Изучение основ нанотехнологий в российских школах с применением современных средств обучения

Опубликовано 19.03.2014
Юрий Гордеев   |   просмотров - 5010,   комментариев - 0
Изучение основ нанотехнологий в российских школах с применением современных средств обучения

Гордеев Ю.А.

ФГБОУ ВПО «Смоленский государственный университет»

j.a.gordeev@mail.ru

Сегодня мир стоит на пороге VI технологического уклада. Его контуры только начинают складываться в развитых странах мира и характеризуются нацеленностью на развитие и применение нанотехнологий. Согласно прогнозам, при сохранении нынешних темпов технико-экономического развития, VI технологический уклад вступит в фазу распространения в 2010-2020 годах, а в фазу зрелости – в 2040-е годы. При этом в 2020-2025 годах произойдет новая научно-техническая и технологическая революция. Для подобных прогнозов есть основания. В США, например, доля V технологического уклада составляет 60%, IV – 20% и около 5% уже приходятся на VI технологический уклад. В России, к сожалению, VI технологический уклад пока формируется с трудом. Думается, что при сложившихся формах и методах управления, организации и финансирования работ подобный прорыв в России осуществить так и не удастся. Нужны кардинальные изменения в этих вопросах. Они возможны лишь в том случае, если науке придать статус самостоятельной базисной отрасли экономики, а «центр тяжести» развития науки должен переместиться в стены ВУЗов. Главная задача которых – подготовка специалистов новой формации, трудновыполнима без базовых знаний абитуриентов в области нанотехнологий.

Заинтересованные организации, безусловно, участвуют в создании новых знаний школьников. Так, Нанотехнологическое сообщество «НАНОМЕТР» уже несколько лет подряд проводит Всероссийскую интернет-олимпиаду школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий «Нанотехнологии - прорыв в Будущее!» (http://www.nanometer.ru/olymp2_o8.html). В рамках Программы Фонда инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО создана «Школьная лига РОСНАНО». Это сетевой проект, целью которого является продвижение в школах Российской Федерации идей, направленных на развитие современного образования, в первую очередь – естественнонаучного (http://schoolnano.ru/node/1449).

Но этот процесс пока замедлен недостатком талантливых молодых людей, способных к прорывным открытиям. Поэтому, в такой ситуации инновационный процесс на начальном уровне образования необходимо сделать для всех российских школ обязательным. Для решения этого вопроса необходимо ввести в план учебного процесса изучение основ нанотехнологий. Пилотной площадкой для этого могли бы стать несколько школ города Смоленска. Схема процесса обучения в данном случае, представляется следующим образом (рис. 1).

Рис. 1. Схема процесса обучения основам нанотехнологий в школе

Нанотехнологическое общество России (НОР), а именно его Смоленское отделение может взять на себя функцию координатора, малое инновационное предприятие «Экоинновация» Смоленского государственного университета может организовать процесс обучения. В итоге повысится квалификация школьных учителей, а ВУЗы, институты и предприятия Смоленской области и России в целом получат высококвалифицированных студентов, ученых и технологов обладающих новым уровнем знаний в области нанотехнологий.

Формы организации школьных занятий по основам нанотехнологий могут быть совершенно разными (рис. 2).

Рис. 2. Формы организации занятий по основам нанотехнологий, которые можно проводить с применением новейших достижений IT-технологий

Сегодня компьютеры и Интернет прочно вошли в нашу жизнь, поэтому обучение должно проводиться с применением новейших достижений IT-технологий. Встречи школьников с ведущими российскими учеными, лекции и семинары можно организовать в онлайн режиме. Научно-практические конференции школьников, помощь в составлении и защите проектов тоже можно проводить с помощью мультимедийных средств сети Интернет. Проведение поисковой деятельности и получение грантовой поддержки также не возможно без применения компьютера и Интернета. Экскурсии школьников по предприятиям, выпускающим нанотехнологическую продукцию можно тоже проводить виртуально. Также в современном мире проводить полноценную научно-исследовательскую деятельность невозможно без использования компьютерных средств и Интернета.

Преимущества онлайн обучения школьников основам нанотехнологий неоспоримы и выгодны для всех участников данного процесса (рис. 3).

Рис. 3. Схема конечных результатов онлайн обучения школьников основам нанотехнологий

Для примера приведем вопросы, которые могут быть освещены на первых занятиях или уроках по основам нанотехнологий.

Основополагающий вопрос:

Можно ли увидеть невидимое?!

Проблемные вопросы:

1. Как широко распространены в нашем мире нанотехнологии?

2. Перспективы развития нанотехнологий?

3. Как можно наблюдать нанообъекты?

Учебные вопросы:

1. История развития нанотехнологий. Основоположники наномира.

2. Наноструктуры и их классификация.

3. Применение нанотехнологий в науке и технике.

4. Устройства и приборы для наблюдения нанотехнообъектов.

5. Значимость изучения данной отрасли науки.

Далее приводится примерная программа семинара «Изучение основ нанотехнологий в школе» для учителей. Проведение такого семинара в Смоленске возможно по инициативе МИП СмолГУ ООО «Экоинновация» на базе ФГБОУ ВПО «Смоленский государственный университет» и при поддержке НОР, ЗАО «Нанотехнология МДТ», ОАО «НПК «РЕКОД».

Целью семинара является обучение учителей школ и преподавателей ВУЗов, сотрудничающих со школами в области проектной деятельности, или планирующих такую деятельность. В ходе семинара будут освещены все вопросы, которые касаются полного цикла организации проектной деятельности школьников. По результатам семинара слушателям будут выданы свидетельства о повышении квалификации государственного образца.

Организация семинара не возможна без одобрения и поддержки Администрации Смоленской области и ее профильных департаментов: Департамента по образованию, науке и делам молодежи; Департамента по информационным технологиям; Департамента по промышленности, транспорту и дорожному хозяйству и других заинтересованных лиц и организаций.

Программа семинара «Изучение основ нанотехнологий в школе»

Название

Кол-во часов

Основные вопросы

Возможности выполнения исследовательского проекта в школе

2

Как начать работу и что для этого необходимо;

Каковы требования к ученикам;

Каковы условия, при которых ученики будут заниматься проектами.

Выбор темы исследований для школьников

2

Критерии выбора темы, оценка возможностей учащихся, оценка выполнимости проекта, оценка актуальности темы.

Методика проведения исследований в условиях школьной и/или ВУЗовской лаборатории

4

Необходимость оборудования для проведения исследований;

Возможности проведения исследования без привлечения сложного оборудования;

Календарный и фактический план исследований.

Интернет-ресурсы для проектной деятельности

4

Школьная лига Роснано;

Наноолимпиада.

ФГОС третьего поколения – место проектного и междисциплинарного подходов

8

Изменение способа передачи знаний и формирования навыков;

Методы внедрения новых образовательных технологий.

Примеры исследовательских работ школьников

8

Работы начального уровня;

Правильно и неправильно выбранные темы;

Работы победители всероссийских и международных конкурсов.

Нанотехнологии, как направление проектной деятельности

8

Что такое нанотехнологии;

Особенности наноструктур;

Особенности анализа наноструктур;

Современные методы исследования наноструктур.

Особенности элективных курсов

6

Мини-курс «История становления квантовой механики», как пример подачи элективного материала.

Наиболее значимые конкурсы в РФ исследовательских проектов школьников

4

Система региональных конкурсов Intel ISEF и финал ISEF, Конкурс Вернадского и др.

Подготовка работы к защите

6

Верификация результатов;

Отбор материала для защиты;

Подготовка доклада;

Оформление постера.

Организационная структура взаимодействия школа - ВУЗ

4

Современная лаборатория в школе;

Привлечение сторонних научных руководителей;

Региональные конкурсы.

Самостоятельная работа

14

Выполнение заочного задания перед школой и самостоятельная работа во время школы.

Итоговая аттестация

4

Защита итоговых работ и получение свидетельства о повышении квалификации.

Общая трудоемкость

72


Презентация доклада «Изучение основ нанотехнологий в российских школах с применением современных средств обучения»


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!