«Формирование метапредметных образовательных результатов средствами ТРИЗ - педагогики».

Тема  «Формирование  метапредметным образовательных результатов  средствами ТРИЗ ­ педагогики».         Выступая перед своими коллегами,   я бы хотела поделиться опытом, приобретенным  мною при прохождении  дистанционных курсов, организованных школьной лигой РОСНАНО по теме «Формирование  метапредметных образовательных результатов средствами ТРИЗ ­  педагогики».     Целью данного курса было познакомить нас педагогов с методами ТРИЗ ­ педагогики,  которые позволили бы нам формировать на своих уроках у учащихся метапредметные  понятия и УУД.  Такая цель была выбрана не случайно, так как на сегодняшний день стало не достаточно  владеть знаниями, умениями и навыками, получаемыми в школе. Объем  информации  возрастает, появляются новые специальности, производство с новыми высокими  технологиями, а временные рамки для овладения всем этим очень ограничены. Поэтому  современный ученик должен научиться учиться, чтобы выйдя за порог школы,­ он без  труда мог самостоятельно найти нужную информацию, выбрать способы овладения ею и  применить полученные знания себе на пользу.    А поможем ему в этом мы учителя. При этом не будем забывать, что перед нами тот же  ребенок, который не любит монотонность, рутинность, стандартность. А значит, помощь  наша должна быть разнообразной,  нестандартной, интересной и желанной для ученика.     Вот с одним из таких  приемов, который  позволяет сделать урок ярким и интересным я  вас и хочу познакомить,   ­   это  ПРИЗ ­ ПРОЦЕДУРА РЕШЕНИЯ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ.       Цель – формирование УУД, при использовании алгоритма ПРИЗ. Для этого я создаю следующие  условия: Предлагаю решить учащимся  открытую  задачу (задачу,  не имеющую однозначного ответа),  пользуясь ПРИЗом. При этом   как предметник, я хочу, что бы мои ученики отработали и закрепили: 1. формулу  m  = V 2. повторили  перевод одних единиц измерения в другие 3. вспомнили из области математики, как рассчитывается площадь поверхности, объем  прямоугольного параллелепипеда. 1этап урока. Организационный  момент.  На данном этапе  было проведено деление учащихся на группы. 2этап урока. Постановка мотивации. В средствах массовой информации нет­ нет,  да и услышишь, как где­то взорвалась угольная  шахта,  мебельный цех, шоколадная фабрика. Или  вот,  наконец случай в пекарне. Задача. Взрыв в пекарне  В стародавние   времена   булочник,   чтобы   справиться   с назойливыми   мухами, использовал   верное   средство.   Взяв   пригоршню   муки,   он бросал   её в воздух   и поджигал. Облачко муки вспыхивало. Пламя, хлопóк – и докучливых насекомых как не бывало.  Этот способ помогал долгие годы, хотя иной раз от хлопкá вылетали из окон стёкла. Однако 14 декабря 1785 года в Турине (Италия) произошла катастрофа. Решив проверенным способом   избавиться   от мух,   неудачливый   пекарь   взорвал   всё   своё   хозяйство. Под обломками пекарни погиб он сам и его подручные. Каким   образом   мучная   пыль   могла   стать   причиной   страшных   взрывов?   Ведь не взрывчатка же была развеяна в воздухе, а всего лишь частицы муки.  3этап урока. Задачи:  Выяснить основные условия горения вещества  Узнать, что такое взрыв и при каких условиях он протекает  Найти условия,  при которых происходит взрыв мучной пыли   Заполнить бланк ПРИЗ 4этап урока.  Действия по достижению цели 1.   Заполнение бланка ПРИЗ  2.   Распределение обязанностей между членами группы. 3.   Поиск информации   с помощью учебной литературы, интернет.  Шаг ПРИЗа Выполнение 1. Подготовка к работе Прочитайте условие задачи,  сформулируйте его простыми  словами без специальных терминов.  Запишите   условие   традиционной форме:  2.                                                Системный  задачи   в Дано: мучная пыль Найти (Объяснить): каким образом мучная пыль  могла стать причиной взрыва. подход Проанализируйте условие задачи и ответьте на следующие вопросы: 1).  Какой объект в данной задаче  основной?     Из каких частей или  элементов он состоит?  2).  Какие объекты находятся вокруг  основного  объекта? С какими  объектами и как он взаимодействует?  3). Какие процессы протекают в      самом объекте, с его участием и       вокруг него? 2)          Выдвижение гипотез Подумайте, как перечисленные  ниже явления могли бы  способствовать получению  необходимого в условии задачи  результата. Сформулируйте гипотезы. Рассмотрите следующие явления:   механические,   акустические,   тепловые,  электрические,   магнитные,   электромагнитные,   оптические,   ядерные,  1) взорвавшееся  облачко мучной пыли, состоящее из  2) 3) отдельных частиц муки   воздух,  пламя  пылинки муки занимают огромную площадь и  контактируют с кислородом, пламенем  1). Пылинки наэлектризовались и между ними           проскочила искра 2).  Мука была смешана с взрывчатым веществом 3).  В пекарни скопился  горючий газ 4).  Пекарню подожгли враги 5).  Пекарь перепутал муку с порохом 6). Мука вступила в химическую реакцию с воздухом 7). Мука содержит вещества способные взрываться 8). Пылинки муки содержат органические вещества 9).   В  воздухе скопилось критическое количество пылинок  муки  химические,   биологические,  психологические. 3)         Отбор гипотез Отберите наиболее вероятные  гипотезы и расставьте их в порядке  убывания правдоподобности.   4)         Проверка гипотез Докажите  правдоподобные  гипотезы. Если можете, выполните  соответствующие расчеты. Гипотезы: Гипотеза 8  наиболее правдоподобна, так как она объясняет,  почему пылинки могут гореть. Гипотеза 6  также  правдоподобна, так как  горение возможно  при наличии кислорода Гипотезы 7 и 9,  также  правдоподобны, так как они  объясняет, откуда берется оглушительный грохот и сильные  разрушения.  Гипотеза 1  также  правдоподобна, так как она объясняет, как мучная пыль могла загореться. Но для электризации  нужно  трение, а его не было. Гипотеза 2 и 5  маловероятны, так как  в то время было  известно одно взрывчатое вещество ­ порох, а его, во­первых   легко  отличить от муки. А  во­вторых,  ни в пекарни, ни  поблизости не было склада пороха. Гипотеза 3  маловероятна, так как  по близости с пекарней не  было источников горючего газа  Гипотеза 4  маловероятна, так как  о врагах пекаря ничего не  сказано.    Из  гипотез   6,7,8 и 9 следует, что  мука содержит вещества органического происхождения  и это так на самом дпеле и, следовательно, она может гореть.  Когда  мука  распылена в воздухе, то   каждая пылинка,   контактируя   с кислородом, стремительно   сгорает,   при   этом       образуя   газ   с   высокой температурой   и   огромным   давлением.     Но   взрыв разрушительной силы, способный привести к уничтожению всей пекарни,  возможен лишь при определенном содержании пыли в помещении. Взрыв происходит лишь в том случае, когда количество пыли в воздухе достигает определенного уровня, причем вызвать его может даже микроскопическая искра.         Произведем   расчеты   для   образования   взрывоопасной ситуации.   что   концентрация   предела воспламенения  пыли для пшеницы   35 г/м3.   Известно, 1.  Предположим, что размеры   пекарни были  444 м, тогда масса пыли может быть найдена по формуле  mп = V,       m=0,03564=2,24кг.  Если учесть, что пекарь вряд ли мог за один раз подкинуть в воздух   2,24кг   муки,   то   можем   предположить,   что   в помещении   была   мучная   пыль   на   стенах,   полу   и оборудовании.  5этап урока.  Действие контроля и оценки Толщину слоя пыли  можно рассчитать по формуле  h   =V/S,   где   V­объем   пыли   в   помещении,     S=Sстен+Sпола   и оборудования=   =443+0,54=50м2  ­   площадь   поверхности,   где находилась пыль.        V= m1/,    m1­масса пыли, осевшей на стенах, полу, оборудовании       ­ плотность пшеничной муки 590кг/м3.   Пусть     пекарь   распылил   100г   муки,   тогда   масса пыли 2,14кг следовательно, толщина слоя пыли  h= m1/ :S= (2,14:590):50=0,69м = 0,07мм ­ слой мучной пыли. 6этап урока. Действия коррекции    Вывод: в пекарне образовался слой мучной пыли, который  при первичном взрыве мог подняться в воздух и детонировать.  Могло быть и по­другому. В  тот момент, когда пекарь  проделывал манипуляцию,  в пекарне  резко высыпалась  мука  из бункера большой массой.  При  этом мельчайшая мучная  пыль зависла в воздухе,  и ее концентрация достигла  критичного значения. 0,035 кг/м3 , в результате чего и  создалась взрывоопасная   ситуация  во время  поджога  муки подброшенной  в  воздух.  7. эта урока Что узнали, с чем познакомились? Подведение итогов урока, выставление оценок.  Д/З решить по ПРИЗу задачу Намиб – прибрежная пустыня в юго­западной части Африки. Густые туманы и быстрые  течения, характерные для этих мест, затрудняют судоходство и приводят к многочисленным кораблекрушениям вблизи берегов пустыни. Особенно небезопасным является участок  побережья к югу от устья реки   Кунене — так называемый Берег Скелетов. Это настоящее  кладбище погибших кораблей; корпуса некоторых из них лежат на расстоянии до 50 м от  воды. Например, остов германского судна «Эдуард Болен» находится в 500 м от берега.  Что является причиной появления этого кладбища? Вспомогательный материал. http://www.youtube.com/watch?v=QJKnbgIFLz0 Интернет  25.10.2010 ­ 21:03 Пинск, Белоруссия  Взрыв на мебельной фабрике. По предварительным данным, ЧП произошло в цеху древесно­ стружечных плит. Взрывная волна разрушила около 100 квадратов перекрытия. В результате рухнули стены и кровля здания. По данным МЧС, 1 человек погиб, около 20 получили  ранения. Обрушилось около 100 кв. м перекрытия взрыв на мукомольном комбинате http://www.youtube.com/watch?v=QJKnbgIFLz0 Справка  Взрыв — это горение, причем невероятно быстрое — ничтожные доли секунды. При этом  взрывчатое вещество превращается в газ. Образовавшийся газ имеет высокую температуру и  огромное давление — десятки миллиардов паскалей. Резкое расширение газа вызывает  оглушительный грохот и сильные разрушения.  Иногда взрываются, казалось бы, вполне безопасные вещества. К ним относится любая пыль  органического происхождения: мучная, сахарная, угольная, хлебная, бумажная, перечная,  гороховая и даже шоколадная. Взрываются лишь те виды пыли, которые содержат вещества, реагирующие с кислородом.  Взрыв происходит лишь в том случае, когда количество пыли в воздухе достигает  определенного уровня, причем вызвать его может даже микроскопическая искра. Сотав муки В обычных условиях уголь зажечь совсем не легко, а муку и того труднее. Но когда  частицы угля и муки распылены в воздухе, они перемешиваются с воздухом. Каждая  частица угля или муки окружена кислородом. Поэтому они так легко соединяются с  кислородом, сгорают с огромной скоростью – детонируют. Когда пыль взрывается? То, что мука взрывоопасна, люди знали очень давно. Достаточно  уронить пакет с мукой так, чтобы концентрация муки в воздухе составила более 50 г/м3, а  потом «случайно» зажечь спичку – и неминуемо раздастся взрыв. Такие взрывы довольно  часто происходят на элеваторах и нередко сопровождаются жертвами. Происходит это из­ за того, что в муке много крахмала, а крахмал – это много­много соединённых между  собой молекул сахара. Каждая же из молекул сахара «хорошо» сгорает в воздухе,  превращаясь в углекислый газ и воду и выделяя при этом большое количество теплоты. В  обычных условиях муку зажечь совсем не легко. Это случается лишь тогда, когда частички муки распылены в воздухе, и каждая окружена кислородом. В этих условиях частичкам размером менее 0,1 мм легко соединиться с кислородом, и они  горят с огромной скоростью – детонируют. Взрывоопасной оказывается мелкодисперсная  пудра очень многих веществ, окисляющихся в присутствии кислорода. Приложение А                              (справочное)                    Характеристики пылей по взрываемости              Вид пыли          Нижний предел взры­    Температура воспламе­                          ваемости пыли, г/м 3        нения, о С Алюминий                             35                        550 Железо                                   100                      1100 Магний                                   20                       520 Олово                                      190                     630 Титан                                       45                      330 Уголь                                       30­100               800­1000 Горох                                       25                       800­1000 Зерновые отходы                    25­32                 800­1000 Крахмал картофельный             40                   800­1000 Мука пшеничная                     30­63                 800­1000 Мука ячменная                        33                       800­1000 Молоко сухое                          7,6                      800­1000 Сливки сухие с сахаром            6                      800­1000 Овес                                           30                      800­1000 Отруби пшеничные                 10                       800­1000 Общие сведения о взрыве пыли Всякая пыль, горючая по своим химическим и физическим свойствам, при определенной  концентрации с воздухом взрывоопасна. Процесс взрыва пыли по своей природе  приближается к взрыву различных газовых смесей. Взрывы пылевоздушных смесей  происходят в газовой фазе, т.е. за счет газификации пылевых частиц с выделением горючих  газов и образованием смеси их с воздухом. Следовательно, необходимым условием  протекания взрыва пыли является выделение во взрывной объем достаточного количества  продуктов пиролиза органического вещества. Взрыв пылевоздушных смесей протекает в  такой последовательности: ­ нагрев аэровзвеси; ­ пиролиз пыли с выделением летучих газовых компонентов; ­ образование взрывчатой смеси летучих веществ с воздухом и их воспламенение; ­ горение твердого остатка пыли. При содержании кислорода в пылевом аэрозоле ниже 6 % не только взрыв, но и горение  пыли невозможно (даже особо опасная пыль серы требует 8,5 % кислорода). Взрывчатые свойства пыли характеризуются нижним концентрационным пределом  взрываемости, который выражается в г/м3 . Самые высокие пределы взрываемости у  цинковой (800 г/м3 ) и табачной (101 г/м3) пыли, а самые низкие – у серной пыли (2,3 г/м 3).  Для самой опасной угольной пыли нижний предел взрываемости равен 10 г/м3 .       Предел взрываемости пылей некоторых взрывчатых веществ:       ­ тротила – 42 г/м 3 ;       ­ гексогена – 31, 5 г/м 3 ;       ­ аммонита 6ЖВ – 14,9 г/м 3 .       Основными способами предупреждения взрывов пыли являются:       ­ уборка пыли, осевшей в производственных помещениях;       ­ орошение осевшей пыли водой и водными растворами поверхностно­активных веществ  (угольная пыль с влажностью 17 % считается невзрывчатой);       ­ связывание пыли хлоркальциевой пастой для предупреждения перехода её во взвешенное состояние;       ­ добавка в пыль инертных и флегматизирующих материалов, снижающих ей взрывчатость. Ответ  Мука содержит вещества органического происхождения, а значит, она может гореть.  Конечно, в обычных условиях поджечь муку не просто. Но если мука распылена в воздухе,  то каждая пылинка контактирует с кислородом. К тому же общая площадь поверхности  пылинок во много раз больше площади поверхности цельного куска вещества такой же  массы. Значит, при распылении вещества в огромное число раз возрастает площадь его  поверхности. Горение же происходит на поверхности, так как именно поверхность вещества  контактирует с атмосферным кислородом. При этом мельчайшие пылинки сгорают  настолько быстро, что происходит взрыв.  Шабловский В. Занимательная физика. СПб.: Тригон, 1997. С. 100. Пищевая промышленность: Арахис неочищенный (земляной орех) ­ 270 Арахис чищенный (земляной орех) ­ 650 Бобы какао ­ 600 Бобы касторовые ­ 580 Бобы соевые ­ 720 Грецкие орехи сухие ­ 610 Двууглекислый натрий, пищевая сода ­ 690 Какао порошок ­ 650 Кокосовая крошка ­ 350 Кокосовая мука ­ 510 Копра измельченная или мука ­ 640 Копра среднего размера ­ 530 Копра, жмых отжатый, измельченный ­ 510 Копра, жмых отжатый, кусками ­ 465 Костяная мука ­ 880 Кукурузные палочки ­ 25­40 Молоко порошковое ­ 450 Мука глютеновая ­ 625 Мука пшеничная ­ 590 Пекарский порошок ­ разрыхлитель теста ­ 720 Попкорн ­ 30­45 Рыбная мука ­ 590 Сахар коричневый ­ 720 Сахарная пудра ­ 800 Сахарной свеклы пульпа сухая ­ 210 Сахарный тростник ­ 270 Сахар­песок ­ 850 Сахар­сырец тростниковый ­ 960 Семечки подсолнечника поджаренные ­ 320 Семечки тыквы поджаренные ­ 320­380 Солод ­ 340 Соль пищевая тонкого помола ­ 1200 Табак ­ 320 Чипсы ­ 60­90 Насыпная  масса,  кг/м³ 270 650 600 580 720 610 690 650 350 510 640 530 510 465 880 32 450 625 590 720 37 590 720 800 210 270 850 960 320 350 340 1200 320 70 Насыпной объём  1 тонны, м³ 3,70 1,54 1,67 1,72 1,39 1,64 1,45 1,54 2,86 1,96 1,56 1,89 1,96 2,15 1,14 31,25 2,22 1,60 1,69 1,39 27,03 1,69 1,39 1,25 4,76 3,70 1,18 1,04 3,13 2,86 2,94 0,83 3,13 14,29