Make your own free website on Tripod.com

КОНСТРУИРОВАНИЕ

ЧТО ТАКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ?

Конструирование - это комплекс методов построения новых природных и технических систем.

ЗАЧЕМ НУЖНО КОНСТРУИРОВАНИЕ?

Известно, что современный стиральный порошок - довольно сложная смесь разных веществ, обладающих разными функциями. В нее входят поверхностно-активные вещества, задача которых - оторвать грязь от нитей ткани; обязательно добавлены вещества, смягчающие воду, убирающие из нее соли кальция и магния и делающие этим стирку возможной. Наконец, в стиральном порошке имеются отбеливатели - химические, разрушающие особо упорные загрязнения, и оптические -вещества, никак не действующие на грязь, но обладающие свойством светиться под действием обычного света. Оптический отбеливатель делает выстиранную простыню еще белее на вид, чем она есть, заставляя ее слегка светиться на с вету.
Кроме этих основных веществ, в состав стирального порошка входят еще отдушки, придающие ему приятный запах; в нем могут содержаться также вещества, убивающие микробы, антистатики, снимающие с одежды электростатический заряд и ферм енты, разрушающие белковые загрязнения. Это состав среднего стирального порошка, который считается пригодным для большинства случаев стирки. Но не для всех. Есть целые районы, где вода отличается исключительной мягкостью. Не всегда требуются и сильные от беливатели. А ведь все эти вещества наносят определенный вред окружающей среде, попав после стирки в канализацию, а затем в водоемы. Как уменьшить последствия стирки?
Некоторые фирмы начали выпускать стиральные порошки, названные "сделай сам". Хозяйка приносит из магазина не один, а три пакета: с "основным порошком", где содержатся поверхностно-активные вещества, с водосмягчителем и с окислител ем-отбеливателем. Содержимое пакетов, следуя инструкции, смешивают в зависимости от того, какая у вас вода, сильно ли загрязнены стираемые вещи, цветные они или белые. Таким образом каждая хозяйка конструирует свой состав стирального порошка. В результат е получается немалая экономия: если у вас в водопроводе мягкая вода, то умягчитель можно просто не покупать. Если белье относительно чистое, можно использовать меньше отбеливателя и основного порошка. Но самое главное - лишние химикаты не стекают в канал изацию. Подсчитано, что загрязнение среды с новыми порошками уменьшается в среднем на 40 процентов.

КАК ПРОВОДИТСЯ КОНСТРУИРОВАНИЕ?

Всем известно, что городские жители часто лишены свежих овощей и фруктов, в городе выращивать овощи особенно негде - не хватает места. Что делать? Это обычная ситуация для разработки конструкторских предложений. Проведем конструир ование по определенному плану.

План конструирования
1. Выберите изменяемую систему и определите элементы, из которых она состоит. Изменяемая система - территория города.
На территории города находятся: культурные и промышленные здания, жилые дома, парки, газоны, дороги, спортивные и культурные площадки.
2. Определите новую функцию, которую должна выполнять изменяемая система.
На территории города необходимо выращивать овощи и фрукты.
3. Определите, какие ресурсы необходимы для выполнения новой функции. Ресурсы - это возможности для развития системы. Ресурсы пространства времени вещества энергии информации. Для выращивания овощей необходимы ресурсы пространства.
4. Определите идеальное конструкторское решение. Идеальность - выполнение системой новой функции без внесения в нее новых элементов. В данном случае желательно, не увеличивая территорию города, найти место для огородов.
5. Выберите элементы, которые могут выполнять новую функцию. Элементы: промышленные и культурные здания, жилые дома.
6. Постройте схему элементов и определите их ресурсы, которые можно использовать для выполнения новой функции.


Схема элементов.
Таким образом, в городских условиях можно проектировать оранжереи на крышах и боковых стенах промышленных и жилых зданий. Какое еще значение для городских жителей имеют такие оранжереи?

ПРИЕМЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Еще несколько лет назад берега полуострова Новая Шотландия систематически размывались водами Атлантического океана. Укрепление берега обходилось слишком дорого. И тогда пришла простая, но оригинальная идея. Ученые изготовили из пл астмассы нечто вроде стеблей травы, связали их в пучки и опустили на морское дно. Волны прибоя и морские течения замедлили свой бег, и принесенный ими песок оседал вокруг травы. В течение короткого времени дно даже поднялось, местами до двух метров, а ра змывание берега полностью прекратилось.
Составим модель этой проблемы:
Размывание (механическое)
Песчаный берег <^^^^^^^^ Вода прибоя
Вначале ученые проанализировал&egra ve; структуру прибрежной экосистемы и определили, что она состоит из песка, воды, животных и водорослей. После этого была определена функция, которую необходимо получить,- защита от прибоя. Для выполнен ия этой функции можно использовать различные природные явления: физические, химические и биологические. Лучше всего функцию защиты берега от размывания выполняют водоросли. Так как их количество было незначительным, то ученые и предложили внести в экосис тему искусственные растения из пластмассы.
Прием 1. Если системе необходимо придать новую функцию, то желательно найти ресурсы (элементы) в самой системе для выполнения этой функции.
Прием 2. Если в системе отсутствуют ресурсы (элементы) для выполнения новой функции, то необходимо их внести.
Американские исследователи напали на след природного клеящего вещества, которым можно скреплять переломанные кости, лечить зубы и предохранять днища судов от ржавчины. Такой универсальный клей вырабатывают моллюски с темно-синими продолговато-треугольными раковинами, распространенные во всех морях. Они выделяют жидкость, стойкую к морской воде, и с ее помощью так прочно прикрепляются к скалам, что сильнейший шторм не может их оторвать.
Прием 3. Если в системе имеются элементы с оригинальными функциями, то необходимо придумать способы их использования для других целей.
Прикрепление (клей) ------> где еще можно использовать?
Моллюск ------> скала
Петербургские ученые разработали прибор для быстрого анализа уровня загрязненности воды с помощью инфузорий-туфелек.
Перемещение -----> для чего можно использовать?
в безопасную зону
Инфузория <^^^^^Загрязненная вода

А если в системе нет элементов с оригинальными функциями? Американские ученые ведут исследования по использованию засоленных почвенных вод для выращивания водорослей. В дальнейшем эти водоросли могут быть использованы для получени я автомобильного горючего.

Прием 4. Если системе необходимо придать новую функцию, то для этого можно раздробить ее на элементы или объединить с другой системой.
?
Водоросли - - -> Топливо
Химические явления
Водоросли + Засоленные воды ------> Топливо
(объединение)

При выборе приемов конструирования необходимо использовать модельные схемы вепольного анализа и материалы таблицы "Природные явления". В этом параграфе предложены далеко не все приемы конструирования, их очень много. Какие еще при емы вы можете предложить?

I. РАЗОМКНУТАЯ ТЕХНОСИСТЕМА ≈ отходы выбрасываются в природу.

Получение из отходов: топлива, сырья, строительных материалов, навоза и других веществ.
II. ЗАМКНУТАЯ ТЕХНОСИСТЕМА ≈ отходы практически отсутствуют.

ПРАКТИКУМ

Практическая работа N32. Конструирование фильтра для очистки

сточных вод

Вариант 1. Естественный фильтр

План работы:

1. Используя учебные пособия и справочную литературу, выпишите названия горных пород, минералов, растений, грибов и микроорганизмов, которые можно использовать с целью конструирования фильтра для очистки сточных вод.

2. Сконструируйте несколько различных моделей естественных фильтров и проведите опытное исследование эффективности их работы (для этого проведите измерения параметров воды до и после фильтрации).

Схема модели естественного фильтра.
3. Составьте описание созданных конструкций фильтров, нарисуйте их схемы и укажите эффективность работы.

Вариант 2. Искусственный фильтр

План работы
1. Используя различные искусственные материалы: пластмассы, волокна, ткани, керамику, стеклянную крошку, опилки и другие, сконструируйте несколько моделей фильтров и проверьте их эффективность.
2. Составьте описание созданных конструкций фильтров, нарисуйте их схемы и укажите эффективность работы.

Практическая работа N33. Конструирование индикаторов для

определения загрязненности воздуха

Вариант 1. Биоиндикатор

План работы

1. Составьте индикаторную шкалу, используя для этого образцы хвоинок сосны и лишайников из различных районов города, бумагу и клей. На шкале укажите, как изменяются размеры, цвет и количество лишайников и хвоинок в зависимости от уровня загрязненности воздуха.

2. Составьте описание правил работы со шкалой, проведите опытное
исследование ее эффективности.

Вариант 2. Анализатор углекислого газа

Оборудование: мерный цилиндр на 250 мл; микрокомпрессор для аквариумов АЭН-3; секундомер; микропипетка на 5 мл; насыщенный раствор гидроксида кальция; 1%-ный раствор фенолфталеина; дистиллированная вода.

План работы

1. В мерный цилиндр налейте дистиллированную воду в количестве 200 мл.
2. Пипеткой внесите в цилиндр 2 мл насыщенного раствора гидроксида кальция.
3. Добавьте 10 капель 1%-го раствора фенолфталеина.
4. Присоедините к микрокомпрессору трубку с распылителем и поместите в цилиндр так, чтобы распылитель достигал дна цилиндра.
5. Включите микрокомпрессор в сеть и одновременно пустите секундомер.
6. По секундомеру определите время, необходимое для полного обесцвечивания раствора в цилиндре.
7. Рассчитайте содержание углекислого газа в воздухе по формуле:

V = 0,1993/Pt %

где P - производительность микрокомпрессора, л/мин; t- время пропускания воздуха, мин.

Практическая работа N34. Конструирование почвенных элементов

Вариант 1. Эталоны для анализа почв

План работы

1. С помощью картона, клея и образцов почв из разных экосистем - луга, пастбища, поля, огорода, леса, береговой линии, парка и других изготовьте почвенные монолиты.
2. Составьте описания параметров почвы для каждого монолита.
3. Проведите с помощью эталонов анализ почв из экосистем и оцените их эффективность.

Вариант 2. Элементы влагонакопления

План работы

1. Используя учебную и справочную литературу, составьте список веществ и материалов, которые могут накапливать влагу. Особое внимание обратите на различные бытовые и промышленные отходы.
2. Сконструируйте из выбранных вами веществ и материалов элементы влагонакопления.

Элементы влагонакопления.

3. Используя стаканы или банки, постройте экспериментальные образцы и определите их эффективность -полейте водой и проследите за длительностью сохранения влаги.

Схема проведения опыта.

4. Составьте описания и схемы наиболее эффективных элементов влагонакопления для почвы.


Практическая работа N35. Проектирование зеленых насаждений

Вариант 1. Зеленый интерьер в школе

План работы
1. Составьте внутренний план школы.
2. Спроектируйте на внутреннем плане: оранжереи, уголки отдыха, живой уголок, флористические экспозиции и другие зеленые насаждения.
3. Подготовьте предложения по практической реализации вашего проекта в школе.

Вариант 2. Зеленый интерьер в квартире

Разработайте проект озеленения вашей квартиры и предложения по его практической реализации.

Вариант 3. Зеленая зона школы

План работы
1. Составьте план школы и окружающей территории.
2. Спроектируйте на плане окружающей территории: древесно-кустарниковый парк, клумбы, экологическую площадку, альпийские горки, пруд и другие зеленые насаждения.

  1. Подготовьте предложения по практической реализации вашего проекта.

Вариант 4. Зеленая зона у моего дома

Разработайте проект озеленения территории у вашего дома и предложения по его практической реализации.

Практическая работа N36. Конструирование элементов по выбору

Сконструируйте один или несколько элементов для очищения, восстановления, защиты экосистем или индикации уровня загрязненности.
Проведите практическую проверку их эффективности.