Профессии в области современных материалов и нанотехнологий
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся смогут различать не менее пяти профессий в области нанотехнологий, соотносить их с профессиональными задачами и создавать в паре краткий профиль одной профессии, аргументируя её значение для современного производства.
- Сформировать представление о современных материалах, наноматериалах и направлениях их получения и применения.
- Научить анализировать описание профессиональной деятельности и выделять в нём объект труда, задачи, необходимые знания и продукты деятельности.
- Развивать умение работать с информацией, формулировать вопросы, сравнивать профессии и представлять результат совместной работы.
- Воспитывать ответственное отношение к выбору будущей профессии, интерес к научно-техническому развитию и понимание междисциплинарного характера современных технологий.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют познавательный интерес к профессиям, связанным с созданием и применением современных материалов.
- Осознают связь школьных предметов с будущей профессиональной деятельностью и личными образовательными маршрутами.
- Понимают значение ответственности, точности и соблюдения правил безопасности в технологической и исследовательской работе.
- Формируют готовность уважительно обсуждать разные профессиональные интересы и признавать ценность командной работы.
Метапредметные
- Извлекают из текста и цифровой инфографики сведения о профессии, классифицируют их по заданным признакам.
- Сравнивают профессиональные задачи нанотехнолога, наноинженера, инженера по наноэлектронике и специалистов смежных областей.
- Планируют работу в паре, распределяют роли, соблюдают регламент и представляют общий результат.
- Используют цифровые материалы для поиска, отбора и визуального представления информации, оценивая её достоверность.
Предметные
- Знают, что наноматериалы обладают свойствами, зависящими от структуры вещества на наноуровне, и применяются в электронике, медицине, энергетике, строительстве и других областях.
- Умеют объяснять назначение профессий нанотехнолога, наноинженера, инженера по наноэлектронике, специалиста по наноматериалам и технолога производства.
- Умеют соотносить профессиональную задачу, используемые материалы и ожидаемый результат деятельности.
- Владеют алгоритмом составления краткого профиля технологической профессии.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют, какие профессиональные интересы и способности могут быть востребованы в области современных материалов.
- Осмысливают личную ответственность специалиста за безопасность продукции и последствия технологических решений.
- Формируют смыслообразование через связь изучаемой темы с возможным выбором профиля обучения.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную цель и планируют последовательность действий при анализе профессионального описания.
- Распределяют время между чтением материала, заполнением таблицы и подготовкой выступления.
- Проверяют полноту профиля профессии по предложенным критериям и исправляют недостающие сведения.
- Оценивают собственный вклад в парную работу и формулируют следующий шаг для профессионального самоопределения.
Познавательные УУД
- Выделяют ключевые слова и главную информацию в тексте о нанотехнологиях.
- Устанавливают причинно-следственную связь между свойствами наноматериалов и областью их применения.
- Сравнивают профессии по объекту труда, задачам, оборудованию и результату.
- Моделируют профессиональную деятельность в виде схемы «задача — действие — результат».
Коммуникативные УУД
- Согласовывают решения в паре, задают уточняющие вопросы и аргументируют выбор профессии.
- Распределяют роли «аналитик» и «презентатор», соблюдая договорённости.
- Представляют результат кратко и понятно, корректно реагируют на вопросы одноклассников.
- Учитывают иную точку зрения при обсуждении перспектив и рисков нанотехнологий.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображениями наноматериалов и изделий: нанопокрытие, гибкий экран, углеродные нанотрубки, медицинский имплант, солнечная батарея.
- Распечатать по одному комплекту на пару: карточку с описанием одной профессии и таблицу «Профессия — объект труда — задачи — знания — результат».
- Подготовить четыре типа карточек: «нанотехнолог», «наноинженер», «инженер по наноэлектронике», «технолог производства современных материалов», всего по 4–5 карточек каждого типа.
- Вывести на доску или экран схему «Проблема/задача → материал или устройство → технологическое решение → результат».
- Распечатать по одному листу самооценки на каждого учащегося и по одному листу критериев на пару.
- Подготовить интерактивную доску или проектор, компьютер с презентацией и таймером, а также безопасный цифровой материал с краткими описаниями профессий.
- Разместить на доске ключевые понятия: «наноматериал», «нанотехнология», «наноэлектроника», «профессиональная задача».
- Подготовить стикеры трёх цветов для приёма «Светофор» и лист А3 на каждую пару для мини-профиля профессии.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивационный крючок (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в обсуждение будущих технологий и вызвать интерес к профессиональной теме.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране изображения телефона с гибким экраном, спортивной одежды с защитным покрытием и лекарства адресного действия. «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы начнём с трёх предметов, которые уже есть в современной жизни. Рассмотрите изображения и подумайте: что объединяет эти изделия? Не называйте пока профессию — сначала определите технологическую идею». | Рассматривают изображения, индивидуально формулируют предположения: «В них используются новые материалы», «Их свойства специально изменены», «Они связаны с маленькими частицами вещества». |
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Сначала 30 секунд подумайте самостоятельно, затем обсудите идею с соседом. Важно не угадать единственный ответ, а привести признак, по которому вы сделали вывод». После обсуждения учитель фиксирует ключевые слова на доске. | В течение 30 секунд записывают предположение, затем обсуждают его в паре и сообщают классу формулировки: «Материалы получают новые свойства», «Используются нанотехнологии», «Нужны специалисты разных направлений». |
1 мин | Учитель формулирует проблемный вопрос: «Кто именно создаёт такие материалы и устройства? Можно ли назвать всех этих специалистов одним словом — инженер? Сегодня мы выясним, чем отличаются профессии в области нанотехнологий и какие школьные знания им необходимы». | Записывают проблемный вопрос в тетради и предполагают: «Профессии отличаются задачами», «Одни создают материал, другие проектируют устройство или организуют производство». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что за привычными предметами стоят сложные материалы и технологии. Теперь вспомним, что уже знаем о материалах и технологическом процессе, чтобы точнее понять профессиональные задачи специалистов».
Этап 2. Актуализация знаний и выявление затруднения (6 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о материалах, свойствах изделий и этапах технологического процесса.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит устную разминку «Верно — неверно». «Поднимите зелёную карточку, если согласны, и красную, если не согласны. Материал выбирают случайно, без учёта его свойств. Любое изделие проходит этапы проектирования, изготовления и проверки. Свойства материала влияют на конструкцию изделия. Современный материал всегда является наноматериалом». | Поднимают карточки и поясняют ответы: «Материал выбирают с учётом свойств»; «Изделие проектируют, изготавливают и проверяют»; «Не любой современный материал является наноматериалом». |
2 мин | Учитель показывает на доске цепочку «потребность — материал — технология — изделие» и спрашивает: «На каком этапе специалист решает, какой материал подойдёт? Кто проверяет свойства? Кто превращает идею в работающий прибор?» | Распределяют профессиональные действия по цепочке, отвечают: «Инженер анализирует требования», «Исследователь изучает свойства», «Технолог организует получение и обработку материала». |
2 мин | Учитель предлагает парам быстро заполнить два столбца: «Что умеет специалист?» и «Что пока непонятно?». «Запишите по одному предположению в каждый столбец. Именно второй столбец поможет нам определить цель урока». | В парах записывают предположения: «Специалист работает с оборудованием, моделями, измерениями»; «Непонятно, чем наноинженер отличается от нанотехнолога». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы умеем описывать общий технологический процесс, но пока смешиваем профессиональные роли. Значит, нам нужно исследовать конкретные профессии и установить различия между ними».
Этап 3. Постановка цели и планирование исследования (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную цель и согласовать алгоритм анализа профессии.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель обращается к классу: «Сформулируйте цель урока так, чтобы в ней было понятно, какой результат вы получите. Можно использовать начало: “К концу урока я смогу…”». Учитель принимает 2–3 варианта и уточняет их измеримость. | Формулируют цель: «К концу урока я смогу различать профессии в области нанотехнологий»; «Я смогу описать задачи наноинженера и объяснить, чем он отличается от нанотехнолога». |
2 мин | Учитель показывает алгоритм на доске: «1. Назвать объект труда. 2. Определить основные задачи. 3. Выяснить необходимые знания и умения. 4. Назвать результат работы. 5. Связать профессию с областями применения». «Работать будете в парах, но каждый участник должен понимать весь результат, потому что выступать может любой». | Записывают алгоритм, распределяют роли в паре: «аналитик» выделяет сведения в тексте, «презентатор» готовит устное сообщение; договариваются поменяться ролями при необходимости. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «У нас есть общий алгоритм и понятный результат — профиль профессии. Теперь перейдём к исследованию материалов и попробуем работать как маленькая команда профориентировщиков».
Этап 4. Открытие нового знания. Работа в парах с цифровыми карточками (12 мин)
Цель этапа: открыть различия между профессиями через анализ профессиональных задач, материалов и результатов деятельности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт парам карточки четырёх типов и выводит на экран краткую справочную схему. «Внимательно прочитайте описание своей профессии. В тексте найдите слова, отвечающие на вопросы: с чем работает специалист, что делает, какой результат получает. Не переписывайте весь текст — выбирайте ключевые сведения». | Получают карточку профессии, читают её индивидуально, подчёркивают в тексте объект труда, действия и результат. |
4 мин | Учитель консультирует пары и задаёт вопросы. «Если ваша карточка о нанотехнологе, найдите, какие методы получения и исследования наноматериалов он использует. Если о наноинженере — определите, как он превращает научную идею в техническое решение. Если об инженере по наноэлектронике — найдите связь материала с микросхемой, датчиком или устройством. Если о технологе производства — определите, как он организует устойчивый и безопасный процесс». | Заполняют таблицу: «объект труда — задачи — знания и умения — результат». Формулируют по 2–3 профессиональные задачи, например: «исследовать свойства наноматериала», «спроектировать устройство», «настроить технологический процесс», «проверить качество». |
3 мин | Учитель организует мини-обмен «Экспертная встреча». «Объединитесь на три минуты с парой, у которой другая профессия. Сравните только два пункта: что является объектом труда и какой результат создаётся. Найдите одно сходство и одно различие». | Объединяются с другой парой, сравнивают профессии и фиксируют вывод: «Все работают с современными материалами, но нанотехнолог исследует и получает материал, а наноинженер применяет его в устройстве». |
3 мин | Учитель возвращает пары к исходным местам и просит оформить на листе А3 схему «задача — действие — результат». «Добавьте область применения: медицина, энергетика, электроника, транспорт, строительство или экология. Обязательно объясните, почему выбранная профессия нужна именно в этой области». | Создают схему и добавляют область применения. Например: «Проблема — нужен чувствительный датчик; действие инженера по наноэлектронике — проектирование наноструктур; результат — компактный датчик для медицинского прибора». |
Запись в тетрадях
Учащиеся записывают: «Наноматериалы — материалы, свойства которых существенно зависят от особенностей структуры на наноуровне. Нанотехнологии включают получение, исследование, обработку и применение таких материалов. Профессии различаются прежде всего объектом труда и профессиональной задачей». Затем фиксируют схему «объект труда → действие специалиста → результат».
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что слово “нано” не заменяет профессию, а уточняет масштаб и область работы. Один специалист исследует материал, другой проектирует техническое решение, третий обеспечивает производство или создаёт электронное устройство. Теперь проверим, насколько точно мы можем применить эти различия».
Этап 5. Первичное закрепление и межпредметная связь (7 мин)
Цель этапа: закрепить умение соотносить профессиональную задачу с профессией и школьными предметами.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует на экране четыре профессиональные ситуации. «Первая: требуется получить покрытие, которое уменьшает износ детали. Вторая: нужно создать миниатюрный датчик для медицинского прибора. Третья: необходимо исследовать, почему образец материала проводит электрический ток. Четвёртая: нужно организовать стабильное серийное изготовление изделия. Выберите для каждой ситуации ведущую профессию и объясните решение». | В парах соотносят ситуации и профессии: «Покрытие — нанотехнолог или специалист по наноматериалам; датчик — инженер по наноэлектронике; исследование проводимости — нанотехнолог или материаловед; серийное производство — технолог». Аргументируют выбор. |
2 мин | Учитель задаёт межпредметные вопросы: «Какие знания понадобятся такому специалисту? Где используются физика, химия, математика, информатика и биология? Не называйте предмет только по названию — свяжите его с конкретным действием». | Заполняют устную карту связей: «Физика объясняет электрические свойства», «Химия помогает получать и изменять материалы», «Математика нужна для расчётов и обработки данных», «Информатика — для моделирования», «Биология — для медицинских применений». |
2 мин | Учитель проводит приём «Толстые и тонкие вопросы». «Сформулируйте один тонкий вопрос по факту и один толстый вопрос о профессиональном выборе. Например: “Кто проектирует электронное устройство?” и “Почему одному специалисту трудно выполнить весь цикл работы?”». | Формулируют и задают вопросы парам: «Что изучает нанотехнолог?»; «Почему важна командная работа специалистов разных профилей?»; «Что произойдёт, если материал подходит по свойствам, но технология его обработки небезопасна?» |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Профессия не существует отдельно от знаний: физика, химия, математика, информатика и биология объединяются в единую технологическую задачу. Сейчас каждый самостоятельно проверит, насколько уверенно умеет использовать этот алгоритм».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: индивидуально проверить понимание различий между профессиями и скорректировать ошибки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт индивидуальную карточку с тремя заданиями. «Задание 1: соедините профессию и ведущую задачу. Задание 2: прочитайте ситуацию “Создаётся лёгкий прочный материал для корпуса беспилотного устройства” и назовите двух специалистов, которые могут участвовать в работе. Задание 3: объясните одним предложением, чем наноинженер отличается от нанотехнолога. Работайте самостоятельно, время — пять минут». | Индивидуально выполняют задания: устанавливают соответствия, называют специалистов и формулируют различие. Возможный ответ: «Нанотехнолог исследует и получает материал, а наноинженер проектирует его применение в техническом объекте». |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране. «Проверьте не только совпадение ответа, но и наличие объяснения. За каждое верное соответствие — один балл, за обоснованную ситуацию — два балла, за точное сравнение профессий — два балла. Исправления внесите другим цветом». | Сверяют ответы с эталоном, подсчитывают баллы, исправляют неточности и отмечают затруднение в листе самооценки. |
Эталон решения
1. Нанотехнолог — получение и исследование наноматериалов. 2. Наноинженер — проектирование технических решений на основе наноматериалов. 3. Инженер по наноэлектронике — создание электронных компонентов и устройств с использованием наноразмерных структур. 4. Технолог производства — разработка и контроль устойчивого процесса изготовления. Для корпуса беспилотного устройства могут работать нанотехнолог, который исследует и подбирает материал, и наноинженер, который проектирует его применение; технолог обеспечивает воспроизводимое производство.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что профессиональную роль можно определить не по красивому названию, а по объекту труда и конкретному результату. Осталось осмыслить, какая из профессий ближе именно вам и какие шаги помогут узнать о ней больше».
Этап 7. Рефлексия, оценивание и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: оценить достижение цели урока, осознать личный интерес и получить задание для дальнейшего изучения темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём «Светофор». «Поднимите зелёный стикер, если можете объяснить различия между тремя профессиями; жёлтый — если понимаете тему, но путаетесь в отдельных задачах; красный — если требуется дополнительное объяснение. На обратной стороне напишите одно конкретное затруднение». | Выбирают цвет стикера, записывают затруднение: «Путаю нанотехнолога и специалиста по наноматериалам», «Нужно больше примеров применения наноматериалов». |
2 мин | Учитель предлагает «Билет на выход»: «Закончите два предложения: “Сегодня я понял(а), что…” и “Профессия, о которой я хочу узнать больше, — …, потому что…”. Затем назовите один школьный предмет, который пригодится в этой профессии». | Заполняют билет на выход и сдают его учителю. Формулируют личный вывод: «Я хочу узнать больше о наноэлектронике, потому что интересуюсь устройством гаджетов». |
1 мин | Учитель объявляет домашнее задание и критерии. «Выберите уровень, который соответствует вашей готовности. Базовый обязателен для всех, повышающий и дополнительный выполняются по желанию. Важно не просто переписать информацию, а показать связь профессии с задачами и результатом». | Записывают домашнее задание, выбирают уровень, задают уточняющие вопросы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы попробовали себя в роли исследователей профессий. Вы установили, что нанотехнологии требуют соединения научных знаний, инженерного мышления и ответственности за результат. Сохраните свой мини-профиль: к нему мы вернёмся при разговоре о проектировании и выборе технологических решений».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — профиль профессии полностью заполнен, точно указаны объект труда, не менее трёх задач, необходимые знания, результат и область применения; схема «задача — действие — результат» логична, выступление аргументировано.
- «4» — профиль в основном полный, допущена одна неточность или пропущен один элемент; различие между профессиями объяснено, но аргументация требует уточнения.
- «3» — указана профессия и приведена хотя бы одна верная задача, однако отсутствуют или перепутаны объект труда, результат и связь с областью применения.
- Ниже базового уровня — сведения о профессии фрагментарны, профессиональные задачи не соотнесены с объектом труда; учащемуся предлагается доработать профиль по алгоритму.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о профессиях в области нанотехнологий? | Выявление осознанного предметного результата урока. |
Чем нанотехнолог отличается от наноинженера? | Проверка понимания различий по объекту труда и профессиональной задаче. |
Какой этап работы в паре оказался самым полезным или сложным? | Диагностика качества сотрудничества и затруднений в работе с информацией. |
Какая профессия заинтересовала вас и какие знания для неё понадобятся? | Связь учебного материала с профессиональным самоопределением. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы выяснили, что нанотехнологии — это не одна профессия, а целая система направлений. Нанотехнолог исследует и получает материалы, наноинженер превращает свойства материала в техническое решение, инженер по наноэлектронике создаёт электронные устройства, а технолог обеспечивает устойчивое производство. Типичная ошибка — считать, что специалист работает только с очень маленькими объектами; на самом деле он решает большую практическую задачу с помощью особых материалов и методов. На следующем уроке мы продолжим разговор о проектировании современных материалов и рассмотрим, как оценивают их свойства и безопасность».»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить краткий профиль одной профессии: нанотехнолог, наноинженер, инженер по наноэлектронике или технолог производства современных материалов. Указать объект труда, три задачи, необходимые школьные предметы, результат и одну область применения. | Закрепляет алгоритм анализа профессии; при проверке обратить внимание на точность различения объекта труда и результата. |
Средний (повышающий) | Сравнить в таблице две профессии по пяти критериям: объект труда, задачи, используемые знания, оборудование или цифровые инструменты, продукт деятельности. Сделать вывод о сходстве и различии. | Развивает умение сравнивать и аргументировать; при проверке смотреть, чтобы вывод опирался минимум на два критерия. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать мини-проект «Профессия будущего в области наноматериалов»: выбрать проблему из медицины, энергетики, экологии, транспорта или электроники, предложить материал или устройство, назвать специалистов команды и описать ожидаемый результат в 6–8 предложениях или на одном слайде. | Формирует проектное и креативное мышление; при проверке оценивать реалистичность связи «проблема — материал — профессия — результат» и наличие аргументации. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Какую задачу решает нанотехнолог? Чем занимается наноинженер? Почему инженер по наноэлектронике должен знать физику и информатику? Какой результат деятельности можно назвать продуктом технологической профессии?»
