Методика проведения лекционных занятий по разделу "Наноматериалы и нанотехнологии" при изучении дисциплины "Материаловедение"

o         шарообразные молекулы, содержащие атомы, размером меньше 100 нм.

3.                Что такое нанодисперсии?

o         системы, состоящие из жидкой фазы с равномерно растворенными в ней наночастицами;

o         системы, состоящие из нанокластеров;

o         системы, состоящие из нанопористых веществ;

o         системы, состоящие из нанопористого вещества.

4.                Какие технологии относятся к технологии "сверху-вниз"?

o         литография;

o         эпитаксия;

o         литография и конденсация;

o         механическая обработка (измельчение).

5.                Поставьте в правильной последовательности этапы литографии:

o         экспонирование;

o         химическое травление;

o         нанесение фоторезистора.

6.                В чем заключается технология "снизу-вверх"?

o         основана на уменьшении размеров тел механической или иной обработки, вплоть до получения объектов нанометрового размера;

o         сводится к получению наноразмерного объекта путем сборки наноматериалов из отельных атомов и молекул.

7.                Что такое эпитаксия?

o         наращивание оксидной пленки на кристалле;

o         ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого;

o         получение наночастиц путем испарения из макроскопического тела атома;

o         создание наноструктур на поверхности твердого тела.

8.                Что такое синергетика?

o         наука о самоорганизующихся системах;

o         наука о нанокристаллических материалах;

o         наука о хаосе;

o         наука об экономии энергии.

4.Этап закрепления изученного материала.

Преподаватель: теперь давайте коротко повторим то, что мы сегодня изучили.

Преподаватель задает вопросы по теме занятия, а учащиеся отвечают. Список основных вопросов – Дайте определение понятию "наноматериалы"? Какие виды наноматериалов вы знаете? Что называют наночастицами и нанокластерами? Чем обусловлены особые свойства наноматериалов? Приведите примеры технологии "сверху-вниз".

5.Заключительный этап.

Подводятся итоги занятия, оговариваются основные понятия, изученные на занятии, и примерный перечень вопросов, которые будут рассмотрены на лабораторной работе.

План- конспект занятия № 3

Тема: Нанотехнологии вокруг нас.

Цель: Познакомить учащихся с современным состоянием дел и ближайшими перспективами применения нанотехнологических методов в быту, в медицине, промышленности и военном деле.

Задачи:

- Обучающая: Рассказать учащимся о применении нанотехнологий в повседневной жизни.

- Развивающая: развивать у учащихся память, логическое мышление, трудовые навыки, интерес к предмету.

- Воспитывающая: способствовать воспитанию целеустремленности, инициативы, самостоятельности; умению логически мыслить, самостоятельно высказывать и отстаивать свою точку зрения; сознательной дисциплины.

Тип занятия: Комбинированный.

Оснащение:

- МТО: компьютер, проектор, видеофильм "нанотехнологии"

- МО: План-конспект лекции, учебное пособие "Голубая мечта Доналда Рамсфелда" Аксёнов П.Н.

Структура занятия:

1.Организационный этап(2-3 минуты)

2.Этап объяснения нового материала (55-60 минут)

3.Проведение теста (10 минут)

4.Этап закрепления изученного материала (10 минут)

5.Заключительный этап (5 минут).

Ход занятия:

1.Организационный момент.

Преподаватель приветствует студентов, отмечает присутствующих и сообщает тему занятия.

2.Этап объяснения нового материала.

Рассмотрение вопроса перспектив использования нанотехнологий в повседневной жизни следует начать с определения получивших наибольшее распространение нанотехнологических методов: нанопокрытий и золь-гель методов. Необходимо сконцентрировать внимание учащихся на принципиальных отличиях различных физических свойств покрытий из наночастиц от свойств непрерывных покрытий. Следует подчеркнуть, что различные виды наночастиц в составе нанопокрытий позволяют управлять механическими, оптическими и иными свойствами материалов, на которые они нанесены.

Далее следует дать учащимся представление об использовании особых свойств наноструктурированных материалов. Как пример можно привести использование золотых наночастиц в качестве катализаторов и поглотителей запахов. Далее, от основных объектов нанотехнологий следует перейти к примерам использования нанотехнологий в повседневной жизни:

1.                в медицине: антисептики, транспортировочные наноконтейнеры, и др.;

2.                в парфюмерной и пищевой промышленности;

3.                при производстве спортивных товаров;

4.                при производстве одежды и обуви.

При рассмотрении конкретных областей применения наночастиц и нанопокрытий следует обращать внимание учащихся на то, какие именно их свойства используются в данном случае. Так, в медицине используются в основном малые размеры наночастиц, позволяющие им проникать вместе с кровотоком через клеточные мембраны. При использовании наноматериалов в качестве катализаторов и фильтров в автомобильной и парфюмерной промышленности используется большая площадь поверхности наноструктурированной среды, резко увеличивающая эффективность взаимодействия. При изготовлении сверхпрочных и сверхлёгких материалов, используемых в производстве спортивных товаров, актуальными становятся особые механические свойства наноматериалов. При производстве одежды и обуви используются особые структурные свойства, обеспечивающие содержание воздуха в материале до 99,8%, что обуславливает отличные теплоизолирующие свойства.

Вторую часть урока следует посвятить изучению применения нанотехнологий в военном деле. Необходимо подчеркнуть, что в военном деле, как правило, используются наиболее передовые разработки, лишь некоторое время спустя получающие распространение и в других областях человеческой деятельности. В качестве примера можно рассмотреть костюм солдата будущего. Спектр используемых свойств нанообъектов также весьма широк. Например, при производстве так называемой "мягкой брони" используются особые механические свойства нанообъектов, причём "подсмотренные" у живой природы. В конструкции костюма будут использоваться специально сконструированные наномашины-усилители, которые смогут увеличить силу солдата на 300%. Будут использованы также полупроводниковые и медицинские нанотехнологические методы.

Следует особо отметить перспективное применение комплексов простых микро- и наноустройств ("умная пыль"), которые, взаимодействуя между собой, могут обладать возможностями, намного превосходящими возможности отдельных объектов. Также следует подчеркнуть, что одним из наиболее перспективных направлений считается создание новых материалов со сложной структурой для военной техники. Кроме уже рассмотренного примера нанокомпозитной брони, следует отметить создание специальной "электромеханической краски", которая позволит менять цвет подобно хамелеону, а также предотвратит коррозию и сможет "затягивать" мелкие повреждения на корпусе машины. "Краска" будет состоять из большого количества наномеханизмов, которые позволят выполнять все вышеперечисленные функции.

·                     Нанопокрытие – покрытие, состоящее из наночастиц и обладающее вследствие этого особыми свойствами.

·                     Наноконтейнер – капсула, содержащая действующее вещество. Может доставляться прямо к источнику заболевания, не подвергая воздействию весь организм и сводя к минимуму побочные эффекты.

·                     "Мягкая броня" – условное название тканых и нетканых материалов, обладающих гибкостью, но в то же время стойкостью к механическому воздействию.

·                     "Умная пыль" – комплекс микроустройств, способных к коллективным действиям.

·                     Электромеханическая краска – покрытие, состоящее из большого количества наномеханизмов, позволяющее изменять цвет. (Приложение 3)

3.Тесты

1.                Разработано покрытие для стекла, состоящее из полимерных слоев и наночастиц кварца. Что происходит при попадании воды?

o         вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода покрывает стекло большими каплями

o         вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода покрывает стекло ровным прозрачным слоем

o         вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода полностью стекает со стекла

o         вместо крошечных капель, рассеивающих свет, вода покрывает стекло средними каплями

2.                Могут ли нанотехнологии применяться в качестве катализаторов и фильтров?

o         могут только в качестве катализаторов

o         могут только в качестве фильтров

o         могут в качестве катализаторов и фильтров

o         ме могут

3.                Наночастицы какого элемента хорошо подходят для обеззараживания ран?

o         золота

o         серебра

o         платины

o         железа

4.                Швейцарская компания изготовила для соревнований Tour de France–2005 спортивный велосипед с рамой из композиционного материала на основе углеродных нанотрубок. Его вес составлял:

o         2 кг

o         5 кг

o         4 кг

o         1 кг

5.                Наночастицы, состоящие из золотого "ядра" и палладиевой оболочки используются

o         в пищевой промышленности в качестве катализаторов

o         в военной технике в качестве защиты от пуль

o         в косметической промышленности для улучшения пудры

o         в медицине как мощный антисептик

4.Этап закрепления изученного материала.

Преподаватель: теперь давайте коротко повторим то, что мы сегодня изучили. Преподаватель задает вопросы по теме занятия, а учащиеся отвечают. Список основных вопросов – Приведите примеры использования нанотехнологии в производстве спортивных товаров? Приведите примеры использования нанотехнологий в медицине? Приведите примеры "умной одежды" для экстремальных условий? Перечислите нанотехнологии, применённые в костюме солдата будущего?

5.Заключительный этап.

Подводятся итоги занятия, оговариваются основные понятия, изученные на занятии, и примерный перечень вопросов, которые будут рассмотрены на лабораторной работе.

2.5 Анализ проведенных занятий

Я выбрал для методического анализа занятие 2 по теме "Наноматериалы и технологии их получения". Данное занятие играет важную роль в современных технических устройствах, которые применяются практически во всех сферах нашей жизни. Тема "Наноматериалы и технологии их получения" изучается уже ближе к концу изучения дисциплины и ее понимание, во многом возможно только при наличии прочных знаний по предыдущим темам. Тип урока был определен как комбинированное занятие, что соответствует методике обучения в средне - профессиональных учебных. При подготовке к занятию были учтены:

- особенности психических процессов учащихся, внимания и его устойчивости (преподаватель использовал такие приемы, как рассказ, беседу, объяснение, демонстрацию наглядных пособий, в частности, презентации, конспектирование, и чередовал их с учетом наиболее эффективного восприятия их учащимися),

- особенности мышления студентов средне - профессиональных учебных заведений.

Структура занятия включала в себя основные этапы, соответствующие структуре комбинированного занятия в средне - профессиональных учебных заведениях и отвечающего задачам и требованиям занятия (организационный этап - изучение нового материала - закрепление материала - заключительный этап).

При изложении материала преподаватель учитывал принципы наглядности, активности, посильности и научности, последовательности изложения.

Методы применялись разнообразные, соответствующие задачам урока, типу урока, возрастным особенностям учащихся.

Из-за недавнего развития нанотехнологий , преподаватель использовал довольно ограниченный запас наглядных пособий и видеофильмов.

В процессе занятия активно применялись технические средства обучения (компьютер), которые использовались с целью просмотра презентации. Темп, дикция и эмоциональность преподавателя были на достаточном уровне, педагог точно употреблял научную терминологию, имел контакт с аудиторией.

Преподаватель постоянно контролировал обстановку на занятии. При этом он использовал различные методы и средства обучения с учетом особенностей восприятия информации учащимися. Во второй части занятия студенты участвовали в беседе, отвечали на вопросы преподавателя.

Оформление доски, санитарные требования, (освещение в аудитории, климат) соблюдались, как и правила техники безопасности при работе с ТСО.

Большинство поставленных задач на занятии были решены. Недостатком занятия можно назвать отсутствие видеофильма, недостаточная продуманность оформления доски. В остальном явных недостатков в области организации и проведения занятия не наблюдалось

Общая оценка занятия – 4 (хорошо).

Таблица 3 Показатели успешности занятия

Полученный график позволяет увидеть и оценить качество проектирования занятия, наглядно продемонстрировать успехи и недостатки выполненной разработки.

Как мы видим, наиболее низкие баллы получили показатель "содержание занятия". Во многом учащиеся освоили новый материал, но при этом можно наблюдать не совсем эффективное использование методов и средств обучения со стороны педагога.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для достижения поставленной в моей курсовой работе цели, а именно, разработки лекционных занятий по дисциплине "Материаловедение" раздела " нано материалы и нанотехнологии ", я решал ряд задач:

- исследовал особенности применения принципов наглядности и доступности;

- изучил особенности и методику преподавания раздела "Материаловедение"

- на основе выявленных закономерностей составил календарно – тематический план дисциплины и разработал планы – конспекты занятий

- провел анализ одного из занятий;

В результате изучения проблемы я пришел к следующим выводам:

Одним из главных правил проведения лекционного занятия по электротехнике является необходимость совпадения темпа сообщения информации преподавателем и скорости усвоения этой информации учащимися. Скорость информации, сообщаемой преподавателем, должна учитывать особенности возраста, подготовленности и общего развития учащихся.

В процессе обучения необходимо ориентировать учащихся прежде всего на понимание изучаемого материала, а не на запоминание.

Введение при изучении раздела "наноматериалы и нанотехнологии" наглядного материала должно учитывать по крайней мере два следующих психологических момента: 1) какую конкретную роль наглядный материал должен выполнять в усвоении и 2) в каком отношении находится предметное содержание данного наглядного материала к предмету, подлежащему осознанию и усвоению.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бойко, В.В. Диалог лектора со слушателями: психологические аспекты [Текст] / В.В. Бойко - СПб.; 1987. – 66 c.

2. Вербицкий, А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход [Текст] / А.А. Вербицкий - М.; 1991.

3. Гузеев, В.В. Методы и организационные формы обучения [Текст] / В.В. Гузеев – М.; 2006. –128 с.

4.Карамян, Г.Г. Теория и мастерство лекционного преподавания в высшей школе [Текст] / Г.Г. Карамян - Ереван, 1983.

5. Карклина, Л.Д. Методика подготовки к лекции [Текст] / Л.Д. Карклина – М.; 1977. –18 с.

6. Качалова, Л.П. Педагогические технологии [Текст] / Л.П.Качалова, В.И.Телеева. - Шадринск, 2001.

7. Кожевников, К.П. Методика подготовки лекций [Текст] / К.П. Кожевников – М.; 1976. –30 с.

8. Кругликов, Г.И. Методика преподавания технологии с практикумом: [Текст]: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений/ Г.И.Кругликов. – М.: Издательский центр "Академия", 2002.- 480 с.

9. Лавриненко-Омецинская, Е.Д. Рецензия лекции… Нужна ли? И какая? [Текст] / Е.Д. Лавриненко-Омецинская – М.; 1990. – 65 с.

10. Настольная книга учителя технологии [Текст]: справ. - метод. пособие /Сост. А.В. Марченко.- М.:АСТ: Астрель, 2005.- 430 с.

11. Смольянинов, И.Ф. Советы начинающему лектору [Текст] / И.Ф. Смольянинов – Л.; 1980. – 23 с.

12. Столяренко, А.М. Курс лекций [Текст] / А.М. Столяренко - М.; 2006.

13. Фокин, Ю.Г. Преподавание и воспитание в высшей школе [Текст] / Ю.Г. Фокин. - М.; 2006

Страницы: 1, 2, 3, 4