Кейс - урок на тему "Сучасні джерела енергії"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кейс-урок у 9класі на тему:

 

«Сучасні  джерела енергії: переваги та недоліки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                 Мормуль Лариса Дементіївна

                                                                                 вчителька біології та хімії

                                                                                 КЗ «Райгородський ліцей»

                                                                                Михайлівської сільської ради

                                                                                Черкаського району

                                                                                Черкаської області

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мета:

навчальна: поглибити знання учнів про сучасні енергетичні джерела, їх переваги та недоліки;

розвивальна: розвивати уявлення учнів про сучасні енергетичні джерела, логічне мислення, навички роботи в групах, роботи з науковою літературою, представляти результати своєї роботи;

виховна: виховувати терплячість, взаємоповагу, стриманість, комунікабельність.

Обладнання: картки-кейси, комп’ютерний клас із доступом до Інтернету.

Тип уроку: засвоєння нових знань, умінь і навичок

 

Хід уроку

 

І. Організаційний момент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІ. Актуалізація опорних знань

 

 

 

 

 

 

 

Для нас абсолютно звичним є велика кількість побутової техніки вдома. Ми не задумуючись включаємо електрочайники, пральні машинки, пилососи… А ще в нас є ціла купа гатжетів, які роблять наше життя цікавим.  Якщо проаналізувати споживання електроенергії у світі, то зрозуміло, що апетити людства зростають, І чим далі розвивається людство, тим більше енергії потрібно. Але ж земельні надра – не «скатертина-самобранка». Тому, мабуть, все частіше йдуть розмови про використання альтернативних джерел енергії. Але чи чули ви про енергію клітини, води, вітру? Чи правда, що енергія є в нас і довкола нас?

                                       Вправа «Хто швидше?»

1. Що таке енергія?
2. Які бувають джерела енергії? На які групи їх поділяють?
3. Які незручності виникають, коли в будинку раптово зникає електрична енергія?
4. Пригадай, які паливні корисні копалини є в Україні.
5. Розкажи про значення енергії в побуті та у виробництві.
6. Поясніть термін «Блекаут»

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів

 

Людство вступило в епоху енергетичної кризи. Все менше залишається джерел енергії в надрах землі (невідновлюваних), все вище рівень споживання і неготовність до переходу на альтернативні джерела енергії, що й буде головним завданням майбутнього покоління.

Тим не менш, енергія існує повсюди. Вона є в людях і тваринах, в рослинах та корисних копалинах, її можна відчути в повітрі, річках та озерах. Без енергії неможливо полетіти в космос, увімкнути світло та зрушити з місця автомобілі, літаки та судна. І чим далі розвивається людство, тим більше енергії потрібно поповнювати.

Але проблема полягає в тому, що на шляху передачі енергії її багато втрачається, а це не вигідно. А також ресурси енергії потихеньку вичерпуються, і треба весь час думати над тим, звідки енергія з'являється в різних формах. Вона може бути електрична, кінетична, потенційна, теплова або хімічна. Енергія сама по собі не створюється та не зникає, але може переходити з однієї форми в іншу. Тобто енергія руху може перетворитися в теплову, а теплова може стати електричною чи світловою або ж навпаки.

Практично всі люди звикли використовувати традиційні джерела енергії, в тому числі газ, нафту запаси, яких можуть бути через деякий час повністю вичерпані. Тому, щоб уникнути влучень в неприємні критичні ситуації, людям слід поступово переходити на альтернативні джерела.

Сьогодні особливу увагу слід приділити використанню природної енергії сонця, приливів, вітру та інших явищ, які фахівці називають поновлюваними ресурсами. Альтернативні джерела енергії володіють багатьма перевагами і перш за все невичерпна, відсутністю шкідливих викидів. Однак їх ефективність багато в чому залежить від особливостей клімату, які можуть ускладнювати використання енергії сонця, вітру та інших природних явищ.

 

ІV. Засвоєння нових знань умінь і навичок

Створення міні-груп. Розподіл ролей. 

Роздати учням картки-кейси. Тож запрошую учасників до роботи.

 

Блок 1 «Фізика»

 

Кейс містить:

 

1. План роботи групи із кейсом

 

1. Визначити організатора,  перед яким буде стояти задача керувати роботою групи

2. Визначити секретаря, який буде фіксувати подані рішення ситуацій

3. Уважно вивчити матеріали кейсу

4. Обговорити вивчену інформацію

5. Обмінятися думками і скласти план роботи над задачею.

6. Проаналізувати матеріал

7. Визначити сутність ситуації

8. Зафіксувати основні і другорядні проблеми

9. Працювати над проблемою

10. Виробити рішення задачі.

11. Підготувати проект (оформити).

Довідка «ФІЗИКА»

Що є поняттям «енергія», яке ми так часто використовуємо? «Енергія» (грецьк. ενεργια – дія, діяльність) – загальна кількісна міра різних форм руху матерії. За великим рахунком поняття енергії, ідея енергії штучні й створені спеціально для того, щоб бути результатом наших роздумів про навколишній світ. На відміну від матерії, про яку ми можемо сказати, що вона існує, енергія – це плід людської думки, її «винахід», побудований так, щоб була можливість описати різні зміни в навколишньому світі й водночас говорити про сталість, збереження чогось, що було назване енергією. Для цієї фізичної величини довгий час вживався термін «жива сила», введений І. Ньютоном. Вперше в історії в поняття «жива сила» сенс «енергія», не вимовляючи ще цього слова, вкладає Роберт Майєр у статті «Зауваження про сили неживої природи», опублікованій у 1842 році. Спеціальний термін «енергія» був введений у 1807 р. англійським фізиком Томасом Юнгом і позначав величину, пропорційну масі та квадрату швидкості тіла,що рухається. В одній з перших робіт «Про збереження сили» (1847) Гельмгольц, дотримуючись ідеї єдності природи, математично обґрунтував закон збереження енергії і положення про те, що живий організм є фізико-хімічним середовищем, у якому зазначений закон точно виконується. Він сформулював «принцип збереження сили» і неможливість.У науку термін «енергія» у сучасному його розумінні ввів Уїльям Томсон (лорд Кельвін) у 1860 році.

 

 

 

 

 

 

 

Енергія з'являється в різних формах. Вона може бути електрична, кінетична, потенційна, теплова або хімічна.

Енергія сама по собі не створюється та не зникає, але може переходити з однієї форми в іншу. Багатьом незрозумілий цей процес. Але ми в повсякденному житті настільки часто користуємося переходить енергією, що вже не віддаємо звіту собі в тому, звідки вона береться. Так, наприклад, щодня сідаючи в автомобіль, ми не думаємо про те, що в момент їзди хімічна енергія переходить в електричну. В електродвигуні початкова електрична енергія переходить в механічну, а в паровій турбіні тепло перетворюється в механічну фізичну величину. При цьому є певні кількісні співвідношення різних форм енергії. Але при перетворенні відбуваються процеси з деякими кількісними втратами: споживання корисної енергії завжди нижче, ніж її вироблення. Це явище легко пояснюється: перетворення не обходиться без тертя, під час нього частину енергії стає теплом і розсіюється в просторі. Виходить, що ця частина вже не може бути використана як корисна величина. Таким чином, будь-яке перетворення не проходить без втрат.

 

Приклади перетворення енергії

Відео «Перетворення потенціальної і кінетичної енергії.mpg»

 

 

 

2. Завдання для них:

1.   Яким джерелам енергії традиційним (невідновлювальним) чи альтернативним (відновлювальним) віддати перевагу?

2. Скласти характеристику для альтернативних джерел енергії (переваги та недоліки).

3. Які прилади в вашій оселі скільки електроенергії споживають

4. Як зберегти електроенергію в будинку.

 

Блок 2  «Екологія»

 

Кейс містить:

 

1. План роботи групи із кейсом

 

1. Визначити організатора,  перед яким буде стояти задача керувати роботою групи

2. Визначити секретаря, який буде фіксувати подані рішення ситуацій

3. Уважно вивчити матеріали кейсу

4. Обговорити вивчену інформацію

5. Обмінятися думками і скласти план роботи над задачею.

6. Проаналізувати матеріал

7. Визначити сутність ситуації

8. Зафіксувати основні і другорядні проблеми

9. Працювати над проблемою

10. Виробити рішення задачі.

11. Підготувати проект (оформити).

 

2. Завдання для них:

1. Енергія та довкілля.

2. Електроенергія зі сміття.

3. Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні.

4. Біоенергетика.

Довідка «Екологія» Електроенергетика — галузь промисловості, що виробляє і транспортує електроенергію, забезпечує нею споживачів. Електроенергетика, продукція якої широко використовується в господарстві та населенням, — найбільший споживач палива.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Економічні переваги  і  недоліки    кожного  типу  електростанцій.

Теплові – основна перевага – відносна швидкість  і  невисока вартість будівництва. Недоліки – екологічна небезпека (найбільш екологічно-брудні станції, викликають кислі  опади, трохи краща ситуація  там, де  станції працюють  на  газу, але  це дуже  дорого), використання вичерпних ресурсів, необхідність постійного поповнення палива.

Атомні – основна перевага – екологічна безпека. Недоліки – проблема  утилізації відходів, обмежений термін експлуатації  ядерного  реактора (30 … 40  років), високава ртість будівництва.

Гідравлічні – основна перевага – можливість регулювання навантажень  в  енергосистемі. Недоліки – затоплення території  при  створенні водосховища, порушення гідрологічного  режиму  річки, цвітіння водосховищ, висока вартість  і  велика  тривалість будівництва

Електроенергетичний потенціал України значний. Галузь в основному задовольняє потреби України.

Структура виробництва електричної енергії в Україні по видах генерації у 2020 році, %

	НАЕК «Енергоатом» АЄС	ТЕС	ГЕС	ТЕЦ	«Зелена» енергія
Частка у загальному обсязі виробництва	53,74%	31,78%	6,34%	7,01%	1,13%

Основними споживачами електроенергії в Україні є промисловість (близько 45%), зокрема чорна металургія, паливна, хімічна і нафтохімічна, електроенергетика, транспорт, а також житлово-комунальне господарство.

Альтернативні джерела енергетики

За останній час частка альтернативної енергетики продовжує зростати. Такий стрімкий розвиток є наслідком таких факторів:

а) доступність в усіх куточках Землі;

б) обмеженість природних запасів;

в) підтримка розвитку ВДЕ на законодавчому рівні.

 

Серед таких нетрадиційних джерел енергії широке застосування одержала геотермальна енергія. Геотермальні електростанції побудовані у двадцяти країнах світу. Для обігріву та теплопостачання її використовують в таких країнах як Ісландія, Італія, Франція, Угорщина, Японія, США, Мексика, Нова Зеландія, Філіппіни.

При будівництві СЕС сонячну енергію використовують Франція, Іспанія, Італія, Японія, США.

 

 

Останнім часом активно розвивається сонячна енергетика в Україні 

 

 

 

 

На стадії розробки знаходиться використання приливної енергії. На цей час таких електростанцій в світі всього чотири: у Франції, Китаї, США та Канаді.

Вітрова енергія використовується в тих країнах, де для цього є сприятливий вітровий клімат, плоский рельєф та існує проблема в нестачі таких природних енергетичних ресурсів, як нафта, газ, вугілля. До країн, де використовують вітрову енергію, належать, насамперед, Німеччина, Данія, Іспанія, США.

 

 .Важлива господарська проблема в Україні — подолання нестачі електроенергії в період її максимального споживання, особливо у вечірній час (години «пік»).

Для покращення енергозабезпеченості господарствУкраїни слід застосовувати на всіх виробничих об'єктах енергозберігаючі технології, дотримуватися суворого режиму економії електроенергії у виробництві, на транспорті, у коммунальному господарстві та побуті населення.

 Блок 3 «Економіка»

Кейс містить:

 

1. План роботи групи із кейсом

 

1. Визначити організатора,  перед яким буде стояти задача керувати роботою групи

2. Визначити секретаря, який буде фіксувати подані рішення ситуацій

3. Уважно вивчити матеріали кейсу

4. Обговорити вивчену інформацію

5. Обмінятися думками і скласти план роботи над задачею.

6. Проаналізувати матеріал

7. Визначити сутність ситуації

8. Зафіксувати основні і другорядні проблеми

9. Працювати над проблемою

10. Виробити рішення задачі.

11. Підготувати проект (оформити).

 

2. Завдання для них:

1. У чому полягає глобальна енергетична криза?

2. Запропонувати шляхи подолання енергетичної кризи.

3.  Які фактори ведуть до посилення «парникового ефекту» і проблеми зміни клімату? Довідка «Економіка»

Шляхи подолання енергетичної кризи. Велика частина енергії витрачається на індустріальне виробництво, і тому менше споживання енергії здешевлює товари, робить їх конкурентоспроможними.

Велике значення в енергетичному балансі країни має і побутове споживання енергії, і особливо системи енергозбереження.

Подальший розвиток суспільства можливий лише за умови енергозбереження, тобтопо трібно прикласти зусиль що доефективного використання енергії. Почалися розробки систем, завдяки яким з’являється можливість вийти на більш економічний рівень в експлуатації транспортних послуг, освітлення, опалення і при менших енерговитратах.

Достатньо подивитися на те, які ми зараз використовуємо лампи, пройшовши шлях від вольфрамових до світлодіодних.

В останній час для населення нашої країни витрати на комунальні послуги стали доволі відчутними і становлять значну частину заробітної плати. І більша частина цих витрат припадає на оплату електроенергії. Що потрібно зробити, щоб знизити її вартість та економніше витрачати електроенергію?

Які прилади в вашій оселі  і скільки електроенергії споживають:

Як зберегти електроенергію в будинку?

а) використовуючи енергозберігаючі лампи освітлення, ви зможете зекономити до 90% електроенергії.

 

б) щоб не було перевитрати електроенергії, слід завантажувати пральну та посудомийну машини повністю. Крім того, слід звертати увагу на правильний вибір програми. Бо, якщо ви невірно вибрали програму, це може привести до перевитрати енергії майже на 30%.

в) слідкуйте за тим, щоб холодильник не стояв поруч з плитою чи батареями опалення, адже в такому разі споживання електроенергії холодильника подвоюється.

г) не слід залишати увімкнутими прилади, якщо ви ними не користуєтесь, адже це може зменшити витратимайже на 8%.

д) при можливості краще замінити стару техніку на нову, яка відноситься до класу «А+» і споживає електроенергії набагато менше від старої.

 

 

 

 

Блок 4 «Здоров’я»

 

Кейс містить:

 

1. План роботи групи із кейсом

 

1. Визначити організатора,  перед яким буде стояти задача керувати роботою групи

2. Визначити секретаря, який буде фіксувати подані рішення ситуацій

3. Уважно вивчити матеріали кейсу

4. Обговорити вивчену інформацію

5. Обмінятися думками і скласти план роботи над задачею.

6. Проаналізувати матеріал

7. Визначити сутність ситуації

8. Зафіксувати основні і другорядні проблеми

9. Працювати над проблемою

10. Виробити рішення задачі.

11. Підготувати проект (оформити).

 

2. Завдання для них:

1. Енергетичні потреби організму.

2. Звідки ж брати енергію і на що варто її витрачати?

3. Яку роль відіграє їжа в енергії людини?

         4. На що витрачається енергія людини?

 Довідка «Біологія»

Світ  живих істот, світ рослин і тварин простягається всюди - від дна найглибших океанів до вершин найвищих гір на Землі.   Кожній рослині й тварині для підтримки життя потрібна енергія. Енергію вони одержують із їжі. А джерелом такої їжі є сонячна енергія.

Земні рослини вміють перетворювати світлову енергію Сонця в хімічну енергію, що служить їм їжею.

Таким способом рослини забезпечують себе енергією, яка необхідна для живлення та руху поживних речовин до органів рослини, а також для розпускання і закривання пелюсток, проростання насіння і т.д.

А далі рослини відмирають, розкладаються та при гнитті виділяють інший вид енергії. Корисні копалини, деревина, нафта та інше, що ми отримуємо завдяки навколишньому природному світу, є продуктами енергії сонця.

Оскільки сонячне випромінювання являє собою рушійну силу кругообігу води в природі, енергії води або гідроенергії, то такий процес також належить до перетвореної енергії Сонця.

Деякі тварини, що харчуються зеленими рослинами, самі є їжею для інших тварин.

Так сонячна енергія переходить із одних живих організмів в інші. Це прийнято називати ланцюжком харчування. Тварини харчуються найрізноманітнішими видами їжі. Вони належать до різних ланцюжків харчування. Деякі ланцюжки харчування, що включають у себе організми багатьох рослин і тварин, звуться перехресними сітками.

 Зміна будь-якої частини такої сітки харчування може викликати зміну способу життя інших істот, що входять у неї.

 

 

 

Коли у людини високий рівень енергії, то вона сповнена сил і жаги діяльності. У такої людини гарне почуття, настрій та ентузіазм. При низькому рівні енергії людина відчуває слабкість, у неї з’являється депресія та поганий настрій, виникає важкість у тілі та лінощі. Так що з впевненістю можна сказати, що проявом енергії є емоційний стан людини. І якщо емоції знаходяться на вищому рівні, то це відповідає високому рівню енергії.

Так звідки ж брати енергію і на що її варто витрачати?

  Від вродженої енергії залежить активність та довголітт ялюдини. Протягом життя така енергія витрачається та зазвичай не відновлюється. А от надбана енергія може поповнюватися завдяки таким зовнішнім джерелам, як їжа, повітря, Земля, Сонце та ін.

 

Чим вищий рівень внутрішньої енергії у людини, тим більше можливостей вона здатна в собі розкрити. У таких людей повноцінне життя та міцніше здоров’я. Надбану енергію людина черпає з різних джерел, до яких відноситься:

а) їжа, але вона повинна бути якісна, збалансована і корисна;

б) природні джерела: вода, повітря, сонце, вогонь, земля, мінерали, рослини і тварини. Отримуючи кожен з цих елементів, людина підвищує свою енергетику.

в) енергія від інших людей, які передають свої емоції, думки, почуття та спілкування з іншими людьми. Адже відомо, що позитивні емоції допомагають людині зробити набагато більше справ, ніж негативні.

г) спорт, фізичні вправи, масаж, дихальні практики і т.д. Людина, яка не лінується займатися фізичними вправами, має гарний життєвий тонус, гарний настрій, бадьорість та впевненість.

 

 Блок 5  «Хімія»

 

Кейс містить:

 

1. План роботи групи із кейсом

 

1. Визначити організатора,  перед яким буде стояти задача керувати роботою групи

2. Визначити секретаря, який буде фіксувати подані рішення ситуацій

3. Уважно вивчити матеріали кейсу

4. Обговорити вивчену інформацію

5. Обмінятися думками і скласти план роботи над задачею.

6. Проаналізувати матеріал

7. Визначити сутність ситуації

8. Зафіксувати основні і другорядні проблеми

9. Працювати над проблемою

10. Виробити рішення задачі.

11. Підготувати проект (оформити).

 

 

 

 

 Довідка «Хімія»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Всі тіла складаються з атомів. Енергія, «запасена» в атомах речовин, яка вивільняється або поглинається в результаті перебудови електронних оболонок атомів і молекул при хімічних реакціях між речовинами -  хімічна.

 Хімічна енергія може бути перетворена або в тепло, як, наприклад, при горінні, або в електричну енергію, як, наприклад, в гальванічних елементах. Гальванічні елементи є джерелом енергії який характеризується високим ККД (до 98%), але низькою ємністю.

Іноді, хімічні реакції супроводжуються світінням, тож частина хімічної енергії в них перетворюється в світлову. Хімічна енергія горючих корисних копалин - один із основних видів енергії, що його використовує людство на сучасному етапі розвитку.

При згорянні порох перетворюється в гарячі гази, які в свою чергу повідомляють пулі кінетичну енергію. Куля в цьому разі набирає упорядковану кінетичну енергію за рахунок теплоти гарячих газів (їх «неорганізованої» кінетичної енергії). Звідки ж беруть теплову енергію самі молекули? До цього вибуху порох був холодним твердим тілом, що містить запас «хімічної енергії». Він містив у собі енергію первинного палива — вугілля, дров, нафти. А це — молекулярна енергія, запасена, якщо завгодно, у силових полях атомів.

 

 

2. Завдання для них:

1. Хімічна енергія.

2. Дослідити як пов’язані речовина та енергія.

3. Роль речовини у перетворенні енергії.

 

 

V. Представлення результатів роботи

Виступ учнів із кожної групи. Представлення звітів.

 

VІ. Рефлексія « Зарядка»

 

• присісти – низька оцінка, негативне ставлення;
• залишитися стояти, руки вздовж тулуба – задовільна оцінка, спокійне ставлення;
• стоячи зігнути руки у ліктях – гарна оцінка, позитивне ставлення;
• підняти руки догори, поплескати в долоні – висока оцінка, піднесене ставлення.

 

VІ. Підведення підсумків уроку

Вправа «Мій багаж знань»

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Сформулювати по п'ять питань до матеріалу кейсу (індивідуальне завдання).

Прорахувати споживання електроенергії своєї сім`ї, запропонувати варіанти можливої  економії.

Позначити на контурній карті електростанції України

Обговорення кожного виступу. Оголошення та коментування оцінок