Исследовательские кейсы STA- студии школьная лига РОСНАНО

Кейс «musor.net»

Контекст кейса

В настоящее время в Российской Федерации в связи с переходом про-мышленности на инновационный путь развития приоритетными аправления-ми науки, технологий и техники являются индустрия наносистем и материа-лов, а также рациональное природопользование.

Результаты исследования, проведённого в ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр», показали, что по агрегатному состоянию твёрдые и жидкие отходы составляют 63% и 37% соответственно.

Отходы отработанных неорганических кислот и щелочей не учитываются, так как не проходят стадию временного накопления. Поэтому твёрдые отходы превалируют по массе. Однако, сопоставляя образование отходов по классам опасности, необходимо отметить, что жидкие отходы II-го класса опасности и твёрдые отходы II-го класса опасности соотносятся примерно, как 300:1, а отходы III-го класса опасности соотносятся как 14:1 (жидкие к твёрдым, соответственно) — см. таблицу.

Результаты мониторинга отходов  на предприятиях нано- и микроэлектроники города Зеленограда

Источник: Егоркина Р.Ю. Автореферат на соискание учёной сте-

пени канд. хим. н. «Разработка информационного и методического обеспечения мониторинга отходов нано- и микроэлектроники». Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук, специальность: 05.11.13 — Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. — М., 2010.

Что нужно делать?

В этом исследовании мы предлагаем тебе найти ответ на очень важный вопрос: сколько мусора производит обычный житель Земли за месяц? Обычный житель Земли — это ты. Речь идёт о том мусоре, который появляется не в результате работы человека, а именно в результате его жизни: еды, бытовых условий, развлечений и т.п. На примере твоей жизни в течение месяца можно получить вполне достоверные данные о том, откуда появляется в нашей жизни мусор, что он собой представляет.

Такое исследование способно помочь проектированию индустрии мусоропереработки. На его основе маркетологи, специалисты по упаковке смогут предлагать решения, сокращающие массу и объём бумаги, пластика, фольги и других материалов. Полученные тобой данные, возможно, позволят проверить гипотезу о том, что человечеству необходимо срочно переходить на упаковки нового поколения: сверхтонкие и столь же прочные наноплёнки, «растворимые коробки», изготавливаемые с помощью нано-технологий и т.п.

Установив объём и виды мусора, который ты выкинешь за месяц, можно получить данные для расчёта количества бытового мусора, производимого в твоём городе и даже во всей нашей стране.

Главный инструмент выполнения исследования — учёт и классификация мусора, производимого одним человеком. Под «производством мусора» мы будем понимать факт выбрасывания человеком (в мусорное ведро, урну и т.п.) ненужной ему упаковки или вещи.

Весь мусор, который тебе придётся выбросить в течение месяца (от трамвайного билета до коробки от купленного тебе в подарок музыкального центра), необходимо будет классифицировать по типу (материалу), массе и объёму. Далее можно будет переходить к статистическим расчётам.

Для проведения исследования тебе нужно научиться записывать всё, что касается предмета исследования (мусора) максимально точно. На первый взгляд это может показаться смешным, но речь идёт именно о том, чтобы за писывать свой мусор досконально. Именно так серьёзные учёные изучают быт человека, сравнивают данные, полученные в разные исторические периоды, чтобы увидеть динамику социальных, технологических и экологических процессов.

Что понадобится для исследования?

• Блокнот и ручка или приложение в телефоне «Заметки»;

• Линейка;

• Кухонные весы;

• Умение вычислять площади фигур;

• Умение разделять материалы на типы и виды.

 Итак, что следует учитывать (записывать) в данном исследовании:

• пищевую упаковку продуктов, съеденных и выпитых тобой в течение

месяца;

• одноразовую посуду, которую ты использовал;

• упаковку (коробки, уплотнители, пакеты и т.п.) вещей, которые ты купил сам или получил в подарок;

• журналы, газеты, рекламные листовки, прошедшие «через твои руки» и впоследствии выкинутые;

• твои собственные сломанные вещи, пришедшую в негодность одежду.

Ты можешь самостоятельно принимать решение о том, «на кого записывать» мусор, образовавшийся в результате не только твоей жизнедеятельности, но и во взаимодействии с кем-то. Например, если вы с другом на двоих выпили бутылку лимонада, то можно записать её «за собой», а можно не записывать, но тогда записать что-то общее на себя в следующий раз. Таким образом будет достигаться точность «среднего» значения мусора, который произвёл именно ты.

Что касается мусора, производимого в семье, т.е. в доме, где ты живёшь, то уже к концу первой недели наблюдения и регистрации данных ты получишь представление о том, какую часть семейного бытового мусора тебе следует записать на себя. Поговори с родителями, уточни примерное количество еженедельно закупаемых продуктов, попробуй вычислить долю (и виды) мусора, который следует записать за собой. К примеру, если ваша семья из 4 человек за месяц употребляет 10 пакетов молока, ты можешь примерно считать, что «твоего» мусора из этих 10 пакетов — около 3. Самое главное — фиксировать все данные максимально подробно и точно, указывая:

• тип материала, из которого изготовлена упаковка (бумага, пластик,

фольга и т.п.);

• примерные «объёмно-линейные» показатели: бутылка — 2 л, пакет размером 40 x 30 см, коробка из-под 10 яиц, глянцевый журнал/буклет …

стр. и т.п.

В конце месяца, когда весь мусор будет записан и учтён, можно будет сделать подсчёт его массы и объёма по типам.

В итоге, если исследование будет проведено верно и тщательно, ты получишь возможность ответить на вопросы:

 • Сколько за месяц тобою было выкинуто картона (в кв. м)?

• Сколько за месяц тобою было выкинуто бумаги (в кв. м)?

• Сколько за месяц тобою было выкинуто пластиковых бутылок (объём и примерный вес)?

Примерный вес пустых пластиковых и стеклянных бутылок разного объёма можно без особого труда отыскать в интернете на сайтах производителей упаковки или других ресурсах по твоему усмотрению. Если ты располагаешь домашними точными весами (например, кухонными), можно взвешивать единицы упаковок (пустой пакет из-под молока, стаканчик из-под сметаны или йогурта, бутылку и т.п.), чтобы облегчить суммарные расчёты.

Вообще, задачу подсчёта объёма (веса) мусора имеет смысл обсудить с тьютором в самом начале исследования, чтобы сразу принять решение о

способе регистрации данных. Мы лишь ориентируем тебя в направлении организации исследования.

Для записи ежедневных данных мы предлагаем пользоваться любым удобным тебе носителем: блокнотом, заметками в телефоне и т.п. Главное, чтобы была возможность фиксировать факт образования мусора максимально оперативно, а не по памяти вечером за день, что может быть затруднительно.

Возможный способ записи — сплошным списком с возможностью его последующей классификации по типам упаковки (стекло, пластик, бумага, картон, фольга и т.п.). Если упаковка относится к комбинированным, то она записывается в соответствии с составом своей основной части (например, стаканчик для йогурта с крышечкой из тонкой фольги следует отнести к категории «пластик»).

Что посмотреть-почитать?

• Фильм «ВАЛЛ-И», реж. Эндрю Стэнтон. — США,2008.

• Фильм «Аватар», реж. Джеймс Кэмерон. — США,2009.

• Фильм «Принцесса Моно-ноке», реж. Хаяо Миядза-ки. — Япония, 1997.

Понравился ли тебе кейс?

Интересно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Неинтересно

Трудоёмко 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Легко

Понятно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Сложно

Полезно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Бесполезно

Что более всего удивило тебя при выполнении кейса (факт, идея, процесс, мысль)?

Смысл этого кейса заключается в том, чтобы продемонстрировать суть

понятия мониторинг и развить экологическое сознание учащихся. Исследовательская культура предполагает добросовестное и ответственное отношение к сбору и фиксации данных. В ходе кейса кто-то из учащихся может столкнуться с проблемой систематического учёта своего мусора. Важно, чтобы эта ситуация обсуждалась совместно с тьютором, поскольку это является частью кейса. Задача тьютора — помочь осуществить статистический подсчёт. Приветствуется индивидуальный стиль записи (бумага или приложения в телефоне), но с последующей классификацией отходов.

Кейс «Наномембрана»

Контекст кейса

Наверное, уже трудно найти человека, ничего не слышавшего о высокотехнологичной («хайтековской») одежде и, в частности, той, в состав которой входят мембранные материалы. Хотя эта одежда пока довольно дорога, её цена не является такой уж неприступной для семейного бюджета.

В чём основная привлекательность мембранной одежды? В том, что она обеспечивает отвод излишней влаги (а проще говоря — пота) от тела, одновременно защищая человека от дождя и ветра. Такие свойства придаёт одежде специальный материал — мембрана, способная пропускать водяные пары, исходящие от тела, наружу и не пропускать дождевую влагу внутрь. Параметры, характеризующие эти основные свойства, — паропроницаемость и водонепроницаемость.

Паропроницаемость («дышащая» способность) показывает, сколько граммов воды в парообразном состоянии может за 24 часа пройти через квадратный метр мембранного материала. К примеру, значение 10,000 г/м2 говорит о том, что 10 кг (т.е. практически 10 л) воды может испариться с тела человека за сутки через квадратный метр мембранного материала, прежде чем появится конденсат на коже или на куртке. Показателя в 6,000–7,000 г/м2 вполне достаточно для комфортного проведения активной рыбалки со спиннингом в прохладную погоду. А вот для передвижения жарким летом лучше подбирать модели с показателем 17,000–20,000 г/м2.

Водонепроницаемость (водостойкость, гидрофобность) — способность материала препятствовать проникновению воды от осадков через  кань. Этот показатель выражается в давлении воды на ткань. Давление измеряется высотой водяного столба в миллиметрах. Для надёжной и длительной защиты от дождя средней силы достаточно, чтобы водонепроницаемость достигала 8000 мм, а от сильного ливня — 12000 мм.

Непродуваемость (ветронепроницаемость) — это побочный показатель

материала, характеризующий степень проникновения через него потоков воздуха. Наличие ветронепроницаемости полезно для поздней осени, зимы и весны. Да, не удивляйтесь: мембранные костюмы в первую очередь используются именно в названные сезоны, летом же они пригождаются только в дождь.

Мембраны делятся на две большие группы: гидрофобные и гидрофильные.

Гидрофобные — это полимерные материалы, практически не впитывающие и, как следствие, не пропускающие воду. Однако и паропроницаемость тогда близка к нулю! В этом случае, чтобы материал стал «дышащим», его делают пористым, причём размер пор выполняется с таким расчётом, чтобы молекулы пара проходили через ткань, а капли воды — нет. Этого эффекта удаётся достичь потому, что капля воды, содержащая множество связанных между собой молекул, гораздо крупнее молекулы водяного пара.

Гидрофильные материалы не имеют пор. В них молекулы паров пота проходят через волокна мембраны посредством вытеснения одной молекулы другой, поскольку с внутренней стороны одежды создаётся избыточное давление пара. Проще говоря, когда постоянно испаряющиеся молекулы проникают в материал куртки или штанов, последующие испарившиеся молекулы как бы подталкивают наружу предыдущие, и те проходят через мембрану.

В чистом виде гидрофильные и гидрофобные мембраны не применяются. Любой производимый мембранный материал представляет собой их сочетание в определённом соотношении. Это все потому, что мембранные плёнки, как гидрофобные, так и гидрофильные, очень тонкие, толщиной всего 1 мкм (микрометр — одна миллионная метра). Они имеют низкую прочность, поэтому их наносят на ткань-каркас. От того, насколько тонкий и прочный этот каркас, зависят эксплуатационные свойства изделия. Комбинируя мембраны с разными каркасами, можно получить материалы с широким спектром показателей водостойкости и паропроницаемости. А, например, таинственная надпись на этикетке «100% nylon» (фото 1) мало что говорит про конкретный состав ткани.

Материал одежды может быть дополнительно обработан всякого рода покрытиями, напылениями и пропитками, усиливающими некоторые его свойства. На этикетке мембранного костюма можно увидеть надпись «PU-слой». Она обозначает наличие водоотталкивающего полиуретанового (PU) покрытия, заставляющего воду скатываться с поверхности ткани без проникновения внутрь. Вещь достаточно интересная, но у неё есть по крайне мере два больших минуса. Первый — ухудшение пароотведения. Если «чистая» мембрана может обеспечить показатель паропроницаемости около 20,000 г/м2, то с напылением этот параметр может упасть в 2 раза! Второй минус — малая долговечность покрытия, полноценная работоспособность которого ограничивается первой стиркой.

Ведущими производителями мембраной ткани являются следующие компании:

• Gore-Tex (производитель W.L.Gore & Associates);

• Laytec (Omni-Tech) (прозводитель Asahi Chemical);

• Triple Point Ceramic (производитель Unikita Japan);

• Breathe (производитель UCB Chemical);

• Drycoat (производитель MontBell America);

• Windtex (производитель Vagotex Italy).

Что нужно делать?

Иногда исследование проводится для того, чтобы проверить работоспособность уже существующей инженерной идеи. Идея, которую мы предлагаем тебе проверить в этом эксперименте, связана с эффектом непромокаемости ткани. Существует множество способов придания ткани гидрофобных (непромокаемых) свойств. Серия будет состоять из двух опытов по нанесению самодельных водоотталкивающих покрытий на ткань. Кроме этого, тебе предлагается испытать качество гидрофобного аэрозоля, продаваемого в магазине.Таким образом, ты сможешь сравнить, насколько эффективны решения проблемы защиты от воды, предлагаемые учёными и производителями. И те, и другие покрытия используют эффект создания наноповерхностей, с которых капли воды скатываются подобно тому, как они скатываются со свежего капустного листа или утиного пера.

Тебе понадобится четыре одинаковых тканевых образца. Можно использовать как хлопчатобумажные носовые платки, так и лоскуты ткани на основе льна или хлопка. Советуем не использовать старые и ветхие ткани, так как точность эксперимента в этом случае может быть нарушена наличием в ткани дефектов, которые не сможет «закрыть» водоотталкивающее покрытие.

Суть эксперимента

Один образец пропитывается жидкостью по рецепту, который будет приведён ниже. На второй образец наносится водоотталкивающий наноспрей (его можно купить в обувном магазине или магазине хозяйственных товаров). Например, «Collonil», или любой другой.

После того как оба образца готовы, их можно испытывать. Показателем того, что материал обладает хорошим водоотталкивающим эффектом, будут…спички. Мы проверим, сохранят ли они свою способность воспламеняться после нескольких часов пребывания в воде. Если сохранят, значит наноповерхность «работает».

Четыре спички, расположенные головками в две противоположные стороны, плотно складываются между собой и заворачиваются в ткань в несколько слоев. Это делается с обоими образцами ткани: тем, который пропитан «самодельным» способом, и тем, на который нанесён наноспрей. Чтобы исключить разворачивание ткани в воде и попадание воды через сгибы, образцы обматываются хлопчатобумажной ниткой. Получаются своего рода «коконы», внутри которых находятся по 4 спички.

Таким образом, изготавливается «испытательная пара» образцов для хранения спичек в экстремальных условиях. Таких пар для всего эксперимента понадобится шесть: по три пары на каждый рецепт.

Три пары нужны для того, чтобы можно было погружать «спичечные коконы» в жидкость на разные интервалы времени и таким образом устанавливать максимальное время водоотталкивания.

Время испытаний каждой пары распределено на три серии: 24 часа, 48 часов и 72 часа.

По окончании каждой серии оба «кокона» разворачиваются и спички проверяются на воспламенение с помощью обычного коробка. Если какой-то образец ткани остался непроницаем для воды через 72 часа, оставьте образец в воде и понаблюдайте ещё некоторое время.

Далее приведены рецепты изготовления водоотталкивающих наноповерхностей*.

Что понадобится для исследования?

• Хлопчатобумажная ткань (носовые платки) 8×8 см;

• Фотографическая кювета или пластиковый поддон;

• Стеклянный стакан;

• Несколько металлических ёмкостей для нагрева;

• Длинные пинцеты;

• Палочка стеклянная;

• Мерные ёмкости для воды;

• Хозяйственное мыло —60 г;

• Алюмокалиевые квасцы или нитрат алюминия —200 г;

• Сода — 10 г;

• Стеарин — 100 г;

• Спички;

• Водоотталкивающий спрей «Collonil», создающий нанопокрытие, или

аналогичный продукт, представленный на рынке.

1-й рецепт

«Для получения непромокаемого полотна вымачивайте в течение дня материал в холодном растворе ацетата кальция. Для его получения растворяйте карбонат кальция (кусочки мела, мрамора) в столовом уксусе до прекращения выделения пузырьков углекислого газа. Слейте раствор с осадка и разбавьте его чистой водой вдвое. Ткань отожмите и высушите при 60°С. Затем положите её в мыльный раствор, состоящий из 10 г мыла и 200 мл воды, снова отожмите и высушите при 40°С. Наконец, вторично погрузите в первый раствор, отожмите и высушите».

2-й рецепт

«В 1 л воды растворите при лёгком помешивании 30 г мыла, нагревая раствор до 60–70°С. В тёплый раствор погрузите обрабатывающий материал. Через 20–30 мин достаньте его, слегка прополощите холодной водой и погрузите на 20–30 мин в тёплый 8–10% раствор алюмокалиевых квасцов (квасцы можно купить в интернет-магазине или попросить в школьной химической лаборатории). Затем материал хорошо промойте в холодной воде, опять погрузите на 10–15 мин в тёплый раствор мыла и на 10–15 мин в раствор квасцов. При такой обработке в порах материала образуется нерастворимое алюминиевое мыло. Первый раз материал прополаскивают водой для того, чтобы алюминиевое мыло проникло внутрь материала, иначе оно задержится на поверхности, и дальнейший доступ квасцов внутрь прекратится. Второй раз промывают водой, чтобы удалить избыток квасцов, затем высушивают».

Что посмотреть-почитать?

• М. Рыбалкина «Нанотех-нологии для всех», 2005.

• Генрих Эрлих «Золото,пуля, спасительный яд.250 лет нанотехноло-гий», 2012.

• Рав Берг «Нанотехнология преобладания сознания над материей», 2011.

* В.А. Озерянский, М.Е. Клецкий, О.Н. Буров «Познаём наномир. Простые эксперименты». — М.: Бином, 2012.

 Понравился ли тебе кейс?

Интересно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Неинтересно

Трудоёмко 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Легко

Понятно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Сложно

Полезно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Бесполезно

Что более всего удивило тебя при выполнении кейса (факт, идея, процесс, мысль)?

NB tutor

Смысл данного кейса — проведение стендовых испытаний разработанного супергидрофобного продукта и проверка технологической идеи — «эффекта лотоса». Важно предупредить ребят о технике безопасности и помочразобраться в технологии производства. По окончании кейса можно проанализировать результаты в форме стендовых докладов, предложив ученикам зафиксировать технологию производства наноткани с помощью фото-, видео-техники или смартфонов.

Кейс

«Gismeteo против Яндекс.Погода»

Контекст кейса

         «В Нидерландах предложили штрафовать синоптиков за ошибочные про-

гнозы погоды», — передаёт РБК.

        «С такой инициативой выступил муниципалитет портового города Хук-ван-

Холланд», — пишет британская газета «The Telegraph».

         По мнению городских чиновников, неверные прогнозы погоды наносят су-

щественный ущерб туристическому бизнесу. Глава голландского бюро по ту-

ризму Юп Тонисен в свою очередь заявил, что плохая работа синоптиков явля-

ется серьёзным барьером в привлечении туристов.

        Ю. Тонисена поддерживает владелец небольшого отеля в Хук-ван-Холланд

Питер ван Куцен. По его словам, синоптиков обязательно нужно наказывать фи-

нансово за ошибочные прогнозы. «Последний прогноз был абсолютно непра-

вильный, и это плохо повлияло на гостиничный бизнес: люди, испугавшись не-

настной погоды, отказались от поездок. Я считаю, что синоптиков нужно штра-

фовать за предоставление неверной информации», — заявил владелец отеля.

        В метеорологическом агентстве KNMI, данными которого пользуются

голландские телеканалы и газеты, заявили, что они лишь предоставляют ис-

ходные цифры, на основе которых СМИ составляют прогнозы. Поэтому, по

мнению представителей KNMI, вопросы о неверных прогнозах стоило бы пе-

реадресовать голландским медиа.

        Издание напоминает, что на прошлой неделе глава бюро по туризму Бель-

гии призвал синоптиков давать менее пессимистичные прогнозы погоды и

уделять столько же внимания солнцу, сколько метеорологи уделяют дождям.

        Многие люди даже не задумываются над тем, откуда берётся прогноз по-

годы. Некоторые взрослые ответят, что черпают информацию о погоде из

теле- или радиопередач, а продвинутые пользователи смартфонов скажут, что

о ней сообщает мобильное приложение.

        Gismeteo Weather Forecast. Наверняка каждый сталкивался с необходи-

мостью узнать прогноз погоды, и в интернете в строке поиска первым делом

появлялся Gismeteo прогноз.

        Часто используемым приложением на смартфонах HTC является «Погода

HTC». Внешне это знаменитый «эталонный» виджет с часами, характерный для

оболочки Sense. Определение местонахождения пользователя происходит ав-

томатически, как и обновление прогноза сразу для нескольких городов, выбран-

ных в настройках. Источником для информации о погоде служит Accuweather.

       Красочное российское приложение «Погода» отразит на экране iPhone или

iPad погодные изменения в вашем регионе при помощи анимации. Приложе-

ние предоставляет прогноз погоды на 7 дней, данные восхода/захода солнца

и луны, информацию о влажности, осадках, давлении, видимости на дороге,

направлении и скорости ветра и многое другое.

       Ещё одна разработка отечественного производителя — Яндекс. Пого-

да. Это одна из самых простых программ для определения прогноза погоды.

      Из вариантов отображения всего лишь прогноз на текущий день и на неделю.

      В приложении якобы есть функция автоопределения местоположения, одна-

ко по каким-то причинам она не работает. В качестве сервера обновления

прогноза в приложении используется Foreca.

      Go Weather — одна из самых популярных программ среди прочих, предо-

ставляющих данные о прогнозе погоды. В то же время она является и одной

из самых «аляповатых». Это, наверное, единственное приложение, виджет ко-

торого даже в самый дождливый или снежный день будет выводить на весь

экран информацию о погоде на фоне весёлой анимации подсолнухов на поле с

мельницей. Однако сервер для получения информации о прогнозе Go Weather

неизвестен.

       Практичное погодное приложение — Genie Widget. В самом наглядном

виде указывается предполагаемое изменение температуры и возможные

осадки. В программе почти нет настроек, зато есть функция, которая автома-

тически находит местоположение обновления с сервера The Weather Channel.

«Никто не помнит, сколько прогнозов оправдалось, а сколько не сбылось,

но те, что не сбылись, будут помниться долго, и о них будут складываться бай-

ки и анекдоты» (неизвестный комментатор сети).

        Что нужно делать?

       Ты — расчётливый бизнесмен, которому нанотехнологичная компания ООО

«Хевел», http://www.hevelsolar.com/company/, предложила на хороших усло-

виях перевести принадлежащий тебе в твоём регионе гостиничный бизнес

на более экологичное и дешёвое энергопотребление с использованием сол-

нечных батарей. Ты готов принять предложение, но предварительно хочешь

просчитать возможности и риски, если, например, в гостиничных номерах ты

планируешь использовать светодиодное освещение — продукцию компании

ООО «Оптоган», http://www.optogan.ru/.

        Необходимо учитывать три контрольных параметра: температуру воздуха,

облачный или солнечный день, осадки. Для того чтобы понять, какому сайту

или приложению доверять, необходимо фиксировать данные два раза в сутки:

утром и вечером.

        По истечении месяца тебе необходимо решить, какому сайту (погодному

приложению) ты можешь доверять с точки зрения бизнес-партнёрства.

 Что понадобится для исследования?

• Доступ к сети интернет;

• Погодные приложения на

компьютере или смарт-

фоне;

• Уличный термометр;

• Знание основных зако-

нов электричества.

Задание к кейсу:

        1. Подсчитать количество совпадений для каждого информационного  

источника и вашего реального наблюдения.

          2. Рассчитать эффективность энергоснабжения одноместного стандарт-

ного номера в сутки в трёхзвёздочном отеле с использованием светодиодно-

го освещения и солнечной батареи с учётом того, что пиковая (максимальная)

мощность солнечной батареи 180 Вт/м2. Сколько электроэнергии в сутки не-

обходимо для одной люстры, двух бра, телевизора, зарядки ноутбука, мобиль-

ного телефона и маленького холодильника? Будет ли это надёжным и рента-

бельным способом энергоснабжения твоего отеля?

        Что посмотреть-почитать?

 • Фильм «День сурка», реж. Харольд Ремис. — США, 1993.

• Документальный фильм «Самая странная погода на земле». — США, 2013.

• Документальный фильм «Погода, изменившая ходистории». — США, 2013.

         Смысл кейса — систематическое сравнение ситуаций теоретических

прогнозов погоды и жизненной практики. В кейсе предполагается произво-

дить теоретические расчёты по получению электроэнергии и электропотре-

блению. Тьютор может помочь просчитать возможные предпринимательские

риски с использованием новейших разработок в области нанотехнологий,

обсудить с учениками уровень доверия к сайтам погоды и приложениям,

которые помогают создавать новые направления бизнеса в области пред-

принимательства. Хорошо, если тьютор на конкретных примерах поможет

понять, сколько электроэнергии накапливается солнечной батареей, сколь-

ко затрачивается при использовании конкретных электроприборов и какова

цена солнечной энергии с учётом стоимости не только батареи, но и ком-

плекса управления и аккумулирования энергии. Помимо стоимости освеще-

ния гостиничного номера можно рассчитать стоимость освещения школьно-

го класса или собственного дома.
 Понравился ли тебе кейс?

Интересно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Неинтересно

Трудоёмко 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Легко

Понятно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Сложно

Полезно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Бесполезно

Что более всего удивило тебя при выполнении кейса (факт, идея, процесс, мысль)?

Кейс «А правда ли, что «Кока- кола» может…?»

Контекст кейса

«Кока-кола» давно уже стала именем нарицательным во многих языках мира. Миллионы людей ассоциируют это слово с освежающим напитком, вкус которого знаком им с детства. История кока-колы насчитывает более ста двадцати лет, и это история удивительных открытий, рискованных, но  дальновидных поступков и нестандартных решений, которые принесли напитку всемирную известность.

1886

Сироп от головной боли

История напитка, которому суждено было стать самым известным в мире, началась на заднем дворе одного из домов Атланты. Жарким майским днём доктор Джон Стит Пембертон в медном тазу на трёх ножках варит сироп, который будет дарить бодрость и помогать от головной боли. Своё творение Джон относит в местную аптеку, где и начинает продавать его вместе с содовой по 5 центов за стакан. Его партнёр и бухгалтер Фрэнк М. Робинсон неплохо владеет каллиграфией, поэтому он берётся придумать название и написать его красивыми фигурными буквами. Так и появился на свет самый дорогой бренд планеты, а логотип «Кока-кола» с незначительными изменениями дошёл до наших дней. Фрэнк, кстати, стал автором первого рекламного слогана напитка. Слова «Пейте кока-колу» привлекли внимание горожан. В день Пембертон продавал по девять стаканов напитка и был очень доволен результатом.

1893

Патент на формы

В этом году патентное ведомство США регистрирует товарный знак «Кока-кола» — в том его уникальном начертании, которое предложил ещё Фрэнк Робинсон.

 1899

Появление боттлеров

Боттлеры, а именно так стали называть производителей напитков, строят два завода, мощности которых быстро оказываются загруженными на все 100%. Видя огромный потенциал, владельцы привлекают к расширению внешний капитал и создают сеть предприятий-боттлеров, которые, как правило, принадлежат местным владельцам и управляются ими же.

1928

Олимпийское движение

В Амстердаме проходит летняя Олимпиада, где кока-кола впервые выступает как официальный напиток игр. С тех пор компания — постоянный партнёр олимпийского движения по всему миру.

1941

Всё для победы

Вторая мировая война коснулась каждого. Не осталась в стороне и «The Coca-Cola Company». Стремясь поддержать боевой дух  оотечественников и напомнить им о родине, Роберт Вудрафф издаёт распоряжение, ставшее легендарным: «Обеспечить, чтобы каждый американский военнослужащий мог приобрести бутылку кока-колы за 5 центов, где бы он ни находился и сколько бы это компании ни стоило». «Кока-кола» следует за своей армией по всему свету. И в результате, сам того не подозревая, Вудрафф оказывает компании очередную добрую услугу: напиток пробуют жители многих стран. И когда наступает долгожданный мир, число государств, наладивших производство кока-колы, удваивается.

1960

Новые бренды

В семействе «Кока-колы» происходит первое прибавление. Компания получает права на производство напитка «Фанта». На родине кока-колы придумывают лимонный «Спрайт».

1979

Начаты продажи кока-колы в СССР

Продукция компании «The Coca-Cola Company» впервые появились в СССР в 1979-м году и была представлена только напитком «Фанта» в ходе подготовки Олимпийских игр в Москве, составив конкуренцию компании «PepsiCo».

2007

Бутылка бутылке рознь

60 миллионов долларов компания инвестирует в создание механизма по утилизации и переработке упаковочных материалов, используемых в системе «Coca-Cola». В том числе разрабатывается знаменитая технология «бутылка в бутылку». С её помощью бывшие в употреблении ПЭТ-бутылки используются в производстве новой упаковки для напитков. В январе 2011-го года в Калифорнии 4-метилимидазол, содержащийся в карамельном красителе, был внесён в список возможных канцерогенных твеществ «The Safe Drinking Water and Toxic Enforcement Act of 1986» с указанием, что приём 16 мкг вещества в день не имеет значительной опасности. Указанное количество вещества намного меньше, чем среднее потребление вещества лицами, употребляющими кока-Колу и пепси. Пищевая индустрия выступила против данного решения, указывая на необходимость появления дополнительных предупреждений на многих продуктах, а также поставила под сомнение обоснованность данных, полученных NTP.

 Что нужно делать?

Существует множество легенд и мифов по поводу свойств кока-колы.

В этом кейсе не исследуется, вреден или полезен этот напиток. Мы лишь предлагаем научными способами проверить некоторые сведения по поводу его свойств, которые давно «гуляют» в сети, популярных развлекательных журналах и т.п. Такие исследования вовсе не бесполезны, как может показаться на первый взгляд. Аудитория читателей сети исчисляется миллионами, и проверка информации, которую огромное число людей считает абсолютно достоверной, помогает исследователю научиться «перешагивать» барьеры стереотипов массового сознания.

Итак, за месяц у тебя будет возможность проверить четыре распространённых «волшебных свойства» кока-колы: способность очищать драгоценные изделия; растворять жир; вымывать кальций; сохранять срезанные цветы.

Каждый из четырёх экспериментов будет отвечать на вопрос: «А правда ли,что кока-кола может…?»

Для работы тебе понадобится большая бутылка кока-колы, из которой ты будешь брать «сырьё» для каждого эксперимента.

Что понадобится для исследования?

• Бутылка кока-колы (1 л);

• Парный комплект сере-

бряных серёжек / 2 мельхиоровые ложки;

• Лоскут х/б ткани;

• 2 яйца;

• 2 цветка одинакового вида из одной партии.

Эксперимент № 1

Проверка информации о том, что с помощью кока-колы можно очищать ювелирные изделия. Суть эксперимента заключается в том, чтобы на сутки поместить в кока-колу ювелирное серебряное изделие. В качестве альтернативы можно взять мельхиоровую чайную ложку. Важно, чтобы была возможность сравнивать «эффект» кока-колы с отсутствием такого эффекта. Для этого следует пользоваться контрольным образцом, т.е. изделием, которое не будет подвергаться воздействию кока-колы. Поэтому в качестве ювелирного изделия уместно взять серьги, а у мельхиоровой ложечки должна быть ложка-близнец, которая станет контрольным образцом. Экспериментальный образец погружается в кока-колу (лучше всего для этого подойдёт маленькая бутылочка (0,5 л) с плотно закручивающейся пробкой), а контрольный образец остаётся в обычной среде комнатного воздуха. Через 24 часа образцы сравниваются визуально, и делается вывод о способности кока-колы удалять химическое загрязнение (налёт) с серебряных или мельхиоровых поверхностей. Для более объективной оценки разницы образцов (если она будет) имеет смысл воспользоваться мнением нескольких «экспертов», которым можно показать оба образца и задать вопрос о том, есть ли между образцами отличия и какие.

Что удалось пронаблюдать / Результат эксперимента

____________________________________________________________

____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Гипотеза подтвердилась / не подтвердилась

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Возможное объяснение наблюдаемого

____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Эксперимент №2

Проверка информации о том, что кока-кола способна удалять жирные пятна с одежды. Схема эксперимента будет той же, что и в первом опыте. В качестве образцов можно взять два одинаковых лоскута ткани (лучше всего глад-кой светлой хлопчатобумажной, размер 5 х 5 см). На каждый лоскут нужно нанести по округлому жировому пятну так, чтобы максимально чётко была видна граница между испачканной и чистой тканью. В качестве «загрязняющего вещества» можно взять, например, сливочное масло, которое удобно наносить в форме окружности, убирая излишки обычным ножом. Так же, как и в первом эксперименте, загрязнённый образец погружается на сутки в кока-колу, а контрольный (с максимально идентичным масляно-жировым пятном) остаётся в обычной среде. Оценка изменений может быть проведена тем же способом, что и в первом эксперименте.

Что удалось пронаблюдать / Результат эксперимента

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Гипотеза подтвердилась / не подтвердилась

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Возможное объяснение наблюдаемого

____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Эксперимент № 3

Проверка информации о том, что кока-кола «вымывает» кальций. В качестве носителя кальция мы предлагаем использовать яичную скорлупу, снятую с сырого яйца. Можно взять две половинки скорлупы, одна из которых будет экспериментальной, а другая — контрольной. Экспериментальную нужно поместить в кока-колу. В этом эксперименте лучше воспользоваться не маленькой бутылочкой, а банкой с широким горлом и закручивающейся крышкой, чтобы половинку яичной скорлупы можно было поместить в кока-колу, не сминая.

Длительность погружения скорлупы в этом эксперименте — 24 часа.

После извлечения скорлупы из банки исследователь проверяет, стала ли она мягкой по сравнению с контрольным образцом.

Что удалось пронаблюдать / Результат эксперимента

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Гипотеза подтвердилась / не подтвердилась

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Возможное объяснение наблюдаемого

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Эксперимент № 4

Проверка информации о том, что кока-кола помогает лучше сохранить

срезанные цветы. Для опыта нужно взять два одинаковых цветка, можно использовать цветы из одного букета. Для чистоты эксперимента у обоих цветков следует срезать самый кончик стебля и поставить их, например, в две пластиковые бутылки с одинаковым объёмом жидкости, покрывающей стебель не менее чем наполовину. В одну бутылку налей простую отстоянную воду изпокрана. В другую — смесь воды и кока-колы в соотношении 1:3. Продолжительность эксперимента — до 5 суток. Он может закончиться раньше, если оба цветка или какой-то из них объективно завянет.

Что удалось пронаблюдать / Результат эксперимента

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Гипотеза подтвердилась / не подтвердилась

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Возможное объяснение наблюдаемого

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Понравился ли тебе кейс?

Интересно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Неинтересно

Трудоёмко 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Легко

Понятно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Сложно

Полезно 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 Бесполезно

Что более всего удивило тебя при выполнении кейса (факт, идея, процесс, мысль)?

Что посмотреть-почитать?

• «Коллекция реклам-ных плакатов «CocaCola»с 1888 года». Блог http://selfi re.сom/2008/12/2005/.

• Р. Кортес «Тайная история кофе, коки и колы». —М.:&Синдбад, 2014.

Основная цель этого кейса — научиться работать с гипотезой и строить эксперимент для её проверки. Выдвижение гипотезы — это важная часть научного исследования, которая определяет основой вопрос исследователя. До начала кейса имеет смысл поговорить о том, откуда берётся научная гипотеза. Выдвижение гипотезы — это мыслительный навык, такой же, как другой мыслительный навык — планирование. Если учащийся сформулирует самостоятельную гипотезу исследования относительно использования популярного продукта, это будет хорошей «точкой роста». Например, кто-то захочет проверить дополнительные возможности кваса. Важно, чтобы школьники научились планировать и объяснять ход собственного эксперимента таким образом, чтобы его мог воспроизвести не только автор идеи.

Кейс Гибель Помпеи

8-й класс. Экспериментальные задачи

Трагедия произошла (а точнее, началась) 24 августа 79 г. Мы знаем о ней довольно подробно не только благодаря археологическим раскопкам, но и письмам известного политического деятеля Плиния Младшего. Итак, около двух часов дня 24 августа над Везувием начало быстро расти гигантское облако белого цвета с бурыми пятнами. Оно поднималось в небо и на некоторой высоте растекалось в стороны, напоминая крону средиземноморской сосны. Вблизи вулкана слышался страшный грохот и происходили непрерывные подземные толчки, ощущавшиеся и в городе Мизено, находившемся примерно в 30 км от вулкана. Плиний Младший как раз находился в этом городе. Он писал, что тряска была настолько сильной, казалось, что все переворачивается, повозки кидало из стороны в сторону, с домов обваливалась черепица, рушились статуи и обелиски.

. Рвущаяся из недр вулкана газовая струя выносила с собой огромное количество обломков пемзы. За 10—11 часов непрерывного извержения столб выброшенной пемзы достиг 20-километревой высоты, н каждый час на поверхность почвы выпадало 15—25 см «шариков» диаметром 1—3 см. Кстати, об этом не всегда вспоминают, но поскольку взрыв был «растянут» во времени, многие жители успели уйти из Помпеи в более безопасное место. Остались рабы (охранять имущество хозяев) и наиболее упрямые помпеянцы, не желавшие уходить с насиженных мест. Ночью из Везувия в некоторых местах вырывались широкие языки пламени и поднимался огромный столб огня. Утром 25 августа начался второй этап извержения. С вулкана сходили раскаленные тяжелые лавины. 

 Насыщенная газами магма при выходе в верхнюю частьжерла была распылена и в виде палящих туч низвергнулась со склонов вулкана. Именно такая горячая туча и задушила еще оставшихся в городе жителей. Большая часть гипсовых слепков пустот в толще пепла, засыпавшего Помпеи, демонстрирует нам людей, страдающих от удушья. С 6 до 9 утра с неба падал пепел и «шарики» пемзы, которые окончательно погребли Помпеи и Стабию. (Города были засыпаны по самые крыши домов.) На западных склонах вулкана шли сильные ливни. Рыхлые пепловые и пемзовые скопления на склонах вулкана, насытившись водой, ринулись вниз горячими грязевыми потоками. Три таких потока накрыли город Геркуланум, располагавшийся на берегу моря, в мгновение ока уничтожив все живое. (По другим данным, жители в этом богатом рыбацком поселке также погибли от удушья.)

Плиний Младший так описывает то, что происходило 25-го числа в Мизено. Утром на город стала надвигаться черная туча пепла. Жители в ужасе бежали из города к берегу моря (вероятно , так же пытались поступить, и жители погибших городов). Бегущая по дороге толпа вскоре оказалась в полной темноте, слышались ткрики, плач детей. Упавших затаптывали идущие следом.. Приходилось все время стряхивать с себя пепел, иначе человека тмоментально засыпало, и тем, кто присел отдохнуть, подняться уже не было никакой возможности. Так продолжалось несколько часов, но после полудня пепловая тучастала рассеиваться.

Плиний вернулся в Мизено, хотя землетрясения продолжались. К вечеру извержение пошло на убыль, а 26-го к вечеру все стихло. Плинию Младшему повезло, а вот его дядя — выдающийся ученый, автор естественной истории Плиний Старший — погиб во время извержения в Помпеях. Рассказывают, что его подвела любознательность естествоиспытателя, он остался в городе для наблюдений. Солнце над мертвыми городами Помпеями, Стабией, Геркуланумом и Октавианумом — показалось лишь 27 августа. Везувий извергался до наших дней еще, по крайней мере, восемь раз.Причем в 1631, 1794 и 1944 годах извержение было довольно сильным.

Задание

1. Определите какие продукты извержения вулкана вы обнаружили в тексте.

2. Какие химические соединения послужил причиной удушья у людей?

3. Разработайте инструкцию по выживанию для людей, оказавшихся в зоне извержения вулкана.

4. Смоделируете вулкан на столе, строго следуя инструкции.

Дополнительный материал

Химический состав вулканических газов: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO (угарный газ)), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей.

Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов даже в интервалах между извержениями.

 Информационный материал

Двуокись серы

Одним из самых вредных газов является двуокись серы, которая обладает едким запахом и даже при небольшой концентрации  раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Двуокись серы может распространяться на значительное расстояние от ее источника. Газ реагирует с влажным воздухом, образуя крошечные капли серной кислоты. Эти капли настолько малы, что содержатся в воздухе в виде тонкой взвеси в течение неопределенно долгого времени. Аэрозоль серной  кислоты может образовать вулканический смог, качество воздуха при этом часто опускается ниже стандартов. Растительность высыхает на корню, а дождевая вода становится кислотной, загрязняя питьевую воду.

Фтороводород и сероводород

Несмотря на очевидный вред для здоровья, в мире еще не было доказанных случаев гибели людей из-за непосредственного воздействия двуокиси серы. То же самое относится к фтороводороду, другому распространенному вулканическому газу, который может абсорбироваться в частицы пепла и становиться причиной фторового отравления скота. Так, соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.

Вулканогенный сероводород, газ с запахом тухлых яиц, был причиной гибели нескольких людей. Сероводород образуется там, где часть летучих серных паров избегает окисления и не превращается в двуокись серы. Он тяжелее воздуха и собирается в естественных углублениях, где представляет серьезную опасность

Углекислый газ

Большая часть жертв вулканических газов приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и при пассивной дегазации может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5 % углекислого газа, а в воздухе, который мы выдыхаем, примерно в два раза больше. Однако если концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы вынуждены дышать, достигает 7,5 %, это приводит к сонливости и головной боли. Первый документально подтвержденный смертельный инцидент произошел в 1979 году в районе вулканического комплекса Дьенг на острове Ява (Индонезия). Здесь 149 человек, спасавшихся бегством от фреатического извержения, погибли в невидимом облаке углекислого газа, проплывавшем у них на пути. Считается, что газ вырвался из подземной ловушки из-за сейсмических толчков, связанных с извержением.

Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность. Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ. Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает  один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.

Оборудование и реактивы:

— пластилин;

— картон;

— уксусная кислота;

— сода;

— средство для мытья посуды;

— магний;

— железо.

Ресурсы:

1. 13 интересных фактов о вулканической лаве [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://vulkania.ru/ovulkanah/13-interesnyih-faktov-o-vulkanicheskoy-lave.html

2. История древнего города Помпеи : документальный фильм [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www. youtube.com/watch?v =YyNos1Swj5s

3. История Помпеи [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://shtorm777.ru/gorod-pompei-istoriya-gibeli-rezultaty-raskopok.html

4. Учебно-методический кабинет. Макет вулкана [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ped-kopilka.ru/blogs/tatjana-nikolaevna-kushnar-va/maket-vulkana-master-klass-poshagovym-foto.htm