CC BY
19
Abdiyev Umirbek Begmatovich,
Termiz davlat universiteti "Nazariy fizika" kafedrasi mudiri, pedagogika fanlari doktori, dotsent
NANOFIZIK TASAVVURLAR ASOSIDA MAKTAB O QUVCHILARIDA ILMIY IJODKORLIK QOBILIYATLARINI RIVOJLANTIRISH
УУК: 535.334
DOI: 10.34920/SO/VOL_2024_ISSUE_1_8
abdiyev u.b. nanofizik tasavvurlar asosida maktab o quvchilarida ilmiy ijodkorlik qobiliyatlarini rivojlantirish
Maqolada maktab fizika kursida zamonaviy fan yutuqlariga oid, xususan nanofizik tushunchalardan foydalanib o'quvchilarning ilmiy ijodiy qobiliyatlarini yanada rivojlantirish imkoniyatlari bayon etilgan. O'quvchilarda nanofizik tasavvurlarni shakllantirishda o'qitishning zamonaviy usul va metodlaridan samarali foydalanish bo'yicha metodik taklif va tavsiyalar ishlab chiqilgan. Fizika darslarida nanofizikaning asosiy fundamental va amaliy tushunchalarini o'quvchilarning yoshi va sinfiga ko'ra tanlash, materiallarni sodda va tushunarli holatda bayon etishga oid metodik ko'rsatmalar keltirilgan va tahlil etilgan. Maqolada nanofizik tushunchalarni fanlararo aloqadorlik tamoyili asosida o'quv materiallarini shakllantirish bo'yicha ba'zi metodik tavsiyalar keltirilgan.
Таянч суз ва тушунчалар: nanozarra, nanoo'lcham, nanotexnologiya, nanofan, nanofizik tasavvur, fundamental va amaliy tushunchalar, fanlararo aloqadorlik, o'quv materiallari, metodik taklif va tavsiyalar.
абдиев у.б. развитие у школьников способностей научного творчества на основе нанофизических представлений
В статье описаны возможности дальнейшего развития научных творческих способностей учащихся с использованием концепций современной науки, особенно нанофизики, в школьном курсе физики. Разработаны методические предложения и рекомендации для эффективного использования современных методов и методов обучения при формировании нанофизических представлений у студентов. На занятиях по физике излагаются и анализируются методические указания по выбору основных фундаментальных и практических понятий нано-физики в зависимости от возраста и класса учащихся, изложению материалов в простой и доступной форме. В статье представлены некоторые методические рекомендации по формированию учебных материалов, основанные на принципе междисциплинарности нанофизиче-ских концепций.
Ключевые слова и понятия: наночастицы, наноразмеры, нанотехнологии, нанонаука, нано-физическое воображение, фундаментальные и практические концепции, междисциплинар-ность, учебные материалы, методические предложения и рекомендации.
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
abdiyev u.b. development of scientific creativity skills in school students based on nanophysical imaginations
The article describes the possibilities of further development of students' scientific creative abilities using the concepts of modern science, especially nanophysics, in the school physics course. Methodological proposals and recommendations have been developed for the effective use of modern methods and methods of teaching in the formation of nanophysical ideas in students. In the physics classes, methodical guidelines for choosing the basic fundamental and practical concepts of nanophysics according to the age and class of the students, describing the materials in a simple and comprehensible manner are presented and analyzed. The article presents some methodological recommendations for the formation of educational materials based on the principle of interdisciplinarity of nanophysical concepts.
Key words and concepts: nanoparticle, nanosize, nanotechnology, nanoscience, nanophysical imagination, fundamental and practical concepts, interdisciplinarity, educational materials, methodological suggestions and recommendations.
Kirish. Ta'lim tarbiya jarayonida maktabda ber-iladigan bilim, ko'nikma va malakalarning bugungi kun talabiga to'liq javob bera olishi uchun o'quvchilarning ijodkorlik qobiliyatlarini aniqlash va rivojlantirish juda katta amaliy ahamiyat kasb etadi. Shuning uchun ham o'quvchilarning ijodiy qobiliyatlarini rivojlantirish muammosi dolzarbdir. Zamonaviy maktabning muhim vazifasi o'quvchilar uchun eng yuqori darajadagi psixologik qulaylikni ta'minlaydigan va ularning individual ehtiyojlari va qobiliyatlariga mos ravishda intensiv rivojlan-ish imkoniyatini ta'minlaydigan o'quv sharoitlarini yaratishdir. O'quvchilarning ijodkorlik qobiliya-tlarini rivojlantirishga oid juda ko'p pedagogik tajriba-sinov ishlari o'tkazilgan bo'lib, aksariyat tadqiqotlarda zamonaviy o'qitish texnologiyalarini qo'llashga oid metodik taklif va tavsiyalar ish-lab chiqilgan va amaliyotda sinovdan o'tkazilgan. Biroq fan va texnikaning, zamonaviy texnologiya-larning so'nggi yangiliklarini fanni o'qitish jarayo-niga doimiy ravishda kiritib borish bo'yicha yetar-licha kamchiliklar va muammolar mavjud. Xususan, maktab fizika kursida nanotexnologiya sohasid-agi olamshumul yangiliklar, nanofizikadagi yangi fizik jarayonlar, effektlar, ularni o'rganish asbob-uskunalari va usullari bo'yicha materiallar yetarli emas. Shu nuqtai nazardan ushbu taqdim etilgan maqolada nanofizik tasavvurlarni o'quvchilarda hosil qilish va bu orqali ularning ilmiy-ijodkorlik qobiliyatlarini yanada rivojlantirish imkoniyatlariga oid ba'zi metodik taklif va tavsiyalarni taqdim eta-miz.
Maqsad. Maktab o'quvchilarida nanofizik tasavvurlarni zamonaviy fan-texnika yutuqlari asosida shakllantirish orqali ularda ilmiy-ijodkorlik qobiliyatlarini rivojlantirish bo'yicha metodik taklif
va tavsiyalar ishlab chiqish. O'quvchilarning ilmiy-ijodkorlik, fikrlash qobiliyatlarini rivojlantirishda nanoolam, nanoob'ekt, nanozarra, nanorobot, nanomotor, nanofabrika, nanomaterial kabi fizika fanidagi yangi tushuncha va tasavvurlarni hosil qilish asosiy maqsad qilib olingan.
Mavzu bo'yicha ilmiy izlanishlar olib borgan boshqa olimlar.
Ma'lumki, 10-11-sinflar uchun Yu.N.Zubkov va boshqalar bilan hamkorlikda yozilgan "Nanote-xnologiyaga kirish" darsligida1 maktab fizikasi kursida nanotexnologiya va nanofizika haqidagi tasav-vurlarga oid ma'lumotlar keltirilgan. Shuningdek, yangi texnologiyalarning yutuqlari bilan tanishish hattoki boshlang'ich maktablarda kichik maktab o'quvchilari uchun hikoyalar, o'yinlar, fotosuratlar, videolar, ekskursiyalar, shuningdek mehnat faoli-yati orqali amalga oshirilishi mumkinligi keltirib o'tilgan.
Shuningdek, umumta'lim maktablari 10-11 -sinflari uchun mo'ljallangan V.V.Svetuxin, I.O.Yavtushenko "Nanotexnologiya asoslari" darsligida2 nanotexnologiyaning asosiy tushuncha-lariga oid materiallar keltirilgan. Bundan tashqari, maktab ta'limida nanotexnologiya elementlarini o'qitishga oid ilmiy-metodik ishlanmalar M. F.
1 Yulchiyeva Maftuna To'lqun qizi. O'quvchilar ijodkorlik qobiliyatini rivojlantirishning pedagogik-psixologik omillari. Science and innovation international scientific journal. Volume 1. Issue 7. 1378-1381.
2 Зубков Ю.Н., Кадочкин А.С., Козлов Д.В., Нагорнов Ю.С., Новиков С.Г., Светухин В.В., Семенцов Д.И. Введение в нанотехнологии модуль «Физика». Учебное пособие для учащихся 10-11 классов средних общеобразовательных учреждений «Школьной лиги РОСНАНО».
- Санкт-Петербург, 2012. 159 с.
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
Grebkin va L. P. Lobovalarning ilmiy ishlarida1 kel-tirilgan.
Xorijiy olimlar Dimitris Stavrou, Emili Mixaylidi, Jannis Sgouros va Kiriaki Dimitriadi2 tomonidan olib borilgan ilmiy tadqiqotlar nanotexnologiya-lar sohasida kelajak avlodlarning ilmiy savodx-onligini oshirishga bag'ishlangan. Olimlar o'rta maktab o'quvchilari uchun mo'ljallangan nano-texnologiya bo'yicha ilmiy materiallarni o'rganish ketma-ketligini ishlab chiqdilar. Ular asosan quy-idagi omillarga e'tibor qaratadilar: nano o'lchamlar va nano o'lchamlar, nanotools va nanoqurilmalar, o'lchamga bog'liq xususiyatlar va ilmiy va texnik shartlar.
Maqolaning ilmiy mohiyati. Maktab fizika kursini o'qitishda zamonaviy fan va texnika yutu-qlaridan foydalanib o'quvchilarning ilmiy-ijodiy fikrlash qobiliyatlarini rivojlantirishning mazmuni va mohiyatini ilmiy jihatdan yanada kengroq ochib berish nazarda tutilgan. Ayniqsa maqolada kel-tirilgan materiallar asosida o'quvchilarning fizika faniga oid nanoo'lchamdagi ob'ektlarni va ularn-ing ajoyib xossalarini ilmiy jihatdan mustaqil idrok eta olishlariga, nanofizik tasavvurlarining kengay-ishiga hamda ulardan turli sohalarda samarali foy-dalanish imkoniyatlariga oid bilim va ko'nikmalar shakllanishiga sabab bo'ladi.
Tadqiqot obyekti. Tadqiqot ob'ekti sifatida uzluksiz ta'lim tizimining umumta'lim maktab-lari bosqichida fizika fanini o'qitish jarayoni tanlab olingan bo'lib, zamonaviy fan-texnika, texnologiyalarning yutuqlariga oid materiallarni o'quvchilarga yetkazish orqali ularning kreativ fikrlash qobiliyatlarini rivojlantirish nazarda tutilgan.
Tadqiqotda qo'llaniladigan metod va usullar. Tadqiqot jarayonida pedagogik kuzatuv, qiyosiy tahlil, test, so'rovnoma, suhbat natijalarini matematik-statistik metodlaridan foydalanildi. Tadqiqotning boshlanishida o'quvchilarning bilim va ko'nikmalari, ijodiy fikrlash qobiliyatlari dastlabki ishlab chiqilgan test va so'rovnomalar orqali aniqlab olindi. Tadqiqotni olib borishda o'qitishning zamonaviy usul va metodlari va ta'lim texnologiyalaridan foydalanildi. Xususan, "Guruh-
1 Sharoshchenko V.S., Razumovskaya I.V., Sharonova N.V. Preparation trained in the field of nanotechnology: contents and prospects of development. // Школа будущего. №5. 2019. с.3-7.
2 Светухин В.В., Явтушенко И.О. Основы нанотехноло-гии. Учебное пособие. - M.: Просвещение. 2019. 112 с.
larda o'qitish"3, "Kichik guruhlarda hamkorlikda o'qitish"4, "Shaxsga yo'naltirilgan texnologiyalar"5, "Axborotli texnologiya"6, "Muammoli o'qitish texnologiyalari"7 va boshqalar. Shuningdek, fan-lararo aloqadorlik tamoyili asosida nanofizikaga oid materiallarni o'qitish orqali o'quvchilarda yetarlicha bilim va ko'nikmalar hosil qilish hamda ularning ilmiy-ijodiy qobiliyatlarini rivojlantirish masalalari tadqiqot ishida qamrab olingan.
Asosiy qism.
Ma'lumki, o'quvchilarning ijodiy fikrlash qobili-yatlarining rivojlanishiga ta'sir etuvchi omillar mavjud. Misol tariqasida o'quvchining mavjud birorta muammoga yechim topish istagi, qiziqishi yoki tasavvurida namoyon qilishi kabi holatlarni aytib o'tish mumkin. Biroq bu holatlarning o'zi o'quvchining kreativ fikrlash qobiliyatlarining rivo-jlanishiga va muammoni to'g'ri hal etish yechimini topishda aksariyat hollarda yetarli bo'lmaydi.
Asosiy e'tibor o'quvchilarning muammolarni va ularning yechimlarini to'g'ri baholay olishlari, ijod-korlik va axborot savodxonligining shakllanganligi, turli fanlardan yetarlicha bilim va ko'nikmalarni egallaganligi hamda turli sharoitlarga moslashu-vchanlik kabi muhim faktorlarga ahamiyat qaratish kerak bo'ladi.
Fizika darslarida o'quvchilar fizik qonunlarga oid nazariy bilimlarni egallagandan so'nggina masala va misollarni mazmun mohiyatini tus-hunib yechimini topa oladilar. Agarda o'quvchi fizik qonun yoku hodisa va jarayonlarni sodir bo'lishiga oid kerakli zarur nazariy bilimlarni yetarlicha o'zlashtirmasa ijodiy qobiliyatlarin-ing rivojlanishi ma'lum qiyinchiliklarga duch keli-shi mumkin. Ayniqsa yangi fizik tushunchalarni o'zlashtirish orqali amaliy masalalar yechish, yoki tajriba mashg'ulotlarini bajarishda o'quvchilarning ko'pchiligi qiyinchiliklarga duch keladi. Misol
3 Гребкин М.Ф., Лобова Л.П. Нанотехнологии и школьное образование. // Прикладная информатика. №2 (14) 2008. с.17-20.
4 Dimitris Stavrou, Emily Michailidi, Giannis Sgouros and Kyriaki Dimitriadi. Teaching high-school students nanoscience and nanotechnology. International Journal on Math Science and Technology Education. September 2015. LUMAT 3(4), pp.501 -511.
5 Teshaboyev A.T. va boshqalar. Nanozarralar fizikasi, kimyosi va texnologiyalari. O'quv qo'llanma. - Toshkent. "Tafakkur bo'stoni". 2014. 335 b.
6 https://science.fandom.com/ru/wiki.
7 https://cyberleninka.ru/article/n/yarimo-tkazgich-asosidagi-turli-strukturali-nanotrubkalar/viewer.
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
uchun hozirgi paytda butun dunyoda nanofanning ta'lim jarayoniga yangilik sifatida kirib kelganligi hech kimga sir emas.
Nanofanning fizikadagi amaliy ahamiyati juda biqiyosdir. Nafaqat maktab o'quvchilari balki hatto o'qituvchilarning ko'pchiligi nanoolam haqidagi tasavvurlari bugungi kun talabiga javob bermaydi. Albatta yangi fanni o'zlashtirish uchun ta'lim-tar-biya jarayonida ma'lum vaqt va bosqichlar davri bo'ladi. Fizikada nanoolamni va undagi fizik hodisa va jarayonlarni "Nanofizika" deb atala boshlangan zamonaviy fan o'rganadi.
Maktab o'quvchilariga nanofizika elementlariga oid materiallarni fizika darslarida o'rgatish juda dolzarb masala hisoblanadi. Buning uchun yuqor-ida keltirilgandek o'quvchilar fizika qonunlari va ularning amaliy tatbiqlariga oid yetarlicha bilim va ko'nikmalarga ega bo'lishlari kerak. Shuningdek, ilmiy-ijodiy fikrlash qobiliyatlarini rivojlantirishga xizmat qiluvchi barcha zarur shart-sharoitlar yara-tilgan bo'lishi kerak. Ya'ni, o'quv materiallari, ko'rgazmali demonstratsion qurollar, multime-diali vositalar va boshqa zarur jihozlar. Bizning tadqiqotimizda nanofizikaga oid elementar tush-unchalarni o'quvchilarga yetkazish bo'yicha ba'zi metodik taklif va tavsiyalar ishlab chiqildi va peda-gogik tajriba-sinov ishlarida tatbiq etish asosida tahlil etildi.
Maktab fizika kursida atom va molekula o'lchamidagi zarralar va ulardagi fizik jarayonlarga oid yetarlicha fundamental va amaliy tushuncha-lar mavjud. Fizikada atomlarning o'lchamlari 10-10 m va massasi 10-27 kg atrofida bo'lishi ma'lum. Shuningdek atom bo'linib elektron va proton-lardan tashkil etishiga oid tushunchalar ham kel-tirilgan. Elektron kashf etilgandan bir oz vaqt o'tgandan keyin, 1903-yilda ingliz fizigi Jozef Jon Tomson diametri taxminan 10-10 m, ichiga elektron-lar „Sochilgan", hajmi bo'yicha musbat zaryad-langan sfera shaklidagi atom modelini taklif etdi. Elektronlarning sfera markaziga nisbatan tebran-ganda, atom yorug'lik nurlantiradi. Tomson tomo-nidan aytilgan elektronlar sfera markazi atrof-ida qatlam bo'lib guruhlanadi, deb hisoblanishi haqidagi ma'lumotlarni o'zlashtirgan o'quvchida atom haqida yetarlicha tasavvur hosil bo'ladi. Ya'ni o'quvchi oddiy vodorod atomi nazariyasini bemalol tushuntirib bera oladi. Bundan tashqari, o'quvchilar odamlarning nafas oladigan kislorod gazining molekulasi ikkita bir xil kislorod atomidan iborat ekanligi, nafas chiqarganda chiqadigan kar-
bonat angidrid gazi esa bitta uglerod va ikkita kislorod atomidan tashkil topganlgini hamda har bir atom va molekulani o'ziga xos harflar va raqamli harf bilan belgilanishini tushuntirib, bu jarayonlarni tasavvur qila oladilar. Masalan, kislorod atomini - O harfi bilan, molekulasi ikkita atomdan tashkil topganligi uchun O2 shaklida belgilanishi, karbonat angidrid molekulasi - CO2, suvniki -H2O ko'rinishda belgilanishini egallagan bilimlari asosida mustaqil tushuntirib bera oladilar. Bundan tashqari yuqorida keltirilgan fizik tushunchalarga ega bo'lgan o'quvchilar oddiy fizik masalalarni yechimlarini mustaqil topa oladilar. Masalan, suv molekulasining diametri taxminan d ~ 3-10-10 m bo'lganligidan, bitta suv molekulasining hajmini taqriban topish mumkin: Vm ~ d3 ~ (3-10-10 m)3 = 2710-30 m3 = 2,710-29 m3. m
Yoki, suv molekulasining massasini hisob-lash uchun suvning zichligi 1000 kg/m3, ya'ni 1 m3 suvning massasi 1000 kg ga teng. 1 m3 suvda 3,71 028 ta molekula borligi ma'lum. U holda suvd-agi 1 ta molekulaning massasini taqriban hisob-lash mumkin: m = ~ 2,7^10-26 kg.
Demak maktab fizika kursida o'quvchilar klassik fizika qonunlariga oid zarur nazariy bilimlarga ega bo'lishlari moddalarning atom va molekula holatiga bo'ladigan fizik hodisa yoki jarayonni tus-hunishlariga va mustaqil ijodiy fikrlay olishlariga imkon beradi. Endi nanofizik tushunchalarga kela-digan bo'lsak, o'quvchilarning klassik fizikadagi egallagan bilim va ko'nikmalari yetarli bo'lmaydi. Ya'ni atrofdagi tabiiy hodisa va jarayonlarni nanoo'lchamdagi zarralar misolida o'rganilganda mutlaqo yangi, avvaldan uchratmagan fizikaviy effektlar va jarayonlar namoyon bo'ladi (1-rasm).
Rasmdan ko'rinadiki, yorug'lik elektromag-nit nurlanishi metall yuzasiga tushganda, elektronlar chiqariladi. Bunda metall sirtidagi nanoo'lchamdagi zarralarning fizik tabiatini o'quvchi tushunishi uchun ichki va tashqi fotoeffekt qonunlariga oid nazariy bilimlarni puxta egallagan bo'lishlari kerak. Bunda metall sirtidan chiqayotgan ushbu elektronlar fotoelektronlar deb ataladi va bu hodisa fotoelektrik effekt hodisasi deb ataladi. Kvant fizikasidan ma'lumki, fotoelektrik effekt - yorug'lik kabi elektromagnit nurlan-ish materialga urilganda elektronlarning chiqishi sodir bo'ladi. Shu tarzda chiqariladigan elektronlar fotoelektronlar deb ataladi. Bu hodisa atomlar, molekulalar va qattiq jismlarning xossalari haq-ida xulosa chiqarish uchun kondensatsiyalangan
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
1-rasm. Fotoelektrik effekt hodisasiningmodda sirtidagi (a) va modda ichidagi (b) jarayonlari.
• b)
moddalar fizikasi, qattiq holat va kvant kimyosida o'rganiladi. Nanoo'lcham holatida o'rganilishi ushbu effekt yorug'likni aniqlash va aniq vaqtli elektron emissiya uchun ixtisoslashgan elektron qurilmalarda qo'llanilishiga imkon yaratdi. Fizikada ushbu materiallarni yetkazishda nanozarra, nano-material, nanotuzilma va ularni hosil qilishning metod va usullari, ularni kuzatish, boshqarish va nazorat qiluvchi asbob-uskunalar to'g'rida dast-lab ma'lumotlar berilishi maqsadga muvofiq. Tad-qiqotimizda maktab fizika kursi quyidagi mavzu-larini o'qitishda mavzu materialiga mos keladigan nanofizik tushunchalardan foydalandik (1 -jadval).
1-jadvalda taqdim etilgan umumta'lim maktab-lari 11-sinfi uchun fizika fani IV chorakdagi mavzu-lar va ularga doir mos ravishda tanlangan nanofizik tushunchalar o'quvchini nanoolam to'g'risidagi tasavvurni hosil qilishga imkon yaratadi. Haqiqa-tan, nanofizik tushunchalar mazmun mohiyatini anglash natijasida tabiatdagi fizik hodisa va jaray-onlarni ilmiy manzarasi haqida yanada aniqroq ilmiy tushuncha hosil bo'ladi.
Misol uchun "Fotoelektrik effekt. Fotonlar" mavzusini olaylik, ma'lumki, fotoeffekt qonuni 1887 yilda H.Hertz tomonidan kashf qilingan bo'lib, tajribada A.Stoletov tomonidan tadqiq etilgan. Taqiqotlar natijasida fotoeffekt hodisasi 2 turga "Tashqi fotoeffekt" va "Ichki fotoeffekt" ga bo'linadi. Tashqi fotoeffekt bu moddadan yorug'lik ta'sirida elektronlarning chiqarilishi hisoblanadi. Ichki fotoeffektda esa yarimo'tkazgichli materi-allar yorug'lik nuri bilan nurlantirilganda kuch-siz bog'langan elektronlar fotonlarni yutib erkin
elektronlarga aylanadi. Natijada yarimo'tkazgich materiallarda erkin zaryad tashuvchilar kontsen-tratsiyasi va yarimo'tkazgichli materiallarning ele-ktr o'tkazuvchanligi ortadi.
Yuqorida keltirilgan ma'lumotlarni fizika dars-larida o'quvchilarga yetkazishda nanofizik tushunchalardan foydalanish imkoniyatlarini ko'rib chiqaylik.
• Nanozarrachalarda yorug'likning yutu-lishi va sochilishi mikroo'lcham va undan katta namunalarga nisbatan o'ziga xos ajoyib xos-salarga, effektlarga ega hisoblanadi. Misol uchun nanozarrachalarda yirik metallarda yorug'lik yutu-lish spektrlaridagi asosiy farqlardan biri diele-ktrik singdiruvchanlik farqlarining mavjudligidir. Yani, diskret energetik spektrli nanozarracha-larning dielektrik singdiruvchanligi zarrachalar o'lchamlariga va nurlanish chastotalariga bog'liq bo'ladi;
• Yarimo'tkazgichlarning optik xossala-rini o'rganishda o'lcham effektlariga qiziqish ort-moqda, sababi yarimo'tkazgichlar zonalar tiz-imini o'rganishda optik yutulish jarayoni eng asosiy faktorlardan biri hisoblanadi. Xususan, ushbu jarayonlarda yarimo'tkazgich kristallari ele-ktronlarini qo'zg'atish kuchsiz bog'langan ele-ktron-kovak juftligi - eksitonlar hosil bo'lishiga olib keladi. Yarimo'tkazgich kristalini eksiton o'lchamlariga yaqin o'lchamlargacha kichraytirilsa, uning xossalari o'lchamga bog'liq bo'lib qoladi. Yarimo'tkazgich nanozarrachalari o'lchamlarini kichraytirish yutulish sohasining yuqori chas-totalar sohasiga siljishiga olib keladi. Bunday
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
1-jadval. 11-sinf uchun fizika fani IV chorakdagi mavzular1
№ Maktab fizika kursi dasturida mavzular Nanofizik tushunchalar Darsda qo'llaniladigan interfaol usul va metodlar Multimediali ta'lim vositalari va ko'rgazmali qurollar va vositalar
1 Kvant fizikasining paydo bo'lishi Nanotuzilmalarda kvazizarralar Zinama-zina Videorolik, zarralar maketi, tarqatma materiallar
2 Fotoelektrik effekt. Fotonlar Nanozarralarda yorug'likning yutilishi, N Muammoli o'qitish Yorug'lik diodi, fotosezgir tuzilmalar, optik qurilmalar
3 Fotonning impulsi. Yorug'lik bosimi.Fotoeffektning texnikada qo'llanilishi Geterotuzilmali nanoob'ektlar, nanomateriallar asosidagi quyosh elementlari Miya shturmi Quyosh elementi, videorolik, tarqatma materiallar
4 Atomning Bor modeli. Bor postulatlari. Nanozarra Dumaloq stol Nanozarra maketi, videoproyektor, slaydlar
5 Lazer va ularning turlari Nanooptik qurilma Qor uyumi Zamonaviy lazer, lazer nurini qayd qiluvchi optik qurilma
6 Atom yadrosining tarkibi. Bog'lanish energiyasi. Massa defekti Nanoklaster Kim ko'proq, kim tezroq Nanoklaster maketlari, tarqatma materiallar
7 Radioaktiv yemirilish qonuni Nanomaretallar Qor bo'lakchalari Videorolik, tarqatma materiallar
8 Yadro reaksiyalari. Siljish qonuni. Nanorobotlar Aqliy hujum Nanorobot maketi, slaydlar
9 Elementar zarralar Fullerenlar, nanotrubkalar Keys-stadi Fulleren va nanotrubka maketlari
10 Atom energetikasining fizik asoslari. Yadro energiyasidan foydalanishda xavfsizlik choralari Aqlli nanotuzilmali materiallar Stol ustida ruchka Videorolik, tarqatma materiallar
effektning tajribada tasdiqlanishi belgisi sifatida yarimo'tkazgichli nanozarrachalar o'lchamlarini kichraytirishdan eksitonda yutilish sohasining ko'k rang tomonga siljishini ko'rish mumkin.
Ushbu ma'lumotlardan ko'rinadiki, maktab fizika kursi mavzularini o'qitishda nanofizik-aga oid materiallardan foydalanish fizik hodisa va jarayonlarni mukammal o'rganish bilan bir vaqtda o'quvchilarda ilmiy-ijodiy tafakkur etishga undaydi, natijada fizik hodisa va jarayonlarni mustaqil ilmiy-ijodiy firlash qobiliyatlarining rivojlan-ishiga olib keladi.
Maktab o'quvchilarida nanozarralar hola-tidagi bo'ladigan jarayonlarga yanada qiziqish va o'rganish intilishning paydo bo'lishiga ish-chi holatdagi ko'rgazmali maketlar va multime-diali vositalarning amaliy ahamiyati juda katta-dir. Misol tariqasida "Elementar zarralar" mav-zusini o'qitishda ajoyib xossa va xusuyatlarga ega bo'lgan nanoo'lchamdagi fullren va nanotrubkalar haqidagi materiallardan foydalanish birinchidan, dars sifati va samaradorligiga ijobiy ta'sir etishi, ikkinchidan, mustaqil ijodiy fikrlash qobiliyatlarining shakllanishi va rivojlanishi pedagogik tajriba-sinov ishlari tadqiqotlarida ma'lum bo'ldi.
1 Jadval muallif U.B.Abdiyev tomonidan tuzilgan.
Ma'lumki, fizikada nanozarrachalar deganda o'lchamlari 1 nanometrdan (1nm) 100 nanometr-gacha bo'lgan ob'ektlar tushuniladi (1nm = 10-9 m = 10-6 mm = 10-3 mkm). Albatta, nanoob'ektlarga xos xususiyatlar o'lchamlarning 0,1 nm dan bir necha o'n nanometrgacha bo'lgan sohas-ida ayniqsa yorqin namoyon bo'ladi. Bu soxada nanoob'ektlarning hamma xossalari (fizik- mex-anik, termo, elektr, magnit, optik, kimyoviy, katali-tik va boshqa xossalar) makroob'ektlarnikidan kes-kin farq qilishi mumkin.
Uzoq vaqt davomida odamlar faqat uchta uglerod allotropi borligini bilishadi: olmos, grafit va amorf uglerod. Biroq, so'nggi o'ttiz yil ichida nol o'lchovli fullerenlardan, bir o'lchovli uglerod nanotubalaridan ikki o'lchovli grafengacha kashf qilindi. Hozirda yangi uglerod nanomateriallari dunyo e'tiborini jalb qilishda davom etmoqda. Uglerod nanomateriallarini fazoviy o'lchovlari bo'yicha nano o'lchovdagi cheklovlar darajasiga ko'ra uch toifaga bo'lish mumkin: nol o'lchovli, bir o'lchovli va ikki o'lchovli uglerod nanomateriallari. 0 o'lchovli nanomateriallar nano-zarralar, atom klasterlari va kvant nuqtalari kabi uch o'lchovli fazoda nanometr shkalasidagi materiallarga ishora qiladi. Ular odatda oz sonli atom va molekula-lardan iborat. Uglerod qora, nano-olmos, nano-
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ I СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
2-rasm. C.„ fulleren molekulasi strukturalari.
fulleren C60, uglerod bilan qoplangan nano-metall zarralari kabi ko'plab nol o'lchovli uglerod nano-materiallari mavjud. Uglerodsimon sun'iy ravishda olingan modifikatsiyalari, uning klasterlari, ko'p qirrali tuzilishga ega fazoviy moddalar. 1985-yil amerikalik olim G. Kroto hamkasblari bilan ham-korlikda lazer yordamida grafitni bug'latib go'zal fazoviy ko'rinishga ega bo'lgan 32 qirrali C60 mole-kulasini kashf etdi. C60 ning mol.m. 720,669, zichligi 2,5—3,0 g/sm3. Uglerodning yangi klasteri — C60 ni mualliflar o'z vatandoshlari me'mor, muhandis — ixtirochi R.B. Fuller sharafiga fulleren deb atashni taklif etdilar.
Shuningdek, "Nanonaycha" - bu milliondan ortiq uglerod atomlaridan iborat molekula bo'lib, u diametri 1 nanometrga yaqin va uzunligi bir necha o'n mikron bo'lgan naycha ko'rinishidadir. Naycha devorlari uglerod atomlari to'g'ri olti-burchaklarning uchida joylashgan. Nanonaycha-lar tuzilishini quyidagicha ko'z oldimizga keltirish mumkin - grafit tekislik olamiz, qog'oz, uni uzun qilib kesamiz va tsilindrga yopishtiramiz. Bu juda oddiydek tuyiladi, biroq buni nanonaychalar tajri-balar natijasida yaratilguncha hech bir nazariya-chi oldindan aytib bera olmagan. Quyidagi 2-ras-mda fulleren molekulasi strukturalari va 3-rasmda nanonaychaning tuzulishi keltirilgan.
Fulleren atamasi mashhur arxitektor Bakministr Fuller sharafiga qo'yilgan bo'lib, u bunday struk-turalarni arxitekturada foydalanish uchun yarat-gan. Fulleren futbol koptokchasiga juda o'xshash, 5-6 burchak shaklli "Yamoqlar" dan tuzilgan kar-kas tuzilishiga ega. Bu ko'pyoqlar uchida uglerod atomlari joylashgan deb tasavvur qilsak, unda biz eng barqaror bo'lgan C60 fullerenini olamiz. C60 molekulasida oltiburchaklarining soni 20 ga teng. Bunda har bir beshburchak faqat oltiburchakli bilan chegaralashgan, har bir oltiburchak oltibur-
chaklilar bilan 3 ta umumiy tomonga va 3 ta besh-burchaklar bilan umumiy tomonga ega.
Nanonaychalarning ajoyibligi shundan iboratki, nanonaychalar odam sochi tolasidan 100 ming marta ingichka bo'lishiga qaramasdan juda ham mustahkam material bo'lib chiqdi. Nanonaychalar po'latdan 50-100 marta mustahkamroq va 6 marta kichik zichlikka ega. Yung moduli -materialning deformatsiyaga qarshilik darajasi-bu nanonaycha-larda oddiy uglerod tolalariga nisbatan ikki baro-bar yuqori ekanligi aniqlangan. Naychalar nafaqat mustahkam, balki o'ta qattiq mustahkam rezina naychalarga o'xshaydi1.
Yuqorida keltirilgan nanofizikaga oid material-larni soddalashtirish, mavzular o'rtasidagi manti-qiy bog'lanishlarni ta'minlash, didaktik material-larni ishlab chiqish hamda ko'rgazmali maketlarni tayyorlash bosqichma-bosqich amalga oshirildi. O'quvchilarning fizik hodisa va jarayonlarni nanofizika elementlari asosida o'zlashtirishlarini, ularda mustaqil ilmiy-ijodiy fikrlash qobiliyatlarin-ing yanada samarali rivojlanishida fanlararo alo-qadorlik tamoyilidan ham foydalanildi. Nanofizika elementlarini asosan "Nanokimyo", "Nanotibbi-yot", "Nanotexnologiya" fan sohalaridagi fundamental va amaliy tushunchalardan foydalanildi (2-jadval).
Jadvaldan ko'rinadiki, har bir nanofizik tush-unchaning amaliy tatbiqi, foydalanish sohasi va imkoniyatlari to'g'risida o'quvchida to'liq ma'lumot paydo bo'ladi.
Olib borilgan pedagogik tajriba-sinov nati-jalarini baholashda o'quvchilar o'zlashtirgan bilim-lari, ilmiy-ijodiy fikrlash qobiliyatlari test savol-lari asosida baholab, natijalar xulosalandi. Quyida
1 Abdiyev U.B. va boshqalar. Nanofizikaning fundamental asoslari. Uslubiy qo'llanma. - Termiz: 2011. 35 b.
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
2-jadval. Fizikada nanofizik tushunchalarni zamonaviy fan va sohalardagi ilmiy yangiliklarga
bo'g'lab o'qitish imkoniyatlari1.
№ Nanofizik tushunchalar Nanokimyo Nanotibbiyot Nanotexnologiya
1 Nanozarra Polimer nanozarralarini hosil qilish usullari Tibbiy implantlar. DNK molekulasi Nanozarralarni hosil qilishning dispergatsion va kondensatsion usullari
2 Nanomaterial Nanobuyoqlar, olinishi va qo'llanilish sohalari Nanometr darajasidagi yangi xususiyatlarga ega genomika materiallari Nanomateriallar turlari va ularga ishlov berish texnologiyalari
Dori vositalari va
3 Nanokristallar Noorganik nanokristallar bioaktiv molekulalarning nanometr holati Nanokristallarni o'stirish usullari
4 Nanozarra Kolloid eritmalar, kvant nuqtalar Bakteriyalar. Oqsillar. Aerokullar, kolloid eritmalar olish texnologik jarayonlari
5 Nanoo tuzulmalar Nanopardalar, nanoqatlamlar Hujayralarlarni tekshirish uchun biochiplar Lazerli bug'latish usuli
6 Nanoklasterlar Nanotolalar, nanokapillyarlar, nanog'voklar Genetik korreksiyalarni o'rganish Bug'dan kimyoviy cho'ktirish orqali nanoqalamlar olish texnologiyasi
7 Nanooptik qurilmalar Aqlli materiallar, Skanerlovchi mikroskoplar Nanodiagnostika, nanorobotlar Nanorobotlar tayyorlash texnologiyasi
3-rasm. Nanonaychaning tuzulishi.
ifMrtrtrtrttWitifiTii
'fffîS^Vt%* % ft 8
^^ftfeÂÀrt lilh rtÂîW^
nanofizik tushunchalar asosida ishlab chiqilgan test savollaridan namunalar keltiramiz.
• Kichik uglerod klasterlarida atomlar soni nechta bo'ladi?
A. 24 tadan kam B. 24 tadan ko'p S. 50 tadan ko'p D. 50 tadan kam
2. Katta uglerod klasterlarida atomlar soni nechta bo'ladi?
A. 24 ta B. 12 ta S. 24 tadan ko'p D. 24 tadan kam
3. Scn fulleren molekulasi nechta oltiburchak va
60
nechta beshburchakdan tuzilgan?
1 Jadval maqola muallifi U.B.Abdiyev tomonidan tuzilgan.
A. 6 ta oltiburchak, 3 ta beshburchakdan
B. 12 ta oltiburchak, 4 ta beshburchakdan
S. 10 ta oltiburchak, 6 ta beshburchakdan
D. 20 ta oltiburchak, 12 ta beshburchakdan
4. S60 fulleren molekulasi diametri qancha bo'ladi?
A. 0.7 nm B. 0.3 nm S. 0.5 nm D. 0.2 nm
5. S60 fulleren molekulasining nechta tebranish chastotasi bo'ladi?
A. 174 B. 46 S. 32 D. 44
6. Metall nanozarrachalar ko'pincha qanaqa shakllarda bo'ladi?
A. Oktaedr, ikosoedr, tetradekaedr B. Kubik, geksoganil
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
4-rasm. Tajriba-sinov ishlaridan oldin (a) va tajriba sinovdan keyingi (b) tahliliy natijalar.
S. Tetraedr, rombik D. Gektoganil, to'rtburchak
7. Fraktal ob'ektlar deb nimaga aytiladi?
A. Agar ob'ekt qat'iy strukturaga ega bo'lsa
B. Agar ob'ekt ko'p qatlamli strukturaga ega bo'lsa
S. Agar ob'ekt xar tarafga qarab shoxlab ketgan strukturaga ega bo'lsa
D. Agar ob'ekt bir qatlamdan iborat strukturaga ega bo'lsa
В. Inglizcha ma'noga ega bo'lgan "Nanote-chnology" so'zini birinchi bo'lib qaysi olim taklif etgan?
A. Yapon olimi Norio Taniguchi 1974 yilda B. Drekseler 1960 yilda
S. R. Feynman 1959 yilda D. Fuller 1962 yilda
Ь)
9. Inert muhitda S60 molekula qancha gradus-gacha issiqlikka chidamli hisoblanadi?
A. 12000 K B. 17000 K
S. 15000 K D. 20000 K
10. Nanotrubkalar diametri va uzunligi qan-chagacha bo'lishi mumkin?
A. 0.5 - 2 nm diametrli va uzunligi bir necha o'n mkm gacha
B. 0.2 - 1 nm diametrli va uzunligi 5 mkm gacha
S. 0.8 - 0.3 nm diametrli va uzunligi 2 mkm gacha
D. 0.7 - 0.2 nm diametrli va uzunligi 4 mkm gacha
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
Xulosa. Olib borilgan pedagogik tajriba-sinov ishlari shuni ko'rsatdiki, o'quvchilardan dast-lab olingan test savollari va so'rovnomalardagi natijalari bilan keyingi tajriba so'ngidagi tahlil-lardan sezilarli darajada farq qildi. Bitiruvchi sinf o'quvchilarining nanofizik tasavvurlari kengayishi bilan bir vaqtda, ilmiy ijodiy fikrlash qobiliyatlar-ining rivojlanishi hamda tabiatda sodir bo'ladigan turli fizik jarayonlarni zamonaviy ilm-fan, texnika yutuqlari asosida erkin tushuntirib bera olish imkoniyatlariga ega bo'ldilar (4-rasm, a, b dia-grammalar).
Shuningdek, o'quvchilarning har qanday fizik hodisa va jarayonlardagi o'zgarish sabablarini, qonuniyatlarini fan tilida tushuntirib bera olishlari tajriba natijalarida o'z isbotini topdi. Yuqorida kel-
tirilgan diagrammada tajriba-sinov ishlaridan oldin (a) va tajriba sinovdan keyingi (b) tahliliy natijalar a'lo (5), yaxshi (4), qoniqarli (3) va qoniqarsiz (2) baholash orqali foizlarda ifodalangan.
Umuman olganda Jahonning ilg'or mamlakat-lari qatori bizning mamlakatimizda ham yosh avlodga, xususan maktab o'quvchilariga zamonaviy fan va texnika ilmiy yutuqlari bilan hamnafas bo'lish hamda kelajak yetuk kadrlarini yetishtirib chiqarishga juda katta e'tibor berilmoqda. Shu nuqtai nazardan ushbu maqolada keltirilgan mate-riallar nafaqat o'quvchilarda zamonaviy bilim va ko'nikmalar hosil qilish, balki ularning kelajakda mustaqil ilmiy-ijodiy fikrlash qobiliyatlarga ega bo'lishlariga xizmat qilishi alohida amaliy ahamiyat kasb etadi deb hisoblaymiz.
Adabiyotlar ro'yxati:
1. Yulchiyeva Maftuna To'lqun qizi. O'quvchilar ijodkorlik qobiliyatini rivojlantirishning pedagogik-psixologik omillari. Science and innovation international scientific journal. Volume 1. Issue 7. 1378-1381.
2. Зубков Ю.Н., Кадочкин А.С., Козлов Д.В., Нагорнов Ю.С., Новиков С.Г., Светухин В.В., Семенцов Д.И. Введение в нанотехнологии модуль «Физика». Учебное пособие для учащихся 10-11 классов средних общеобразовательных учреждений «Школьной лиги РОСНАНО». - Санкт-Петербург, 2012. 159 с.
3. Sharoshchenko V.S., Razumovskaya I.V., Sharonova N.V. Preparation trained in the field of nanotechnology: contents and prospects of development. // Школа будущего. №5. 2019. с.3-7.
4. Светухин В.В., Явтушенко И.О. Основы нанотехнологии. Учебное пособие. - M.: Просвещение. 2019. 112 с.
5. Гребкин М.Ф., Лобова Л.П. Нанотехнологии и школьное образование. // Прикладная информатика. №2 (14) 2008. с.17-20.
6. Dimitris Stavrou, Emily Michailidi, Giannis Sgouros and Kyriaki Dimitriadi. Teaching high-school students nanoscience and nanotechnology. International Journal on Math Science and Technology Education. September 2015. LUMAT 3(4), pp.501 -511.
7. Teshaboyev A.T. va boshqalar. Nanozarralar fizikasi, kimyosi va texnologiyalari. O'quv qo'llanma. - Toshkent. "Tafakkur bo'stoni". 2014. 335 b.
8. https://science.fandom.com/ru/wiki.
9. https://cyberleninka.ru/article/n/yarimo-tkazgich-asosidagi-turli-strukturali-nanotrubkalar/viewer.
10. 11 -sinf uchun fizika fani IV chorakdagi mavzular. Jadval muallif Abdiyev U.B. tomonidan tuzilgan.
11. Abdiyev U.B. va boshqalar. Nanofizikaning fundamental asoslari. Uslubiy qo'llanma. - Termiz. 2011. 35 b.
12. Fizikada nanofizik tushunchalarni zamonaviy fan va sohalardagi ilmiy yangiliklarga bo'g'lab o'qitish imkoniyatlari. Jadval maqola muallifi Abdiyev U.B. tomonidan tuzilgan.
ЗАМОНАВИЙ ТАЪЛИМ / СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 2024, 1 (134)
