Дети создали то, чему нет аналогов

Направление ШГК «Водородно-ядерная энергетика» существует уже третий год. В нее входят свыше 40 учеников из семи школ округа: №№1964, 1136, 705, 820, 1619, ГОУ гимназии №№1515, 1517. Это школьники 8-11-х классов, большинство, конечно, мальчики, но и прекрасную часть человечества, к нашей радости, тоже волнуют вопросы ядерно-водородной энергетики. Интерес к изучаемой теме позволяет учителям вовлекать в эту работу все новых учеников. Каждый год происходит обновление детского состава на 50-60%.

В работе над содержанием изучаются следующие направления: мобильная и стационарная водородная энергетика, альтернативные источники энергии, способы получения, хранения, транспортировки водорода, топливные элементы, их типы, особенности и области применения водородной энергии. Кроме того, учащиеся разрабатывают различные проекты возобновляемой энергетики по освоению районов Сибири и Дальнего Востока, включая разработки водородно-аккумулирующей электростанции, системы производств водорода: ядерный и водородный кластеры. Работая над такими проектами, как поезд на водородном топливе, водородный самолет, водородомобиль, и защищая их, участники ШГК учатся принимать ответственные коллективные решения, вести диалог и отстаивать свою точку зрения. В ходе осмысления изучаемого материала у детей формируется гуманистическое отношение к проблемам страны, экологии, общества.

Особого внимания заслуживает проект «Построение отрасли ядерно-водородной энергетики России». Дети создали то, чему аналогов в стране пока нет. Это четко выстроенная система энергоснабжения, охватывающая всю страну. Здесь учтено максимально все – от производства электролизеров и топливных элементов до условий получения, хранения, транспортировки и использования водорода. В ходе работы построения схемы отрасли водородной энергетики ребята обучились различным типам деятельности: исследованию, проектированию, конструированию.

Все проекты, над которыми учащиеся работали эти три года, мы планируем свести в один большой проект под названием «Водородный город». Это город, в основе жизни которого лежит использование водородного топлива, а поэтому он экологически чистый, с самыми передовыми технологиями в производстве и сферах жизнеобеспечения.

Ради таких детей, которые интересуются проблемами общенационального масштаба, болеют душой за свое будущее и будущее своей страны, работают школьные учителя-энтузиасты: Г.Науменко (ЦО №1964), Т.Доронина (гимназия №1515), Л.Савинова (гимназия №1517), Н.Попкова (школа №1136), В.Дмитриева (школа №705) под руководством методиста Л.Иванчиковой и сотрудника НИИ ИСРОО И.Чаусова. Вместе с детьми они познают механизмы рождения открытий, постигают передовые рубежи отечественной и зарубежной науки и, конечно, совершенствуют свое педагогическое мастерство. Через освоение новой педагогической технологии мыследеятельности, через новые формы построения учебного процесса учителя ищут инновационные пути возрождения былой заинтересованности учеников к физике. В настоящее время коллектив учителей работает над содержанием и составлением программы факультатива по водородной энергетике, разрабатывает дидактические схемы учебных занятий.

Однако без помощи и участия тех людей, которые двигают науку, школьным учителям не обойтись. Работа ШГК проходит в тесном сотрудничестве со специалистами Российского научного центра «Курчатовский институт». Работая вместе с учеными, дети имеют возможность прикоснуться к рождению реального проекта, почувствовать себя участниками процесса, соединяющего науку и образование. Экскурсии, лекции, практические занятия в лабораториях института оживляют творческую деятельность учеников, поддерживают интерес к новому для них способу получения знаний.

Подобная форма детско-взрослого сотрудничества не только объединяет школьников, учителей, представителей науки, основываясь на заинтересованности каждой из сторон во взаимном общении, но и позволяет учащимся достойно представлять свои достижения на мероприятиях различного уровня, таких как:

выездные организационно-деятельностные игры «Испытательный полигон детско-взрослых инициатив и предпринимательских проектов…» (2007 и 2009 годы);

Первый Российско-Британский семинар «Водородная энергетика и топливные элементы» (октябрь 2006 года); Лондон, Международный студенческий саммит «Экология городов» (июнь 2006 года);

окружные выставки

«ЭКСПО-2007», «ЭКСПО-2008», ЭКСПО-2009″; «Дни образования на ВВЦ» (2008 и 2009 годы);

II Международный водородный форум «Водородные технологии – для развивающегося мира» (апрель 2008 года);

Третья международная конференция «Водородная энергетика будущего: регионы и отрасли» (июнь 2008 года);

I и II открытые окружные олимпиады по водородной энергетике (апрель 2008 и март 2009 года).

Новой вехой в развитии ШГК стало проведение открытой окружной олимпиады по водородной энергетике. В этом году она проходила уже второй раз. В ней уже приняли участие более 30 человек из 11 школ Москвы. Олимпиада проводилась по заданиям двух видов: теоретические задания и решение задач. Участникам предлагали различные формы выполнения теоретического задания: собеседование или защита представленного реферата по одной из предложенных тем водородной направленности: получение и хранение водорода, использование водорода для получения энергии, общие вопросы водородной энергетики. Тему собеседования, реферата участник выбирал самостоятельно.

Олимпиадные задания составляли представители «Курчатовского института» совместно с учителями физики. Таких уникальных задач по своему содержанию нет ни в одном учебнике, пособии. Вот примеры некоторых задач:

Плоские солнечные батареи, размещенные на крыше твоего дома, могут служить хорошим источником дополнительной бесплатной энергии для дома. Поскольку солнце в северном полушарии в полдень находится на юге, то скаты крыш должны быть ориентированы на юг при строительстве домов. Рассчитать оптимальный угол наклона ската крыши такого дома по отношению к горизонтали, если географическая широта местности составляет g = 560 (широта Москвы) (5 баллов).

Россия (СССР) в 30-е годы XX века занимала лидирующие позиции в мире по строительству ветрогенераторных установок для выработки электричества, но в связи с началом строительства больших гидроэлектростанций после войны интерес к ветрогенераторам упал. В последнее время стали возвращаться к использованию ветрогенераторов для дополнительной выработки электроэнергии. Среднее потребление электричества на семью, живущую в сельском доме, составляет 300 кВт/ч в месяц. Рассчитать, какого диаметра должна быть крыльчатка ветрогенератора, установленного на мачте рядом с домом, если средняя скорость ветра в данном районе составляет 6 м/с. Аэродинамический коэффициент ветрогенератора при этой скорости a = 0,35 (аэродинамический коэффициент a показывает, какая часть энергии ветра переходит в механическую энергию вращения ротора генератора; он зависит от типа крыльчатки и скорости ветра). Коэффициент полезного действия собственно электрогенератора установки считать близким к 1, плотность воздуха равна 1,3 кг/м3 (4 балла).

Из отверстия в неисправном водородном трубопроводе бьет водородная струя с большой скоростью в окружающий воздух. Смесь водорода с воздухом очень взрывоопасна. Нижний предел воспламеняемости соответствует 4% объемному содержанию водорода в воздухе. Из теории турбулентных струй известно, что убывание концентрации газа в струе, истекающей в окружающий воздух, вдоль направления истечения подчиняется закону , где z – расстояние от места истечения газа вдоль оси струи, Xg – весовая концентрация истекающего газа, Xa – весовая концентрация воздуха. Весовая концентрация означает массу молекул данного вещества в единице объема. Найти безопасное расстояние от места истечения, на котором концентрация водорода в струе становится меньше 4% объемных. Известно, что на расстоянии 2 м от места истечения концентрация водорода в струе составляет 20% объемных (3 балла).

По общей сумме результатов были определены победители и призеры.

1-е место заняли Тамаш Фазли (гимназия №1515), Александр Васильев (гимназия №1515), Дмитрий Грачев (школа №1944), Виктор Алхынин (лицей №1564). На втором месте Игорь Колтов (школа №790) и Кирилл Сидоренко (гимназия №1515). Третье место у Дмитрия Малахова (гимназия №1517) и Кирилла Скибы (лицей №1564). Победители в каждой возрастной группе набрали максимальное количество баллов. Это говорит о высоком уровне подготовки учащихся. Отрадно отметить, что среди победителей и призеров много участников ШГК, но есть и дети, постигающие премудрости водородной энергетики самостоятельно.