«Мир коллоидных систем»

Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Мир коллоидных систем» (далее - программа) – естественнонаучной направленности. Предусматривает развитие исследовательских способностей детей, направлена на обеспечение у обучающихся базовых представлений о тенденциях развития физики и химии, эволюции развития данных направления в мире, методах наблюдения и исследования микро- и нанообъектов, умения ориентироваться в современных тенденциях их использования в различных областях техники и промышленности; изучение мира дисперсных и коллоидных систем, способах и методах промышленного производства данных материалов и технологий на их основе, изучение существующих природных коллоидных систем и их использовании во множестве сфер человеческой деятельности.

Актуальность. Познакомить детей с дисперсными и коллоидными системами. Разобрать основные термины и определения. Изучить зависимость структуры растворов от химического состава, внешних условий и наличия примесей. Освоить способы получения синтезированных коллоидных систем. Освоить навыки определения классификации по внешним и внутренним признакам. Изучить современные технологии, основанные на дисперсных системах и материалах, приближенных к данному состоянию. Развить умение ориентироваться в современных тенденциях использования высокотехнологичных материалов и нанотехнологических подходов в различных областях техники и промышленности. Изучить существующие революционные материалы, технологии, перспективы развития новых с учетом потенциальных тенденций развития промышленности в России и за рубежом.

Педагогическая целесообразность общеобразовательной (общеразвивающей) программы «Очаровательный мир коллоидных систем»:

– формирование у обучающихся общего представления о современных методах изучения объектов в физике и химии, основных понятиях. Определениях, принципах взаимодействия частиц и критериев существования дисперсных систем;

– умение ориентироваться в новых методиках разработки и изучения коллоидных растворов и нанотехнологических подходов использования данных материалов в различных областях техники и промышленности;

– изучение существующих материалах с запрограммированными на наноуровне свойствами, технологий и перспектив разработки новых с учетом потенциальных тенденций развития промышленности в России и за рубежом;

– создание условий для научно-исследовательской деятельности обучающихся через решение конкретных проблемных практических заданий (кейсов) используя современные знания в области нанохимии растворов;

– введение в область исследовательской деятельности через проектно-исследовательскую деятельность учащихся.

преподаватели

Чижов Ростислав Валерьевич

Содержание программы

1. Введение в образовательную программу, техника безопасности

(2 ч).

Теория. Общие представления о дисперсных и коллоидных системах. Основные термины и определения. Тенденции развития данного направления.

Практика. Общие правила проведения работ в лаборатории и техника безопасности.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные, практические, дистанционные занятия и экскурсии.

Формы подведения итогов: блиц-опрос по рассмотренному материалу.

 

2. Знакомство с миром дисперсных систем (24 ч).

Теория. Краткая терминология. Способы описания и классификация. Основные термины и определения. Способы получения дисперсных систем. Тенденции развития нанохимии коллоидных растворов.

Практика. Изучение основных характеристик и свойств материалов с использованием различных физических и химических систем. Получение дисперсных растворов различными способами.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные, практические, дистанционные занятия и экскурсии.

Формы подведения итогов: тестироване, онлайн тестирование.

 

3. Природные коллоидные системы (30 ч).

Теория. Виды природных коллоидных систем и условия их существования. Исследование биологических дисперсных систем на примере молока, сока, искусственной крови. Исследование влияния внешних условий и химических веществ на коллоидные системы. Знакомство с условиями существования коллоидных систем в природных условиях. Переход материалов в дисперсное состояние и обратно. Влияние внешних условий на дисперсные системы. Получение коллоидных растворов с заданными свойствами.

Практика. Изучение дисперсных систем на примере молока, сока, искусственной крови и других биологических жидкостях. Изучение влияния внешних условий и воздействия химических веществ на изучаемые коллоидные системы.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные, практические, дистанционные занятия и экскурсии.

Формы подведения итогов: опрос в форме викторины, блиц-опрос, выполнение лабораторных работ с предварительным допуском.

 

4. Промышленные коллоидные системы (12 ч).

Теория. Виды и способы производства искусственных коллоидных систем. Изучение эффекта Тиндаля и броуновского движения. Условия устойчивого состояния синтетических коллоидов.

Основные направления изучения и проектирования дисперсных систем. Современные технологии, основанные на коллоидных системах. Сфера их применения

Практика. Изучение современных дисперсных систем и технологий, основанных на использовании этих материалов и их свойств. Решение кейса “Немолоко”.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные, практические, дистанционные занятия и экскурсии.

Формы подведения итогов: опрос в форме викторины, блиц-опрос, выполнение лабораторных работ с предварительным допуском, решение кейсов.

 

5. Итоговые занятия (4 ч).

Теория. Подведение итогов теоретического курса. Составление планов на проектную деятельность. Составление презентации на выбранную тему.

Практика. Подведения итогов выполнения лабораторных и практических работ. Выступление с презентацией.

Формы проведения занятий: беседы, коллоквиум.

Формы подведения итогов: итоговое тестирование, блиц-опрос.

Цели программы

Цель программы – развитие соответствующей мотивации обучающихся, любознательности, умственной активности, проявления живого интереса к окружающему, развитие стремления узнавать новое, умения взаимодействовать в коллективе. Формирование общего представления о новых горизонтах развития химии дисперсных систем, основных понятиях в области коллоидных растворов; умение ориентироваться в классификации исследуемых систем и их описании по внешним и внутренним признакам; изучение существующих революционных материалов, перспектив развития новых с учетом предварительного программирования структуры и свойств.

Результат программы

Должны знать:

– основные понятия и определения, используемые в нанохимии дисперсных систем,

– основные способы получения коллоидных растворов в промышленных и бытовых масштабах, основные направления современного развития и применения данных структур в различных сферах человеческой деятельности,

– основные методы и инструментарий, используемые для получения, наблюдения и исследования коллоидных систем на макро-, микро- и наноуровнях,

– отличительные особенности дисперсного состояния материалов;

– основные параметры, определяющие свойства дисперсных систем, методы и факторы их изменения для получения растворов с заданными свойствами;

– классификацию, возможность самостоятельно классифицировать дисперсные системы по внешним и внутренним признакам;

– основы обработки материалов для получения необычных свойств; методов и технологии получения устойчивых коллоидных систем;

– навыки построения траекторий выполнения исследовательский проектов;

– навыки систематизации, классификации и анализа полученных данных.

Должны уметь:

– ориентироваться в современных направлениях нанохимии дисперсных систем;

– рационально оценивать возможности и перспективы использования высоких технологий в области дисперсных материалов и дисперсного состояния веществ;

– работать с высокотехнологичным лабораторным оборудованием;

– формулировать цели и задачи исследований;

– осуществлять проектную деятельность и добиваться поставленных целей.

Особые условия проведения

Условия набора обучающихся в коллектив: входное тестирование (устное или письменное) по общим темам физики, химии и естествознания, с учетом возрастного ограничения.

Материально-техническая база

- Учебно-лекционная аудитория: интерактивная доска и комплекс мультимедийного оборудования с возможностью устройства видеоконференций  по Web-каналам удаленного доступа.

- Учебно-научная лаборатория: комплекс научно-исследовательского оборудования и реактивов, для проведения необходимого количества лабораторных работ и проектной деятельности, включающая в себя:

Оборудование:

- Пиролитический газовый реактор СVDomna III+;

- Металлографический микроскоп исследовательского класса Биоптик  CMI 400;

- Прямой оптический микроскоп BPR 200;

- Аналитические весы AND HR-100AZG;

- Дистиллятор лабораторный;

- Магнитная мешалка с подогревом HS 4;

- Нагревательная плитка НР 7;

- Водяная баня Термекс Термекс ЛБ33;

- Сушильный шкаф Binder ED 53;

- Рефрактометр ИРФ-454;

- Ph-метр карманный HI98103;

- Кондуктометр-солемер карманный HI 98304 DIST4;

- Автоматические дозаторы переменного и постоянного объёма Biohit mLINE;

- Сканирующий зондовый микроскоп NanoEducatoг II;

- Интерактивная LED панель Newline TruTouch;

Материалы:

- Комплект простых измерительных приборов;

- Комплект специализированных осветителей;

- Комплект лабораторной посуды;

- Комплект «Ручные инструменты»;

- Комплект методических материалов «Практик», «Нанолаб»;

- Инструкция по работе с инструментами;

- Пособия для групповой и индивидуальной работы;

- Таблицы;

- Аудио- и видеозаписи;

- Книги.