На сегодняшний день многочисленные науки переживают новейшую стадию собственного становления. Чаще всего новый виток формирования науки определен свежей точкой зрения на уже имеющиеся закономерности, или связан с появлением принципиально новейших технологий. При этом более многообещающими считаются исследования, проводимые на стыке некоторых научных дисциплин. В сфере химических наук максимальное развитие обрели исследования, проводимые в области нанотехнологий. Главным предметом нанотехнологий считаются наноструктуры. Подъем формирования нанотехнологий связан с появлением новейшего креативного подхода к исследованию коллоидных элементов и их свойств.
Одной из основных проблем современного школьного образования является его практикоориентированность. Современный школьник, обучаясь в школе должен получать информацию по основным направлениям развития науки и технологий. Получаемые знания, с одной стороны, должны быть научными и достоверными, а с другой — представлены в доступной и интересной для обучающихся форме. Поэтому во многих странах мира при университетах создают школы, в которых достижения науки активно внедряются в школьный курс [1,4].
Нанотехнологии представляют собой яркий пример самых актуальных междисциплинарных исследований, так, например, среди самых цитируемых за последние пять лет статей по физической химии 90 % связаны с изучением нанообъектов и наноматериалов.
Таким образом, актуальность исследования определила необходимость решения следующего противоречия — между необходимостью внедрения основ нанохимии в систему школьного химического образования и отсутствием достаточного практического опыта у учителей.
Однако при всей важности включения данного раздела в учебный план, проблема нехватки часов, отводимых на изучение школьной программы по химии, остается такой же острой. Есть несколько путей решения данной ситуации:
– введение элективных курсов, содержание которых согласовывается с базовыми программами курсов химии, физики и биологии;
– осуществление метода проектов и исследовательской деятельности;
– проведение внеклассных мероприятий, посвященных актуальным вопросам нанохимии, включая олимпиады и конфереции;
– включение информации о наноматериалах в урок, например, при изучении темы «Полимеры» (полимерные наноструктурированные пленки), «Металлы» и т. д.
В целом, идеализированный процесс приобщения школьников к миру нанохимии, можно выразить в схеме, изображенной на рисунке 1.
Рис. 1. Схема процесса обучения основам нанотехнологий в школе
Экспериментальная часть. В рамках проводимого исследования нами был разработан инновационный проект «Нанотехнологии как средство реализации инноваций в рамках школьного химического образования» по внедрению основ нанотехнологий в школьный курс химии.
На конструкторско-внедренческом этапе реализации исследования нами обучающимся были предложены темы исследовательских проектов в области нанотехнологий. В качестве примера рассмотрим проект на тему: «Наноматериалы в технике, медицине, быту».
При выполнении проекта обучающимся предлагается решить вопрос о возможности использования наночастиц для диагностики и лечения различных заболеваний: материалы, модифицированные наночастицами серебра обладают уникальными антибактериальными и фунгицидными свойствами, а наночастицы золота могут использоваться для уменьшения побочных эффектов при радиотерапии опухолей. При изучении сфер применения наночастиц обучающиеся получат возможность реализовать принцип связи теории с практикой, критически оценивать и интерпретировать химическую информацию, содержащуюся в сообщениях средств массовой информации, ресурсах Интернета, научно-популярных статьях с точки зрения естественно-научной корректности в целях выявления ошибочных суждений. Наряду с теоретическим аспектом метод проектов подразумевает проведение исследовательской деятельности, и большая роль отводится химическому эксперименту. В рамках данного проекта обучающимся предлагается выполнить экспериментальную работу: «Получение материалов (пленок) на основе наночастиц». В коническую колбу налить 10 мл дистиллированной воды, добавить 2 мл 0,1 М раствора нитрата серебра и 0,2 мл 1 %-ного раствора глюкозы (она выступает в роли восстановителя). Прилить к полученному раствору при перемешивании 1 мл глицерина (выступает в роли стабилизатора). Полученный коллоидный раствор серебра равномерно распределить по дну чашки Петри, не допуская наличия пузырьков не поверхности. Дождитесь полного застывания и образования пленки. Аккуратно снимите с помощью скальпеля и пинцета. Проверьте антибактериальные и фунгицидные свойства полученного образца. Для этого в две чашки Петри поместите кусочки плесневелого хлеба одинакового размера и веса, один заверните в обычную пищевую полиэтиленовую пленку, а второй в полученный наномодифицированный материал. Через 7 дней сравните количество плесени на каждом образце хлеба, сделайте выводы о проявлении гибридного материала, содержащего наночастицы серебра, уникальных свойств.
Результаты иих обсуждение. Для оценки общего уровня информированности в рамках проекта была использована стандартная методика Карповой Г. Ф. и Михайлычева Е. А. Оценка уровня общей информативности проводилась на основе результатов тестирования в соотношении выполненных обучающимися заданий теста к общему числу заданий [2]. Тестирование может проводиться по любой теме, где возможно использование взаимосвязи изучаемого материала с вопросами нанохимии. Нами были выбраны два раздела: «Металлы» и «Первоначальные представления об органических веществах» в 9 классе; «Углеводы» и «Химия полимеров» в 10 классе. Тест состоял из двух вопросов, ответы на которых подразумевали знания обучающихся в области школьного курса химии и нанохимии.
По полученным результатам нами была построена диаграмма (рисунок 2).
Рис. 2. Уровень общей информированности обучающихся на контрольном этапе исследования
Выводы
Анализ современной научно-методической литературы показывает, что получаемые школьниками знания, с одной стороны, должны быть научными и достоверными, а с другой — представлены в доступной и интересной для обучающихся форме. Добиться выполнения всех перечисленных требований можно путем введения в школьный курс достижений современных наукоемких технологий [19]. Нанотехнологии представляют собой яркий пример самых актуальных междисциплинарных наукоемких технологий.
Но при введении нанотехнологий в школьный курс необходимо соблюдать ряд условий: наличие специального сложного дорогостоящего оборудования и высокой квалификации учителя в рассматриваемой области знаний. Все вышеперечисленное приводит к возникновению противоречия между социально обусловленной необходимостью внедрения в школьный курс достижений современных нанотехнологий и недостаточной разработанностью научно-педагогических основ для их внедрения, что и определило актуальность проводимого исследования.
В рамках проводимой опытно-экспериментальной работы на формирующем этапе эксперимента нами использовался метод проектов. Нами были разработаны и предложены обучающимся практико-ориентированные проекты, содержащие экспериментальную часть.
Анализ экспериментальных данных показывает, что применение в ходе проводимого исследования в экспериментальной группе повышает общую информированность обучающихся в области нанохимии. Это позволяет говорить об эффективности используемой методики.
Литература:
- Еремин, В. В. Нанохимия и нанотехнологии, элективный курс для обучающихся 10–11 классов / В. В. Еремин, А. А. Дроздов. — М.: Дрофа, 2009г. — 329 с.
- Забрамная, С. Д. Психолого-педагогическая диагностика умственного развития детей / С. Д. Забрамная. — М.: Просвещение, 1995. -112с.
- Кобаяси, Н. Введение в нанотехнологию / Н. Кобаяси. — М.: Бином, 2005. — 180 с. Лалаянц, И. Нанохимия / И. Лалаянц // Первое сентября. — 2002. — № 46. — С. 5 -8.
- Оуэнс, Ф. Нанотехнологии / Ф. Оуэнс. — М.: Техносфера, 2010. — 336 с.
