Методическая разработка урока теоретического обучения по МДК 01.01 «Основы технологии сварки и сварочное оборудование» по теме: «Сварочная дуга и ее свойства»

Профессиональный цикл – ПМ. 01 Подготовительно-сварочные работы и контроль качества сварных швов после сварки.

Учебная дисциплина – МДК 01.01 Основы технологии сварки и сварочное оборудование Тема: Природа сварочной дуги.

Вид урока: урок изучения нового материала

Тип урока: усвоение новых знаний

Вид деятельности: активное включение обучающихся в образовательный процесс.

Цель: создать содержательные и организационные условия, способствующие формированию  общих и профессиональных компетенций.

Обучающий компонент: ознакомление обучающихся с новыми терминами, применяющимися при сварке, с видами сварочных дуг; создание у обучающихся прочной ориентировочной основы трудовых действий при работе со сварочной дугой; создание положительной мотивации для дальнейшего обучения.

Развивающий компонент: развитие мышления, необходимого для полноценного функционирования в современном обществе, памяти, познавательной активности; коммуникативных навыков; развитие интереса и формирование положительной мотивации к изучаемому предмету; развитие навыков сравнительного и логического мышления; формирование умения применять полученные знания в различных производственных ситуациях.

Воспитывающий компонент: формирование у учащихся основ научного мировоззрения, убеждений, высоких нравственных качеств, готовности к социальному общению; воспитание уважительного отношения к учебной дисциплине; формирование самостоятельности и навыков самоконтроля.

Методы контроля: тестовый контроль, самоанализ и самооценка, рефлексия.

Формы работы: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Межпредметные и внутрипредметные связи: физика, химия, охрана труда, производственное обучение.

Ресурсное обеспечение:

Оборудование:  компьютер, мультимедийный проектор.

Методическое обеспечение: мультимедийная презентация, использование электронных ресурсов, методическая разработка урока, дидактический материал к нему, плакаты «Сварочная дуга» «Строение сварочной дуги», программы Power Point, учебники: Лихачев В.Л. «Электродуговая сварка : пособие для сварщиков и специалистов сварочного производства»

Ход урока

1-й этап: организационный момент

Приветствие гостей и студентов, проверка готовности к уроку, отсутствующих, психологический настрой к выполнению предстоящей работы.

Преподаватель: Добрый день уважаемые гости, преподаватели, студенты. Рад приветствовать вас на уроке. Давайте пожелаем друг другу и нашим гостям хорошего настроения и поприветствуем всех улыбкой. Желаю вам удачи и прекрасных результатов!

2-й этап: мотивационный

Преподаватель: Тема, которую мы сегодня рассмотрим на уроке, является одной из основных в курсе, т.к. для успешного усвоения процессов, происходящих при электродуговой сварке, необходимо хорошо знать теорию сварочной дуги. Это занятие имеет большое значение в будущей профессиональной деятельности обучающихся. Урок содержит большое количество теоретического материала, изучив который мы сможем пользоваться новой терминологией, связанной с явлениями, происходящими в сварочной дуге.

Тема урока звучит так: «Возникновение и строение сварочной дуги».

3-й этап: целеполагание

Преподаватель: Для реализации цели урока мы будем использовать в своей деятельности информационно-коммуникационные технологии. При помощи ИКТ мы можем изучить явления, происходящие в сварочной дуге, выяснить при каких условиях возникает сварочная дуга. 

4-й этап: актуализация знаний

Для того чтобы изучить новую тему предлагаю обучающимся вспомнить, когда и при каких обстоятельствах, электричество проявляется в природе и, какое применение оно нашло в практическом использовании. Такое задание обучающиеся должны были выполнить самостоятельно дома.  Для выполнения задания обучающиеся использовали ранее полученные знания на уроках химии, физики, а также дополнительных источниках и Интернете.  

5-й этап: объяснение нового материала

Опираясь на полученные ранее знания обучающихся, перехожу к новой теме. Излагаю новый материал в виде беседы с использованием презентации и обучающих видеофрагментов.

Преподаватель: Газы и пары при обычной температуре и давлении не проводят электрический ток. Электропроводными они становятся при наличии в них частиц, несущих электрические заряды (положительные и отрицательные) (плакат)

Сварочной дугой называется мощный устойчивый электрический разряд в сильно ионизированной газовой среде, образованной между электродом и изделием (или между двумя электродами) (плакат).

Сварочная дуга является концентрированным источником тепла, необходимым для расплавления основного и присадочного металла, она характеризуется большой плотностью тока, высокой температурой и сильным свечением.

Возникновение сварочной дуги происходит в несколько этапов (плакат):

Дуга возникает при прохождении электрического тока через газ. Любой газ при комнатной температуре и нормальном давлении состоит из электрически нейтральных молекул и является изолятором, поскольку в нем нет носителей тока – электрически заряженных частиц.

Расстояние между электродом и металлом заполнено нейтральными атомами воздуха. Для образования и поддержания горения  дуги необходимо иметь в промежутке между электродами электрически активные отрицательно заряженные частицы – электроны, а также положительные – ионы. Процесс образования электронов и ионов называется ионизацией, а газ, содержащий электроны и ионы, ионизированным. Прохождение электрического тока через газы называется электрическим разрядом. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги.

При соприкосновении торца электрода с металлом происходит короткое замыкание. Торец электрода сильно нагревается за счет теплоты, которая выделяется при прохождении электрического тока через контакт, имеющий большое сопротивление (плакат)

В момент отрыва электрода с его торца начинают отрываться электроны (это явление называется термоэлектронной эмиссией). Эмиссия – появление электронов проводимости.

Электроны, двигаясь со скоростью света к противоположному полюсу через воздушный промежуток, сталкиваются с атомами воздуха и разбивают их на положительные и отрицательные частицы. При этом выделяется большое  количество тепла и лучистой энергии – ультрафиолетовых лучей. Температура дуги при ручной дуговой сварке достигает 6000 - 8000ºС.

Образовавшиеся положительные и отрицательные частицы двигаются к противоположным полюсам.

Часть положительных ионов достигает катодного пятна, а другая часть не достигает и, присоединяя к себе электроны, становится атомами. Процесс образования нейтральных атомов называется рекомбинацией.

Воздушный промежуток между торцом электрода и металлом заполняется заряженными частицами и начинает проводить сварочный ток, т.е. образуется дуга. Процесс возникновения дуги длится всего доли секунды.

Показываю обучающимся видеофрагмент.

Необходимыми условиями для устойчивого горения дуги являются: (плакат) 

1. Наличие источника питания сварочной дуги, который позволяет быстро нагреть катод до температуры, необходимой для выхода электронов. Для этого источник питания должен иметь напряжение, необходимое для зажигания дуги 60 – 80В (напряжение холостого хода).
2. Наличие необходимой степени ионизации в промежутке между электродом и металлом. Для повышения степени ионизации в состав покрытия вводят легко ионизирующие вещества, например, кальций, натрий.

Сварочная дуга состоит из трех основных зон (плакат):

• катодной (1),
• анодной (2);
• столба дуги (3).

В процессе горения дуги на электроде и металле образуются наиболее нагретые участки. Участок на катоде называется катодным пятном, а на аноде – анодным пятном (плакат). Каждая зона характеризуется определенными процессами, имеет свою температуру, длину:

В процессе горения дуги на электроде и металле образуются наиболее нагретые участки. Участок на катоде называется катодным пятном, а на аноде – анодным пятном. Каждая зона характеризуется определенными процессами, имеет свою температуру, длину (плакат):

• Катодное пятно является источником излучения электронов.
• Температура катода равна 3200 градусов и близка к температуре кипения материала электрода (для железа – 3500 градусов). В катодном пятне выделяется около 36% общего количества теплоты.
• Столб дуги имеет температуру 6000 – 8000 градусов. В нем имеются движущиеся электроны, положительные и отрицательные ионы. В столбе дуги выделяется около 21% общего количества теплоты дуги. Длина столба дуги зависит от диаметра электрода (обычно она равна 2 – 3мм).
• Анодное пятно представляет собой место входа электронов. Оно имеет температуру 3900 градусов, (так как при ударе электронов на аноде выделяется больше тепла, чем при отрыве электронов на катоде). На аноде выделяется около 43% общего количества теплоты дуги.

Длина дуги – это расстояние между торцом электрода и поверхностью расплавленного металла свариваемого изделия (плакат).

Максимально возможная длина дуги, при увеличении которой произойдет ее обрыв, называется предельной.

Дуга, горящая без обрывов, называется стабильной.

Стабильность горения дуги зависит от следующих причин: длины дуги, рода тока, напряжения холостого хода, состава обмазки и т.д.

Обучающиеся слушают лекцию, смотрят и обсуждают слайды, выполняя необходимые записи в рабочем конспекте.

По окончании объяснения нового материала у обучающихся в рабочем конспекте должны быть сделаны записи основных терминов по данной теме: сварочная дуга, ионизация; электрический разряд; эмиссия; рекомбинация; длина дуги; стабильная дуга.

6-й этап: систематизация, закрепление, обобщение знаний

Делаю выводы по изученному материалу (плакат). Предлагаю обучающимся ответить на ряд вопросов,. Закрепление проходит с использованием тестовых вопросов и плаката. Обучающиеся дают ответы на вопросы, обсуждение которых, проходит совместно с преподавателем.

7-й этап: подведение итогов занятия

Преподаватель: Наше занятие подходит к концу.

Подвожу итоги урока, благодарю всех обучающихся за урок, определяет задачи работы на ближайшие перспективы.

На этом уроке мы достигли поставленной цели, а слаженная работа на уроке показала, что обучающиеся:

- стали более четко осознавать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес; 

- научились организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем;

- могут анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.;

- осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач;

- использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности;

- работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством.

Выставляю оценки в журнал: за успешную самостоятельную работу при подготовке к уроку, за активную работу на уроке при изучении новой темы (приложение №1).

8-й этап: задания для самостоятельной работы во внеаудиторное время .

1. Закрепить изучаемый материал по учебникам, ответить на вопросы.

В.Л. Лихачев  «Электродуговая сварка : пособие для сварщиков и специалистов сварочного производства » стр. 78 – 87,

2. Составить кроссворд, используя новые термины, изученные на уроке.

9-й этап: рефлексия:

Обучающиеся:     Я не знал… - Теперь я знаю…

                            Сегодня мы научились…

                            Мне было непонятно, но теперь я понял, что…

                            Теперь мы можем …

                            Было трудно …

Нам захотелось …

Мы приобрели …

Преподаватель: Всем спасибо за работу на занятии!

Приложение 1.

Критерии оценки за работу на занятии

Оценка "отлично" ставится за исчерпывающий, точный ответ, демонстрирующий хорошее знание теоретического материала; свободное владение специальной терминологией; умение работать с программным материалом начальной школы, в процессе моделирования конспекта по заданной теме; умение излагать материал последовательно, делать необходимые обобщения и выводы; умение практически выполнять задание; умение активно включаться в работу; соблюдать правила работы в группе.

Оценка "хорошо" ставится за ответ, обнаруживающий хорошее знание и понимание теоретического материала, умение анализировать программный материал начальной школы, умение излагать материал последовательно и грамотно. В ответе может быть недостаточно полно развернута аргументация, возможны отдельные недостатки в формулировке выводов, иллюстративный материал может быть представлен не очень качественно; в достаточной степени сформированы умения работать в группе.

Оценка "удовлетворительно" ставится за ответ, в котором материал раскрыт, в основном, правильно, но схематично или недостаточно полно, с отклонениями от последовательности изложения; допущены ошибки в речевом оформлении высказывания; не достаточно сформированы умения работать в группе.

Оценка "неудовлетворительно" ставится, если ответ обнаруживает пробелы в знании теоретического материала и неумение его анализировать; нарушена логика в изложении материала; нет необходимых обобщений и выводов; недостаточно сформированы практические навыки.

Список использованных источников

Основные источники

В.Л. Лихачев  «Электродуговая сварка : пособие для сварщиков и специалистов сварочного производства » СОЛОН-Пресс 2020,

Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка Учебник. – М.: Академия, 2007, 2015(стер.) 11

Овчинников В.В. Технология изготовления сварных конструкций: учебник/. — М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2019. — 208 с. — (Среднее профессиональное образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/1018315

Овчинников В.В. Охрана труда при производстве сварочных работ. . – М.: Академия, (стер.2015)-5

Дополнительные источники

Овчинников В.В. Технология ручной дуговой и плазменной сварки и резки металлов. – М.: Академия, 2014( стер.)

Овчинников В.В. Технология электросварочных и газосварочных работ. Учебник. – М.: Академия, стер.2013 -10

Овчинников В.В. Электросварщик ручной сварки (дуговая сварка в защитных газах), учебное пособие. –М.: Академия, стер.2012

Журналы

Мир сварки: научно-технический журн./ издатель: ООО "ИТЦ "Альянс сварщиков Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона",—Спб, 2011-2015 -19

Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты: ежеквартальный научно-технический и производственный журнал. – Новосибирск: ФГБОУ ВО НГТУ, 2014-2016 -12

Сварщик в России:производственно-технический журнал. – М.: Специальные сварочные технологии, 2018, 2019

Сварочное производство: научно-технический ипроизводственный журнал. – М.: «Технология машиностроения», 2018, 2019

Сварка и диагностика: научно-технический ипроизводственный журнал по сварке, контролю и диагностике. – М.: «НАКС Медиа», 2019