NANOTECHNOLOGIE VE VÝUCE NEJEN FYZIKY NA STŘEDNÍ ŠKOLE

NA VELIKOSTI ZÁLEŽÍ

Lucie Kolářová

Pravidelná setkání v laboratoři fyziky

PROČ ZAČLENIT POZNATKY Z NANOVĚDY A NANOTECHNOLOGIÍ DO VÝUKY NA STŘEDNÍ ŠKOLE?

1) příprava nové generace vědců, techniků a inženýrů pro další rozvoj nanotechnologií (pokud se na vzdělávání nezaměříme, může to mít vliv na dostatek kvalifikovaných odborníků pro další výzkum)

2) přírodovědná gramotnost (možnost diskuse o nových poznatcích vědy a umět se vypořádat s každodenními situacemi v souvislosti s novými technologiemi, dokázat zhodnotit pozitiva i negativa nových technologií)

3) zájem a motivace žáků pro výuku přírodovědných předmětů (žáci se dozvídají o nanotechnologiích z médií, setkávají se se spotřebitelskými produkty obsahující nanomateriály atd.)

KLÍČOVÉ POJMY PRO NANOTECHNOLOGIE

Velikost a škála Poměr plochy povrchu k objemu

Tyto dva koncepty jsou nezbytné pro pochopení vlastností materiálů závisejících na velikosti a dalších pojmů nanotechnologií.

VELIKOSTI A „SVĚTY“

Úkol č. 1: Ke každému objektu přiřaďte nejlépe vyhovující rozměr a seřaďte je od nejmenšího k největšímu.

MĚNÍME VELIKOST

Nanoobjekty jsou přibližně

tisíckrát menší než průměr

lidského vlasu!

TESTOVÁNÍ STUDENTŮ

1. otázka:Kolik nanometrů je v jednom metru?Úspěšnost: 73%

2. otázka:Který z objektů patří do nanosvěta (1-100 nm)?Úspěšnost: 27%

3. otázka:Zmenšováním rozměru částic v materiálu se povrch a reaktivita ………………………Úspěšnost: 9%

VELIKOST, ŠKÁLA (A TVAR)

vizualizace:video: Powers of Ten – Ultimate Zoom

https://www.youtube.com/watch?v=bhofN1xX6u0

- the zooming strategy

na základě zkušeností odhadujeme chování materiálu – nefunguje to (mění se chování, síly, …)

každý svět má svého průvodce – velikost objektů, jejich chování, jak je lze pozorovat

s velikostí se mění také tvar (gazela nemůže mít velikost slona)

PŘEDSTAVA MILIARDY A MILIARDTINY

NANO ... pochází z řečtiny a znamená „trpaslík“... jako předpona se používá k vyjádření jedné miliardtiny

1 nm = 10-9 m1 m = 1 000 000 000 nm

Úkol č. 2: Odhadněte : Jaký objem bude mít 1 000 000 000 zrnek hrubozrnné soli?

Do 1 mililitru se vejde ……………….. kusů zrnek hrubozrnné soli soli.

Vyberte jednu z možností:

Příprava „nanoroztoku“

Připravíme si 9 zkumavek, vodu a potravinářské barvivo.

Do první zkumavky dáme 1 ml barviva a 9 ml vody, koncentrace v této zkumavce bude desetinová v porovnání s počáteční koncentraci barviva.Do druhé zkumavkydáme 1 ml roztoku z první zkumavky a 9 ml vody, koncentrace ve zkumavce bude setinová k původní koncentraci barviva.Tento proces opakujeme až k deváté zkumavce – poslední zkumavkaobsahuje „nanoroztok“.

DĚKUJI ZA POZORNOST

Literatura:

Bonner T. J., Na velikosti záleží, Mladá fronta a. s., Edice Kolumbus, 2008Blonder R., Sakhnini S., Teaching two basic nanotechnology concepts in secondary school by using a variety of teaching methods, Chem. Educ. Res. Pract., 2012, 13, 500 – 516Stevens S. Y., Sutherland L. M., Krajcik J. S.: The big ideas of nanoscale science & engineering: a guidebook for secondary teachers, NSTApress 2009, ISBN 978-1-935155-07-2, p. 5-10Hájková Z., Přehled „nanodemonstrací“, Příloha k disertační práci, Praha, 2014