ΕΜΠΛΕΚΟΜΕΝΑ ΓΝΩΣΤΙΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ
Τα γνωστικά αντικείμενα που εμπλέκονται είναι η Φυσική, βασικές αρχές της Μηχανικής, τα Μαθηματικά και η Πληροφορική .
ΠΡΩΤΟΤΥΠΙΑ
Το προτεινόμενο σενάριο ακολουθεί διαφορετική προσέγγιση από το τυπικό, συμβατικό μάθημα αλλά και από ένα μάθημα ομίλου ρομποτικής ακολουθώντας τις αρχές της STEM εκπαίδευσης και της Υπολογιστικής Σκέψης.
ΤΑΞΗ ΑΝΑΦΟΡΑΣ
Το σενάριο προτείνεται για μαθητές Γυμνασίου.
ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ
Η παιδαγωγική προσέγγιση που ακολουθείται είναι η βιωματική μάθηση, με διερευνητικές, ομαδοσυνεργατικές διαδικασίες, μέσω της επίλυσης προβλήματος.
ΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑ ΜΕ ΤΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ
Το σενάριο είναι συμβατό με το ΔΕΠΠΣ και το ΑΠΣ.
Όσο αναφορά τη Φυσική και την Τεχνολογία οι μαθητές πειραματίζονται με απλά υλικά και μέσω ελέγχου μεταβλητών παρατηρούν και καταλήγουν σε συμπεράσματα για το σχήμα, το πλήθος και την τοποθέτηση των πτερυγίων σε μία ανεμογεννήτρια. Επίσης, κατανοούν πως μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα μοτέρ DC σαν γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος. Στα Μαθηματικά εμπεδώνουν τις γνώσεις τους για τα γεωμετρικά σχήματα και τις μονάδες μέτρησης μήκους και επιφάνειας, εξασκούνται στη συλλογή δεδομένων, στη δημιουργία διαγραμμάτων και γραφικών παραστάσεων. Στην Πληροφορική, μέσω του προγραμματισμού προσεγγίζουν τις δομές επιλογής και επανάληψης, τις έννοιες της μεταβλητής και των τελεστών.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ
Οι μαθητές με την ολοκλήρωση της διαδικασίας θα πρέπει :
Γνωστικοί στόχοι
• να γνωρίζουν τις αρχές λειτουργίας μιας γεννήτριας ηλεκτρικού ρεύματος.
• να δημιουργούν και να ερμηνεύουν διαγράμματα.
• να συνειδητοποιήσουν το σημαντικό ρόλο των Ανεμογεννητριών ως καθαρή πηγή ενέργειας φιλική στο περιβάλλον και την επίδρασή τους στις κοινωνίες .
Στόχοι δεξιοτήτων:
• να χρησιμοποιούν δημιουργικά τα απλά υλικά στις κατασκευές τους.
• να ελέγχουν την επίδραση μεταβλητών στα αποτελέσματά τους.
• να χρησιμοποιούν και να προγραμματίζουν το μικροελεγκτή Arduino.
Στάσεις- συμπεριφορές:
• να εργάζονται συνεργατικά
• να δικαιολογούν τις απόψεις τους.
ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ
Η συνολική διάρκεια εφαρμογής του σεναρίου εκτιμάται στις πέντε (5) διδακτικές ώρες.
ΡΟΛΟΙ
Για την υλοποίηση του σεναρίου οι μαθητές χωρίζονται σε ομάδες των τριών ή τεσσάρων ατόμων. Ο εκπαιδευτικός έχει ρόλο συντονιστικό και καθοδηγητικό και ως χώρος εφαρμογής προτείνεται το εργαστήριο υπολογιστών ή και τεχνολογίας.
ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Με αφόρμηση από σχετικά βίντεο ο εκπαιδευτικός συζητά με τους μαθητές για τις βασικές αρχές λειτουργίας των Ανεμογεννητριών και τους αναθέτει να αναζητήσουν σχετικές πληροφορίες.
Στη συνέχεια οι μαθητές κάθε ομάδας συζητούν και καταλήγουν σε ένα αρχικό σχέδιο της Ανεμογεννήτριας. Τα υλικά που διαθέτουν για την κατασκευή τους είναι:
• Μακετόχαρτο, Ξύλινες σπάτουλες
• Σιλικόνη για τις κολλήσεις, Κοπίδι, Δετικά
• Σεσουάρ
• Μικροεπεξεργαστής Arduino
• Κινητήρας DC
• Led, και καλώδια
Κατασκευάζουν έλικες με τρία, τέσσερα ή και περισσότερα πτερύγια και διαφορετικά σχήματα, στερεώνουν τις έλικες στο μοτέρ. Πειραματίζονται, χρησιμοποιώντας το σεσουάρ, για το ποια μορφή έλικας και με πόσα πτερύγια, όταν περιστρέφεται δημιουργεί μεγαλύτερη διαφορά δυναμικού στα άκρα του μοτέρ. Αρχικά, παίρνουν τις μετρήσεις τους χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο και δημιουργούν πίνακες και διαγράμματα για την καλύτερη καταγραφή και απεικόνιση των δεδομένων τους.
Η διαφορά του δυναμικού που δημιουργείται στα άκρα της γεννήτριας (μοτέρ) λόγω του σχετικά μικρού αριθμού περιστροφών δεν είναι επαρκής για να ανάψει απευθείας ένα led. Οπότε, χρησιμοποιούμε το Arduino συνδέοντας τον ένα πόλο του μοτέρ με μια αναλογική θύρα στο Arduino και το άλλο με το Ground. Προγραμματίζουν το Arduino με Ardublock έτσι ώστε ανάλογα με την τάση στους πόλους της γεννήτριας να ανάβει και διαφορετικό χρώματος led.