"ФИЗИКА САБАҚТАРЫНДА НАНОМАТЕРИАЛДАРДЫ ОҚЫТУ: ЗАМАНАУИ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ ТӘСІЛДЕР МЕН ТӘЖІРИБЕЛІК ҰСЫНЫСТАР" Текст научной статьи по специальности «Физика»

"ФИЗИКА САБАЦТАРЫНДА НАНОМАТЕРИАЛДАРДЫ ОЦЫТУ: ЗАМАНАУИ ПЕДАГОГИКАЛЬЩ ТЭС1ЛДЕР МЕН ТЭЖ1РИБЕЛ1К ¥СЫНЫСТАР"

ДОСЫМ ЕРБОЛАТ¥ЛЫ

физика - математика гылымдарыныц кандидаты, физика жэне технологиялар кафедрасыньщ кауымдастырылган профессоры, Сэрсен Аманжолов атындагы Шыгыс ^азакстан университетi, Эскемен к. ^азакстан

ЦУАНЫШБАЕВ БИСЛАН 1ЗБАСАР¥ЛЫ

магистрант 2 курс, Сэрсен Аманжолов атындагы Шыгыс ^азакстан университетi,

Эскемен к. ^азакстан

Аннотация. Бул мацалада физика сабацтарында наноматериалдарды оцытудыц заманауи педагогикалыц тэс1лдер1 мен тэж1рибел1к усыныстары царастырылады. Нанотехнология - гылым мен техниканыц мацызды саласы реттде цазгргг бшм беру ЖYйесiне енг1з1луде. Бул зерттеуде наноматериалдарды оцытудыц тшмд1 эд1стер1, оцушылардыц сыни жэне шыгармашылыц ойлау цабшетт дамытуга арналган жобалыц жэне практикалыц тэсыдер талданган. Сонымен цатар, оцыту Yдерiсiн жацсарту Yшiн цажеттi дидактикалыц цуралдар мен мультимедиялыц ресурстар цолдану усынылган. Мацалада нанотехнологияны физика курсыныц багдарламасына енгiзудiц артыцшылыцтары, сондай-ац мугалiмдер мен оцушылар арасындагы взара эрекеттi оцтайландырудыц жолдары сипатталады.

Клт свздер. Наноматериалдар, нанотехнология, физика сабацтары, педагогикалыц тэсшдер, дидактикалыц цуралдар, жобалыц оцыту, мультимедиялыц ресурстар, шыгармашылыц ойлау, STEM бшм беру, цазiргi замангы оцыту эдiстерi.

^asipri заманда гылым мен технологияньщ каркынды дамуы бшм беру саласыньщ жацашыл эдiстеpдi кабылдау кажеттшгш арттырып отыр. Эаресе, нанотехнологиялар мен наноматериалдар гылымныц алдыцгы катарлы багыттарыныц 6ipi ретшде танылып, олардыц когам eмipiндегi мацыздылыгы артуда. Нанотехнологиялар тек кана зерттеулер мен eндipiсте гана емес, бшм беру саласында да ез орнын тапты. Физика пэш - осы технологияларды мектеп багдарламасына енпзудщ тиiмдi алацы болып табылады, себебi бул пэн материалдык элемнщ негiзгi зацдылыктарын тYсiндipуге мYмкiндiк бередь

Бул макалада физика сабактарында наноматериалдарды окытуга багытталган заманауи педагогикалык тэсшдер карастырылады. Наноматериалдарды окыту окушылардыц теориялык бiлiмiн терецдетш кана коймай, олардыц гылыми танымын дамытуга, практикалык дагдыларын жетiлдipуге жэне шыгармашылык кaбiлеттеpiн арттыруга ыкпал етедi [3, 4]. Сонымен катар, окытудыц тиiмдiлiгiн арттыру максатында жобалык тэсiл, тэжipибелiк жумыстар, жэне мультимедиялык технологиялар секiлдi эдютердщ артыкшылыктары талкыланады.

1. Наноматериалдарды окытудыц кaжеттiлiгi мен мацызы.

Нанотехнологиялар - гылымныц ipгелi багыттарыныц бipi pетiнде кептеген салаларда колданылуда. Олардыц физика сабактарындагы мацызы зор, себебi наноматериалдар кванттык механика, термодинамика, материалдардыц физикалык кaсиеттеpi жэне молекулалык курылымдар сиякты такырыптарды тYсiндipуге мYмкiндiк беpедi. Наноматериалдарды окыту окушыларды гылыми танымга баулу, олардыц зерттеушшк кaбiлеттеpiн дамыту жэне болашак мамандыктарына бейiмдеу Yшiн мацызды [1, 4].

2. Педагогикалык тэсшдер мен эдютер

Жобалык окыту. Жобалык тэсш - окушылардыц теориялык бшмдерш накты зерттеу жэне тэжipибелiк жумыстар аркылы беютудщ тиiмдi жолы. Бул эдiс окушылардыц шыгармашылык жэне сыни ойлау кабшеттерш дамытып, оларды гылыми-зерттеу Yдеpiсiне

ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"

тартуга мумкшдш бередi [6, 9]. Мысалы, окушылар наноматериалдардыц касиеттерш зерттеп, олардыц кYнделiктi eмiрдегi колданылуын талдай алады.

Практикалык жумыстар. Практикалык тэсшдер окушыларга наноматериалдардыц курылымын, касиеттерiн жэне колдану салаларын терещрек тYсiнуге мYмкiндiк бередi. Лабораториялык жумыстар аркылы окушылар кванттык эсерлер мен наноматериалдардыц ерекше касиеттерiн зерттей алады.

Мультимедиялык технологияларды колдану. Цифрлык куралдар мен мультимедиялык технологияларды колдану бiлiм беру Yдерiсiн жандандырып, окушылардыц кызыгушылыгын арттырады. Сандык модельдер мен анимациялардыц кeмегiмен окушылар наноматериалдардыц курылымын визуалды тYPде керш, олардыц мшез-кулыктарын тYсiне алады.

3. Наноматериалдарды окытуга арналган дидактикалык ресурстар. Нанотехнологияларды окытуда дидактикалык материалдар, арнайы эдебиеттер, видео-сабактар мен виртуалды зертханалар мацызды рел аткарады. Эаресе, интерактивт платформалар мен онлайн-курстар окушыларга элемдеп соцгы гылыми жетiстiктермен танысуга мYмкiндiк бередi [10].

4. МуFалiмнiц рeлi жэне окушылармен езара эрекеть МуFалiмдердiц нанотехнология бойынша бiлiм децгешн арттыру - сапалы бiлiм беру YДерiсiнiц мацызды факторы. МуFалiмдер наноматериалдарды тYсiндiруде заманауи тэсiлдердi колданып, окушылардыц пэнге кызь^ушыль^ын арттыруы кажет [4, 5]. Сонымен катар, топтык жумыс жэне диалогтык окыту эдiстерi аркылы окушыларды ынталандыру тиiмдiлiктi арттырады.

5. Окытудыц ыктимал киындыктары мен оларды шешу жолдары. Нанотехнологиялар туралы бшм беру YДерiсiнде материалдык-техникалык камтамасыз ету, кYPделi Fылыми уFымдарды тYсiндiру жэне оку баFдарламасыныц тыFыздыFы сиякты киындыктар туындауы мYмкiн [2, 9]. Бул мэселелердi шешу Yшiн арнайы жабдыкталFан зертханалар, оку куралдары жэне муFалiмдерге арналFан кэсiби дайындык курстары уйымдастырылуы кажет.

6. Нанотехнологияларды окыту нэтижелерь Заманауи эдiстердi колдану аркылы окушылардыц Fылыми танымы артып, олардыц физика жэне инженерия салаларына KызыFушылыFы кYшейедi [7]. Сонымен катар, бул тэсшдер окушылардыц аналитикалык ойлау жэне зерттеу кабiлеттерiн жетiлдiрiп, олардыц болашак мамандык тацдауына оц ыкпал етедi.

Жобалык окыту мысалдары

«Наноматериалдарды кун энергиясын жинактауда колдану» жобасы. Бул жоба аясында окушылар наноматериалдардыц кYн батареяларындаFы рeлiн зерттейдi. ОкушыларFа эртYрлi наноматериалдардыц фотоэлектрлш касиеттерiн салыстыру жэне олардыц тшмдшгш есептеу тапсырмасы берiледi. Бул жумыс окушыларды физикадаFы кванттык эсерлердi зерттеуге жэне олардыц кYнделiктi eмiрдегi мацызын тYсiнуге баулиды.

«Нанобелшектердщ суды тазартудаFы колданылуы» жобасы. Бул жобада окушылар нанофильтрация технологияларын зерттеп, суды тазартуFа арналFан модель куруFа тырысады. Зертханалык тэжiрибе барысында окушылар нанофильтрлердщ суды тазартудаFы артыкшылыктарын салыстырады жэне экологиялык мэселелердi шешудегi рeлiн баFалайды [4, 6].

Практикалык жумыстардыц мысалдары:

Наноматериалдардыц электропроводты^ын зерттеу. ОкушыларFа графен сиякты наноматериалдардыц электрeткiзгiштiк касиеттерiн зерттеу усынылады. Бул тэжiрибе кванттык eткiзгiштiк туралы теориялык бiлiмдерiн ныFайтуFа ^мектеседь Тэжiрибенiц нэтижесiнде олар графеннiц дэстYрлi материалдармен салыстырFандаFы артыкшылыктарын тYсiнедi.

Нанобелшектердщ жарыкпен эрекеттесуш бакылау. Лазердiц ^мепмен нанобeлшектердiц жарыкты калай шаFылыстырып немесе жутатынын зерттеу тэжiрибесi усынылады. Бул жумыс жарыктыц таралуы мен кванттык эффектшердщ арасындаFы байланысты тYсiнуге мYмкiндiк бередi [3, 9].

ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"

6 О

Мультимедиялык технологиялар колданылатын мысалдар.

3D модельдеу баFдарламалары аркылы зерттеу. Окушыларга наноматериалдардыц курылымын зерттеу Yшiн 3D модельдеу куралдарын колдануга мYмкiндiк берiледi. Мысалы, KeMipTeKTi нанотYтiкшелердiц курылымын зерттеп, олардыц механикалык берiктiгiн визуализациялайды.

Виртуалды зертханадаFы тэж1рибелер. Арнайы виртуалды платформаларды пайдалана отырып, окушылар наноматериалдардыц химиялык жэне физикалык касиеттерiн зерттейдь Мысалы, «Labster» платформасында окушылар нанотехнологиядагы жаца материалдардыц синтезiн виртуалды турде орындай алады [5, 9].

М^ал1м мен окушылардыц взара эрекетшщ мысалдары:

Окушылардыц дебат уйымдастыру. Такырыбы: «Нанотехнологияныц болашагы: пайдасы мен каупi». Окушылар ез бетiмен акпарат жинап, нанотехнологияныц когам мен коршаган ортага эсерш талкылайды. Мундай iс-шаралар окушылардыц гылыми пiкiрталас жYргiзу дагдыларын калыптастырады.

Кейс-стади эдш. Нанотехнологиялар саласындагы накты eмiрлiк жагдайларды талкылау. Мысалы, медицинада колданылатын наноматериалдардыц этикалык жэне техникалык аспектшерш карастыру аркылы окушылардыц логикалык ойлау кабiлеттерi дамиды [6, 7, 8].

ПАЙДАЛАНГАН ЭДЕБИЕТТЕР

1. SAS Selim, RAH Al-Tantawi, SA Al-Zaini. Integrating nanotechnology concepts and its applications into the secondary stage physics curriculum in Egypt. European Scientific Journal, 2015.

2. GT Shoiynbayeva, AK Shokanov, ZK Sydykova. Methodological foundations of teaching nanotechnology when training future physics teachers. Elsevier, 2021.

3. B Hingant, V Albe. Nanosciences and nanotechnologies learning and teaching in secondary education: A review of literature. Studies in Science Education, 2010.

4. H Huang, I Pavel Sizemore, et al. Nanomaterials andNanoscience: Synthesis, Characterization, and Applications—Teaching Nanotechnology Through an Interdisciplinary Laboratory Course. Journal of Nano Education, 2016.

5. OM Zavrazhna, LV Odnodvorets, OO Pasko. Methodological bases for study nanotechnology in the general physics course of higher educational institutions. Sumy State University, 2017.

6. A Sobolev, V Lutsik, T Gorbunova. Method of Projects as a Component of Practice-Based Approach at the Teaching Nanotechnology in the Common Learning Space. ICERI, 2013.

7. MG Jones, R Blonder, GE Gardner. Nanotechnology and nanoscale science: Educational challenges. International Journal of Science Education, 2013.

8. ED Wischow, L Bryan, GM Bodner. Secondary Science Teachers' Development of Pedagogical Content Knowledge as Result of Integrating Nanoscience Content in Their Curriculum. Cosmos, 2013.

9. D Menon, MS Devadas. Engaging preservice secondary science teachers in an NGSS-based energy lesson: A nanoscience context. Journal of Chemical Education, 2019.

10. VL Ha, DA Lajium. Scoping Review: Appropriate big ideas of nanoscience and nanotechnology to teach in chemistry for secondary school. Malaysian Journal of Social Sciences and Humanities, 2022.

ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"