Элективный курс адресован учащимся 10 класса общеобразовательных школ, действительно интересующихся физикой, как наукой. Он рассчитан на 9 часов. Наиболее целесообразно его изучение во втором полугодии 10 класса, после того как знания о строении кристаллов сформированы у учащихся в рамках базового курса физики. Программа курса содержит материал по более углубленному изучению излагаемого в школьной программе избранного раздела “Состояния вещества”.
Маги веками вглядывались в глубину кристаллов, пытаясь разглядеть грядущее. А сегодня они стали объектом сложнейших научных экспериментов. Кристаллы – тайны симметрии, способные изменить мир.
Кристаллография изучает физические свойства, образование и рост кристаллов, а также их внешнюю и внутреннюю геометрию.
Цели курса:
- Углубление знаний учащихся в области строения кристаллов, формирование ключевых и предметных компетентностей старшеклассников.
Задачи курса:
- Расширение представлений о строении кристаллов на основе знакомства с современными достижениями кристаллографии и их применением.
- Реализация внутрипредметных и межпредметных связей, т.к. при изучении кристаллографии актуализируются не только знания из разных разделов физики, но и из других наук: математики, химии, биологии.
- Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе ознакомления учащихся с современными достижениями науки и техники, связанными с изучением строения кристаллов, в процессе решения задач и самостоятельного приобретения новых знаний, подготовки докладов и других творческих работ.
Основные формы занятий:
- Лекционная форма – используется при изучении наиболее сложных теоретических разделов курса.
- Семинары и практические занятия – используются как основная форма занятий.
- Темы семинаров объявляются заранее и у учащихся есть возможность подготовить доклад, реферат, видеоматериал.
Описание планируемых результатов:
Элективный курс “Сквозь магический кристалл...” создает благоприятные возможности для интеллектуального развития учащихся: на занятиях они могут воспроизводить основные элементы творческой деятельности; осуществлять видение новой проблемы в знакомой ситуации и видение новой функции объекта; самостоятельно подбирать известные способы деятельности в новой ситуации и находить различные пути решения данной проблемы.
В качестве основной формы оценки учащихся предполагается использовать результаты выступлений на семинарах, подготовленные доклады и рефераты. Решение задач не является решающим фактором оценки успешности деятельности школьника. Реализуется система накопительных баллов и перевод ее в пятибалльную шкалу.
Результатом приобретенного опыта самостоятельной деятельности учащихся в процессе изучения данного элективного курса является разработка и защита проекта по одной из актуальных проблем современной кристаллографии.
Содержание программы курса
Раздел 1: Кристаллы (2 ч)
Кристаллы. Внутреннее строение кристаллов. Кристаллические решетки. Виды симметрии кристаллов: поворотная и трансляционная. Кристаллы и правильные многогранники (тетраэдр, гексаэдр, октаэдр, додекаэдр, икосаэдр). (Приложение 1)
Раздел 2: Квазикристаллы (3 ч)
Квазикристаллы. Открытие квазикристаллов (Д. Шехтман) Мозаика Пенроуза. Алгоритм построения мозаики Пенроуза. Структура квазикристаллов. Свойства и применение квазикристаллов. Значение открытия квазикристаллов. (Приложение 2)
Практическая работа: Построение мозаики Пенроуза по алгоритму с помощью “золотых” ромбов типа “а” и “в”, вырезанных из разноцветной бумаги.
Раздел 3: Углеродистые материалы (2 ч)
Графит и алмаз. Фуллерены. Открытие фуллеренов (Р.Керл, Г.Крото, Р.Смолли). Структура фуллеренов. Получение фуллеренов. Свойства и применение фуллеренов. Графен. Открытие графена(А.Гейм, К.Новоселов) Свойства и применение графена. Углеродные нанотрубки.
Практическая работа:Определить массу 1м2 графена.
Раздел 4: Кристалл будущего – полимерный азот. (1 ч)
Кристалл будущего – полимерный азот. Получение полимерного азота в лабораторных условиях. Свойства и перспективы применения полимерного азота. (Приложение 3)
Раздел 5: Заключительное занятие (1 ч)
Конкурс презентаций учебных проектов по материалам элективного курса.
Примерные темы рефератов:
- “Кристаллы и многогранники”
- “Знаменитые алмазы”
- “Применение углеродистых нанотрубок”
- “Космический лифт”
- “Геометрический орнамент в исламском искусстве”
- “Архитектор Б.Фуллер и его сооружения”
- “Ось симметрии пятого порядка в живой природе”
Учебно-тематический план
| № | Тема | Количество часов | Форма контроля | |||
| всего | лекция | семинар | практика | |||
| 1. | Кристаллы | 2 | 1 | 1 | Сообщения учащихся | |
| 2. | Квазикристаллы | 3 | 1,25 | 1,25 | 0,5 | Сообщения учащихся |
| 3. | Углеродистые материалы | 2 | 1 | 0,75 | 0,25 | Сообщения учащихся |
| 4. | Полимерный азот | 1 | 0,75 | 0,25 | Сообщения учащихся | |
| 5. | Заключительное занятие | 1 | 1 | Конкурс презентаций учебных проектов | ||
| Итого | 9 | 4 | 4,25 | 0,75 | ||
Литература
1. Спасский Б.И. Хрестоматия по физике М., Просвещение, 1982
2. Воронов В.К., Подоплелов А.В., Современная физика: сособие,2005
3. Борщевский А.Я., Иоффе И.Н., Сидоров Л.Н., Троянов С.И., Юровская М.А. Фуллерены – Нанометр, 2007
4. Блудов М.И. “Беседы по физике” Москва, изд. Просвещение 2001
5. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода. – Успехи физических наук, 2005
6. Пенроуз Р. Новый ум короля. – М.: УРСС, 2003
7. ЕреминВ.В., Дроздов А.А. “Нанохимия и нанотехнологии, элективный курс для учащихся 10-11 классов”. М.,Дрофа, 2009