Методика преподавания основ нанотехнологий учащимся младших классов в условиях дополнительного технологического образования
Е.
Н. ШигареваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Шигарева
Е.
Н. Методика преподавания основ нанотехнологий учащимся младших классов в условиях дополнительного технологического образования // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 12. – С.
41–45. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54113.htm.
Аннотация. В статье рассматривается вопрос о введении нового содержания дополнительной технологической подготовки школьников по изучению основ нанотехнологий. Рассматриваются результаты экспериментальной апробации разработанной методики в условиях дополнительного образования детей. Предоставляется информация о возможности организации исследовательской деятельности младших школьников и участии в конкурсах различно уровня.
Ключевые слова:
познавательная активность, дополнительное технологическое образование, нанотехнологии, сканирующий зондовый микроскоп.
Текст статьи
Шигарева Елена Николаевна, аспирант кафедры технологии и методики преподавания технологии,ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет», г. Киров6shen@rambler.ru
Методика преподавания основ нанотехнологий учащимся младших классов в условиях дополнительного технологического образования
Аннотация.В статье рассматривается вопрос о введении нового содержаниядополнительной технологической подготовки школьников по изучению основ нанотехнологий. Рассматриваются результаты экспериментальной апробации разработанной методики в условиях дополнительного образования детей. Предоставляется информация о возможности организации исследовательской деятельности младших школьников и участии в конкурсах различно уровня.Ключевые слова:познавательная активность, дополнительное технологическое образование, нанотехнологии, сканирующий зондовый микроскоп.
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, светочуствительных полупроводников, развития аэрокосмических, цифровых, ядерных медицинских и биотехнологий дает предпосылки для корректировки школьного технологического образования.Значимость изучения современных технологий в образовательном процессе отмечается на государственном уровне. В ноябре 2009 года в ежегодном послании президента РФ федеральному собранию Д. А. Медведев отметил, что «Главная задача современной школы –это раскрытие способностей каждого ученика и воспитание личности, готовой к жизни в высокотехнологичном, конкурентном мире»[4]Так же, распоряжением правительства РФ от 20 октября 2010 года утверждена Государственная программам РФ «Информационное общество (20112020 годы)», одной из задач которой является: «Повышение готовности населения и бизнеса к возможностям информационного общества, в том числе обучение использованию современных информационных технологий» [3].Целесообразность изучения вопросов современных технологий подтвердилась в ходе анкетирования учителей предметников общеобразовательных школ и педагогов учреждений дополнительного образования.Подводя итоги анкетирования, мы получили следующие результаты: 96% учителей считают изучение данного вопросанеобходимым и актуальным, и отмечают, что это будет способствовать повышению интереса и уровня знаний учащихся по естественнонаучным дисциплинам. Но в настоящее время учителя не располагают содержанием и методикой для преподавания данных вопросам; 78 % учащихся считают изучение основ современного производства необходимым для дальнейшего самоопределения; 90 % школьников интересуются современными технологиями их развитием и перспективами.В настоящее время, в школьной программе образовательной области «Технология» изучаютсятрадиционные объекты для обработки материалов: станки и материалы для деревообработки; швейное оборудование, технология обработки текстильных материалов и т.д. Но, с учетом развития современного производства мы предлагаем изменить объекты изучения. Наряду с этим, для развития познавательной активности школьников мы предлагаем обогатить образовательную средуновыми ресурсами. Под новыми ресурсами и объектами изучения мы понимаем следующее: поток информации, увеличивающийся ежедневно; компьютерная техника и программные средства, широко использующиеся в образовательном процессе; объекты изучения, связанные с новыми достижениями науки, техники и производства. Анализ новых стандартов и программ показал, чтоизучение современных направлений в производственной сфере и нанотехнологийне нашло отражение. В школьных учебниках вопросы о новых промышленных технологиях и вопросы экологии производства тоже не рассматриваются. Об этом свидетельствует экспертиза учебников, которая осуществлялась в Российской академии образования (РАО) в соответствии с утвержденным приказом Минобрнауки России от 23 апреля 2010 г., № 428. На экспертизу в РАО были представлены учебники по курсу «Технология», для начального общего образования. В ходе проведения экспертизы было отмечено отсутствие систематического изложения содержания учебного предмета «Технология» на основе самостоятельной предметнообразующей, техникотехнологической деятельности учащихся. Так же в учебниках отсутствует терминология, типичная для технологического образования.[10]Анализ методических материалов, материально технической базы и средств обучения образовательных учреждений,позволил определить ряд трудностей, которые препятствуютизучению вопросов основ современных технологийи наметить пути их решения:1.Отсутствие методических разработок. Изучение вопросов нанотехнологий является новым направлением технологической подготовки школьников, и в настоящее время только появляются учебники и программы элективных курсов. Мы обратили свое внимание на следующие: К. Ю. Богданов «Что могут нанотехнологии», для старшего школьного возраста; В. В. Еремин, А. А. Дроздов «Нанохимия и нанотехнология», для учащихся 1011 классов; Р. А. Зиновкин «Нанотехнологии в биологии», для 1011 классов.[1, 6, 7]Кроме этого, разработаны специализированные сайты, для учителей и школьников, которые предоставляют оперативную информацию в сфере нанотехнологий: www.kbogdanov5.narod.ru., www.nanonewsnet.ru, www.nanometer.ru.Учитывая указанные выше особенности развития обучающихся младшего школьного возраста, а так же отсутствие учебной литературы для изучения основ нанотехнологий были разработаны методические материалы, которые помогут педагогам освоить данную методику и использовать ихв педагогической деятельности:
учебнометодическое пособие[13],для учителей младших классов, учителей технологии, педагогов дополнительного образования и студентов педагогических специальностей. В учебнометодическом пособии представлены конспекты занятий, методические рекомендации по организации научноисследовательских работ школьников, требования и критерии оценивания выполнения практических работ с учетом развития познавательной активности обучащихся;
тетрадь заданий на печатной основе«Путеводитель НАНОведа»[9], для выполнения практических работ на занятиях. Содержание тетради заданий представлено в виде путешествия по станциям. Каждая из станций содержит: краткиетеоретические сведения по изучаемой теме, бланки для выполнения практических работ, контрольные вопросы к изученному на уроке материалу. Для перехода на каждую следующую станцию предусмотрены задания для самостоятельной работы.2.Высокая стоимость оборудования для проведения практических занятий.Для образовательных целей компания НТМДТ разработала учебнонаучный измерительный комплекс для обучения основам нанотехнологий и проведения научных исследований. В состав комплекса входят: сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ), учебнометодические пособия и лабораторные практикумы, тестовые образцы и набор зондов. При разработке комплекса были учтены ряд факторов: 1. ограничение по себестоимости, так как не многие школы и высшие учебные заведения могут позволить оборудование классов дорогостоящими комплексами, 2. СЗМ должен иметь возможности продемонстрировать школьникам и студентам наномир во всем его многообразии.Специализированные сайты,www.kbogdanov5.narod.ru., www.nanonewsnet.ru, www.nanometer.ru., предоставляют возможность с помощью научнопопулярных роликов изучить работу оборудования используемого для исследований на наноуровне, провести практические занятия, изучить информацию о достижениях в области нанотехнологий, а так же поучаствовать в конкурсах, конференциях, форумах и т.д.3.Недостаточность подготовленных педагогов, способных преподавать основы современных технологий.Рассмотрим на нескольких известных нам примерах, каким образом уже сегодня осуществляется подготовка педагогических кадров в сфере нанотехнологий.
В своей статье О. А. Чикова и Е. Ю. Косов (Уральский государственный педагогический университет) предлагают внедрение нового направления технологической подготовки школьников начать с подготовки учителей. В области нанотехнологических знаний могут быть использованы программы оперативной и гибкой подготовки студентов педагогических вузов. При этом, в качестве критериевэффективности такой подготовки авторы выделяют следующие: востребованность педагогами новых нанотехнологических знаний, динамика роста использования полученных знаний в профильном технологическом обучении школьников, общий рост теоретической и методической компетентности учителей технологии. Большое значение авторы отводят дистанционной поддержке профильного обучения основам нанотехнологий, для организации «сетевого» обмена педагогическим опытом по проблемным вопросам между различными образовательными учреждениями. [12]
Площадкой для переподготовки учителей и организации научноисследовательской деятельности школьников 911 классов в Кировской области, является лицей г. Советска. В лицее имеется класс, для изучения нанотехнологий, который оборудован сканирующими зондовыми микроскопами NanoEducator. Учащиеся лицея исследуют возможности биоиндикациинаноразмерных сред методом сканирующей зондовой микроскопии. Кроме этого на базе образовательной площадки проводятся обучающие вебинары по теме: «Образование для сферы нанотехнологий: современные вызовы междисциплинарного преподавания естественнонаучных предметов в школе». Помощь в организации экспериментальной работы осуществляют специалисты ВятГГУ. Для учителей и школьников проводятся научнопрактические семинарыпо вопросам нанотехнологии и обмена опытом по проведению исследований на наноуровне.
Сайт «Школьная лига РОСНАНО»,www.schoolnano.ru, предоставляет возможность сотрудничество со школами в качестве участниц или партнеров. Учащиеся школпартнеров и школучастниц могут бесплатно во всех конкурсах и проектах организуемых лигой . Учителя могут использовать информационные материалы, расположенные на сайте.. Кроме этого, школьная лига РОСНАНО предлагает дистанционные курсы повышения квалификации и участие в конференциях для педагогов.Определяя место изучения вопросов современных технологий в образовательномпроцессе, мы проанализировали Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования [11]в котором, в целях обеспечения индивидуальных потребностей обучающихся учебный план предусматривает время на: введение учебных курсов, обеспечивающих различные интересы обучающихся. внеурочную деятельность. В соответствии с указанным стандартом, данный вид деятельности, учитывая направления развития личности школьника, может быть организована в следующих формах: экскурсия, кружки, секции, круглые столы, поисковые и научные исследования и др. При этом, организация внеурочной деятельности может быть осуществлена с использованием возможностей образовательных учреждений дополнительного образования детей.Учитывая государственные задачи, требования к обучающимся в соответствии с ФГОС, анализом программ и учебников предметной области «Технология», автором была разработана образовательная программа «Удивительный мир нано». Цель программы заключается в пропедевтическом знакомстве обучающихся младших классов с наукоемким, технологичным производством на примере нанотехнологий.При разработке программы осуществленотбор содержания для дополнительной технологической подготовки нового поколения школьников. Содержание программы позволяет создать условия для повышения уровня развития познавательной активности обучающихся младших классов в области естественнонаучных дисциплин.
На изучение программы «Удивительный мир НАНО» отводится 36 часов. В процессе реализации программы школьники изучают 10 тем: Вводное занятие (дает общее представление о нанотехнологиях и сферах практического применения нанотехнологических разработок);История открытий и изобретений; Увидеть невидимое; Путешествие в наномир; Что открыла нам природа; Нанолитография; Нанотехнологии вокруг нас; Нановеды; НаноFresh; Мир профессий: прошлое, настоящее, будущее.Разрабатывая содержание занятий,особое вниманиеуделялось возрастным особенностям обучающихся по программе.В этот период, как правило, мотивы познания не занимают ведущего места. Возникновение и поддержание познавательного интереса в младших классах традиционно связывается с игровыми и эмоциональнымиприемами организации занятий, приданием занимательности материалу, подлежащему усвоению и т.д. [2] Поэтому формами организации занятий в основном выступают: экскурсии, задания с использованием ресурсов интернет, занятия в игровой форме и т.д.
Так например, при изучении темы «Увидеть невидимое», на основе анализаработы оптических и цифровых микроскопов, учитель объясняет принцип работы сканирующего зондового микроскопа (СЗМ). Для наглядного представления работы СЗМ, учитель предлагает одному из воспитанников с закрытыми глазами, на ощупь,дать характеристику предмету, который ему предоставят для «исследования». В ходе выполнения задания школьник дает следующие характеристики: форма предмета, характер поверхности, материал (пластик, дерево, металл и т.д.).Учитель подводит итог, что именно на принципе «ощупывания» поверхности, а не увеличения ее(как в традиционном микроскопе), построен принцип работы СЗМ. На следующем занятии, воспитанники посещают лабораторию нанохимии и нанотехнологии(ВятГГУ), где им демонстрируют СЗМ, оборудование, необходимое для его работы, несколько готовых исследовательских проектов. С помощью студентов химического факультета, воспитанники объединения выполняют практическую работу, направленную на исследование поверхности предмета из окружающего мира. В качестве объекта для исследования берут CD–диск, вырезают из него сегмент и помещают в СЗМ. Через некоторое время на экране монитора учащимся представляют скан поверхности диска в двух и трехмерном изображениях.Таким образом, методом сравнения воспитанники анализируют принципы работы оптических, цифровых и сканирующих микроскопов, а так же происходит формирование знаний и практических умений по проведению исследований на наноуровне.Экспериментальная проверка представленной методикиосуществляется с 2010 года на базе Центра детского творчества с изучением прикладной экономики города Кирова. В эксперименте приняло участие более ста воспитанников центра детского творчества, школ города Кирова и Кировской области. Апробация отдельных элементов методики осуществлена на различных мероприятия: городской конкурс «КОМПОТ», молодежный лагерь «Дебаты», олимпиада школьников по технологии и др.Как результат успешной реализации программы «Удивительный мир нано», является участие воспитанников в конкурсах различного уровня. Так например:
20092010 учебный год.Волосков Алексей (9 лет), Тимин Даниил (10 лет) приняли участие в региональном конкурсе юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского. Тема работы «Сказка старая поможет сказку новую начать». Данная работа была направлена на анализ вымышленного сказочного мира, который в результате развития современных технологий воплотился в реальность. Ярким примером такой разработки в наши дни, является плащневидимка. Работа была отмечена дипломом победителя и отправлена на конкурс творческих открытий и инициатив «Леорнардо» г. Москва, где была отмечена золотой медалью.20112012 учебный год. Гросу Сусанна (9 лет), на конкурсе юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского представила работу на тему «Что открыла нам природа». Работа отмечена дипломом лауреата. Данная работа была так же представлена на конкурсе среди воспитанников детских объединений в рамках фестиваля юных исследователей "Успешность. Творчество. Личность» и отмечена дипломом второй степени. В рамках исследования по данному направлению воспитанница изучала следующее: что при создании архитектурных объектов, технических достижений разного периода времени, при разработке текстильных материалов было заимствовано у природы и сделано по ее подобию. Наглядным примером биомиметики в области разработки текстильных материалов является самоочищающаяся ткань, которая была разработана на основе изучения цветка лотоса, который несмотря на окружающую среду всегда остается чистым.
20122013 учебный год. Шиграев Глеб (6 лет), представил работу на тему «Открывая мир: от мега до нано» на конкурсе юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского среди дошкольников. Работа направлена на изучение оборудования, которое используется для исследования объектов на мега, макро, микро и наноуровнях. Практический результат данного исследования заключался в изучение предметов окружающего нас мира невооруженным глазом, под оптическим микроскопом, с использованием сканирующего зондового микроскопа. Для исследования были взяты оптический диск и человеческий волос.Еще одна работа, выполненная воспитанниками Шалагиновым Иваном (11 лет) и Щегловым Степаном (9 лет) на тему «Открываем тайны графита» представлена в апреле 2013 года на конкурсе "Цифровые технологии в настоящем и будущем" и заняла первое место. В работе рассмотрены уникальные свойства графита, открытие графена которое сделали А. Гейм и К. Новоселов за что им была присуждена Нобелевская премия в 2010 году, а так же рассмотрено практическоеприменение графена используемое в разработках в области нанотехнологий.Кроме обозначенных конкурсов ежегодно Национальный исследовательский «Томский политехнический университет», НаноЦентр ТПУ проводят конкурс компьютерных презентаций школьников по нанотехнологиям «Мой наномир». [7]В конкурсе могут принимать участие обзорные, аналитические, научноиследовательские работы содержащие элементы экспериментального или теоретического исследования школьников.В заключении следует особенно отметить, что программа «Удивительный мир нано» направлена на совершенствованиетехнологической подготовки, более ранней профильной подготовки школьников, а так же организацию пропедевтических занятий направленных на формированиеинтереса учащихся к изучению предметов естественнонаучного цикла. Технологическое образование, на наш взгляд, уникально тем, что включает в себя знания междисциплинарного характера, тем самым позволяя решить научнопрактические задачи, сформировать у школьников технологическую грамотность, компетентность и создать условия для профессионального самоопределения на современном рынке труда.
Ссылки на источники1.Богданов К. Ю. Что могут нанотехнологии? –М.: Просвещение, 2009. –96с.2.Возрастная психология (Психология развития и возрастная психология). –М.: Гардарики, 2005. –С. 230.3.Государственная программам РФ «Информационное общество (20112020 годы)», утвержденная Правительством Российской федерации от 20 октября 2010 г. № 1815р4.Ежегодное послание президента Российской Федерации Дмитрия Медведева Федеральному собранию // Парламентская газета. 2009. № 60.С. 5 5.Еремин В. В., Дроздов А. А. Нанохимия и нанотехнологии. 1011 классы. Профильное обучение: учеб.пособие. –М.: Дрофа, 2009. –109с. (Элективные курсы)6.Зиновкин Р. А. Нанотехнологии в биологии. 1011 кл.: учеб.пособие. –М.: Дрофа, 2010. –124 с. (Элективные курсы)7.Корпоративный портал Томский политехнический университет [Электронный ресурс]/ Режим доступа:http://portal.tpu.ru/departments/kafedra/nmnt/abiturient/nanomir, свободный. –Загл. с экрана.8.Примерные программы по учебным предметам. Технология. 59 классы: проект. –2е изд. –М.: Просвещение, 2011. С. 61, 87.9.Путеводитель НАНОведа: тетрадь заданий на печатной основе / Е.Н.Шигарева. –Киров: Издво ВятГГУ, 2013. –45 с.10.Сасова И. А. Образовательные стандарты второго поколения и новые учебники технологии // Школа и производство. –2011. № 3. С. 3 11.Федеральный государственный образовательныйстандарт начального общего образования. Утвержден приказом Министерства образования и науки РФ от 6.10.2009 № 373. 12.Чикова О. А., Косов Е. Ю. Организация подготовки учителей технологии к обучению школьнсо школьниками какиков основам нанотехнологий // Технологоэкономическое образование: достижения, инновации, перспективы:Межвуз. сб. ст. XII Междунар.науч.практ.конф. Тула: Издво Тул.гос.пед.унта им. Ломоносова, 2011. –Т 1. С 190192.13.Шигарева Е. Н. Методика изучения основ современных технологий в условиях дополнительного образования (на примере программы «Удивительный мир нано») / Е. Н. Шигарева. –Киров: Издво ВятГГУ, 2013. –87 с.
Методика преподавания основ нанотехнологий учащимся младших классов в условиях дополнительного технологического образования
Аннотация.В статье рассматривается вопрос о введении нового содержаниядополнительной технологической подготовки школьников по изучению основ нанотехнологий. Рассматриваются результаты экспериментальной апробации разработанной методики в условиях дополнительного образования детей. Предоставляется информация о возможности организации исследовательской деятельности младших школьников и участии в конкурсах различно уровня.Ключевые слова:познавательная активность, дополнительное технологическое образование, нанотехнологии, сканирующий зондовый микроскоп.
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, светочуствительных полупроводников, развития аэрокосмических, цифровых, ядерных медицинских и биотехнологий дает предпосылки для корректировки школьного технологического образования.Значимость изучения современных технологий в образовательном процессе отмечается на государственном уровне. В ноябре 2009 года в ежегодном послании президента РФ федеральному собранию Д. А. Медведев отметил, что «Главная задача современной школы –это раскрытие способностей каждого ученика и воспитание личности, готовой к жизни в высокотехнологичном, конкурентном мире»[4]Так же, распоряжением правительства РФ от 20 октября 2010 года утверждена Государственная программам РФ «Информационное общество (20112020 годы)», одной из задач которой является: «Повышение готовности населения и бизнеса к возможностям информационного общества, в том числе обучение использованию современных информационных технологий» [3].Целесообразность изучения вопросов современных технологий подтвердилась в ходе анкетирования учителей предметников общеобразовательных школ и педагогов учреждений дополнительного образования.Подводя итоги анкетирования, мы получили следующие результаты: 96% учителей считают изучение данного вопросанеобходимым и актуальным, и отмечают, что это будет способствовать повышению интереса и уровня знаний учащихся по естественнонаучным дисциплинам. Но в настоящее время учителя не располагают содержанием и методикой для преподавания данных вопросам; 78 % учащихся считают изучение основ современного производства необходимым для дальнейшего самоопределения; 90 % школьников интересуются современными технологиями их развитием и перспективами.В настоящее время, в школьной программе образовательной области «Технология» изучаютсятрадиционные объекты для обработки материалов: станки и материалы для деревообработки; швейное оборудование, технология обработки текстильных материалов и т.д. Но, с учетом развития современного производства мы предлагаем изменить объекты изучения. Наряду с этим, для развития познавательной активности школьников мы предлагаем обогатить образовательную средуновыми ресурсами. Под новыми ресурсами и объектами изучения мы понимаем следующее: поток информации, увеличивающийся ежедневно; компьютерная техника и программные средства, широко использующиеся в образовательном процессе; объекты изучения, связанные с новыми достижениями науки, техники и производства. Анализ новых стандартов и программ показал, чтоизучение современных направлений в производственной сфере и нанотехнологийне нашло отражение. В школьных учебниках вопросы о новых промышленных технологиях и вопросы экологии производства тоже не рассматриваются. Об этом свидетельствует экспертиза учебников, которая осуществлялась в Российской академии образования (РАО) в соответствии с утвержденным приказом Минобрнауки России от 23 апреля 2010 г., № 428. На экспертизу в РАО были представлены учебники по курсу «Технология», для начального общего образования. В ходе проведения экспертизы было отмечено отсутствие систематического изложения содержания учебного предмета «Технология» на основе самостоятельной предметнообразующей, техникотехнологической деятельности учащихся. Так же в учебниках отсутствует терминология, типичная для технологического образования.[10]Анализ методических материалов, материально технической базы и средств обучения образовательных учреждений,позволил определить ряд трудностей, которые препятствуютизучению вопросов основ современных технологийи наметить пути их решения:1.Отсутствие методических разработок. Изучение вопросов нанотехнологий является новым направлением технологической подготовки школьников, и в настоящее время только появляются учебники и программы элективных курсов. Мы обратили свое внимание на следующие: К. Ю. Богданов «Что могут нанотехнологии», для старшего школьного возраста; В. В. Еремин, А. А. Дроздов «Нанохимия и нанотехнология», для учащихся 1011 классов; Р. А. Зиновкин «Нанотехнологии в биологии», для 1011 классов.[1, 6, 7]Кроме этого, разработаны специализированные сайты, для учителей и школьников, которые предоставляют оперативную информацию в сфере нанотехнологий: www.kbogdanov5.narod.ru., www.nanonewsnet.ru, www.nanometer.ru.Учитывая указанные выше особенности развития обучающихся младшего школьного возраста, а так же отсутствие учебной литературы для изучения основ нанотехнологий были разработаны методические материалы, которые помогут педагогам освоить данную методику и использовать ихв педагогической деятельности:
учебнометодическое пособие[13],для учителей младших классов, учителей технологии, педагогов дополнительного образования и студентов педагогических специальностей. В учебнометодическом пособии представлены конспекты занятий, методические рекомендации по организации научноисследовательских работ школьников, требования и критерии оценивания выполнения практических работ с учетом развития познавательной активности обучащихся;
тетрадь заданий на печатной основе«Путеводитель НАНОведа»[9], для выполнения практических работ на занятиях. Содержание тетради заданий представлено в виде путешествия по станциям. Каждая из станций содержит: краткиетеоретические сведения по изучаемой теме, бланки для выполнения практических работ, контрольные вопросы к изученному на уроке материалу. Для перехода на каждую следующую станцию предусмотрены задания для самостоятельной работы.2.Высокая стоимость оборудования для проведения практических занятий.Для образовательных целей компания НТМДТ разработала учебнонаучный измерительный комплекс для обучения основам нанотехнологий и проведения научных исследований. В состав комплекса входят: сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ), учебнометодические пособия и лабораторные практикумы, тестовые образцы и набор зондов. При разработке комплекса были учтены ряд факторов: 1. ограничение по себестоимости, так как не многие школы и высшие учебные заведения могут позволить оборудование классов дорогостоящими комплексами, 2. СЗМ должен иметь возможности продемонстрировать школьникам и студентам наномир во всем его многообразии.Специализированные сайты,www.kbogdanov5.narod.ru., www.nanonewsnet.ru, www.nanometer.ru., предоставляют возможность с помощью научнопопулярных роликов изучить работу оборудования используемого для исследований на наноуровне, провести практические занятия, изучить информацию о достижениях в области нанотехнологий, а так же поучаствовать в конкурсах, конференциях, форумах и т.д.3.Недостаточность подготовленных педагогов, способных преподавать основы современных технологий.Рассмотрим на нескольких известных нам примерах, каким образом уже сегодня осуществляется подготовка педагогических кадров в сфере нанотехнологий.
В своей статье О. А. Чикова и Е. Ю. Косов (Уральский государственный педагогический университет) предлагают внедрение нового направления технологической подготовки школьников начать с подготовки учителей. В области нанотехнологических знаний могут быть использованы программы оперативной и гибкой подготовки студентов педагогических вузов. При этом, в качестве критериевэффективности такой подготовки авторы выделяют следующие: востребованность педагогами новых нанотехнологических знаний, динамика роста использования полученных знаний в профильном технологическом обучении школьников, общий рост теоретической и методической компетентности учителей технологии. Большое значение авторы отводят дистанционной поддержке профильного обучения основам нанотехнологий, для организации «сетевого» обмена педагогическим опытом по проблемным вопросам между различными образовательными учреждениями. [12]
Площадкой для переподготовки учителей и организации научноисследовательской деятельности школьников 911 классов в Кировской области, является лицей г. Советска. В лицее имеется класс, для изучения нанотехнологий, который оборудован сканирующими зондовыми микроскопами NanoEducator. Учащиеся лицея исследуют возможности биоиндикациинаноразмерных сред методом сканирующей зондовой микроскопии. Кроме этого на базе образовательной площадки проводятся обучающие вебинары по теме: «Образование для сферы нанотехнологий: современные вызовы междисциплинарного преподавания естественнонаучных предметов в школе». Помощь в организации экспериментальной работы осуществляют специалисты ВятГГУ. Для учителей и школьников проводятся научнопрактические семинарыпо вопросам нанотехнологии и обмена опытом по проведению исследований на наноуровне.
Сайт «Школьная лига РОСНАНО»,www.schoolnano.ru, предоставляет возможность сотрудничество со школами в качестве участниц или партнеров. Учащиеся школпартнеров и школучастниц могут бесплатно во всех конкурсах и проектах организуемых лигой . Учителя могут использовать информационные материалы, расположенные на сайте.. Кроме этого, школьная лига РОСНАНО предлагает дистанционные курсы повышения квалификации и участие в конференциях для педагогов.Определяя место изучения вопросов современных технологий в образовательномпроцессе, мы проанализировали Федеральный государственный образовательный стандарт начального общего образования [11]в котором, в целях обеспечения индивидуальных потребностей обучающихся учебный план предусматривает время на: введение учебных курсов, обеспечивающих различные интересы обучающихся. внеурочную деятельность. В соответствии с указанным стандартом, данный вид деятельности, учитывая направления развития личности школьника, может быть организована в следующих формах: экскурсия, кружки, секции, круглые столы, поисковые и научные исследования и др. При этом, организация внеурочной деятельности может быть осуществлена с использованием возможностей образовательных учреждений дополнительного образования детей.Учитывая государственные задачи, требования к обучающимся в соответствии с ФГОС, анализом программ и учебников предметной области «Технология», автором была разработана образовательная программа «Удивительный мир нано». Цель программы заключается в пропедевтическом знакомстве обучающихся младших классов с наукоемким, технологичным производством на примере нанотехнологий.При разработке программы осуществленотбор содержания для дополнительной технологической подготовки нового поколения школьников. Содержание программы позволяет создать условия для повышения уровня развития познавательной активности обучающихся младших классов в области естественнонаучных дисциплин.
На изучение программы «Удивительный мир НАНО» отводится 36 часов. В процессе реализации программы школьники изучают 10 тем: Вводное занятие (дает общее представление о нанотехнологиях и сферах практического применения нанотехнологических разработок);История открытий и изобретений; Увидеть невидимое; Путешествие в наномир; Что открыла нам природа; Нанолитография; Нанотехнологии вокруг нас; Нановеды; НаноFresh; Мир профессий: прошлое, настоящее, будущее.Разрабатывая содержание занятий,особое вниманиеуделялось возрастным особенностям обучающихся по программе.В этот период, как правило, мотивы познания не занимают ведущего места. Возникновение и поддержание познавательного интереса в младших классах традиционно связывается с игровыми и эмоциональнымиприемами организации занятий, приданием занимательности материалу, подлежащему усвоению и т.д. [2] Поэтому формами организации занятий в основном выступают: экскурсии, задания с использованием ресурсов интернет, занятия в игровой форме и т.д.
Так например, при изучении темы «Увидеть невидимое», на основе анализаработы оптических и цифровых микроскопов, учитель объясняет принцип работы сканирующего зондового микроскопа (СЗМ). Для наглядного представления работы СЗМ, учитель предлагает одному из воспитанников с закрытыми глазами, на ощупь,дать характеристику предмету, который ему предоставят для «исследования». В ходе выполнения задания школьник дает следующие характеристики: форма предмета, характер поверхности, материал (пластик, дерево, металл и т.д.).Учитель подводит итог, что именно на принципе «ощупывания» поверхности, а не увеличения ее(как в традиционном микроскопе), построен принцип работы СЗМ. На следующем занятии, воспитанники посещают лабораторию нанохимии и нанотехнологии(ВятГГУ), где им демонстрируют СЗМ, оборудование, необходимое для его работы, несколько готовых исследовательских проектов. С помощью студентов химического факультета, воспитанники объединения выполняют практическую работу, направленную на исследование поверхности предмета из окружающего мира. В качестве объекта для исследования берут CD–диск, вырезают из него сегмент и помещают в СЗМ. Через некоторое время на экране монитора учащимся представляют скан поверхности диска в двух и трехмерном изображениях.Таким образом, методом сравнения воспитанники анализируют принципы работы оптических, цифровых и сканирующих микроскопов, а так же происходит формирование знаний и практических умений по проведению исследований на наноуровне.Экспериментальная проверка представленной методикиосуществляется с 2010 года на базе Центра детского творчества с изучением прикладной экономики города Кирова. В эксперименте приняло участие более ста воспитанников центра детского творчества, школ города Кирова и Кировской области. Апробация отдельных элементов методики осуществлена на различных мероприятия: городской конкурс «КОМПОТ», молодежный лагерь «Дебаты», олимпиада школьников по технологии и др.Как результат успешной реализации программы «Удивительный мир нано», является участие воспитанников в конкурсах различного уровня. Так например:
20092010 учебный год.Волосков Алексей (9 лет), Тимин Даниил (10 лет) приняли участие в региональном конкурсе юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского. Тема работы «Сказка старая поможет сказку новую начать». Данная работа была направлена на анализ вымышленного сказочного мира, который в результате развития современных технологий воплотился в реальность. Ярким примером такой разработки в наши дни, является плащневидимка. Работа была отмечена дипломом победителя и отправлена на конкурс творческих открытий и инициатив «Леорнардо» г. Москва, где была отмечена золотой медалью.20112012 учебный год. Гросу Сусанна (9 лет), на конкурсе юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского представила работу на тему «Что открыла нам природа». Работа отмечена дипломом лауреата. Данная работа была так же представлена на конкурсе среди воспитанников детских объединений в рамках фестиваля юных исследователей "Успешность. Творчество. Личность» и отмечена дипломом второй степени. В рамках исследования по данному направлению воспитанница изучала следующее: что при создании архитектурных объектов, технических достижений разного периода времени, при разработке текстильных материалов было заимствовано у природы и сделано по ее подобию. Наглядным примером биомиметики в области разработки текстильных материалов является самоочищающаяся ткань, которая была разработана на основе изучения цветка лотоса, который несмотря на окружающую среду всегда остается чистым.
20122013 учебный год. Шиграев Глеб (6 лет), представил работу на тему «Открывая мир: от мега до нано» на конкурсе юношеских исследовательских работ им. В. И. Вернадского среди дошкольников. Работа направлена на изучение оборудования, которое используется для исследования объектов на мега, макро, микро и наноуровнях. Практический результат данного исследования заключался в изучение предметов окружающего нас мира невооруженным глазом, под оптическим микроскопом, с использованием сканирующего зондового микроскопа. Для исследования были взяты оптический диск и человеческий волос.Еще одна работа, выполненная воспитанниками Шалагиновым Иваном (11 лет) и Щегловым Степаном (9 лет) на тему «Открываем тайны графита» представлена в апреле 2013 года на конкурсе "Цифровые технологии в настоящем и будущем" и заняла первое место. В работе рассмотрены уникальные свойства графита, открытие графена которое сделали А. Гейм и К. Новоселов за что им была присуждена Нобелевская премия в 2010 году, а так же рассмотрено практическоеприменение графена используемое в разработках в области нанотехнологий.Кроме обозначенных конкурсов ежегодно Национальный исследовательский «Томский политехнический университет», НаноЦентр ТПУ проводят конкурс компьютерных презентаций школьников по нанотехнологиям «Мой наномир». [7]В конкурсе могут принимать участие обзорные, аналитические, научноиследовательские работы содержащие элементы экспериментального или теоретического исследования школьников.В заключении следует особенно отметить, что программа «Удивительный мир нано» направлена на совершенствованиетехнологической подготовки, более ранней профильной подготовки школьников, а так же организацию пропедевтических занятий направленных на формированиеинтереса учащихся к изучению предметов естественнонаучного цикла. Технологическое образование, на наш взгляд, уникально тем, что включает в себя знания междисциплинарного характера, тем самым позволяя решить научнопрактические задачи, сформировать у школьников технологическую грамотность, компетентность и создать условия для профессионального самоопределения на современном рынке труда.
Ссылки на источники1.Богданов К. Ю. Что могут нанотехнологии? –М.: Просвещение, 2009. –96с.2.Возрастная психология (Психология развития и возрастная психология). –М.: Гардарики, 2005. –С. 230.3.Государственная программам РФ «Информационное общество (20112020 годы)», утвержденная Правительством Российской федерации от 20 октября 2010 г. № 1815р4.Ежегодное послание президента Российской Федерации Дмитрия Медведева Федеральному собранию // Парламентская газета. 2009. № 60.С. 5 5.Еремин В. В., Дроздов А. А. Нанохимия и нанотехнологии. 1011 классы. Профильное обучение: учеб.пособие. –М.: Дрофа, 2009. –109с. (Элективные курсы)6.Зиновкин Р. А. Нанотехнологии в биологии. 1011 кл.: учеб.пособие. –М.: Дрофа, 2010. –124 с. (Элективные курсы)7.Корпоративный портал Томский политехнический университет [Электронный ресурс]/ Режим доступа:http://portal.tpu.ru/departments/kafedra/nmnt/abiturient/nanomir, свободный. –Загл. с экрана.8.Примерные программы по учебным предметам. Технология. 59 классы: проект. –2е изд. –М.: Просвещение, 2011. С. 61, 87.9.Путеводитель НАНОведа: тетрадь заданий на печатной основе / Е.Н.Шигарева. –Киров: Издво ВятГГУ, 2013. –45 с.10.Сасова И. А. Образовательные стандарты второго поколения и новые учебники технологии // Школа и производство. –2011. № 3. С. 3 11.Федеральный государственный образовательныйстандарт начального общего образования. Утвержден приказом Министерства образования и науки РФ от 6.10.2009 № 373. 12.Чикова О. А., Косов Е. Ю. Организация подготовки учителей технологии к обучению школьнсо школьниками какиков основам нанотехнологий // Технологоэкономическое образование: достижения, инновации, перспективы:Межвуз. сб. ст. XII Междунар.науч.практ.конф. Тула: Издво Тул.гос.пед.унта им. Ломоносова, 2011. –Т 1. С 190192.13.Шигарева Е. Н. Методика изучения основ современных технологий в условиях дополнительного образования (на примере программы «Удивительный мир нано») / Е. Н. Шигарева. –Киров: Издво ВятГГУ, 2013. –87 с.
