Õppeprogramm tutvustab õpilastele kütuseelementide tööpõhimõtet ja nende kasutust energia muundamisel. Fookuses on kütuseelementide võime muundada keemilist energiat elektriks ning nende toimimine taastuvenergia kontekstis, kasutades Fischertechnik kütuseelemente, mis võimaldavad praktilisi katseid ja jälgida energiamuundust keemilise ja elektrilise energia vahel.
Õppeprogramm tutvustab õpilastele kütuseelementide tööpõhimõtet ja nende kasutust energia muundamisel. Fookuses on kütuseelementide võime muundada keemilist energiat elektriks. Kui palju kasu suudavad sellised kütuseelemendid tuua taastuvenergia kontekstis? Kasutades Fischertechnik kütuseelemente on võimalik teha praktilisi katseid ja jälgida energiamuundumist.
Kütuseelementide tööpõhimõtte paremaks mõistmiseks tutvustatakse PROFI FUEL CELL KITi kasutusjuhendiga, kus on selgitatud kütuseelementide ohutu käsitsemise põhimõtteid. Ohutusjuhiste järgimine on katsete läbiviimisel oluline.
Õpilased uurivad keemilise energia muundamist elektriks kasutades vesiniku ja hapniku vahelist keemilist reaktsiooni. Kütuseelement, mida nimetatakse pööratavaks kütuseelemendiks, võimaldab:
- toota elektrienergiat vesinikust ja hapnikust (energiamuundur);
- kasutada elektrolüüsi reaktsioonis tekkinud liigset taastuvenergiat, et muuta elektrienergia taas keemiliseks energiaks.
Programm sisaldab kahte osa:
-
Ehitusülesanne: Õpilased loevad esmalt läbi kütuseelemendi kasutusjuhendi, seejärel ehitavad laadimisjaama ja kütuseelemendiga sõiduki. Olulised tööetapid on kütuseelemendi täitmine ja ühendamine ning päikesemoodulite abil vesiniku ja hapniku tootmine. Töö käigus saab jälgida, kuidas valguse intensiivsus mõjutab gaaside tootmist ja laadimisprotsessi kiirust.
-
Teema- ja eksperimentaalsed ülesanded: Õpilastele antakse ülesanne leida sõidukile optimaalseim vähima energiatarbega seadistus ja sõidustiil. Õpilased vastavad küsimustele, jälgivad kütuseelemendi tööprotsesse ning mõõdavad energiatarvet auto sirges ja kurvilises sõidus. Samuti uuritakse, kuidas sõiduki juhtimine muutub vastavalt veorataste seadistusele.
Lisaks põhikatsetele saavad õpilased testida kütuseelemendi tööd paralleelselt päikesemoodulitega või kasutada seda koos teiste Fischertechniki mudelitega, et avardada oma arusaama erinevate energiamuundurite koostööst.
Õppeprogramm tutvustab õpilastele kütuseelementide tööpõhimõtet ja nende kasutust energia muundamisel. Fookuses on kütuseelementide võime muundada keemilist energiat elektriks. Kui palju kasu suudavad sellised kütuseelemendid tuua taastuvenergia kontekstis? Kasutades Fischertechnik kütuseelemente on võimalik teha praktilisi katseid ja jälgida energiamuundumist.
Kütuseelementide tööpõhimõtte paremaks mõistmiseks tutvustatakse PROFI FUEL CELL KITi kasutusjuhendiga, kus on selgitatud kütuseelementide ohutu käsitsemise põhimõtteid. Ohutusjuhiste järgimine on katsete läbiviimisel oluline.
Õpilased uurivad keemilise energia muundamist elektriks kasutades vesiniku ja hapniku vahelist keemilist reaktsiooni. Kütuseelement, mida nimetatakse pööratavaks kütuseelemendiks, võimaldab:
- toota elektrienergiat vesinikust ja hapnikust (energiamuundur);
- kasutada elektrolüüsi reaktsioonis tekkinud liigset taastuvenergiat, et muuta elektrienergia taas keemiliseks energiaks.
Programm sisaldab kahte osa:
-
Ehitusülesanne: Õpilased loevad esmalt läbi kütuseelemendi kasutusjuhendi, seejärel ehitavad laadimisjaama ja kütuseelemendiga sõiduki. Olulised tööetapid on kütuseelemendi täitmine ja ühendamine ning päikesemoodulite abil vesiniku ja hapniku tootmine. Töö käigus saab jälgida, kuidas valguse intensiivsus mõjutab gaaside tootmist ja laadimisprotsessi kiirust.
-
Teema- ja eksperimentaalsed ülesanded: Õpilastele antakse ülesanne leida sõidukile optimaalseim vähima energiatarbega seadistus ja sõidustiil. Õpilased vastavad küsimustele, jälgivad kütuseelemendi tööprotsesse ning mõõdavad energiatarvet auto sirges ja kurvilises sõidus. Samuti uuritakse, kuidas sõiduki juhtimine muutub vastavalt veorataste seadistusele.
Lisaks põhikatsetele saavad õpilased testida kütuseelemendi tööd paralleelselt päikesemoodulitega või kasutada seda koos teiste Fischertechniki mudelitega, et avardada oma arusaama erinevate energiamuundurite koostööst.
Междисциплинарная интеграция:
STEAM õppeprogramm aitab saavutada õpitulemusi III kooliastmes loodusainete järgmiste alateemades:
Bioloogia: ökoloogia ja keskkonnakaitse:
- Õpilane mõistab rohepöörde vajalikkust ning märkab keskkonnaprobleeme, leiab eakohasel moel võimalusi nende leevendamiseks;
Füüsika: elektriõpetus
Õpilane:
- selgitab elektritarvitite ja elektriliste mõõteseadmete (oommeetri, ampermeetri, voltmeeteri, elektrienergia arvesti) otstarvet ja kasutamise reegleid;
- kavandab ja teeb katseid voolutugevuse, pinge, elektritakistuse ja eritakistuse mõõtmiseks;
- kavandab ja teeb katseid elektrivoolu töö ja võimsuse arvutamiseks ning analüüsib saadud tulemusi;
- määrab elektritarvitite koguvõimsuse, hindab selle vastavust paigaldatud kaitsmele ning arvutab tarbitud energia väärtuse ja maksumuse;
soojusõpetus ja tuumaenergia:
- lahendab ja analüüsib rakendusliku sisuga osaülesanneteks taandatavaid soojusfüüsika kompleksülesandeid;
Geograafia:
majandus:
- arutleb majandustegevusega seotud probleemide üle, lähtudes majanduslikest, sotsiaalsetest ja keskkonna aspektidest.
kliima:
- mõistab inimtegevuse, sh maakasutuse mõju kliimale nii kohalikul kui ka üleilmsel tasandil;
- teab kliimamuutuste võimalikke tagajärgi ning kliimamuutustega kohanemise võimalusi.
energiamajandus:
- analüüsib energiatarvet perekonna tasandil ja ühiskonna toimimises, väärtustab säästlikku energia tarbimist ning pakub selleks lahendusi;
- analüüsib eri energiakandjate kasutamise eeliseid ja puudusi, sh nende mõju keskkonnale;
- on omandanud ülevaate kodukoha, Eesti ja Euroopa energiamajandusest ning sellega seotud probleemidest
Keemia:
Süsinikuühendite roll looduses, süsinikuühendid materjalidena:
- analüüsib süsinikuühendite kasutusvõimalusi kütusena ning eristab taastuvaid ja taastumatuid energiaallikaid;
- mõistab elukeskkonda säästva suhtumise vajalikkust ning analüüsib keskkonna säästmise võimalusi.
Ainetevahelise lõimingu õpiväljund:
Õpilane:
- sõnastab loodusteadustega seotud uurimisküsimusi, kavandab ja korraldab uuringut, järgides ohutusnõudeid, ning teeb tõenduspõhiseid järeldusi;
- leiab infot loodusteaduste ja tehnoloogia kohta erinevatest allikatest ning hindab selle usaldusväärsust; kasutab õppimiseks, andmekogumiseks ning koostööks meedia- ja tehnoloogiavahendeid;
- mõistab teaduse olemust, olulisust ja piiranguid, loodusteaduste ja tehnoloogia seoseid ning riske;
- väärtustab elurikkust ja jätkusuutlikku arengut, käitub turvaliselt ning järgib tervislikke eluviise;
Отношение к учебной программе:
Результат учебы:
- omandab teadmised erinevatest taastuvenergia vormidest ja energiamuunduritest, keskendudes kütuseelemendid keemilise energia muundamisele elektrienergiaks;
- mõistab kütuselemendi, tuule- ja päikesesüsteemide süsteemide toimimist, nende tõhusust ning tehnilisi väljakutseid;
- oskab koostada ja analüüsida elektriskeeme (jada- ja rööpühendus), kasutada mõõteseadmeid ning selgitada energia salvestamise viise;
- omandab teadmised erinevatest taastuvenergia vormidest ja energiamuunduritest;
- omab ülevaadet kliima soojenemise tundemärkidest ning mõistab seoseid energiatootmise ja kliimamuutuste vahel;
- on uurinud taastuvenergia tootmise tõhusust kütuseelemdi, tuule ja päikese abil ning teab läbi katsetamise nende eeliseid;
- oskab tuua näiteid energiaallikate ning energiatootmise mõjust keskkonnale;
- on vaadelnud ja analüüsinud töötavat taastuvenergia süsteemi ja nimetab taastuvenergia eeliseid;
- mõtleb kaasa sobivate energialahenduste üle, tuues näiteid energiaprobleemidest, mis on seotud Eesti geograafilise asukohaga;
- teab energia säästmise võimalusi perekonnas, riigis ning väärtustab säästlikku energia tarbimist.
Методы:
Õppemeetodid: rühmatöö, vestlus, arutelu, praktikum, vaatlus, mõõtmine, info kogumine ja analüüsimine.
Õppevahendid on mõeldud rühmatööks (2-4 õpilast rühmas):
· Õppematerjalid: Tööjuhendid ja mudeli ehitamise juhend.
· Praktilise töö vahend: STEAM taastuvenergia õppekomplekt kõige vajalikuga mudeli konstrueerimiseks. Komplekt sisaldab kütuseelementi, päikesepaneeli, tuulegeneraatorit ja ühenduskaableid. Kunstvalguseallikas (hõõglamp), ventilaator. Tööleht mõõtmistulemuste fikseerimsieks.
· Näidisvahend õpetajale: STEAM taastuvenergia õppekomplekt ja õppematerjalid.
Руководство для учителя:
Viime läbi õppeprogrammi haridusasutuses või loodushariduse keskuses. Palume valida ilmale vastav riietus ja jalanõud ning õpilasel kaasa võtta oma nutitelefon. Soovitame õpilastele eelnevalt tutvustada programmi teemat ning asukohta, et õpilastel oleks võimalus omandatud teadmisi praktikumis rakendada. Soovitame pärast õppekäiku koolis programmil kuuldut/nähtut korrata ja kinnistada. Õppekäigu ajal on saatva õpetaja rolliks grupi jälgimine.
Ootame koolilt tagasisidet õppeprogrammi kvaliteedi kohta. Seda saab anda läbi keskkonnahariduse portaali. Vahetut tagasisidet küsime õpetajalt ja õpilastelt ka programmist kokkuvõtet tehes.
Palume õpilastel võileib ja jook kaasa võtta. Reisikotti pakkides tuleks juba kodus läbi mõelda, kuidas looduses korraldada lõunatamine nii, et ei tekiks jäätmeid.
Vajadusel saab meie kaudu tellida, 17, 50, 51 või 58 kohalisi busse.
Целевая группа:
Продолжительность:
Размер группы:
Время проведения:
Цена:
Доп. информация:
Tagasisidet õppeprogrammi kvaliteedi kohta saab anda keskkonnahariduse veebilehe kaudu. Vahetu tagasiside õpetajalt ja õpilastelt saadakse programmi kokkuvõtte tegemisel suuliselt: millest räägid oma kaaslasele või perele, mis õnnestus, mis üllatas, mis häiris, mida teha teisiti, kas tuled uuesti järgmisele programmile.
Juhendajate hariduslik valmisolek.
Priit Adler: kõrgharidus- õpetatud agronoom, keskkonnaspetsialist, keskkonnamõju hindaja, müraekspert, loodusgiid tase 5- erialane tööstaaž 25 aastat, noorsootöötaja tase 6, matkajuht, TÜ uurimusliku õppe tunnistus, koolitatud maaelu nõustaja, Loodustarkuse Teadushuvikooli õpetaja.
Ain Aasa: kõrgharidus, loodusainete õpetaja, loodusgiid- tööstaaž 38 aastat, matkajuht, TÜ uurimusliku õppe tunnistus, koolitatud maaelu nõustaja, Loodustarkuse Teadushuvikooli õpetaja.
Helgi Sammel: kõrgharidus metsainsener, loodusgiid - tööstaaž 32 aastat, noorsootöötaja, matkajuht, TÜ uurimusliku õppe tunnistus, koolitatud maaelu nõustaja, Loodustarkuse Teadushuvikooli õpetaja.
Место проведения:
Место исполнения:
59.487340185641, 25.267567634583
Язык:
Длинное описание:
- Sissejuhatus ja ohutustehnika (15 min)
- Kütuseelemendi tutvustus ja seose loomine taastuvenergia teemaga.
- Ohutusnõuded elektriseadmetega töötamisel ja keemiliste reaktsioonide teostamisel.
- PROFI FUEL CELL KITi kasutusjuhendi läbivaatamine.
- Kütuseelementidega töötamise ohutusnõuete selgitus.
- Kütuseelemendi tööpõhimõtted ja ülesehitus (20 min)
- Selgitus, kuidas kütuseelement muundab keemilist energiat elektrienergiaks.
- Ülevaade vesiniku ja hapniku tootmisest vee elektrolüüsi kaudu.
- Kütuseelementide efektiivsus ja kasutuspraktikad maailmas, näiteks kosmosetehnoloogias ja kütuseelementidega sõidukites
- Ehitusülesanne (40 min)
- Õpilased ehitavad vastavalt mudeli juhistele (kütuseelemendi laadimisjaama ja sõiduki).
- Kütuseelement täidetakse destilleeritud veega, seejärel ühendatakse laadimisjaamaga.
- Algab gaaside tootmine päikesemoodulite või sobiva valgusallikaga, kusjuures õpilased jälgivad vesiniku ja hapniku koguse muutusi kahes silindris.
- Teemaülesanded ja arutelud (30 min)
- Kütuseelemendi töö jälgimine ja analüüs.
- Õpilased vastavad küsimustele vesiniku ja hapniku koguse, keemiliste valemite ja reaktsioonide kohta.
- Arutelu -k ütuseelemendis toimuvate reaktsioonide ja tekkiva keskkonnamõju teemal. Miks kütuseelemendid ei tekita otseseid heitmeid, kuid vajavad siiski elektrit oma toimimiseks ning milliseid kliima ja tehnika probleeme saab lahendada taastuvate energiaallikate abil.
- Eksperimentaalsed ülesanded (40 min)
- Õpilastele antakse ülesanne leida sõidukile optimaalseim vähima energiatarbega seadistus ja sõidustiil.
- Sõiduki energiatarbimise mõõtmine otse- ja kurvisõidul, mille abil selgitatakse kütuseelemendi energiakulu.
- Demonstratsioon sõiduki ülekannete seadistamisest . Milline on selle mõju auto liikumisele?
- Kordamine ja laiendatud arutelu (15 min)
- Arutelu taastuvenergia tulevikuvõimalustest: millised kütuseelemendi, tuule- ja päikeseenergia mudelid on perspektiivikad.
- Juhendaja suunab arutelu Eesti taastuvenergia probleemidele, näiteks energiatarbe sõltuvus ilmastikust ja energia salvestamise vajadus.
- Keskkonnamõjude analüüs: arutelu, kuidas päikese- ja tuuleenergia võivad mõjutada ökosüsteemi ning selgitus, et iga energiatootmise viis mõjutab keskkonda.
- Kokkuvõte ja tagasiside (15 min)
- Arutelu, mida uut said õpilased teada, millised taastuvenergia tootmise liigid on perspektiivikad millised on väiksema potensiaaliga. Juhendaja esitab küsimusi ja suunab õpilasi ühisele arutelule: Millised on probleemid Eesti taastuvenergia kasutamisel, milliseid probleeme saab leevendada/lahendada üksikisik, riik jne.
- Rõhutame, et ükski energiatootmine ei toimu ilma keskkonnamõjudeta ja arutleme, millised on keskkonnamõjud päikese- ja tuule ja keemilise energia kasutamise korral võrreldes fossiilsete kütuste kasutamisega