Temat zajęć Zasady produkowania energii elektrycznej

Transkrypt

1 Temat zajęć Zasady produkowania energii elektrycznej Klasa: I-III gimnazjum Związek z programem nauczania: Fizyka - zrozumienie procesów i zjawisk fizycznych, transformowanie typów energii w procesach mechanicznych i elektrycznych. Fizyka i zrównowaŝony rozwój - ocena wpływu róŝnego rodzaju elektrowni HPP (elektrownia wodna) (duŝych i małych), TPP (elektrownie cieplne), NPP (elektrownie jądrowe), WPP (elektrownia wiatrowa) na środowisko. MoŜliwości ulepszenia jakości środowiska w związku z produkcją energii elektrycznej. Czas trwania: Słowa kluczowe: 3x60 lub 3 h lekcyjne + czas na wycieczkę w teren. odnawialne i nieodnawialne źródła energii, siła wiatru, baterie słoneczne, generator elektryczny, biomasa, energia nuklearna, przepływ energii. Tło i treści teoretyczne: UŜywanie elektrycznych urządzeń domowych, transport, przemysł, komunikacja, informacja oraz inne technologie nie byłyby moŝliwe bez energii. Jednak z istoty energii zaczynamy zdawać sobie sprawę dopiero, kiedy zostaje ona odcięta. Zajęcia zapoznają uczniów ze źródłami energii odnawialnymi i nieodnawialnymi, które mogą być uŝywane do produkcji energii elektrycznej i podstawowymi zasadami procesów technologicznych. Podczas lekcji uczniowie uczą się analizować wady i zalety róŝnych rodzajów elektrowni w poszczególnych regionach, oceniać wpływ ich konstrukcji i wykorzystywania na środowisko. Działania praktyczne i zadania badawcze rozwijają świadomość ekonomicznego wykorzystania energii elektrycznej.

2 Cele edukacyjne: Uczniowie zdobywają wiedzę na temat róŝnych źródeł, które są uŝywane do produkowania energii elektrycznej. Uczniowie zdobywają wiedzę na temat procesów technologicznych produkcji energii elektrycznej. Uczniowie wartościują róŝne rodzaje elektrowni i ich wpływ na środowisko. Uczniowie rozwijają zdolności do współpracy oraz umiejętności badawcze. Atmosfera nauczania: Elektrownia (TPP, WPP, WPP, NPP) w odległości stwarzającej moŝliwości zwiedzania przez uczniów, edukacyjne centrum zainteresowań, szkoła. Środki dydaktyczne: zdjęcia huraganów i wyrządzonych przez nie kable rozruchowe nich szkód 4 magnesy trwałe (dla kaŝdej grupy) papier A3 karton lub plastik flamastry zwój kabla miedzianego (0.03 mm) karty Produkcja energii elektrycznej z gwóźdź (8 cm) odnawialnych źródeł energii noŝyczki Produkcja energii elektrycznej z taśma klejąca nieodnawialnych źródeł energii nagrody Ŝarówki V baterie słoneczne do celów edukacyjnych Przygotowanie: Uzgodnić wycieczkę w teren z władzami elektrowni.

3 Etapy zajęć: Czas Etapy trwania 15 Wprowadzenie. Dyskusja w celu wykreowania kontekstu edukacyjnego dotyczącego istoty energii elektrycznej 15 Usystematyzowanie posiadanej wiedzy na temat produkcji energii elektrycznej poprzez stworzenie w grupach mapy myśli 15 Gra dydaktyczna mająca na celu zbadanie źródeł i procesów technologicznych produkowania energii 15 Uzupełnienie mapy myśli, dyskusja na temat podobieństw i róŝnic róŝnego rodzaju elektrowni 45 Ćwiczenie praktyczne: budowa generatora elektrycznego i produkcja energii przy uŝyciu generatora i baterii słonecznej 15 Ocena róŝnego rodzaju elektrowni/ przygotowanie do wycieczki w teren 60 Wycieczka do najbliŝszej elektrowni 60 Prezentacje uczniów, podsumowanie, ocena Przebieg zajęć: Czas trwania 15 Wprowadzenie Treść Uczniowie zostają poproszeni o wyobraŝenie sobie sytuacji: Huragan całkowicie zniszczył system dostarczający energię w naszym mieście. SłuŜby odpowiedzialne za ten stan ogłaszają, Ŝe dostawa energii nastąpi najwcześniej za 3 dni. Pytanie: jakie trudności napotkają mieszkańcy miasta przez te trzy dni? Nauczyciel słucha odpowiedzi uczniów. Jeśli lekcja odbywa się w czasie, kiedy niezbędna jest energia elektryczna, nauczyciel moŝe ją wyłączyć i zacząć lekcję od pokazania problemu, jaki to powoduje. Podsumowanie pomysłów uczniów prowadzi do oceny istoty elektryczności w Ŝyciu współczesnego człowieka. 15 Mapa myśli Przeprowadzamy dyskusję na temat czynników koniecznych do produkcji np. ubrań, papieru czy mebli. Nauczyciel generalizuje, Ŝe produkowanie energii elektrycznej wymaga naturalnych źródeł, odpowiedniego wyposaŝenia i nadzorowania samego procesu. Uczniowie zostają poproszeni o podzielenie się na grupy i wypróbowanie roli specjalistów do spraw energii. Zostaje ogłoszone, Ŝe na końcu lekcji najbardziej kompetentna grupa specjalistów do spraw energii otrzyma nagrodę. Grupy otrzymują zadanie do wykonania: Podsumować wcześniejsze wiadomości i stworzyć mapę myśli na papierze w formacie A3 na temat produkcji energii elektrycznej (źródła, wyposaŝenie, rodzaje elektrowni). Jeśli to konieczne, nauczyciel wyjaśnia, czym jest mapa myśli (więcej informacji: ). Środki dydaktyczne prezentacja multimedialna na temat huraganów papier A3, flamastry

4 Na końcu pierwszego etapu tworzenia mapy myśli, grupy uczniów przedstawiają ocenę uzyskanych wyników (odpowiedź na pytania: Co utrudniło naszą pracę? Jakiej wiedzy nam brakuje? Co wiemy, a czego nie na temat produkcji energii elektrycznej?). 15 Gra dydaktyczna Aby uzupełnić wciąŝ jeszcze niekompletną mapę myśli i pogłębić posiadaną przez uczniów wiedzę na temat źródeł i procesów technologicznych uŝywanych do produkcji energii elektrycznej, rozpoczyna się gra. Uczniowie otrzymują zestaw kart Produkcja energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii oraz regulamin gry. Podczas gry uczestnicy muszą logicznie ułoŝyć otrzymane karty w czterech kolumnach. Grupy otrzymują zestaw kart Produkcja energii elektrycznej z nieodnawialnych źródeł naturalnych i zostają poproszone o ich logiczne ułoŝenie. 15 Uzupełnienie mapy myśli Uczniowie uzupełniają swoje mapy myśli informacjami, jakie zdobyli podczas gry. Zostają poproszeni o odszukanie podobieństw i róŝnic pomiędzy produkcją energii z róŝnych naturalnych źródeł. Uczniowie zapisują ogólne zasady produkcji energii na mapie myśli. KaŜda grupa odczytuje głośno swoje wnioski. Grupa, której wnioski są najbardziej precyzyjne dostaje nagrodę. Wnioski: do produkcji energii potrzebnych jest wiele czynników, takich jak: 1) Urządzenie, które przetwarza energię mechaniczną na energię elektryczną generator elektryczny; 2) źródła paliwo lub woda, przepływ strumienia lub wiatr do obsługi generatora; 3) wiedza na temat zjawisk elektrycznych i magnetycznych. 45 Praca z konstruktorem (ćwiczenia praktyczne) Uczniowie zostają poinformowani, Ŝe specjaliści do spraw energii potrzebują nie tylko wiedzy teoretycznej, ale równieŝ umiejętności praktycznych. W zaleŝności od moŝliwości, uczniom zostają zaproponowane zadanie praktyczne. 1. KaŜda grupa otrzymuje zestaw, w którym znajdują się baterie słoneczne i Ŝarówki (1-1.5 V). Grupy zostają poproszone o sprawdzenie, jak działają baterie (kable wyjściowe baterii słonecznej muszą zostać połączone z Ŝarówką, kiedy bateria zostaje zwrócona w stronę światła, Ŝarówka powinna się rozpalić). Zalecamy zademonstrować pracę baterii słonecznej przy uŝyciu animacji internetowej: zestawy kart sprzęt do stworzenia generatora, bateria słoneczna, Ŝarówka, kable rozruchowe 2. KaŜda grupa otrzymuje instrukcje oraz sprzęt niezbędny do budowy generatora elektrycznego. Grupy zostają poproszone o wykonanie i wypróbowanie generatora elektrycznego i wyjaśnienie zasad jego działania. Następnie kaŝda grupa

5 operuje wytworzonymi generatorami np. produkując energię niezbędną do rozpalenia Ŝarówki. KaŜda grupa przedstawia zasady działania generatora i odpowiada na pytanie, czy generator moŝna jakoś ulepszyć. Osiągnięcia uczniów zostają podsumowane: lekcja pogłębiła zarówno wiedzę teoretyczna uczniów, jak i ich umiejętności praktyczne. Grupa najbardziej uwaŝnych/sprawnych uczniów zostaje nagrodzona. Dodatkowe informacje moŝna znaleźć: W celu uzyskania dalszych informacji na temat generatora zobacz video: lub 60 Wycieczka w teren Wycieczka w teren do najbliŝszej elektrowni (HPP, NPP, TPP, WPP). Cel wycieczki: wizyta w najbliŝszej elektrowni, uzyskanie informacji na temat czy lokalna elektrownia odpowiada zasadom maksymalnej efektywności i elektrowni przyjaznej środowisku, porównanie tej elektrowni z elektrowniami innego rodzaju. 60 Raport, podsumowanie Po wycieczce grupy spędzają razem czas i podsumowują uzyskane informacje oraz przygotowują raport. Po wysłuchaniu raportów wyciągamy wnioski i dokonujemy podsumowania. Uczniowie oceniają nowo zdobytą wiedzę, mówią, co podobało im się najbardziej, a co najmniej. Następuje przyznanie nagród najbardziej uwaŝnym i sprawnym specjalistom do spraw energii (za stworzenie najlepszej mapy myśli i najlepszego generatora). nagrody i/lub dyplomy