Tài nguyên năng lượng

(LƯU Ý: Bài học này bao gồm Phần A và Phần B. Cả hai đều quan trọng trong việc tiếp cận tiêu chuẩn học tập đầy đủ. Nếu thời gian có hạn, hãy xem xét cả hai phần để chọn ra các yếu tố đáp ứng nhu cầu của học sinh.)

Trọng tâm của bài học này là thông qua nghiên cứu để tìm hiểu về các nguồn năng lượng. Lắp ráp mô hình một loại tài nguyên năng lượng tái tạo là một cách để học sinh thể hiện hiểu biết của mình. Khuyến khích học sinh lấy cảm hứng từ những thiết bị như tua bin gió, sau đó tự thiết kế và lắp ráp thiết bị ấy hoặc một nguồn tài nguyên tái tạo khác tự chọn.

• Nền tảng khoa học - Tài nguyên năng lượng:
  • Trong bài học này, mô hình phỏng theo cách tuabin gió chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng khi các cánh tuabin quay.
  • Đèn ma trận thể hiện cách điện được tạo ra bởi các cánh tuabin quay.
  • Cối xay gió có thể quen thuộc hơn với học sinh, nhưng chỉ chuyển đổi gió thành năng lượng xoay (ví dụ như xoay để xay bột) chứ không tạo ra điện.
• Xây dựng kiến thức tiền đề - Tài nguyên năng lượng: Sử dụng các tài liệu khoa học cốt lõi của giáo viên, chia sẻ thông tin, hình ảnh và định nghĩa.
  • Ôn lại những hiểu biết của học sinh về các nguồn năng lượng tái tạo và không tái tạo và về cách khai thác và sử dụng chúng tác động đến môi trường ra sao. Học sinh sẽ được học thêm về chủ đề thông qua hoạt động nghiên cứu này.
  • Tua bin gió chuyển đổi năng lượng từ gió thành điện năng. Cối xay gió sử dụng năng lượng gió để xoay máy bơm nước hoặc máy xay bột.
  • Từ vựng chính: tài nguyên năng lượng tái tạo, tài nguyên năng lượng không tái tạo, nhiên liệu hóa thạch, tua bin gió, môi trường
• Kinh nghiệm nghiên cứu và lập trình: Xem lại các đề xuất trong Kế hoạch Bài giảng. Đối với bài học này, giáo viên cũng có thể muốn
  • Củng cố lại bằng các hướng dẫn Động cơ và Ánh sáng trong menu Bắt đầu của ứng dụng SPIKE.
  • Sử dụng các mục Khối Sự kiện, Ánh sáng và Động cơ ở menu Trợ giúp>Khối hình chữ trong Ứng dụng SPIKE để hỗ trợ thêm.
  • Sử dụng cáp USB trắng được cung cấp để kết nối các cổng và thiết bị để làm cho chương trình ổn định hơn. Việc này sẽ giúp học sinh nhìn rõ hơn dữ liệu thể hiện tốc độ của các cánh quạt ảnh hưởng đến độ sáng của đèn ra sao và điều này tương tự với cách một chiếc tua bin tạo ra ít hoặc nhiều điện từ gió ra sao.
• Tài nguyên: Tìm hình ảnh của cối xay gió và tua bin gió để phân biệt cho học sinh. Tìm các tài liệu nghiên cứu phù hợp với lứa tuổi học sinh về các nguồn tài nguyên tái tạo và không tái tạo (ví dụ: năng lượng mặt trời, gió, hạt nhân và nhiêu liệu hóa thạch), cách con người sử dụng những nguồn năng lượng này và tác động môi trường của chúng. Xem xét để lồng ghép các nguồn tài nguyên vào bài học.

PHẦN A (45 phút)

• Giới thiệu (các) nhân vật chính của câu chuyện và thử thách đầu tiên: Sofie tìm thấy một tua bin gió. Sofie tự hỏi nó lấy năng lượng từ đâu. Còn cách nào khác lấy được năng lượng để tái sử dụng nhỉ?

• SUY NGHĨ - Triển khai một cuộc thảo luận ngắn gọn về (các) chủ đề bài học, sử dụng hình ảnh câu chuyện nếu muốn.

  • Gió là loại tài nguyên năng lượng nào? Tại sao? (Gió là một nguồn tài nguyên tái tạo; luôn có gió trong tự nhiên.)
  • Đặc điểm của năng lượng có thể tái tạo là gì? Nêu một số ví dụ. (Chúng ta có thể tạo ra hoặc lấy năng lượng đó nhiều hơn vì thiên nhiên luôn tái tạo lại; năng lượng gió, nước chảy dưới sông, ánh sáng mặt trời.)
  • Đặc điểm của năng lượng không thể tái tạo là gì? Nêu một số ví dụ. (Nguồn năng lượng này sẽ cạn kiệt, không thể tái tạo thêm; ví dụ bao gồm nhiên liệu hóa thạch như dầu, khí đốt tự nhiên và than đá cùng các vật liệu như uranium cho năng lượng hạt nhân.)
  • Việc sử dụng các loại năng lượng khác nhau thay đổi môi trường ra sao? (Xây đập làm thay đổi môi trường sống của động vật, khai thác mỏ có thể phá hủy bề mặt đất, đốt nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm không khí.)

• Phát một Bộ SPIKE^™ Cơ bản và một thiết bị cho mỗi nhóm.

• Khi học sinh làm việc, hãy cân nhắc chia sẻ các ví dụ dưới đây, nhấn mạnh rằng chúng thể hiện mô hình/chương trình cho một tuabin gió sử dụng năng lượng gió để tạo ra điện. Học sinh có thể lắp ráp một tuabin hoặc một nguồn năng lượng tái tạo tự chọn khác.

• Yêu cầu học sinh:

  • Sử dụng ít nhất hai nguồn để nghiên cứu về cả tài nguyên năng lượng tái tạo và không tái tạo, bao gồm cách con người sử dụng tài nguyên và việc này ảnh hưởng đến môi trường ra sao. (Điểm lại các phương pháp hay nhất trong lớp học để nghiên cứu.)
  • Chọn một nguồn tài nguyên tái tạo.
  • Bắt đầu LẮP RÁP và LẬP TRÌNH mô hình của một nguồn năng lượng tái tạo để thể hiện hiểu biết của các em.

• Giúp các em động não về cách sử dụng các chi tiết LEGO^® trong mô hình. Tua Bin gió có thể bao gồm việc sử dụng các mảnh ghép dài làm cánh quạt hoặc lập trình để đèn ma trận bật lên khi các cánh quạt được quay bằng tay. Học sinh sử dụng tay để quay các cánh quạt và có thể thao tác nhanh hoặc chậm hơn để thấy các kết quả khác nhau trên đèn ma trận.

Ý tưởng mẫu

• Yêu cầu học sinh tập trung để chia sẻ. 

• Yêu cầu mỗi nhóm sử dụng mô hình đang hoàn thiện để chứng minh và giải thích:

  • Cách mô hình thể hiện một nguồn năng lượng tái tạo.
  • Cách con người sử dụng loại tài nguyên năng lượng này.
  • Việc sử dụng tài nguyên tái tạo các em đã chọn ảnh hưởng tích cực và tiêu cực ra sao đến môi trường so với các nguồn tài nguyên không tái tạo.

• Khơi gợi để học sinh chia sẻ về quá trình thực hiện và khuyến khích các em lấy cảm hứng từ những ý tưởng được chia sẻ.

• Nếu muốn tiếp tục Phần B - Giải thích, hãy yêu cầu học sinh giữ nguyên mô hình hoặc cho thêm thời gian để các em lắp ráp lại.

PHẦN B (45 phút)

• Lặp lại các bước từ Phần A - Giải thích để hỗ trợ chia sẻ, động não và truyền cảm hứng thêm cho việc tiếp tục lắp ráp mô hình.

• Yêu cầu học sinh:

  • (15 phút) Tiếp tục LẮP RÁP và LẬP TRÌNH mô hình nguồn năng lượng tái tạo của mình, ví dụ như năng lượng gió.
  • (10 phút) Sử dụng các mô hình đã hoàn thiện để chia sẻ và trao đổi hiểu biết về các nguồn năng lượng tái tạo và không tái tạo.

• (5 phút) Mời học sinh chia sẻ kiến thức, ý tưởng, hoặc kỹ năng

  • Giúp các em hoàn thành thử thách.
  • Các em học được trong khi nghiên cứu và thiết kế mô hình.

• Yêu cầu học sinh dọn dẹp các bộ công cụ và khu vực làm việc.

• Đặt câu hỏi hướng dẫn để để gợi mở suy nghĩ và quyết định cho học sinh trong khâu lên ý tưởng, lắp ráp và lập trình.

Danh sách kiểm tra những mục cần quan sát

• Xem lại các mục tiêu học tập (mục Hỗ trợ Giáo viên).
• Sử dụng danh sách kiểm tra để quan sát sự tiến bộ của học sinh:
  • Học sinh chọn ít nhất hai nguồn để nghiên cứu.
  • Học sinh mô tả chính xác các nguồn năng lượng tái tạo và không tái tạo.
  • Học sinh giải thích chính xác nguồn năng lượng đến từ đâu và cách con người sử dụng nó.
  • Học sinh mô tả một số tác động tích cực và tiêu cực đến môi trường từ việc khai thác và sử dụng tài nguyên năng lượng tái tạo mình đã chọn so với các nguồn tài nguyên không tái tạo.
  • Học sinh lắp ráp và lập trình một mô hình chính xác về tài nguyên năng lượng tái tạo đã chọn.

Tự đánh giá

Yêu cầu mỗi học sinh chọn một khối lắp ráp mà em cảm thấy thể hiện đúng nhất hiệu suất của mình.

• Khối xanh dương: Em nghĩ mình có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối vàng: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối xanh lá: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình và còn có thể giúp một bạn khác thực hiện.

Phản hồi từ bạn bè

Triển khai theo các nhóm nhỏ, cho học sinh thảo luận về trải nghiệm của các em khi làm việc nhóm.
Khuyến khích học sinh sử dụng các cách nói như:

• Mình thích cách bạn...
• Bạn có thể giải thích thêm cho mình về cách...

Đơn giản hóa bài học này bằng cách:

• Lược bớt nhiệm vụ nghiên cứu thành một danh sách hạn chế các nguồn năng lượng tái tạo và không tái tạo.

Tăng độ khó bằng cách:

• Yêu cầu học sinh tăng độ phức tạp của mô hình. Nâng cấp có thể thực hiện với tua bin là thay đổi màu sắc của đèn dựa trên hướng cánh quạt quay, ví dụ như đèn đỏ khi cánh quạt quay trái và chuyển xanh lam khi quay phải. Các em cũng có thể lập trình cho cánh quạt chuyển động với đa dạng tốc độ quay để mô phỏng các tốc độ gió khác nhau.

Yêu cầu học sinh nghiên cứu những cách con người có thể giảm thiểu tác động tiêu cực của việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo và/hoặc không tái tạo đối với môi trường. Yêu cầu học sinh chia sẻ những phát hiện của mình thông qua một video ngắn hoặc bài viết thể loại tự chọn.

Nếu có thể, hoạt động này sẽ kéo dài hơn 45 phút của bài học.