АСПЕКТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Подготовка учащихся к жизни, труду и творчеству закладывается в общеобразовательной школе и продолжается при обучении в профессиональном учебном заведении, например, обособленном учреждении «Луганский профессиональный торгово-кулинарный колледж ЛНУ имени Тараса Шевченко». Для этого процесс обучения и организационная методика основных и дополнительных занятий должны быть построены так, чтобы учащиеся втягивались в  учебную деятельность по усвоению новых знаний и могли успешно применять их в своей профессиональной деятельности.

Включение обучающихся в исследовательскую и проектную деятельность  является одним из путей повышения мотивации и эффективности учебной деятельности. Цели и задачи этих видов деятельности обучающихся определяются как их личностными, так и социальными мотивами. То есть, такая деятельность направлена не только на повышение компетентности подростков в  области физики, на развитие их способностей, но и на создание продукта, имеющего значимость для других.

Проектно-исследовательская деятельность  является частью самостоятельной работы учащихся. Проект – исследование – временная целенаправленная деятельность на получение уникального результата. Качественно выполненный проект – это поэтапное планирование своих действий, отслеживание результатов своей работы. Именно такой подход использовался при решении поставленных перед учащимися научной проблемы – написать научно-исследовательскую работу по физике в рамках Малой академии наук.

              Разработка и исследование автомобильного ионизатора воздуха на основе пьезокерамического трансформатора

В современном мире всё чаше начинают задумываться о здоровье человека и влиянии техники на него. Проведя исследования, учёные пришли к неутешительным выводам по данному вопросу – оказалось, что в большинстве своём современная техника наносит вред здоровью человека, и часто это негативное воздействие происходит практически незаметно для него.

Существуют отдельные виды электротехники, побочным эффектом работы которых является выделение  положительных аэроионов, которые не влияют на здорового человека, однако больному становиться хуже от того, что они попадают в кровь посредством вдыхания их через лёгкие, но даже здоровый человек может пострадать при длительном действии на организм. Но кто сейчас может найти абсолютно здорового человека?

Следовательно, для улучшения условий жизни и труда человека необходимо вернуть в родную среду обитания (что практически невозможно), или искусственно нормализовать эти условия.

Для поддержки необходимого ионного климата в помещениях используют, в основном, ионизаторы воздуха, принцип действия которых основанный на коронном разряде. Одним из вариантов построения высоковольтного блока в таких ионизаторах — применение пьезотрансформатора. Ионизаторы построенные на базе пьезотрансформатора, несмотря на свои достаточно высокие технико-экономические показатели, не получили широкого распространения из-за недостатка информации об их свойствах, принципах работы и особенностях.

Но уже сейчас существует варианты построения ионизаторов воздуха на основе пьезотрансформатора, опережающие своих конкурентов как по техническим, так и по экономическим параметрам.

Однако в большинстве случаев эти ионизаторы питаются от сети напряжения 220 вольт, что затрудняет их применение в мобильных условиях, например в автомобилях.

В  работе (2015 год) Ромашенко Олеси, учащейся 11 класса Алчевской средней общеобразовательной школы I-III степеней №7 по теме «Разработка и исследование автомобильного ионизатора воздуха на основе пьезокерамического трансформатора» была сделана попытка разработать модель ионизатора,  который бы мог питаться от низковольтного источника напряжения, например,  от автомобильного аккумулятора.

     Исследование возможности применения  пьезокерамических трансформаторов   с целью модернизации и упрощения  конструкции, ранее разработанных устройств на основе электромагнитных трансформаторов, являлось актуальной задачей проекта.

Цель работы определилась в разработке и исследовании модели малогабаритного ионизатора воздуха на основе пьезокерамического трансформатора, предназначенного для использования в автомобилях. В результате успешно решены следующие задачи:  

• разработана схема для исследования пьезокерамического трансформатора;
• исследованы амплитудно-частотных, нагрузочных и передаточных характеристики пьезотрансформаторов;
• определены основные и вспомогательные частоты исследуемых пьезотрансформаторов;
• сделан выбор подходящей схемы генератора для возбуждения пьезотрансформатора;
• генератор смоделирован в среде МULTISIM;
• после выбора схемы удвоения выходного напряжения пьезотрансформатора проведено моделирование  в среде МULTISIM;
• выполнен подбор деталей для ионизатора и разработана печатная плата ионизатора.

 В работе использовался экспериментальный метод, а также метод моделирования. Проект имеет научную новизну, что подтверждено разработкой схемы модели ионизатора воздуха автономного питания для автомобилей.

           Мусор преграждает путь в космос

Особый интерес к космосу, а именно, астрофизике не обошел стороной и наших учащихся. В 2015 году ученик «КУ «Луганский областной лицей» Данил Пилипенко выходит на защиту с работой «Мусор преграждает путь в космос».   Объектом исследования было выбрано предотвращение загрязнения космоса (орбит Земли), возникающее из-за большой загруженности отходами как человеческой, так и механической природы – остатки спутников, отработанные детали и т.п.

Все вышеизложенное приводит к проблеме — засорению космоса, котое требует тщательного исследования и решения.

 В соответствии с целью исследования были поставлены, а впоследствии успешно решены следующие задачи теоретического и прикладного характера:

• изучение литературы по данной теме;
• вывод объективной оценки состояния околоземного космического пространства с точки зрения загрязнения и безопасности космических полетов;
• выявлены варианты решения задач загрязнения околоземного космического пространства;

• рассмотрены возможности осуществления собственного метода очищения ближнего космоса от мусора.

Для решения поставленных задач был использован комплекс методов исследования: эмпирические (изучение научной литературы, наблюдение); теоретические (анализ, обобщение); практические (расчет физических параметров).

Научно-исследовательская работа была направлена на повышение интереса к астрономии и физике, развитию познавательной активности учащихся, развитию коммуникативных способностей, самостоятельности, развитию речи; способности на основе полученных сведений и теоретических знаний создавать новые продукты на основе умений находить, анализировать, обрабатывать, интегрировать, оценивать и создавать информацию в разных формах и на различных типах медиаоборудования.  Данная исследовательская работа способствует саморазвитию и проявлению индивидуальности.

          Оценка дозы космического излучения при полете на Марс

В последнее время в СМИ все чаще появляется информация о готовящемся пилотируемом полете к четвертой планете солнечной системы – Марсу, что не удивительно, ведь Марс — одна из самых актуальных научных тем в мире. С исследованием данного вопроса в 2015 году попробовала разобраться ученица 10 класса Краснодонской городской гимназии Дарья Сивочка.

В 2013 году стало известно о создании некоммерческой организации Inspiration Mars, основанной американским миллионером Деннисом Тито, первым космическим туристом. Целью проекта является экспедиция облёта Марса с последующим возвращением на Землю. Фонд Inspiration Mars намерен отправить экипаж из двух человек — мужчины и женщины. Организация планирует запуск космического аппарата с экипажем 5 января 2018 года. Именно  в этот период расстояние от Марса до Земли принимает наименьшее значение, и появляется возможность осуществить полет с минимальными затратами времени и ресурсов.  Такая возможность представляется дважды в каждые 15 лет и после 2018 года следующей такой возможности не будет до 2031 года. Согласно результатам вычислений специалистов НАСА, время полета к Марсу и обратно к Земле составит всего 501 день.

Специалисты фонда Inspiration Mars считают, что  схема облёта Марса снижает потенциальные риски для экипажа до минимума, т.к. она не содержит критических орбитальных манёвров, не предполагает ни вход в атмосферу Марса, ни сближение, ни стыковку. Такой план экспедиции представляет собой кратчайший по продолжительности полёт к Марсу с возвращением. Кроме того, в 2018 году наступит очередной 11-летний минимум солнечной активности, что обеспечивает условия для наименьшего  воздействия солнечной радиации. При следующей возможности запуска (в 2031 году) солнечного минимума не будет.

Тем не менее, на пути к достижению цели облета вокруг Марса, существует серьезная преграда – космическое излучение. Оно образовано потоком микрочастиц с высоким показателем энергии. На Земле нас от него защищает атмосфера и магнитное поле нашей планеты. Но в открытом космосе никакой защиты, кроме стенок космического аппарата и скафандра, нет.

Поэтому целью  работы явилась оценка доз космического излучения, которые смогут получить космонавты при полете к Марсу и обратно по облетной траектории за 501 день. Для достижения цели были решены следующие задачи:

1. по литературным источникам установлены физические характеристики различных видов космического излучения;
2. определены дозы космического излучения разных видов на разных этапах полета, суммарная эффективная доза и средняя мощность дозы;
3. проведено сравнение полученных данных с существующими нормами радиационной безопасности и сделан вывод об опасности космического излучения для космонавтов при полете на Марс.

Работа имеет практическое значение, т.к. знание о дозах радиации, которым могут подвергаться космонавты при таком полете, поможет конструкторам предусмотреть адекватные меры радиационной защиты.

Определенная новизна работы заключается в том, что предлагается несложная методика оценки доз радиационного воздействия космического излучения, результаты которой согласуются с известными литературными данными.

Литература

1. Круглова О.С. Технология проектного обучения/ О.С. Круглова// «Завуч». — № 6.- 1999 г. — С.90-94.
2. Inspiration Mars Foundation. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:www.inspirationmars.org
3. Сивочка Д. Оценка дозы космического излучения при полете на Марс: рукопись научно-исследовательской работы. — Луганск, 2015. – 31 с.

Автор: 

Зверяка С.У.