Реализация внеурочной проектной деятельности учащихся по физике

Автор: Демина Наталья Юрьевна

Организация: МБОУ «Школа №167»

Населенный пункт: Республика Татарстан, г. Казань

 

Проектная деятельность является средством реализации деятельностного подхода при обучении физики в рамках реализации федерального государственного стандарта основного общего образования (ФГОС ООО) и рассматривается как образовательная технология, которая предоставляет возможность для решения различных педагогических задач.

Согласно большому энциклопедическому словарю под проектом понимается совокупность документов (чертежей, расчетов) для создания какого-либо здания или сооружения [1].

Фил Бэгьюли в книге «Управление проектом» определяет проект как цепочку взаимосвязанных событий, происходящих в течение фиксированного периода времени и направленных на достижение определенного результата, который неповторим [2]. Доктор психологических наук С.В. Лазарев считает, что проект - это некая проблема, решаемая благодаря совокупности средств и возможность получить в процессе его реализации определенные результаты [3]. Российский психолог Н.Г. Алексеев определил проект как «промысливанию» того, которого еще нет, но оно обязательно будет [4].

Из выше изложенного можно сделать вывод, что проект представляет собой работу с заранее известным результатом, которая направлена на конструирование, разработку совершенно нового объекта или усовершенствование каких-либо свойств и характеристик уже существующего объекта.

Рассмотрим различие проекта и исследовательской работы. Цель исследования заключается в доказательстве истины того, что окружает нас. Цель проекта – изменить окружающую реальность с помощью созданного продукта. Гипотеза представляет собой некое предположение учащегося по определенной проблеме, которое необходимо опровергнуть или доказать. Гипотеза должна быть неочевидной и теоретически или экспериментально проверена. Результатом проекта является продукт, который «осязаем», он обладает определенными новыми свойствами. Ученик заранее знает, что получиться и лишь работает над воплощением в жизнь задуманного продукта. Результатом исследования является новый интеллектуальный продукт, он не осязаем. Ученик заранее не знает, что получиться по итогу, к какому результату придет. Деятельность в этом случае направлена на получение новых знаний об объекте или явлении, а не на создание какого-либо прототипа, как в проекте.

Отметим, что формы организации деятельности вне урока многообразна: элективные курсы, кружки, конференции, олимпиады, учебные объединения, секции, конкурсы. Общеобразовательная организация сама определяет формы реализации внеурочной деятельности в школе.

Рассмотрим в качестве примера проект ««Зеленая» электроэнергия».

Введение

В современной жизни потребление энергии на душу населения является показателем уровня развития общества. Определяющую роль при этом играет электроэнергия. Это мы можем заметить, когда по каким-либо причинам отключается электричество в квартире. Нет освещения, не работают кухонные приборы, телевизор, компьютер и т.д. Источником энергии для всех этих приборов является электрический ток. По сравнению с другими источниками энергии он обладает многими преимуществами: во-первых, электрические приборы обладают высоким КПД (до 98%), во-вторых, при работе приборов не выделяются вредные вещества (например, углекислый газ), в-третьих, эта энергия легко транспортируется по проводам (т.е. не надо заниматься доставкой), в-четвертых, этот источник всегда под рукой (можно в любой момент включить и выключить). Но при этом нельзя забывать, что производство электроэнергии связано с загрязнением окружающей среды.

Основная часть

Объект исследования: электромагнитные явления, лежащие в основе конструкции источников питания.

Предмет исследования: источники электрического тока из овощей и фруктов.

Методы исследования: экспериментальный метод, метод наблюдения, метод обработки результатов, метод сравнения.

Цель исследования: изучить новые виды источников электроэнергии, которые по сравнению с традиционными являются экологически более чистыми («зелеными»), и провести эксперименты по получению «зеленой» электроэнергии.

Задачи:

1. Изучить литературу и интернет-источники по теме исследования;
2. Совершенствовать умения и навыки работы с разнообразными источниками информации;
3. Проанализировать проблему утилизации бытовых отходов;
4. Подобрать необходимое оборудование для проведения экспериментов;
5. Сконструировать природные источники тока;
6. Выполнить расчёты для определения физических величин;
7. Проанализировать полученные результаты, сравнить их с результатами других исследований;
8. Сделать выводы и рефлексию, выработать рекомендации.

 

К традиционным источникам электроэнергии относятся энергия тепловых, гидро- и атомных электростанций. Каждая из этих станций обладает рядом преимуществ и недостатков. Но опыт последних десятилетий показывает, что эти истопники все больше и больше наносят вред окружающей среде. Это и быстрый рост содержания углекислого газа в атмосфере, и аварии на атомных электростанциях с выбросом радиоактивных веществ и т.д. В связи с этим экономически развитые страны ищут новые способы получения электричества. Сейчас особое внимание уделяется солнечной и ветровой энергетике. Наряду с многими преимуществами эти источники обладают одним недостатком – непостоянством работы, – при отсутствии солнечного света или ветра они не работают. Но решение проблемы существует. Это – аккумуляторные батареи. Днем, когда электроэнергия используется мало, энергию Солнца можно запасать в этих батареях, а вечером, когда нет Солнца, использовать ее. Такие установки уже создаются в Японии, США, Китае и западноевропейских странах. В этой области науки и техники хотя и достигнуты хорошие результаты, еще остается множество нерешенных проблем, например, энергоемкость аккумуляторов. Если в 1 кг каменного угля содержится 29 МДж энергии, то в лучших на сегодня литий-ионных батареях можно запасти около 0.6 МДж энергии в 1 кг массы батареи. Если бы удалось приблизиться к энергоемкости углеводородного топлива, то эти источники энергии можно было бы использовать и в транспорте. Сейчас многие мировые производители автомобилей создают электромобили с такими аккумуляторами. Пока они очень дорогие и требуют несколько часов для зарядки. [1]

В основе работы аккумуляторной электрической батареи, собранной из гальванических элементов, лежат электрохимические реакции окисления и восстановления. Изучению возможностей таких реакций посвящена экспериментальная часть данной работы. Электрический ток получен в гальванических элементах, работающих на основе яблочной кислоты и раствора поваренной соли в воде.

Традиционные источники энергии

В настоящее время существует много видов традиционных источников энергии. К ним относятся следующие электростанции.

1. Тепловая электростанция (ТЭС) - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Для получения электричества необходим генератор. При вращении вала он вырабатывает электрический ток. Чтобы вращать этот вал требуется большая сила. Эта сила получается с помощью паровой турбины. Турбина вращается под действием пара. Водяной пар вырабатывается при нагревании воды в котле. А котел нагревается при сжигании топлива. В качестве топлива используется природный газ, каменный уголь, мазут. Основной недостаток таких электростанций – выделение углекислого газа и других вредных веществ.
2. Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате энергии потока воды с помощью сложных сооружений и сложного оборудования. В гидроэлектростанциях для вращения вала необходим поток воды. При этом вращении вырабатывается электрическая энергия. Преимуществом ГЭС является то, что не выбрасывается углекислый газ. Но при постройке такой электростанции затопляются большие площади суши.
3. Атомная электростанция (АЭС) вырабатывает электрический ток из энергии ядерных реакций. Эта энергия нагревает воду. Полученный пар вращает турбину. Турбина вращает генератор. Преимуществом АЭС является отсутствие выбросов углекислого газа и других вредных веществ в окружающую среду. Недостатком является возможность аварии, как, например, в Чернобыле в 1986 году (СССР) или в Фукусиме в 2011 году (Япония). [2]

Нетрадиционные источники энергии

К нетрадиционным в настоящее время можно отнести следующие источники.

1. Ветровые электростанции (рис.1). Сейчас в мире 2.5% электроэнергии производится с помощью силы ветра. Казалось бы, это незначительная часть, но в некоторых европейских странах эта доля значительно выше – например, в Дании – 20%. Такой источник энергии действительно не приносит вреда окружающей среде. По оценкам международных организаций к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы углекислого газа в атмосферу на 1.5 миллиарда тонн. Но проблемы в этой отрасли тоже существуют. Это непостоянство ветра. О том, как решить эту проблему будет рассказано дальше.

Рис.1. Ветровые электростанции

1. Солнечные электростанции. Сейчас созданы разные типы солнечных электростанций – от водонагревательных до прямого преобразования света в электричество в фотоэлементах. Если учесть, что в ясный летний день на каждый квадратный метр поверхности Земли за 1 секунду падает около 600 Дж энергии, то использование, хотя бы 0.01% всей падающей на Землю солнечной энергии покрыло бы все потребности человечества. Многие страны стремятся использовать эту энергию. Поэтому во многих европейских странах на крышах домов можно увидеть солнечные батареи (рис.2).

Рис.2. Солнечные батареи

 

2. Приливные электростанции. Действие силы притяжения Луны на воды Мирового океана приводит к изменению уровня моря у береговой линии с периодом около 12 часов. В некоторых частях материков перепад уровня составляет до 20 метров. Например, в Северной Ирландии существует такая электростанция мощностью 1.2 МВт, которая называется Seagen (рис.3). Вместо силы ветра лопасти вращаются силой приливной волны.

 

Полный текст статьи см. в приложении.

Опубликовано: 09.07.2021