Методическая разработка занятия по дисциплине «Физика» на тему «Электродинамика»

 ГАПОУ «Заинский политехнический колледж»

Преподаватель физики Чернова Н.Б.

Дисциплина: ОУД.10 Физика

Профессия: Сварщик (электросварочные и газосварочные работы), 2 курс

КЕЙС: Испорченный заказ

Пояснительная записка

При изучении курса физики в ходе лекций студенты получают теоретические знания по всем разделам, в том числе и «Электродинамика». Поэтому преподавателю, стремящемуся пробудить интерес студентов к овладению умениями и навыками профессионального труда, можно провести занятие на основе «Кейс-метода» с учетом профессиональной направленности и связи ее с физикой.

Разработка данного кейс-задания позволяет студентам применить к практической ситуации полученные теоретические знания по физике и понять, с одной стороны, что они получены не зря, а с другой — что реальный мир весьма далёк от мира теоретических моделей. Разбор кейса способствует более глубокому усвоению знаний по разделу «Электродинамика» и накоплению определённого багажа практической информации, которая может оказаться в жизни более полезной, нежели теоретические знания. Также в процессе разбора кейса развиваются аналитические, творческие и коммуникативные навыки, крайне необходимые в современном мире. В задании обозначены учебные темы, на которые опирается данный кейс, что позволяет преподавателю оценить уровень знаний, полученных студентами на занятиях физики.

Опираясь на ФГОС по профессии 15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы), разработанный кейс способствует освоению общих компетенций:

1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

4. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

5. Брать на себя ответственность за работу членов команды, за результат выполнения заданий.

Задачи:

1. Закрепление теоретических знаний студентов по разделу «Электродинамика».

2. Развитие самостоятельности у студентов в работе.

3. Развитие инициативы, коммуникативных навыков, памяти, внимания, логического мышления, умения вырабатывать и аргументировать самостоятельные решения.

4. Воспитание культуры труда.

5. Реализация профессиональной направленности в преподавании физики через «Кейс-метод».

Межпредметные связи: ОП.07. Основы материаловедения, МДК.02.05 Технология производства сварных конструкций, ПМ. 01. Подготовительно-сварочные работы, ОП.12. Безопасность жизнедеятельности.

Планируемый результат:

Студенты научатся анализировать производственные ситуации, вырабатывать самостоятельные решения, что необходимо любому профессионалу в современной рыночной экономике.

Студенты научатся принимать решения в нестандартных ситуациях, вырабатывать модели решения проблем и нести за них ответственность.

Студенты научатся организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

Научатся отстаивать свою точку зрения, владеть словом.

 

 

Распределение функциональных ролей в подгруппе:

– ведущий (организатор) организует обсуждение вопроса, проблемы, вовлекает в него всех членов группы;

– аналитик задает вопросы участникам по ходу обсуждения проблемы, подвергая сомнению высказываемые идеи, формулировки;

– протоколист фиксирует все, что относится к решению проблемы; после окончания первичного обсуждения именно он обычно выступает перед группой, чтобы представить мнение, позицию своей команды;

– наблюдатель оценивает участие каждого члена группы в решении проблемы, измеренное уровнем активности студента.

На основе заданных преподавателем критериев, участие студентов в дискуссии или презентации оценивается не только набор определенных знаний, полученных на предыдущих занятиях по физике, но и умение студентов анализировать конкретную ситуацию, принимать решение, логически мыслить.

Критерии оценивания выполнения задания:

Баллы:

1 балл – недостаточно просматривается

2 балла – просматривается частично

3 балла – реализуется полностью

Оценка:

27-25 б – оценка 5

24-22 б – оценка 4

21-19 б – оценка 3

18б – оценка 2

 

Конкретная ситуация:

Валиуллин Ф.Ф. приехал на частное предприятие «Тимер», которое занимается производством металлических конструкций (двери, решетки, трубы и т. д.) с намереньем заказать емкость для воды. Он заказал бак для воды в баню из нержавеющей стали, предоставил эскиз изделия, сообщив точные размеры, марку стали и толщину стального листа. Одной из бригад, под руководством бригадира Попова В.В., было дано задание, выполнить данный заказ. Все члены бригады: Уразайкин А.С., Аглямов Р.М., Халиуллин Ф.Р. получили задание на утренней планерке и начали подготовку инструментов, металла, электродов к работе. Бригадир получил на складе металл и оборудование. Психологическая обстановка в бригаде в этот день была неважной. Уразайкин А.С. в силу своих семейных проблем, пришел на работу не в настроении и повздорил с Халиуллиным Ф.Р. Но, несмотря на это, бригада приступила к работе.

Уразайкин А.С. начал подготовку металла, которая заключалась в следующем:

1. Очистка от грязи и ржавчины (Fe O) металлической щеткой.

2. Правка листа от неровностей.

Аглямов Р.М начал производить операцию разметки листа под установку ребер жесткости, контролируя при этом диагональность с помощью рулетки по предложенному чертежу.

Процесс изготовления каркаса емкости представляет собой следующую последовательность:

1. Подбор режимов сварки.

2. Сборка и прихватка деталей.

3. Сварка изделия.

4. Контроль качества изготовления изделия.

После того как работа была завершена, бригадир проверил изготовленное изделие на качество. Убедившись, что сварные швы выполнены без дефектов, он позвонил заказчику и предложил забрать заказ. Валиуллин Ф.Ф. С. приехал, забрал бак, заплатил нужную сумму и поблагодарил за работу. Но спустя два дня, Валиуллин Ф.Ф. привез заказ назад и потребовал вернуть деньги, мотивируя тем, что бак для воды не подошел.

Задание для студентов:

Проанализируйте описанную ситуацию.

Кто участники ситуации?

Объясните, что явилось причиной возврата бака для воды изготовителям?

На каком этапе изготовления заказа была допущена ошибка? Кто её допустил?

Укажите связь технологических процессов с физическими явлениями, законами и понятиями и дайте им соответствующие определения.

Как изменились бы результаты работы, если бы все законы физики были учтены?

Дайте ответы на контрольные вопросы.

Алгоритм ответов:

Участники ситуации:

1. Валиуллин Ф.Ф. — заказчик

2. Попов В.В. — бригадир

3. Уразайкин А.С., — сварщик

4. Аглямов Р.М., — сварщик

5. Халиуллин Ф.Р. — сварщик

Ошибка могла быть допущена на этапе подбора режима сварки.

Подбор режима сварки:

1. Подбираем силу сварного тока (I=40–60А), который влияет на количество теплоты, выделяемое в зоне сварки (закон Джоуля-Ленца).

2. При нагревании происходит расширение металла (изменение свойств и структуры металла, его кристаллической решетки при нагреве, деформация бака).

3. Подбираем диаметр электрода по его толщине (сила тока, напряжение).

4. Порядок выполнения сварных швов происходит вразброс, для неравномерного нагревания металла.

Ошибка могла быть допущена при разметке металлического листа, которую осуществлял Аглямов Р. Он мог не внимательно изучить чертеж, следовательно, нарушив законы механики, мог допустить ошибку.

В силу эмоционального расстройства после конфликта с Уразайкиным А., ошибку мог допустить Халиуллин Д., подобрав не правильный режим сварки, выполнив не по порядку сварные швы, стенки бака могли деформироваться, изменить размеры, претерпеть коррозию.

Мог быть виноват бригадир, который проверял качество сварных швов и работы в целом. Бригадир совершил оплошность и доверил работу низко квалифицированному сварщику.

Мог быть виновен кладовщик, выдавший не тот металл для изготовления двери или сырой электрод, который при работе сразу дает дефекты.

Различные варианты студентов.

Связь с физикой

1. Разметка металлического листа — единицы измерения, цена деления шкалы.

2. Вальцовка — деформация металла, (прочность сварного шва).

3. Процесс сварки — электризация тел, сила тока, напряжение, понятие электрона и положительного иона (сварка при I= 200А, U= 70В).

4. Обнаружение дефектов сварного шва можно осуществить визуально, используя лупу - оптика.

5. Начало сварки — электрическая цепь, источники тока, короткое замыкание.

6. Резка металла — сила тока (до 1000А), напряжение.

7. Сборка каркаса, заземление сварочного трансформатора — виды соединения проводников.

8. Сварка — закон Ома для участка цепи, зависимость силы тока сварки от электрического сопротивления свариваемых деталей.

9. Выделение количества теплоты при сварке — тепловое действие электрического тока.

10. Контроль качества — метод дефектоскопии сварных швов, магнитный, ультразвуковой, под давлением воздуха- магнитное поле токов.

Использование инструментария физики для объяснения процессов, встречающихся в профессиональной деятельности обучающихся:

Электродинамика.

Электрическое поле.

Проводники и диэлектрики.

Электрический ток.

Соединение проводников.

Напряжение.

Сила тока.

Источники тока.

Напряжение.

Сила тока.

Источники тока.

Проводники электрического тока.

Сопротивление.

Магнитное поле.

Ферромагнетики.

Сила Ампера.

Магнитное поле.

Электрический ток в металлах.

Электрический ток в полупроводниках.

Электрический ток в вакууме.

Электрический ток в газах.

Термоэлектронная эмиссия.

Ионизация.

Плазма.

Колебания.

Трансформатор.

Явление электромагнитной индукции.

Генераторы.

Ультразвук.

Электромагнитные излучения и их свойства.

Ультрафиолетовые лучи.

Дефектоскопия.

Рентгеновское излучение

Гамма излучение.

Спектры. Спектральный анализ.

Контрольные вопросы:

Высокое напряжение необходимо при «зажигании» дуги, в дальнейшем ток поддерживается при низком напряжении. Откуда берутся свободные электрические заряды при горении дуги?

Ответ: Свободные заряды создаются за счет ионизации и термоэлектронной эмиссии.

Почему по правилам пожарной безопасности нельзя включать одновременно в сеть электроприборы с суммарной мощностью, превышающей расчетную для цепи?

Ответ: При включении в сеть приборов с суммарной мощностью, превышающей расчетную, ток в соединительных проводах и контактах достигает опасного значения. Это приводит к перегреву проводов, контактов, следовательно, к пожару.

Пламя электрической дуги безвредно для зрения, если дуга горит в воде. Почему?

Ответ: Вода поглощает УФ лучи.

Почему выбор прозрачности стекла в щитках сварщика зависит от режима сварки?

Ответ: Стекло не пропускает УФ лучи и защищает глаза сварщика. В зависимости от режима сварки, мощность излучения меняется, поэтому подбирают стекло определенной прозрачности.

С какой целью корпуса электродвигателей и электрических щитков заземляют?

Ответ: При заземлении корпуса потенциал на нем близок к нулю, поэтому прикосновение к корпусу безопасно.

Назовите правила, которые необходимо помнить при работе с электрическим током.

Ответ:

1. опасно прикасаться одновременно двумя руками к двум оголенным проводам.

2. Опасно прикасаться к оголенному проводу стоя на земле, на сыром полу или на цементном полу.

3. Опасно пользоваться неисправными электрическими приборами.

4.Нельзя собирать, разбирать и исправлять что-либо в электрическом приборе, не отключив его от источника тока.

5. Нельзя производить какие - либо операции с электрической аппаратурой, не отключив ее от сети.

 

Глоссарий

Альтернатива – необходимость выбора из нескольких возможных решений,

предоставляемых вариантов действий

Глоссарий – собрание непонятных слов или выражений, обычно к отдельному произведению или автору

Дискуссия - всестороннее обсуждение спорного вопроса, спор

Индивидуальный предприниматель, производящие товары для реализации потребителям;

Оппонент – возражающий, противник в споре, дискуссии.

 

Приложение 1

Как работать с кейсом (методические рекомендации):

1. Прочитайте кейс два раза: один раз, чтобы ознакомиться, второй раз, чтобы хорошо разобраться в фактах.

2. Выпишите главных персонажей ситуации и дайте характеристику каждому из них, отметив их положительные и отрицательные черты.

3. Составьте список проблем, с которыми придется иметь дело.

4. Примените уже имеющиеся у Вас знания и полученную информацию к обозначенным проблемам и составьте основательный анализ имеющейся ситуации.

5. Разработайте план выхода из сложившейся ситуации, пути решения проблем.

6. Предложите свое решение членам группы.

7. Обсудите в группе каждое решение.

8. Определите критерии, по которым можно сделать вывод, что проблема решена.

9. Выберите наиболее приемлемое решение.

10. Подготовьте аргументы в защиту вашей точки зрения.

11. Проконтролируйте собственный план действий, чтобы проверить,

действительно ли проблема рассмотрена со всех сторон.

12. Если это необходимо, подготовьте иллюстративный материал: рисунки, схемы, таблицы и др.

 

Приложение 2

Правила ведения дискуссии (рекомендации для студентов):

1. Во время дискуссии не нарушайте доброжелательную атмосферу!

2. Возражать лучше по формуле: «Да - но». Например: «Все это, конечно так, но…», «Вы правы, но если взглянуть с другой стороны…», «Хотелось бы принять Ваш довод, но…» и т.д.

3. Вопросы выступающим задавайте в корректной форме: «хотелось бы уточнить», «интересно узнать» и т.п.

4. Уважайте точку зрения другого человека, стремитесь понять ее.

5. Сосредоточьтесь на теме дискуссии, не перебивайте, следите за ходом мысли оппонента.

6. Не высмеивайте и не унижайте участника дискуссии, не торжествуйте, если победили.

7. Если проиграли, сохраняйте чувство собственного достоинства, поблагодарите оппонента за полезный разговор.