Фрагмент психолого-педагогического обоснования урока

Поиск и психологическое обоснование цели и содержания урока

Материальный мир включает в себя бесчисленное количество вещей и предметов, служащих удовлетворению многочисленных потребностей человека. Это стало возможным по двум причинам. Прежде всего, человек путём наблюдения и испытаний познал свойства окружающих его природных материалов и научился использовать их в своих целях. Однако, исследуя природу материалов и их свойств, человек освоил не только их переработку, но и производство материалов с новыми свойствами и их сочетанием. Особенно активно это коснулось металлов. Металлы – это вещества, обладающие в обычных условиях жизни такими свойствами как металлический блеск, высокая электропроводность и теплопроводность, ковкость и др., благодаря особому строению их кристаллической решётки. Металлическими свойствами обладают более 80 химических элементов и множество сплавов. В технике металлы принято делить на чёрные (железо и сплавы на его основе) и цветные (все остальные). Металлы играют огромную роль главным образом как конструкционные, инструментальные и электротехнические материалы. Таким образом, металлы находят широкое применение во всех сферах жизни человека. В домашнем быту мы встречаем их в таких изделиях как посуда (равномерный нагрев, безопасность, сохранность витаминов, эстетичность, долговечность); крепёж; техника (механика) и металлические детали конструкции (ручки, замки, шпингалеты); сантехника, сантехнические аксессуары, трубы; декоративные вещи (статуэтки, вазы, кувшины, чеканка-картина, значки); медицинские инструменты и приборы; режущий инструмент (ножи, молоток, ножницы и пр.) бижутерия; обувь (молнии, застёжки, накладки (носок и каблук), набойки) и одежда; электропроводка; деньги; металлы в организме человека активно участвуют в его функционировании (в обменных процессах). В дополнение к перечисленному в своём индивидуальном хозяйстве мы также имеем садовый инструмент, парники, дом (металлическая крыша и стоки), опоры столбов, ёмкости для воды (бочки, ванны, вёдра), решётки на окнах, тележку, водопровод, металлический гараж или металлические ворота, вся механика машины и её корпус. Расширяя пространство отдельной семьи, перейдём к анализу использования металлов в нашем городе. Это мост через Клязьму, транспорт (троллейбусы, автобусы, машины, электрички), ограды, памятники, электропровода, дорожные знаки, крыши домов, металлолом. Принимая во внимание мировое пространство, можно дополнительно учесть уникальные металлические сооружения, ставшие культурными памятниками (Эйфелева башня). Одной из приоритетных задач в науке является изучение космоса. Относительно металлов и их свойств космос открывает перед человеком уникальные возможности. Ещё в древности за железо в виде куска метеорита расплачивались золотом. Космос может, как поставлять нам новые материалы, так и стимулировать нас к созданию материалов с новым сочетанием свойств, которые способны выдержать космические нагрузки. Металлы и сплавы имеют активное отношение к мужским профессиям и военной службе. Не зная свойств металлов человек может попасть в сложные ситуации (угроза жизни, финансовый крах, нарушения здоровья). Познание свойств металлов и сплавов изменило ход истории человечества. Известны века, название которых является производным от наименования металла или сплава – медный, бронзовый, железный. Значимость данного факта в том прогрессе, благодаря которому открытие новых материалов расширяло возможности человека в преобразовании мира и устройстве собственной жизни. Имеет ли место быть данному факту сегодня? – Да, однако, особенностью современного этапа познания свойств материалов является открытие и создание новых свойств материалов благодаря высоким технологиям, в частности, нанотехнологиям. Открываются, например, уникальные возможности получать свойства, присущие металлам, у других материалов (Нобелевская премия 2010 г. за открытие графена).

Вышесказанное позволяет сформулировать тему, цель и задачи урока

Поиск и психологическое обоснование выбора объекта труда.

Практические работы на уроках технологии, как правило, связаны с применением некоторой совокупности знаний, умений и навыков к одному или взаимосвязанной группе объектов труда. Однако особенность рассматриваемой темы урока актуализирует иную позицию. Ассортимент материалов, в том числе металлов, которые человек использует и создаёт в своей жизни, настолько широк, что сохранить в своей памяти сколько-нибудь подробную информацию о них и их свойствах не представляется возможным. Поэтому важно сосредоточиться не столько на запоминании информации, сколько на способах её добывания и практического использования, что в свою очередь создаст благоприятные условия для сохранения в памяти ведущих знаний. При этом учитель может активно опираться на накопленный учащимися в процессе естественной жизни опыт наблюдения, экспериментов и практической деятельности со свойствами разных материалов (вода, бумага, дерево, ткань и пр.). Это позволит им с минимальной помощью учителя самостоятельно «открывать» знания, закрепляя, с одной стороны, ведущие знания по теме, с другой, осознанно освоить способы познания свойств на основе их наблюдения и доступного исследования.

Данные рассуждения приводят к выводу, что на данном уроке целесообразно использовать два вида объектов практической деятельности учащихся. Это объекты учебной деятельности в виде образцов металлов для исследования и сравнительного анализа их свойств (до 30 минут на 1 уроке) и объекты труда как практическое приложение полезных свойств металлов (до 30 минут на 2 уроке).

В выборе объектов учебной деятельности мы принимали во внимание многие аспекты. Например, историко-эволюционные процессы («медный», «железный» века), широкое использование в современной жизни (сталь), функциональное разнообразие (инструменты, конструкции − сталь, декорирование − олово), доступность подготовить образцы металлов на урок, а также эксперименты с ними и др. Объекты учебной деятельности на уроке: сталь, чугун, свинец, медь, олово, дюралюминий.

В выборе объектов труда мы взаимосвязано учитывали следующие требования и пожелания: ограниченное время практической работы (до 30 минут), желательно, чтобы объект имел завершённый вид, а работа с ним требовала от учащегося изобретательской смекалки и дизайнерского вкуса. Наш выбор остановился на двух объектах. Это щёточка для нанесения чистящих средств на поверхности (проволочная конструкция) и плафон. Конструкция щёточки позволяет увидеть полезное применение свойства гибкости проволоки и тонколистового материала и обсудить технологию изготовления изделия. Свойство олова плавиться при сравнительно низких температурах позволяет достаточно несложно получать из него разнообразные фигурки и декорировать плафон.

Психологическое обоснование целостной композиции (конструкции) урока с учётом особенностей ситуации обучения.

Окончательно принятую нами структуру урока представим в виде двух вариантов схем, которые считаем целесообразными и удобными для сохранения учителем целостной картины хода урока, решения его задач и достижения цели.

 

 

Общая характеристика урока

Класс: 7

Тема урока: Свойства металлов и сплавов

Тип урока: Комбинированный.

Цель: расширить представления о номенклатуре и свойствах конструкционных и инструментальных материалов для осознанного выбора их полезного применения в решении конкретных технико-технологических задач в практических ситуациях.

Задачи: Познавательные:

1. Сформировать понятия основных механических свойств металлов и сплавов (прочность, пластичность, упругость, твёрдость ).

2. Исследовать условия проявления и изменения механических свойств металлов, а также перспективы создания новых материалов.

3. Овладеть начальными умениями оценивать функциональные достоинства наиболее известных металлов и сплавов (сталь, чугун, алюминий, медь, олово) на фоне знакомства с многообразием металлов и областью их применения.

4. Обсудить использование свойств металлов для решения конкретных технико-технологических задач в практических ситуациях.

5. Применить знание свойств металлов в создании и декорировании предметов материальной культуры.

Воспитательные:

Актуализировать у учащихся личностный смысл изучения темы. Укреплять познавательный интерес и позитивное отношение к жизни. Поддерживать направленность личности на творческое отношение к труду.

Развивающие:

Содействовать развитию умений использовать научные методы познания (наблюдение, эксперимент). Развивать умение анализировать познавательные объекты (выделение важных признаков объекта, определение понятий, анализ фактов, формулирование гипотез, решение задач). Развивать умения осуществлять самоконтроль и самооценку учебной деятельности.

Материально-техническое оснащение урока:

Технические средства обучения: Ноутбук, проектор, экран, презентация. Материалы: Образцы металлов и сплавов в виде пластин – сталь, чугун, свинец, олово, дюралюминий, медь. Проволока медная, алюминиевая, стальная. Олово для плавления и изготовления декоративных фигурок. Образцы изделий из металлов. Настольная осветительная установка с плафоном для декорирования. Инструменты и приборы: Чертилка. Прибор для определения твёрдости. Дидактические материалы: Карточки с заданиями, лист самооценивания

 

Описание хода урока

Жизнь мужчины так или иначе связана с военной службой и каждый хотя бы раз мысленно примерял на себя военную форму. Именно с формой связана одна интересная детективная история.

ИСТОРИЯ С ОЛОВЯННЫМИ ПУГОВИЦАМИ

В начале ХХ века в Петербурге на складе военного оборудования произошла скандальная история: во время ревизии к ужасу интенданта выяснилось – исчезли пуговицы для солдатских мундиров, а ящики, в которых они хранились, доверху заполнены серым порошком. И хотя на складе был лютый холод, интенданту наверняка стало жарко. Его мысли были заняты тем, что его заподозрят в краже, а это ничего, кроме каторжных работ, не сулило.

· Что спасло бедолагу?... = Заключение химической лаборатории, куда ревизоры направили содержимое ящиков.

· Как вы думаете, удалось ли интенданту избежать наказания?... = Да. Судьба этого человека висела на волоске, однако, как это не удивительно, он мог быть наказан лишь за незнание свойств металлов.

РАССУЖДЕНИЯ И ПОИСК РАЗГАДКИ

Мы вполне можем разгадать эту загадку путём рассуждений.

· Из какого металла по вашему мнению могли быть изготовлены пуговицы для военных мундиров? = … Теперь вспомните условия, при которых пуговицы исчезли…был лютый мороз. Рассуждаем вместе …

· Конструкции из этих металлов мы часто встречаем на улице в морозный день? = … Сплавы на основе алюминия…алюминиевый профиль окон, самолёт тоже изготовлен из сплавов на основе алюминия.

Сплавы на основе цинка – оцинкованная жесть встречается не редко на улице. Сплавы на основе олова – какие изделия на основе олова вы встречали в своей жизни?... Почему то оловянные конструкции на улице не встречаются. Наши воспоминания детства связаны лишь со стойким оловянным солдатиком, охранявшем игрушечное королевство (выставить книгу). Тогда еще не было всем известно о таком явлении, как «оловянная чума». При температуре –13 градусов металл словно начинал болеть, покрывался серыми пятнами и, в конце концов, рассыпался на мельчайшие песчинки, превращался в пыль.

ВВЕДЕНИЕ В ТЕМУ УРОКА

Эта поучительная история помогает нам задуматься о том, что знание свойств любых материалов имеет для каждого из нас жизненно-важное значение, потому что они составляют неотъемлемую часть нашей жизни. И в нашей истории человека спасло именно знание.

ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ

Вокруг нас много материалов, свойствами которых мы пользуемся в своих интересах. Например, вода. У меня есть два одинаковых стакана с водой. Если я перелью эту воду в другую форму, то обнаружу, что вода примет форму сосуда, в который налита.

· Как можно использовать свойство текучести воды в наших интересах? Когда-то люди носили воду вручную, а сейчас для этого используется что? =… Верно, водопровод. Зная свойство текучести воды, мы можем перегонять её по водопроводу из одного конца города в другой.

· Мы также знаем, что свойства воды при определённых условиях могут меняться…Если нагреть воду, то она испаряется и может совсем исчезнуть, превратившись в пар. А если её охладить ниже 0 градусов, то она же превратиться в лёд. Нам всем очень хорошо известны эти факты. Почему мы знаем о них?... Потому что умеем:

· Наблюдать и исследовать свойства

· Освоили область их полезного применения

Свойства воды мы знаем с детства. Однако не меньшее значение в нашей жизни имеют металлы и знание их свойств. К примеру, из какого материала вы можете предложить изготовить водопроводные трубы? …из металла…из пластика. Хорошо, а знаете ли вы, что одной из причин падения Римской империи считают изготовление подземных труб водопровода из свинца. Это послужило причиной, что римляне, особенно элита, не доживали до 30 лет из-за раковых опухолей. Предлагаю этот проблемный вопрос: «Какой же материал допустимо и желательно использовать для изготовления водопроводных труб, чтобы вода хорошего качества поступала в любую точку города?» сохранить для ответа в конце урока. Тема урока сегодня: Свойства металлов и сплавов.

· Чему мы будем учиться? (вновь предыдущий слайд)

= Наблюдать и исследовать свойства металлов и сплавов, т.е. замечать малозаметные, но существенные их характеристики

= Осваивать способы действия по полезному применению свойств металлов и сплавов в своих интересах.

Свою работу на уроке вы оцените сегодня сами, заполнив в конце урока лист самооценивания, который я вам сейчас выдал. В него включены все возможные формы вашей активности на уроке и у каждого есть возможность отлично поработать на уроке.

Вновь обратимся к истории. Наши далёкие предки жили в каменном веке, а за ним шел век какого-то металла…

· Какой же металл люди впервые начали использовать в своих интересах? = … Правильно, медный. Историки однажды провели эксперимент – изготовили каменный и медный топоры. Потом двое самых мускулистых историков стали состязаться, кто быстрее дерево срубит – каменным за 75 минут управился, устал…а тот, что медным топором рубил, ту же работу за 25 минут умудрился выполнить – разница в 3 раза меньше времени.

· Как называется в истории век, следующий за медным?=… Верно, бронзовый. Взяли известную и распространённую тогда медь и добавили ещё более мягкое олово – а получилась очень твёрдая бронза. Что же такое бронза и чем она отличается от меди?

· Как называется соединение 2 и более металлов? = … Сплав, верно. Сплав – это соединение 2 и более металлов. Различают сплавы (?)… чёрные, железоуглеродистые сплавы, и цветные, как мы уже упоминали, например, сплавы на основе алюминия, цинка, олова. Зачем же людям понадобились сплавы? …Правильно, для получения определённых свойств. Хочу вам напомнить, что различают свойства физические – это цвет, запах, плотность и т.п. и механические, как способность выдерживать нагрузки. Эти свойства и будут предметом нашего изучения.

По назначению металлы и сплавы делятся на конструкционные и инструментальные. Подумайте и ответьте где они используются в наше время? В домашнем хозяйстве? На территории нашего города Владимира? Какие сооружения из металла или сплава являются достоянием мировой культуры? = … Сейчас мы сможем уточнить, насколько полно мы имеем представление о значении металлов и сплавов в нашей жизни…(запускает слайд-презентацию).

1. Кухонные приборы – это кастрюли, открывалки, вилки, ножи, посуда и т.п. (3 слайда). 2. Мебель, включая кровати, столы, стулья, шкафчики и многое другое, стеллажи. 3. Механизмы – часы, заводные игрушки, вертолёт к примеру. 4. Различного рода трубы, вентили, смесители, отопление – одним словом как их объединить? Сантехника, молодцы (2 слайда). 5. Развлечения тоже не последнее место занимают в нашей жизни – велосипеды, коньки, ролики, джамперы (2 слайда). 6. Микроэлектроника и электроника. 7. Компьютеры. 8. Крепеж (2 слайда). 9. Даже лампочка. 10. Проводки, кабель – все проводники электрического тока (2 слайда). 11. Мостостроение. 12. Строительство (3 слада). 13. Машиностроение. 14. Судостроение (2 слайда). 15. Спутники. 16. В космос на деревянных ракетах летаем?... А разве я всё назвал? Конечно же нет. О великой ценности металлов говорит и такой факт, что если в нашем организме убрать 3 грамма железа – мы бы не смогли жить. Итак, мы используем металлы и сплавы, потому что они обладают рядом полезных свойств.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ И ФОРМУЛИРОВАНИЕ

СОДЕРЖАНИЯ ПОНЯТИЙ СВОЙСТВ

Приступим к исследованию свойств металлов и сплавов. На задание по индивидуальным карточкам у вас будут три минуты:

Карточка №1. Опишите, какие физические свойства дюралюминия (олова) вы можете наблюдать: блеск, отражение, плотность относительно других металлов (сплавов) – если это возможно, цвет, структура (рисунок) на кусочке металлы (сплава)

Карточка № 2. Возьмите кусочек дюралюминия (олова) и прочертите по нему чертилкой. То же самое сделайте с кусочком стали. Затем сравните глубину и размер отпечатка, отставленного чертилкой. Результат запишите._________________________________

Карточка № 3. Возьмите алюминиевую (медную) и стальную проволоки. Зажмите их в тисках так, чтобы длины проволок, выходящих за тиски, были одинаковыми. Затем согните их под прямым углом и отпустите. Что вы наблюдаете? Запишите результаты.________________________________

Карточка № 4. Возьмите алюминиевую (медную) и стальную проволоки. С помощью плоскогубцев согните алюминиевую проволоку, затем выгните её в другую сторону и так далее до тех пор, пока она не сломается – обязательно посчитайте, сколько раз вам потребовалось сгибать проволоку до того, как она сломалась. Те же действия выполните со стальной проволокой. Сравните результаты и запишите их.___________________________

Карточка № 5. Определите 2 доминирующих свойства металла (сплава) по прочитанному тексту: 1. Один из распространённых теперь сплавов был получен в промышленных масштабах в 1911 году в немецком городе Дюрене и получил своё название в честь города. Его стали называть дюралюминием. Его появление сразу привлекло внимание авиаконструкторов. Уже во втором десятилетии 20 века посвились самолёты, в которых дюралюминий был основным конструктивным материалом. 2. Сооружения, состоящие из почти чистого алюминия сохранились с 188-х голов: скульптура Эрос, крыши Римских церквей, мост в Питсбурге (до сих пор действующий). В этих же годах алюминий научились получать в промышленных масштабах.

Карточка № 5. Определите 2 доминирующих свойства металла (сплава) по прочитанному тексту: 1. Олово издревле стали называть защитником металлов. Ещё греческий историк Геродот, живший в 5 веке до нашей эры упоминает о железе, которое защищали оловом. 2. Именно это свойство давало выполнять отливки в больших количествах в деревянных формах. При соприкосновении с горячим оловом древесные породы чуть подпаливались, но не разрушались. Такие древесные формы применяли манси – народности севера Сибири. В них отливались фигурки лосей, почитаемых тотемных животных, от которых, по мнению кочевников, они и вели свой род.

· Вы изучили свойства двух сплавов: на основе олова и алюминия. Доложите результаты. = … Хорошо. Теперь мы поработаем над тем, чтобы дать названия этим свойствам и сформулировать их содержание. Эти свойства универсальны, потому что ими облают практически все материалы, но металлы и сплава имеет особенно высокие показатели этих свойств.

· Олово плохо сопротивлялось проникновению в неё чертилки, а дюралюминий оказал гораздо большее сопротивление, однако уступил стали. Как называется это свойство? = … ТВЁРДОСТЬ, верно. Попробуем дать определение этому термину. Я помогу вам начать, а вы назовите самый главный признак проявления этого свойства. = …это механическое свойство металла и сплава, которое заключается в способности… Что делать? С чем дюраль справилась лучше, чем олово?

Сопротивлялось, вот об этом нам и нужно сказать в определении. = …

· Отлично. Во втором задании вы определили, что все проволоки под действием силы изменили свою форму, но когда мы перестали её прикладывать, то металл попытался сохранить новую форму. Какие – то материалы с этим справились хорошо, какие-то не очень. И это свойство называется плас… = … ПЛАСТИЧНОСТЬ. Формулируем определение данного свойства. Начало определения остаётся прежним и самое важное выделить главный признак. Верно, это слова «изменять и сохранять». Следующее свойство противоположно пластичности. Что это значит? Было «изменять и сохранять», значит должно быть «изменять и восстанавливать форму». Как оно называется? Верно, УПРУГОСТЬ. Если дюралюминий был пластичнее относительно стали, то сталь будет более упругой относительно?... Вот и молодцы. По аналогии с определением пластичности сформулируйте определение упругости… = … Это способность изменять первоначальную форму и восстанавливать её после снятия нагрузки. Молодцы!!! Где это свойство можно применить, по вашему мнению?...

Молодцы. Теперь можно проверить, насколько хорошо вы понять сущность этих свойств.

ИСТОРИЯ О СВИНЦОВЫХ ПИСЬМАХ

Не так давно археологи нашли на острове Березань, расположенном в

Чёрном море при входе в Днепровский лиман, древнегреческое письмо. Это была пластинка, свёрнутая трубочкой. Такие письма были распространены в Древней Греции, однако их сохранилось лишь пять экземпляров. Почему же это такая большая редкость? Да потому, что совершенно игнорируя интересы отправителя, адресат, прочтя письмо, обычно использовал его затем для изготовления разновесов и грузил, для ремонта крыши и других целей! Необычное многофункциональное письмо, не так ли? Как вы считаете, из какого металла были сделаны эти пластины и почему именно их использовали в Древней Греции? Верно, здесь свинец заявляет сразу о двух своих свойствах. Каких? Твёрдостью он, конечно, обладает, но показатель твёрдости очень мал. Видите, мы смогли узнать о свойствах свинца по записям археологов… Это очень здорово!

Осталось обсудить последнее задание. Вы сосчитали сколько раз надо согнуть проволоку, чтобы она сломалась. Каковы результаты? Проволока из сплава на основе алюминия сломалась быстрее, чем медная и стальная проволоки. Когда мы прикладывали силу, какую-то нагрузку, проволока сгибалась. При первом изгибе часть молекул теряла связи – в одном материале мало, в другом много. При повторном изгибе мы наблюдали тот же эффект – подтверждением этому может служить ощущение, что второй раз гнуть легче. Это свойство называется ПРОЧНОСТЬЮ. Прочность однако бывает разных видов – у нас это прочность на изгиб. Существует прочность на растяжение, допустим проволока из чистой стали выдерживает нагрузку 2 тонны. Однако, как правило, сталь содержит примеси и такая проволока в реальности выдержит ну 300 кг, в лучшем случае. Что же в этих двух примерах одинаково? И в том и в другом случае материал находился под нагрузкой, какие-то материалы разрушаются, какие-то нет. Для каждого материала своя нагрузка. Итак, кто сформулирует определение? = … Что ж, вы хорошо потрудились, если даёте достаточно сложные определения.

УСЛОВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ

Однако давайте задумаемся над вопросом – всегда ли нас устраивают свойства, естественно присущие металлам? Или в нашей власти изменять их по своему усмотрению? А может быть мы способны получать новые материалы с другими свойствами? = …Одна из самых твёрдых разновидностей стали известна под названием «булатная сталь». Учёные до сих пор не понимают, как её получали наши предки с крайне несовершенными технологиями того времени. Легирование стали, т.е. добавление в неё в небольшом количестве полезных примесей, таких как ванадий, вольфрам, молибден, никель, олово,хром,цирконий, является одним из способов изменения её свойств.Сегодня мы затрагивали ещё один способ изменения свойств. Мы упоминали, что при повышении температуры вода испаряется, а при понижении – превращается в лёд. При помощи температуры мы также можем менять свойства металлов и сплавов. Убедимся в этом с помощью эксперимента.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Перед началом эксперимента постарайтесь догадаться, какой сплав при нагревании и медленном охлаждении становится совершенно мягким, и обрабатывается как самое мягкое железо. Если же его накаливают и быстро охлаждают, например, погружая в холодную воду, то металл приобретает такую твёрдость, что его не берёт самый твёрдый напильник. Как считаете, о каком сплаве идёт речь? = …

Конечно, это сталь. Я попрошу подойти ко мне по одному представителю от каждой команды. Сейчас эти ребята, соблюдая технику безопасности при работе с огнём (а именно…), в течение двух-трёх минут будут держать всем известное стальное лезвие над огнём в верхней его части, где наиболее высокая температура. Когда лезвие достаточно сильно нагреется, мы испытаем, можно ли его согнуть не сломав. (демонстрация, что в обычном состоянии лезвие легко ломается, а нагретое – гнётся). Кто может объяснить явление, которое мы продемонстрировали опытным путём. = … (Можно расспросить о том, как лучше держать лезвие и рассказать, что в теплосетях арки из труб делаются для того, чтобы избежать разрыва труб, поскольку при увеличении температуры сталь расширяется и наоборот.)

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

Существуют ли способы изменения свойств материалов, которые

определяют, фактически, наше с вами будущее? =… Нанотехнологии. Что означает приставка нано? = … Это 10 в степени минус 9, это одна миллиардная метра, или одна миллионная миллиметра, вы можете себе это представить? И в технологии такого уровня материалы проявляют совершенно невообразимые свойства, сверхвысокая прочность, малая плотность, электропроводимость двух видов сразу…немыслимо. Наука дошла до атомного уровня и мы уже вскоре сможем конструировать необходимые конструкции из атомов. На экране вы видите самые маленькие буквы на свете. Они были написаны 35 атомами ксенона компанией IBM при помощи специального зонда, который может удалять тот или иной атом и переносить его в другое место. Ну а как же мы можем использовать такую технологию в нашем макромире, для получения конкретных свойств в привычных нам материалах? Известно, например, что стальная проволока сечением 1 мм должна выдерживать груз до 2 тонн, однако вопреки всем расчётам на практике она выдержит максимум 200 кг. Почему? Это происходит по причине наличия в ней вредных примесей. С помощью нанотехнологий отчистить металл или сплав от вредных примесей доступно уже сейчас. И кто знает, может кто-то из вас выберет профессию в области нанотехнологий.

ПЕРВИЧНЫЙ КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ

А сейчас проверим себя на правильность восприятия механических свойств металлов и сплавов. У каждого из вас есть карточки разного цвета. Каждый цвет карточки обозначает определённый металл в соответствии с имеющейся на ней надписи. Я буду задавать вопросы, а вы должны будете определить о каком металле или сплаве идёт речь и поднять карточку с вашим ответом. Карточки поднимаются по моему сигналу…. 1. Какой металл или сплав из предложенных является наиболее твёрдым?... 2. А наиболее хрупким?... 3. Какой металл из предложенных самый прочный на изгиб?... 4. Какой металл или сплав уязвим для температуры -40⁰C?... 5. Какой металл обладает очень большой пластичностью?... 6. Сплав на основе какого металла лучше подойдёт для изготовления корпуса самолёта?... 7. Какой металл лучше подходит для изготовления проводов?... 8. Из какого сплава лучше изготавливать напильники?...

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Определить область возможного применения материал.	Поставьте галочку в той ячейке, в которой возможно применение дюралюминия (олова)   Гвозди   Проводка электрическая Грузило для рыбалки Припой Декор   Ворота Кузов авто Рельсы Свёрла и напильники   Строительная арматура Консервные банки Кухонные ножи Подъёмный кран   Пружинки для механических часов Помост для прыжков в воду Карниз (снаружи окна) Сейф   Цветочный горшок Подсвечник Кастрюля
Применить в решении практических задач	Запишите ваши предложения – как возможно применить дюралюминий (олово) дома или в мастерской

 

Мы с вами сегодня наблюдали и исследовали механические свойства металлов и сплавов. А сейчас мы будем учиться определять область полезного применения металлов и сплавов. Команды поменяются материалами – кто исследовал дюралюминий, будет работать с оловом и наоборот. Я даю вам карточки и на их выполнение у вас 2 минуты. Затем вновь выступление капитанов. Итак, время пошло… Выступление и обсуждение командами, кто-то согласен, кто-то нет. Итак, олово можно применять для изготовления… дюралюминий можно применять для изготовления…

Прежде чем приступить непосредственно к практической работе, я хочу вас спросить: Верите ли вы в то, что иголка может пробить 5-копеечную монету? …выдвигаются версии… идёт обсуждение…

Что произойдёт, если мы ударим молотком по иголке? Почему она согнётся или сломается? …Твёрдость иголки нам выгодна, а пластичность нет. Можно ли это как-то компенсировать? Есть ли способ сохранить твёрдость иголки, но «убрать» пластичность?... В решении этой задачи может помочь обыкновенная пробка. Мы вставляем в неё иголку и теперь удар молотком по «иголке в пробке» завершится отверстием в монете. (Учитель демонстрирует действия) Смотрим монету напросвет – есть отверстие? – да. Вот так смекалка может выручить в любой жизненной ситуации!

На прошлом уроке вы предложили использовать олово и дюралюминий на практике. Давайте оттолкнемся от ваших идей и выполним два задания на полезное использование их свойств. Первое задание. У меня в руках находится удобная щеточка для бытовой химии, которую можно применять для нанесения средства и затем удобно хранить, вешая на баночку с чистящим средством. Для вас конструкторско-технологическое задание №1: применить знания о дюралюминии и разработать последовательность технологических операций для изготовления такой полезной щёточки для чистящих средств. Одна команда работает над этим заданием, а вторая параллельно будет работать с оловом над второй задачей. Потом команды поменяются заданиями. Для вас конструкторско-технологическое задание №2: перед вами плафон, достаточно старый и вышедший из моды, но, думаю, мы сможем вернуть его к жизни. Кто-нибудь знает температуру плавления олова?... Температура плавления олова достаточно мала (272⁰), поэтому мы можем расплавить олово на сковороде, отделить от него кусочки любого размера и придать им желаемую форму или образ. Пожалуйста, вспомним технику безопасности при работе плитой… Поскольку мы имеем дело с большими температурами, то попрошу вас не приближаться к плитке близко, если только не работаете со своей фигуркой. Руки близко к сковороде не подносить – температура воздуха там тоже очень высокая. И уж тем более ничего не бросать в сковороду постороннего. Каждый из вас сделает по одной маленькой декоративной фигурке и приклеит её к плафону. Декорируя плафон, мы дадим ему вторую жизнь.

Идёт непосредственно плавка олова. Прекрасно, я вижу, у многих получились замысловатые фигурки… Давайте теперь украсим наш плафон…Просто превосходно. А теперь волшебный момент. Мы включаем осветительный прибор и наблюдаем как можно придать старому плафону современный стиль. Думаю, вы прекрасно провели время, почувствовав себя металлургами.

Перейдём к решению первой задачи. Проанализируем конструкцию щёточки и воспроизведём все операции, которые входят в процесс изготовления этого изделия. Давайте с ручки начнём. Как нам получить такую витую форму?... 1.Закрепить концы проволоки в тиски и с помощью цилиндра придать ей красивую витую форму – какое свойство здесь используем мы?... Верно, пластичность. 2. Чтобы проволока изменила свою форму какую технологическую операцию используем?... Гибка, абсолютно правильно. 3. Концами проволоки мы можем зацепить пучок щетины и загнуть его так, чтобы они хорошо держались. 4. И, наконец, кусочком тонколистового металла мы обматываем то, что получили в предыдущей операции и зажимаем щетину.

Подведение итогов урока

Информация о домашнем задании. Инструктаж по его выполнению.

Время урока заканчивается и я прошу вас заполнить лист самооценивания, который я вам выдал в начале урока, поставить себе оценку и сдать этот лист мне. … Спасибо.

В целом вы объективно поставили себе оценки (просматривает листы). Радует, что все были активны сегодня на уроке. Ни для кого не осталось незамеченным, что мы познакомились с четырьмя основными механическими свойствами металлов и сплавов (твёрдость, прочность, пластичность, упругость), с проявлениями этих свойств у олова, дюралюминия, меди, стали, свинца. В практической работе вы смогли убедиться, что знания о механических свойствах дают нам возможность изготовить полезные вещи, например, щеточку, а также декорирование плафона. Я вижу хорошую перспективу для дальнейшего нашего сотрудничества в области освоения свойств окружающих нас и вновь создаваемых человеком материалов.

В качестве домашнего задания я предлагаю вам три задачи, с обсуждения которых мы начнём следующий урок:

1. «Сооружение пышных храмов с рядами высоких колонн, высеченных из цельных глыб мрамора или гранита, чем славились строители древнего Египта, Греции и Рима, связано с одной сложной проблемой. Установка этих многотонных колонн-монолитов, несущих на себе груз карнизов и сводов, требовала идеальной точности при максимальной площади соприкосновения опорных поверхностей. Как поступали древние зодчие?» Потенциальный ответ: Древние зодчие подкладывали под колонны тонкие листы свинца. Растекаясь под тяжестью сооружений, он заполнял малейшие неровности, обеспечивая идеальное соприкосновение опорных поверхностей.

2. Без появления принципиально новых материалов не было бы ни компьютеров, ни мобильной связи, ни солнечных батарей. Поэтому проблема создания новых материалов с заранее заданными свойствами является одной из самых актуальных сегодня. Назовите десять материалов, которые должны обеспечить радикальные перемены в ближайшие десятилетия. Ответ: Углеродные нанотрубки; графен; аэрогель; сплавы с эффектом памяти; высокотемпературные сверхпроводники; стекло с добавками; ДНК-листы; метаматериалы; саморазлагающиеся материалы; гидрофобные поверхности (www.rusrep.ru № 26(255) 5-12 июль 2012, с. 48)

3. Современные водопроводные трубы изготавливаются из стали, металлопластика, полипропилена. Сравните достоинства и недостатки влияния свойств данных материалов на качество поставки питьевой воды. Предложите материал будущего для изготовления водопроводных труб.