ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное бюджетное учреждение дополнительного образования
«Белгородский областной Центр детского (юношеского) технического творчества»
СОВРЕМЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ (ОБЩЕРАЗВИВАЮЩЕЙ) ПРОГРАММЫ«ОСНОВЫНАНОТЕХНОЛОГИЙ»
Выполнила:
Севастьянова Татьяна Юрьевна
педагог дополнительного образования
государственного бюджетного учреждения дополнительного образования «Белгородский областной Центр детского (юношеского) технического творчества»
Г. Белгород
АННОТАЦИЯ
Методическая разработка «Современное содержание естественнонаучной направленности дополнительного образования на примере дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программы «Основы нанотехнологий» рассчитана на реализацию в основном и дополнительном образовании и самообразовании учащихся общеобразовательных организаций в рамках обучения нанотехнологиям.
Представленные в разработке практики позволяют заинтересовать детей заниматься в детских объединениях естественнонаучного профиля.
Работа содержит теоретические и практические материалы для проведения занятий в различных формах. Материал будет полезен для педагогов дополнительного образования, реализующих программы в предметной естественнонаучной области.
В теоретическую часть работы вошли материалы, отражающие основные принципы организации образовательного процесса в рамках реализации дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программы «Основы нанотехнологий».
Практическая часть содержит несколько примеров занятий, которые проводятся для увеличения интереса к естественно-научным дисциплинам и современной научно- инженерной отрасли.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение…………………………………………………………………….. | |
| 1. Описание дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программы «Основы нанотехнологий»……….. | |
| 2. Принципы и средства организации образовательной деятельности………………………………………………………………... | |
| 3. Формы организации образовательного процесса………………….. | |
| 3.1. Лекционные занятия……………………………………………… | |
| 3.2. Проектная деятельность…………………………………………. | |
| 3.3. Лабораторные работы……………………………………………. | |
| 3.4. Образовательные квесты………………………………………… | |
| Заключение ……………………………………………………………….... | |
| Список литературы……………………………………………………….. | |
| Приложение………………………………………………………………… |
| Введение | 
|
Естественнонаучное дополнительное образование детей направлено на формирование научного мировоззрения и удовлетворение познавательных интересов учащихся в области естественных наук, на развитие у детей и подростков исследовательской активности, нацеленной на изучение объектов живой и неживой природы и взаимосвязей между ними, на экологическое воспитание и на формирование практических навыков в области природопользования и охраны природы.
В новом, расширенном, формате естественнонаучная направленность внутренне неоднородна, поэтому её содержание целесообразно структурировать с учётом близости друг к другу или отдалённости отдельных научных дисциплин, научных традиций, направлений подготовки педагогических кадров и традиций, сложившихся в сфере дополнительного образования детей. Исходя из этих факторов, можно выделить три тематических цикла естественнонаучного дополнительного образования:
• Эколого-биологический (весь объём прежней эколого-биологической направленности, включая зоологию, ботанику, экологию, физиологию, цитологию, гистологию, эмбриологию, анатомию и др., и обозначенные выше прикладные тематики);
• Физико-географический (включающий, помимо собственно физической географии, весь комплекс наук о Земле, сочетающий изучение объектов неживой и живой природы в географическом пространстве);
• Ф изико-химический (составлявший ранее основу естественнонаучной направленности и тематически граничащий с технической направленностью).
Развитие современных (высоких, «наукоемких») технологий, таких как создание новых материалов (композитов, полупроводников, оптических волокон), электроники и оптоэлектроники основанной на разработках в сфере нанотехнологий, использования солнечной энергии, светочувствительных полупроводников, развития аэрокосмических, цифровых, ядерных, медицинских и биотехнологий дает предпосылки для корректировки дополнительного образования естественнонаучной направленности.
Введение инновационного содержания технологической подготовки обучающихся, в систему дополнительного образования детей, способствует формированию познавательного интереса и стойких мотивов учебной деятельности за счет следующих факторов: новизна содержания изучаемого материала; обновление уже усвоенных знаний; опора на исторические факты, повлиявшие на развитие технологий; современные достижения науки; практическая значимость предлагаемого содержания, возможность проектирования пространства персонального образовательного маршрута для самореализации личности.
Цель работы: оказание методической помощи педагогам дополнительного образования в организации учебных занятий, направленных на повышение качества естественнонаучного профиля в области высоких технологий.
Актуальность работы: в последние годы наблюдается устойчивый тренд роста популярности инновационных образовательных программ естественнонаучного профиля, доминантами которых стали, ориентация на проектную деятельность, междисциплинарность, познавательную и исследовательскую активность личности, самообразование.
Новизна представленного материала заключается в том, что через представленные формы занятий.
| 1. Описание дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программы «Основы нанотехнологий» | 
|
Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Основы нанотехнологий» (далее - программа) – естественнонаучной направленности.Предусматривает развитие исследовательских способностей детей, направлена на обеспечение у школьников базовых представлений о нанотехнологиях, эволюции развития данного направления в мире, методах наблюдения и исследования нанообъектов.
Отличительной особенностью данной программа является реализацией педагогической идеи формирования у обучающихся умения учиться – самостоятельно добывать и систематизировать новые знания. В этом качестве программа обеспечивает реализацию следующих принципов:
– Непрерывность дополнительного образования как механизма полноты и целостности образования в целом;
– Развития индивидуальности каждого ребенка в процессе социального самоопределения в системе внеурочной деятельности;
– Системность организации учебно-воспитательного процесса;
– Раскрытие способностей и поддержка одаренности детей.
Новизна программы заключается в том, что она предполагает использование современных технологий, позволяющих активизировать мыслительные процессы ребёнка, включить его в изменившуюся социальную среду и формировать интерес к школьной жизни.
Актуальность. Познакомить детей с инновационными разработками в области создания новых материалов с использованием нанотехнологичных подходов и их использованием в различных областях промышленности.
Цель программы – развитие соответствующей мотивации детей, любознательности, умственной активности, живой интерес к окружающему, в стремлении узнавать новое, умение взаимодействовать в коллективе. Формирование у школьников общего представления о нанотехнологиях, основных понятиях в области нанотехнологий и наноматериалах; умение ориентироваться в современных тенденциях использования наноматериалов и нанотехнологических подходов в различных областях техники и промышленности; изучение существующих наноматериалов, перспектив развития новых с учетом потенциальных тенденций развития нанотехнологий в России и за рубежом.
Для достижения данной цели формируются следующие задачи:
Обучающие:
– обучать научным методам познания;
– обучать основам научного языка;
– обучать специальным знаниям, необходимым для проведения самостоятельных исследований.
Развивающие:
– ормировать культуру научной деятельности;
– формировать научный способ мышления;
– формировать и развивать умения и навыки исследовательского поиска;
– развивать умение ставить, формулировать, описывать проблемы и докладывать о достигнутых результатах.
Воспитательные:
– развивать познавательные способности;
– воспитывать дисциплинированность, ответственность, самоорганизацию;
– формировать новаторское отношение ко всем сферам жизнедеятельности человека;
– воспитывать самостоятельность в приобретении дополнительных знаний и умений;
– воспитывать чувство патриотизма, гражданственности, гордости за достижения отечественной науки и техники.
Каждый ребенок самостоятельно ведет исследовательскую деятельность, выполняет творческие работы, используя собственное воображение и смекалку, приходя к наиболее оптимальному решению. В процессе самообразования у детей формируются навыки решения нестандартных творческих и логических задач; растет интерес к научно-исследовательской деятельности; значительно улучшается качество знаний, совершенствуются умения применять полученные знания не только в учебных ситуациях, но и в повседневной деятельности.
Правильно организованный и умело осуществляемый контроль помогает лучшему усвоению материала и воспитывает сознательное отношение к образовательной деятельности.
Учебный план
| № | Разделы | Количество часов | ||
| Всего часов | Теория | Практика | ||
| 1. | Введение в образовательную программу, техника безопасности | |||
| 2. | Элементарное введение в нанотехнологии | |||
| 2.1 | История развития нанотехнологий | |||
| 2.2 | Основные направления нанотехнологий | |||
| 2.3 | Оборудование применяемое в нанотехнологиях | |||
| 2.4 | Нанотехнологии – это будущее | |||
| 3. | Процессы и явления в материалах. | |||
| 3.1 | Знакомство с миром симметрии кристаллов | |||
| 3.2 | Мгновенная кристаллизация | |||
| 3.3 | Материалы с памятью формы | |||
| 3.4 | Адсорбция и адсорбционные явления | |||
| 3.5 | Цеолиты | |||
| 4. | Основы физических законов макро- и микромира | |||
| 5. | Структура и свойства материалов. | |||
| 5.1 | Коллоидные системы и их особенности | |||
| 5.2 | Эффекты в неньютоновских жидкостях | |||
| 5.3 | Полимерные гидрогели и их свойства | |||
| 5.4 | Ориентированные свойства ПВД и ПНД | |||
| 5.5 | Структурная окраска в природе и технике | |||
| 5.6 | Гамма цветов растительных пигментов | |||
| 6. | Итоговые занятия | |||
| ВСЕГО |
| 2. Принципы и средства организации образовательной деятельности |
|
В настоящее время дополнительное образование детей естественнонаучной направленности пополнилось новыми дисциплинами, в рамках которых предполагается изучение живой и неживой природы, применение физико-химических методов исследования природных и хозяйственных объектов и процессов. Одной из современных площадок для решения этих задач являются лаборатории наноквантума в детских технопарках «Кванториум».
Наноквантум представляет современную инженерную отрасль, направленную на изучение материаловедения на микро- и наноуровнях. Наноквантум – это современная лаборатория, оснащенная современными приборами, позволяющими синтезировать, модифицировать и изучать материалы на микро- и нано- уровнях: сканирующий зондовый микроскоп СЗМ, Nanoedukator II, ph-метр, спектрофотометр, оптические микроскопы исследовательского класса (прямой, инвертированный, металлографический), муфельная печь, магнитные мешалки, водяные бани, источники питания, сушильный шкаф и многое другое. В максимальной комплектации это широкий спектр оборудования для проведения междисциплинарных исследований – сканирующий зондовый микроскоп NanoTutor, оснащенный как кремниевыми зондами-кантилеверами, так и вольфрамовыми зондами и технологической установкой для их изготовления, оптический микроскоп с СЗМ-приставкой MicProbe, прибор ProBeam, представляющий собой настольный электронный микроскоп, совмещенный с СЗМ модулем, рентгенофлуоресцентный спектрометр, программный тренажер для обучения работе на СЗМ, комплект учебно-методических материалов, а также комплект образцов для исследования. Важная особенность: все приборы не опасны для детей, кроме того, они не предполагают использования дорогих расходных материалов, что ограничивает школьников в работе.
Обучаясь в наноквантуме обучающиеся получат:
· современные знания в области физики, химии, техники;
· навыки работы с современным научным оборудованием;
· возможность участия в конкурсах, олимпиадах, выставках, конференциях;
· залог дальнейшей успешной учебы в вузах по техническим и естественнонаучным специальностям.
В процессе обучения обучающиеся работают с:
· углеродными композитами, включая нанотрубки и нановолокна.
· аморфнокристалическими металлическими лентами.
· полиэтиленами высокого и низкого давления.
Какие задачи можно выполнять в лабораториях:
Задачи могут быть самые разные. Прежде всего здесь на простых примерах, используя специальное оборудование, ребята могут понять, как устроен окружающий мир. Почему лепестки лотоса не впитывают влагу? От чего зависит окраска бабочки? И как устроен человеческий волос? Это лишь неполный перечень вопросов, на которые можно ответить, начав изучать нанотехнологии.
С одной стороны, обучаясь работе на приборах нанолаборатории, дети могут на практике ощутить, как работают важнейшие физические законы. Например, увидеть, как используется квантовый туннельный эффект в работе туннельного микроскопа, как с помощью пьезоэффекта осуществить механические перемещения с «атомным» шагом, узнать, как с помощью закона Гука, лазера, фотодиода, оптического рычага измерить сверхмалую силу, а также, понять, как электрохимическая реакция помогает изготовить сверхострую металлическую иглу или как с помощью компьютера можно улучшить зашумленное изображение и сделать его квази-трехмерным и многое другое. Важно, что школьники видят, как на практике «оживают» различные разделы физики, химии, математики, информатики, говорит Александр Голубок. С другой стороны, возможности нанолаборатории не ограничены какой-либо одной областью – учащиеся одновременно работают над решением задач из физики, химии, биологии и IT.
В итоге ребята получают целый комплекс навыков: они учатся работать с высокотехнологичным оборудованием, выполнять с помощью компьютера математическое моделирование, использовать научную информацию и в целом – вести проектно-исследовательскую деятельность.
Как показывает практика, в наноквантуме могут обучаться обучающиеся, начиная с пятого класса. С этого возраста ребята приступают к выполнению простых лабораторных работ, которые позволяют освоить оборудование. Таким образом, начиная со средней школы постепенно создается база, которая впоследствии позволяет им продолжить естественнонаучное образование.
Однако наиболее вовлеченно в лабораториях обучаются школьники 9-11 классов, которые прошли в школе базовый курсы физики, химии, математики. Они уже приступают к выполнению проектов, а также могут существенно расширить условия, которые предлагаются в заданиях. Особую роль в процессе работы выполняет педагог, который, с одной стороны, дает дополнительные знания, а с другой – предоставляет ребятам свободу действий и возможность творчески подойти к реализации проекта.
| 3. Формы организации образовательного процесса | 
|
Обучение проводится в формате лекций, объяснений и демонстраций для усвоения теоретического материала. После основных лекционного материала проводятся практические занятия для эффективного закрепления полученных теоретических знаний, а также для формирования базовых навыков. Для проверки полученных знаний целесообразно проводить публичные защиты результатов, полученных на практиках, а также выступления перед группой детей на заранее подготовленные темы.
Рекомендуемые формы занятий в рамках реализации ДО(О)П «Основы нантехнологий»:
• на этапе изучения нового материала – лекция, объяснение, рассказ, демонстрация;
• на этапе закрепления изученного материала – беседа, дискуссия, практическая работа, образовательные игры, квесты;
• на этапе повторения изученного материала – наблюдение, устный контроль (опрос, игра), творческое задание;
• на этапе проверки полученных знаний – выполнение дополнительных заданий, публичное выступление с демонстрацией результатов работы над вводным образовательным модулем.
Начальное освоение нанотехнологий и знакомство с различными свойствами современных материалов возможно в процессе соединения научно-популярных лекций, лабораторно – практических работ на современном лабораторном оборудовании и выполнения исследовательских проектов.
Лекционные занятия
Одним из ресурсов, позволяющих организовать знакомство с возможностями наноматериалов, является образовательный комплект лекций. Циклы лекций, в том числе — проблемные, о научных достижениях и технологиях в области нанотехнологий, о социальной и экономической значимости высоких технологий, сложности их создания и т.д. дают возможность сконцентрировать материал в блоки и преподносить его как единое целое, а контроль проводить по предварительной подготовке обучающихся. Однако данной технологией нельзя злоупотреблять, так как может сделать образовательный процесс малоэффективным: скучным для учащихся, что понижает мотивацию к обучению. Кроме того, большие объёмы информации не успевают осмысливаться, а потому плохо запоминаются учащимися. В качестве периодического применения данная технология допустима в современном образовательном процессе, особенно в сочетании с лабораторными работами на проблемную тематику, когда ученики могут актуализировать и применить полученные знания и умения. Перечень лекций, классных часов, диспутов, посвящённых вопросам нужности и значимости нанотехнологий, достаточно широк.
А ннотации научно-популярных лекций для обучающихся наноквантума
«Материаловедение функциональных материалов наноэлектроники»
Материаловедение – это наука о природе материалов, принципиальных путях управления ими и разработке структур разного назначения с оптимальным сочетанием свойств. Создание новых материалов определяет прогресс человеческой цивилизации на протяжении многих тысячелетий. Материалы условно делятся на конструкционные, обеспечивающие необходимые в эксплуатации механические свойства изделий, и функциональные, свойства которых организуют или конструируют таким образом, чтобы они могли удовлетворять конкретному назначению контролируемым способом. В лекции изложены представления о воздействии природы химических связей, состава, атомной и электронной структуры, различных несовершенств на свойства материалов в наноэлектронике, совершенно новой области науки и техники, которая использует сверхминиатюрные и быстродействующие системы, функционирующие на основе квантовых эффектов. Рассмотрены особенности и перспективы новых функциональных материалов: графена, фуллерена и углеродных нанотрубок, метаматериалов, свойства которых определяются не химическим составом, а конструкцией, активных материалов, действующих самостоятельно при смене режима работы устройства, материалов с модифицированной зонной структурой, а также широко используемых в современной технологии изготовления полупроводниковых приборов структур кремний-на-изоляторе. В лекции рассматривается современное состояние диагностических методов, методик и средств. Особое внимание уделяется зондовой микроскопии как способу создания и контроля наноматериалов, элементов и технических устройств наноэлектроники. Данная лекция в популярной форме знакомит абитуриентов и школьников с достижениями в области материаловедения функциональных материалов наноэлектоники.
«Технологии нанодисперсных систем»
Лекция посвящена быстроразвивающемуся направлению - технологиям получения и свойствам различных функциональных наноматериалов, имеющих дисперсную природу. К таким системам относятся как многие искусственные материалы (полимерные композиты, магнитные жидкости, дилатантные жидкости), так и многие из природных объектов (почвы, глины и т.п.) Повышенное внимание будет уделено процессам утилизации промышленных отходов, включающих в себя наноразмерные компоненты
«Постоянные магниты – притяжение нанотехнологий»
Цель лекции показать слушателям, что свойства постоянных магнитов непосредственно связаны с получением в них наноструктурного состояния, то есть структура постоянного магнита должна состоять из элементов нанометрического размера. Для демонстрации этой взаимосвязи даются общие представления о магнитных свойствах, магнитном гистерезисе и природе их формирования. При анализе процессов намагничивания и перемагничивания показано, что наилучшие свойства магнит будет иметь, если он будет состоять из наночастиц. Описаны способы получения необходимых 21 структур и свойств. В заключение перечисляются области применения постоянных магнитов.
«Механохимический синтез материалов»
В современной технологии материалов все более широкое распространение получают механохимические методы получения и обработки материалов. В химической технологии механохимию рассматривают как науку об ускорении и инициировании химических реакций под воздействием упругой энергии. С другой стороны, сильная деформационная обработка материалов оказывает существенное влияние на микроструктуру и дефектность кристаллической решетки. При обработке смесей порошков металлов в механоактиваторах различных типов обнаружено образование сплавов, сопровождающееся перемешиванием металлов на нано- и даже атомарном уровне. Это явление получило название "механическое сплавление". В лекции излагаются основные принципы получения новых структур и соединений данным методом. Рассматриваются такие возможные достигаемые состояния в металлических системах, как: аморфные сплавы, пересыщенные твердые растворы, интерметаллические соединения, квазикристаллы. Излагаются основы и приводятся примеры получения композиционных материалов методами механосинтеза.
«Многофункциональные покрытия на металлах»
Представлены материалы о причинах «коррозионных» болезней металлов, о катастрофических последствиях, к которым приводит коррозионное разрушение металлов и сплавов. Освещается история знаменитой индийской колонны, изготовленной из чистого железа, на поверхности которой за прошедшие 15 столетий со дня ее возведения не обнаружено никаких следов коррозии. Рассматриваются различные металлы с точки зрения сопротивления коррозии и механизм повышенной коррозионной стойкости отдельных металлов и сплавов. Излагаются современные, наиболее перспективные способы и методы защиты металлов от коррозии, в том числе с помощью защитных покрытий.
«Современная микроэлекторника – реальные успехи нанотехнологий»
Ключевая идея нанотехнологий (Р.Фейнман). Полупроводниковая электроника и трансфер технологий. Наноразмерные объекты микроэлектроники. Нанороботы и наномоторы. Как управляют атомами. Углеродные кристаллы для электроники завтрашнего дня.
«Конструкционные материалы для новой техники»
Рассматриваются современные материалы для новой техники в различных отраслях промышленности: авиация, космос, автомобилестроение, атомная энергетика, нефтегазовая промышленность. Материалы, используемые в передовых областях: высокопрочные стали и сплавы, композиционные и гибридные материалы. Наукоемкие технологии получения конструкционных материалов с заданным комплексом свойств.
«Прочность и разрушение сталей и сплавов для изделий
ответственного назначения»
Механическая прочность - одно из основных свойств материалов для изделий ответственного назначения. Способы упрочнения материалов. Причины и механизмы разрушения материалов и конструкций. Диагностика разрушения. Как создать высокопрочные материалы с высоким сопротивлением разрушению.
«От физики атома к электронной структуре наносистем»
Для расчета энергетических уровней атома - надо решить соответствующее уравнение Шредингера. А как быть с наносистемами (кластерами) - системами состоящими из десятков или сотен атомов? Вычислить энергетические уровни из первых принципов― в этом случае трудно. Но, оказывается, что можно довольно хорошо описать их случайными числами (из распределения Вигнера)! Эта теория разработана и ее можно проверить экспериментально – для этого надо понаблюдать за кластером при медленном включении магнитного поля. «Квазикристаллы». Для описания решетки обычного кристалла, достаточно выделить в ней так называемую элементарную ячейку, повторением которой можно получить всѐ решетку. При смещении кристалла вдоль определенных направлений на определенные расстояния кристалл совмещается сам с собой, то есть обладает трансляционной симметрией. Квазикристаллы не обладают трансляционной симметрией, хотя атомы в них расположены упорядоченным образом. Они составлены из двух разных ячеек, что приводит к совершенно неожиданным структурным свойствам. Например, в отличие от обычных кристаллов, квазикристаллы могут обладать осями симметрии пятого и десятого порядков.
«Материалы и технологии современной электроники»
Получение кремния для современной электроники и солнечной энергетики. Разновидности структуры кремния: монокристаллический, поликристаллический, мультикристаллический, микрокристаллический, аморфный. Механическая обработка и получение пластин. Способы создания легированных слоев (диффузия, эпитаксия, вплавление, ионная имплантация). Окисление и литографические процессы. Напыление металлических слоев. Сборка кристаллов в корпус. Измерение электрических параметров.
«Синтез в искусственных алмазах»
История алмаза. Диаграмма состояния углерода, кристаллические модификации углерода и их кристаллическая решетка. Методы создания сверхвысоких давлений. 24 Аппаратура для синтеза алмазов. Механизм фазового перехода графит-алмаз. Области применения синтетических алмазов. Изменение цвета натуральных алмазов.
«Современные представления об атомной структуре аморфных, кристаллических и нанокристаллических тел»
Рассмотрены атомная структура кристаллических твердых тел, особенности их химической связи и влияние на свойства, в т.ч. проявление эффекта анизотропии. Обсуждаются аморфное состояние твердых тел, свойства которых (механические, тепловые, электрические и т. д.) в естественных условиях не зависят от направления в веществе (изотропия) и причины этого явления. Рассмотрена структура наноматериалов, у которых размеры структурных элементов хотя бы в одном направлении имеют нанометрическую величину. Наноразмеры структурных элементов определяют уникальные свойства наноматериалов, что позволяют их использовать в различных направлениях науки и техники: от медицины до металлургии. Рассмотрены современные методы исследования структуры твердых тел.
Проектная деятельность
При знакомстве с наноматериалами и их свойствами, лекции должны быть поддержаны различными практикоориентированными видами работ. Одним из таких видов организации образовательного процесса является самостоятельная исследовательская проектная деятельность.
Проектная деятельность учащихся является очень важными эффективным механизмом формирования у школьников способности самостоятельно мыслить, добывать и применять знания, тщательно обдумывать принимаемые решения, четко планировать действия, эффективно сотрудничать в разнообразных группах. Современные педагогические исследования показывают, что проектная деятельность развивает исследовательские и творческие способности учащихся, повышает их мотивацию к получению дополнительных знаний и развивает их самостоятельную активность, активизирует процесс включения школьников в познавательную деятельность.
Для обучающихся наноквантума регулярно проводятся межгрупповые научно-практические занятия, на которых ребята представляют результаты своих проектных исследовательских работ. Темы исследований самые разнообразные. Все присутствующие учащиеся знакомятся с результатами работы юных исследователей, получают ответы на интересующие их вопросы, обмениваются мнениями. А ребята, представляющие свои работы, выбирают направления для новых исследовательских работ.
Примерные темы проектов:
1. Строение поверхности алюминия.
2. Микроскопия поверхности электротехнической стали.
3. Наноразмерные свойства металлов.
4. Методы практической реализации создания квантовых точек.
5. Исследование свойств поверхности кремния.
6. Магнитные свойства поверхности электротехнических сталей.
7. Исследование проводимости углеродных нанотрубок.
8. Неоднородности на поверхности полупроводниковых кристаллов.
9. Исследование строения поверхностей биологических тканей.
Разработка заданий для проектных и для общеобразовательных групп с различными ограничениями, определяющими уровни сложности, позволяет иметь ориентир на то, чему учить детей и удерживать рамку содержания.
Ограничения могут вводиться при формулировке/постановке задачи. Ограничения могут в явном или скрытом виде проявляться при решении задачи.Ограничения не устанавливают рамки в Квантумах. Ограничения координируют общее направление. Ограничения объединяют усилия Квантумов. Ограничения создают возможность творческой конкуренции.
Задания могут быть использованы для:
• Организации предпроектной деятельности и формировании основ исследовательской работы внутри квантумов (ограничение 1)
• Организации проектной и соревновательной деятельности внутри детских технопарков «Кванториум» (ограничение 2)
• Организации проектной и соревновательной деятельности, организации межкванторианских соревнований и подготовки к ним (ограничение 3)
• Организации проектной и соревновательной деятельности и подготовки к всероссийским и международным конкурсам и соревнованиям (ограничение 4)
Задачи различных видов ограничений представлены в Приложении №1.
Лабораторные работы
В ходе лабораторий-практикумов ученики не только самостоятельно проводят физические и химические эксперименты, но и, работая в группах, ищут ответы на интересные вопросы. В процессе выполнения лабораторных работ учащиеся могут закрепить не только навыки практического характера, но и умения и навыки интеллектуального труда: умений самостоятельно выполнять учебные задания, умений наблюдать, экспериментировать, рассуждать, обобщать и критически мыслить, умений самостоятельно искать ответы на интересующие вопросы и делать выводы, умений использовать приборы и различного рода оборудование в самостоятельной работе, умений опираться на практику и связывать ее с теорией.