eng
Выпуск #1/2013
А.Андреева, А.Иванов, В.Кутузов, В.Лучинин, М.Пратусевич
Развитие способностей и профессиональной ориентации молодежи в наноиндустрии
Развитие способностей и профессиональной ориентации молодежи в наноиндустрии
Просмотры: 2378
Развитие России ориентировано на восстановление фундаментальной науки, формирование интегрированной в мировую национальной инновационной системы. Это определяет необходимость увеличения числа кадров с высоким уровнем компетенции, создание условий для молодежи по получению знаний в высокотехнологичных отраслях. Цель – системное изложение информации о комплексе малобюджетных учебно-научных лабораторий для формирования технологической культуры в сфере наноиндустрии. Использование таких лабораторий будет происходить на трех уровнях: базовом, творчески – и профессионально-ориентированном.
Теги: basic creative and professionally oriented levels low-budget education and research labora-tories базовый малобюджетные учебно-научные лаборатории творческий и профессионально-ориентированный уровни
Потребность в реализации потенциала творческой молодежи определяет необходимость формирования современного инфраструктурного, методического и кадрового обеспечения. Учитывая, что наноиндустрия основана на междисциплинарных знаниях и межотраслевой деятельности и является основой нового технологического уклада, особое значение приобретает экспериментально-лабораторный базис для развития способностей и профессиональной ориентации российской молодежи.
Реализация творческих
способностей школьников
В ЛЭТИ разработан комплекс мероприятий по развитию творческих способностей российских школьников, в рамках которого внимание уделено лабораторно-методическому обеспечению в новых областях техно- и биотехносферы. Применительно к наноиндустрии сформирован комплекс нанолабораторий базового, творчески- и профессионально-ориентированного уровней. Экспериментально-методическое обеспечение этих лабораторий интегрировано в разрабатываемую образовательную программу, обеспечивающую:
ознакомление учащихся с возможностями современной науки и технологии;
активизацию исследовательской деятельности учащихся в естественных науках;
содействие профессиональной ориентации учащихся;
создание у учащихся позитивного образа инженера и научного работника;
укрепление связей между школьным, научным и вузовским сообществами;
привлечение новых педагогических работников для развития творческого потенциала учащихся;
позиционирование школы в качестве центра технологической культуры как основы образовательных инициатив естественно-научного и профессионально-ориентированного образования.
В образовательную программу входят:
перечень лабораторных работ и практических занятий;
детальные инструкции;
спецификации лабораторного оборудования и программного обеспечения;
технические условия для лабораторно-практических занятий;
критерии оценки лабораторных и практических работ, а также образцы форм отчетов;
методические указания для учителей естественных предметов по введению предложенных работ в программы обучения;
указания по организации обучающего проекта, в том числе по технологиям, используемым при реализации образовательных программ.
Программа "Нанолаборатории "имеет блочно-модульную структуру, адаптируемую к уровню знаний учащихся, их мотивации, имеющемуся ресурсу времени. Она ориентирована на школы с углубленным преподаванием естественных дисциплин, имеющие профильные классы и центры творчества молодежи. Исходя из непрерывности образования, программа может быть гармонизирована с подготовкой кадров по наноиндустрии в системе высших учебных заведений, ведущих обучение по направлениям: наноматериалы, нанотехнологии и микросистемная техника, электроника и наноэлектроника, наноинженерия.
При реализации программы помимо более раннего начала учащимися творческой деятельности достигается образовательный эффект, определяемый фундаментализацией знаний; их междисциплинарным характером; конвергенцией физической и информационной составляющих образования; профессиональной ориентацией образования для формирования компетенций в выбранной сфере.
В рамках программы педагогам естественных наук предстоит повысить квалификацию в предметных областях; осуществить проектирование содержания и реализации конкретной программы, чтобы она не стала дополнительной нагрузкой для учащихся, а служила лучшему восприятию предмета; строить образовательный процесс совместно с преподавателями различных дисциплин.
Инновационный характер программы будет способствовать активности учащихся и педагогов в рамках классно-урочной системы и вне ее пределов. Эта программа может быть реализована в рамках основных и дополнительных образовательных программ, чему способствует ее модульный характер.
В соответствии с предлагаемой программой учащимся предстоит выбрать траектории ее освоения, в том числе реализуемые проекты, состав их участников, свою роль в проектах. Они будут планировать свою деятельность при реализации проектов; получать необходимые знания; обработать результаты, включая их оценку, и составлять отчеты о проделанной работе.
Программа предусматривает мониторинг ее результативности по ряду целевых показателей.
Результаты мониторинга включают число школьников, участвующих в "необязательных" проектах, в олимпиадах и конференциях по естественно-научным и инженерным направлениям, а также количество выпусников, поступивших в вузы по направлениям, непосредственно связанным с наноиндустрией.
Приборно-инструментальные платформы
Как отмечалось ранее, приборно-инструментальная платформа предполагает три уровня оснащения нанолабораторий. Базовый уровень лаборатории, развернутой ЛЭТИ в физико-математическом лицее №239, обеспечивает получение базового образования в области фундаментальных свойств наноматериалов, включая исследование тепло- и электропроводности, диэлектрической и магнитной проницаемости. Для этого за счет гранта правительства С.-Петербурга проведена интеграция лабораторных столов финской фирмы TEKLAB (партнера ЛЭТИ) и поставляющей лабораторное оборудование немецкой компании PHYWE Systeme. В результате сформированы многофункциональные компьютеризированные стенды.
Компьютеризированные лабораторные стенды (рис.1а), управляемые с рабочего места преподавателя (4 шт.), содержат набор экспериментальных приборов и систему доступа к компьютерной сети и к Интернету.
Разработаны методики и программы реализации лабораторных работ. Проведено обучение преподавателей лицея по программе повышения квалификации в области нанотехнологии и нанодиагностики. Для изучения структурно-морфологических наномасштабных объектов фирма NT-MDT предоставила лицею серийно выпускаемый атомно-силовой микроскоп Solver NEXT (рис.1б), позволяющий изучать объекты органической и неорганической природы с возможностью проведения физических, химических и биологических экспериментов.
Формируемый творчески-ориентированный лабораторный уровень будет обеспечивать решение междисциплинарных задач. Состав нанолаборатории этого уровня ориентирован на другую приборно-инструментальную платформу, позволяющую осуществлять атомную микроскопию объектов и реализовать ряд технологических операций с использованием неорганических и биоорганических материалов, в том числе нанолитографию, нанокластерную и молекулярную сборку. Фактически учебный цикл включает лабораторные работы по физике, химии и биологии, в том числе исследование структуры биополимеров, создание наноразмерных дифракционных решеток, формирование молекулярных электронных цепей, создание биодетекора на основе массива ДНК.
Третий уровень обеспечивает профессионально-ориентированный комплекс "Нанолаборатории и нанодиагностика" (рис.2), разработанный в НОЦ "Нанотехнологии" СПбГЭТУ, который прошел более чем трехлетнюю апробацию и модификацию [1]. Он включает два сектора, реализующих исследование и производство высокотехнологичных изделий на наноуровне (см. таблицу).
Отличительные особенности профессионально-ориентированной лаборатории – возможность ее использования в учебном процессе и в научно-производственной деятельности с формированием знаний – умений, проведения исследований и мелкосерийного производства высокоинтеллектуальной продукции. Это должно обеспечить формирование у учащихся комплекса компетенций для научно-практической деятельности.
В целом важно подчеркнуть, что исследования и разработки в наносфере создают предпосылки к появлению мотивационных факторов для притока творческой молодежи в эту индустрию – сектор экономики, определяющий инновационное развитие России и вхождение ее в новый технологический уклад [2]. В формировании компетенций для экономики знаний определяющую роль играет система непрерывного образования, основанная на развитии творческих способностей и профессиональной ориентации молодежи на ранней стадии их самореализации [3].
Представленный комплекс работ по созданию лабораторного методического обеспечения для формирования у творчески-ориентированной молодежи востребованных компетенций в сфере наноиндустрии в рамках системы непрерывного образования направлен на обеспечение достижения одного из базовых элементов программы социально-экономического развития страны – приведение образования в соответствие с задачами формирования инновационной экономики России.
Работа выполнена в рамках Программы стратегического развития СПбГЭТУ ЛЭТИ "Развитие междисциплинарных исследований и инструментально-технологической базы как основа непрерывного инженерного образования по приоритетным направлениям российской экономики на 2012–2016 годы", а также проекта "Координация деятельности научно-образовательных центров национальной нанотехнологической сети (НОЦ ННС)," реализуемого по заказу Минобрнауки России.
Литература
1. Лучинин В., Афанасьев А. Учебно-лабораторный комплекс для нанотехнологической образовательной сети. – Наноиндустрия, 2010, №3, с.38–41.
2. Лучинин В.В. Формирование шестого технологического уклада. Эволюция биотехносферы. – Биотехносфера, 2011, №1–2, с.5–10.
3. Лучинин В.В. Инженерная деятельность в области нанотехнологий. В кн.: История инженерной деятельности и философия инженерной реальности. / Под ред. В.П.Котенко. – Спб: Технолит, 2010.
Need to realize the potential of creative youth determines the demand for a modern infrastructure, methodology and staff. Taking into the account that nanotech is based on interdisciplinary knowledge and intersectoral work, and it is the basis of new technological order, the experimental basis for development of laboratory skills and professional orientation of Russian youth become particularly important.
Realization of creative abilities of students
A set of measures to develop creative abilities of Russian schoolboys which attention is paid to the laboratory and methodological support in new areas of technology and biotechno-sphere in LETI is developed. The complex of nano-laboratories with creatively and professionally-oriented levels is organized. Experimental and methodological support of these laboratories integrated in developing an educational program provides:
Familiarize students with the possibilities of modern science and technology,
Intensification research activity of schoolboys in the natural sciences,
Support of professional orientation of schoolboys,
Creation of a positive image of engineers and scientists for schoolboys,
Tightening the links between the school, scientific and university community,
Attracting of new teachers to develop creative potential of schoolboys,
Positioning of the school as a center of technological culture– the basis for educational initiatives in science and professionally-oriented education.
The educational program includes:
the list of labs and workshops,
detailed instructions,
laboratory equipment and software specifications,
laboratory and practical exercise specifications,
criteria for evaluation of laboratory and practical work, as well as samples of report forms,
guidance for teachers of natural sciences to introduce the proposed works in the training program,
guidance on the organization of the training project, including the technologies, used in the implementation of educational programs.
The "Nanolaboratory" program has a block-modular adapted to the level of schoolboys’ knowledge, motivation, time resource. It is targeted to schools with in-depth teaching of natural sciences with specialized classes and centers of young creation. Based on the continuity of the educational program, it can be harmonized with the training on nanotechnology in universities in the training areas: nanomaterials, nanotechnology and microsystem technique, electronics and nanoelectronics, nanoengineering.
An educational effect during implementation of the program in addition to an earlier start of schoolboys’ creativeness is determined by: fundamental nature of knowledge, interdisciplinary nature of knowledge, convergence of physical and information components of education, professional orientation of education for skills in the chosen field.
The teachers of natural sciences in the framework of the program will improve skills in the subject areas, carry out the design of specific programs, avoiding imposition of them as addition, workload for schoolboys, and to serve for a better perception of the subject, build the educational process jointly with the teachers of different disciplines.
The innovative nature of the program will contribute to the activity of schoolboys and teachers in the class-lesson system and outside of it. This program can be implemented as part of primary and secondary education programs, facilitated by its modular nature.
Under the proposed program schoolboys will choose the path of its development, including realizing projects, composition of the participants, their role in the projects, plan activities for the implementation of projects, obtain the necessary knowledge, process the results, including their assessment and creating report.
The program provides monitoring of its performance on a number of targets, including amount of schoolboys participating in the "optional" projects voluntarily, number of schoolboys participating in competitions and conferences in science and engineering fields, as well as number of graduates of schools admitted to universities in areas directly related to the nanotechnology.
Instrumentation-tool platform
As earlier noted, the instrument-tool platform involves three levels of equipment for nanolaboratory. The basic level of laboratory, launched LETI in physics and mathematics school №239, provides basic education in the basic properties of nanomaterials, including the study of heat and electrical conductivity, dielectric permittivity and magnetic permeability. To do this, by the grant of St.-Petersburg Government, the laboratory tables of Finnish company TEKLAB (LETI partner) have been integrated with laboratory equipment of German company PHYWE System. There were made multi-functional computerized displays as the result.
The computerized laboratory stands (Fig.1a) controlled from a workplace instructor (4 pcs.) contain a set of experimental devices and system of access to the computer network and Internet.
Fig.1. Nanolaboratory in school №239 for basic science education: a) computerized laboratory bench to study the electrical properties of nanomaterials, b) atomic force microscope to study the objects of organic and inorganic nature
The techniques and programs for implementation and laboratory work have been developed. Training of teachers of the Lyceum by program of excellence in nanotechnology and nanodiagnostics has been completed. Firm NT-MDT to study structural and morphological nanoscale objects to Lyceum the serially produced atomic force microscope Solver NEXT (Fig. 1b) has provided. It allowed to study objects of organic and inorganic nature with the possibility of physical, chemical and biological experiments.
Forming creative-oriented laboratory level will provide a solution to interdisciplinary issues. Composition of nanolaboratory of this level focuses on a different instrumental platform to perform atomic force microscopy facilities and implement a number of technological operations using inorganic and bio-organic materials, including nanolithography, nanocluster and molecular assembly. Actually educational cycle includes laboratory work in physics, chemistry and biology, such as studying of the structure of biopolymers, creating nanoscale gratings, formation of molecular electronic circuits, creation of biodetectors of array-based DNA.
The third level provides of professionally-oriented complex of Nanolaboratory, developed in SEC Nanotechnology of St.-Petersburg SETU (Fig. 2). It takes more than three years of testing and modification [1]. It includes two sectors, implementing research and manufacture of high-tech products on nanoscale (Table).
Fig.2. Professionally-oriented scientific and educational complex Nanotechnology and diagnostics
Distinctive features of professionally oriented laboratory are the possibility of using it in education process and in research with formation of knowledge skills, research and small-scale production of hi-tech products. This is to ensure the formation of schoolboys’ competencies for complex scientific and practical activities.
In general, it is important to emphasize that the research and developments in nanosphere prefigure the emergence of motivational factors for the influx of creative young people in the industry. This is a sector of the economy, defining the innovative development of Russia and its entry into the new technological order [2].
The system of continuous education on the base of development of creative abilities and professional orientation of young people at an early stage of self-realization the decisive role in formation of competencies for the knowledge economy plays. [3]
Presented set of works on creation of laboratory methodological support for formation of the creative-oriented youth demanded competencies in nanotechnology in continuing education system is aimed to ensure the achievement of one of the basic elements of the socio-economic development of the country. It can bring education to the task of formation of the innovative economy in Russia.
The work is done within the framework of the Program of strategic development of LETI Development of interdisciplinary research and the instrumental and technological base of continuous engineering education in priority areas of the Russian economy for 2012-2016, as well as project of coordination of scientific and educational centers of the national nanotechnology network (SEC NNN), implemented by order of the Russian Ministry of Education and Science.
Literature
Реализация творческих
способностей школьников
В ЛЭТИ разработан комплекс мероприятий по развитию творческих способностей российских школьников, в рамках которого внимание уделено лабораторно-методическому обеспечению в новых областях техно- и биотехносферы. Применительно к наноиндустрии сформирован комплекс нанолабораторий базового, творчески- и профессионально-ориентированного уровней. Экспериментально-методическое обеспечение этих лабораторий интегрировано в разрабатываемую образовательную программу, обеспечивающую:
ознакомление учащихся с возможностями современной науки и технологии;
активизацию исследовательской деятельности учащихся в естественных науках;
содействие профессиональной ориентации учащихся;
создание у учащихся позитивного образа инженера и научного работника;
укрепление связей между школьным, научным и вузовским сообществами;
привлечение новых педагогических работников для развития творческого потенциала учащихся;
позиционирование школы в качестве центра технологической культуры как основы образовательных инициатив естественно-научного и профессионально-ориентированного образования.
В образовательную программу входят:
перечень лабораторных работ и практических занятий;
детальные инструкции;
спецификации лабораторного оборудования и программного обеспечения;
технические условия для лабораторно-практических занятий;
критерии оценки лабораторных и практических работ, а также образцы форм отчетов;
методические указания для учителей естественных предметов по введению предложенных работ в программы обучения;
указания по организации обучающего проекта, в том числе по технологиям, используемым при реализации образовательных программ.
Программа "Нанолаборатории "имеет блочно-модульную структуру, адаптируемую к уровню знаний учащихся, их мотивации, имеющемуся ресурсу времени. Она ориентирована на школы с углубленным преподаванием естественных дисциплин, имеющие профильные классы и центры творчества молодежи. Исходя из непрерывности образования, программа может быть гармонизирована с подготовкой кадров по наноиндустрии в системе высших учебных заведений, ведущих обучение по направлениям: наноматериалы, нанотехнологии и микросистемная техника, электроника и наноэлектроника, наноинженерия.
При реализации программы помимо более раннего начала учащимися творческой деятельности достигается образовательный эффект, определяемый фундаментализацией знаний; их междисциплинарным характером; конвергенцией физической и информационной составляющих образования; профессиональной ориентацией образования для формирования компетенций в выбранной сфере.
В рамках программы педагогам естественных наук предстоит повысить квалификацию в предметных областях; осуществить проектирование содержания и реализации конкретной программы, чтобы она не стала дополнительной нагрузкой для учащихся, а служила лучшему восприятию предмета; строить образовательный процесс совместно с преподавателями различных дисциплин.
Инновационный характер программы будет способствовать активности учащихся и педагогов в рамках классно-урочной системы и вне ее пределов. Эта программа может быть реализована в рамках основных и дополнительных образовательных программ, чему способствует ее модульный характер.
В соответствии с предлагаемой программой учащимся предстоит выбрать траектории ее освоения, в том числе реализуемые проекты, состав их участников, свою роль в проектах. Они будут планировать свою деятельность при реализации проектов; получать необходимые знания; обработать результаты, включая их оценку, и составлять отчеты о проделанной работе.
Программа предусматривает мониторинг ее результативности по ряду целевых показателей.
Результаты мониторинга включают число школьников, участвующих в "необязательных" проектах, в олимпиадах и конференциях по естественно-научным и инженерным направлениям, а также количество выпусников, поступивших в вузы по направлениям, непосредственно связанным с наноиндустрией.
Приборно-инструментальные платформы
Как отмечалось ранее, приборно-инструментальная платформа предполагает три уровня оснащения нанолабораторий. Базовый уровень лаборатории, развернутой ЛЭТИ в физико-математическом лицее №239, обеспечивает получение базового образования в области фундаментальных свойств наноматериалов, включая исследование тепло- и электропроводности, диэлектрической и магнитной проницаемости. Для этого за счет гранта правительства С.-Петербурга проведена интеграция лабораторных столов финской фирмы TEKLAB (партнера ЛЭТИ) и поставляющей лабораторное оборудование немецкой компании PHYWE Systeme. В результате сформированы многофункциональные компьютеризированные стенды.
Компьютеризированные лабораторные стенды (рис.1а), управляемые с рабочего места преподавателя (4 шт.), содержат набор экспериментальных приборов и систему доступа к компьютерной сети и к Интернету.
Разработаны методики и программы реализации лабораторных работ. Проведено обучение преподавателей лицея по программе повышения квалификации в области нанотехнологии и нанодиагностики. Для изучения структурно-морфологических наномасштабных объектов фирма NT-MDT предоставила лицею серийно выпускаемый атомно-силовой микроскоп Solver NEXT (рис.1б), позволяющий изучать объекты органической и неорганической природы с возможностью проведения физических, химических и биологических экспериментов.
Формируемый творчески-ориентированный лабораторный уровень будет обеспечивать решение междисциплинарных задач. Состав нанолаборатории этого уровня ориентирован на другую приборно-инструментальную платформу, позволяющую осуществлять атомную микроскопию объектов и реализовать ряд технологических операций с использованием неорганических и биоорганических материалов, в том числе нанолитографию, нанокластерную и молекулярную сборку. Фактически учебный цикл включает лабораторные работы по физике, химии и биологии, в том числе исследование структуры биополимеров, создание наноразмерных дифракционных решеток, формирование молекулярных электронных цепей, создание биодетекора на основе массива ДНК.
Третий уровень обеспечивает профессионально-ориентированный комплекс "Нанолаборатории и нанодиагностика" (рис.2), разработанный в НОЦ "Нанотехнологии" СПбГЭТУ, который прошел более чем трехлетнюю апробацию и модификацию [1]. Он включает два сектора, реализующих исследование и производство высокотехнологичных изделий на наноуровне (см. таблицу).
Отличительные особенности профессионально-ориентированной лаборатории – возможность ее использования в учебном процессе и в научно-производственной деятельности с формированием знаний – умений, проведения исследований и мелкосерийного производства высокоинтеллектуальной продукции. Это должно обеспечить формирование у учащихся комплекса компетенций для научно-практической деятельности.
В целом важно подчеркнуть, что исследования и разработки в наносфере создают предпосылки к появлению мотивационных факторов для притока творческой молодежи в эту индустрию – сектор экономики, определяющий инновационное развитие России и вхождение ее в новый технологический уклад [2]. В формировании компетенций для экономики знаний определяющую роль играет система непрерывного образования, основанная на развитии творческих способностей и профессиональной ориентации молодежи на ранней стадии их самореализации [3].
Представленный комплекс работ по созданию лабораторного методического обеспечения для формирования у творчески-ориентированной молодежи востребованных компетенций в сфере наноиндустрии в рамках системы непрерывного образования направлен на обеспечение достижения одного из базовых элементов программы социально-экономического развития страны – приведение образования в соответствие с задачами формирования инновационной экономики России.
Работа выполнена в рамках Программы стратегического развития СПбГЭТУ ЛЭТИ "Развитие междисциплинарных исследований и инструментально-технологической базы как основа непрерывного инженерного образования по приоритетным направлениям российской экономики на 2012–2016 годы", а также проекта "Координация деятельности научно-образовательных центров национальной нанотехнологической сети (НОЦ ННС)," реализуемого по заказу Минобрнауки России.
Литература
1. Лучинин В., Афанасьев А. Учебно-лабораторный комплекс для нанотехнологической образовательной сети. – Наноиндустрия, 2010, №3, с.38–41.
2. Лучинин В.В. Формирование шестого технологического уклада. Эволюция биотехносферы. – Биотехносфера, 2011, №1–2, с.5–10.
3. Лучинин В.В. Инженерная деятельность в области нанотехнологий. В кн.: История инженерной деятельности и философия инженерной реальности. / Под ред. В.П.Котенко. – Спб: Технолит, 2010.
Need to realize the potential of creative youth determines the demand for a modern infrastructure, methodology and staff. Taking into the account that nanotech is based on interdisciplinary knowledge and intersectoral work, and it is the basis of new technological order, the experimental basis for development of laboratory skills and professional orientation of Russian youth become particularly important.
Realization of creative abilities of students
A set of measures to develop creative abilities of Russian schoolboys which attention is paid to the laboratory and methodological support in new areas of technology and biotechno-sphere in LETI is developed. The complex of nano-laboratories with creatively and professionally-oriented levels is organized. Experimental and methodological support of these laboratories integrated in developing an educational program provides:
Familiarize students with the possibilities of modern science and technology,
Intensification research activity of schoolboys in the natural sciences,
Support of professional orientation of schoolboys,
Creation of a positive image of engineers and scientists for schoolboys,
Tightening the links between the school, scientific and university community,
Attracting of new teachers to develop creative potential of schoolboys,
Positioning of the school as a center of technological culture– the basis for educational initiatives in science and professionally-oriented education.
The educational program includes:
the list of labs and workshops,
detailed instructions,
laboratory equipment and software specifications,
laboratory and practical exercise specifications,
criteria for evaluation of laboratory and practical work, as well as samples of report forms,
guidance for teachers of natural sciences to introduce the proposed works in the training program,
guidance on the organization of the training project, including the technologies, used in the implementation of educational programs.
The "Nanolaboratory" program has a block-modular adapted to the level of schoolboys’ knowledge, motivation, time resource. It is targeted to schools with in-depth teaching of natural sciences with specialized classes and centers of young creation. Based on the continuity of the educational program, it can be harmonized with the training on nanotechnology in universities in the training areas: nanomaterials, nanotechnology and microsystem technique, electronics and nanoelectronics, nanoengineering.
An educational effect during implementation of the program in addition to an earlier start of schoolboys’ creativeness is determined by: fundamental nature of knowledge, interdisciplinary nature of knowledge, convergence of physical and information components of education, professional orientation of education for skills in the chosen field.
The teachers of natural sciences in the framework of the program will improve skills in the subject areas, carry out the design of specific programs, avoiding imposition of them as addition, workload for schoolboys, and to serve for a better perception of the subject, build the educational process jointly with the teachers of different disciplines.
The innovative nature of the program will contribute to the activity of schoolboys and teachers in the class-lesson system and outside of it. This program can be implemented as part of primary and secondary education programs, facilitated by its modular nature.
Under the proposed program schoolboys will choose the path of its development, including realizing projects, composition of the participants, their role in the projects, plan activities for the implementation of projects, obtain the necessary knowledge, process the results, including their assessment and creating report.
The program provides monitoring of its performance on a number of targets, including amount of schoolboys participating in the "optional" projects voluntarily, number of schoolboys participating in competitions and conferences in science and engineering fields, as well as number of graduates of schools admitted to universities in areas directly related to the nanotechnology.
Instrumentation-tool platform
As earlier noted, the instrument-tool platform involves three levels of equipment for nanolaboratory. The basic level of laboratory, launched LETI in physics and mathematics school №239, provides basic education in the basic properties of nanomaterials, including the study of heat and electrical conductivity, dielectric permittivity and magnetic permeability. To do this, by the grant of St.-Petersburg Government, the laboratory tables of Finnish company TEKLAB (LETI partner) have been integrated with laboratory equipment of German company PHYWE System. There were made multi-functional computerized displays as the result.
The computerized laboratory stands (Fig.1a) controlled from a workplace instructor (4 pcs.) contain a set of experimental devices and system of access to the computer network and Internet.
Fig.1. Nanolaboratory in school №239 for basic science education: a) computerized laboratory bench to study the electrical properties of nanomaterials, b) atomic force microscope to study the objects of organic and inorganic nature
The techniques and programs for implementation and laboratory work have been developed. Training of teachers of the Lyceum by program of excellence in nanotechnology and nanodiagnostics has been completed. Firm NT-MDT to study structural and morphological nanoscale objects to Lyceum the serially produced atomic force microscope Solver NEXT (Fig. 1b) has provided. It allowed to study objects of organic and inorganic nature with the possibility of physical, chemical and biological experiments.
Forming creative-oriented laboratory level will provide a solution to interdisciplinary issues. Composition of nanolaboratory of this level focuses on a different instrumental platform to perform atomic force microscopy facilities and implement a number of technological operations using inorganic and bio-organic materials, including nanolithography, nanocluster and molecular assembly. Actually educational cycle includes laboratory work in physics, chemistry and biology, such as studying of the structure of biopolymers, creating nanoscale gratings, formation of molecular electronic circuits, creation of biodetectors of array-based DNA.
The third level provides of professionally-oriented complex of Nanolaboratory, developed in SEC Nanotechnology of St.-Petersburg SETU (Fig. 2). It takes more than three years of testing and modification [1]. It includes two sectors, implementing research and manufacture of high-tech products on nanoscale (Table).
Fig.2. Professionally-oriented scientific and educational complex Nanotechnology and diagnostics
Distinctive features of professionally oriented laboratory are the possibility of using it in education process and in research with formation of knowledge skills, research and small-scale production of hi-tech products. This is to ensure the formation of schoolboys’ competencies for complex scientific and practical activities.
In general, it is important to emphasize that the research and developments in nanosphere prefigure the emergence of motivational factors for the influx of creative young people in the industry. This is a sector of the economy, defining the innovative development of Russia and its entry into the new technological order [2].
The system of continuous education on the base of development of creative abilities and professional orientation of young people at an early stage of self-realization the decisive role in formation of competencies for the knowledge economy plays. [3]
Presented set of works on creation of laboratory methodological support for formation of the creative-oriented youth demanded competencies in nanotechnology in continuing education system is aimed to ensure the achievement of one of the basic elements of the socio-economic development of the country. It can bring education to the task of formation of the innovative economy in Russia.
The work is done within the framework of the Program of strategic development of LETI Development of interdisciplinary research and the instrumental and technological base of continuous engineering education in priority areas of the Russian economy for 2012-2016, as well as project of coordination of scientific and educational centers of the national nanotechnology network (SEC NNN), implemented by order of the Russian Ministry of Education and Science.
Literature
Отзывы читателей
