Прогноз погоды (учебный проект)

Шаблон:Campus Работа - участник конкурса Школьникам-исследователям

Автор конкурсной работы: Канищева Людмила Ивановна

---

Методическое обоснование конкурсной работы по организации учебного исследования

Важнейшая задача цивилизации — научить человека мыслить. (Т. Эдисон)

Аннотация:

Методическая разработка посвящена актуальной теме современности «Проблемы прогнозирования погоды и глобального изменения климата на Земле». Материалы, представленные в работе могут быть использованы, как для организации учебного исследования по физике в рамках изучения темы «Молекулярная физика. Основы термодинамики», так и проведения конференции по соответствующей тематике.

Предложенные задания предполагают освоение учащимися различных методов исследования (метод верификации данных, метод экспертных оценок, метод системного анализа, гипотетический метод, методы наблюдения, измерения, сравнения, эксперимента), приобретение навыков самостоятельного поиска и анализа информации естественнонаучного содержания, а также развитие мультимедийных умений.

Наименование учебного предмета: физика

Тема: Прогноз погоды

Творческое название работы: У природы нет плохой погоды: всякая погода благодать…

Основополагающий вопрос: «Почему в Воронеже хорошая погода, а в Питере опять идут дожди?»

Возрастная категория исследователей: учащиеся 10 классов

Дидактические цели:

• формирование компетентности самостоятельного поиска информации естественнонаучного содержания с использованием различных источников (учебных текстов, справочных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета), обработки и представления в разных формах;
• формирование умения применять полученные знания для объяснения окружающих явлений, использования и критической оценки естественнонаучной информации, содержащейся в сообщениях СМИ, ресурсах Интернета и научно-популярных статьях, для осознанного определения собственной позиции по отношению к обсуждаемым в обществе проблемам науки.

Методические задачи:

• познакомиться с методами эмпирического и теоретического исследований;
• научиться грамотно оценивать достоверность полученной информации;
• научиться устанавливать причинно-следственные связи, выделять главное, обобщать, систематизировать;
• сформировать собственную точку зрения по проблеме погодных и климатических аномалий в природе.

Перечень учебных тем раздела физики «Молекулярная физика. Основы термодинамики»: Свойства газов. Влажность воздуха и ее количественные характеристики. Насыщенные и ненасыщенные пары. Парциальное давление. Адиабатный процесс. Закон Дальтона. Атмосферное давление. Температура. Испарение и конденсация. Конвекция, излучение, теплопроводность.

Форма работы: обобщающая

Виды учебно-исследовательской деятельности:

• проблемно-реферативный;
• аналитико-систематизирующий;
• проектно-поисковый.

В каждом из пяти исследований предлагается помощь в той или иной форме:

• в исследовании №1 обозначен примерный круг вопросов для самостоятельного изучения;
• в исследовании №2 дан примерный план действий;
• в исследовании №3 приведены примеры гипотез для решения поставленной проблемы, выводы;
• в исследовании №4 предложены примерные тест-вопросы для проведения системного анализа по теме исследования;
• в исследовании №5 описаны основные этапы работы.

При разработке конкурсной работы использовались материалы:

• общепрограммного семинара тренинга для тьюторов обучающих площадок, работающих по программе «Обучение для будущего» 27.04.-29.04.2006, Липки, тренеры Е Лапшева и М. Храмова;
• тренинга выпускников программы на базе городской площадки г. Воронеж, …..2006, тренер Л.И. Ольховская;
• тренингов в рамках тринадцатой конференции RELARN-2006,16.07.-21.07.2006.;
• тренинга на базе городской площадки г. Воронеж, ….2006, тренер Д.Г. Переверзева;
• Алхимия проекта: Метод. разработки мини-тренингов для слушателей и преподавателей программы Intel «Обучение для будущего»/ Под ред. Ястребцевой Е.Н. и Быховского Я.С. – 2-е изд., доп. – М., 2005 – 212 с.
• Intel «Обучение для будущего»: Учеб. пособие/ Под ред. Е.Н. Ястребцовой, Я.С. Быховского. — 7-е издание испр. — М.: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2006. — 128 с.+CD

• Научные работы: Методика подготовки и оформления/ Сост. И.Н. Кузнецов - Мн.:Амалфея,1998- 272 с.

Общие рекомендации для школьников-исследователей

1. Начните работу над учебным исследованием со знакомства с правилами цитирования из Интернета: http://www.infoteacher.jino-net.ru/issledovateli.html
2. Ознакомьтесь с предложенными темами исследований (см. п. 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5).
3. Выберите тему исследования.
4. Разбейтесь на группы.
5. Выдвиньте гипотезы решения поставленной проблемы (см. примеры формулировки гипотез п. 4.3).
6. Познакомьтесь с Интернет-ресурсами (см. п. 5).
7. Составьте свой план исследований (см. пример п. 4.2, 4.5), распределить задания внутри группы.
8. В зависимости от выбранной темы сделайте измерения/ проведите эксперимент/ проанализируйте информационные ресурсы (самостоятельные исследования не должны ограничиваться только анализом предложенных интернет-ресурсов; использование источников на печатной основе приветствуется!).
9. Сделайте выводы (см. пример формулирования выводов п. 4.3).
10. Оформите результаты исследования в предложенной форме согласно требованиям (см. п.3).
11. Результаты исследований всех групп объедините в учебный веб-сайт «У природы нет плохой погоды, всякая погода благодать» (см. примеры на сайте программы Intel "Обучение для будущего")

Общие требования к оформлению результатов исследований

Общие требования к оформлению документа MS Word

• Размер бумаги А4 (21-29,7 см)
• Книжная ориентация
• Левое поле — 2,5 см
• Правое поле — 1 см
• Верхнее и нижнее поля — 2 см
• Нумерация страниц — вверху страницы, справа
• Абзацный отступ — 1,27 см
• Межстрочный интервал — полуторный
• Автоматический перенос слов в документе
• Шрифт — Times New Roman, размер — 12 пунктов
• Форматирование текста — по ширине
• Форматирование заголовков — по центру
• Объем (содержание не более 15 страниц — для доклада, не более 2 страниц — для тезисов)
• Наличие титульного листа и аннотированных ссылок

Общие требования по созданию мультимедийной презентации MS PowerPoint

• Количество слайдов — не менее 10
• Соответствие теме доклада
• Наличие титульного слайда
• Наличие выводов по рассматриваемой проблеме
• Наличие аннотированных ресурсов, подтверждающих данные
• Наличие однотипных элементов навигации на всех слайдах (управляющих кнопок, гиперссылок)
• Работа всех ссылок
• Единый стиль оформления
• Оригинальность
• Правильность используемой терминологии
• Отсутствие ошибок правописания и опечаток
• Соответствие дизайна содержанию
• Текст легко читаем
• Сочетание фона, текста и графики
• Корректное размещение графики
• Целесообразное использование эффектов анимации
• Использование звуковых эффектов (приветствуется)

Общие требования по созданию электронного теста MS Excel

• Количество вопросов в тесте — не менее 5
• Выставление оценки за тестирование после ввода пароля
• Текст легко читаем (размеры, гарнитура, цвет шрифта)
• Сочетание фона и шрифта
• Корректная формулировка вопросов в тесте

Задания для самостоятельных исследований учащихся:

Исследование №1

Тема: Чем определяются погодные и климатические условия в природе?

Цели исследования: выявить наиболее значимые факторы, от которых зависит климат, построить регрессивную модель.

Вид учебно-исследовательской деятельности: проблемно-реферативный.

Предполагаемые методы исследования: метод регрессивного анализа.

Количество участников: 5-7 человек

Основные направления исследования:

• От чего зависит климат?
• Может ли деятельность человека изменить климат?
• Как образуются осадки?
• Почему осадки распределяются неравномерно по земной поверхности?
• Почему в пустыне такая большая разница дневных и ночных температур?
• От чего зависят суточные перепады температуры?
• Почему на берегах одного моря разная влажность воздуха? или

Почему доктор-отоларинголог советует везти моего маленького брата на море в Крым, а не на Кавказ? (По данным Интернет провести сравнительный анализ относительной влажности и температуры в Крыму и на Кавказе)

Рекомендации: при представлении результатов рекомендуется использовать диаграммы, например, «Качественный и количественный состав атмосферы», «Относительная влажность (температура) в Крыму и на Кавказе», организационные диаграммы, таблицы.

Представление результатов исследования:

1. Подготовить доклад по рассмотренной проблеме (см. п.3.1).
2. Составить тезисы(см. п 3.1).
3. Создать презентацию (см. п. 3.2).
4. Разработать электронный тест по материалам реферата (см 3.3).
5. На последнем слайде сделать гиперссылки «Подробнее» на документ MS Word (доклад) и «Проверь себя» на документ MS Excel (тест).

Исследование №2

Тема: Какой источник предсказания (прогнозирования) погоды выбираешь ТЫ?

Цели исследования: научиться анализировать достоверность данных, развить умения наблюдать, сравнивать, проводить элементарные измерения.

Вид учебно-исследовательской деятельности: аналитико-систематизирующий.

Предполагаемые методы исследования: метод верификации данных.

Измерительные приборы: термометр, барометр, психрометр.

Количество участников: 2-4 человека.

Примерный план исследования

1. Рассмотреть основные методы прогнозирования погоды в метеорологии.
2. В течение 7 дней произвести серию синхронных измерений температуры, атмосферного давления, относительной влажности воздуха (при условии температуры выше нуля градусов) в разных точках населенного пункта.
3. Синхронно с измерениями фиксировать данные прогнозирования погоды, представленные в СМИ, Интернете.
4. Построить диаграммы сравнения значений температуры, относительной влажности, атмосферного давления, полученные в результате собственных измерений, и данных приставленных в СМИ, Интернет.
5. Провести анализ причин несовпадения прогнозируемых данных с данными измерений.
6. Оценить степень достоверности народных примет предсказания погоды.
7. На основе полученных данных установить какая существует взаимосвязь между атмосферным давлением, относительной влажностью и выпадением осадков.
8. Сделать вывод о том, какой источник предсказания погоды наиболее достоверный.
9. Результаты исследований представить в виде мультимедийной презентации и буклета (см. п.3.2).

Исследование №3

Тема: Глобальное потепление: это благо или катастрофа для человека?

Цели исследования: научиться работать с большими объёмами информации, ранжировать ее, выделять главное, делать обоснованные выводы.

Вид учебно-исследовательской деятельности: проблемно-реферативный.

Предполагаемые методы исследования: метод экспертной оценки.

Количество участников: 2-4 человека.

Самостоятельно разработайте план и проведите исследование. Результаты представьте в виде мультимедийной презентации.

P. S.: Начните свою работу с выдвижения гипотез, например,они могут звучать так.

Гипотеза:

Глобальное потепление - это катастрофа, т.к. в результате таяния ледников будет затоплена большая территория суши и возникнет проблема перераспеределения суши между странами.

или

В результате глобального потепления возникнет ряд неудобств, но человечество в состоянии их преодолеть.

По итогам своего исследования сформулируйте четкие, обоснованные выводы, например:

Вывод:

Глобальное потепление принесет больше позитивных, чем негативных последствий, т. к.

• резко снизятся затраты топлива в зимнее время и, как результат экономия полезных ископаемых, снижение экологических проблем;
• климат станет мягче, а следовательно повсеместно будет процветать земледелие, садоводство.

Исследование №4

Тема: Современные взгляды на проблему глобального изменения климата на Земле.

Вопросы исследования:

• Что ожидает человечество в ближайшем будущем: приближение ледникового периода или глобальное потепление?
• Зима-2006: капризы природы или наступило глобальное потепление?

Цели исследования: сформировать собственную точку зрения по проблеме глобального изменения климата на Земле.

Вид учебно-исследовательской деятельности: аналитико-систематизирующий.

Предполагаемый метод исследования: метод системного анализа.

Количество участников: 5-6 человек.

Для проведения системного анализа по проблеме исследования по образцу завершите заполнение таблицы:

Тип анализа	Направленность анализа внутрь	Направленность анализа наружу
Предметный	Какими параметрами характеризуется климат? -температура; -влажность воздуха; -количество осадков; -???? От чего зависит климат? -от географического положения; -от рельефа местности; -от скорости вращения Земли; -????	Какими параметрами характеризуется климат? -состояния атмосферы; -???? От чего зависит климат? -космическое воздействие (солнечная активность, действие тяжелых планет); -деятельность человека (сельское и лесное хозяйство, гидростроительство, мелиорация, сжигание органического топлива в больших количествах, работа промышленности); -????
Функциональный	Как образуются осадки? Чем определяется температурный режим местности? ????	Почему осадки неравномерно распределяются по Земной поверхности? Может ли деятельность человека координально изменить климат? Каковы причины и насколько опасен парниковый эффект? ????
Исторический	Чем объясняется многократная смена климатических циклов в процессе эволюции Земли (чередование ледниковых периодов теплых межледниковых интервалов)? -периодическое изменение орбиты Земли в результате внутренних и внешних причин; -???? Как скоро наступит очередной ледниковый период?	Чем объясняется многократная смена климатических циклов в процессе эволюции Земли? -периодическое изменение количественного состава атмосферы (концентрации парниковых газов); -???? Почему исчезают айсберги на Северном полюсе и появляются на Южном?

Результаты своего исследования оформите в виде мультимедийной презентации.

Исследование №5

Тема: Какими будут зимние развлечения ребятишек завтра, если наступит глобальное потепление?

Цели исследования: приобрести навыки планирования и проведения эксперимента, найти методом мозгового штурма решение проблемы, научиться делать логические выводы.

Вид учебно-исследовательской деятельности: проектно-поисковый, проблемно-реферативный.

Предполагаемые методы исследования: эксперимент, анализ, логический метод.

Количество участников: 5-6 человек.

Материалы: 0,5 л снега, 100-200 г соли, 100-300 г воды, металлический стакан (кружка), ложка, блюдце.

Задание 1:

1. Используя предложенные материалы, спроектируйте и в лабораторных условиях «постройте» миникаток для "настольного" кёрлинга или хоккея.

2. Сделайте теоретическое обоснование своей деятельности. Для этого ответьте на вопросы:

• какую роль в эксперименте играет соль?
• почему при проведении эксперимента в блюдце замерзает вода?
• как замедлить процесс таяния льда?
• зависит ли скорость замерзания воды от площади ее открытой поверхности?
• какие физические процессы, явления, формулы надо знать для объяснения этого экспиремента?

3. Предложите варианты, как замедлить процесс таяния льда на «построенном миникатке».

4. Произведите расчет: какое количество снега в данном эксперименте должно растаять, чтобы получилась ледяная поверхность площадью 25 кв. см, толщиной 0,5 см. Процесс считать адиабатным. Для решения проблемы используйте необходимые справочные данные.

5. Разработайте правила игры на вашем катке, экспериментально установите какое время будет длиться игра до «следующей заливки льда».

6. Проведите презентацию своей «зимней забавы».

Задание 2: Для тех, кто забыл уже, что такое СНЕГ

1. Анализ проблемы (русские зимние забавы вчера, сегодня).
2. Генерация новых идей (мозговой штурм).
3. Презентация экономически разумных зимних развлечений российских ребятишек в будущем или выпуск буклета «Как весело провести зимние каникулы».

Интернет-ресурсы по теме исследований

Информационные источники	Краткая аннотация
http://www.ssga.ru/erudites_info/vozd_ocean/vozdushny_okean18.html	Как изучают климат? Прогнозирование погоды. Состав и строение атмосферы. Типы погоды. Солнечная активность и ее влияние на климат. Роль климата и погоды в жизни человека. © 2003 Малинин В.В. - редактор версии для сайта СГГА © 2003 ЦИТ СГГА - издатель
http://edukids.narod.ru/zemlia/index.htm	Электронная энциклопедия, раздел Земля: Круговорот воды в природе. Воздействие человека на природу.Как развивалась жизнь на Земле....
http://referatw.ru/cgi-bin/main.cgi?level=5&p1=228&p2=53&p3=7990	Что такое климат и что такое погода? Приведет ли парниковый эффект к новому ледниковому периоду?
http://pogoda.ru.net/weathernews.php?id=676	Новости погоды и климата. Биопогода. Психрометрическая таблица. Погода и здоровье.© All rights reserved. 2004-2007 гг. Погода и Климат/ pogoda.ru.net
http://science.compulenta.ru/earth/climate/	У берегов Новой Зеландии впервые за 75 лет замечен айсберг. Арктические облака влияют на потепление атмосферы. Льды Антарктики неоднократно в прошлом таяли. Антарктика стала живой лабораторией. Потепление климата Земли вызвано увеличением светимости Солнца/© ИД "Компьютерра" 2000-2006
http://www.meteoweb.ru/index.php	Карты погоды. Архивы погоды. Мир облаков. Причуды погоды/ (с) Meteoweb.ru 2006-2007
http://www.mir1.ru/sov6.html	Предсказание погоды: советы туристам.
http://www.dvgu.ru/meteo/book/ForecaseM.htm	Методы прогнозирования. Наземные особенности. Предсказание температуры. Предсказание осадков.
http://meteo.infospace.ru/win/russia/html/r_index.htm	Прогноз погоды в России.
http://www.astrologic.ru/library/weather1.htm#1	Предсказание погоды с помощью астрометеорологии.
http://www.ozon.ru/context/detail/id/2772290/?partner=videohit	Народные приметы и предсказание погоды/ С.Н. Жарков.
http://www.biotic-regulation.pl.ru/Russian/pogoda.htm	Теплеет климат или разваливается? Биотическая регуляция окружающей среды/ © В.Г. Горшков, А.М. Макарьева, 2001-2006
http://journal.issep.rssi.ru/page.php?year=1995&number=1&page=87	Земля как саморегулирующаяся климато-экологическая система/Кравцов Ю.А. // СОЖ, 1995, No 1, с. 82–87.
http://center.fio.ru/som/resources/krylovai/atmo/intro.htm	Метеорология и климатология. С.П. Хромов
http://2002.vernadsky.info/e7.html	Работы участников Конкурса юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского 2001-2002 г. Секция: Астрономия. Физика атмосферы. Метеорология.
http://www.fizmat.info/modules.php?name=News&file=view&news_id=202	Климат на Земле стал самым тёплым за миллион лет
http://www.poteplenie.ru/problem/oi-3.htm	Потепление климата каким оно будет? Тайны глобального потепления скрыта на дне океана. Моделирование климата Земли зашло в тупик? Антарктика борется с парниковым эффектом . Великобритания становится банановой республикой. Аномальная зима бьет все рекорды Европы
http://www.ssga.ru/erudites_info/vozd_ocean/vozdushny_okean10.html	Местные признаки предсказания погоды. © 2003 Малинин В.В. - редактор версии для сайта СГГА © 2003 ЦИТ СГГА - издатель

Контрольно-измерительные материалы

Критерии оценивания доклада (тезисов)	Количество баллов
I. Содержание:
актуальность;	0-3
проблемность;	0-4
доступность предлагаемого материала;	0-3
правильность используемых терминов;	0-2
наличие выводов;	0-5
количество используемых информационных источников.	0-3
II. Оформление:
соответствие требованиям оформления;	0-3
объем;	0-2
наличие информационных источников	0-3
Итого	0-28

Критерии оценивания презентации	Количество баллов
I. Содержание:
соответствие поставленным целям и задачам;	0-4
наличие проблемы;	0-4
доступность изложения материала;	0-3
наличие гипотез;	0-3
отражает ход самостоятельных исследований;	0-4
наличие собственных выводов;	0-4
полезность информации;	0-3
наличие информационных ресурсов, подтверждающих данные;	0-3
II. Организация:
слайды представлены в четкой логической последовательности;	0-3
минимальное количество — 10 слайдов;	0-3
присутствуют титульный и заключительный слайды;	0-2
наличие однотипных элементов навигации на всех слайдах;	0-2
все ссылки работают;	0-3
соблюдены авторские права;	0-3
не нуждается в редактировании.	0-2
III. Стиль:
сохранение единого стиля;	0-3
оригинальность;	0-3
правильность используемой терминологии;	0-3
отсутствие ошибок правописания и опечаток.	0-3
IV. Дизайн:
дизайн не противоречит содержанию;	0-2
текст легко читаем;	0-2
сочетание фона, текста и графики;	0-2
целесообразное использование эффектов анимации;	0-2
использование звуковых эффектов.	0-2
Итого	0-68