Методическая разработка открытого урока по теме "ПОЛУЧЕНИЕ, ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ" по учебному предмету ОВПу.02 Физика

Областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курский электромеханический техникум»

(ОБПОУ «КЭМТ»)

Получение, передача и распределение электроэнергии

Методическая разработка открытого урока

по учебному предмету ОВПу.02 Физика

Разработчик: Николаенко Наталья Валерьевна,

преподаватель высшей квалификационной категории

2020 г.

пояснительная записка

Электроэнергетика − отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей ее потребителям.

Энергетика − важнейшая часть жизнедеятельности человека. Она является основой развития производительных сил в любом государстве, обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных служб. Стабильное развитие экономики напрямую связано с постоянно развивающейся энергетикой. В связи с этим курс физики невозможно представить без рассмотрения современных тенденций в развитии системы получения, передачи и потребления электроэнергии.

В рабочей программе по учебному предмету ОВПу. 02 Физика в разделе «Электромагнитные колебания и волны» рассматривается тема «Получение, передача и распределение электроэнергии». В данной методической разработке открытого урока по этой теме информационный контент преподносится преподавателем и анализируется студентами в различных формах.

Вид предлагаемого урока – это смешанный урок, в котором используются различные педагогические технологии и методы.

Материал данной темы преподносится в проблемном изложении. Теоретический контент рассматривается в вопросно-ответной форме, позволяющей обучающимся не только следить за развитием мысли преподавателя (как обычно происходит в формате традиционной лекции), но и активно участвовать в «открытии» нового знания. Наряду с информационными вопросами, актуализирующими, «извлекающими» на поверхность из памяти обучающихся имеющиеся отрефлексированные знания, необходимые для продвижения вперед, студентам предлагаются проблемные вопросы, активизирующие их мыслительную деятельность, развивающие умения применять знания в нестандартной ситуации, логическое, критическое, творческое, продуктивное мышление.

Часть материала студентам нужно самостоятельно проанализировать, работая с текстом, и систематизировать изученное в виде таблицы, т.е. преподавателем используется метод моделирования текста.

Преподаватель в течение всего учебного занятия побуждает студентов работать с различными статистическими данными, представленными в виде таблиц, диаграмм; студенты при этом учатся анализировать необходимую информацию, выделять главное, сопоставлять, делать выводы, то есть совершенствуют свои умения и навыки выполнения логических операций анализа и синтеза.

В течение учебного занятия студенты заполняют опорный конспект. Он построен как логико-смысловая модель, лежащая в основе технологии многомерных дидактических инструментов, разработанной доктором педагогических наук В.Э. Штейнбергом (Россия) в 90-х годах XX века. В ее основу положен принцип многомерности окружающего мира. Штейнберг стал последователем основоположника базовых положений данной концепции – англичанина Тони Бьюзена, который ещё в 1970-х годах стал автором и составителем более чем 100 книг, в которых делается акцент на методику «карт ума».

Основой многомерной технологии становятся дидактические многомерные инструменты (ДМИ) – универсальные, наглядные, программируемые, материализованные понятийно-образные модели многомерного представления и анализа знаний. Это логико-смысловые модели (ЛСМ) и интеллект-карты («карты ума»).

Логико-смысловая модель играет роль опорного дидактического средства, помогающего преподавателю представить структуру и логику содержания занятия, последовательно изложить материал, систематизировать, спланировать работу.

Алгоритм построения логико-смысловых моделей:

1. Определяется ключевое слово − тема, понятие, раздел и располагается в центре схемы;

2. Определяются направления раскрытия ключевого слова;

3. Каждое направление раскрывается отдельно через ассоциативный ряд;

4. Каждое слово нужно писать печатными буквами возле линии, а каждую линию соединить с другой линией;

5. При совершении творческих действий интеллекту надо дать полную свободу.

Технология многомерных дидактических инструментов позволяет формировать системное мышление обучающихся, способствует лучшему усвоению, запоминанию большого количества учебного материала.

В течение всего учебного занятия студенты заполняют лист самоконтроля. На этапе рефлексии и подведения итогов учебного занятия они рассчитывают КПД своей работы, составляют гистограмму своего эмоционального состояния на уроке и гистограмму уровня освоения учебного материала.

На учебном занятии, помимо базового, относящегося к теме урока и изложенного в учебнике материала, студентам предлагаются актуальные сведения о нетрадиционных типах электростанций. Нетрадиционное получение электроэнергии получается более мягким в смысле воздействия на окружающую среду, чем сжигание ископаемого органического топлива. В последнее время интерес к нетрадиционным источникам энергии стал интенсивно возрастать, так как запасы ископаемого топлива понемногу исчерпывают себя. К 2050 году запасы угля, нефти и газа сократятся втрое по сравнению с 1980 годом, а природные виды энергии неисчерпаемы. Поэтому человечество вновь обратило внимание на водную, ветровую, солнечную и другие виды энергии. Все эти виды энергии относятся к возобновляемым.

В нашей стране в 20-х годах XX столетия наблюдался всплеск интереса к ветряным электростанциям. В городе Курске такими разработками занимался А.Г. Уфимцев. В 1931 году в городе была запущена первая ветроэлектростанция с инерционно-кинетическим аккумулятором, созданным впервые в мире.

Информация о курском изобретателе и его ветроэлектростанции представлена в форме сообщения, самостоятельно подготовленного студентом (опережающее домашнее задание).

Предлагаемые формы и методы изучения материала, активное вовлечение обучающихся в познавательную деятельность, применение информационно-коммуникационных технологий, сопряжение в рамках одного учебного занятия нескольких образовательных технологий – все это в комплексе позволяет провести урок на уровне современных требований к подготовке квалифицированных специалистов.

деятельностная карта учебного занятия

план урока

Специальность: 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы

Учебная группа: КСК-11

Учебный предмет: ОВПу.02 Физика

Тема учебного занятия: Получение, передача и распределение электроэнергии

Тип урока: урок «открытия» нового знания

Вид урока: смешанный урок¹

Место проведения: кабинет «Физика» (№ 48)

Средства обучения:

• технические:

• мультимедийный проектор и интерактивная доска, персональный компьютер;

• информационно-коммуникационные:

• компьютерная мультимедийная презентация к уроку;

• дидактический материал:

• шаблон опорного конспекта – 25 шт.;

• лист самоконтроля – 25 шт.;

• справочная информация об электростанциях – 25 шт.;

• ключевые слова и словосочетания, распечатанные на листах формата А4 – 22 шт.

Цели урока:

методическая: применение элементов многомерной дидактической технологии и технологии проблемного обучения при изучении структуры системы получения, передачи и распределения электроэнергии для формирования понятийного аппарата студентов по изучаемой теме и развития их теоретического, логического, критического, альтернативного мышления;

образовательная: формирование у студентов владения понятиями «линии электропередачи», «воздушные ЛЭП», «кабельные ЛЭП», «Единая энергетическая система России», исследование зависимости потерь электроэнергии при передаче от различных параметров, анализ положительных и отрицательных характеристик различных типов электростанций, знакомство обучающихся с курским изобретателем А.Г. Уфимцевым и его вкладом в развитие ветроэнергетики;

развивающая: развитие умений проводить наблюдения, планировать и выполнять действия, связанные с преобразованием информации, выдвигать гипотезы, применять полученные знания для выполнения заданий;

воспитательная: формирование умений и навыков взаимодействия на уроке, устойчивого интереса к изучению физики, воспитание активности, самостоятельности.

Задачи урока:

учебно-практические:

• обеспечить в ходе урока усвоение и закрепление знаний о получении, передаче и распределении электроэнергии;

• совершенствовать умения и навыки самостоятельной деятельности;

• совершенствовать умения ясно, логично и точно излагать свою точку зрения;

• развивать критическое мышление через проблемные ситуации;

• развивать умение выделять существенное в изучаемом материале, сравнивать, обобщать;

• совершенствовать речевые умения – комментировать, анализировать результаты;

учебно-познавательные:

• расширить знания студентов о различных типах электростанций, способах преобразования электроэнергии, ее передаче;

• создать условия для применения приобретенных знаний в знакомых и незнакомых ситуациях;

• создавать условия для развития положительной мотивации к учению, стимулировать развитие творческих возможностей обучающихся;

• развивать способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности;

воспитательные:

• способствовать осознанию практической ценности производства электроэнергии, и ее передачи, распределения в жизни человека;

• содействовать воспитанию положительного отношения к знаниям и процессу обучения, уверенности в своих силах, аккуратности при выполнении записей.

Междисциплинарные связи:

• ОВПу.01 Информатика.

• ООПб. 05 История.

• ОП.02 Электротехника.

Прогнозируемый результат:

а) познавательные УУД:

• поиск и выделение необходимой информации, структурирование знаний, анализ объектов;

• выделение и формулирование познавательной цели, рефлексия способов и условий действия;

• понимание роли и значения получения электроэнергии в нашей жизни;

• расширение знаний о работе различных видов электростанций;

• формирование понятия «линии электропередачи»;

б) регулятивные УУД:

• прогнозирование и планирование своей деятельности;

• использование выделенных ориентиров действия в новом учебном материале;

• контроль полученного результата;

• коррекция полученного результата;

• умение задавать вопросы, необходимые для организации собственной деятельности и сотрудничества с преподавателем;

в) коммуникативные УУД:

• умение слышать, слушать и понимать собеседника;

• умение выражать свои мысли с достаточной полнотой и точностью;

• умение взаимно контролировать действия друг друга, оказывать поддержку друг другу;

г) личностные УУД:

• формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию;

• осознание социальной, практической и личностной значимости учебного материала.

Образовательные технологии:

• элементы технологии многомерных дидактических инструментов;

• элементы технологии проблемного обучения;

• информационно-коммуникационные технологии.

Организационные формы образовательной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Методы обучения:

• словесные: рассуждающий, проблемное изложение, беседа;

• наглядные: компьютерная мультимедийная презентация;

• практические: метод моделирования текста, частично-поисковый

Нормативный документ

Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования (утв. приказом Министерства образования и науки Российской Федерации (Минобрнауки России) от 17 мая 2012 г. № 413 г.). – М.: Министерство образования и науки РФ – 2012. (с последующими изменениями)

Образовательные ресурсы:

Основная литература

1. Дмитриева В.Ф. Физика: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования – М.: Академия, 2013. − 464 с.

2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 класс. Учебник базового и профильного уровня для средней общеобразовательной школы. – М.: Просвещение, 2014. – 400 с.

Дополнительная литература

1. Бугров Ю.А. Повелитель ветра: документально-публицистическое повествование: Ред. М.С. Лагутич, член Союза писателей России. – Курск: Деловая полиграфия, 2013. – 111 с.

2. Генденштейн Л.Э. Физика 11 кл. Учебник для общеобразовательных учреждений / Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик – М.: Мнемозина, 2012. – 272с.

3. Коноплев Н., Ясенев М. А.Г. Уфимцев. – Курск: Курское областное издательство, 1940. – 80 с.

4. Креер А.М. Поэт техники. – Воронеж: Центрально- Черноземное издательство, 1972. – 125 с.

5. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч.2. Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая механика. Физика ядра и элементарных частиц / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2002. – 432 с.

Интернет-источники, электронные образовательные ресурсы

1. Россия в цифрах – [Электронный ресурс] http://www.gks.ru /free_doc/doc_2017/rusfig/rus17.pdf

2. Большая советская энциклопедия – [Электронный ресурс] https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/76884

3. Карта ЕЭС России – [Электронный ресурс] http://energosoft.info/pic/elsxemrus.gif

4. Портал «Альтернативная энергия» − [Электронный ресурс]https://altenergiya.ru/

5. Геотермальные электрические станции – [Электронный ресурс] https://alter220.ru/geoterm/geotermalnaya-elektricheskaya-stantsiya.html

6. Приливные электростанции плюсы и минусы при строительстве в России и мире – [Электронный ресурс] http://madenergy.ru/stati/princip-raboty-prilivnoj-ehlektrostancii-v-rossii-i-mire.html

Научно-методические ресурсы

1. Бабин С.П. Методико-методологический аспект преподавания школьного курса физики. – Курск, 2014. – 60 с.

2. Кульневич С.В., Лакоценина Т.П. Современный урок. Часть III: Проблемные уроки. Научно-практич. пособие для учителей, методистов, руководителей учебных заведений, студентов и аспирантов пед. учеб. заведений, слушателей ИПК. – Ростов н/Д: Учитель, 2006. – 288 с.

3. Махмутов М.И. Проблемное обучение: Основные вопросы теории. – М.: Педагогика, 1975. – 368 с.

4. Педагогика: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / П. И. Пидкасистый, В. А. Мижериков, Т. А. Юзефавичус; под ред. П. И. Пидкасистого. − 2-е изд., перераб. и доп. − М.: Издательский центр «Академия», 2014. − 624 с.

5. Штейнберг В.Э. Дидактические многомерные инструменты: теория, методика, практика / В.Э. Штейнберг. – М.: Народное образование, 2002. –304с.

6. Штейнберг В.Э. Теория и практика инструментальной дидактики / В.Э. Штейнберг // Образование и наука. – 2009. – № 7.

7. Ивашкевич Е.В. Мастер-класс «Многомерная дидактическая технология на уроках физики» − [Электронный ресурс]http://www.n-asveta.by/dadatki/madelny_urok/2016/ivashkevich.pdf

Основные термины и понятия: электричество, трансформатор, ЛЭП, ТЭС, ГЭС, АЭС, ветряные электростанции, геотермальные электростанции, электрификация, Единая энергетическая система.

Организационная структура учебного занятия

СЦЕНАРНЫЙ ПЛАН УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

1. Этап мотивации (самоопределения) к учебной деятельности

Преподаватель. Добрый день! Сегодня наше занятие хочу начать со следующих статистических данных. Перед вами на экране представлена таблица «Производство электроэнергии в России, в период с 2010 г. по 2016 г.» (таблица 1).

Таблица 1.

Производство электроэнергии в России, в период с 2010 г. по 2016 г.²

Преподаватель. Какую информацию мы можем узнать из этой таблицы?

Предполагаемый ответ студентов. Количество произведенной электроэнергии в России в период с 2010 г. по 2016 г. Какое количество электроэнергии произвели различные типы электростанций в эти годы.

Преподаватель. Обратите внимание на диаграмму (гистограмму) построенную по этим данным (диаграмма 1). Какую закономерность мы увидим?

Предполагаемый ответ студентов. С каждым годом производство электроэнергии увеличивается, за исключением 2012 года, в котором мы наблюдаем резкий скачок роста.

Преподаватель. Как вы думаете, а почему наблюдается рост производства электроэнергии?

Предполагаемый ответ студентов. Электроэнергия необходима на различных предприятиях, которые стараются увеличить свой уровень производства, а, следовательно, поднимать производительность труда рабочего.

Также мы сейчас используем дома различную бытовую технику, причем в большом количестве, соответственно растет и потребление энергии. А если есть потребность в электроэнергии, следовательно, идет рост ее производства.

Диаграмма 1.

Производство электроэнергии в России, в период с 2010 г. по 2016 г.

Преподаватель. Совершенно верно. Развитие современного общества опирается на постоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии. Особое место среди них занимает электроэнергия. Это обусловлено многими факторами: всеобщим увеличением мирового производства товаров, развитием транспорта и телекоммуникаций, разработкой удаленных месторождений полезных ископаемых, утилизацией отходов и увеличением объемов использования электроэнергии в быту.

Преподаватель. На доске расположены листы с различными словами и словосочетаниями. Подумайте, со словом «электроэнергия» какие слова у вас ассоциируются?

На доске прикреплены листы бумаги со словами «переменный ток», «трансформатор», «электростанции», «генератор», «линия электропередачи», «молекула», «КПД», «аморфное тело», «броуновское движение». Студенты выбирают слова. Ненужные слова преподаватель открепляет.

Предполагаемый ответ студентов. «Переменный ток», «трансформатор», «электростанции», «генератор», «линия электропередачи», «КПД».

Преподаватель. В течение учебного занятия вы будете заполнять опорный конспект (приложение 1). Оценивать себя вы будете сами, заполняя лист самоконтроля (приложение 2).

Запишите слова в опорный конспект. Эти понятия для вас будут основными ориентирами при изучении новой темы. Вы их вписываете возле координат К1, К2, и т.д., в том порядке как они расположены на доске.

Студенты оформляют опорный конспект.

1. Этап актуализации опорных знаний. Целеполагание

Преподаватель. Используя оставшиеся на доске слова, попробуйте сказать, о чем на уроке мы будет говорить?

Предполагаемый ответ студентов.

• Об электроэнергии и ее получении.

• Как можно передавать электроэнергию?

• Об электростанциях.

Преподаватель. А как бы вы сформулировали тему урока?

Студенты предлагают различные варианты.

Преподаватель. Вы правы, тема урока «Получение, передача и распределение электроэнергии». Цель нашего урока – рассмотреть систему получения, передачи и распределения электроэнергии, а также исследовать зависимость потерь электроэнергии при передаче от различных параметров и провести анализ положительных и отрицательных характеристик различных типов электростанций.

Запишите тему урока в центре опорного конспекта.

Студенты записывают тему урока в опорный конспект.

Преподаватель. Прежде чем мы перейдем к новой теме, давайте вспомним, что такое переменный электрический ток?

Предполагаемый ответ студентов. Электрический ток, изменяющийся со временем, называется переменным.

Преподаватель. С помощью какого устройства получают переменный ток?

Предполагаемый ответ студентов. Генератор тока.

Преподаватель. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Предполагаемый ответ студентов. Количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.

Преподаватель. Для чего нужен трансформатор?

Предполагаемый ответ студентов. Трансформатор нужен для преобразования переменного напряжения и силы тока при постоянной частоте.

Преподаватель. Поставьте в оценочный лист по 1 баллу за каждый правильный ваш ответ.

1. Подготовка к «открытию» нового знания. Формулирование учебной задачи

Преподаватель. Для производства электрической энергии строят специальные сооружения – электростанции. Подумайте, а вся ли энергия, получаемая на электростанции, доходит до потребителя?

Предполагаемый ответ студентов. Нет, будут потери при передаче электроэнергии. При прохождении тока по проводам они нагреваются. Чем больше сила тока, тем больше количество энергии выделяется в проводнике, согласно закону Джоуля-Ленца .

Преподаватель. А как можно уменьшить эти потери?

Предполагаемый ответ студентов. Сопротивление проводников можно найти по формуле , подставим ее в закон Джоуля-Ленца и получим . Можно увеличить площадь поперечного сечения проводника.

Преподаватель. Но ведь масса проводов увеличится, что не выгодно. Что еще можно сделать для уменьшения потерь?

Предполагаемый ответ студентов. Уменьшить силу тока, следовательно увеличить напряжение.

Преподаватель. Передавать ток низкого напряжения (100 – 200 В) на расстояние выше 2 км из-за больших потерь в проводах невыгодно. Итак, нужно повысить напряжение, а как это сделать?

Предполагаемый ответ студентов. Использовать повышающий трансформатор.

Преподаватель. Совершенно верно. Итак, наша задача на уроке выяснить как передается электроэнергия на большие расстояния, каким образом она преобразуется и на каких типах электростанций она вырабатывается.

1. Работа над новой темой («открытие» нового знания)

Преподаватель. Обратите внимание, что нельзя подводить в дома, на заводы и фабрики ток высокого напряжения, так как прикосновение к проводу, находящемуся под высоким напряжением, опасно для жизни людей. Что нужно сделать, чтобы этого избежать?

Предполагаемый ответ студентов. Можно понизить напряжение переменного тока с помощью понижающего трансформатора.

Преподаватель. Отметьте в опорном конспекте виды трансформаторов.

Обычно понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходят в несколько этапов. Посмотрите на экран. Здесь представлена схема передачи и распределения электроэнергии (рис.1) (приложение 3).

Рис.1 Схема передачи и распределения электроэнергии

На каждом этапе напряжение становится все меньше, а территория, охватываемая электрической сетью, − все шире. После преобразования электроэнергия поступает к потребителю.

С потребителями электроэнергии электростанции связаны либо воздушными, либо кабельными линиями электропередач (ЛЭП). Воздушные линии электропередачи – это провода, подвешенные на изоляторах к стальным или железобетонным опорам.

По мере увеличения напряжения при одной и той же мощности сила тока в линии уменьшается; следовательно, уменьшаются потери. Необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния под высоким напряжением и при больших передаваемых мощностях приводит к тому, что оборудование ЛЭП становится дорогим.

В городах ток высокого напряжения передается по кабельным линиям электропередач.

Отметьте в опорном конспекте виды линии электропередачи.

Первый план электрификации нашей страны был разработан в 1920 году. Правительство под руководством В.И. Ленина начало разработку перспективного плана электрификации страны, для чего была создана Комиссия по разработке плана электрификации. К работе комиссии было привлечено около 200 учёных и инженеров. В декабре 1920г. выработанный комиссией план был одобрен. Владимир Ильич Ленин говорил: «Коммунизм – это есть Советская власть плюс электрификация всей страны».

План Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО), рассчитанный на 10-15лет, предусматривал строительство 30 районных электрических станций (20ТЭСи10ГЭС) общей мощностью 1,75млн.кВт. Проект ГОЭЛРО положил основу индустриализации в России. План в основном был перевыполнен к 1931 году. Выработка электроэнергии в 1932 году по сравнению с 1913 годом увеличилась не в 4,5 раза, как планировалось, а почти в 7 раз³.

Обратите внимание, насколько важно было провести электрификацию страны.

Сегодня электрические станции ряда районов страны объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой присоединены потребители. Такое объединение, называемой энергосистемой, дает возможность сгладить «пиковые» нагрузки потребления энергии в утренние и вечерние часы. На территории нашей страны действует Единая энергетическая система (ЕЭС), в которую включены различные объекты электроэнергетики, которые взаимосвязаны между собой. На экране представлена часть карты Единой энергетической системы (рис.2). На ней можно обнаружить Курскую АЭС⁴.

Рис. 2. Карта ЕЭС России

Не забывайте заполнять опорный конспект и выставлять баллы за правильные ответы в лист самоконтроля.

1. Включение нового знания в систему имеющихся знаний

Преподаватель. А теперь обратите внимание на круговую диаграмму, которая также построена на основе данных из таблицы, предложенной в начале урока (диаграмма 2).

Какую информацию можно получить, анализируя данную диаграмму?

Предполагаемый ответ студентов. Какие типы электростанций работают в нашей стране. Какая доля производства электроэнергии каждого типа электростанции.

Преподаватель. По тем данным, которые мы видим, какой вывод можно сделать?

Предполагаемый ответ студентов. Основное количество электроэнергии производят тепловые электростанции – 65%, остальная часть электроэнергии приблизительно в равных долях приходится на атомные и гидроэлектростанции, совсем незначительную часть – производят нетиповые электростанции.

Диаграмма 2.

Доля различных типов электростанций

в производстве электроэнергии в России, 2016 г.

Преподаватель. Какие типы электростанций можно выделить?

Предполагаемый ответ студентов. Тепловые, атомные и гидроэлектростанции.

Преподаватель. А какие еще вы знаете виды электростанции?

Предполагаемый ответ студентов. Ветряные, приливные, геотермальные.

Преподаватель. Отметьте в опорном конспекте типы электростанций. Обратите внимание, перед каждым из вас находится описание характеристик четырех видов электростанций, причем, только часть текста у вас выделена жирным шрифтом (приложение 4). Я предлагаю выполнить следующее задание: вы работаете с выделенным текстом, в котором рассматривается один вид электростанции, и заполняете таблицу в вашем опорном конспекте. Ваша задача указать, какие ресурсы используют, преимущества и недостатки того или иного типа электростанции. Время на выполнение этого задания 5 минут, затем мы вместе заполним таблицу на доске, проверим себя и при необходимости внесем коррективы в свою работу (таблица 2).

Таблица 2.

Характеристика различных типов электростанций

В течение 5 минут студенты работают с текстом и записывают характеристики в таблицу. Затем преподаватель вызывает по одному обучающемуся к интерактивной доске, чтобы заполнить таблицу. Студент комментирует свои записи. Если есть дополнения от группы, то они уточняются и записываются.

Преподаватель. Если вы правильно выполнили это задание, то поставьте в оценочный лист себе 5 баллов. Тот, кто выходил работать к доске, получает дополнительно 2 балла.

Ребята, обратите внимание на ветряные электростанции. Они очень редко встречаются в России, но в 20-е годы XX столетия наблюдался всплеск интереса к ним. Вспомните, кто из наших земляков работал в этом направлении?

Предполагаемый ответ студентов. Анатолий Георгиевич Уфимцев.

Преподаватель. Совершенно верно. Мы с вами посетили дом-музей его деда Федора Алексеевича Семенова и Анатолия Георгиевича Уфимцева. Что интересного вы узнали об Уфимцеве?

Предполагаемый ответ студентов. Анатолий Уфимцев учился в Курском реальном училище. Он очень интересовался различными механизмами. Но, к сожалению, училище он не закончил. Так случилось, что Анатолий Уфимцев был арестован и сослан на 5 лет. Затем он вернулся в Курск, организовал мастерскую и активно работал над своими изобретениями. Анатолий Уфимцев был знаком с Максимом Горьким.

Преподаватель. А какие его изобретения вы запомнили?

Предполагаемый ответ студентов. Сфероплан, на который он установил свой двигатель. Двухтактный нефтяной двигатель. Применение соосных винтов, вращающихся в разные стороны. Он изобрел инерционный аккумулятор. Уфимцев сконструировал ветродвигатель, а на его основе ветроэлектростанцию.

Преподаватель. Обратите внимание на доску, здесь представлены рисунки студентов, выполненные ими после посещения дома-музея в прошлом году. Более подробно о ветроэлектростанции А.Г. Уфимцева нам расскажет …

Выступает студент с сообщением, демонстрирует презентацию.

Преподаватель. Обратите внимание, каким разноплановым, интересным был Анатолий Георгиевич Уфимцев. В его жизни много было преград, но, тем не менее, он занимался изобретательством. Недаром Горький называл его «поэтом в области научной техники».

1. Рефлексия. Подведение итогов учебного занятия

Преподаватель. Сейчас давайте подведем итоги нашего урока. О чем мы сегодня говорили, что мы успели изучить?

Предполагаемый ответ студентов. Мы рассмотрели положительные и отрицательные стороны использования различных электростанций. Систему передачи и распределения энергия при поступлении к потребителю.

Преподаватель. Давайте рассчитаем ваш коэффициент полезного действия на уроке. Вы должны разделить количество полученных вами баллов на общее число баллов и умножить на 100 %.

Студенты считают КПД своей работы на уроке.

Преподаватель. Поднимите руку те, чей КПД составляет от 10 до 30 %, от 31 до 60 %, от 61 до 80 %, от 81 до 100%. Студенты, получившие КПД 81-100 %, поставьте в оценочный лист отметку «5», 61-80 % − отметку «4». Надеюсь, на следующих уроках студенты с меньшим КПД будут работать более активно.

Преподаватель. А теперь я предлагаю вам высказать свое мнение о вашем эмоциональном состоянии на уроке и о степени освоенности материала. На доске есть две системы координат. Под осью «Эмоциональное состояние на уроке» прикреплены слова «безразличие», «беспокойство», «спокойствие», «удивление», «доволен собой». Вы выбираете наиболее близкое на данный момент для вас слово, характеризующее ваше состояние, и над ним прикрепляете стикер. На второй системе координат указаны следующие слова: «ничего не понял», «есть пробелы», «все понятно». Вы также над подходящим для вас словосочетанием прикрепляете стикер. В итоге мы получим две гистограммы (приложение 5, 6).

Студенты прикрепляют стикеры. Затем преподаватель комментирует полученную гистограмму.

1. Инструктирование о выполнении домашнего задания

Преподаватель. Вы должны заполнить до конца таблицу, используя тексты о различных видах электростанций. Подобрать информацию о приливных и геотермальных электростанциях, ссылки на источники указаны в опорном конспекте. Изучить параграфы 15.16, 15.17 по учебнику и ответить на вопросы.

Приложение 1

О порный конспект

Приложение 2

Лист самоконтроля

П риложение 3

Приложение 4

ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ТЭС)

На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко связан с валом генератора. Паровые турбины весьма быстроходны. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40 %, это небольшое значение. ТЭС может территориально быть расположена в любой географической точке. Организация работы станции данного типа не потребует привязывания местонахождения станционной установки в непосредственной близости с определёнными природными ресурсами. Топливо может доставляться к станции из любого места мира с помощью автомобильного или железнодорожного видов транспорта. Стоимость топлива, вырабатываемого ТЭС, по сравнении с аналогичным дизельным, будет дешевле.Вырабатываемая энергия не зависит от сезонного колебания мощности, что свойственно ГЭС. В ходе работы происходит выделение воды и пара, что может быть задействовано для организации отопительного процесса или в иных технологических задачах.

Деятельность ТЭС способна спровоцировать явление «парникового эффекта» и прохождение кислотных дождей. Нарушение теплового баланса водоёмов, который происходит в процессе сброса ТЭС охлаждающей воды, что приводит к повышению температурных показателей. В ходе эксплуатации ТЭС используются те природные ресурсы, естественное возобновление которых невозможно, поэтому количество этих ресурсов постепенно уменьшается.

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ТЭС)

На гидроэлектростанциях (ГЭС) используется для вращения роторов генераторов потенциальная энергия воды. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами. Коэффициент полезного действия ГЭС достигает 92 %.

Чаще всего для них на реках сооружаются плотины, благодаря которым образуются огромные хранилища водного ресурса. При этом река, на которой предполагается строить электростанцию, должна быть полноводной, чтобы наверняка круглогодично обеспечивать водой турбины электрогенераторов. Положительным фактором подобного производства электроэнергии является возобновление используемых природных ресурсов. Гидростанции гибки в управлении. С помощью их турбин можно регулировать мощность станции от минимальной до предельной. При этом отличие от тепловых и некоторых других станций они способны быстро набирать рабочую мощность с минимальных показателей.

Функционирование ГЭС не сопровождается вредными загрязнениями воздуха. К положительным факторам можно и отнести влияние их водохранилищ на формирование более умеренных климатических показателей в соответствующем регионе.

При строительстве плотин идет затопление больших массивов сельскохозяйственных угодий, в том числе плодородных земель. При сооружении плотин нужны огромные затраты на строительство шлюзов для перевода судов на нужный уровень воды.

АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (АЭС)

Все большее распространение получает использование урана. При делении его ядер выделяется большое количество энергии. Это топливо обладает колоссальной эффективностью по сравнению с прочими сырьевыми источниками энергии. Атомные электростанции обладают большим КПД около 80 %.

Однако применение радиоактивных веществ сопряжено с риском масштабного загрязнения окружающей среды в случае аварии. Кроме того, возведение АЭС и утилизация отработанного топлива чрезвычайно капиталоёмкие. Развитие этого вида энергетики осложняется и тем, что пока немногие страны могут обеспечить подготовку научных и технических специалистов, способных разработать технологии и обеспечить квалифицированную эксплуатацию АЭС.

Ветроэлектростанции (ВЭС)

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Так как энергия ветра является следствием деятельности солнца, то её относят к возобновляемым видам энергии.

Ветряные электростанции не выделяют никаких вредных веществ, не загрязняют окружающую среду. К сожалению, их все же нельзя назвать полностью экологически безопасными, так как ветроэнергетическая установка довольно шумная, и поэтому в Европе законодательно установлен предельный уровень шума для дневного и ночного времени, который ветряные электростанции не должны превышать.

Эффективность работы ветряной электростанции зависит от времени года, времени суток, погодных условий и географического положения. Иногда к минусам ветряных электростанций относят довольно большую площадь, которую занимают ветроустановки (электростанция может содержать сто и более ветроэнергетических установок). Однако, наряду с наземными ветряными электростанциями, сейчас устанавливаются и прибрежные (их существенным плюсом является стабильность работы – за счет морских бризов), шельфовые (находятся в море на значительном удалении от берега (10-60 км), не занимают земельные участки, весьма эффективны, так как морские ветры регулярны и обладают значительной скоростью).

Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в Калининградской области.

На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт).

Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО₂, 9 тонн SO₂, 4 тонн оксидов азота.

Домашнее задание

1. Заполнить до конца таблицу, используя тексты о различных видах электростанций.

2. Подобрать информацию о приливных и геотермальных электростанциях.

Список источников:

1. Энергия из земных глубин – [Электронный ресурс] https://altenergiya.ru/termal/energiya-iz-zemnyx-glubin.html

2. Геотермальные электрические станции – [Электронный ресурс] https://alter220.ru/geoterm/geotermalnaya-elektricheskaya-stantsiya.html

3. Приливные электростанции плюсы и минусы при строительстве в России и мире – [Электронный ресурс] http://madenergy.ru/stati/princip-raboty-prilivnoj-ehlektrostancii-v-rossii-i-mire.html

4. ПОЭС: кто впереди планеты всей? – [Электронный ресурс] https://altenergiya.ru/gidro/poes-kto-vperedi-planety-vsej.html

1. Изучить параграфы 15.16, 15.17 по учебнику и ответить на вопросы.

Приложение 5

Текст сообщения студента по теме «покорение ветра»

Завоевание ветра с древних времен являлось задачей, над которой ломали голову лучшие представители человечества. Последние два десятилетия своей жизни Уфимцев посвятил работе по использованию энергии ветра.

В 1918 году он создает инерционно-кинетический аккумулятор, который помог преодолеть неравномерность ветра. Всем известно, что ветер дует толчкообразно, поэтому и приток энергии, которую он несет неравномерен. Уфимцев строит своеобразный маховик, усовершенствованной конструкции, с минимальными потерями на трение подшипников о воздух и поэтому способный запасать энергию на десятки минут от одного порыва ветра до следующего за ним.

Инерционный аккумулятор представлял собой тяжёлый диск массой в 300 кг, вмонтированный в вакуумную камеру, вращающийся на вертикальной оси с шариковым подшипником, в кожухе, из которого выкачан воздух. Аккумулятор Уфимцева становился промежуточным звеном между валом ветродвигателя, из которого он принимает энергию и осью электрогенератора, которому он эту энергию отдает.

И хотя аккумулятор был изобретен в 1918 году, потребовалось еще пять лет, чтобы получить патент. Впоследствии он был обменен на авторское свидетельство, таким образом, право на свое изобретение Уфимцев передал государству.

С помощью ученого-теоретика профессора Владимира Петровича Ветчинкина создал первое в мире ветроколесо с поворотными лопастями и переменным углом атаки − как в современных вертолетах! Используя это колесо, Уфимцев сконструировал ветродвигатель, а на его основе ветроэлектростанцию.

В апреле 1923 г. была собрана сумма 5000 руб. на строительство сооружения.

В целом конструкция первой ветроэлектростанции состояла из:

• Башни, представляющей собой правильную четырехугольную призму, для ее устойчивости применены растяжки. Ее высота 42 м с площадкой.

• Поворотной конструкции.

• Ветросиловой установки, состоящей из трёхлопастного ветроколеса диаметром 10 м, имеющего механизм (первый в мире) управления шагом лопастей, и флюгерные лопасти.

• Инерционно-кинетического аккумулятора, выполненного в виде диска диаметром 95 см и массой 328 кг, помещённого в кожух с разреженным воздухом.

• Динамо-машины постоянного тока мощностью 3,5 кВт (220 В, 16 А) при 1580 об/мин.

Ветроэлектростанция мощностью 3,5 кВт была построена во дворе усадьбы Уфимцева и дала первый ток в февраля 1931 г. Она освещала двухэтажный дом, питала станки, которые стояли в подвале, и освещала часть улицы. Благодаря инерционному аккумулятору, ветроэлектростанция в течение 20-30 мин. давала ток при отсутствии ветра.

После его смерти ветроэлектростанция была остановлена, с тех пор ее не смогли перезапустить.

Приложение 5

Рефлексия методом

«Гистограмма эмоционального состояния

обучающегося на уроке»

Приложение 6

Рефлексия методом

«Гистограмма уровня освоения учебного материала обучающимися»

1^Педагогика: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / П.И. Пидкасистый, В.А. Мижериков, Т.А. Юзефавичус; под ред. П.И. Пидкасистого. − 2-е изд., перераб. и доп. − М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 624 с.

2^Россия в цифрах – [Электронный ресурс] http://www.gks.ru/free_doc/doc_2017/rusfig/rus17.pdf

3^ Большая советская энциклопедия – [Электронный ресурс] https://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/76884

4^ Карта ЕЭС России – [Электронный ресурс] http://energosoft.info/pic/elsxemrus.gif