Źródła energii

(UWAGA: ta lekcja zawiera część A i część B. Obie są ważne dla zrealizowania pełnego zakresu standardu kształcenia. Jeśli masz ograniczony czas na przeprowadzenie lekcji, przejrzyj obie części i wybierz elementy odpowiadające potrzebom uczniów).

Celem ogólnym tej lekcji jest rozwijanie umiejętności poszukiwania informacji o różnych źródłach energii. Budując model jednego rodzaju odnawialnego źródła energii uczniowie mają możliwość wykazania się zdobytą wiedzą. Zachęć uczniów, aby potraktowali przykładową turbinę wiatrową jako inspirację, a następnie zaprojektowali i zbudowali własną turbinę lub inne wybrane przez siebie odnawialne źródło energii.

• Podstawy naukowe – Źródła energii:
  • W tej lekcji model naśladuje sposób, w jaki turbina wiatrowa przekształca energię wiatrową w energię elektryczną, gdy łopaty turbiny obracają się.
  • Matryca świetlna pokazuje, jak obracające się łopaty generują energię elektryczną.
  • Wiatrak, który może być lepiej znany uczniom, przekształca wiatr w energię ruchu obrotowego (na przykład dzięki ruchowi obrotowemu może mleć mąkę), ale nie wytwarza energii elektrycznej.
• Przekaż podstawowe informacje – Źródła energii: Korzystając ze swoich standardowych pomocy naukowych, podziel się z uczniami odpowiednimi informacjami, obrazkami i definicjami.
  • Sprawdź, co uczniowie wiedzą o odnawialnych i nieodnawialnych źródłach energii oraz o tym, jak pozyskiwanie i wykorzystywanie energii z tych źródeł może wpływać na środowisko. Wyszukując informacje, uczniowie dowiedzą się więcej na temat lekcji.
  • Turbina wiatrowa przekształca energię wiatru w energię elektryczną. Wiatrak wykorzystuje energię wiatru do wprawiania w ruch maszyn, które pompują wodę lub wytwarzają mąkę.
  • Ważne słownictwo: odnawialne źródło energii, nieodnawialne źródło energii, paliwo kopalne, turbina wiatrowa, środowisko
• Budowanie i programowanie: Zapoznaj się z sugestiami zawartymi w Planie modułu. W ramach tej lekcji warto również:
  • Poszerzyć wiedzę uczniów, korzystając z samouczków poświęconych silnikowi i światłu, dostępnych w menu Rozpocznij w aplikacji SPIKE.
  • Przejść do sekcji Bloki zdarzeń, Bloki światła i Bloki silnika w menu Pomoc > Bloki słów w aplikacji SPIKE, aby uzyskać więcej informacji.
  • Użyć białego przewodu USB z zestawu do połączenia hubów i urządzeń, aby program był bardziej stabilny. Dzięki temu uczniowie lepiej zrozumieją dane, pokazujące, jak prędkość łopat wpływa na jasność światła i że podobnie jest w przypadku turbiny wytwarzającej mniej lub więcej energii elektrycznej z wiatru.
• Materiały: Wyszukaj zdjęcia wiatraków i turbin wiatrowych, aby uczniowie mogli je rozróżnić. Wyszukaj adekwatne do wieku uczniów materiały, które umożliwią im zgromadzenie informacji odnośnie odnawialnych i nieodnawialnych źródeł energii (np. energii słonecznej, wiatrowej, jądrowej i paliw kopalnych), ich wykorzystania przez człowieka i ich wpływu na środowisko. Zastanów się, jak wykorzystać te materiały podczas lekcji.

CZĘŚĆ A (45 minut)

• Przedstaw głównych bohaterów historii i pierwsze zadanie: Sofie widzi turbinę wiatrową. Zastanawia się, skąd turbina czerpie energię. Jak inaczej możemy pozyskiwać energię z natury, żeby móc ją wielokrotnie wykorzystywać?

• CHWILA NA ZASTANOWIENIE – poprowadź krótką dyskusję na temat lekcji. Jeśli chcesz, możesz skorzystać z ilustracji.

  • Jakiego rodzaju źródłem energii jest wiatr? Dlaczego? (Wiatr jest źródłem odnawialnym; wiatr zawsze pojawia się na nowo).
  • Co sprawia, że energia jest odnawialna? Podajcie kilka przykładów. (Możemy wyprodukować lub uzyskać więcej takiej energii, ponieważ natura uzupełnia jej źródła; energia wiatru, woda płynąca w rzekach, światło słoneczne).
  • Co sprawia, że energia jest nieodnawialna? Podajcie kilka przykładów. (Można ją zużyć i nie ma możliwości uzyskania większej ilości takiej energii; przykłady to m.in. paliwa kopalne, takie jak ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel oraz materiały takie jak uran, do produkcji energii jądrowej).
  • W jaki sposób korzystanie z różnych rodzajów energii zmienia środowisko? (Budowa zapór prowadzi do likwidacji siedlisk zwierząt, górnictwo może zniszczyć powierzchnię ziemi, spalanie paliw kopalnych powoduje zanieczyszczenie powietrza).

• Rozdaj każdej grupie zestaw SPIKE Essential i urządzenie.

• Podczas gdy uczniowie będą pracować, możesz pokazać im poniższe przykłady i wyjaśnić, że pokazują one model i program dla turbiny wiatrowej, która wykorzystuje energię wiatrową do wytwarzania energii elektrycznej. Uczniowie mogą zbudować turbinę lub inne wybrane odnawialne źródło energii.

• Poproś uczniów, aby:

  • Wyszukując informacje, odwołali się do co najmniej dwóch źródeł informacji o odnawialnych, jak i nieodnawialnych źródłach energii, w tym danych na temat wykorzystania zasobów przez ludzi i jego wpływu na środowisko. (Przypomnij klasie zasady wyszukiwania informacji).
  • Wybrali sobie jedno odnawialne źródło energii.
  • Zaczęli BUDOWAĆ i PROGRAMOWAĆ model odnawialnego źródła energii, aby pokazać, czego się nauczyli.

• Zachęć uczniów, żeby zastanowili się, jak mogą wykorzystać w swoich modelach elementy LEGO^®. W przypadku turbiny wiatrowej może to być użycie długich elementów jako łopat turbiny lub zaprogramowanie matrycy świetlnej tak, żeby włączała się, gdy łopaty będą obracane ręcznie. Uczniowie ręcznie obracają łopatami turbiny i potrafią obracać nimi szybciej lub wolniej, aby sprawdzić, jak wpływa to na światło matrycy.

Przykładowe pomysły

• Zbierz uczniów, aby mogli wymienić się spostrzeżeniami. 

• Niech każda grupa na podstawie swojego modelu zademonstruje i wyjaśni:

  • że przedstawia on odnawialne źródło energii;
  • jak ludzie korzystają z tego typu źródeł energii;
  • jak korzystanie z wybranego przez uczniów odnawialnego źródła energii wpływa na środowisko pozytywnie a jak negatywnie, w porównaniu ze źródłami nieodnawialnymi.

• Zachęć uczniów do mówienia na bieżąco, jak im idzie praca i zachęcaj ich do czerpania inspiracji z pomysłów innych uczniów.

• Jeśli chcesz przejść do części B – Wytłumacz, poproś uczniów, aby nie rozkładali swoich modeli lub przewidź czas na ich ponowne zbudowanie.

CZĘŚĆ B (45 minut)

• Powtórz kroki z części A – Wytłumacz, aby zachęcić uczniów do dzielenia się spostrzeżeniami, burzy mózgów i zainspirować do dalszego budowania modelu.

• Poproś uczniów, aby:

  • (15 min) Kontynuowali BUDOWANIE i PROGRAMOWANIE swojego modelu odnawialnego źródła energii, takiego jak wiatr.
  • (10 min) Na podstawie ukończonych modeli powiedzieli, czego się dowiedzieli na temat odnawialnych i nieodnawialnych źródeł energii i wymienili się zdobytymi informacjami.

• (5 min) Poproś uczniów, żeby podzielili się wiedzą, pomysłami lub umiejętnościami, które:

  • pomogły im ukończyć zadanie;
  • nabyli, szukając informacji i projektując swoje modele.

• Poproś uczniów, żeby sprzątnęli zestawy i uporządkowali miejsca pracy.

• Zadawaj pytania naprowadzające, aby skłonić uczniów do myślenia i podejmowania decyzji podczas wymyślania, budowania i programowania.

Obserwacje – lista kontrolna

• Przejrzyj ponownie cele szczegółowe lekcji (sekcja Wsparcie dla nauczyciela).

• Korzystając z listy kontrolnej, odnotuj postępy uczniów:

  • Wybierają co najmniej dwa źródła energii i szukają informacji na ich temat.
  • Trafnie opisują odnawialne i nieodnawialne źródła energii.
  • Trafnie wyjaśniają, skąd pochodzą wybrane przez nich źródła energii i jak ludzie z nich korzystają.
  • Opisują niektóre pozytywne i negatywne skutki pozyskiwania i wykorzystywania wybranych przez nich odnawialnych źródeł energii dla środowiska, w porównaniu ze źródłami nieodnawialnymi.
  • Budują i programują model trafnie oddający wybrane przez nich odnawialne źródło energii.

Samoocena

Poproś uczniów o wybranie klocka, który ich zdaniem najlepiej pokazuje, jak im poszło.

• Niebieski klocek: wydaje mi się, że potrafię stworzyć program, kierując się instrukcjami.
• Żółty klocek: potrafię stworzyć program, kierując się instrukcjami.
• Zielony klocek: potrafię stworzyć program, kierując się instrukcjami, a do tego potrafię pomóc koledze lub koleżance.

Wrażenia ze wspólnej pracy

Niech uczniowie w swoich małych grupach porozmawiają na temat tego, jak układała się ich wspólna praca.
Zachęcaj ich do używania na przykład takich wyrażeń:

• Podobało mi się, kiedy ty…
• Opowiedz coś więcej o tym, kiedy ty…

Jeśli chcesz, żeby lekcja była łatwiejsza:

• Ogranicz zadanie związane z wyszukiwaniem informacji do zamkniętej listy odnawialnych i nieodnawialnych źródeł energii.

Jeśli chcesz, żeby lekcja była trudniejsza:

• Zachęć uczniów do zbudowania bardziej skomplikowanego modelu. W przypadku turbiny może to oznaczać zmianę koloru światła w zależności od kierunku, w którym obracają się łopaty, np. kolor czerwony, gdy łopaty kręcą się w lewo i niebieski, gdy kręcą się w prawo. Uczniowie mogą również zaprogramować łopaty tak, aby poruszały się z różnymi prędkościami, aby symulować różne prędkości wiatru.

Poproś uczniów, aby poszukali informacji na temat tego, jak ludzie mogą ograniczać negatywny wpływ korzystania z odnawialnych i/lub nieodnawialnych źródeł energii na środowisko. Poproś ich, aby opowiedzieli o tym, czego się dowiedzieli, pokazując wybrany przez siebie krótki filmik lub pisemny dokument.

Jeśli wykorzystasz to dodatkowe ćwiczenie, czas zajęć przekroczy przewidziane 45 minut.