Федеральный портал школ России
Закрыть

Урок 11. Умный город: энергопотребление и ресурсы

14.10.2026 - Андрей -

  • Учебные программы
  • Информатика

8 класс · Урок 11 из 34 · 45 минут

Вся программа 8 класса · 4.2. Искусственный интеллект и экология

Для учебного городского павильона предлагают «умное» управление и обещают экономию 30%. Но в расчёте забыли электричество контроллера. Как проверить обещание, сохранив свет и работу необходимых устройств?

Результат урока: в группе рассчитывает потребление и экономию с учётом оборудования управления, проектирует полезный городской павильон и указывает проверку эффекта.
Учителю: подготовка и план на 45 минут

Подготовьте: экран или распечатки, тетради, ручки и калькулятор. Все таблицы, тексты и ключи находятся в статье и PDF. Ключи открывайте после самостоятельной попытки; ученические листы печатайте отдельно от раздела учителя.

Вариант без регистрации: работайте по готовым материалам и учебным журналам на экране или бумаге. Ученики не создают аккаунтов и не передают личных данных. Учебная имитация позволяет проверить рассуждение, но не заменяет настоящий эксперимент с сервисом.

Все мощности и жетоны условные. Ученики не открывают электроприборы и не управляют реальным освещением; схема проекта выполняется на бумаге.

ВремяЭтапРезультат
0–5Проблемная ситуацияПервое решение и основания
5–14Теория и разобранный примерПонятия, доказательства и ограничения
14–25Практика 1Проверяемый результат по критериям
25–33Практика 2Перенос в новые условия
33–40ОбсуждениеАргумент, возражение, общее решение
40–45Индивидуальная проверкаСамостоятельный ответ и сверка

Что собрать: результаты двух практик, основания вывода и индивидуальную проверку. Минуты включают чтение, обсуждение и запись; раздел соответствия программе предназначен учителю вне этих 45 минут. При 0–1 балле в проверке вернитесь к разобранному примеру; при 2–3 уточните пропущенное звено; при 4 предложите новый случай. Критерии нужны для обратной связи, не задают обязательную школьную отметку.

01. Проблемная ситуация

Для учебного городского павильона предлагают «умное» управление и обещают экономию 30%. Но в расчёте забыли электричество контроллера. Как проверить обещание, сохранив свет и работу необходимых устройств?

За 1 минуту прочитайте ситуацию; за 2 запишите предварительное решение и основание; за 2 сравните с соседом и назовите недостающую проверку. Все числовые данные и реплики условного ИИ созданы для обучения, не являются результатом испытания действующего сервиса.

02. Объяснение и разобранный пример

5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.

Энергия в кВт·ч = мощность в кВт × длительность в часах. Мощность — скорость потребления, энергия — количество за период; кВт и кВт·ч не взаимозаменяемы. Базовый и новый сценарии сравниваются за одинаковое время при сопоставимой услуге. В таблице все значения условные, не измерения здания.

Датчики дают сведения о посещаемости и условиях. Обычный таймер включает свет по заданному правилу; это не обязательно ИИ. Модель может прогнозировать загрузку по прежним обезличенным подсчётам, времени и погоде; её прогноз проверяют отдельно. Управление должно сохранять обязательный свет и вентиляцию. Фотографии лиц для прогноза потока не нужны.

Экономия = энергия базы − энергия нового сценария, включая дополнительные устройства. Процент экономии = экономия / база × 100%. Меньшее время работы не всегда допустимо: нельзя объявить пользу, если необходимая функция перестала работать. Расчёт — прогноз эффекта, пока не проведены сопоставимые измерения.

Другие задачи умного города: обнаружение утечек воды по расходу, планирование вывоза отходов по заполнению контейнеров, мониторинг воздуха по датчикам. Это разные показатели: экономию электричества нельзя выдавать за доказанное улучшение качества воздуха или переработки отходов. Сгенерированная реклама смешивает цели чаще, чем таблица измерений.

Разобранный пример. Лампа мощностью 2 кВт работала 4 часа: 8 кВт·ч. При двух часах получим 4 кВт·ч. Если новый контроллер за период потребил 1 кВт·ч, суммарно 5: экономия 3 кВт·ч, а не 4. Необходимость света в остальные два часа проверяется отдельно.

03. Практика 1: Проверьте энергоотчёт группы

УстройствоМощность, кВтБаза, чНовый сценарий, ч
Свет прохода242
Свет учебной зоны343
Обязательная вентиляция244
Информационные устройства142
Новый контроллер0,2504

Период наблюдения 4 часа. Сокращение работы света и информационных устройств допустимо только при проверке, что люди не нуждались в них в отключённое время. Вентиляцию сохраняем. Помощник объявил: «Потребление 23 вместо 32, экономия больше 28%, всё доказано».

  1. За 2 минуты распределите роли: расчётчик, проверяющий единиц, редактор отчёта.
  2. За 4 минуты вычислите энергию каждой строки и два итога.
  3. За 3 минуты исправьте число и статус обещания, учтя контроллер и сохранение услуг.
  4. За 2 минуты представьте отчёт с одной независимой проверкой эффекта.

Форма результата: Групповой энергоотчёт: расчёт, правка рекламы, протокол измерения.

Критерии: По 1 баллу: строки и единицы; итоги энергии; экономия и процент; условия и проверка. Всего 4.

Ответ, объяснение и критерии для учителя

База: 8+12+8+4=32 кВт·ч. Новый: 4+9+8+2+1=24. Экономия 8 кВт·ч, 8/32×100%=25%. 23 получилось без контроллера; больше 28% не подтверждается полным расчётом. Это учебный прогноз при заданных длительностях. Проверить журнал посещаемости, свет и работу устройств, затем измерить полное потребление при одинаковом периоде и условиях. Вывод о сокращении выбросов потребовал бы отдельного коэффициента и источника энергии.

Оценка: По 1 баллу: строки и единицы; итоги энергии; экономия и процент; условия и проверка. Всего 4.

04. Практика 2: Спроектируйте полезный городской павильон

КомпонентЦена, учебные жетоныЭнергия, кВт·ч/день
Крыша от осадков20
Управляемый свет22
Контроллер11
Информационное табло12
Датчик качества воздуха10,5

Обязательны крыша, свет, контроллер. Выберите один дополнительный компонент. Лимит цены 6 жетонов, энергии 6 кВт·ч/день. Исходный павильон потреблял 8 кВт·ч/день; сопоставимость функций ещё надо проверить. Данные для прогноза нагрузки: час, погода, обезличенное число посещений, без лиц.

  1. За 2 минуты выберите компоненты и проверьте оба лимита.
  2. За 3 минуты нарисуйте цепочку «данные → прогноз загрузки → допустимое управление → проверка».
  3. За 2 минуты рассчитайте ожидаемую экономию и назовите экологическую функцию добавления.
  4. За 1 минуту сравните две группы по одинаковым критериям.

Форма результата: Схема павильона с паспортом цены, энергии, данных и проверки.

Критерии: По 1 баллу: состав и лимиты; схема; энергия/экономия; функция и граница. Всего 4.

Ответ, объяснение и критерии для учителя

С табло: цена 2+2+1+1=6, энергия 2+1+2=5, экономия относительно 8 — 3 кВт·ч, 37,5%. С датчиком: та же цена 6, энергия 3,5, экономия 4,5 или 56,25%. Оба варианта допустимы, назначение разное. Табло информирует о транспорте, датчик даёт показатель для мониторинга воздуха, не очищает воздух сам. Схема: подсчёты/час/погода → прогноз посещений → управление необязательным светом с ручным резервом → журнал энергии и доступности. Не объявлять два разных функционала равноценными без условий сравнения.

Оценка: По 1 баллу: состав и лимиты; схема; энергия/экономия; функция и граница. Всего 4.

05. Обсуждение: аргумент и возражение

Тезис: «Любое умное устройство делает город экологичнее». За 2 минуты найдите аргумент по потреблению; за 3 возражение по контроллеру и датчику; за 2 согласуйте измеримые критерии.

Ожидаемое рассуждение и критерии обсуждения

В заданном сценарии расход снизился на 8 кВт·ч. Однако оборудование тоже потребляет энергию; датчик измеряет, а не устраняет загрязнение. Нужны целевой показатель, сохранение услуг, полные расходы и проверка за сопоставимые периоды. ИИ полезен, когда улучшает измеримый результат, а не только название устройства.

Критерии: аргумент по данным; содержательное возражение; условие итогового решения; роль ответственного человека. По 1 баллу за каждый элемент.

06. Индивидуальная проверка понимания

База за день 20 кВт·ч. Новый режим основных устройств 15, контроллер ещё 2. Найдите полный расход, экономию, процент и условие корректного сравнения.

За 3 минуты запишите самостоятельный ответ; за минуту сверьте ключ и исправьте другим цветом; за последнюю минуту сдайте запись. По 1 баллу за каждый из четырёх содержательных элементов.

Ключ и критерии: 4 балла

Полный расход 17 кВт·ч; экономия 3; 3/20=15%. Услуги, длительность и условия должны быть сопоставимы, весь новый расход учтён. По 1 за каждый элемент.

07. Связь с исходной программой

Пункт программы → действие → проверяемый результат
Пункт программыДействие ученикаЧто проверяет учитель
Умные города: снижение энергопотребленияРассчитывает энергию двух сценариевРазличает кВт и кВт·ч
Работать с искусственным интеллектом над исследованием энергопотребления в умном городе (в группе)Проверяет учебный отчёт и формулирует запрос моделиУчитывает контроллер и условия
Работать с искусственным интеллектом (в группе) над проектированием полезного городского строения в умном городеРазрабатывает схему павильона с функцией прогнозированияПроверяет оба ограничения
Представлять результат работы в виде схемыЗащищает цепочку данных и действияПоказывает проверку результата

Матрица относится к результатам данного урока. Другие существенные результаты модуля раскрываются в остальных уроках по опубликованному плану.

Источники и права на материалы

Основа содержания и результатов — исходная программа класса. Поурочное название и учебные случаи — авторская методическая развёртка, не дословные названия модулей программы. Числовые наборы, реплики условных помощников и ситуации специально подготовлены для урока. Учебные журналы не являются результатами испытания реального ИИ.

Логотип «Школы России» используется в материалах портала; авторские схемы предназначены для учебной работы. Внешние материалы сохраняют указанные условия использования.