Geum.ru

Козлов Павел Сергеевич

Вид материалаДокументы

Содержание


Методика металлургического эксперимента – получение
1 стадия. Подготовка и оборудование площадки эксперимента, сооружение домницы
Козлов П.С.
Подобный материал:
Козлов Павел Сергеевич

кандидат геолого-минералогических наук

МОУ ДОД «ЦДОД», Геологический музей - лаборатория

педагог и методист высшей кв. категории

623 280, г. Ревда, Свердловской области, ул. Чайковского, 27

тел. 8 (34397) 344-63, e-mail: rifey_geoeco@uraltc.ru

Металлургический эксперимент в экспедиции:

от естествоиспытания и опыта – к экспедиционному мастер-классу*


Воспитание патриота и гражданина своей Родины – одна из приоритетных проблем образования в целом и дополнительного образования, в частности. Понятие «Урал» - отражает такие категории, как: «география», «история», «экономика», «геология», «граница Европа-Азия», «…опорный край державы».

Современная металлургия меди и железа – перспективно развивающиеся направления в металлургической промышленности Урала и городского округа Ревда (СУМЗ, РММЗ – РЭСПЗ).

Особое место в познании детьми Урала, по нашим представлениям, занимают вопросы древней металлургии, особенно её до - промышленной истории: от энеолита до XVIII века. Этот период весьма скудно отражен в школьных учебниках по истории. Педагогическая практика показывает, что познание детьми природы и истории через металлургический эксперимент (МЭ) с целью реконструкции получения металлов древних эпох (медь, железо), - существенно влияет социализацию и самоопределение детей.

В настоящей работе рассматривается авторская методика проведения металлургического эксперимента в условиях комплексной экспедиции клуба «Рифей-ГеоЭко» «Железный век» в природе. Акцентируется аспект дополнительного образования и развития детей через естествоиспытание, совместную экспериментальную и методическую деятельность педагогов и детей в распространении уникального опыта.

Суть металлургического эксперимента заключается в реконструкции и освоении детьми на практике ЗУН способов получения металлов древним человеком в эпохи энеолита (медь) и железного века (железо). МЭ включает следующие главные этапы: подготовительный этап – этап жизнеобеспечения экспедиции (заезд, обустройство лагеря - палаточный городок, питание, быт, поиски и исследования и др.; см. статью Козлов П.С., Козлова И.В. в сборнике материалов), теоретико-познавательный, опытно- экспериментальный и методический этапы.

Методика металлургического эксперимента – получение

металла сыродутным способом (в кратком изложении)

Теоретико-познавательный этап включает комплексное изучение геологического, историко-краеведческого, археологического, экологического и др. аспектов, связанных с территорией и древней металлургией.

На данном этапе происходит ознакомление с вопросами проведения 2-х экспериментов. Эксперимент 1 – моделирование получения крицы меди в эпоху энеолита – металлургия и металлообработка меди (пластины, ножи, иглы, шилья и др.), основным материалом для изготовления орудий оставался камень (переходная эпоха между неолитом и бронзовым веком. Занимала III – возможно, начало II –го тысячелетия до нашей эры) («Уральская историческая энциклопедия» (УИЭ), 1998).Эксперимент 2 – моделирование процесса получения крицы железа в эпоху железного века – перехода к массовому производству железных орудий труда и оружия (для Урала начало железного века, в значительной степени условное, определяется VIII-VII в. до н.э.; Европа – конец II тыс. до н.э.; «УИЭ», 1998).

В окрестности экспедиции осуществляются поиски гипергенных руд меди (малахит; могут быть использованы отходы природного и искусственного малахита) и железа (бурый железняк, гётит), флюса (известняк, кварц, флюорит), а также камня и песчано – глинистого материала (домница). После доставки руд следует их подготовка к плавке: размельчение, обогащение, просушивание руды и флюса.

Опытно- экспериментальный этап состоит из двух главных стадий.

1 стадия. Подготовка и оборудование площадки эксперимента, сооружение домницы (местная горная порода и глина – или отходы огнеупорного кирпича и мертель – смесь глины с песком); заготовка древесного угля (ДУ) (возможно его выжигание или закупка). Изготовление 2-х тактных мехов (чертежи архива).

2 стадия - собственно металлургический эксперимент. Начинается он с разжигания в домнице предварительно размельчённого молотками ДУ (5-10 см), который слагает примерно треть объёма в нижней её части (около 30-35кг). После того, как ДУ раскалится с помощью постоянно нагнетаемого мехами воздуха (сыродутный способ), в домницу засыпается вторая порция (около 40 кг) - смесь руды с мелко размельченным углём и примесью флюса (шихта), если необходимо, в соотношении 40% руды на 60 % ДУ. Далее следует непрерывная работа мехами для разжигания ДУ шихты (20 минут). После того, как ДУ разгорится, засыпается последняя порция угля (около 25-30 кг), которая перекрывает раскалившийся слой шихты. Далее следует непрерывное нагнетание мехами высокой температуры (верх печи - до 1200 град. С, низ печи – около 1300-1400 град. С при получении железа, получение меди требует Т примерно в 2 раза ниже) до получения крицы металла (около 1-3 часа), с непрерывным наблюдением через отверстие сверху и снизу за процессом плавки. Попутно ведется экологический мониторинг окружающей среды (задымление, отходы от плавки, растительный покров и др.).

Вынимание крицы металла из домницы осуществляется из нижнего отверстия (20*15 см) специальными инструментами (клещи, ломик) при помощи лопаты. Итог экспериментов – выплавленная крица (губчатый, пористый металл с примесью шлака (стекло и искусственные минералы), кусочков древесного угля, недоплавившейся руды и флюса). Крица меди выплавляется примерно через 1 час после загрузки шихты, крица железа - через 2-3 часа после загрузки шихты. Вес и объём крицы зависит от начального веса руды, а время получения - от интенсивности подачи воздуха в домницу.

Методический этап. На этом этапе происходит передача опыта и результатов участниками МЭ с двумя (из трёх) древними металлургическими технологиями целевой группе (от 70 до 150 чел.: дети, студенты – экологи и металлурги, молодые специалисты – металлурги, посетители парка и др.). Проведены публичные металлургические эксперименты в Свердловской области: в ООПТ природном парке «Оленьи ручьи» (Н.-Сергинский район, 2001-2002, 2005-2006 г.г.) и в районе базы отдыха «Романтика» (Ревдинский район, 2003-2004 г.г.); в районе оз. Иткуль (Челябинская область, 2007 г.) (ознакомились более 500 человек).

Обсуждение результатов (педагогический аспект)

В процессе комплексных экспедиций, юные геологи-экологи на практике постепенно открывают и осваивают ряд совершенно новых для себя профессий и понятий: естествоиспытателя (исследователь природы), рудознатца – геолога (полезные ископаемые – руды меди и железа; глина; флюс), горняка (старатель - проходчик) (карьер, шурф), обогатителя (размельчение руды и флюса, просушивание руды на костре), металлурга (домница, крицы металлов), ремесленника (изготовление мехов), отчасти - углежога (древесный уголь) и кузнеца (ковка, обработка меди и железа); экспериментатора (опытные работы), эколога (мониторинг среды экспер.), историка- краеведа (энеолит, железный век).

Исключительно важную роль в педагогике сотрудничества играет вхождение детей (на своём уровне) в социальную роль методиста. Дети принимают участие в экспериментах от самого начала - до проведения полевой практической конференции, которая начинается плавкой, логично переходящей в заслушивание докладов. Экспедиционный мастер-класс – особое направление и несомненная удача в педагогике сотрудничества, когда в полевых условиях, в природе, передаётся инновационный опыт с участием юных геологов-экологов.

Зона ближайшего развития детей – углубленные и обновлённые школьные ЗУН, достижение личностно значимого отношения к обучению, к природе и членам экспедиции, экокультурность (4 уровня), успешная социализация детей (участие в методической деятельности с педагогами, социальная компетентность, раннее и более зрелое социальное и профессиональное самоопределение).

Таким образом, металлургический эксперимент в процессе экспедиции, в природе, выступает как одна из современных внешкольных авторских инновационных методик развития детей средствами дополнительного образования. Актуальный аспект практической социальной значимости МЭ - совершенствование тематических экспозиций, школьных и учебно-исследовательских коллекций Геологического музея – кабинета Центра - музейной среды развития участников экспедиции. Не менее важна передача части экспонатов в «Демидов-Центр» (Ревда) (коллекция горных пород и руд) и в Областной музей природы (Екатеринбург) (крицы меди и железа; руды; древесный уголь; публикации).

Проведение экспериментов состоялось благодаря успешному многолетнему (2000 – 2007 г.г.) социальному партнёрству (СОГУ природный парк «Оленьи ручьи»; ЗАО «Металлургический холдинг» - Ревда, Н. Серги; областные общественные организации – ЦЭОИ, СОООП, «Клуб «Вита» - Екатеринбург).

Примечание* Статья опубликована в материалах сборников научно-практических конференций:

Козлов П.С. Металлургический эксперимент в экспедиции: от естествоиспытания и опыта – к экспедиционному мастер-классу. // «Педагогические ресурсы воспитательной системы образовательного учреждения». Сборник тезисов докладов XVI городских педагогических чтений 27-28 марта 2008 г. - Городской округ Ревда, 2008. - Стр. 75-76.

Козлов П.С. Металлургический эксперимент в экспедиции: от естествоиспытания и опыта – к экспедиционному мастер-классу // «Туризм в Уральском регионе: проблемы и перспективы». Сборник материалов 4-й научно-практической конференции 9 апреля 2008 г. – Челябинск, 2008. –– Стр. 96-100.