موارد الطاقة

(ملاحظة: يتألف هذا الدرس من جزأين (أ) و(ب)، وكلاهما مهم لتعلم المعيار بشكل كامل. إذا كان الوقت محدودًا، فراجع كلا الجزأين لاختيار العناصر التي تلبي احتياجات طلابك.)

في هذا الدرس، هدف التعلم الرئيسي هو من خلال البحث عن موارد الطاقة. يوفر بناء نموذج لنوع واحد من موارد الطاقة المتجددة طريقة للطلاب لإظهار تعلمهم. شجع الطلاب على استخدام مثال توربين الرياح كمصدر للإلهام ثم تصميمه وبنائه أو أي مورد متجدد آخر من اختيارهم.

• الخلفية العلمية - موارد الطاقة:
  • في هذا الدرس، يحاكي النموذج طريقة تحويل توربين الرياح طاقة الرياح إلى كهرباء عندما تدور شفرات التوربين.
  • تمثل مصفوفة الضوء كيفية توليد الكهرباء بواسطة الشفرات الدوارة.
  • الطاحونة الهوائية، والتي قد تكون مألوفة أكثر للطلاب، تحوِّل الرياح إلى طاقة دورانية (تدور لطحن الدقيق، على سبيل المثال)، لكنها لا تنتج الكهرباء.
• بناء المعرفة المسبقة - موارد الطاقة: باستخدام المواد العلمية الأساسية، يمكنك تبادل المعلومات والصور والتعريفات.
  • راجع ما يعرفه الطلاب عن موارد الطاقة المتجددة وغير المتجددة وحول كيفية تأثير الحصول عليها واستخدامها على البيئة. سيتعلم الطلاب المزيد عن الموضوع من خلال هذا النشاط البحثي.
  • يحوِّل توربين الرياح الطاقة من الرياح إلى كهرباء. وتستخدم طاحونة الهواء طاقة الرياح لتدوير الآلات التي تضخ المياه أو تصنع الطحين.
  • المفردات الرئيسية: موارد طاقة متجددة، موارد طاقة غير متجددة، وقود أحفوري، توربين رياح، بيئة
• خبرة البناء والبرمجة: راجع الاقتراحات الواردة في خطة الوحدة. في هذا الدرس، قد ترغب أيضًا في
  • تعزيز التعلم باستخدام الدرسين التعليميين "المحرك" و"الضوء" من قائمة "ابدأ" في تطبيق SPIKE.
  • استخدام أقسام قوالب "الحدث" و"الضوء" و"المحرك" من قائمة "التعليمات>قوالب الكلمات" في تطبيق SPIKE لمزيدٍ من الدعم.
  • استخدام كيبل USB الأبيض المرفق لتوصيل الموزعات والأجهزة لجعل البرنامج أكثر استقرارًا. سيمكن ذلك الطلاب من رؤية البيانات التي توضح كيف تؤثر سرعة الشفرات على زيادة سطوع الأضواء وكيف يشبه ذلك التوربينات التي تولد كهرباء أقل أو أكثر من الرياح.
• المواد: حدد صور طواحين الهواء وتوربينات الرياح من أجل تعريف الطلاب بها. حدد موارد البحث المناسبة للعمر حول الموارد المتجددة وغير المتجددة (مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والوقود النووي والوقود الأحفوري) والاستخدامات البشرية لها وآثارها البيئية. انظر في كيفية دمج الموارد في الدرس.

الجزء "أ" (45 دقيقة)

• قدِّم الشخصية (الشخصيات) الرئيسية بالقصة والتحدي الأول: تعثر صوفي على توربين رياح. وتتساءل كيف يحصل على الطاقة. ما الطرق الأخرى التي تمكننا من استخدام الطاقة مرارًا وتكرارًا؟

• التفكير—يسِّر مناقشة موجزة حول موضوع (مواضيع) الدرس، باستخدام صورة القصة إن أردت.

  • إلى أي نوع من موارد الطاقة تنتمي الرياح؟ ولماذا؟ (الرياح مورد متجدد؛ فهي دائمًا موجودة لا تنقطع.)
  • ما الذي يجعل الطاقة متجددة؟ أعط بعض الأمثلة. (يمكننا أن نصنع أو نحصل على المزيد منها لأن الطبيعة تجددها؛ طاقة الرياح، المياه المتدفقة في الأنهار، ضوء الشمس.)
  • ما الذي يجعل الطاقة غير متجددة؟ أعط بعض الأمثلة. (يمكن أن تنضب، مع عدم وجود طريقة للحصول على المزيد منها؛ تشمل الأمثلة الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي والفحم ومواد مثل اليورانيوم للطاقة النووية.)
  • كيف يؤدي استخدام أنواع مختلفة من الطاقة إلى تغير البيئة؟ (بناء السدود يحل محل الموائل الحيوانية، والتعدين يمكن أن يدمر سطح الأرض، وحرق الوقود الأحفوري يسبب تلوث الهواء.)

• وزِّع مجموعةَ SPIKE Essential، وجهازًا على كل مجموعة.

• أثناء عمل الطلاب، ضع في اعتبارك مشاركة الأمثلة أدناه، مع توضيح أنهم يعرضون نموذجًا/برنامجًا لتوربين الرياح الذي يستخدم طاقة الرياح لتوليد الكهرباء. يمكن للطلاب بناء توربين أو مورد طاقة متجددة آخر من اختيارهم.

• اطلب من الطلاب:

  • استخدام مصدرين على الأقل للبحث عن موارد الطاقة المتجددة وغير المتجددة، بما في ذلك كيفية استخدام الناس للموارد وكيف يؤثر ذلك على البيئة. (مراجعة أفضل ممارسات البحث داخل الفصل.)
  • اختيار مورد متجدد واحد.
  • البدء في بناء وبرمجة نموذج لمورد طاقة متجدد واحد لعرض ما تعلموه.

• يسِّر جلسة عصف ذهني بشأن استخدام عناصر LEGO^® في نماذجهم. بالنسبة لتوربينات الرياح، قد يشمل ذلك استخدام قطع طويلة تمثل شفرات المروحة أو برمجة مصفوفة الضوء حتى تضيء عند تدوير الشفرات يدويًا. يستخدم الطلاب أيديهم لتدوير الشفرات ويمكنهم تدويرها بشكل أسرع أو أبطأ لرؤية نتائج مختلفة من ضوء المصفوفة.

أفكار نموذجية

• اجمع الطلاب للمشاركة. 

• اطلب من كل مجموعة استخدام نماذجهم غير المكتملة لتطبيق وشرح:

  • كيف يعرض مورد الطاقة المتجددة.
  • كيف يستخدم الناس هذا النوع من موارد الطاقة.
  • الطرق الإيجابية والسلبية التي يؤثر بها استخدام الموارد المتجددة المختارة على البيئة مقارنة بالموارد غير المتجددة.

• استثر المشاركة حول تقدم الطلاب وشجِّع الطلاب على الاستلهام من الأفكار التي تمت مشاركتها.

• إن أردت المتابعة إلى "الجزء (ب) - الشرح"، فاطلب من الطلاب أن يحافظوا على نماذجهم سليمة أو امنحهم بعض الوقت لإعادة البناء.

الجزء "ب" (45 دقيقة)

• كرر الخطوات من "الجزء (أ) - الشرح" لدعم المشاركة الإضافية والعصف الذهني والإلهام لمواصلة بناء النموذج.

• اطلب من الطلاب:

  • (15 دقيقة) مواصلة بناء وبرمجة نموذجهم لمورد الطاقة المتجددة مثل الرياح.
  • (10 دقائق) استخدام نماذجهم المكتملة لمشاركة وتبادل التعلم حول موارد الطاقة المتجددة وغير المتجددة.

• (5 دقائق) ادعُ الطلاب إلى مشاركة المعرفة أو الأفكار أو المهارات التي

  • ساعدتهم على إكمال التحدي.
  • تعلموها أثناء إجراء البحوث وتصميم نماذجهم.

• اطلب من الطلاب تنظيف مجموعات الألعاب ومناطق العمل.

• اطرح أسئلة إرشادية لاستثارة فكر الطلاب وقراراتهم أثناء المفاكرة والبناء والبرمجة.

قائمة الملاحظات

• راجِع أهداف التعلم (مربع دعم المعلم).
• استخدم قائمة الملاحظات لمراقبة تقدم الطلاب:
  • يختارون مصدرين على الأقل للبحث.
  • يصفون بدقة موارد الطاقة المتجددة وغير المتجددة.
  • يشرحون بدقة من أين يأتي مورد الطاقة الخاص بهم وكيف يستخدمه الناس.
  • يصفون بعض الآثار الإيجابية والسلبية على البيئة الناجمة عن الحصول على واستخدام مورد الطاقة المتجددة المختار مقابل الموارد غير المتجددة.
  • يبنون ويبرمجون نموذجًا دقيقًا لمورد الطاقة المتجددة الذي اختاروه.

التقييم الذاتي

اطلب من كل طالب اختيار وحدة البناء التي يشعر أنها تصف أداءه الوصف الأفضل.

• وحدة البناء الزرقاء: أعتقد أنه يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج.
• وحدة البناء الصفراء: يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج.
• وحدة البناء الخضراء: يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج، بل وأستطيع مساعدة صديق في القيام بذلك أيضًا.

ملاحظات الأقران

اطلب من الطلاب، ضمن مجموعاتهم الصغيرة، مناقشة تجاربهم في العمل الجماعي.
شجّعهم على استخدام عبارات كهذه:

• أعجبني عندما...
• أود أن أسمع المزيد عن طريقتك في....

بسِّط هذا الدرس عن طريق:

• تقليص المهمة البحثية إلى قائمة محدودة من موارد الطاقة المتجددة وغير المتجددة.

زِد الصعوبة عن طريق:

• جعل الطلاب يزيدون من تعقيد نموذجهم. بالنسبة للتوربين، يمكن أن يشمل ذلك تغيير لون الضوء بناء على اتجاه دوران الشفرة، على سبيل المثال، الأحمر عندما تدور الشفرات يسارًا والأزرق عندما تدور يمينًا. يمكنهم أيضا برمجة الشفرات للتحرك بسرعات مختلفة لمحاكاة سرعات الرياح المختلفة.

اطلب من الطلاب البحث عن طرق يمكن للبشر من خلالها تقليل الآثار السلبية لاستخدام موارد الطاقة المتجددة و/أو غير المتجددة على البيئة. اطلب منهم مشاركة النتائج التي توصلوا إليها من خلال مقطع فيديو قصير أو مستند مكتوب من اختيارهم.

في حالة تيسيره من قبل المعلم، فسيتجاوز مدة الدرس البالغة 45 دقيقة.