Сталий розвиток суспільства: запорізький регіональний досвід: монографія



Сторінка19/23
Дата конвертації25.12.2016
Розмір2.93 Mb.
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   23

3.5. Досвід залучення студентів Запорізького національного університету та учнів Запорізької області до енергозберігаючої діяльності(А. М. Андрєєв)


Успішне формування в учнів нового світогляду щодо енергозбереження, розвиток у них відповідних компетентностей залежить від активного включення вчителів у цей процес. А це можливо лише за умови сформованості в них професійної культури у сфері енергозбереження, від їх готовності організовувати навчальну (у тому числі, практичну) природоохоронну та природодослідницьку діяльність учнів. Тому серед пріоритетних напрямків розвитку освіти і виховання у сфері енергозбереження є фахова підготовка студентів (майбутніх вчителів фізики) та перепідготовка вчителів.

На сьогодні вже здійснюється підготовка вчителів до викладання дисциплін з енергозбереження. Серед шляхів її здійснення наведемо такі [118, с. 96]:

1. Курси підвищення кваліфікації вчителів. Так, за рекомендаціями Міністерства освіти і науки України, питання енергозбереження включено до змісту навчальних курсів підвищення кваліфікації при інститутах післядипломної педагогічної освіти (обласних, міських, республіканському і центральному).

2. Система тренінгів і система консультаційних пунктів на основі базових шкіл або інститутів. Як приклад, вкажемо на досвід проведення Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України спільно з Державним комітетом України з енергозбереження, Інститутом енергозбереження і енергоменеджменту Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» серії навчальних семінарів-тренінгів (в рамках яких, зокрема, відбулося навчання вчителів фізики, що викладають у початкових класах, директорів позашкільних навчальних закладів з організаційно-технічних питань енергозбереження).

3. Самоосвіта. Цей напрямок можливий за умови функціонування періодичної освітянської преси, електронних видань (веб-сторінок) та за умови видання навчально-методичної літератури (у першу чергу, з фізики) із сучасною інформацією щодо енергозбереження.

Проте на даний час майже відсутні ґрунтовні теоретико-методичні розробки, пов’язані з підготовкою майбутніх вчителів-фізиків до реалізації практичного включення учнів до природоохоронної та енергозберігаючої діяльності при навчанні фізики, а також до формування в них інших складових компетентності у сфері енергозбереження. Крім того, бракує і конкретних дидактичних розробок для вчителів фізики (навчальних методик, розробок уроків, творчих завдань), що мають за мету формування в учнів зазначеної компетентності.

Отже, формування професійної культури у галузі енергозбереження та енергоефективності майбутніх вчителів фізики є важливою методичною задачею.

Навчально-наукова лабораторія енергоефективності та енергозбереження Запорізького національного університету. З метою активізації діяльності у галузі енергозбереження та підвищення її результативності, у Запорізькому національному університеті (ЗНУ) була створена (у жовтні 2010 р.) навчально-наукова лабораторія енергоефективності та енергозбереження (далі – лабораторія). Попри досить короткий термін існування, ця лабораторія вже досягла певних успіхів як у науково-дослідницькій, так і у навчальній сферах своєї діяльності. Тому висвітлення досвіду її функціонування має як практичне значення (зокрема, стане у пригоді для інших ВНЗ), так і важливе дидактичне значення, поза як у методичній літературі майже відсутні дослідження, присвячені особливостям ефективного залучення студентів (майбутніх учителів фізики) у процесі їх фахової підготовки та учнів загальноосвітніх шкіл (у процесі вивчення ними фізики) до практичної діяльності у галузі енергозбереження.

У даній статті ми маємо на меті навести особливості створення та функціонування лабораторії; розглянути основні напрямки її діяльності в контексті фахової підготовки майбутніх вчителів фізики до організації навчальної діяльності учнів з енергозбереження; висвітлити методичні особливості проведення навчальних занять експериментальної групи на базі лабораторії.



Особливості створення та функціонування лабораторії. Структурно навчально-наукова лабораторія енергоефективності та енергозбереження (далі лабораторія) відноситься до науково-дослідної частини університету. У складі лабораторії працюють чотири співробітники на чолі із завідувачем лабораторії (ним є автор статті). Кожен із співробітників лабораторії – фахівець у певній галузі знань: теплотехніка, автоматизація теплових мереж, електроніка та робототехніка, фізика та методика її викладання. Підставами для створення лабораторії енергоефективності та енергозбереження, які вказують на її доцільність та актуальність, виступили [78]:

1. Закон України «Про енергозбереження» (від 01.07.1994 р., №74/94-ВР).

2. Закон України «Про вищу освіту» (від 17.01.2002 р., №2984-ІІ).

3. Постанова Кабінету Міністрів України «Про затвердження Державної цільової економічної програми енергоефективності на 2010 – 2015 роки» (від 01.03.2010 р., №243).

4. Розпорядження Кабінету Міністрів України «Про програми підвищення енергоефективності та зменшення споживання енергоресурсів» (від 17.12.2008 р., №1567-р).

5. Наказ Національного агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів «Про затвердження Методики галузевих, регіональних програм енергоефективності та програм зменшення споживання енергоресурсів бюджетними установами шляхом їх раціонального використання» (від 17.03.2009 р., № 33).

На базі лабораторії енергоефективності та енергозбереження (відразу після її створення) було сформовано експериментальну (проблемну) групу, до складу якої увійшли:

– студенти фізичного факультету ЗНУ (напрямів підготовки «Фізика» та «Прикладна фізика»), більшість з яких – майбутні вчителі фізики;

– студенти Економіко-правничого коледжу ЗНУ (спеціальностей «Розробка програмного забезпечення», «Організація виробництва»);

– учні загальноосвітніх шкіл Запоріжжя та області, які одночасно є вихованцями різних гуртків (у першу чергу, винахідницькі та фізико-математичні гуртки) Комунального закладу «Запорізький обласний центр науково-технічної творчості учнівської молоді «Грані» Запорізької обласної ради;

– учні інших областей (зокрема, школярі Міжводненської загальноосвітньої школи Чорноморського району Автономної республіки Крим), співпраця з якими відбувалася, головним чином, дистанційно за допомогою глобальної мережі (зокрема, з використанням сучасних телекомунікаційних засобів зв’язку).

Чисельність експериментальної групи в середньому складає 20-25 осіб. Предметом її діяльності (визначається напрямками роботи самої лабораторії) виступають інновації у сфері енергозберігаючих технологій: розробка і дослідження нових технічних рішень у галузі енергозбереження, вивчення вже відомих способів і пристроїв енергозбереження, написання науково-дослідницьких робіт та їх представлення на всеукраїнських та міжнародних студентських та учнівських конкурсах фізико-технічного спрямування, написання наукових статей та заявок на передбачувані винаходи тощо.

Напрямки діяльності лабораторії в контексті фахової підготовки майбутніх вчителів фізики до організації навчальної діяльності учнів з енергозбереження. Серед напрямків діяльності лабораторії умовно можна виділити науково-дослідницьку, практичну та навчально-просвітницьку складові. Розглянемо кожну з них докладніше із наведенням конкретних результатів. У першу чергу нас цікавитимуть результати, отримані спільно із представниками експериментальної групи лабораторії.

Науково-дослідницька складова.Науково-дослідницька діяльність лабораторії пов’язана із розробкою та створенням нових технічних рішень (таких, що мають елементи об’єктивної новизни) у галузі енергозбереження та енергоефективності, а також з їх теоретичними та експериментальними дослідженнями. Насамперед, це розробка і дослідження способів та пристроїв для використання альтернативних джерел енергії; розробка ефективних способів енергозаощадження в бюджетних установах.

Як приклад, зупинимося на розробці, що присвячена проблемі перетворення механічної енергії хвиль на поверхні водоймищ (насамперед, морських хвиль та хвиль повноводних річок) в електричну енергію. Відповідне технічне завдання можна сформулювати у вигляді наведеної нижче винахідницької задачі. Такий методичний прийом (задачний спосіб подання розв’язуваних фізико-технічних проблем) дозволяє у подальшому використовувати сформульовану винахідницьку задачу як дидактичний засіб у навчальному процесі з фізики. Особливу цінність ці задачі мають для позакласної роботи з учнями та студентами.

Рис. 3.8. Хвилі – невичерпне джерело енергії.

Задача. «Хвильова енергетика». Одним з існуючих видів альтернативних (поновлюваних) джерел енергії є хвилі на поверхні океанів,морів, повноводних річок (див. Рис. 3.8).Для перетворення енергії хвиль в механічну чи електричну енергію вже існують чимало конструкцій хвильових енергетичних установок. Одним з перспективних варіантів їх використання є автономне енергозабезпечення бакенів (буїв) і маяків, які вказують напрямок руху суднам. Проте хвильова енергетика розвивається досить повільно через велику кількість технічних проблем, що виявляють себе при перетворюванні енергії хвиль. Серед них: розосередження енергії на великій площі, непостійне хвилевідтворення, низька швидкість руху хвиль при значній силі їхньої дії. Крім того, існуючі хвильові енергетичні установки мають ще й конструктивні недоліки. Виявіть ці недоліки та спробуйте їх усунути (або запропонуйте власну конструкцію хвильової енергетичної установки).

Представниками експериментальної групи лабораторії спільно з її співробітниками розроблено конструкцію такого пристрою – хвильової енергетичної установки (на яку отримано деклараційний патент України на корисну модель [84]). Запропонований ними пристрій відрізняється від вже існуючих хвильових енергетичних установок тим, що його гвинтовий перетворювач енергії виконаний із гнучких лопатей.

Формула корисної моделі: хвильова енергетична установка, що містить гвинтовий перетворювач енергії, виконаний у вигляді лопатевого гвинта, з’єднаного муфтою з валом та через підвищувальний редуктор з генератором, кожух, плавучість, яка відрізняється тим, що додатково містить штангу, жорстко закріплену до плавучості; шток, шарнірно з’єднаний зі штангою; стойку, в якій у підшипниках установлений вал; кронштейн, який з одного боку прикріплено до штока, а з іншого до стойки; концентратор потоку води з направляючими лопатками, що з’єднаний зі стойкою за допомогою тримачів; причому лопаті лопатевого гвинта є гнучкими та пружними і жорстко закріплені з одного боку на вісях-спицях.

Співавторами цього винаходу є члени експериментальної групи: Тернові Вадим і Владислав (на той час вони були студентами другого курсу Економіко-правничого коледжу ЗНУ), Умеров Еннан (учень 10 класу Міжводненської загальноосвітньої школи Чорноморського району Автономної республіки Крим) та Котов Денис (учень 10 класу Василівської гімназії «Сузір’я»).

Членами експериментальної групи проведено оцінні розрахунки робочих параметрів запропонованої хвильової установки (зокрема, зроблено розрахунок механічної потужності установки залежно від площі, яку охоплює лопатевий гвинт, і параметрів хвиль (висоти і періоду); а також розрахунок мінімального об’єму плавучості для забезпечення заданої потужності) [5]. Виготовлено діючу модель, яка дозволила експериментально перевірити результати розрахунків. Крім того, модель має і дидактичне значення. Її можна використовувати як демонстраційний пристрій при ознайомленні студентів-фізиків (майбутніх учителів) і учнів з питаннями, присвяченими альтернативній енергетиці.

Запропонована конструкція хвильової енергетичної установки шляхом використання гвинтового перетворювача енергії з гнучкими лопатями дозволяє підвищити ККД перетворення енергії хвиль водоймищ в електричну енергію, завдяки спрощеному механізму відбору механічної енергії хвиль, та має відносно низьку матеріалоємність.

Є підстави стверджувати, що галузями застосування розглянутої хвильової енергетичної установки можуть стати наступні.

1. Виробництво електричної енергії. Цей напрямок, передусім, пов’язаний із використанням установки як:

– автономне (портативне) джерело струму для туристичних походів (наприклад, для підзарядки мобільних телефонів та фото/відео камер);

– джерело електроенергії для буїв, бакенів та маяків, а також для енергозабезпечення океанографічних зондів та годівниць для розведення риб;

– додаткове джерело електроенергії для мешканців узбережних районів;

– пристрою для гасіння бортових коливань маломірних суден (див. Рис. 3.9, Рис. 3.10).

Рис. 3.9. Рис. 3.10.

Гасіння бортових коливань на прикладі діючої моделі пристрою:

3.9.Хвильова установка в нижньому положенні;

3.10. Хвильова установка у верхньому положенні.

2. Навчальний процес з фізики. Навчальну модель цієї установки можна використовувати як наочний пристрій для демонстрації перетворення механічної енергії хвиль в електричну (докладно про методичні особливості використання навчальної моделі установки йдеться у [2]).

Взагалі за період існування лабораторії (з 2010 р.) членами експериментальної групи вже отримано п’ять деклараційних патентів на корисні моделі: «Хвильова енергетична установка», «Анемометр», «Пристрій для демонстрації перетворення теплової енергії в механічну», «Рідинна самоцентруюча опора», «Демонстраційний магазин опорів», та опубліковано три наукові статті (дві з яких у фахових виданнях) [5; 3; 4].



Практична складова. У рамках цієї складової умовно можна виділити такі основні напрямки діяльності лабораторії:

– апробація розроблених лабораторією способів та засобів енергозаощадження на базі університету та внесення пропозицій щодо їх впровадження на підприємствах (організаціях) області (в цьому відношенні Запорізький національний університет виступив експериментальною площадкою);

– впровадження існуючих енергозберігаючих технологій в університеті;

– моніторинг витрат енергоресурсів в університеті.

Як приклад, розглянемо одну з практичних задач, яку успішно розв’язано співробітниками спільно із експериментальною групою [60, с. 20-21].

Задача.«Оптимізація теплопостачання університету». Найбільші комунальні витрати університету пов’язані із обігрівом приміщень. Для забезпечення комфортних умов навчання та праці температура повітря у приміщенні має складати близько 20°С. Але вночі, на канікулах або карантині навчальний процес призупиняється. Яким чином забезпечити комфортні умови для студентів та працівників університету, ощадливо використовуючи при цьому теплову енергію?

Конкретизуємо поставлене завдання у такий спосіб. Яким чином забезпечити комфортну температуру повітря вдень і отримати економію вночі? Для розв’язування цього завдання лабораторією розроблено поетапний комплекс заходів.

Для здійснення контролю середньої температури всіх кімнат у будівлі (перший етап) було встановлено мережу температурних сенсорів у приміщеннях навчальних корпусів.

На другому етапі розроблено електронний регулятор елеваторного вузла, який підтримує необхідну температуру теплоносія у радіаторах опалення для забезпечення середньої температури у приміщенні на рівні 20°С удень і 18°С вночі незалежно від погодних умов. Система дозволила уникнути перегріву повітря у приміщеннях під час зимових відлиг (який раніше сягав 27°С) і переохолодження повітря із настанням сильних холодів.

Наступний етап був пов’язаний із тепловізійним обстеженням будівель. Це дозволило виявити місця із підвищеними тепловими втратами – так звані «мости холоду» (див. Рис. 3.11) – із наступним їх утепленням. Досить значні теплові втрати спостерігалися крізь зовнішні стіни за радіаторами опалення. Для зменшення цих втрат за радіаторами було встановлено теплові екрани (виготовлені, наприклад, з ізолону).


бондарь 1 imag0168

а) б)


Рис. 3.11. Тепловізійне обстеження навчального корпусу №1 ЗНУ:

ділянка стіни, сфотографована тепловізором (а) та звичайною фотокамерою (б).


Розв’язуючи задачу енергозбереження в університеті, співробітники лабораторії спільно із творчою групою значну увагу також приділяють і вже відомим заходам (при цьому внесок творчої групи полягає, головним чином, у проведенні теоретичної оцінки ефективності впровадження певного заходу). Серед них вкажемо на такі:

– герметизація старих вікон та їх поступова заміна на сучасні металопластикові;

– заміна сталевих теплопроводів (без теплоізоляції) системи гарячого водопостачання на нові, наприклад, попередньо ізольовані теплопроводи (у процесі їх виготовлення простір між сталевою та футерувальною трубами заповнюють поліуретановою піною), та утеплення теплотрас сучасними теплоізолювальними матеріалами;

– облаштування радіаторів системи опалення автоматичними терморегуляторами або клапанами;

– підвищення коефіцієнта потужності споживачів електроенергії;

– заміна ламп розжарювання на компактні люмінесцентні лампи;

– вибір енергоефективних схем включення світильників освітлення та їх раціональне розташування у приміщенні;

– встановлення датчиків присутності для автоматичного відключення світильників, а також датчиків контролю природної освітленості;

– запровадження енергоакумулюючих схем освітлення та опалення приміщень за рахунок використання сонячних батарей та сонячних колекторів;

– встановлення вітрових установок на територіях з підвищеним вітровим потенціалом (наприклад, на базах відпочинку ЗНУ на узбережжях Азовського та Чорного морів).

Серед результатів, зроблених у цьому напрямку студентами-фізиками (членами експериментальної групи лабораторії), наведемо такі:

1) розроблено та реалізовано схему експериментальної установки для тестування компактних люмінесцентних ламп, яка дозволяє встановити залежність фізичних характеристик цих ламп (сили струму та споживаної потужності; освітленості, що дає лампа на певній відстані) від перепадів напруги в електромережі;

2) розроблено методики дослідження ефективності використання тепловідбивних екранів, що встановлюються за радіаторами опалення, заміни сталевого магістрального трубопроводу на металопластиковий, заміни звичайних вікон на металопластикові;

3) проведено аналіз ефективності використання геліосистеми для системи гарячого водопостачання в ЗНУ.



Навчально-просвітницька складова. У переліку напрямків діяльності експериментальної групи, окрім науково-технічних (про які вже йшлося вище), важливе місце посідає навчально-просвітницька діяльність лабораторії. Цей напрямок конкретизується у наступних формах.

1. Участь у реалізації загальнодержавних та регіональних освітніх програм з енергозбереження та енергоефективності, а також розповсюдження провідного досвіду у сфері енергозбереження.

Так, співробітниками лабораторії спільно із експериментальною групою було організовано проведення соціологічного дослідження серед викладачів, студентів і працівників ЗНУ на тему: «Ставлення громадськості до проблем підвищення енергоефективності та використання альтернативних джерел енергії» (дане опитування проведене на виконання листа МОНУ №6/2-5 від 05.01.2011). Заповнені анкети було направлено до Національного агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів. А в ЗНУ лабораторією було проведено семінар, присвячений обговоренню результатів цього дослідження. В ньому взяли участь студенти фізичного факультету ЗНУ, учні загальноосвітніх шкіл, вчителі, керівники учнівських гуртків.

Іншим прикладом просвітницької роботи лабораторії є розроблення нею спільно із Центром незалежних соціологічних досліджень ЗНУ проекту анкети для масового опитування на тему, пов’язану з енергозбереженням (на виконання листа Запорізької державної адміністрації від 23.03.2011 № 08-22/0784).

2. Участь у міжнародних та всеукраїнських фізико-технічних конкурсах, спеціалізованих виставках, форумах, ярмарках, присвячених енергоефективності та енергозбереженню. Підготовка студентів-фізиків та учнів експериментальної групи до участі у цих заходах.

Як приклад зазначимо, що вже згадувана нами у цій статті розробка «Хвильова енергетична установка із гвинтовим перетворювачем енергії» була представлена у 2011 р. на 63-му Міжнародному конкурсі науково-технічної творчості школярів Intel International Science and Engineering Fair (скорочено Intel ISEF 2011), який проходив у м. Лос-Анджелес (штат Каліфорнія, США). На міжнародному етапі конкурсу Intel ISEF 2011 розробка посіла призове IV місце у секції «Виробництво і передача енергії».

3. Ознайомлення студентів-фізиків та учнів із сучасним обладнанням, що має відношення до енергозбереження.

Наприклад, у ході навчальних занять співробітники лабораторії знайомлять майбутніх учителів фізики з конструкцією та принципом дії таких сучасних вимірювальних приладів, як оптичний пірометр та тепловізор, а також формують у студентів уміння працювати з цими приладами (див. Рис. 3.12).

Важливо, що таке ознайомлення виступає яскравою ілюстрацією та сприяє кращому засвоєнню студентами відповідного теоретичного матеріалу, що вони вивчають в університеті. Адже через обмаль навчальних годин у викладача, що веде, скажімо, загальний курс фізики, як зазвичай, практично не залишається часу на розкриття прикладних питань навчального матеріалу. Тому залишається сподіватись, що студент розгляне їх самостійно. З огляду на це, зокрема, ознайомлення студентів з оптичним пірометром та тепловізором нами проводиться одночасно з вивченням ними теми «Температура. Емпіричні шкали температур. Способи і прилади для вимірювання температури» у курсі молекулярної фізики.
imag0157 p2016004

а) б)


Рис. 3.12. Формування у студентів уміння користуватися

сучасними вимірювальними приладами:

оптичним пірометром (а) та тепловізором (б).
4) Розв’язування зі студентами-фізиками та учнями творчої групи навчальних фізичних задач, тематика яких пов’язана з питаннями енергозбереження. Що стосується місця таких задач у навчальному процесі з фізики загальноосвітньої школи, то особливу увагу їм можна приділити під час наступних форм навчальної діяльності.

5) Позакласні заняття (у тому числі гурткові). Ця форма діяльності передусім пов’язана з підготовкою учнів до участі у фізичних олімпіадах різних етапів, а також у всеукраїнських та міжнародних фізико-технічних конкурсах (для прикладу вкажемо на Всеукраїнський конкурс-захист науково-дослідницьких робіт учнів – членів Малої академії наук (МАН) України; Всеукраїнський турнір юних винахідників і раціоналізаторів; Міжнародний конкурс молодіжних проектів з енергозбереження «Енергія і середовище»). Наведемо приклад відповідної винахідницької задачі, яку можна використовувати у процесі підготовки до участі у зазначених конкурсах.

Задача. «Освітлення коридорів». Одним із дієвих способів енергозбереження у закладах освіти є раціональне використання електроенергії, що витрачається на освітлення коридорів. Окрім використання енергозберігаючих ламп, важливе значення при цьому відіграє правильний вибір схеми освітлення та контроль за доцільністю ввімкнення ламп. Адже непоодинокі випадки, коли освітлення марнотратно працює на повну потужність навіть у тих його ділянках, де у пізній час людей взагалі не буває. З цим пов’язані досить значні витрати електроенергії (які обумовлюються не лише роботою ламп, але і втратами у дротах). Інколи за неуважністю лампи продовжують горіти і вдень, коли у штучному освітленні вже немає потреби. Можливими напрямками розв’язання окресленої проблеми є такі:

– застосування схем автоматичного ввімкнення/вимкнення світильників при заданому значенні освітленості коридору;

– використання на тих ділянках коридору, де немає потреби у яскравому світлі, малопотужних ламп (чергового освітлення), що можуть живитися від сонячних батарей. Запропонуйте можливі схеми реалізації описаних способів підвищення енергоефективності освітлення коридорів.



6) Уроки (та факультативні заняття), присвячені вивченню питань, пов’язаних з виробництвом, перетворенням та передачею енергії; з конструкцією та принципом дії простих механізмів та машин (теплові двигуни, теплові насоси та холодильні машини, електричні двигуни та генератори тощо); з раціональним використанням природних ресурсів та екологічними проблемами енергетики тощо. Як приклад наведемо дві задачі.

Задача. Тепловий насос підтримує температуру усередині будинку на рівні 20 °С, коли температура зовні 3 °С. Яку мінімальну роботу необхідно витратити, щоб передати 100 Дж теплоти усередину будинку?

Задача. Визначити потужність теплових втрат на нагрівання проводів лінії електропередачі від трансформаторної підстанції до споживачів. Лінія завдовжки 200 м виконана алюмінієвим проводом площею поперечного перерізу 0,5 см2 з питомим опором 2,8·10-8 Ом·м, а споживачі отримують потужність 10 кВт при напрузі 220 В.

7) Уроки (та факультативні заняття), присвячені повторенню та узагальненню навчального матеріалу, а також підготовці до зовнішнього незалежного оцінювання (ЗНО) з фізики. Наведемо приклади відповідних задач.

Задача (на узагальнення матеріалу). Яка кількість теплоти виділяється при гальмуванні автомобіля масою 1000 кг, якщо його швидкість змінюється від 50 км/год до нуля? Припускаючи, що цю теплоту можна використати для нагрівання 1 л води з початковою температурою 30 °С, знайти кінцеву температуру води. Питома теплоємність води 4200 Дж/(кг·К).

Задача (пропонувалася у ЗНО з фізики у 2008/09 н.р.). Під час роботи електродвигуна постійного струму сила струму в обмотці його ротора дорівнює 1 А. Якщо зупинити обертання ротора, сила струму в його обмотці збільшиться до 10 А. Визначте частку електричної енергії, що витрачається на нагрівання обмотки ротора під час його обертання. Напругу в мережі, від якої живиться електродвигун, уважайте сталою.

8) Розробка методичного забезпечення, пов’язаного із основами впровадження простих енергоефективних заходів, а також вихованням у студентів та учнів ощадливого ставлення до використання паливно-енергетичних ресурсів.



Методичні особливості проведення навчальних занять на базі лабораторії. Досвід організації навчальних занять на базі лабораторії показав, що оптимальна кількість учнів – членів творчої групи має складати 12 – 15 осіб. При цьому більш ефективною можна визнати таку організацію діяльності, коли конкретні технічні завдання учні виконують у невеликих (як правило, два-три учні) виконавчих групах (термін «виконавча група» ми запозичили з [22, с. 59]). Навчальні заняття на базі лабораторії проводяться один раз на тиждень, як зазвичай, впродовж двох годин. Частину завдання учні виконують вдома самостійно.

Аналіз літератури показав, що питання ефективної організації діяльності всього колективу учнів під час позаурочної роботи є досить непростим. Існує кілька підходів до його розв’язання. Найбільш поширеним є розділення групи учнів на підгрупи (такий підхід знаходимо, наприклад, у [22, с. 59] та [85]). Кожна підгрупа займається своєю розробкою (наприклад, виготовленням певного приладу). Організує і контролює їх роботу керівник гуртка (або вчитель). Однак досить часто при такому підході якісна робота керівника спряжена зі значними перевантаженнями, оскільки дуже складно одночасно (і головне, якісно) обслуговувати всі підгрупи, а отже, і самі учні не отримують необхідної уваги.

Як організовується робота виконавчих груп на базі лабораторії в нашому випадку? За кожною виконавчою групою закріплюється наставник – науковий керівник. У нашому випадку ними виступали студенти (майбутні вчителі фізики). Наукові керівники самі беруть безпосередню участь у розробках. При цьому вони організовують діяльність учнів своїх виконавчих груп і консультують їх з різних питань, що виникають у ході роботи, створюючи при цьому умови для здійснення учнями самостійних дій і прояву їх ініціативи. Координування діяльності всіх виконавчих груп здійснюють співробітники лабораторії. Саме така організація навчальної діяльності експериментальної групи на базі лабораторії дозволяє, з одного боку, здійснювати навчальну діяльність у галузі енергозбереження з досить великим учнівським колективом (до 15 учнів), а з іншого – сприяти формуванню у студентів – майбутніх учителів фізики професійних якостей (у тому числі професійної культури у галузі енергозбереження).

Для здійснення індивідуального підходу до кожного учня (в процесі його роботи в лабораторії) на перших заняттях (на початку навчального року) доцільно виявити індивідуальні здібності школярів. У нашій практиці це робиться у ході бесіди з учнями або через їх анкетування.

Аналіз методичної літератури показав (див., наприклад, [22, с. 56]), що, як зазвичай, позаурочна діяльність учнів базується або на теоретичній основі (розв’язування задач, підготовка рефератів, доповідей тощо), або на практичній (виготовлення макетів, діючих моделей машин та механізмів; конструювання вимірювальних приладів, демонстраційних пристроїв тощо). Відмінною ознакою організації навчальних занять на базі лабораторії є поєднання практичної діяльності членів експериментальної групи з їх фізико-математичною підготовкою. У який спосіб відбувається така теоретична підготовка?

Перед початком заняття науковими керівниками проводиться коротке обговорення із виконавчою групою змісту подальшої роботи (за необхідності до обговорення залучаються співробітники лабораторії). При цьому для більш ефективної діяльності (та для забезпечення максимального навчального ефекту) студенти мають систематизувати і актуалізувати знання учнів: надати учням теоретичні відомості про фізичні процеси та явища, з якими вони матимуть справу; обговорити з ними конструкцію та принцип дії приладів та механізмів, які передбачається використовувати; порадити у виборі літературних джерел для більш детального ознайомлення з теорією розглядуваного фізичного явища або з принципом дії певного пристрою. Зазначимо, що така теоретична підготовка може носити пропедевтичний характер, оскільки більш глибоке і детальне вивчення певного питання учні можуть провести самостійно вдома (або на уроках фізики).

Необхідним елементом науково-дослідницької діяльності учнів на базі лабораторії є здійснення контролю за їх роботою та оцінювання результатів діяльності. При цьому контроль і оцінювання можуть бути як внутрішніми (проводяться науковими керівниками (студентами) у межах своїх виконавчих груп), так і зовнішніми. Останній вид оцінювання, як правило, відбувається у вигляді колективного обговорення результатів, у ході якого співробітники лабораторії та члени експериментальної групи (студенти та учні) висловлюють свої думки з приводу певного результату (продукту діяльності), вказують на його переваги та недоліки.

Не поодинокими є випадки, коли у процесі таких обговорень вдається виявити нові ідеї щодо вдосконалення та перспективних напрямків подальшої роботи над розробкою. Важливим видом зовнішнього оцінювання продуктів діяльності експериментальної групи виступають також всеукраїнські та міжнародні конкурси, виставки та інші заходи фізико-технічного спрямування (про деякі з них вже йшлося вище).

Ще однією важливою складовою, що позитивно впливає на якість процесу навчання на базі лабораторії, виступає можливість подальшого впровадження результатів діяльності членів експериментальної групи. Так, їхні освітні продукти – теоретичні розробки (наприклад, методики розрахунку теплових втрат); виготовлені енергозберігаючі пристрої; діючі моделі та демонстраційні прилади тощо – застосовуються потім на практиці (як у навчальному процесі, так і в господарській діяльності університету).

Рис. 3.13. Використання теплових екранів за радіаторами опалення

Так, науково-дослідницька робота учня 10 класу Запорізької гімназії № 28 Турка Микити «Використання теплових екранів як спосіб зменшення втрат теплової енергії у будівлях»(яка, до речі, посіла друге місце на державному етапі МАН на відділенні «Технічні науки»)стала своєрідним обґрунтуванням ефективності використання теплових екранів за радіаторами опалення в Запорізькому національному університеті і дала поштовх до впровадження цього заходу енергозбереження (див. Рис. 3.13).

Досвід показує, що часто саме методичний прийом – можливість побачити свої результати «у дії» – виступає для учнів та студентів досить потужним мотивом для подальшої навчальної діяльності.

На наш погляд, до найбільш цінних методичних прийомів щодо здійснення пізнавальних та виховних цілей навчання під час роботи на базі лабораторії слід також віднести можливість спілкування членів експериментальної групи (учнів та студентів) з фахівцями, якими є співробітники лабораторії. Адже вони допомагають у виборі тематики розробок, у формулюванні технічного завдання, проводять необхідні консультації у процесі роботи.

Спілкування з фахівцями сприяє також засвоєнню школярами (та студентами) вимог до технічної документації; виробничої термінології; понять, що відносяться до галузі знань, пов’язаних з охороною інтелектуальної власності (зокрема, таких як «винахід», «новизна», «винахідницький рівень», «економічний ефект», «критерії патентоспроможності» та інші). Зазначимо, що на особливому значенні безпосередньої участі кваліфікованих фахівців у роботі учнів також наголошувалося у [22, с. 90; с. 106].



Висновки. Досвід функціонування у Запорізькому національному університеті навчально-наукової лабораторії енергоефективності та енергозбереження засвідчив, що поряд із науково-виробничими напрямками діяльності вона виявляє широкі навчально-просвітницької можливості. Зокрема, створює сприятливі умови для підготовки майбутнього вчителя фізики до:

– виховання в учнів при навчанні фізики ощадливого ставлення до використання природних (зокрема, енергетичних) ресурсів;

– реалізації практичного включення учнів до природоохоронної та енергозберігаючої діяльності при навчанні фізики;

– формування в учнів компетентності у сфері енергозбереження.

Крім того, конкретні приклади вказують нам на те, що позаурочна робота учнів на базі лабораторії значно активізує їх пізнавальну діяльність і має дієві профорієнтаційні можливості (зокрема, підвищує зацікавлення учнів до фізико-математичного та фізико-технічного напрямків подальшої освіти).

Наші подальші дослідження будуть присвячені розробці циклу навчальних фізичних задач (якісних, кількісних, винахідницьких), структурованих за різними розділами та темами шкільного курсу фізики, а також методичним рекомендаціям щодо їх використання у навчальному процесі з фізики.




Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   23


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал