Izabela Góralczyk Ryszard Tytko ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII Zbiór zadań dla techników i instalatorów
Autorzy podręcznika Izabela Góralczyk i Ryszard Tytko w czasie zajęć laboratoryjnych z uczniami ZSE nr 1 w Krakowie Ryszard Tytko w czasie zajęć ze słuchaczami w Tarnobrzegu W podręczniku przedstawiliśmy zestawy testów, obejmujących zagadnienia związane z budową, eksploatacją urządzeń i instalacji zasilanych energią odnawialną. Treść testów odpowiada standardom wymagań zawartych w podstawach programowych dla zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej. Opracowaliśmy zestawy testów wielokrotnego wyboru z jedną odpowiedzią poprawną, jak również testy w formie przykładowych zadań praktycznych. Standaryzację testów i zadań praktycznych przeprowadziliśmy na wybranej grupie uczniów oraz słuchaczów, w czasie ostatniego roku szkolnego. Na końcu modułów z zadaniami zamieściliśmy poprawne odpowiedzi do zadań. Podręcznik kierujemy do nauczycieli, uczniów, słuchaczy szkół kształcących w zawodzie technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej, zajmujących się przygotowaniem do egzaminu na kwalifikacje: B.21 Montaż urządzeń i systemów energetyki odnawialnej; B.22 Eksploatacja urządzeń i systemów energetyki odnawialnej. W książce znalazły się również zestawy testów wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, zadania obliczeniowe i opisowe, których treść została dostosowana do wymagań zawartych w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki, dotyczącym sprawdzania przez UDT wiedzy instalatorów urządzeń zasilanych z OZE. Nauczycielom, uczniom, słuchaczom życzymy powodzenia oraz jak najlepszych wyników na egzaminach. Izabela Góralczyk e-mail: izabelagoralczyk@gmail.com Ryszard Tytko e-mail: rysiekty@wp.pl www.rtytko.pl Kraków 2015 ISBN: 978-83-7490-839-9
Spis treści Od Autorów... 7 Recenzja.... 9 Moduł I Pomiar wyników kształcenia zagadnienia teoretyczne.........11 1. Wprowadzenie... 11 2. Tworzenie koncepcji testu...11 2.1. Rodzaje testów...11 2.2. Formy zadań testowych...12 2.3. Koncepcja testu....13 2.4. Tworzenie koncepcji testu...14 2.5. Podręcznik testowania...14 3. Planowanie testu osiągnięć szkolnych...16 3.1. Sporządzenie tabelarycznego planu tekstu...16 3.2. Wersje równoległe testu...17 3.3. Objaśnienie planu testu...18 4. Budowanie pisemnych zadań zamkniętych...18 4.1. Właściwości i formy zadań zamkniętych...18 4.2. Zadanie wyboru wielokrotnego...19 4.3. Zakres tematyczny zadań wyboru wielokrotnego...19 4.4. Zasady budowania zadań wielokrotnego wyboru...20 4.5. Budowanie zadań wyboru wielokrotnego...21 4.6. Wady i zalety zadań zamkniętych...22 5. Organizacja testowania...23 5.1. Przygotowanie testowania...23 5.2. Instrukcja testowania...24 6. Analiza i ocena zadań...24 6.1. Jakość zadania testowego...24 6.2. Testowanie próbne...26 6.3. Poprawność rzeczowa zadań...26 6.4. Redakcja zadania...26 6.6. Analiza ilościowa zadań...28 6.7. Frakcja opuszczeń zadania...28 6.8. Łatwość zadania...28 6.9. Moc różnicująca zadania...29 6.10. Proces analizy zadań...30 6.11. Program ITEMAN i analiza dystraktorów...31 6.12. Banki zadań...31
7. Konstrukcja i zastosowanie testu...32 8. Jakościowa analiza testu...33 8.1. Niezbędne właściwości pomiaru dydaktycznego...33 8.2. Niezależność sytuacji pomiarowej...34 8.3. Zasady organizacji pomiaru dydaktycznego...34 8.4. Dokładne punktowanie...35 8.5. Pojęcie trafności pomiaru...36 8.6. Trafność pomiaru sprawdzającego...37 9. Konstrukcja i zastosowanie testu...37 9.1. Kodeks etyczny pomiaru dydaktycznego...38 9.2. Zasady ustalania trafności pomiaru dydaktycznego...40 9.3. Obiektywizm pomiaru sprawdzającego...41 10. Ilościowa analiza testu...41 10.1. Ankiety uczniów i nauczycieli na temat sytuacji pomiarowej...41 10.2. Interpretacja nieformalna współczynnika rzetelności...41 11. Stosowanie skal różnicowych...43 11.1. Zastosowanie poprawki na zgadywanie odpowiedzi testowych...43 11.2. Dobór próby standaryzacyjnej...44 11.3. Instrukcja testowania dla nauczyciela...44 12. Instrukcja testowania dla ucznia...45 13. Przykładowa karta odpowiedzi poprawnych...46 14. Przykładowa karta odpowiedzi ucznia...47 15. Przykładowa tabela zbiorcza...47 16. Przykładowa karta egzaminacyjna...48 Moduł II Podstawy prawne kształcenia zawodowego...................49 1. Efekty kształcenia dla zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej...49 1.1. Efekty kształcenia wspólne dla wszystkich zawodów...49 1.2. Efekty kształcenia wspólne dla zawodów w ramach obszarów kształcenia, obszar budowlany (B)...51 1.3. Efekty kształcenia właściwe dla klasyfikacji wyodrębnionych w zawodzie technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej, obszar budowlany (B)...52 2. Cele główne kształcenia zawodowego....55 3. Korelacja programu nauczania dla zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej z podstawą programową kształcenia ogólnego...55 4. Informacja o zawodzie technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej. 56 5. Uzasadnienie potrzeby kształcenia w zawodzie...57 6. Powiązania zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej z innymi zawodami...57 7. Podział godzin na moduły z uwzględnieniem ramowego planu nauczania....58 8. Plan nauczania dla czteroletniego technikum...59 9. Struktura modułowa programu nauczania dla zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej, 311930...62
Moduł III Przykładowe tematy zadań.... 63 Moduł IV Karty poprawnych odpowiedzi do zestawów zadań... 139 Moduł V Przykładowe zadania do części praktycznej egzaminu dla wybranych umiejętności z kwalifikacji.... 143 Moduł VI Zakres programowy szkolenia podstawowego, w części teoretycznej i praktycznej odpowiedni dla danego rodzaju instalacji.... 159 1. Kotły i piece na biomasę...159 2. Systemy fotowoltaiczne...161 3. Słoneczne systemy grzewcze...165 4. Pompy ciepła...169 5. Płytkie systemy geotermalne...173 Moduł VII Przykładowe tematy zadań: Systemy fotowoltaiczne.... 175 Moduł VIII Poprawne odpowiedzi do zadań: Systemy fotowoltaiczne.... 195 Moduł IX Przykładowe tematy zadań obliczeniowych i opisowych: Systemy fotowoltaiczne.... 197 Moduł X Przykładowe tematy zadań: Pompy ciepła.... 211 Moduł XI Poprawne odpowiedzi do zadań: Pompy ciepła.... 231
Moduł XII Przykładowe tematy zadań obliczeniowych i opisowych: Pompy ciepła.... 233 Moduł XIII Przykładowe tematy zadań: Słoneczne systemy grzewcze.... 247 Moduł XIV Poprawne odpowiedzi do zadań: Słoneczne systemy grzewcze.. 267 Moduł XV Przykładowe tematy zadań obliczeniowych i opisowych: Słoneczne systemy grzewcze... 269 Moduł XVI Przykładowe tematy zadań: Kotły i piece na biomasę.... 283 Moduł XVII Poprawne odpowiedzi do zadań: Kotły i piece na biomasę.... 303 Moduł XVIII Przykładowe tematy zadań obliczeniowych i opisowych: Kotły i piece na biomasę..................................305 Literatura.... 315
Od Autorów W nowoczesnej szkole zawodowej testy osiągnięć szkolnych, stanowią istotny instrument wspomagający proces oceniania osiągnięć uczniów. Prawidłowe ich opracowanie oraz umiejętne wykorzystanie, może przyczynić się do pełniejszej obiektywizacji zasad oceniania. Testy zawarte w podręczniku, który oddajemy w Państwa ręce, mają pomóc uczniom i słuchaczom w lepszym przygotowaniu się do egzaminu potwierdzającego kwalifikacje w zawodzie technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej, gdyż egzamin ten składa się z dwóch części: pisemnej (zestaw 40 zadań wielokrotnego wyboru) oraz praktycznej. Zadania przedstawione w podręczniku przydatne będą również instalatorom ubiegającym się o nadanie uprawnień z zakresu instalacji OZE. Programy nauczania, opracowane przez nas, zawierają m.in. zadania dotyczące sprawdzenia wiadomości uczniów i słuchaczy za pomocą testów osiągnięć szkolnych. W części pierwszej podręcznika przedstawiliśmy zagadnienia teoretyczne dotyczące między innymi: konstruowania testów osiągnięć szkolnych, analizy ich poprawności, zakresu stosowania. Wykorzystaliśmy w tekście niektóre zagadnienia przedstawione w książce Pomiar wyników kształcenia Warszawa, 1999 rok, której autorem jest prof. dr hab. Bolesława Niemierko. Wybór tych zagadnień nie jest przypadkowy. Pan Profesor należy do niekwestionowanych autorytetów w kraju i za granicą, w zakresie opracowania podstaw teoretycznych, na bazie których tworzy się testy osiągnięć szkolnych. Wykształcił też liczne grono nauczycieli w kraju (w tym również nauczycieli ZSE nr 1 Kraków) i wyposażył ich w wiedzę potrzebną do samodzielnego opracowywania testów. Druga część podręcznika zawiera wybrane zestawy testów wielokrotnego wyboru. Przed ich publikacją dokonaliśmy pełnej analizy ich przydatności w procesie sprawdzania wyników kształcenia. Badaliśmy wyniki kształcenia z ich pomocą na wybranych grupach uczniów ZSE nr l w kilkuletnim cyklu kształcenia (wyniki i analizy w posiadaniu autorów). Ze względu na objętość podręcznika, wykaz celów operacyjnych oraz plan testu, zamieszczono dla jednego zestawu testów (pozostałe znajdują się w bazie danych autorów). Testy zostały opracowane na podstawie standardów wymagań, zawartych w podstawach programowych dla zawodu technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej (311930) oraz w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 25 marca 2014 r. W trzeciej części podręcznika przedstawiono zestaw testów w formie zadań praktycznych. 7
Testowe zadania projektowe stanowią drugą część egzaminu potwierdzającego kwalifikacje w zawodzie technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej oraz kwalifikacje zawodowe dla instalatorów urządzeń i instalacji zasilanych z OZE. W części czwartej podręcznika znajdują się poprawne odpowiedzi do prezentowanych testów. Zestawy testów, przedstawione w podręczniku, należy traktować jako przykładowe. Nauczyciele, chcący z nich korzystać, będą mogli odpowiednio je modyfikować (z zachowaniem standardów dotyczących opracowywania testów), w zależności od zakresu zagadnień merytorycznych omawianych wcześniej z uczniami. Po analizie uwag i opinii nauczycieli, uczniów, władz oświatowych, dotyczących merytorycznych zagadnień zawartych w podręczniku, opracowany zostanie drugi zestaw testów, uwzględniający słuszne uwagi dotyczące tej publikacji. Opracowanie to należy traktować również jako pierwszy krok w kierunku sprawdzania wiadomości, umiejętności uczniów, słuchaczy za pomocą zadań testowych w celu dostosowania form egzaminowania do standardów wymagań określonych rozporządzeniami MENiS i MG, dotyczącymi egzaminu, który potwierdza kwalifikacje zawodowe. Nauczycielom, uczniom, słuchaczom życzymy powodzenia i jak najlepszych wyników po rozwiązaniu testów.
Przykładowe pytania testowe 1. Uziemieniu w instalacji fotowoltaicznej on-grid nie podlega A. złącze kablowe. B. ochronnik przepięciowy. C. licznik energii elektrycznej. D. tablica mieszkaniowa w budynku. 2. Proces zgazowania biomasy to A. elektroliza wody. B. destylacja pirolityczna. C. fermentacja beztlenowa. D. synteza produktów spalania i tlenu. 3. Jakie urządzenie przedstawiono na zdjęciu? A. Nypel. B. Śrubunek kolankowy. C. Zawór termostatyczny. D. Zawór bezpieczeństwa z gwintem zewnętrznym. 4. Na rysunku przedstawiono oznaczenie graficzne A. diody. B. cewki. C. kondensatora. D. rezystora o zmiennej rezystancji. 5. W instalacji solarnej zawór zwrotny montowany jest A. za separatorem. B. za pompą solarną. C. przed pompą solarną. D. przed pompą cyrkulacyjną. Przykładowe zadanie praktyczne Zadanie 1 Ile modułów zmieści się na dachu o wymiarach szerokość A = 9,8, B = 7,9 m. Jaką moc Wp możemy osiągnąć z takiej instalacji, zakładając, że moduły zostały połączone szeregowo? Dane techniczne modułu: 1. Napięcie max. punktu pracy (V max ), 29,8 V. 2. Prąd max. punktu pracy (I max ), 6,78 A. 3. Napięcie stanu jałowego (V oc ), 38,5 V. 4. Prąd zwarcia modułu (I sc ), 7,34 A.
5. Wymiary modułu: 1660 990 mm. W karcie katalogowej należy sprawdzić zalecaną odległość pomiędzy modułami. Odległości będą związane również z wybranym systemem montażu. Należy przyjąć: Odległość od krawędzi dachu L = 1 m. Odległość modułów w pionie 0,05 m i w poziomie 0,05 m. Wyliczamy wymiary efektywne dachu: A ef = 9,8 m 2 1 m = 7,8 m B ef = 7,9 m 2 1 m = 5,9 m Moduły zostaną zamocowane wzdłuż osi podłużnej. Wyliczamy liczbę rzędów w pionie, jakie mogą zmieścić się bez uwzględniania odstępów między modułami: 5,9 m N = 0,99 m = 5,97 rzędów w pionie Z uwzględnieniem odstępów: 5,97 m 0,05 m 5 = 5,72 W pionie zamontowanych zostanie 5 rzędów. Określamy liczbę modułów w każdym rzędzie bez uwzględniania odstępów: 7,8 m N = = 4,30 modułów w rzędzie 1,66 m z uwzględnieniem odstępów: 7,8 m 0,05 4 = 7,6 m W jednym rzędzie zamontowanych zostanie 4 moduły. Możliwa konfiguracja to 5 rzędów po 4 moduły w rzędzie. Moc maksymalna jednego modułu wyniesie: P p = V max I max 2.P p = 29,8 V 6,78 A = 202 W Panel zamontowany na dachu złożony z 20 modułów fotowoltaicznych, tej samej wielkości będzie posiadał moc równą: P pc = 20 202 W = 4040 W = 4, 04 kw Należy dodać, że rocznie panel ten dostarczy energię elektryczną o wartości ok. 4000 kwh, czyli 4 MWh. Można założyć, że odległość od krawędzi dachu zostanie zmniejszona o około 0,2 m, wtedy zwiększy się ilość modułów montowanych na dachu. Jednak należy bezwzględnie zachować odległość od krawędzi dachu wynoszącą minimum 0,5 m.