327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
24.02.2017


Кейс - урок "Вода простая и сложная"
Кейс - урок "Вода простая и сложная"

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 6-9

Тема: Природные явления

Цель: Узнать, какие свойства и особенности делают воду незаменимым природным ресурсом современности и почему

Какая информация меня здесь ждет?

  • Хватает ли нашему миру пресной воды? Где ее больше всего, а где меньше?
  • Какие города можно строить на воде?
  • Как вода попадает в наши дома?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Откуда берется стоимость воды?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Можно ли представить мир без воды? Это была бы безжизненная бесконечная унылая пустыня. Вода – неотъемлемая часть мира, его основа, то, без чего невозможно само существование.

Такая обычная и привычная, она, тем не менее, хранит в себе множество тайн. Вода дает толчок к развитию и совершенствованию не только природы, но и нашей цивилизации. Приоткроем часть этих тайн и мы.

В организме человека, по разным оценкам от 70 до 90 % воды. Поверхность нашей планеты на 75 % тоже состоит из воды (непонятно почему ее тогда называю Землей, а не водой?). 

 

 

География

Сколько всего воды на планете Земля? И какая часть этой воды пригодна для питья? Какая страна самая обеспеченная пресной водой, а какая самая засушливая? Ответим на эти вопросы, используя географические знания.

 

 

 

Из каких же составляющих слагается запас пресной воды?

 

Как же распределен этот запас по странам мира?

 

Какая же из стран самая «засушливая»? Ответ – Ливия. 99 % территории этой страны составляет пустыня. Если же составлять «рейтинг» засушливости, то лидеры бы выглядели так:

 

Рейтинг самых обеспеченных водой стран таков:

 

 

Водообеспеченность и запас воды – это динамичный показатель. Запас воды может исчерпываться не только количественно, но и качественно. Загрязнение воды делает ее непригодной не только для питья, но и для промышленного применения, и для сельскохозяйственного использования.

Вопрос:


Какие реки протекают с вашим городом? Есть ли у них какая-либо особенность, выделяющая их из ряда других водных объектов? Как вы думаете, пригодна ли их вода для использования, и в каком качестве? И какая вода вкуснее: из скважины, из водопроводного крана или бутилированная?

 

История

Человек, как и практически все живое на Земле, нуждается в воде. Сначала люди просто селились там, где были поверхностные источники воды (озера, речки, ручьи) или где на поверхность вытекала вода подземных источников, образуя родники.

Около 7000 лет назад человек научился копать колодцы, перейдя от кочевой жизни к оседлой. Возможность орошать землю дала толчок в развитии сельского хозяйства, земледелия и культуры в целом. Например, колодец, найденный немецкими археологами в 2005 году (полностью раскопан в 2010) датируется возрастом в 7000 лет:

 

Важным занятием стала «разведка» источников воды. Кто-то искал воду, наблюдая за птицами и животными, кто-то использовал для поисков лозу.

Мир Древнего Востока подарил человечеству новые виды колодцев, пригодные для орошения и для питья. Египет стал родиной колодцев-журавлей, только назывались они тогда «шадуф». Каждое нововведение в «водной сфере» становилось результатом научного и технического прогресса, при этом само стимулировало цивилизацию к дальнейшему развитию. Например, для создания шадуфа необходимо было понимание принципов работы рычага:

 

Без сложной системы орошения и водоснабжения не могло бы появиться одно из чудес света – Висячие сады Семирамиды. Вот одна из попыток их виртуальной реконструкции:

 

 

Индийцы использовали ступенеобразные колодцы – «баоли». В них собиралась дождевая вода. Глубина такого колодца могла достигать 3500 ступеней. Для оценки необходимых габаритов колодца важным было понимание расчета объемов

 

 

В Античные времена строительство любого населенного пункта начиналось со строительства колодца. Античная культура подарила миру и первый водопровод – акведук. Его строили из известняка, высота сооружения могла достигать 10 м. Акведуки известны с VII века. Давние акведуки использовали принцип самотека воды, который строился на филигранном использовании естественных перепадов высот. Даже современный вариант гидравлических расчетов для этого явления довольно сложен:

 

 

 

Со II века до нашей эры известны водяные мельницы. Но наибольшее распространение они получили в Средневековье. В этот период каждому католическому монастырю было предписано обзавестись такой мельницей. Само использование водяного колеса - примитивной турбины предполагает понимание взаимосвязи работы и мощности, кинетической и потенциальной энергии, пусть еще в иных терминах и без формульного обоснования. А уже современная физика дала именно формульное описание известного явления и объяснила его, используя закон сохранения энергии:

 

Водяная мельница – гидротехническое сооружение, использующее гидроэнергию, полученную от водяного колеса. Движение водяного колеса выполняет полезную работу посредством зубчатой передачи. Этот принцип применяют и до наших дней:

Относительно простые водяные колеса средневековья «выросли» до гидроэлектростанций наших дней. Именно они стали квинтэссенцией предыдущего опыта акведуков и водяных колес, шадуфов и баоли:

 

Но отношение человечества с водой развивались не только в направлении использования энергии воды. Вода сама по себе стала ресурсом: ресурсом для технологий, производств. С усовершенствованием и развитием технологий значение воды как ресурса, только усиливалось. Но при этом на первый план вышло качество воды: чем меньше в ней примесей, тем лучшее «сырье» она собой представляет. Вода не только реагент, растворитель, но и «среда» для многих процессов и реакций.

Еще одни аспект взаимоотношений «вода – человечество» - медицинский. И не только потому, что вода – сырье для фармпроизводств. Как только человек понял, что часть страшных инфекционных заболеваний передается через воду (например, холера, косившая людей сотнями тысяч), сразу же начала развиваться гигиена и санитария, именно как науки.

Социальное и политическое значение воды, осознание ее важности, глобальной ценности для человечества пришло лишь в ХХ веке. Свидетельство – карта обеспеченности пресной водой.

 

Этот новый этап породил новые технологии опреснения морских вод и транспортировки айсбергов, гидропонику, проекты «водных» городов, производства топлива на основе воды.

Вода в современном мире стала источником вдохновения для творческих людей, подарив миру новые виды искусств на грани скульптуры, живописи и техники.

 

Архитектура

Города и села на воде – не новость. И хотя одной из первых вспоминается Венеция, люди селятся на воде в разных частях света. «Попутешествуем» по этим городам и селам, и даже заглянем, во что такие города могут трансформироваться уже в ближайшем будущем.

Европа

Гитхорн — деревня в провинции Оверэйсел в Нидерландах. Она расположена в общине Стенвейкерланд, в 5 км юго-западнее Стенвейка. Известна как Северная Венеция или Нидерландская Венеция. Большинство зданий построено на островах и соединено деревянными мостами. В Гитхорне 2620 жителей, дома которых связаны 50 мостиками. Глубина каналов между домами около 1м.

 

Сама же Венеция, ставшая уже именем нарицательным, - итальянский город с давней историей, пронизанный каналами и связанный паутинкой мостов. Катера, лодки, исторические гондолы и аналог городских автобусов – плавающие вапоретто – связывают различные части города, расположенные на островах или на материковой части. Город – один из популярнейших туристических центров, ставший таким по праву.

 

Азия

«Плавучие» города и села есть и в Таиланде, и в Китае, и в Мьянме, и во Вьетнаме. Чаще всего постройки стоят на сваях, чтобы изменение уровня воды не влияло на само здание. Занятие многих жителей часто, так или иначе, связано с рыбным промыслом или туризмом. Постепенно соотношение этих двух направлений человеческой деятельности в таких городках меняется в пользу туризма.

Например – плавающая деревня залива Халонг (Вьетнам).

 

Население – всего 600 человек, в основном семьи рыбаков.

Китайский городок Чжоучжуан называют Венецией Востока. Это хорошо сохранившийся исторический водный город, пронизанный каналами и связанный каменными мостиками. Чжоучжуан – один из туристических центров Китая.

 

Кампонг Аер – город в Брунее. Само название переводится как Водная Деревня, но город давно «перерос» деревню – население составляет около 39000 человек. И хотя городу уже 1300 лет, это вполне современное место со всеми признаками современности (интернет, заправки, кондиционеры, спутниковое телевиденье и т.д.), которые мастерски «замаскированы» историческим обликом города.

 

Африка

Городок Ганвье с населением в 20000 называют Африканской Венецией. Туристам очень нравится эта африканская жемчужина, соединяющая в себе экзотику необычных построек и африканский колорит.

 

Латинская Америка

Уру – плавучие острова-деревни в Боливии и Перу. Население их составляют преимущественно люди народа уру (урос), исторически жившие на берегах и плавучих островах озера Титикака. Когда-то острова имели оборонительное значение, в наше время – туристическое. Необычность островов заключается в том, что сделаны они из тростника.

 

Пальма (Дубаи)
Дубай — удивительное место посреди пустыни, в котором достижения научно-технического прогресса XXI века переплелись с древнейшей культурой. Одним из самых амбициозных проектов эмирата стали искусственные острова. Пальма Джумейра является самым маленьким и самым оригинальным из трех островов. Это первый пальмовый остров и большое достижение в истории мировой архитектуры. Размер острова 5 километров на 5 километров и его общая площадь составляет более 800 футбольных полей. Остров связан с материком 300-метровым мостом, а полумесяц связан с верхушкой пальмы подводным туннелем. Стоимость Пальмы Джамейра оценивается приблизительно в 14 млрд долларов.

Архипелаг Мир
Это искусственный архипелаг, состоящий из нескольких островов, общей формой напоминающий континенты Земли (отсюда и название — «Мир»). Он находится в 4 километрах от береговой линии Дубая. Искусственные острова в архипелаге Мир созданы, главным образом, из песка мелких прибрежных вод Дубая. Песок вычерпывался со дна Персидского залива и распылялся над строительной площадкой, чтобы создать острова. Общая площадь архипелага Мир составляет 55 кв.км. Что делает его крупнейшим искусственным архипелагом в мире. «Мир» соединен с материком только водным и воздушным сообщением.

Будущее

Один из концептов-городов будущего это город-лилия Lilypad. Идея таких городов принадлежит Винсенту Каллеботу. Подобный город-остров позволяет разместить 50.000 человек. Город похож на лилию с тремя лепестками, «растущими» вокруг центральной лагуны. Центральная лагуна собирает и очищает дождевую воду во многом благодаря специфической собственной флоре и фауне. Три лепестка обеспечивают места для работы, отдыха и инфраструктуру города. Они также становятся основой для висячих садов и вертикального озеленения, что обеспечивает «природный» контур города. Жилые помещения расположены не только в лепестках, но и в подводной части «лилии».

 

 

Такой город-лилия способен решить проблему перенаселения и нехватки жилых площадей в условиях таянья ледников и подъема уровня мировых вод. Реализация этого архитектурного концепта может стать едва ли не самым большим архитектурным прорывом ХХI века.

Вопрос:


Хотели бы вы жить в городе на воде? Какие аргументы "за" и "против"? Предложите, какие еще «водные» дома или города можно было бы построить в будущем?
Математика

Вода – это «дорога» для перемещения водного транспорта. Спокойная вода не влияет на скорость корабля, лодки или пловца. А вот течение воды способно значительно откорректировать скорость. Вы наверняка обращали внимание на эффект: если плыть против течения реки, то оно «сносит», мешает. Как же математически решается проблема скоростей в движущемся потоке воды?

 

 

Представим себе, что скорость течения реки – 2 км/ч. Скорость пловца – спортсмена – 6 км/ч (возьмем для примера тренированного спортсмена-рекордсмена). А скорость весельной лодки 2,5 км/ч. Расстояние между пловцом и лодкой зададим равным 17 км. Через какое время пловец и лодка встретятся?

Итак, пловец плывет по течению, течение помогает ему. Значит, его скорость будет суммироваться со скоростью течения: 6 + 2 = 8 км/ч.

Лодка плывет против течения, значит, течение ей мешает, и скорость снижается: 2,5 – 2 = 0,5 км/ч.

За час пловец и лодка преодолевают такое расстояние: 8 + 0,5 = 8,5 км/ч

Если расстояние между ними 17 км, то до встречи пройдет: 17 / 8,5 = 2 часа.

Какое же расстояние до этого момента проплыл каждый из них?

За 2 часа спортсмен проплыл 8 * 2 = 16 км/ч.

А лодка преодолела только 0,5 * 2 = 1 км/ч.

Течение может быть как помощником, так и мешающим фактором. Стоит учитывать это, не только в математических задачах, но и оценивая свои силы перед плаваньем.

Задание:

 Как изменилось бы время до встречи, если бы лодка плыла по течению, а пловец – против?

 

Инфраструктура

Задумывались ли вы, как вода поступает в наши дома? Если это вода колодезная, то ответ очевиден. А если водопроводная?

Вода выкачивается из подземных или поверхностных источников, подается на станцию водоподготовки, где проходит многие этапы очистки, и только после этого по сети водопровода подается вам.

Это централизованная система водоснабжения. Условно ее можно изобразить так:

 

Если же вода подается к вашему дому из отдельной скважины, то это децентрализованное (нецентрализованное или местное) водоснабжение:

 

Какими же бывают способы забора воды? Вот несколько примеров, которые иллюстрируют, что вода может забираться с разных глубин. При этом шансы воды на загрязнение, а поэтому и качество воды, будет отличаться.

 

Тип водоснабжения, глубина и способ забора воды будут влиять не только на ее качество, но и на ее цену. Чем сложнее схема водоснабжения, чем глубже скважина, тем дороже будет обходиться каждый литр.

Поэтому, водосбережение - это не только вопрос сохранения ценнейшего ресурса, но и вопрос финансовой экономии. Например, в Англии, из-за дороговизны воды, утром умываются закрыв сток пробкой и не используют смесители холодной и горячей воды, а только отдельные краны. А какие еще есть способы водосбережения?

 

Вопрос:


Как вода попадает в ваш дом? Как вы думаете, какой это тип водоснабжения?

 

Экономика

Вода бесценна. Но при этом существует плата за водоснабжение, а вода бутилированная даже имеет вполне определенные ценники. Откуда же берутся эти цифры? Рассмотрим разные типы извлечения и доставки воды.

Вода из крана – это вода централизованного водоснабжения. Из чего формируется ее стоимость?

 

 

Но вода из крана течет не всегда такого качества, какое необходимо потребителю. Это портит не только вкус напитков и еды, приготовленных с ее помощью, но и негативно влияет на здоровье человека. Поэтому, качество воды доводят до нормы при помощи специальных устройств. В общем случае их называют фильтрами, хотя работа их основывается на разных принципах: само фильтрование, ионообмен, осмос, озонирование, электрохимическая очистка и т.д. Если очищать только ту часть воды, которая используется для питья и приготовления еды, то стоимость воды будет складываться из следующих статей затрат:

 

 

Если вода из крана содержит ржавчину, если она «жесткая» (много минеральных примесей, образующих накипь или осадок), то она вредна не только для человека, но и для бытовой техники, в которой используется: посудомоечных и стиральных машин, кофеварок, водонагревателей и других.

Тогда очищают всю воду, поступающую в дом, квартиру, подъезд. Для этого используют более мощные устройства с более высоким ресурсом и запасом прочности. Цена их тоже будет отличаться уже на порядок от цены обычного бытового фильтра. Целесообразность их использования зависит от того, с насколько «загрязнена» исходная вода и какие ее объемы необходимо чистить. Тогда стоимость воды будет такой:

 

В некоторых случаях централизованное водоснабжение отсутствует. Тогда используется вода из колодцев или скважин. Как формируется ее стоимость?

 

Некоторые потребители используют не средства очистки воды, а покупают для питья чистую воду. Стоимость такой воды состоит из следующего:

 

Вариантов формирование стоимости воды несколько. Понимая, какой объем воды и какого качества необходим, можно «влиять» на размер «платы за воду». Кроме того, для воды, как и для многих других ресурсов, актуально бережливое и разумное использование. Это экономит не только сам ресурс, но и средства на его оплату.

Задание: Проследите, сколько воды и какого типа ваша семья использует за неделю. Какая часть используется для питья, а какая для других целей? Пользуетесь ли вы устройствами очистки воды? Подумайте, каким образом можно влиять на стоимость воды для вашей семьи, можно ли «перераспределить», снизить стоимость?

Подведение итогов урока:

Наименование

Содержание

1

Результаты кейс - урока можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B3%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D0%B0 http://www.vodainfo.com/ru/about_water/types_water/hardsoft_water.html

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BA%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D1%83%D0%BA

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D1%8F%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

http://xn--80aicscgfnebe6gzc.xn--p1ai/%D0%9A%D0%B0%D0%BA%20%D0%BF%D0%BE%D1%8F%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%8C%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B2%D1%8B%D0%B5%20%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4%D1%86%D1%8B

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BA%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D1%83%D0%BA

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D1%8F%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0

http://asaratov.livejournal.com/2513816.html

http://elite-realty.at.ua/index/0-5

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0

http://www.infoniac.ru/news/Samye-zasushlivye-mesta-na-planete.html

 

5

Локация проведения кейс - урока:

Кейс - урок проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

1. Какая из команд назовет больше названий рек, озер, болот, водохранилищ.

2. Как изменилось бы время до встречи, если бы расстояние между пловцом и лодкой было 34 км, скорость лодки 5 км/ч, скорость пловца – 3 км/ч?

7

Домашнее задание:

 

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

 Знание об особенностях распределения пресной воды в гидросфере

Знание об истории развития воды как глобального ресурса и современной проблематике в этой области

Современная и перспективная водная архитектура

Получены практические навыки расчетов движения по воде с учетом течений

Получение конкретных знаний по географии, истории, экономике и других разделов (приведены в развертках).

11

Теги:

 пресная вода, озера, реки, подземные воды, болота, ледники, водообеспеченность, скорость течения, водозабор, водоочистка, водопровод, скважина, водяное колесо, колодец.

12

Авторы:

 Грабовская Лариса Леонидовна

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!