แผนกิจกรรม กังหันลมผลิตไฟฟ้า

สาระสำคัญ

พลังงานลมสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยการใช้พลังงานลมในการหมุนไดนาโมหรือเครื่องกําเนิดไฟฟ้าให้เกิดเป็นพลังงานไฟฟ้า ในการทดลองขนาดเล็กสามารถใช้ร่วมกับชุดแผงวงจร IPST Link ซึ่งเป็นชุดอุปกรณ์ที่ใช้ประกอบกับการเขียนโปรแกรม Scratch ที่สามารถนําไปสร้างชิ้นงานที่บูรณาการกับวิชาวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์ได้ซึ่งนักเรียนต้องมีความรู้พื้นฐานในการเขียนโปรแกรมด้วย Scratch มีทักษะในการแก้ปัญหาและมีความคิดสร้างสรรค์ในการนําชุดแผงวงจร IPST Link ไปออกแบบและสร้างชิ้นงานเพื่อใช้ประโยชน์ตามความต้องการ

สาระการเรียนรู้

          1. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไฟฟ้า

          2. การเขียนโปรแกรม Scratch

          3. การสร้างกังหันลมผลิตไฟฟ้า

ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

1. ทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม

– การคิดอย่างสร้างสรรค์

2. ทักษะชีวิตและอาชีพ

– ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในทีมที่มีความหลากหลาย

3. ทักษะด้านสารสนเทศ สื่อและเทคโนโลยี

– การเขียนโปรแกรม Scratch

ผังมโนทัศน์

S: วิทยาศาสตร์ การเปลี่ยนพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้า

T: เทคโนโลยี การใช้โปรแกรม Scratch

การออกแบบบรรจุภัณฑ์สับปะรดกวน

M: คณิตศาสตร์ ประพจน์และตัวเชื่อมการนำเสนอข้อมูลเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณการวิเคราะห์และแปลความหมายผลลัพธ์

E: วิศวกรรมศาสตร์ การออกแบบและสร้างกังหันลมผลิตไฟฟ้า

 

จุดประสงค์การเรียนรู้

1. ออกแบบและสร้างกังหันลมผลิตไฟฟ้า (ทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม)

2. ออกแบบและพัฒนาโปรแกรมในการนำเสนอค่าพลังงานไฟฟ้า โดยใช้โปรแกรม Scratch กับชุดแผงวงจร IPST Link (ทักษะด้านเทคโนโลยี)

3. ทำงานเป็นกลุ่มได้ (ทักษะชีวิตและอาชีพ)

กระบวนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้

ชั่วโมงที่ 1

          1. ครูนำเข้าสู่บทเรียนโดยการแบ่งกลุ่มนักเรียน กลุ่มละ 4 คน ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับการผลิตไฟฟ้า พร้อมยกตัวอย่างการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานลม

          2. ครูมอบหมายให้นักเรียนออกแบบและสร้างโรงไฟฟ้าจําลองโดยใช้กังหันในการรับลมให้ได้กําลังไฟฟ้ามากที่สุด พร้อมทั้งเขียนโปรแกรมด้วยScratchแสดงผลการผลิตไฟฟ้าเพื่อนําเสนอให้มีความน่าสนใจ

ชั่วโมงที่ 2

          1. ครูแนะนําอุปกรณ์IPST Link และมอเตอร์กระแสตรงที่ใช้เป็นเครื่องกําเนิดไฟฟ้า

2. ครูสาธิตการประกอบกังหันลมกับอุปกรณ์ IPST Link จากนั้นนําเสนอการตรวจสอบกระแสไฟฟ้าด้วยไฟล์โปรแกรม windpower.sb

3. นักเรียนประกอบใบพัดกับมอเตอร์และเชื่อมต่อกับแผงวงจร IPST Link จากนั้นทดสอบวัดกระแส

ไฟฟ้าโดยใช้พัดลมตั้งโต๊ะเปิดระดับ 3เป่าไปยังกังหัน แล้วตรวจสอบกระแสไฟฟ้าโดยใช้ไฟล์โปรแกรม

stdWindpower.sb

4. นักเรียนและครูร่วมกันอภิปรายผลลัพธ์ที่ได้โดยจะพบว่าปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ได้จะมีระดับหนึ่งแล้วนําไปสู่ปัญหาที่ว่า“ทําอย่างไรให้กังหันผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น”

ชั่วโมงที่ 3

1. นักเรียนวางแผน ออกแบบและสร้างกังหันลมจําลองผลิตไฟฟ้าโดยใช้วัสดุและอุปกรณ์ที่มีให้โดยมีข้อกําหนดคือให้ใช้มอเตอร์เพียง 1 ตัว และสามารถค้นหาข้อมูลจากอินเทอร์เน็ตได้

2. นักเรียนพัฒนาโปรแกรมนําเสนอพลังงานไฟฟ้าตามที่ได้ออกแบบไว้

3. นักเรียนทดสอบและปรับปรุงชิ้นงานให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด

ชั่วโมงที่ 4

1. นักเรียนนําเสนอชิ้นงาน และนักเรียนกลุ่มอื่นประเมินผลงานของเพื่อนโดยใช้แบบประเมินผลงานและการนําเสนอ

2. นักเรียนแข่งขันกังหันลมผลิตไฟฟ้าซึ่งใช้ไฟล์โปรแกรม windpower ในการวัดค่าพลังงานพร้อมกับใช้ใบบันทึกการแข่งขันกังหันลมผลิตไฟฟ้าในการให้คะแนนการแข่งขัน โดยในการแข่งขันนั้นจะเปิดพัดลมตั้งโต๊ะที่ระดับ 3 ห่างจากกังหันลมผลิตไฟฟ้าประมาณ 1 ฟุต ทดสอบครั้งละกลุ่มเป็นเวลา 2 นาทีกลุ่มที่ผลิตไฟฟ้าได้สูงสูดจะเป็นผู้ชนะ

3. นักเรียนส่งผลการประเมินและครูสรุปผลงานของกลุ่มที่ได้คะแนนสูงสุด

ชั่วโมงที่ 5

          1. ครูร่วมอภิปรายถามตอบและสรุปเกี่ยวกับการสร้างชิ้นงานด้วยชุดแผงวงจร IPST Link กับนักเรียน

          เช่น

          ก. ลักษณะของใบพัดที่รับลมได้ดี

          ข. ทิศทางและตำแหน่งในการรับลม

          ค. การประดิษฐ์ชิ้นงานให้ตรงกับการออกแบบ

          ง. การเขียนโปรแกรมนำเสนอ ปัญหา และวิธีแก้ปัญหาในการเขียนโปรแกรม

การวัดและประเมินผล   

จุดประสงค์การเรียนรู้	วิธีการวัด	เครื่องมือ
ออกแบบและสร้างกังหันลมผลิตไฟฟ้า	ประเมินชิ้นงาน	แบบประเมินผลงานและการนำเสนอ
ออกแบบและพัฒนาโปรแกรมในการนำเสนอค่าพลังงานไฟฟ้า โดยใช้โปรแกรม Scratch กับชุดแผงวงจร IPST Link	ประเมินการใช้โปรแกรมเขียนโปรแกรม	แบบประเมินการใช้โปรแกรมเขียนโปรแกรม
นักเรียนสามารถทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มได้ (ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในทีมที่มีความหลากหลาย)	สังเกตพฤติกรรมการทำงานกลุ่ม	แบบสังเกตพฤติกรรมการทำงานกลุ่ม