Energialähteet

(HUOMAUTUS: Tämä oppitunti sisältää A‑ ja B-osan. Oppimistavoitteiden mukainen sisältö käsitellään kattavasti, kun molemmat osat suoritetaan. Jos aikaa on rajoitetusti, valitse osista oppilaittesi tarpeita vastaavat sisällöt.)

Tämän oppitunnin tärkeimpänä tavoitteena on tutkia energialähteitä. Oppilaat osoittavat oppimansa asiat rakentamalla uusiutuvaa energialähdettä esittävän mallin. Ohjeista oppilaita käyttämään tuulivoimalan esimerkkiä inspiraation lähteenä ja suunnittelemaan ja rakentamaan sama tai jokin muu uusiutuva energialähde.

• Taustatietoa – Energialähteet:
  • Tällä oppitunnilla rakennettujen mallien avulla jäljitellään sitä, miten tuulivoimala muuttaa tuulienergian sähköksi turbiinin lapojen pyöriessä.
  • Valomatriisi kuvaa sitä, miten pyörivät lavat tuottavat sähköä.
  • Tuulimylly saattaa olla oppilaille tutumpi rakennelma. Tuulimylly muuttaa tuulen pyörimisenergiaksi (jonka avulla voidaan esimerkiksi jauhaa jyvistä jauhoa). Se ei kuitenkaan tuota sähköä.
• Kokoa aiemmin opittuja tietoja – Energialähteet: Kertaa aiemmin opittuja tietoja oppimateriaalin, kuvien ja käsitteiden avulla.
  • Kertaa uusiutuviin ja uusiutumattomiin energialähteisiin ja niiden ympäristövaikutuksiin liittyviä taustatietoja. Tutkiessaan asiaa oppilaat syventävät osaamistaan.
  • Tuulivoimala muuttaa tuulesta saadun energian sähköksi. Tuulimylly pyörittää tuulen avulla koneistoa, joka pumppaa vettä tai jauhaa jyvistä jauhoa.
  • Keskeinen sanasto: uusiutuva energialähde, uusiutumaton energialähde, fossiilinen polttoaine, tuulivoimala, ympäristö
• Rakennus‑ ja ohjelmointikokemus: Ehdotukset näet jaksosuunnitelmasta. Muita ideoita tälle oppitunnille:
  • Kannusta oppilaita kokeilemaan Moottori‑ ja Valo-opetustehtäviä, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen Aloita-valikosta.
  • Käytä apuna Tapahtumalohkot-, Valolohkot‑ ja Moottorilohkot-kohtien ohjeita, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen valikosta Ohje > Sanalohkot.
  • Yhdistä keskusyksiköt laitteisiin pakkaukseen sisältyvällä valkoisella USB-johdolla, jotta ohjelma toimii vakaammin. Näin oppilaat näkevät paremmin, miten lapojen nopeus vaikuttaa valon kirkkauteen. Toimintaperiaate on samanlainen kuin tuulivoimalassa, joka tuottaa tuulen avulla joko enemmän tai vähemmän sähköä.
• Tarvikkeet: Etsi kuvia tuulimyllyistä ja tuulivoimaloista, jotta oppilaat ymmärtävät, mitä eroa niillä on. Etsi ikätasolle sopivaa tutkimusmateriaalia uusiutuvista ja uusiutumattomista energialähteistä (esim. aurinko, tuuli, ydinvoima ja fossiiliset polttoaineet), niiden ympäristövaikutuksista sekä siitä, miten ihmiset käyttävät näitä energialähteitä. Mieti, miten näitä lähteitä voisi hyödyntää oppitunnilla.

A-OSA (45 minuuttia)

• Esittele tarinan päähenkilö(t) ja ensimmäinen tehtävä: Sofie näkee tuulivoimalan. Hän pohtii, mistä se saa energiaa. Millä muilla tavoilla voidaan tuottaa uusiutuvaa energiaa?

• IDEOINTI – Keskustelkaa hetken aikaa yhdessä oppitunnin aiheesta. Voit näyttää oppilaille tarinaan liittyvän kuvan.

  • Millainen energialähde tuuli on? Miksi? (Tuuli on uusiutuva energialähde, sillä tuuli ei koskaan kulu loppuun.)
  • Millaista on uusiutuva energia? Anna esimerkkejä. (Sitä voi saada aina lisää, sillä luonto täydentää sen varantoa jatkuvasti. Esimerkkejä ovat tuulienergia, auringonvalo sekä joissa virtaava vesi.)
  • Millaista on uusiutumaton energia? Anna esimerkkejä. (Se voidaan käyttää loppuun. Sitä ei voida tuottaa uudelleen. Esimerkkejä ovat fossiiliset polttoaineet, kuten öljy, maakaasu ja hiili sekä ydinenergiassa tarvittava uraani.)
  • Miten eri energialähteiden hyödyntäminen vaikuttaa luontoon? (Patojen rakentaminen tuhoaa eläinten elinympäristöjä, kaivosteollisuus tuhoaa maan pintaa ja fossiiliset polttoaineet aiheuttavat ilmansaasteita.)

• Jaa jokaiselle ryhmälle SPIKE Essential ‑pakkaus ja laite.

• Oppilaiden työskennellessä voit kertoa seuraavia esimerkkejä ja selventää, että kuvissa näkyvä tuulivoimalan malli tuottaa tuulienergian avulla sähköä. Oppilaat voivat rakentaa tuulivoimalan tai jonkin muun uusiutuvan energialähteen.

• Anna oppilaille nämä ohjeet:

  • Valitse vähintään kaksi vaihtoehtoa, joiden avulla tutkit sekä uusiutuvia että uusiutumattomia energialähteitä. Tutki myös sitä, miten ihmiset hyödyntävät näitä energialähteitä ja millaisia ympäristövaikutuksia sillä on. (Kertaa parhaat tutkimusmenetelmät.)
  • Valitse yksi uusiutuva energialähde.
  • Aloita uusiutuvaa energialähdettä havainnollistavan mallin RAKENTAMINEN ja OHJELMOINTI osoittaaksesi oppimasi asiat.

• Keksikää ideoita, miten LEGO^® osia voi käyttää apuna rakennelmassa. Tuulivoimalassa voi käyttää pitkiä osia lapoina. Valomatriisin voi ohjelmoida syttymään, kun lapoja pyöritetään käsin. Oppilaat pyörittävät lapoja käsin. Kun niitä pyörittää nopeammin tai hitaammin, valomatriisi reagoi eri tavalla.

Esimerkkejä ideoista

• Pyydä kaikki oppilaat koolle. 

• Ohjaa jokaista ryhmää esittämään ja kuvailemaan seuraavat asiat rakennelmansa avulla:

  • Miten malli kuvastaa uusiutuvaa energialähdettä?
  • Miten ihmiset hyödyntävät tämäntyyppistä energialähdettä?
  • Millaisia positiivisia ja negatiivisia ympäristövaikutuksia valitulla energialähteellä on uusiutumattomiin energialähteisiin verrattuna?

• Keskustelkaa yhdessä oppilaiden keskeneräisistä rakennelmista. Kannusta oppilaita hyödyntämään yhdessä keksittyjä ideoita.

• Jos haluat jatkaa B-osaan – Ohjeista oppilaita säilyttämään rakennelmat ehjinä tai anna lisäaikaa rakenteluun.

B-OSA (45 minuuttia)

• Kertaa A-osan vaiheet – Selitä tarkemmin, jotta oppilaat osaavat toimia ja ideoida yhdessä sekä rakentaa mallejaan eteenpäin.

• Anna oppilaille nämä ohjeet:

  • (15 min) Jatka uusiutuvaa energialähdettä esittävän mallin (esim. tuulivoimalan) RAKENTAMISTA ja OHJELMOINTIA.
  • (10 min) Kerro valmiin mallin avulla, mitä olet oppinut uusiutuvista ja uusiutumattomista energialähteistä.

• (5 min) Ohjaa oppilaita kertomaan muille tiedoista, ideoista tai taidoista, jotka

  • auttoivat heitä suorittamaan tehtävän
  • he oppivat tutkiessaan tai suunnitellessaan mallejaan.

• Ohjaa oppilaita laittamaan setit paikoilleen ja siivoamaan työpisteet.

• Esitä ohjaavia kysymyksiä, joiden pohjalta oppilaat osaavat pohtia laaja-alaisemmin ideoidessaan, rakentaessaan ja ohjelmoidessaan.

Opettajan havainnot

• Kertaa oppimistavoitteet (Opettajan tuki ‑ruutu).

• Seuraa oppilaiden edistymistä:

  • Oppilaat valitsevat vähintään kaksi lähdettä tutkimukselleen.
  • Oppilaat osaavat kuvata tarkasti uusiutuvia ja uusiutumattomia energialähteitä.
  • Oppilaat osaavat selittää tarkasti, mistä heidän valitsemansa energialähteen energia on peräisin ja miten ihmiset hyödyntävät sitä.
  • Oppilaat osaavat kuvata valitsemansa uusiutuvan energialähteen toiminnan ja hyödyntämisen positiivisia ja negatiivisia ympäristövaikutuksia uusiutumattomiin energialähteisiin verrattuna.
  • Oppilaat rakentavat ja ohjelmoivat valitsemaansa uusiutuvaa energialähdettä kuvaavan mallin.

Itsearviointi

Ohjaa oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan.

• Sininen palikka: Luulen osaavani tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Keltainen palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Vihreä palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita ja pystyn auttamaan siinä myös toisia oppilaita.

Vertaispalaute

Pyydä oppilaita keskustelemaan yhteistyön tekemiseen liittyvistä kokemuksistaan pienryhmissä.
Kannusta heitä käyttämään seuraavia ilmauksia:

• Pidin siitä, kun sinä…
• Haluaisin kuulla enemmän siitä, miten sinä…

Yksinkertaista oppituntia näin:

• Rajaa tutkimustehtävää vain tiettyihin uusiutuviin ja uusiutumattomiin energialähteisiin.

Nosta vaikeustasoa:

• Ohjeista oppilaita muokkaamaan mallista monimutkaisempi. Tuulivoimalan voisi esimerkiksi ohjelmoida niin, että väri vaihtuu lapojen pyörimissuunnan mukaan (punainen lapojen pyöriessä vasemmalle ja sininen lapojen pyöriessä oikealle). Oppilaat voivat myös ohjelmoida lavat pyörimään eri nopeuksilla erilaisten tuulennopeuksien havainnollistamiseksi.

Ohjaa oppilaita tutkimaan tapoja, joilla ihmiset voisivat hillitä uusiutuvien ja/tai uusiutumattomien energialähteiden ympäristöhaittoja. Ohjaa heitä kertomaan havainnoistaan lyhyen videon tai kirjoitelman avulla.

Tämä ei kuulu 45 minuutin pituiseen oppituntiin.