развитие у учащихся функциональных механизмов психики — восприятия, мышления, речи, а также типо­логических и индивидуальных свойств личности: инте­ресов, способностей, в том числе творческих, самостоя­тельности, мотивации.

Занятия ЭК проводятся в форме лекций (вводные к разделам), семина­ров, самостоятельной работы учащихся (коллективной, групповой, индивидуальной), консультаций. Учащиеся самостоятельно находят информацию для докладов и сообщений, подбирают и реферируют тексты из учеб­ной, научно-популярной литературы, сайтов Интернета, компьютерных обучающих программ, выбирают соот­ветствующий иллюстративный материал.

Формы и виды контроля: тематический (проводится в форме семинаров по темам ЭК) и итоговый (проводится в конце ЭК, в форме зачёта по всем темам).

Предусматривается применение следующих технологий обучения:

1. ИКТ.

2. Проектные.

3. Технология проблемного обучения и др.

Рабочая программа ЭК ориентирована на цели федерального компонента государственного образовательного стандарта, на обязательный минимум содержания образования по физике в средней школе и требования к уровню подготовки выпускников.

Рабочая программа составлена с учетом Авторской программы И.В. Разумовской «Нанотехнология» (сборник "Программы элективных курсов. Физика. 9– 11 кл. Профильное обучение / сост.В.А. Коровин – М.: Дрофа, 2007).

Программа рассчитана на 16 часов. Программа ЭК общим объёмом 16 часов изучается в течение 1 полугодия.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ ТЕМ УЧЕБНОГО КУРСА

Понятие о нанообъектах и наноматериалах.

Наноструктуры - объекты, промежуточные между молекулами и макроскопическими телами. Примеры природных и синтезированных наноструктур (ДНК, частицы природных глин, фуллерены, магнитные клас­теры и др.). Особенности физических свойств нано­структур, связанные с их размерами (размерный эф­фект). Роль поверхности. Проявления квантовых эф­фектов. Новая парадигма получения материалов сборкой «снизу вверх». Нанотехнология - основа техники будущего. Перс­пективы создания и использования материалов, систем и устройств со структурой в наномасштабе. Понятие о процессах самоорганизации и их роль (самосборка) в формировании наноструктур. Концепция Дрекслера: нанороботы и их самовоспроизводство.

Фуллерены и нанотрубки.

История открытия фуллеренов. Строение и особен­ности электронной структуры. Углеродные нанотрубки. Фуллерены и углеродные нанотрубки - новая аллотроп­ная форма углерода. Методы получения углеродных нанотрубок. Зависимость электрических свойств углеродных нанотрубок от их строения. Использование углеродных нанотрубок в наноэлектронике (гетеропереход, дисплей и пр.). Сверхпроводимость нанотрубок. Теоретическая прочность твердых тел и высокопроч­ные материалы. Прочность углеродных нанотрубок, перспективы использования их механических свойств. Неуглеродные нанотрубки, особенности их структу­ры и свойств. Наноконтейнеры на базе фуллеренов и на­нотрубок. Перспективы их использования в биологии и медицине. Многослойные нанотрубки. Применение нанотрубок в качестве весов, кантилеверов и пр.

Наномембраны и вторичные структуры на их основе. Нанопроволоки.

Использование ускоренных ионов для получения трековых полимерных наномембран; применения наномембран.

Получение с помощью электролиза вторичных струк­тур - нанопроволок. Магнитное сопротивление в нанопроволоках и наномостиках. Нанопроволоки (нанонити) на основе дрожжевых белков.

Нанотехнология в биологии и медицине.

Использование сканирующей микроскопии для ис­следования микроскопических структур и процессов в биологических системах. Нанороботы в организме че­ловека. Наноактюаторы (наномоторы), использующие биологические наноструктуры. Тканевая инженерия (создание биологических тканей). Нанотехнология изго­товления ДНК-чипов и расшифровка геномов человека и растений. Нанотехнология и охрана окружающей сре­ды (наноструктуры с иерархической самосборкой для адсорбции атомов тяжелых металлов, нанопористые ма­териалы для очистки воды, наносенсоры и пр.).

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

В результате изучения элективного курса по физике ученик должен:

знать (на уровне воспроизведения):

отличительные особенности наноструктур в целом и основные примеры природных и синтезированных наноструктур;

основные достижения и перспективы применения нанотехноло­гии в электронике, биологии, медицине, охране окру­жающей среды;

историю развития нанотехнологии; имена и основные научные достижения ученых, сделав­ших существенный вклад в ее развитие;

понимать:

роль нанотехнологии в целом в жизнеде­ятельности человека в XXI в.;

принципиальное влияние размеров наночастиц на их физические свойства;

перс­пективы так называемого «молекулярного дизайна», включающего наноструктуры как неорганического, так и органического и биологического происхождения;

уметь:

работать со средствами информации, в том числе компьютерными (уметь искать и отбирать инфор­мацию, систематизировать и корректировать ее, состав­лять рефераты);

готовить сообщения и доклады и высту­пать с ними;

участвовать в дискуссиях;

оформлять сооб­щения и доклады в письменном и электронном виде;

подбирать к докладам, сообщениям, рефератам иллюст­ративный материал и корректировать его;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

создания коммуникативной среды в диалогах и общении;

построения гипотезы по созданию моделей строения веществ;

нахождения практического применения основных явлений физики в жизни человека

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

1. Балабанов В. И. Нанотехнологии. Наука будущего.  М.: Эксмо, 2009. - 256 с.  

2. Борисевич В.Б., Каплуненко В.Г., Косинов Н.В. Наноматериалы и нанотехнологии в ветеринарной практике. - К.: ВД «Авiцена», 2012. – 512 с.

3. Ильин А.П., Назаренко О.Б., Коршунов А.В., Роот Л.О. Особенности физико-химических свойств нанопорошков и наноматериалов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 196 с.

4. Кульков С.Н., Буякова С.П. Наноматериалы, Порошки и спеченные композиты. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 100 с.

5. Матренин С.В., Овечкин Б.Б. Наноструктурные материалы в машиностроении. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 186 с.

6. Огурцов А.Н. Нанобиотехнология. Основы молекулярной биотехнологии. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2010. – 384 с.

7. Панин В.Е., Сергеев В.П., Панин А.В. Наноструктурирование поверхностных слоев конструкционных материалов и нанесение наноструктурных покрытий. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 254 с.

8. Соколов Д.Ю. Патентование изобретений в области высоких и нанотехнологий. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2010. – 136 с.

9. Ткалич B.Л, Макеева A.B., Оборина Е.Е Физические основы наноэлектроники. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. – 86 с.

10. Федоренко В.Ф., Ерохин М.Н., Балабанов В.И., Буклагин Д.С., Голубев И.Г., Ищенко С.А. Нанотехнологии и наноматериалы в агропромышленном комплексе. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. – 312 с.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

• Слайды.

• Графические иллюстрации.

• Сайты в Интернете, распечатки сайтов.

• Научно-популярная литература.

• Дидактические материалы.

• Учебники по физике, химии, биологии для старших классов средней школы.

• Компьютерная обучающая программа «Открытая фи­зика».

Подпись учителя ______________

10