Открытый урок «Виды энергии»

Дата: Сентябрь 2018 года.

Программа: «Радиоэлектроника и робототехника» стартовая.

Тип занятия: Изучение нового материала.

Цель: Формирование основ технической и методологической грамотности посредством изучения видов энергии.

Ключевая фраза: «Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы; но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий» (Козьма Прутков)

Актуальность: Методологическая грамотность — это способность систематизации фактологических знаний с выстраиванием причинно следственных связей для формирования целостной гармоничной картины мироздания. Другими словами, методологическая грамотность даёт представление об общем ходе вещей и позволяет укладывать фактологические знания, как пазлы или, как цветные стекляшки мозаики в мозаичную картину мироздания, а не в калейдоскоп набора несвязанных между собой знаний. Соответственно мировоззрение бывает калейдоскопическое и мозаичное. Методологическая (мировоззренческая) грамотность базируется на фактологических знаниях (стереотипах), которые у детей только начинают формироваться.

Если базовые частные знания о мироздании с открытого урока «Проводники и диэлектрики», как базовые фактологические стереотипы категории технической грамотности отлично подходят для освоения методологической грамотности, основанной на максимально объемлющих понятиях триединства материя–информация–мера, то тема «Виды энергии» фундаментальные жизненно необходимые знания для правильного мозаичного представления мироздания.

Методологическая грамотность, как системное мозаичное мировоззрение обеспечивает высокий уровень культуры мышления с лёгким освоением любых знаний и эффективное применений их на практике.

Задачи

Воспитательные:

• Формирование мозаичного мировоззрения.
• Стимулирование интереса к фундаментальным точным наукам: математике, физике, химии, материаловедению и радиоэлектронике.
• Стимулирование интереса к философии триединства материя–информация–мера для эффективного освоения естественнонаучных и гуманитарных дисциплин.

Образовательные:

• Знакомство с первичными мировоззренческими философскими понятиями триединства материя–информация–мера, где энергия составная часть материи.
• Смена философской парадигмы материя-энергия-пространство-время, как приведшую к глобальному биосферному кризису, на триединство материя–информация–мера.
• Знакомство с видами энергии.
• Новый взгляд на основы техники безопасности.
• Закрепление теоретических знаний на практике. Решение практических задач.
• Коснуться вскользь новых тем для поддержания постоянного интереса к неизведанному.

Развивающие:

• Развитие методологической грамотности.
• Развитие технической грамотности.
• Развитие межпредметных связей.
• Воспитание культуры мышления.
• Развитие познавательно-творческой активности.

Методы обучения:

• Словесный, беседа и блиц-опрос.
• Наглядный, презентация.
• Исследовательский.
• Наблюдение.
• Проектно-конструкторский.
• Практика. Метод игры — работа с радиоэлектронным конструктором «Знаток «Для школы и дома»».

Оборудование:

• Мультимедиа проектор.
• Доска с маркерами, мел.
• Электронный конструктор «Знаток «Для школы и дома»».
• Мультиметр.
• Учебный комплект для демонстрации передачи энергии электромагнитным полем.
• Для определения видов энергии подготовить демонстрационный материал — различные бытовые и учебные предметы, материалы и инструмент, в том числе обязательно:
  • пшеничное зерно;
  • лазерная указка;
  • аккумуляторы с зарядным устройством;
  • конденсатор большой ёмкости, лабораторный блок питания;
  • паяльник;
  • вентилятор на аккумуляторах;
  • калькулятор с солнечным элементом питания.

1. Организационный момент — 1 мин.

2. Новая тема — 10 мин.

Вводная часть — 5 мин.
Основная часть — 4 мин.
Подведение итогов теоретической части занятия — 1 мин.

3. Практическая работа: сборка схем из радиоэлектронного конструктора — до конца второго урока.

4. Подведение итогов занятия — 10 мин.

Выводы мировоззренческие.
Выводы по радиоэлектронике.
Выводы по технике безопасности. 

Приветствие. Проверка готовности к занятию. Настрой.

— Для того, чтобы разобраться к каким видам энергии относится то или иное проявление природы и окружающей действительности, необходимо сначала понять, что такое энергия вообще с объемлющего вышестоящего понятия — мироздание. А именно из чего состоит мироздание и какое место в нём занимает энергия. Именно понимание, что такое энергия служит основой методологической или мировоззренческой грамотности. Два слова о грамотности вообще.

— 100 лет назад все люди в Советской России сели за парты учиться читать, писать, считать и стали грамотными. Сейчас, каждые 5 лет количество информации удваивается. В передовых отраслях в среднем каждые 5 лет  технологии кардинально обновляются. Появляются новые профессии. Мы всё чаще встречаем противоречивую информацию. Что с этим делать? Кому или чему верить? Может лучше не верить в кого-то или во что-то, например в авторитет, который может и ошибаться, а лучше самому при необходимости быстро разобраться?

— Сегодня наряду с обыкновенной грамотностью уметь читать, писать и считать нужна грамотность нового поколения иного качества, позволяющая легко разобраться в любой отрасли знаний. Такая грамотность называется методологической, ещё её называют мировоззренческой. С основами которой мы сейчас познакомимся.

— Стол, стул, шкаф. Всё это каким одним общим словом называется? Правильно, мебель. Слово или понятие мебель объединяет все перечисленные мной предметы, можно сказать, что мебель — это объемлющее понятие. Окна, стены, потолок и пол, — какое объемлющее понятие? Правильно, — помещение. Помещение, в котором мы находимся, плюс мебель, компьютер, проектор, доска, конструкторы, — какое объемлющее понятие? Правильно, — учебный класс, не просто помещение, а помещение, где есть всё необходимое для учебных занятий. Все учебные классы, коридоры, лестницы, вспомогательные помещения со всеми трубами и проводкой, подвал с фундаментом и чердак с крышей — всё это объединяется в здание. Данное здание, дети, педагоги и другие работники, документация — это что? Правильно — центр детского творчества (ЦДТ). ЦДТ и все дома вокруг — это наш микрорайон «Кузнечики». Все районы образуют город Подольск. Близлежащие населённые пункты образуют Городской округ Подольск, который входит в Московскую область, которая в свою очередь входит в  Центральный Федеральный округ России. Россия … и так далее … и так далее… планета Земля, другие планеты и весь космос имеют максимально объемлющее название мир или мироздание.

— Теперь рассмотрим максимально объемлющее понятие мир. Вопрос: из каких максимально обобщённых понятий состоит мир? Стулья, города и люди — это всего лишь частности. Подсказка: из чего общего всё состоит, как это называется?

— Наш мир состоит из различных веществ, из различных материалов. В самом обобщённом смысле говорят, что мир состоит из материи. Материей также называют ткань, которая соткана из ниток, которые переплетены между собой. И в этом смысле материя, как ткань и материя, из которой состоит весь мир — это переплетение различных веществ. Стул состоит из материалов: дерево, лак, металл. Материя и материал родственные однокоренные слова. Итак, всё в мире состоит из чего-то. Это что-то и называется одним обобщающим, объемлющим словом — материя.

— Материя не бывает сама по себе, она всегда какая-то. Материя всегда обладает какими-то свойствами и характеристиками: вот это дерево, — оно такое-то и такое-то, а вот это металл и у него тоже всегда есть строго определённые и конкретные свойства и характеристики. Т.е. материя всегда описывается информацией. Материя и информация неотделимы друг от друга. Если материя всегда описывается информацией, то информация всегда располагается на материальном носителе, на материи. Например, сегодняшние знания описаны в книгах, записаны на винчестеры компьютеров, говорят, что все они материальны. Сегодняшние знания — это информация, которая находится в моём мозге, — это, в свою очередь, материальный носитель. Далее через нервные клетки биологические импульсы несут информацию в мои голосовые связки, где получается звук. Звук образуется в слова, а те в предложения. Звук — это колебания другой материи — воздуха. Далее информация через звуковые колебания по воздуху попадает в ваши ушные перепонки, которые преобразуют воздушные колебания в биологические импульсы, которые по нервным клеткам поступают уже в ваш мозг и там преобразуются в слова и предложения. В голове слушателя воссоздаются те образы, которые я хочу передать, и вы понимаете, что я говорю. Таким образом информация из моего материального мозга, как носителя и преобразователя информации, через другую материю (воздух) попала в вашу материю, в ваш мозг. Дальше вы можете эту информацию изменять преобразовать или вывести наружу своего тела на другой материальный носитель, т.е. нарисовать, написать, рассказать другому и т.д. Итак, информации, как и материи самой по себе не бывает. Буквы, цифры, рисунки фотографии, мысли и образы всегда располагаются на чём-то, их самих по себе по отдельности не бывает, они всегда с материей. Делаем вывод, что материя и информация неразрывны, они всегда едины. Материя всегда описывается информацией, а информация всегда имеет материальный носитель.

— Итак, материя описывается информацией, а вот КАК! описывается материя, КАК! взаимодействует между собой материя–информация, — это есть третье неразрывное с материей и информацией понятие — это мера, которой раз-мер-яется (написать на доске и выделить корень) материя–информация, согласно высказыванию «Нет вещи без образа» (написать на доске). Т.е. информация, кроме того, что имеет всегда материальный носитель, информация каким-то образом обязательно кодируется: словами, музыкальными нотами, рисунком, звуковым или видео кодеком, — это и есть мера. Информации, как и материи самой по себе не бывает, информация обязательно как-то закодирована, — это и есть мера. Материя, описанная информацией, сама по себе не бывает, материя всегда взаимодействует с другой материей, т.е. материя всегда размерена. Мера — это прежде всего численная определённость: 2´2=4; «длина Удава — 38 Попугаев и одно попугайское крылышко» сообщает известный мультфильм. И так далее: на что ни обрати внимание — везде откроется численная определённость — мера, позволяющая отличать одно от другого и со-из-мер-ять (написать на доске).

— Пример меры. К доске приглашаются ученики, которые могут и говорят на нескольких языках сказать одну и ту же фразу: «Я иду за хлебом».

— Итак, мы имеем:

• разную материю — разные ученики;
• одинаковую информацию — «Я иду за хлебом»;
• одинаковую меру — когда разные ученики говорят на одном языке, т.е. одинаковую языковую меру, но разную меру по тембру и интонации;
• разную меру — при одинаковой материи (один и тот же ученик) и одинаковой информации говорит на разных языках.
• мы все может освоить новую меру — азбуку Морзе и записать всё при помощи тире точек.

Слайд нарастает постепенно пунктами 6 и 7, с ребятами проговариваются 5 чувств.

— 5 чувств уникальны: для идентификации человека вместо отпечатка пальца можно сканировать сетчатку глаза, ставить отпечаток носа, или уха, или языка.

— 6-ое чувство Меры объединяет все уникальные и своеобразные источники информации у одного человека в единую систему человека, (мы называем её информационно алгоритмической системой). И тем не менее каждый человек уникален и не повторим.

— Для объединения людей в едином предназначении человека, называемом Божьим Промыслом служит 7-ое чувство — Совесть.

Можно сказать, что совесть — прямой информационный канал с Богом. При этом Бог не запрограммировал людей однозначно, как биороботов на то, «что такое хорошо и, что такое плохо». Нам дана Творцом свобода выбора и воля, но не дана свобода воли. Так вот, чтобы стать Человеком нужно выработать свободу воли и самовластно (остановиться на этом слове и подробно расшифровать) подчинить свою волю совести. Бог позволил зло, чтобы человек определился, что такое добро и самостоятельно встал по букве Жизни, т.е. осознанно на путь добра, и тем самым состоялся Человеком. По Библии смысл жизни Человека — построить Царство Небесное, по Корану — стать наместником Бога на Земле, что, по сути, одно и тоже.

— Итак, мироздание — это всегда триединство материя-информация-мера. Подробнее: Материя бывает в 5-ти известных нам состояниях: твёрдая, жидкая, газообразное (парообразное), плазма[1] и вакуум. Вакуум[2] или эфир — это не абсолютная пустота, её как раз-таки не существует, вакуум — это спокойное состояние материи, остальные устойчивые возбуждённые состояния материи. При взаимодействии и/или переходе материи из одного устойчивого состояния в другое выделяется или поглощается энергия. Например, уголь горит, превращаясь в другое вещество пепел, дым, пар и плазму (огонь), при этом выделяется энергия, которая, перейдя на другую материю её изменяет, скажем плавит металл. Значит, энергия — есть материя. Так же материальны, от слова материя и различные колебания материи, например, звуковые колебания воздуха, электромагнитные колебания, которые изучает радиоэлектроника, торсионные поля и следует отдельно выделить биополя живых организмов. Всё это материя, обладает полями, энергией, информацей, и материя изменяется в меру каких-то условий, или можно сказать материя изменяется по мере развития. На доске написать «Материя изменяется по мере развития». Зная и понимая это мы можем описать, изучить, понять, а значит и управлять абсолютно любым процессом мироздания.

[1] Высоко ионизированный газ, в котором электроны обладают такой энергией, что не могут удержаться в атомах на устойчивых орбитах. В т.ч. огонь.

[2] Те, кто не согласен признать вакуум материей, способной взаимодействовать с материей в других её агрегатных состояниях, пусть объяснят всем прочим, как волны (электромагнитные, гравитационные и т.п. колебания) распространяются в идеальном ничто. Вакуум не ничтО, а нЕчто — материя в одном из её агрегатных состояний.

— Парадигма — это совокупность фундаментальных научных установок, представлений и терминов, принимаемая и разделяемая научным сообществом и объединяющая большинство его членов.

— Парадигма, как представление из чего состоит мир материя-энергия-пространство-время безвозвратно устарела. Более того, — это неадекватная действительности парадигма. Рассмотрим коротко:

— Материя — есть, но зачем отдельно из материи выделили энергию, как одно из устойчивых состояний материи и поставили на один уровень с материей?

— Информации нет вообще в старой парадигме. Вместо меры — её частные характеристики пространства и время.

— Пространство — это что? Само пространство — материя, а его характеристики — информация и мера.

— Время — это что такое? Субъективная величина, т.к. воспринимается по-разному. Астрономическое время бывает, биологическое время, социальное время, например время одного поколения или время одной технологии. Время — это одно из составляющих меры.

— Триединство материя–информация–мера — это максимально объемлющие философские понятия, — это филосовская парадигма. Философия — это наука, которая сама по себе нигде не применяется, почти, как математика, но она должна обслуживать все остальные науки, т.е. философия должна адекватно описывать предельно обобщённые законы мироздания, формировать целостное мозаичное миропонимание и обеспечивать культуру мышления. На сегодня философия триединства материя–информация–мера, как самая передовая сменяет философию материя-энергия-пространство-время.

— Таким образом философия материя-энергия-пространство-время не описывает адекватно мироздания и формирует ошибочное миро представление. Есть информация, что Япония официально отказалась от преподавания данной философии, как прозападной философии, приведшей всё человечество к биосферному, экономическому и политическому кризису.

— Итак: тема сегодняшнего занятия «Виды энергии». Энергия (др.греч — действие, деятельность, сила, мощь) — часть материи, при переходе которой от одного материального тела к другому меняются их свойства вплоть до изменения агрегатного состояния и/или молекулярного состава. Ранее мы уже говорили, что вакуум  или эфир — это не абсолютная пустота, её как раз-таки не существует, вакуум — это спокойное состояние материи, остальные устойчивые возбуждённые состояния материи. Можно сказать возбуждённые энергией. При взаимодействии и/или переходе материи из одного устойчивого состояния в другое выделяется или поглощается энергия. Например, уголь горит, превращаясь в другое вещество пепел и плазму (огонь), при этом выделяется энергия, которая, перейдя на другую материю её изменяет, скажем плавит металл. Значит, энергия — это составная часть материи.

— Ещё примеры. Материя преобразуется в разные состояния и в разные вещества, например, твёрдое железо может превратиться в хрупкий порошок оксид или наоборот, из руды выплавляют металл. Из жидкого раствора может начать кристаллизоваться метал, например, золото или медь. Цинковая и медная пластины в кислоте выделяют электрический ток — это первый изобретённый источник электрического тока. Или, наоборот, если, грубо говоря к определённой глине подвести электрический ток, то из глины будет выделяться металл алюминий. Наука преобразования одних веществ в другие — химия. И ещё раз обращаю внимание, что при любых преобразованиях с материей выделяется (высвобождается) или поглощается энергия — химическая, электрическая, тепловая, механическая, световая и или какая-то иная.

Это тоже задание с урока «Проводники и диэлектрики», однако с другой точки зрения меры рассматривает это задание на использование в тестерах различной энергии.  На рис. 7.3а изображена схема тестера электропроводимости с плохой чувствительностью. На рис. 7.36 изображена схема тестера электропроводимости со средней чувствительностью. Самую высокую чувствительность имеет схема рис. 7.3в. Т.е. можно уверенно разглядеть отклонение стрелки. А точное сопротивление проводника позволяет померить мультиметр в режиме тестирования диода или в режиме омметра.

— Соберите одну из представленных на рис. 7.3 схем. Подсоединяя к зажимам А и В различные предметы, оцените их электропроводимость. Можно, как в Практическом занятии №5, изготовить самодельный резистор (закрасить кусочек бумаги простым карандашом, см. рис. 7.4) и подсоединить его к зажимам А и В схемы с гальванометром. Сам грифель карандаша (графит) проводит электрический ток достаточный для свечения светодиода от одной батареи (рис. 7.5). Некоторые предметы могут, в зависимости от влажности, менять свою электропроводимость. Например, сухой носовой платок или деревянная палочка не проводят электрический ток, но если их намочить, то они становятся проводниками тока.

— Вместо грифеля установите сенсор (12) и сделайте вывод. Верно, ток либо не проходит через нашу кожу, либо он настолько мал, что лампочка не может загореться. Чтобы дать точный и однозначный ответ соберём следующую схему.

В процессе работы постоянно ведётся выборочный опрос какие виды энергии используются, какая энергия в какую преобразуется.

Далее учащимся коллективным мозговым штурмом предлагается разобрать схемы по учащимся представляющие интерес в текущей теме. Собрать схемы и объяснить работу с точки зрения видов энергии.

Перечисляются виды энергии с которыми сегодня познакомились. Обсуждаются переходы одного вида в другой.

1. Бахметьев А.А. “Электронный конструктор «ЗНАТОК». Книга 1”. М.  Текст, макет, 2004г.
2. Сворень Р.А. Электроника шаг за шагом: Практическая энциклопедия юного радиолюбителя. — Изд. 4-е, дополн. И исправл. — М., «Горячая линия — Телеком», 2001.
3. ВП СССР «Основы социологии». Взято из интернета http://dotu.ru/2010/04/10/20100410-bases-of-sociology_full/