για την Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση Γιάννης Β. Ντελής Δάσκαλος – Φυσικός Αποσπασμένος στο Ε.Κ.Φ.Ε. ΚΑΡΔΙΤΣΑΣ για την Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση

ΕΡΕΥΝΩ ΚΑΙ ΑΝΑΚΑΛΥΠΤΩ Ε΄ & ΣΤ΄ΤΑΞΕΩΝ ΦΥΣΙΚΑ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΕΡΕΥΝΩ ΚΑΙ ΑΝΑΚΑΛΥΠΤΩ Ε΄ & ΣΤ΄ΤΑΞΕΩΝ

Η διδασκαλία της έννοιας της ενέργειας στο ΤΟ ΘΕΜΑ: Η διδασκαλία της έννοιας της ενέργειας στο Δημοτικό Σχολείο

ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ Η ΕΝΑΣΧΟΛΗΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ; ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ Η ΕΝΑΣΧΟΛΗΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ; Υπεισέρχεται σε όλους τους κλάδους των Φυσικών Επιστημών. Είναι ίσως η βασικότερη έννοια σε ολόκληρη την επιστήμη. Ο συνδυασμός ενέργειας και ύλης αποτελεί το σύμπαν: η ύλη είναι η ουσία και η ενέργεια η κινητήρια δύναμη της ουσίας. Τις περισσότερες μορφές της δεν μπορούμε να τις συλλάβουμε με τις αισθήσεις μας. Η έννοια της ενέργειας ήταν άγνωστη στο Νεύτωνα και η ύπαρξή της αμφισβητούνταν ακόμα και μέχρι το 1850. Είναι δύσκολος ο ορισμός της, επειδή είναι ένα «πράγμα» και μια διεργασία.

ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ Η ΕΝΑΣΧΟΛΗΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ; ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ Η ΕΝΑΣΧΟΛΗΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ; Οι άνθρωποι και τα αντικείμενα έχουν ενέργεια, αλλά συνήθως την παρατηρούμε μόνο όταν μεταβιβάζεται ή μετασχηματίζεται. Η ίδια η ύλη είναι ενέργεια Ε=m.c2 Λόγω της διατήρησής της μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των φυσικών σωμάτων και συστημάτων. Οι φυσικές διεργασίες μπορούν να κατανοηθούν καλύτερα αν αναλυθούν με βάση τις μεταβολές της ενέργειας. Απασχολεί όλη την ανθρωπότητα (Κυβερνήσεις, Οργανισμούς κ.λ.π.) λόγω της σημασίας που έχει η διαχείριση των ενεργειακών πόρων. Έχει άμεση σχέση με το περιβάλλον.

ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ Είναι αφηρημένη μαθηματική έννοια. Υπάρχει ανάγκη να κάνουμε διδακτικό μετασχηματισμό, λόγω έλλειψης συγκεκριμένου ορισμού της. Ενέχει τον κίνδυνο παρανόησης λόγω υπεραπλούστευσης. (Βιβλίο του μαθητή σελ. 26)

ΠΩΣ ΘΑ ΞΕΠΕΡΑΣΤΟΥΝ ΟΙ ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ; Δραστηριότητες τέτοιες ώστε να γίνει ποιοτική και σε βάθος διερεύνηση της έννοιας της ενέργειας από όσο το δυνατόν περισσότερες πλευρές. Οικοδόμηση υπόβαθρου έτσι ώστε να γίνει και ποσοτική διερεύνηση στο Γυμνάσιο.

ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΙΣ Ε΄ΚΑΙ ΣΤ΄ΤΑΞΕΙΣ Γίνεται εκτενής αναφορά. Στην ΣΤ΄τάξη μάλιστα το 1/3 του βιβλίου του μαθητή αναφέρεται στην ενέργεια. Ένα μεγάλο μέρος αναφέρεται στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ Ε΄ΤΑΞΗ Μορφές ενέργειας (δυναμική, κινητική, θερμική, πυρηνική, ηλεκτρική, αιολική, φωτεινή κ.λ.π.) Μετατροπές από τη μια μορφή στην άλλη, με βάση τις ανάγκες των ανθρώπων. Αποθήκευση ενέργειας. Διατήρηση της ενέργειας κατά τις διάφορες μετατροπές. Υποβάθμιση της ενέργειας (απόρριψη της έννοιας «η ενέργεια χάνεται» και εισαγωγή και χρήση της έννοιας «η ενέργεια υποβαθμίζεται»)

ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Νόμοι θερμοδυναμικής Απόδοση μηχανών Απώλεια = θερμότητα. Για να ξαναχρησιμοποιηθεί η θερμική ενέργεια, που αποβάλλεται στο περιβάλλον χρειαζόμαστε μια ψυχρότερη δεξαμενή. Το περιβάλλον είναι το νεκροταφείο της χρήσιμης ενέργειας.

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΥΠΟΒΑΘΜΙΖΕΤΑΙ 10 κιλά κρέας αντιλόπης συντηρούν 1 κιλό κρέας λιονταριού 10 κιλά χόρτο δίνουν 1 κιλό κρέας αντιλόπης

ΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ ΩΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ Τροφές και ενέργεια. Ενεργειακή αξία των τροφών. Παχυσαρκία: ένα μεγάλο πρόβλημα της σύγχρονης ελληνικής κοινωνίας. Ισορροπημένη διατροφή. Μεσογειακή δίαιτα.

ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΕΝΝΟΙΑΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΣΤ΄ΤΑΞΗ Αναφορά στις μορφές και στις «πηγές» ενέργειας. Ιδιαίτερη ενασχόληση με το πετρέλαιο, τους γαιάνθρακες και το φυσικό αέριο (εξόρυξη, επεξεργασία, χρήσεις, βαθμός μόλυνσης του περιβάλλοντος, κόστος, αποθέματα). Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ευαισθητοποίηση.

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΙΑΤΗΡΕΙΤΑΙ Αρχικά ένα μέρος της ενέργειας έγινε ύλη. Αυτή η ενέργεια διατηρείται. Αλλάζει μορφές. Ο ήλιος δίνει ζωή στη γη. (Εκτενής αναφορά στο βιβλίο μαθητή της ΣΤ΄ τάξης) Οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον ήλιο είναι αργές. Τα πρωτόνια του Η έρχονται αρκετά κοντά και συντήκονται παράγοντας Ηe και ακτινοβολώντας τεράστια ποσά ενέργειας. Η διεργασία είναι αργή και γι’ αυτό ο ήλιος έχει ακόμη πυρηνικά καύσιμα για 10 δις χρόνια.

ΜΟΧΛΟΣ - ΤΡΟΧΑΛΙΑ Δεν αναφέρεται στην ύλη. Αποτελεί πολύ καλό παράδειγμα για τη διατήρηση της ενέργειας. Μπορούν να γίνουν απλές κατασκευές μοχλών και τροχαλιών. Ο Αρχιμήδης είπε για την αξία του μοχλού:

«Δος μοι πα στω και ταν γαν κινάσω»

ΤΟ ΜΕΓΑΛΟ ΕΡΩΤΗΜΑ Αφού η ενέργεια δεν παράγεται ούτε καταναλώνεται, γιατί υπάρχει ενεργειακό πρόβλημα στην ανθρωπότητα, με όλα τα συνακόλουθα δεινά (πόλεμοι, πείνα κ.λ.π);

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Στα πλαίσια της δημιουργίας περιβαλλοντικής συνείδησης, θα πρέπει να υπάρξει ιδιαίτερη αναφορά. Ποιες είναι οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Γιατί λέγονται έτσι; Ποιες από αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τις καθημερινές μας ανάγκες; Αφού δεν μολύνουν καθόλου ή λίγο το περιβάλλον, γιατί δεν επεκτείνεται η χρήση τους;

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Πώς γίνεται η μετατροπή των μορφών αυτών σε χρήσιμες μορφές για τον άνθρωπο; Ευαισθητοποίηση των μαθητών. Όταν π.χ. παρατηρεί τα σύρματα της ΔΕΗ το καλοκαίρι, συνδέει την παρατήρηση αυτή με το πείραμα διαστολής στερεών στο εργαστήριο.

ΙΔΙΑΙΤΕΡΗ ΑΝΑΦΟΡΑ Φωτοβολταϊκά συστήματα: «Η ενέργεια της λιακάδας» Τρόπος λειτουργίας τους, παράγοντες που τα επηρεάζουν, κόστος εγκατάστασης (κατασκευή συσκευών) Αιολική ενέργεια: Τρόπος λειτουργίας ανεμογεννητριών, εγκατάσταση, παράγοντες που τις επηρεάζουν. Φυσικό αέριο: Μετατροπή χημικής ενέργειας σε θερμική. Υγραεριοκίνηση: Επέκταση και στα Ι.Χ. αυτοκίνητα, δημιουργία κινήτρων. Υδρογονοκίνηση

ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΜΙΑ «ΠΑΡΕΞΗΓΗΣΗ» Ποια θα ήταν η μορφή της γης χωρίς το φαινόμενο του θερμοκηπίου; Γιατί είναι απαραίτητο; Πώς επιβαρύνεται; Τι πρέπει να γίνει;

ΣΩΣΤΗ ΧΡΗΣΗ «ΒΙΒΛΙΟΥ ΤΟΥ ΜΑΘΗΤΗ» Σύμφωνα με τη συγγραφική ομάδα, (βιβλίο δασκάλου) πρέπει να χρησιμοποιείται ως εγκυκλοπαιδικό βοήθημα Τι αναφέρεται στις οδηγίες του «Βιβλίου του Μαθητή» Βασικό εργαλείο διδασκαλίας είναι «Το Τετράδιο Εργασιών» Τι αναφέρεται στις οδηγίες του «Τετραδίου Εργασιών»

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ Εξοικονόμηση ενέργειας (ανακύκλωση χαρτιού, μετάλλου, γυαλιού) Τροφές και ενέργεια (η υπερκατανάλωση τροφής = σπατάλη ενέργειας) Παχυσαρκία (από ενεργειακής πλευράς) Φωτοβολταϊκά συστήματα (απλές κατασκευές: ηλιακός φούρνος (solarcooking.org), ηλιακό μπρίκι, ηλιακό αυτοκίνητο, ηλιακός φορτιστής μπαταριών). Ενίσχυση των κατασκευών με επιπρόσθετα στοιχεία (καθρέπτες συλλογής, παραβολικά κάτοπτρα κ.λ.π.) Κατασκευή ανεμογεννήτριας (ανεμόμυλος και απλό κινητηράκι από χαλασμένο παιχνίδι ή από δόνηση κινητού.) Φαινόμενο θερμοκηπίου (κατασκευή θερμοκηπίου) Κατασκευή μοχλού (αρχή διατήρησης της ενέργειας)

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ Καταμέτρηση κατανάλωσης σχολείου. Αναζήτηση και εξεύρεση λύσεων για τη μείωση της κατανάλωσης. Ισοδυναμία ποσοτήτων γαιάνθρακα με παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (κάθε φορά που αφήνουν το φως αναμμένο μολύνουν το περιβάλλον). Αντικατάσταση λαμπτήρων πυρακτώσεως με ηλεκτρονικούς. Αποτίμηση κόστους εγκατάστασης και εξοικονόμησης ενέργειας. Χρήση ποδηλάτου για εξοικονόμηση ενέργειας.

ΗΛΙΑΚΑ ΣΠΙΤΙΑ

ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΗΛΙΑΚΟΙ ΦΟΥΡΝΟΙ

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑΣ

ΣΑΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ Γιάννης Β. Ντελής Δάσκαλος – Φυσικός Ε.Κ.Φ.Ε. ΚΑΡΔΙΤΣΑΣ