Профильное обучение. «Энергия будущего»Е.Б. Бычкунова, методист кафедры ГХО ГАОУ «СарИПКиПРО» учитель географии МОУ «СОШ №40»Пояснительная записка. Программа элективного курса «Энергия будущего» разработана в соответствии с задачами модернизации образования, основными положениями концепции профильного обучения. Программа элективного курса универсальна. Она предназначена для обучащихся 10 – 11 классов общеобразовательных учреждений, изучающих географию, как на профильном, так и на базовом уровне. Рассчитана программа на 34 часа. Что касается степени новизны для учащихся, то программа включает блоки материалов, не содержащихся в базовых программах. Программа курса направлена на развитие познавательных интересов школьников, выходящих за рамки выбранного профиля, направлена на творческий и исследовательский подход обучающихся к изучению темы. Основой обучения является активное участие самих школьников в процессах приобретения и расширения знаний. Особенностью содержания курса является: - Осуществление дифференцированного и индивидуального подхода к обучающимся. - Формирование творческой компетентности обучающихся. - Интеграция знаний по географии, экологии, физике, экономике при изучении каждой темы занятия. - Сочетание различных форм и методов обучения: лекционной, практикумов, творческих, самостоятельных и научно – исследовательских работ, проектной деятельности. - В данном курсе сделана попытка объединить идеи интеграции, проблемности и идеи опережающего обучения. Основная цель курса: Изучить современное использование экологически чистых альтернативных источников энергии для обеспечения населения электроэнергией. Одной из глобальных проблем человечества является проблема энергетического кризиса во всем мире. Правительство России в настоящее время уделяет большое внимание решению данной проблемы. В связи с этим данный элективный курс является актуальным, так как рассматривает пути решения энергетических проблем, с активным использованием альтернативных источников энергии. Исходя из этого, основными задачами курса являются: Изучение перспективы развития и использования альтернативных источников энергии. Предложение способов решения обеспечения населения электроэнергией. Умение доказать необходимость перспективы использования гибридных установок. Воспитание инициативы и активности, самостоятельности в принятии решений у современных школьников. Создание условий для формирования у школьников индивидуального опыта научно – исследовательской деятельности. В результате изучения курса учащиеся должны знать: - Значение альтернативных источников энергии. - Размещение альтернативных источников энергии. - Положительные и отрицательные черты альтернативных источников энергии. - Понятие «низкотемпературный синтез». - Понятие гибридные энергетические установки.В результате изучения курса учащиеся должны уметь: - Давать оценку альтернативным источникам энергии. - Показывать на картах размещение альтернативных источников энергии. - Пользоваться дополнительными источниками географической информации ( справочной, периодической литературой, схемами, таблицами).В процессе занятий учащиеся используют на занятиях крупномасштабные ксерокопии фотографий, рисунки, самодельные плакаты, компьютерные презентации. По окончании курса учащиеся выполняют итоговые работы.^ Учебно – тематическое планирование. Наименование темы Количество часов Форма проведениязанятия Образовательный продукт Всего Теория Практика ^ Рациональное природопользование.Природная среда: природные ресурсы и природные условия. 1 0,5 0,5 Лекция. Самостоятельнаяработа. Конспект урока. Заполнение таблицы: «Уровни воздействия на природу». Нанесение на контурную карту районы с наиболее острой экологической ситуацией. ^ Классификация природных ресурсов. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Практическая работа на тему: «Обеспеченность России природными ресурсами». Заполнение таблицы: «Классификация природных ресурсов» ^ Энергетическая проблема. 5 3 2 Лекция. Семинарское занятие. Практическая работа. Создание презентации на тему: «Проблема обеспечения энергетическими ресурсами население мира и России».Нанесение на контурную карту крупнейшие электростанции в России и в мире, максимально влияющие на природные экосистемы. ^ Альтернативные источники энергии. 2 1 1 Лекция. Эвристическая беседа. Практическая работа. Конспект урока. Нанесение на контурную карту места размещения альтернативных источников энергии. Гелиоэнергетика. 2 1 1 Лекция. Семинарское занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся. ^ Геотермальные источники энергии. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся. Биоэнергетика. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся. Ветроэнергетика 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся. Гидроэнергетика. 3 2 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся. ^ Термоядерная энергия. 2 1 1 Аккумуляция энергии. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся ^ Когенерационные технологии. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Рефераты и сообщения учащихся. ^ Водородные технологии. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие. Конспект урока. Создание презентаций. Рефераты и сообщения учащихся. ^ Гибридные энергетические установки. 2 1 1 Лекция. Практическое занятие.Беседа. Конспект урока. Создание презентаций. ^ Экономические оценки развития альтернативных источников энергии. 2 1 1 Семинарское занятие. Закрепительная беседа. Создание карты: «Распределение альтернативных источников энергии в России и в мире». Создание презентации: «Перспектива использования альтернативных источников энергии». ^ Итоговое занятие. 1 1 Творческий отчет. Защита проекта. Создание готового продукта (макета, плаката, презентации и т.д.). Всего 34 17,5 16,5 ^ Содержание программы.Тема 1. Рациональное природопользование. Природная среда: природные ресурсы и природные условия (1 час). Рациональное природопользование. Мероприятия по борьбе с негативными последствиями воздействия человека на природу. Принципы рационального природопользования. Главные направления рационального природопользования. Охрана природы и аспекты ее охраны: хозяйственно- экономический, социально – политический, здравоохранительный, эстетический, воспитательный, научно – познавательный. Общие правила и принципы охраны природы. Заполнение таблицы: «Уровни воздействия на природу». Понятия: природная среда, природные ресурсы, природные условия, природно – ресурсный потенциал, рациональное природопользование, охрана природы.^ Тема 2. Классификация природных ресурсов (2 часа). Типы и виды природных ресурсов. Классификация природных ресурсов по источникам и местоположению; по сфере их использования; по принципу используемости человеком в настоящее время; по принципу заменимости. Исчерпаемые природные ресурсы. Невозобновимые и возобновимые природные ресурсы. Классификация природных ресурсов по направлению их использования в деятельности человека. Природно – ресурсный потенциал России. Заполнение таблицы: «Классификация природных ресурсов». Понятия: исчерпаемые природные ресурсы; невозобновимые и возобновимые природные ресурсы; неисчерпаемые ресурсы.^ Тема 3. Энергетическая проблема (5 часов). Постановка проблемы. Электроэнергетика. Производство электроэнергии в мире и в России. Тепловая электроэнергетика. Экологические проблемы тепловой энергетики. Размещение ТЭС. Гидроэнергетика. Экологические проблемы гидроэнергетики. Доля ГЭС в производстве электроэнергии. Атомная энергетика. Мощность атомных электростанций (АЭС) и производство электроэнергии. Экологические проблемы ядерной энергетики. Энергосистемы в мире и России. Некоторые пути решения проблем современной энергетики. Создание презентации на тему: «Проблема обеспечения энергетическими ресурсами население мира и России». Нанесение на контурную карту крупнейшие электростанции в России и в мире, максимально влияющие на природные экосистемы. Понятия: электроэнергетика; тепловая электроэнергетика; гидроэнергетика; атомная энергетика; энергосистемы.^ Тема 4. Альтернативные источники энергии (2 часа). Альтернативные источники получения энергии. Перспектива их развития. К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и другие источники энергии. Положительные и отрицательные стороны использования альтернативных источников энергии. Проблемы использования альтернативных источников энергии. Нанесение на контурную карту места размещения альтернативных источников энергии.^ Тема 4. Гелиоэнергетика (2 часа). Солнце как источник тепловой энергии. Пути использования солнечной энергии. Солнце как источник электрической энергии. Использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу. Солнечные кипятильники. Использование солнечных батарей. Размещение солнечных электростанций. Строительство гелиоустановок в мире и в России. Перспектива развития гелиоэнергетики в мире и в России. Создание презентаций обучающимися о перспективе развития гелиоэнергетики в мире и в России. Понятия: гелиоэнергетика; солнечные кипятильники.^ Тема 5. Геотермальные источники энергии (2 часа). Геотермальные энергетические установки. Страны, активно использующие геотермальные энергетические установки в своих хозяйственных целях. Перспектива строительства и использования геотермальных энергетических Создание презентаций обучающимися о перспективе развития и использования геотермальных источников энергии. Понятия: геотермальные источники энергии.^ Тема 6. Биоэнергетика (2 часа). Биоэнергетика – источник топлива, получаемый из растений и их остатков. Основные направления биоэнергетики: первое – выделение горючих углеводородов из сока растений; второе – получение из растительного сырья спирта; третье – получение биогаза – топлива, образующегося при разложении органических остатков. Строительство биогенераторов. Перспектива развития биоэнергетики в мире и в России. Создание презентаций обучающимися о перспективе развития биоэнергетики. Понятия: биоэнергетика; биогаз; биогенератор.^ Тема 7. Ветроэнергетика (2 часа). Ветер как источник энергии. Конструкции ветроустановок: крыльчатые; карусельные; роторные; барабанные и другие. История развития ветроэнергетики. Размещение крупных ветроэлектростанций в мире. Перспективы развития ветроэнергетики в мире и в России. Положительные и отрицательные стороны ветроэнергетики. Создание презентаций обучающимися о перспективе развития ветроэнергетики. Понятия: ветроэнергетика; конструкции ветроустановок.^ Тема 8. Гидроэнергетика (3 часа). Энергия Океанов. Возможности использования нетрадиционных гидроресурсов. Энергетические ресурсы морских, океанических и термальных вод. История создания первых приливных электростанций. Положительные и отрицательные стороны гидроэнергетики. Перспективы строительства гидроэлектростанций в мире и в России. Создание презентаций обучающимися о перспективе развития гидроэнергетики. Понятия: гидроэнергетика.^ Тема 9. Термоядерная энергия (2 часа). «Низкотемпературный ядерный синтез». «Низкотемпературный» - значит происходящий при значительно более низких температурах, нежели термоядерный синтез. Создание ТОКАМАК (Тороидальная камера с магнитным полем). Понятия: «низкотемпературный ядерный синтез»; ТОКАМАК.^ Тема 10. Аккумуляция энергии (2 часа). Аккумулирование энергии. Перераспределение энергии во времени. Аккумуляторы тепловой энергии, которые включают: аккумуляторы теплоты емкостного типа; галечные аккумуляторы; солнечный пруд; аккумуляторы теплоты фазового перехода; серно – натриевые аккумуляторы. Рассмотрение аккумуляторов потенциальной энергии. Изучение аккумуляторов механической энергии, которые включают: маховичные аккумуляторы; аккумуляторы энергии приливов/отливов; аккумуляторы энергии ветра. Понятия: аккумулирование энергии; виды аккумуляторов.^ Тема 11. Когенеративные технологии (2 часа). Стратегия устойчивого энергетического развития. Сокращение роста энергетических услуг. Эффективное использование энергоресурсов, совместное производство тепловой энергии и электричества в устройствах когенерации. Когенерационные технологии и перспектива их использования. Понятия: когенерация; когенерационная установка.^ Тема 12. Водородные технологии (2 часа). Водородные технологии – наиболее перспективное направление в области источников питания малой и средней мощности. Основу водородной энергетики составляют топливные элементы на водороде. Получение водорода как альтернативного экологически чистого топлива. Изучение хранения водорода. Применение гидридных аккумуляторов водорода. Перспектива использования водородных технологий. Понятия: водородные технологии; гидридные аккумуляторы водорода.^ Тема 13. Гибридные энергетические установки (2 часа). Гибридные энергетические установки. Выгодность и эффективность их использования. Водород в гелиоэнергетических установках. Солнечно- ветровые электростанции (СВЭС). Каминные аэротурбинные электростанции. Гибридные ветро – дизельные системы. Выгодность ветродизельных систем. Перспектива развития гибридных энергетических установок. Понятия: гибридные энергетические установки.^ Тема 14. Экономические оценки развития альтернативных источников энергии (2 часа). Перспектива развития альтернативных источников энергии в мире и в России. Актуальность использования альтернативных источников энергии. Экономическая сторона использования альтернативных источников энергии. Создание обучающимися карты: «Распределение альтернативных источников энергии в России и в мире». Создание презентации: «Перспектива использования альтернативных источников энергии».^ Тема 15. Итоговое занятие (1 час). Творческий отчет обучающихся. Защита проекта по теме «Перспектива развития и использования альтернативных источников энергии». Создание готового продукта (макета, плаката, презентации и т.д.) по данной теме.Приложение.Разработка занятий.^ Тема 1. Рациональное природопользование. Природная среда: природные ресурсы и природные условия. Тип урока: урок формирования и совершенствования знаний. Цель урока: Ознакомление учащихся с рациональным природопользованием как эффективным способом охраны окружающей среды. Задачи урока: Познакомить обучающихся с современными проблемами негативного последствия воздействия человека на природу. Развивать интерес обучающихся к проблемам охраны природы. Воспитывать у обучающихся бережное отношение к природе. Оборудование: мультимедийная презентация по теме: «Мероприятия по борьбе с негативными последствиями воздействия человека на природу; карты: «Антропогенные факторы, влияющие на изменение экологической ситуации на территории России»; «Острые экологические ситуации на территории мира и России». Ход урока: Изучение нового материала (20 мин). Закрепление изученного материала (20мин). Домашнее задание (5 мин).План лекции: Природная среда: природные ресурсы и природные условия. Рациональное природопользование. Аспекты охраны природы, принципы и правила охраны природы.1.Природная среда: природные ресурсы и природные условия.Природная (окружающая, географическая среда) – естественная среда обитания и деятельности человека и других живых организмов. Природная среда включает литосферу, гидросферу, атмосферу, биосферу и околоземное космическое пространство. Внутри природной среды выделяют природные ресурсы и природные условия.^ Природные ресурсы – элементы природы (объекты и явления), необходимые человеку для его жизнеобеспечения и вовлекаемые им в материальное производство (атмосферный воздух, вода, почва, солнечная радиация, полезные ископаемые, климат, растительность, животный мир и т.д.).^ Природные условия – элементы природы (объекты и явления), влияющие на жизнь и деятельность человека, но не вовлеченные в материальное производство (некоторые газы атмосферы, виды животных и растений и др.). По мере развития науки и техники природные условия становятся природными ресурсами. ^ Природно – ресурсный потенциал – та часть природных ресурсов, которая может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при данных технических и социально – экономических возможностях общества с условием сохранения среды жизни человечества. В более узком экономическом понимании – доступная при данных технологиях и социально – экономических отношениях совокупность природных ресурсов.^ 1.Рациональное природопользование. Рациональное природопользование подразумевает сохранение и улучшение природных условий, обеспечивающих все жизненные потребности человека, целесообразное использование всех природных ресурсов, предупреждение негативных последствий воздействия человека на природу. Совместно с учителем обучающиеся заполняют таблицу: Мероприятия по борьбе с негативными последствиями воздействия человека на природу. ^ Компоненты, на которые производится воздействие Негативные последствия Мероприятия по борьбе с негативными последствиями воздействия человека на природу Рельеф Образование карьеров, отвалов Рекультивация земель Поверхностные воды суши Загрязнение вод, обмеление рек, озер Строительство очистных сооружений и систем, прудов, водоемов, водохранилищ Почвы Истощение почв, засоление, заболачивание Мелиорация разного вида, внедрение агротехнических мероприятий Растительность Сведение лесов, ухудшение пастбищ, усиление эрозии Посадка леса, лесополос, озеленение населенных пунктов и курортных районо; внедрение специальной агротехники, улучшение пастбищ Животный мир Истребление отдельных видов, ухудшение условий обитания Искусственное переселение, акклиматизация, разведение видов Рациональное природопользование базируется на результатах изучения особенностей природы различных территорий страны и оценки природных ресурсов; оно предполагает участие в определении путей их рационального использования и предотвращении неблагоприятных природных процессов, в разработке мер по охране природы. Этими задачами определяются и его главные направления: а) использование более полных знаний о природных комплексах, получаемых географами и представителями других наук с помощью разных методов, в том числе и космических; б) применение этих знаний в разработке системы мероприятий по борьбе с негативными последствиями воздействия человека на природу; в) разработка основ рационального природопользования ;г) обеспечение контроля за состоянием природы; д) составление прогнозов рационального природопользования. Географическая наука все более активно участвует в выработке рекомендаций по уменьшению или предотвращению отрицательных последствий хозяйственной деятельности.^ Принципы рационального природопользования. Рациональное природопользование – это целенаправленная деятельность, обеспечивающая возрастающие потребности общества путем всемерной интенсификации использования природных ресурсов, сохранение природных богатств в интересах будущих поколений, сохранение здоровья людей, охрану и восстановление эстетических свойств природных комплексов. Рациональное природопользование включает: охрану природы, рациональное освоение и преобразование природы.^ 3. Аспекты охраны природы, принципы и правила охраны природы.Охрана природы – это система научно обоснованных международных, государственных и общественных мер, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов, на защиту природной среды от загрязнения и разрушения в интересах существующих и будущих поколений. В решение задач рационального использования природных ресурсов географическая наука должна сыграть ведущую роль, потому что она исследует природу комплексно, как единое целое. Знания о целостности географической оболочки, её строение, взаимосвязи всех явлений, о природном комплексе и его изменении под влиянием деятельности человека составляют основу при разработке всех мероприятий по охране и улучшению природы. Основная цель охраны природы состоит в поддержке динамичного равновесия естественных природных процессов, сохранении биологического разнообразия растений, животных, микроорганизмов, обеспечивающих благоприятные условия для жизни настоящих и последующих поколений людей, развития производства, науки и культуры всех народов, населяющих нашу планету. Природа необходима для человечества по целому ряду причин. В соответствии с этим выделяют следующие стороны, или аспекты, ее охраны: 1. Хозяйственно – экономический аспект – важнейшая сторона охраны природы, потому что любые продукты, употребляемые людьми, создаются за счет расходования природных ресурсов. В хозяйственный оборот вовлечена масса природных веществ, а запасы многих из них ограниченны (ртуть, серебро, медь…) происходит быстрее их истощение. 2. Социально – политический аспект. Последствия воздействия человека на природу необходимо рассматривать не только в свете развития технического прогресса и роста населения, но и в зависимости от социальных условий, в которых они проявляются. 3.Здравоохранительный аспект. Чистая вода, воздух, лес, необходимые для нормальной жизнедеятельности людей, благоприятно действующие на здоровье, широко используются в оздоровительных целях. Именно в местах с хорошо сохранившейся природой располагают санатории, дома отдыха, туристические базы. 4.Эстетический аспект. Природа – источник не только материальных благ. Природа – источник удовлетворения эстетически потребностей человека. 5.Воспитательный аспект. Общение с природой положительно влияет на человека, способствует развитию лучших качеств личности. 6.Научно – познавательный аспект. Связан с необходимостью сохранения естественных, не нарушенных человеком территории. Изучение природы при сохранении её многообразия позволяет выяснить закономерности изменений, связанных с деятельностью человека, прогнозировать их, разрабатывать практические меры по охране природы. Конечная цель охраны природы состоит в обеспечении благоприятных условий жизни для настоящего и последующих поколений людей, для развития народного хозяйства, науки и культуры. По мнению академика С.С. Шварца, борьба за «здоровую биосферу» должна вести в двух направлениях: путем сведения к минимуму непосредственных вредных последствий индустриального давления на природу и путём разработки мероприятий, обеспечивающих возможность нормального функционирования биосферы и слагающих её биоценозов в новых условиях. Существующие в природе всеобщие взаимосвязи и взаимозависимости определяют общие правила и принципы охраны природы:1.Все природные явления имеют для человека множественное значение и должны оцениваться со всех точек зрения. К каждому явлению следует, подходит с учетом интересов разных отраслей хозяйства и сохранения восстановительных сил самой природы.2.При использовании природных ресурсов необходимо учитывать их конкретные запасы в местах добычи. Поэтому часто это положение называют правилом региональности.3. Ещё одно правило, вытекающее из взаимной связи явлений в природе, состоит в том, что охрана одного природного объекта может означать одновременно охрану и других объектов, тесно с ним связанных. Следует подчеркнуть, что отношение к природе меняется по мере развития человеческого общества, оно во многом зависит от социально – экономических условий, образованности, общей и экологической культуры населения.^ Закрепление изученного материала (20 мин).1.Самостоятельная работа для обучающихся.Ребятам предлагается самостоятельно заполнить таблицу:^ Уровни воздействия на природу. Уровни воздействия на природу Рациональное природопользование ^ Нерациональное природопользование Локальный Региональный Глобальный Для каждого уровня воздействия на природу, ребята должны написать по 3 – 5 примера рационального и нерационального природопользования.2. Ответить на проблемные вопросы:1. Что значит «охранять природу» на современном этапе развития человеческого общества?2. Перечислите аспекты охраны природы, дайте им краткую характеристику.3. Нанесите на контурную карту районы наиболее подверженные изменениям экологической ситуации связанные с воздействием антропогенных факторов.Домашнее задание (5 мин). 1.Рассмотрите карту своего района. Где и какие меры охраны природы должны применяться в вашем районе в первую очередь?2. Нанесите на контурную карту районы с наиболее острой экологической ситуацией.Тема 2. Классификация природных ресурсов. Тип урока: Урок формирования и совершенствования знаний. Цель урока: Изучение классификации природных ресурсов, служащих средством существования человеческого общества. Задачи урока:1. Познакомить обучающихся с классификацией природных ресурсов. 2. Развивать интерес обучающихся к проблемам рационального использования природных ресурсов. 3. Формировать у школьников бережное отношение к природным богатствам своей страны и планеты в целом. Оборудование: схемы классификации природных ресурсов, таблицы, карты: «Природные ресурсы мира», «Природные ресурсы России». Ход урока: 1.Изучение нового материала (25 мин). 2.Закрепление изученного материала. Практическая работа на тему: «Обеспеченность России природными ресурсами» (15мин). 3.Домашнее задание (5мин).План лекции: 1.Природные ресурсы. 2.Классификация природных ресурсов. 3.Природно – ресурсный потенциал России.^ 1.Природные ресурсы. Природа служит средой существования человека, основным источником удовлетворения его многообразных потребностей. Она выступает как источник ресурсов, обеспечивающих получение веществ, необходимых для существования и развития общества. При рассмотрении проблемы ресурсов необходимо иметь в виду, что исторически меняются как представления природных ресурсов, так и способы удовлетворения человеческих потребностей. Важно помнить и другое: характер использования природных ресурсов и энергии зависит от культуры общества. В широком смысле под природными ресурсами можно понимать весь окружающий нас материальный мир. Практически же понятие «природные ресурсы» включает лишь те вещества и силы природы, которые могут быть реально использованы обществом.Схема №1. Общественные потребности, удовлетворяемые за счет природы 1 группаПервичные потребности в пище, одежде, жилище, воздухе 2 группа Производственные потребности: в сырье, энергии и т.д. 3 группаСоциальные потребности в отдыхе, оздоровлении населения Компонентами природы, которые в данное время используются в производстве, называются природными (естественными) ресурсами. Состав используемых людьми природных ресурсов во времени значительно менялся. Природные ресурсы – это любые природные объекты и явления, используемые в народном хозяйстве, служащие средством существования человеческого общества. К ним относятся атмосферный воздух, вода, почва, полезные ископаемые, солнечная радиация, климат, растительность и животный мир. ^ Природные ресурсы Водные Рекреационные Минеральные Почвенные Земельные Биологические Климатические ^ 2.Классификация природных ресурсов. Природные ресурсы Исчерпаемые Неисчерпаемые Исчерпаемые природные ресурсы делятся на невозобновимые и возобновимые. К невозобновимым относятся те ресурсы, которые не возрождаются или восстанавливаются в сотни раз медленнее, чем расходуются. К ним относятся каме