Учебно-методическое обеспечение лекционных занятий по дисциплине «Экологические основы природопользования» в профессиональной образовательной организации
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ КАК
ИСТОЧНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ 11
1.1 Состав отработавших газов поршневых двигателей внутреннего
сгорания 11
1.2 Тепловое «загрязнение» окружающей среды отработавшими
газами поршневых двигателей внутреннего сгорания
1.3 Расходование атмосферного кислорода 16
2 АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 19
3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫХ
АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В ПДВС 30
3.1 Альтернативные топлива 30
3.2 Источники растительного топлива 40
3.3 Сравнение физико-химических свойств растительных топлив и их
сложных эфиров со свойствами дизельного топлива 42
4 ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
КОМПЬЮТЕРНОЙ АНИМАЦИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ» 53
4.2 Методическая разработка для занятия по разделу «Альтернативные
топлива для ПДВС» 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
Взаимодействие человека с окружающей средой и рациональное использование природных ресурсов - одна из актуальнейших проблем нашего времени. Массированное воздействие на окружающую среду - характерная черта промышленной революции. Промышленное развитие является основой экономического развития, следовательно, и подъема социально-экономического уровня жизни общества. Однако промышленное развитие во всем мире шло без учета исчерпаемости многих видов невозобновляемых ресурсов и понимания того обстоятельства, что восстановительные способности живой природы не беспредельны. При этом значительная часть принципиально новых технических и технологических решений последних десятилетий родилась в ходе колоссальных по своим масштабам работ в области совершенствования и наращивания различных вооружений и сопряженных с ними систем.
«В течение тысячелетий человек смотрел на природу, как на неисчерпаемый склад, из которого можно брать все, что ему нужно, и как на огромную свалку, на которую можно выбрасывать все, что ему не нужно» [15]. Времена эти безвозвратно прошли. Воздействие техники на окружающую среду (антропогенное воздействие) стало в наше время сопоставимо по своим масштабам с происходящими на земле природными процессами [6].
Значительный вклад в загрязнение природы привносят поршневые двигатели внутреннего сгорания (ПДВС). Согласно статистике, общая доля энергии, выработанной этими силовыми установками в конце ХХ века составила 26 %, а к середине XXI века, по мнению экспертов, может увеличиться до 50-70 % [8]. Из окружающей среды они забирают топливо и воздух, а выбрасывают в нее продукты сгорания. Эта ситуация создает огромную массу экологических проблем.
Начинаются эти проблемы с потреблением огромного количества ископаемого нефтяного топлива. Запасы которого не бесконечны. Эксперты прогнозируют, что при современных темпах добычи, потребления и использования нефтяных и газовых месторождений запасов хватит лишь на 80-150 лет [17].
Процесс преобразования термохимической энергии топлива в механическую работу в двигателях включает в себя сгорание с использованием кислорода из атмосферного воздуха. Применение данных двигателей позволяет говорить об интенсивном расходовании кислорода. Так один легковой автомобиль за месяц работы поглощает столько кислорода, сколько вырабатывает целый гектар тропического леса за год. По оценкам экспертов, на сжигание разных видов топлива сейчас требуется от до 30 % кислорода, производимого зелеными растениями. Считают, что в ближайшие 140-180 лет количество кислорода в атмосфере сократится на четверть [5].
Из поршневых ДВС выходят в атмосферу токсичные вещества, входящие в состав отработавших газов. Их более 300. Часть из них токсична: окись углерода, углеводороды и оксиды азота, сажа и многие другие, они наносит непоправимый вред здоровью человека, построенным зданиям и сооружениям, окружающей природе.
Кроме того, высокая температура отработавших газов (до 600 0С) вызывает нагрев атмосферы. Последствия «парникового эффекта» плачевны для планеты [2, 4, 14 и др.].
Еще один недостаток двигателя - это шумность работы и вибрационное воздействие на среду.
Тем не менее, даже не смотря на такие проблемы, они широко используются практически во всех областях человеческой деятельности. Это связано с тем, что в результате многолетнего развития, стало возможным, благодаря научно-техническому прогрессу, добиться высоких энергетических показателей и экономической эффективности существующих двигателей, достаточной степени надежности и хорошей технологичности последних.
Термодинамические показатели современных поршневых ДВС близки к максимальному теоретически возможному уровню.
Основной задачей профессионального образования является выполнение государственного заказа по подготовке квалифицированных кадров, которая в настоящее, время не снижается, а все больше возрастает. Обусловлено это тем, что ежегодный выпуск специалистов не покрывает потребность в первичных кадрах.
В связи с бурным развитием технологий за последние годы требования к специалистам все больше возрастают.
Проведенный анализ отечественной и зарубежной литературы по педагогике показал, что новым методом повышения эффективности и качества обучения является разработка учебных пособий с применением компьютерных анимаций.
Этот метод уже разрабатывается для учащихся средних школ и студентов вузов, но исследования влияния компьютерных анимаций на эффективность и качество обучения в профессиональном образовании до сих пор не закончены.
Таким образом, актуальность настоящего исследования характеризуется следующим:
- соответствием направления исследования одной из основных задач, стоящих перед образованием, задачи повышения эффективности и качества обучения студентов профессиональных учебных заведений;
- отсутствием научно обоснованной методики учебных пособий с применением компьютерной анимации при обучении студентов профессиональных учебных заведений;
- практическим отсутствием разработок этого направления в педагогической литературе.
Противоречие между недостаточной подготовленностью студентов, обученных традиционными статистическими способами и необходимостью обучения их с использованием компьютерной анимации, и определило цель исследования.
Для достижения цели выпускной квалификационной работы необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать экологические проблемы, вызываемые эксплуатацией поршневых двигателей внутреннего сгорания в окружающей среде. Дать анализ понятия «экологическая безопасность».
2. Проанализировать физико-химические свойства различных альтернативных топлив и возможность их применения в ПДВС.
3. Разработать мультимедийное сопровождение лекционных
занятий по разделу «Альтернативные топлива для ДВС» дисциплины «Практическая значимость: в возможности использования разработанных презентаций в учебных заведениях при изучении дисциплин: «Экология», «Термодинамика и рабочие процессы двигателей».
Эксплуатация поршневых двигателей внутреннего сгорания создает значительные экологические проблемы, которые связаны со сжиганием огромного количества природного топлива; интенсивным расходованием кислорода атмосферного воздуха; выбросом в окружающую среду большого количества токсичных веществ. Кроме того, выбрасываемые из поршневых ДВС газы имеют высокую температуру и нагревают атмосферу. Кроме отмеченных негативных воздействий на окружающую среду ПДВС «засоряют» ее, излучая шум и вибрации.
Проведенный анализ публикаций по применению ЭВМ при обучении студентов показывает, что дидактические возможности персонального компьютера.
В современном образовательном процессе персональный компьютер выступает, как правило, в двух качествах: как средство управления учебным процессом и как средство обучения [18,19,20,21 и др.].
Способность компьютера управлять процессом образования человека является важным доводом в пользу применения его в учебном процессе. Однако следует подчеркнуть, что применение компьютеров ни в коей мере не устраняет из этого процесса преподавателя.
Психологические и педагогические исследования давно уже показали, что наглядность не только способствует более успешному восприятию и запоминанию учебного процесса, но и активизирует учебную деятельность, помогает глубже проникнуть в сущность изучаемых явлений. Рассматриваемые дидактические комплексы позволяют реализовать принцип наглядности в обучении при проведении, например, лекции-визуализации. Кроме того, компьютерная графика и анимация, а также возможности сети интернет, позволяют реализовать такие методы обучения, как метод стимулирования и мотивации учебно-познавательной деятельности и метод контроля и самоконтроля в процессе обучения.
Задача преподавателя сделать лекцию содержательной, интересной, наглядной, интерактивной. Необходима синхронизация аудио и видеоканалов поступления информации студенту. Для этого надо на каждом слайде иметь одну работающую фразу. Подзаголовки должны быть затенены. Здесь надо иметь и применять один из самых сложных навыков - умение кратко формулировать свои мысли. На слайдах должна быть основная информация, подлежащая конспектированию студентами, при этом вывод формул, доказательства теорем нужно проводить на доске, привлекая к рассуждениям аудиторию. На лекции однозначно надо придерживаться принципа, что слайды - не книга для чтения, а набор тезисов. При этом тезисы должны иметь нужное грамматическое оформление, отличное от текстовых документов.
При изучении технических дисциплин студент должен не только представлять себе физику какого-либо процесса, но и получать текущую информацию о его изменениях в течение всего времени протекания. Получение такой информации осуществляется как процесс, имеющий, по крайней мере, два уровня. Первый — это восприятие физических явлений, выступающих в роли носителей информации. Второй - декодирование воспринятых сигналов и формирование на этой основе концептуальной модели, то есть «умственной картины» изучаемого процесса и условий, в которых этот процесс протекает. То есть, концептуальная модель выступает как динамический срез воспринимаемой информации и информации, извлекаемой из памяти.
Именно отсутствие концептуальной модели у студента и является причиной непонимания физики исследуемого процесса. В связи с этим применение компьютерного моделирования как составной части ряда занятия является в настоящее время совершенно необходимым.
Таким образом, цели использования презентаций в учебном процессе:
1) Привлечь внимание слушателей;
2) Обеспечить наглядность излагаемого материала;
3) Активизировать деятельность студентов;
4) Развивать навыки самостоятельной работы студентов;
5) Повышать компьютерную грамотность студентов.
Вывод:
В данной выпускной квалификационной работе решены следующие задачи:
4. Проанализированы экологические проблемы, вызываемые эксплуатацией поршневых двигателей внутреннего сгорания в окружающей среде. Дать анализ понятия «экологическая безопасность».
5. Проанализированы физико-химические свойства различных
альтернативных топлив и возможность их применения в ПДВС.
6. Разработано мультимедийное сопровождение лекционных
занятий по разделу «Альтернативные топлива для ДВС» дисципоины
«Экологические основы природопользования».
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
