Методическая разработка образовательной квест-игры «Путешествие в увлекательный наномир»

1. Что означает слово «нано»?

А. одну девятую часть

Б. одну сотую

М. одну миллиардную

2.Какой инструмент используются в нанотехнологии?

А. Оптический микроскоп

У. Зондовый микроскоп

В. Пилой и топором

3. Фуллерен состоит из атомов:

А. Кислорода

В. Водорода

Н. Углерода

4.Наношприц сделан на основе

А. Фуллерена

Е. Нанотрубки

В. Молекулы искусственного белка

5.Наночастицы какого металла эффективно борются с бактериями и вирусами?

А. Железа

Ы. Серебра

В. Алюминия

2. Невидимые миры

В современной лаборатории обязательными приборами является оптический и электронный зондовый микроскоп. Для исследования поверхности наночастиц и определения их состава, расположения атомов используются сканирующие зондовые микроскопы. Перед вами фотография, сделанная с его помощью.

Задание: Подберите нужный фрагмент и восстановите изображение.

Обучающиеся подбирают правильный фрагмент, который находится в нижнем ряду слева. За правильно выполненное задание получают пазл.

3. «Нанофилворд»

Наночастицы - современное понятие, которое приобрело широкую популярность в различных сферах жизнедеятельности человека. Наночастицы изучают по сей день. Это объекты, которые имеют изолированные, выраженные границы с окружающей средой, сфероидальной формы. Их размер составляетX^-9нм.

Задание: найдите все ранее изученные понятия в предложенном филфорде. Найденное их количество и является цифрой, которая характеризует точный размер наночастицы.

Обучающиеся находят 10 слов: нанотехнологии, нанохимия, наномир, анизотропия, меатстабильность, аллотропия, нанотрубки, стеклоуглерод, графен, фуллерен, если все 10 слов отгаданы и найдены правильно, то размер наночастицы должен получиться 10^-9 нм. Если задание выполнено правильно, команда получают первый пазл.

4. «Нанолабиринт»

Наноботы (нанороботы)- роботы, размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репликаторами.

Задание: Пройдите от буквы «Н» в голубом кружке до буквы «Т» в голубом кружке, через слово «нанобот».

Обучающиеся используют любые способы прохождения через слово «нанобот» и от буквы «Н» до буквы «А» и получают пазл.

5.«Химический шифр»

Каждое вещество в зависимости от температуры и давления имеет свое агрегатное состояние. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением разных физических величин. В термодинамике существуют более мелкая классификация состояний, чем разделение по агрегатным состояниям вещества, ей используют и нанотехнологи.

1. Задание: Расшифруйте с химического на русский язык. По первым буквам названий химических элементов составьте название классификации состояний веществ. F N₂Au Sn V I Pt Eu Ra Eu Cl Sn Dy

2. Задание: Выберите иллюстрацию, котораядемонстрирует фазовый переход первого рода.

Жидкое стекло Ферромагнитная жикость

Металл в состоянии сверхпроводимости Кристаллизация воды

Обучающиеся сначала разгадывают словосочетание первого задания, затем по предоставленным карточкам выбирают пример фазового перехода, за верно выполненное задание получают фрагмент пазла.

6.«Нано QR- код»

Если спросить у химика, какой элемент самый важный, можно получить массу разных ответов. Кто-то скажет про водород— самый распространенный элемент во Вселенной, кто-то про кислород— самый распространенный элемент в земной коре. Но чаще всего вы услышите ответ «углерод»— именно он лежит в основе всех органических веществ, от ДНК и белков до спиртов и углеводородов. Теоретики и экспериментаторы создают и изучают новые углеродные материалы.

Задание: расшифруйте названия аллотропных модификаций углерода и сопоставьте их с изображениями.

Обучающиеся с помощью приложения для считывания QR-кодов получают названия и выбирают к ним изображения аллотропии углерода. За выполненное задание получают фрагмент пазла.

7.«Нанотехнолог повествует»

Лаборатория в которой проходит нанодиагностика всегда содержит множество физических, аналитических приборов. Любому будущему лаборанту сфере нанотехнологии следует уметь различать эти приборы и их функциональное возможноси.

Задание: Заполните правильно пропуски в тексте выданном вашей команде, на тематику описания приборов и их функциональных возможностей, используемых в нанолабораториях.

Бурное развитие нанотехнологии началось в начале двадцать первого века.На сегодняшний день нанотехнологии как отрасль науки открывают большие перспективные направления в развитии информационных технологий и электроники, методов получения материалов и их обработки, охране окружающей среды и энергетике, биологии и медицине, сельском хозяйстве, авиации и космической индустрии.

Ассортимент приборов и методик их использования разнообразен.

Для перемешивания и подогрева жидкостей в химических лабораториях, клиниках и научно-исследовательских институтах используется прибор_________________________.

Также при создании любого наноматериала используют научный прибор для измельчения частиц твердого или жидкого вещества, распространенных в жидкой среде. Речь идет о ________, который может быть, как химическим реагентом, так и электромеханическим устройством.

Прибор для измерения каких-либо из фотометрических величин, чаще других — одной или нескольких световых величин носит название____________________________________.

Для специфических исследований нанострукутр можно использовать______________________________. Данный прибор, предназначенный для измерения отношений двух потоков оптического излучения, один из которых — поток, падающий на исследуемый образец, другой — поток, испытавший то или иное взаимодействие с образцом.

Так же в нано лаборатория используют класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. Такой микроскоп называется_____________________. Работа данного микроскопа основана на взаимодействии поверхности образца с__________.

Слова: диспергатор, сканирующий зондовый микроскоп, магнитная мешалка, зонд, спектрофотометр, фотометр.

Команда получает текст, в котором следует вставить правильно по смыслу название приборов, которые используются в лабораториях. За правильно выполненное задание получают пазл.

8.«Инновационные молекулы»

Фуллере́н — молекулярное соединение, представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из трёхкоординированных атомов углерода. Фуллерены являются мощнейшими антиоксидантами, известными на сегодняшний день. Фуллерены могут быть также использованы в фармакологии для создания новых лекарств. Существует множество видов фуллерена. Самый маленькая молекула является фуллерен С24.

Задание: соберите с командой при помощи конструктора, данную молекулу, опираясь на эскиз.

Обучающиеся при помощи шарико-стержневых химических конструкторов молекулу фуллерена С24.

После прохождения квеста и получения всех частиц пазла обучающиеся собирают его и называют фамилию и имя человека, которое требовалось найти в легенде.

.

Изображение собранного пазла (Ричард Фрейман)

Используемая литература

1. Светухин, В.В. Основы нанотехнологий: 10—11-е классы: учебное пособие: [издание в pdf-формате] / В. В. Светухин, И. О. Явтушенко. — Москва: Просвещение, 2022. — 112 с.: ил. — (Профильная школа). ISBN 978-5-09-088526-3.

2. Магич Елена Александровна, Скулачёв Антон Алексеевич Как создавать образовательный квест // Народное образование. 2015. №1 (1444). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kak-sozdavat-obrazovatelnyy-kvest (дата обращения: 08.12.2022).

3. Серых Лариса Владимировна Квест - творческая интеллектуально-логическая игра // Universum: психология и образование. 2016. №5 (23). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kvest-tvorcheskaya-intellektualno-logicheskaya-igra (дата обращения: 08.12.2022).