327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
23.03.2017


Кейс-урок «Окружающий нас воздух»
Кейс-урок «Окружающий нас воздух»

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 3-5

Тема: География и окружающая среда

Цель: Узнать полезную и практически значимую информацию о воздушной среде Земли

Какая информация меня здесь ждет?

  • Как «увидеть» воздух?
  • Почему небо голубое?
  • Сколько весит воздух?
  • Что легче воздуха?
  • Как «продать» воздух и на этом заработать?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Как «покорить» воздушное пространство?
  • Как нарисовать воздух?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Небо – голубое, но воздух же – прозрачный. Почему? А можно ли увидеть «прозрачный» воздух? А взвесить? А как его нарисовать? Как «приручить» воздух? А есть ли что-то легче воздуха?

 

Отвечая на детские вопросы, ученые используют далеко не детские методы и технологии. Кто знает, возможно, скоро человечество научится строить воздушные замки не только в мечтах!

Природоведение

Чистый воздух прозрачен и бесцветен. Если мы видим нечто густое или окрашенное, это в лучшем случае пар, туман или облака, а в худшем – дым или смог!

А если воздух прозрачен, то есть ли хоть какой-то способ его увидеть? Таких способов несколько. Рассмотрим их.

Итак, первый и самый простой способ, назовем его «Игра в пузырьки»:

Возьмите емкость с водой, опустите в нее один конец небольшой пластмассовой трубки и подуйте с другой ее стороны. Вы увидите пузырьки воздуха, проходящие сквозь воду. Несмотря на то, что воздух и вода абсолютно прозрачны, пузырьки видны. Это происходит благодаря разной оптической плотности данных веществ. Поэтому солнечный свет преломляется на границе «пузырек-вода», делая воздух видимым.

Следующий опыт позволит увидеть не просто воздух, а его движение! Движение воздуха, зависящая от разницы температур, называется конвекция, поэтому и способ мы назовем «Конвекция воздуха»:

Этот опыт лучше проводить в компании взрослых, например учителя. Возьмите очень яркую настольную лампу. Направьте ее на светлый экран (это может быть лист ватмана или просто стена со светлыми обоями). Между лампой и экраном поместите источник тепла (можно воспользоваться электрическим обогревателем или свечей). На «экране» будут видны хаотично двигающиеся тени. У теплого и холодного воздуха плотность разная, свет поэтому тоже преломляется, делая воздух видимым.

Этот способ сделать воздух видимым не подходит для школы или дома. Его используют только в специальных условиях на особых установках. Называется он «Сжиженный воздух»:

Как заставить воздух течь? Опустить температуру до -190 0С… И воздух потечет, перейдя в жидкое состояние. А заодно и станет видимым.

А что ж тогда будет, если воздух нагреть, например, очень-очень сильно? Тогда он начнет светиться (точнее входящие в него газы), и тоже станет видимым! Такое невероятно сильно нагретое состояние воздуха называется плазмой, поэтому назовем этот способ «Воздушная плазма»

Вот еще несколько вариантов рассмотреть воздух:

Какие же газы образуют воздух? Азот, кислород, углекислый газ, и еще многие другие вещества. Некоторые из них – естественные компоненты воздуха. А вот другие – загрязнения в результате промышленных выбросов. О них мы поговорим позже.

 

Воздушная оболочка нашей планеты – атмосфера. Кстати, у некоторых других планет тоже есть свои оболочки-атмосферы. Конечно, у них другой состав и свойства. Вот такое строение у земной атмосферы:

 

Свойства каждого слоя будут отличаться.

Вот так атмосфера будет выглядеть глазами парашютиста, если он совершит прыжок с высоты стратосферы. Это документальная запись и такой прыжок действительно состоялся. Многие люди могли наблюдать его в реальном времени благодаря интернет-технологиям.

Попробуем теперь ответить на два «детских воздушных вопроса».

Почему небо голубое? Для ответа на этот вопрос понадобилось несколько десятков лет вполне серьезных научных исследований и несколько научных теорий. Первую теорию выдвинул английский ученый Джон Тиндалл.

Вы же знаете, что солнечный свет на самом деле белый. И в этот белый «входят» все другие цвета. Все лучики-цвета, входящие в белый, иначе называют спектром. Когда солнечные лучи попадают на какой-то предмет, то часть лучей поглощается, а часть отражается. Эти лучи не какие-нибудь, а определенного цвета. Итак, если от предмета отражаются синие лучики, то мы видим предмет синим. Вот Джон Тиндалл и решил, что частички пыли в воздухе отражают именно синие лучи, делая небо голубым! Воздух «испачканный» пылью называется смог.

Джон Тиндалл создал у себя в лаборатории маленький «смог» и осветил его ярким белым лучом. И этот смог окрасился в глубокий синий цвет. Тогда ученый решил, что это подтверждает его идею, и что именно пыль делает наше небо голубым.

Но другой английский ученый, Джон Рэлей, не согласился с этой теорией. Он считал, что пыль «не виновата». Часть солнечных лучей сталкивается с молекулами (малюсенькими частичками) газов, из которых состоит воздух. И эти молекулы в свою очередь, начинают испускать частички света (ученые говорят на них «кванты»). Эти кванты бывают разных цветов, но воздух испускает синих квантов в 6 раз больше, чем любых других! Вот мы и видим голубое небо!

Кроме голубых небес, на небе мы можем видеть облака. Они ведь все разные, правда? А они получаются сами по себе, или на вид облаков что-то влияет, как вы думаете? Итак, еще один «детский воздушный вопрос»: какие бывают облака?

Итак, все зависит от того, на какой высоте «родились» облака.

Облака, которые "родились" очень высоко - на расстоянии почти 100 км от земли - называют светящимися.

 

Чуть ниже (около 30 км от земной поверхности) образуются красивые предрассветные и послезакатные – перламутровые облака.

 

На 10-километровой высоте из льдинок возникают знакомые нам перистые, напоминающие перышки, перисто-слоистые, будто размазанные по небу, и перисто-кучевые, "барашковые", облака.

 

 

На расстоянии 5 км от земли берут начало водяные высококучевые и высокослоистые облака, которые будто затягивают небо прозрачной тканью. Они словно затягивают небо полупрозрачной белесой пленкой.

На 2-километровой высоте "создаются" крупные, собранные, как будто, из комков слоисто-кучевые, а также дождевые облака: темные и плотные. Ниже всех формируются туманные слоистые облака и облака, напоминающие воздушные замки. Они называются кучево-дождевые.

 

Правда, кажется, что вот-вот начнется гроза?

Задание:


А теперь попробуем поиграть. Для этого нужно разделиться на две команды. Учитель должен подготовить материалы для игры:

1. Карточки с названием типов облаков или даже с их изображением (количество комплектов по числу команд; в комплекте могут быть несколько карточек с облаками одного вида, главное, чтобы карточек хватила всем участникам).

2. Нарисовать на доске «основу» - разметить линиями слои атмосферы, где формируются облака разных типов и надписать высоту. Можно использовать и лист ватмана с нарисованными слоями.

3. Комплект магнитов для доски (чтобы прикреплять карточки с облаками к ней).

Команды выстраиваются в две колоны в конце кабинета напротив доски. Их задача – прикрепить поочередно облака на «нужные» места на «основе». Конкурс начинается по команде учителя и проводится в форме эстафеты. Выигрывает самая быстрая и самая «правильная» и внимательная команда.

Математика
Сколько весит воздух? Да и весит ли он что-либо?

Воздух – неосязаемая величина, его невозможно пощупать, понюхать, он находится повсюду, но для человека он невидим, узнать, сколько весит воздух непросто, но возможно. Если поверхность Земли, как в детской игре расчертить на мелкие квадратики, размером 1х1 см, то вес каждого из них будет чуть больше 1 кг, то есть в 1см2 атмосферы содержится почти 1 кг воздуха.

Можно ли это доказать? Вполне. Если соорудить весы из обычного карандаша или палочки и двух воздушных шаров, закрепив конструкцию на нити, карандаш будет находиться в равновесии, поскольку вес двух накачанных шариков одинаков.

 

Стоит проткнуть один из шаров, перевес окажется в сторону надутого шарика, потому как воздух из поврежденного шарика вышел наружу. Соответственно, простой физический опыт доказывает, что воздух имеет некий вес.

Но воздух не только в шарах. Он вокруг нас, над каждым из нас. Он тоже ведь что-то весит. Над каждым из нас условно можно выделить «столб воздуха», высокий, уходящий в атмосферу. Так вот, его вес над каждым человеком составляет около 250 кг!

Интересно, а сколько воздуха «давит» на ваш класс? Посчитаем?

Например, у вас в классе 25 человек. На каждого «давит» 250 кг воздуха? Сколько воздуха воздействует на весь класс?

250 кг * 25 человек = 6.250 кг!

 

Задание:


Помните информацию из развертки, сколько «весит» 1 квадратный сантиметр воздуха? Посчитайте, сколько весит воздух над тетрадным листочком! Сможете?

А сколько «весит» воздух на вашей ладошке? Для ответа возьмите листочек в клеточку и обведите на нем вашу ладонь. Теперь посчитайте, сколько клеточек она заняла (не целые клеточки можете не считать). Каждая клеточка – 1 килограмм воздуха! Вот сколько вы его «держите»…

Здоровье

Что еще мы знаем о воздухе? Наверное, то, что он жизненно необходим всем живым существам, обитающим на нашей планете. Человек каждые сутки вдыхает и выдыхает почти 20 кг воздуха, четвертая часть которого потребляется мозгом. И беда, если этот воздух загрязнен вредными веществами!

 

Что же спасает нас от загрязнения воздуха? Леса! Леса – это действительно «зеленые» легкие планеты, без которых существование человека попросту невозможно. Поэтому живые комнатные растения в квартире являются не просто предметом интерьера, они очищают воздух в помещении, загрязнение которого в десятки раз выше, чем на улице.

В каких же городах мира самый опасный воздух? Давайте назовем трех «печальных» рекордсменов.

Первый – город Сукинда в Индии. Неподалеку от города расположен рудник. Где добывают очень опасное вещество – хром. Конечно, хром необходим в промышленности, но тем не менее, он не становится от этого менее опасным для людей. Причем в тех количествах, в которых он содержится в местном воздухе:

 

Второй – Тяньинь (Китай). Это один из крупнейших металлургических центров, где добывают приблизительно половину свинца в стране. Город постоянно окутывает сизый дым, а на расстоянии десяти метров, даже днем, трудно что-то разглядеть.

 

«Титул» самого грязного города в мире, к несчастью для местных жителей, носит центр китайской угольной промышленности Линьфэнь. Здесь люди встают, и ложатся в постель с угольной пылью на коже, одежде и постельном белье. Постиранное белье бессмысленно вывешивать на улицу для сушки, через несколько часов оно становиться черным.

 

А где на Земле самый чистый воздух?

Первое место занимает долина Эльки (Чили). Здесь самое чистое небо на земле. Погода 240 ночей остается безоблачной, и позволяет изучать космос самой крупной астрономической обсерватории.

 

Не так далеко от Эльки находится второе место – Чилийская Патагония. Она вообще является самым экологически чистым местом планеты.

 

И, конечно же, Антарктида. Поскольку там нет промышленного производства, городов, и прочих источников загрязнения, то воздух всегда чистый, холодный и разреженный.

 

Чистый воздух давно стал редкостью в городах. Загрязненность атмосферы настолько велика, что люди готовы покупать чистый воздух. Впервые, «продавцы воздуха» появились в Японии. Они «производили» и продавали чистый воздух в консервных банках, и любой житель Токио мог на ужин открыть баночку чистейшего воздуха, и насладиться его ароматом.

Иногда, идеей консервировать и продавать воздух пользуются производители сувениров. Почему бы не привезти «воздух Праги» из Праги или «воздух Киева» из Киева?

 

Чистота воздуха оказывает значительное влияние не только на здоровье человека, но и животных. В загрязненных районах экваториальных вод, возле населенных людьми мест десятками гибнут дельфины. Причиной смерти млекопитающих является загрязненная атмосфера, на вскрытии животных легкие дельфинов напоминают легкие шахтеров, забитые угольной пылью. Очень чувствительны к загрязнению воздуха и обитатели Антарктиды – пингвины, если воздух содержит большое количество вредных примесей, они начинают тяжело и прерывисто дышать.

Часто врачи рекомендуют пациентам воздушную терапию. Это просто обычные прогулки или игры, но непременно на свежем воздухе. Но наряду с ними, существует и экстремальная воздушная терапия. Чем же она отличается от обычной? Тем, что человек не гуляет по свежему воздуху, а летает в нем! Ведь это – «полеты» в аэротрубе:

А можно ли «купить грязный воздух»? Да! А кому и зачем он нужен? Оказывается, что и на такой товар есть свои покупатели. Существует Киотский протокол. Это такое международное соглашение, принятое в Киото (Япония) в 1997 году. Согласно этому соглашению все страны с развитой или переходной экономикой обязаны сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Для каждой страны устанавливаются специальные квоты – разрешенные объемы выбросов. И если страна свою квоту не использует полностью, то этот «остаток» (право на выброс определенного объема) она может продать. Украина. По Киотскому протоколу Украина обязана сохранять среднегодовые выбросы на уровне 1990 года.

Задание:


Включите фантазию и попробуйте придумать комплекс упражнений, которые можно выполнять в аэродинмической трубе.
Технология/Наука

Даже перышко, подброшенное в воздух, опустится на землю. А есть ли плотный материал (не газ!) легче воздуха? Ученые отвечают: есть! Это графеновый аэрогель, созданный китайскими учеными в 2013 году.

Ученые планируют использовать такой замечательный материал для очистки воздуха.

А создали этот материал, напечатав его на 3Dпритнере:

Задание:


Попробуйте придумать, где еще можно было бы применять такой материал? Почему?
История

До 1754 года люди точно не знали, что такое воздух. Удивительно? Они думали, что воздух – это однородное вещество! И только англичанину Джону Блэку удалось доказать, что воздух – это смесь газов.

А вот факт, что воздух имеет вес, доказал Галилей. Он наполнил медный шар сжатым воздухом и увидел, что тот «потяжелел».

В исследованиях воздуха очень сильно помогли опыты с горением. Французский химик Антуан Лавуазье, изучал горение различных материалов, когда заметил, что при некоторых условиях воздух разделяется на части. Одна поддерживает горение, ее назвали «кислородом». А вторая – не «горит», и это – «азот».

Но изучение воздуха – это не только химические опыты. Это еще и «приручение» воздуха, воздухоплаванье!

Какова же история покорения воздуха?

Первый полет приспособления – покорителя воздуха состоялся 5 июня 1783 года. Это был аэростат с оболочкой, наполненный горячим воздухом. Теперь такие аппараты так и называют «монгольфье» по фамилии его изобретателей братьев Монгольфье — Жозеф-Мишеля и Жак-Этьенна. Первый полет прошел в городе Аннонэ во Франции.

Однако история монгольфьера началась ещё раньше. В августе 1709 года Бартоломеу де Гусманом, жившим в Португалии, была продемонстрирована модель воздухоплавательного аппарата, представлявшего собой тонкую яйцеобразную оболочку с подвешенной под ней маленькой жаровней. При одном из испытаний модель поднялась в воздух аж на 4 метра. В любом случае, Гусман был первым человеком, который, опираясь на изучение физических явлений природы, сумел выявить реальный способ воздухоплавания и попытался осуществить его на практике.

После успешного запуска аппарата братьев Монгольфье, во Франции начался настоящий «воздушный бум»: у братьев появилось достаточно много последователей, которые покорили высоты и в 1000 м, и в 2000 м. И даже перелетели Ла Манш!

 

А с конца ХIХ века аэростаты получили и военное значение, ведь с них так удобно «подсматривать» за противником.

Вопрос:


Как вы думаете, в современном мире используются аэростаты? Где?

В это же время на смену аэростатам пришли дирижабли. Они имели овальную форму и наполнялись уже не горячим воздухом, а газами. Такие аппараты были управляемыми, имели большую грузоподъемность. И их уже можно было использовать не только как аттракцион. Тем более что со временем дирижабли стали оснащать двигателями, что значительно повысило их скорость.

 

А как вы думаете, есть ли «домашние» дирижабли, дирижабли-игрушки? Есть! Например, наполненные газом мини-дирижабли акулы с дистанционным управлением:

Между прочим, когда вы запускаете бумажный самолетик, вы запускаете один из видов планеров! Планер, в отличие от аэростатов и дирижаблей, тяжелее воздуха. Впрочем, как самолет. Секрет в крыльях, форме – аэродинамике аппарата.

Планеры «родились» в тоже время, что и дирижабли – в ХIХ веке. В 1853 году сэр Джордж Кейли сконструировал первый современный планёр, поднявший человека в воздух.

А на современных планерах можно выполнять фигуры высшего пилотажа.

А те кому хочется покорить воздух сами, могут попробовать сделать воздушного змея:

Вопрос:


Как вы думаете, воздушный змей – это вид планера?

Задание:


Попробуйте придумать и нарисовать свой «дизайн» дирижабля и воздушного шара. Это задание можно выполнять в виде командной игры. Одна команда будет разрисовывать дирижабль, другая – воздушный шар.

Учитель заранее готовит два листочка с контурами дирижабля и воздушного шара. Размер листов лучше сделать А3 (в два раза больше альбомного листа), чтобы детям было удобнее работать.

На «художественные работы» лучше выделить какое-то определенное время: 7-10 минут

Потом команды представляют свои модели.

Искусство

Как нарисовать воздух? Как вы думаете? Просто закрасить листок синим и поставить пятнышки-тучки?

Художники задавались таким вопросом давно. Ведь изобразить воздух и свет, передать его движение – очень сложная задача. Но художники, которых называли имперссионистами, с ней очень успешно справлялись.

Основоположником этого направления в живописи стал Жакоб Камиль Писсаро (1830 – 1901).

Посмотрите на его картины. Как вам кажется, удалось ли художнику «нарисовать воздух»?

 

 

 

Как рисовать воздух, «придумали» художники. А можно ли рисовать воздухом? Можно, если использовать воздушные фломастеры! Это такие фломастеры, в которые нужно дуть:

Вопрос:


Какие цвета и оттенки лучше всего использовать художникам, чтобы «нарисовать воздух»? Почему?
Акселеративные и интерактивные методы
Акчелеративная игра «Облака»
Суть игры: Учитель должен подготовить материалы для игры:

1. Карточки с названием типов облаков или даже с их изображением (количество комплектов по числу команд; в комплекте могут быть несколько карточек с облаками одного вида, главное, чтобы карточек хватила всем участникам).

2. Нарисовать на доске «основу» - разметить линиями слои атмосферы, где формируются облака разных типов и надписать высоту. Можно использовать и лист ватмана с нарисованными слоями.

3. Комплект магнитов для доски (чтобы прикреплять карточки с облаками к ней).

Команды выстраиваются в две колоны в конце кабинета напротив доски. Их задача – прикрепить поочередно облака на «нужные» места на «основе». Конкурс начинается по команде учителя и проводится в форме эстафеты. Выигрывает самая быстрая и самая «правильная» и внимательная команда.

ЦЕЛЬ: Закрепить полезную информацию и приобрести практические навыки, наработать целый ряд компетенций, таких как умение работать в команде, плюрализм, делегирование полномочий, умение слушать и слышать, управление временем, самоконтроль и адаптивность, навыки тайм-менеджмента, расстановка приоритетов, персональная ответственность, смекалка.
Акселеративная игра «Аэродизайнер»
Суть игры: Учитель заранее готовит два листочка с контурами дирижабля и воздушного шара. Размер листов лучше сделать А3 (в два раза больше альбомного листа), чтобы детям было удобнее работать. Задача детей – разукрасить эти объекты.

На «художественные работы» лучше выделить какое-то определенное время: 7-10 минут

Потом команды представляют свои модели.

Цель: Активизировать фантазию, творчество и креативность, закрепить полезную информацию и приобрести практические навыки, наработать целый ряд компетенций, таких как умение работать в команде, плюрализм, делегирование полномочий, умение слушать и слышать, управление временем, воспитание вкуса, самоконтроль и адаптивность, навыки тайм-менеджмента, расстановка приоритетов, забота о качестве, персональная ответственность, смекалка, презентация себя и своих идей, умение разбираться в искусстве.
Подведение итогов кейс-урока:

Наименование

Содержание

1

Полученные результаты и наработанные компетенции:

Знания про исторические и современные представления о воздухе и атмосфере

Знания о процессах и закономерностях, при сущих воздушной бреде

Знания о том, как эти особенности и закономерности используются наукой и технологией

Практические навыки и умение приманять полученную теоретическую информацию на практике

2

Продолжительность:

90 минут (спаренный урок)

 

3

Локация проведения кейс – урока:

Кейс-урок проходит в  классе, возможно проведение в специализированном кабинете по предмету «Технологии» или «Трудовое обучение», школьном спортзале

4

Соревновательность:

Возможно разделение на команды: мальчики и девочк, по рядам, по любому иному принципу

В качестве заданий можно использовать акселеративные игры, предложенные в кейсе, задания после разверток

5

Возможность проведения учеником-дублером:

Возможно

6

Возможное домашнее задание:

Проведите мини-исследование. Попробуйте в течении недели вести «воздушный дневник»:

Выходя утром из дома, записывайте:

  1.      какого цвета небо (воздух);
  2.      есть ли тучи и какие; теплый или холодный воздух;
  3.      менялась ли его температура за день;
  4.      менялась ли влажность (был ли дощ или снег);
  5.      чувствовался ли запах дыма (смога) в воздухе;
  6.      был ли он прозрачным или с дымкой, был ли туман.

Можете придумать специальные значки для каждого пункта.

Сравните ваши дневники и обговорите их в классе.

 

7

Результаты кейс-урока можно дополнить такими находками учеников:

 

8

Какие  3 сайта помогли найти наиболее значимую информацию?

http://edufuture.biz/

http://www.kakprosto.ru/kak-104563-kak-uvidet-vozduh

http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/pochemu-nebo-goluboe/

9

В помощь ученику и коучу:

https://www.youtube.com/watch?v=02VMZ0f5V6c

https://www.youtube.com/watch?v=0XCnOUrYT4k

https://www.youtube.com/watch?v=YOlgF3jrmis

https://www.youtube.com/watch?v=SXW5eAjPD2U

https://www.youtube.com/watch?v=axBEbzwcdak

https://www.youtube.com/watch?v=3bIXUBXj070

https://www.youtube.com/watch?v=RBJlsrN9Qa0

https://www.youtube.com/watch?v=kmCLKCGwv9g

https://www.youtube.com/watch?v=khxqaICe9PQ

https://www.youtube.com/watch?v=InQpxBkbt58

https://www.youtube.com/watch?v=aMipTz5gi3M

10

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

http://www.kakprosto.ru/kak-104563-kak-uvidet-vozduh

http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/pochemu-nebo-goluboe/

http://kosmokid.ru/palneta_zemlya/pochemu_oblaka_takie_raznie.html

http://calcsoft.ru/skolko-vesit-vozduh

http://allforchildren.ru/why/misc52.php

http://topstens.ru/top-10-samye-gryaznye-goroda-mira

http://www.btcvent.ru/news/gde-samyy-chistyy-vozdukh-na-zemle/

http://positime.ru/polety-nayavu-fantastika-ili-realnost

http://www.km.ru/science-tech/2013/03/25/izobreteniya-i-innovatsii-v-razlichnykh-oblastyakh-znanii/706821-kitaiskie-u

11

Теги:

Воздух, атмосфера, азот, кислород, Монгольфье, аэростат, дирижабль, облака, аэродинамическая труба, смог, графеновый аэрогель, импрессионизм

12

Авторы:

Паутинка Светлана Анатольевна

 

13

Принимали участие в разработке 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!