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 |
สุดยอดครับ