Наноквантум что это такое в кванториуме
Наноквантум что это такое в кванториуме
ГАУ ДПО «САРАТОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ»
НАНОКВАНТУМ — ИННОВАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ УЖЕ БЛИЗКО!
Технологии создания конструкционных и функциональных наноматериалов являются на сегодняшний день одним из самых сложных и перспективных направлений как в области нанотехнологий, так и в области получения новых материалов с уникальным сочетанием свойств.
Наноквантум — это современная лаборатория, оснащенная современными приборами, позволяющими синтезировать, модифицировать и изучать материалы на микро- и нано- уровнях.
Наноквантум- для тех, кто хочет создавать и изучать новые материалы, в том числе собирая их начиная с атомов, и нано-электронные устройства
на их основе. Данное направление находится на стыке физики и химии. Программа Наноквантума представляет возможность изучения современной инженерной отрасли, направленную на изучение материаловедение на микро- и наноуровнях.
В помощь кванторианцам для погружения микромир служат: сканирующий зондовый микроскоп СЗМ Nanoedukator II, ph-метр, спектрофотометр, оптические микроскопы исследовательского класса и многое другое.
В рамках образовательной программы в наноквантуме изучаются современные материалы на основе наночастиц, а также синтез наноструктур. Будущие наноконструкторы смогут предложить свои идеи технологического применения различных материалов, методов их получения или функционального улучшения.
Лаборатория Нанокванта оснащена современными приборами, позволяющими синтезировать, модифицировать и изучать материалы на микро- и нано- уровнях: это сканирующий зондовый микроскоп СЗМ Nanoedukator II, ph-метр, спектрофотометр, оптические микроскопы исследовательского класса (прямой, инвертированный, металлографический), муфельная печь, магнитные мешалки, водяные бани, источники питания, сушильный шкаф и многое другое, затем, возможно, предложить свои идеи технологического применения различных материалов, методов их получения или функционального улучшения.
Устинов Илья Игоревич Преподаватель НаноКвантума
Окончил Тульский государственный педагогический университет им.Л.Н.Толстого по специальности «Химия окружающей среды и химическая экспертиза» в 2011 году. В 2014 году окончил аспирантуру по направлению «органическая химия».
Удостоверение о повешении квалификации «методики преподавания и специальные компетенции для работы в детском технопарке «Кванториум» в объеме 72 часа с 21-27 мая 2016 года. Сертификат о том, что прошел подготовку и обучение по программе для преподавателей и руководителей детских технопарков «Кванториум» и центров молодежного инновационного творчества в объеме 72 часа в ноябре 2016 года.
Благодарственное письмо Тульской областной думы за активное участие в научной и научно-практической деятельности и достижение высоких результатов работы а январе 2018 года.
В детском технопарке «Кванториум» обучает детей основам научно-исследовательской деятельности: навыкам обращения с химическими реактивами, химической посудой, приборами: весы, аналитические весы, микроскоп, спектрофотометр, нагревательные плиты; а так же изучают структуру различных веществ.
Никитенко Елена Николаевна Преподаватель НаноКвантума
Окончила Тульский государственный педагогический университет им.Л.Н.Толстого по специальности «Учитель химии» в 2013 году. В 2015 году получила звание магистр по направлению «Органическая химия».
В ноябре 2016 года прошла подготовку и обучение по программе для преподавателей и руководителей детских технопарков «Кванториум» и центров молодежного инновационного творчества в объеме 72 часа.
2-ое место в конкурсе «Педагогический дебют» в 2016 году; лауреат регионального этапа всероссийского конкурса «Учитель года» в 2017 году.
Основное место работы: МКОУ «Приупская СОШ»
В детском технопарке обучает детей следующим модулям: «Свойства и структура материалов», «Процессы, явления, материалы», преподает междисциплинарный практикум по естествознанию и нанотехнологиям, а также изучают основы сканирующей зондовой микроскопии.
Лазарева Анастасия Рамильевна Преподаватель НаноКвантума
Окончила Тульский государственный педагогический университет им.Л.Н.Толстого по специальности «учитель биологии и географии» в 2007 году.
В 2013 году прошла курсы в ИПК по программе «Методика преподавания биологии и географии». В 2017 году ТИУБ им. Н.Д. Демидова «Компьютерные технологии в преподавании»
Лауреат регионального этапа всероссийского конкурса «Учитель года России 2015»; 2-ое место в региональном этапе всероссийского конкурса «Профессионал» в номинации «Молодой учитель» в 2014 году.
В 2020 получила Удостоверение о повышении квалификации «Программа повышения квалификации педагогов по направлению нанотехнологий (базовый модуль)».
В детском технопарке обучает детей: правилам работы в химической лаборатории; основам химической науки; химическим законам; работать с химическими реактивами.
Раздел 9. Наноквантум
Примерные технические характеристики
Учебное и лабораторное оборудование
Металлографический микроскоп исследовательского класса
— Назначение: анализ микроструктур непрозрачных объектов, металлических деталей, фотошаблонов, определение величины и расположения зерен металла, контроль состояния структуры поверхностного слоя исследуемого объекта, выявление микродефектов, выявление дефектов кристаллического строения,
— методы исследований: отраженный свет, светлое поле, темное поле, поляризация, ДИК-контраст
— Методы исследования: в проходящем и отраженном свете в светлом поле, поляризация,
— диапазон увеличений, крат: от 40 до 400,
— регулировка межзрачкового расстояния: наличие
Прямой оптический микроскоп
— Методы исследований: флуоресценция, ДИК-контраст, фазовый контраст (позитивный и негативный), темное поле, поляризация, работа в отраженном и проходящем свете,
— оптическая длина тубуса не менее 200 мм
— оптическая головка: тринокулярная,
Инвертированный оптический микроскоп
— Методы исследований: светлое поле, фазовый контраст, флуоресценция (люминесценция),
— визуальная насадка, тип: тринокуляр,
— регулировка межзрачкового расстояния: наличие,
— режим переключения светового потока: наличие,
— тип револьвера объективов: 5-позиционный
— Фотоаппарат для подключения к оптическим микроскопам,
— система переходников для видеопортов микроскопов и для подключения к системе управления с компьютера: наличие,
— число эффективных пикселов: не менее 18 млн
— Максимальный предел взвешивания: не менее 100 гр.,
— точность: не менее 0,01 гр.,
Дискретность: 0,001 гр.
— Предназначен для определения оптической плотности, коэффициентов пропускания и концентрации разнообразных растворов,
Спектрометр высокого разрешения, предназначенный для изучения видимой части спектра, нм: от 360 до 940
— Входное напряжение: 12 В,
Гомогенизатор с герметичными пробирками, возможность перемешивать пестиком, ротор-статором и стеклянными или металлическими шариками
Производительность: не менее 4 л/ч, исполнение: настольный
Назначение: для очистки образцов, а также небольших лабораторных предметов, ультразвуковая пробоподготовка образцов
Мини-центрифута для задач микрофильтрации и разделения в рабочем диапазоне (до 6000 об./мин)
Магнитная мешалка с подогревом
— Назначение: работа с жидкостями, процессами растворения, приготовление однородных суспензий и эмульсий,
— объем пробы (max): не менее 5 л,
— максимальная температура нагрева: не менее 500 °C
— Плитка нагревательная лабораторная с индикацией температуры и регулировками, инструмент пробоподготовки,
— максимальный объем, л: не менее 10
— Назначение: для решения задач термостатирования, не требующих высокой точности поддержания температуры и однородности температурного поля в рабочем объеме,
— диапазон регулирования температуры, °C: от +5 до +200,
— объем ванны, л: не менее 8
— Лабораторный сушильный шкаф для нагрева, высушивания и тепловой обработки различных материалов в воздушной среде,
— максимальная температура нагрева, °C: не менее +350
Источник питания, тип 1
— Количество каналов: не менее 3,
— Максимальное выходное напряжение: не менее 30 В,
— Максимальный выходной ток: не менее 3 А
Источник питания, тип 2
— Количество каналов: не менее 2,
— Максимальное выходное напряжение: не менее 20 В,
— Максимальный выходной ток: не менее 5 А
— Назначение: для определения показателей преломления неагрессивных прозрачных жидкостей и растворов,
— рабочая длина волны не менее 580 нм
— диапазон измерения показателя преломления (nD) от 1,2 до 1,7
— Назначение: для длительного хранения, транспортирования и использования небольших количеств жидкого азота,
— вместимость: не менее 16 литров
— Назначение: для подготовки проб в химическом анализе, проведения нагрева, закалки и обжига материалов в воздушной среде при температурах до +1000 °C,
— объем рабочей камеры, не менее л: 5
Установка для центрифужного формирования покрытий
— Назначение: нанесение покрытий на стекле, металле, полупроводниках и других твердых материалах методом центрифугирования,
— Максимальная температура нагрева, °C: не менее +1000 °C,
— размер внутреннего диаметра реактора, не менее 3 см,
— длина зоны нагрева: не менее 20 см
Высокоточное и технологическое оборудование
Сканирующий зондовый микроскоп с измерительной головкой, работающей с зондовыми датчиками
— Режимы работы: резонансная полуконтактная силовая микроскопия, в том числе с фазовым контрастом, зондовая литография, сканирующая туннельная микроскопия при постоянном токе и постоянной высоте,
— площадь сканирования не менее 20 мкм x 20 мкм,
— измерительная головка, адаптированная к работе с зондовыми датчиками: наличие,
Оптический микроскоп с СЗМ-объективом на револьверном устройстве
— Модуль сканирующего зондового микроскопа с измерительной головкой, работающей с вольфрамовым зондом и кремниевым зондом (кантилевером)
— цифровой оптический микроскоп: наличие,
— револьверное устройство не менее, чем на 5 объективов,
— количество объективов: не менее 5 шт.
Максимальное время анализа не более 5 с
Установка магнетронного напыления слоев
Назначение: обеспечение напыления металлических слоев (Au, Ag, Pa, Pt)
Автоматизированная установка изготовления нанозондов с электронным программатором технологических режимов
— Назначение: моторизованная автоматизированная установка изготовления нанозондов, вытягивание проволоки по время травления с помощью шагового двигателя,
— минимальный шаг вертикального перемещения заготовки не более 2,5 мкм,
Настольный электронный микроскоп, совмещенный со сканирующим зондовым микроскопом (СЗМ)
— Сканирующий электронный микроскоп со встроенным модулем сканирующего зондового микроскопа, 3D-визуализация и исследование микро- и наноструктур на различных поверхностях, визуализация микро- и нанотрещин, границ зерен и ямок травления,
— максимальное увеличение не менее 90 000 крат
Автоматический титратор для измерения pH
— Автоматический титратор для измерения титруемой кислотности и pH,
— диапазон измерения, pH: от 0,00 до не менее 14,00
Учебно-методический набор с микроскопом и камерой высокого давления
— Учебный набор для работы с высокими статическими давлениями до 2 Гпа,
— назначение: изучение физических свойств вещества находящегося под давлением свыше 10000 атмосфер
Портативный рамановский спектрометр для анализа органических соединений, оптических индикаторных систем
— Процессор: не менее 4 ядер,
— тактовая частота: не менее 1,6 ГГц,
— оперативная память: не менее 8 Гб,
— объем накопителя SSD: не менее 256 Гб
— предустановленная операционная система с графическим пользовательским интерфейсом, обеспечивающая работу распространенных образовательных и общесистемных приложений: требуется
Тележка для зарядки и хранения ноутбуков
— Количество ноутбуков: не менее 30 шт.,
— количество поворотных колес: не менее 2 шт.,
— отдел для размещения блоков питания ноутбуков: наличие,
— отдел для обеспечения подключения блоков питания ноутбуков к сети электропитания: наличие
МФУ (копир, принтер, сканер)
— Тип устройства: МФУ,
Офисное программное обеспечение
Программное обеспечение для просмотра и редактирования текстовых документов, электронных таблиц и презентаций распространенных форматов
Моноблочное интерактивное устройство
— Интерактивный моноблочный дисплей,
— диагональ экрана: не менее 65 дюймов,
— количество одновременно распознаваемых касаний сенсорным экраном: не менее 20 касаний,
— количество поддерживаемых безбатарейных стилусов одновременно: не менее 2 шт.,
— интегрированный датчик освещенности для автоматической коррекции яркости подсветки: требуется,
— интегрированные функции вывода изображений с экранов мобильных устройств (на платформе распространенных ОС), а также с возможностью интерактивного взаимодействия (управления) с устройством-источником: требуется
Напольная мобильная стойка для интерактивных досок или универсальное настенное крепление
— Совместимость с моноблочным интерактивным устройством п. 4.1,
— максимальный вес, выдерживаемый креплением: не менее 60 кг
Размер рабочей области: не менее 700 x 1000 мм
Нанотехнологии с детства: как в «Наноквантумах.ИТМО» вырастут инженеры для экономики будущего
Команда Университета ИТМО стала федеральным тьютором программы «Агентства стратегических инициатив» по созданию новой модели дополнительного образования для детей. Для решения этой глобальной задачи агентство и вуз совместно создают «Наноквантум.ИТМО». Это значит, что вуз должен готовить преподавателей в области нанотехнологий для работы в «Кванториумах», детских технопарках, которые уже открываются по всей стране. Они должны стать современным аналогом советских дворцов пионеров, где в детях развивали таланты и воспитывали будущих инженеров и изобретателей. В «Кванториумах» дети смогут заниматься по 13 направлениям, которые соответствуют научно-техническим приоритетам России на глобальных рынках на будущие 20-30 лет
О «Кванториумах»
К 2020 году в России должно открыться не менее 100 «Кванториумов» в разных регионах страны. Уже определены площадки для детских технопарков в Хабаровске, Красноярске, Ульяновске, Вологде, Грозном, Туле и в других городах. Некоторые «Кванториумы» уже открыты: 19 «Кванториумов» открыты в 2016 году и не меньше 17 «Кванториумов» будет открыто в текущем году. В каждом технопарке дети смогут развивать свои таланты по таким направлениям, как робототехника, нанотехнологии, космос, биотехнологии, VR/AR, нейротехнологии, автомобилестроение, конструирование дронов, энергетика, геология, IT, лазерные технологии и промышленный дизайн.
Главная задача работы «Кванториумов» – развить в детях изобретательские и инженерные навыки, то есть умение выполнять прикладные задачи и применять инновационные решения, а также навыки работы в команде и ведения проектной деятельности, так называемые «проникающие компетенции». Все это необходимо не только для того, чтобы «вытащить» на свет талантливую молодежь, но и чтобы сформировать в стране кадровый резерв для глобального экономического лидерства России. Ведь согласно Национальной технологической инициативе, к 2035 году страна должна стать мировым лидером на нескольких высокотехнологических рынках. Эта задача требует специалистов, на воспитание которых и направлена работа «Кванториумов».
«Особенность “Кванториумов” в том, что акцент там будет делаться на проектную работу. Дети не будут выполнять лабораторные работы по учебнику, но должны будут сами формулировать задачи и искать методы их решения. Технопарки направлены на развитие детского технологического творчества. Более того, планируется, что ребята будут работать и над реальными кейсами, которые будут задавать бизнесмены и представители промышленности. Ожидается, что именно дети смогут предлагать оригинальные и нестандартные решения для актуальных проблем, потому что они открыты всему новому, перед ними не стоит никаких ограничений, как это часто бывает у взрослых. Таким образом, технопарки смогут получать стороннее финансирование, а дети – готовиться к реальной работе с малых лет», – прокомментировал руководитель наноцентра лаборатории метаматериалов Университета ИТМО Михаил Мухин, который стал федеральным тьютором «Наноквантумов.ИТМО».
В этом году в «Наноквантумах.ИТМО» дети, например, будут реализовывать проекты по созданию нанодобавок, которые смогут менять свойства шампуней для волос, а также по разработке технологий для защиты ценных бумаг, рассказал Иван Мухин, научный сотрудник лаборатории метаматериалов Университета ИТМО.
Какие учителя нужны «Кванториумам»
Творить в этой новой модели дополнительного образования школьники будут под руководством специально обученных наставников, учителей новой формации, которые будут работать по направлениям «Кванториумов». Для подготовки наставников по каждому направлению были выбраны так называемые федеральные тьюторы. Команда Университета ИТМО (профессор Александр Голубок, Иван и Михаил Мухины) стала федеральным тьютором по направлению нанотехнологий, которое получило название «Наноквантум.ИТМО». Федеральные тьюторы разрабатывают методологию подготовки, проводят специальные курсы и затем курируют наставников в ходе работы.
Михаил, Алексей Мухины и Александр Голубок
Вуз был выбран для этой миссии не случайно. Сотрудники вуза, в частности недавно сформированного физико-технического факультета, уже на протяжении нескольких лет внедряют нанотехнологические комплексы и методики изучения наномира в систему школьного образования. Например, резидент Технопарка Университета ИТМО, компания «НТ-СПб», в которую входят сотрудники факультета, разработала нанотехнологический комплекс NanoTutor, мультимодовый анализатор сканирующего зондового микроскопа ProBeam для сканирующего электронного микроскопа и СЗМ модуль, совмещенный с оптическим микроскопом, которые используются в образовательных целях при работе со школьниками.
«Мы должны подготовить наставников нового поколения, которые одновременно смогут обучать детей и электронике, и физике, и конструированию, и программированию. Эти учителя должны уметь формировать у ребят “наномировоззрение”, научить их работать с современным оборудованием для исследований наномира. Не секрет, что сегодня ребенок знакомится с оптическим микроскопом едва ли не в детском саду. То же самое должно быть и с нанотехнологиями, они должны стать часть мировоззрения ребенка на самых ранних стадиях его становления как личности. Чем раньше он столкнется с ними, тем лучше», – подчеркнул профессор кафедры нанофотоники и метаматериалов Александр Голубок.
Философия наставников «Кванториумов» будет не в том, чтобы сказать ребенку, как нужно делать, а в том, чтобы помочь ему реализовать именно его идею, добавил Михаил Мухин. Согласно методологии АСИ, наставник будет работать с ребенком на четырех уровнях ограничений (уровнях сложностей проектных заданий). На первом дети будут решать базовые задачи и развивать в себе навыки поиска информации. Второй уровень подразумевает уже углубленные исследования с использованием лабораторного оборудования – например, нужно будет рассчитать какие-либо параметры наночастицы. На третьем уровне ребята будут сталкиваться с задачами, для которых нет конкретных решений, потому что решить их можно по-разному и в каждом методе есть свои плюсы и минусы. Цель таких проектов – мотивировать будущих резидентов детских технопарков мыслить нестандартно. И наконец, на последнем «уровне сложности» будут проходить соревнования команд разных «Кванториумов». Схема обучения построена так, что на третьем уровне дети готовят какой-то проект и приезжают с ним на соревнования, где решают похожие, но другие задачи – задачи с нестандартными ограничениями. Стоит подчеркнуть, что задания для участников «Кванториумов» наставники будут придумывать в зависимости от потребностей и особенностей своего региона.
Как проходит обучение наставников для «Наноквантумов»
Для того, чтобы готовить наставников для «Наноквантумов», в Университете ИТМО был создан специальный нанокласс.ИТМО. Первая группа учителей этого года из шести регионов уже прошла в нем четырехдневные курсы по работе с нано-оборудованием и тому, как обучать этому детей. Будущие наставники научились работать на NanoTutor, который можно использовать для диагностики наноповерхностей или для создания наноструктур. В процессе обучения учителя сделали наногербы своих регионов. Кроме того, они изучили технологии использования оптико-зондового и электронно-зондового микроскопов, а также рентгенофлуоресцентного спектрометра – прибора, который определяет элементный состав вещества. Все оборудование, на котором работали наставники, полностью производится в Технопарке Университета ИТМО, а методология обучения наставников была разработана сотрудниками вуза.
В состав первой группы наставников, прошедших обучение, вошли недавние студенты, опытные педагоги, специалисты-материаловеды и люди с высшим инженерно-конструкторским образованием. Многим из них действительно не хватало знаний по новым материалам и современному оборудованию, отметил Иван Мухин. Работа с наставниками, однако, на этом не завершится. Команда федеральных тьюторов «Наноквантума.ИТМО» раз в неделю будет устраивать вебинары для всех наставников направления и ежемесячно приезжать в один из «Кванториумов» решать возникающие проблемы и вопросы на месте.
«Благодаря участию в проекте по созданию “Кванториумов.ИТМО” Университет ИТМО не только решает важную для страны задачу, но и проводит работу по привлечению самых талантливых абитуриентов, формирует у школьников желание заниматься нанотехнологиями и продолжать изучать их в нашем вузе. Это целенаправленная работа со школьниками. Созданный нанокласс будет служить и общеобразовательным целям вуза, так как в нем смогут выполнять свои проекты студенты и аспиранты. Кроме того, он позволяет реализовывать продукцию Технопарка Университета ИТМО и продвигать разработки вуза на общероссийский рынок образования», – сказал Александр Голубок.
Наноквантум что это такое в кванториуме
ГАУ ДПО «САРАТОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ»
IT- КВАНТУМ – ИНФОРМАЦИЯ ВО ВСЕХ СФЕРАХ ЖИЗНИ
Опережающее развитие информационных технологий является основой для создания устойчивой платформы в мировом рейтинге конкурентоспособности. Интеллектуальные системы и технологии применяются для тиражирования профессионального опыта и решения сложных научных, производственных и экономических задач. Интенсивность развития сферы IT — одно из приоритетных направлений развития Российской Федерации.
В рамках IT-квантума изучаются основы Интернет-вещей и технологий умного дома. Большое внимание уделяется изучению современных интеллектуальных технологий, формализации знаний, основами разработки искусственных нейронных сетей.
Обучение проводится в форме активных тренингов, хакатонов и мастер-классов.
В IT-квантуме реализуется знакомство с :
Профессиональными информационными технологиями, законодательством в IT-сфере;
Формируется представление об ответственности в сфере информационной безопасности, проводится изучение современных технологий программирования, баз данных, компьютерных сетей, Интернет-технологий, облачных и распределенных решений, технологий разработки компьютерных игр.
Ученики знакомятся с основами управления большими данными (Big Data), изучают основные аспекты программного и аппаратного обеспечения информационной безопасности.
IT-квантум направлен на приобретение обучающимися фундаментальных знаний в сфере информационных технологий, а также освоение перспективных направлений: интернет вещей (IoT), блокчейн, информационная безопасность и др. посредством работы в команде с использованием кейс-технологий.
В IT-квантуме посредством метода проектной работы и с использованием кейс-технологий в рамках вводного модуля обучающиеся приобретают фундаментальные навыки и базовые знания в сфере IT: