Методическая разработка учебного занятия по робототехнике "Возобновляемые источники энергии"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования

«Детский технопарк «Кванториум»

Разработка учебного занятия

по дополнительной образовательной общеразвивающей

программе «Юные Lego изобретатели»

1 год обучения (7-9 лет)

Раздел «Возобновляемые источники энергии»

Тема: «Солнечная энергия. Автомобиль на солнечной батарее»

Автор - составитель:

Тендит Татьяна Николаенва,

педагог дополнительного образования

Комсомольск-на-Амуре, 2018

Учебное занятие

«Солнечная энергия. Автомобиль на солнечной батарее»

Цель: конструирование автомобиля на солнечной батарее.

Задачи:

образовательные

• использовать понятия безопасности и надежности работы механизмов;

• разрабатывать конструкцию модели и собирать образец;

• применять различные возобновляемые источники энергии;

развивающие

• развитие словарного запаса обучающихся и навыков общения;

воспитательные

• формирование коммуникативных навыков;

• формирование потребности в творческом и познавательном досуге.

Материально-техническое обеспечение:

• конструктор Lego Education Технология и физика

• конструктор возобновляемые источники энергии

• лампа накаливания 60 Вт, высокоэффективный галогеновый источник излучения или лю- бой источник, излучающий в инфракрасном диапазоне (длина волны 800 нм)

• светильник с параболическим отражателем

План занятия

• Организационный момент (5 мин.)

• Повторение материала прошлых занятий (10 мин.)

• Теоретический материал (10 мин.)

• особенности применения солнечных батарей для автоматизации процессов

• Практическая работа. Решение кейса (50 мин.)

• знакомство с кейсом и его осмысление

• решение кейса

• динамическая пауза

• эксперимент и доработка

• Подведение итогов (10 мин.)

• Рефлексия (5 мин.)

Ход проведения

1. Организационный момент. (5 мин.)

Постановка целей и задачей занятия (Слайд №2)

1. Повторение материала прошлых занятий. (10 мин.) (Слайд №3)

• Назовите невозобновляемые источники энергии.

• Назовите возобновляемые источники энергии.

• С какими различными электрическими устройствами вы имеете дело дома?

• Какие энергосберегающие устройства вы знаете? Какими способами можно сберегать энергию?

• Какие вы знаете примеры использования возобновляемых источников энергии?

3. Теоретический материал (10 мин.) (Слайд №4-6)

Особенности применения солнечных батарей для автоматизации процессов.

Солнце – это первоисточник любого вида энергии и первопричина жизни на Земле. Солнцем обусловлены погодные циклы и круговорот воды в природе. Возобновляемыми называются неисчерпаемые природные источники, энергия которых черпается из природных явлений, таких, например, как океанские приливы или ветер.

Солнце Солнце обладает огромным запасом энергии. Энергия Солнца называется солнечной энергией, она излучается в широком диапазоне длин волн. До Земли доходит только небольшая доля этой энергии в виде излучения, например, в видимой области спектра. Количество приходящей на Землю энергии измеряется в Вт/м2.

Солнечную энергию могут поглощать такие технические устройства, как, например, солнечные элементы (или фотоэлектрические преобразователи), которые превращают эту энергию в электричество. Большое количество солнечных элементов объединяют в солнечные батареи. Существуют также устройства для поглощения солнечной энергии и превращения ее в тепло. Это так называемые тепловые солнечные коллекторы. Разработаны различные виды технологических процессов и технических устройств, предназначенных для использования солнечной энергии.

• Пассивные системы солнечного энергоснабжения, в которых энергия солнечных лучей служит непосредственно для освещения и обогрева помещений. В зданиях с пассивным солнечным энергоснабжением вклад солнечной энергии тщательно рассчитывается и оптимизируется.

• Активные системы солнечного теплоснабжения, в которых тепло солнечных лучей воспринимается теплоносителем, находящимся в солнечном коллекторе, например, водой. Нагретый теплоноситель направляется затем по трубопроводам через бак с водой и отдает воде полученное в коллекторе тепло.

• Фотоэлектрические системы для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электричество с помощью солнечных элементов. В солнечном элементе используется фотоэлектрический эффект – под действием падающего на его поверхность излучения образуются носители заряда, создающие электрический ток, который может приводить в действие различные электрические устройства.

4. Практическая работа. Решение кейса (60 мин.)

Знакомство с кейсом и его осмысление (Слайд№7)

«Летом Дима и Катя поехали в загородный лагерь, гдее проводились гонки автомобилей, которые работают без топлива. У каждого участника были свои идеи по запуску машины, наши герои задумались, а возможно ли построить автомобиль работающий на энергии солнца?..»

Решение кейса

• Нарисуйте примерную конструкцию.

• Соберите конструкцию автомобиля.

Динамическая пауза

Робот делает зарядку
И считает по порядку.
Раз – контакты не искрят, (Движение руками в сторону.)
Два – суставы не скрипят, (Движение руками вверх)
Три – прозрачен объектив (Движение руками вниз.)
И исправен и красив. (Опускают руки вдоль туловища.)

Эксперимент и доработка

• Движение автомобиля при использовании различных зубчатых передач. Подумайте, каково будет значение скорости солнечного автомобиля при передаточном отношении зубчатой пары 5:1. Затем выполните эксперимент и измерьте время, а затем рассчитайте скорости движения автомобиля с этим параметром зубчатой передачи, по следующей формуле: Скорость = Пройденное расстояние/Время движения, м/c. Затем замените зубчатые колеса модели, установите передаточное отношение 3:1 и выполните аналогичные измерения. (Слайд №8)

• Движение автомобиля с маленькими колесами. Подумайте, с какой скоростью будет двигаться солнечный автомобиль с тремя одинаковыми маленькими колесами и зубчатой парой, передаточное отношение которой равно 3:1. После этого измерьте и рассчитайте скорость солнечного автомобиля с такими характеристиками и запишите результаты своих измерений и расчетов. Сравните полученные результаты с результатами аналогичных измерений для автомобиля с таким же передаточным отношением зубчатых колес, но имеющим два больших задних колеса. Внесите все результаты в таблицу. (Слайд №9)

5. Подведение итогов. (10 мин.)

В заключительной части занятия ребята могут поразмышлять над созданными ими моделями и над процессами, которые в этих моделях происходят.

На основе полученных экспериментальных данных можно собрать наиболее удачную конструкцию автомобиля.

6. Рефлексия. (5 мин.)

Обдумывая и осмысливая решенный кейс, учащиеся углубляют понимание предмета. Они укрепляют взаимосвязи между уже имеющимися у них знаниями и вновь приобретённым опытом. На этапе рефлексия дети были заворожены разными проектами, идеями. Высказывают свои размышления, что еще возможно создать с помощью подобного механизма.