Yaşanabilir Dünya

FSTS PROJESİ STE(A)M DERS (ETKİNLİK) PLANI

1. DERS KONU VE KAZANIM ENTEGRASYONU:

ÖĞRETMENİN ADI: Özgül BALKAN
DERSİN ADI : FİZİK
SINIFI: 12
SÜRESİ: 40+40+40+40
TEMEL DERSİN KONUSU: Modern Fiziğin Teknolojideki Uygulamaları

TEMEL DERS KAZANIMLARI:

12.6.2.3.LED teknolojisinin kullanıldığı yerlere örnekler verir.
12.6.2.4.Güneş pillerinin çalışma şeklini açıklar.
a) Yapı elemanlarının özelliklerinin detaylarına girilmez.
b) Güneş pillerinin günümüzdeki ve gelecekteki yerinin tartışılması sağlanır.
12.6.2.5.Günlük hayatı kolaylaştıran, güneş pillerinin kullanıldığı sistem tasarlar.
Öğrencilerin yapmış oldukları tasarımın ülke ekonomisine ve çevreye sağlayacağı katkıları açıklamaları sağlanır.

İLİŞKİLENDİRİLEN DERS KONUSU: Dönüşümler

İLİŞKİLENDİRİLEN DERS KAZANIMLARI:

12.4.1. Analitik Düzlemde Temel Dönüşümler

12.4.1.1. Analitik düzlemde koordinatları verilen bir noktanın öteleme, dönme ve simetri dönüşümleri altındaki görüntüsünün koordinatlarını bulur.

a) Öteleme, simetri ve dönme kavramları hatırlatılır.

b) Noktanın; noktaya, eksenlere, y=x doğrusuna, bir doğruya göre simetrileri ve doğrunun noktaya göre simetrileri vurgulanır. Doğrunun doğruya göre simetrilerine yer verilmez.

c) Bilgi ve iletişim teknolojileri yardımıyla öteleme, simetri ve dönme ele alınır.

12.4.1.2. Temel dönüşümler ve bileşkeleriyle ilgili problem çözer.

a) Modelleme çalışmalarına yer verilir.

b) Doğadan ve mimari eserlerden örneklendirme yapılır.

• Uygun materyaller ve teknikler kullanarak bir prototip oluşturulur.
• Öğrenci bir mühendislik çalışması kapsamında planlama, prototip
oluşturma, tasarım, yürütme, kalite kontrol ve raporlama gibi aşamaları ele alır.

2. STE(A)M ETKİNLİKLERİNİN BELİRLENMESİ:

PROBLEM DURUMUNUN BELİRLENMESİ:

Dünyada artan enerji ihtiyacını karşılamak için sürdürülebilir enerji ve temiz üretim bağlamında güneş enerjisinin alternatif bir enerji kaynağı olarak kullanılması gerekmektedir. Büyük güç isteyen cihazları besleyebilmek ancak büyük boyutlu güneş panelleri kullanmakla gerçekleşir. Fakat boyutlardaki büyüklük uygulamalarda sorun yaratmaktadır. Panel boyutunu arttırmak yerine güneş pilinin verimi arttırılabilir mi?

GEREKEN MALZEMELER:

-İki adet Tower Pro MG 995 servo motor

-AT mega 328 mikro kontrolör

-4X ldr (foto direnç)

-1x arduino uno R3

-10 Watt güneş paneli

SCİENCE KAPSAMINDA YAPILACAK ETKİNLİKLER:

Yenilenebilir enerji kaynaklarının yaşanabilir bir dünya için önemi ve güneş enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili eba.gov.tr den video izletilir ve tartışma ortamı oluşturulur. Ledlerin kullanım alanları ve güneş pillerinin günümüzde ve gelecekteki önemi üzerinde durulur.

TECHNOLOGY KAPSAMINDA YAPILACAK ETKİNLİKLER:

Otomatik kontrol sistemleri, mekanik ve güç elektroniği gibi çalışma alanları araştırılır ve tartışılır. Öğrencilerden hazırladıkları güneş takip sistemi prototipine uygun arduino programlamaları beklenir. Tasarımda güneşin en az hareketle bulunması amaçlanır.

ENGİNEERİNG KAPSAMINDA YAPILACAK ETKİNLİKLER:

Sanatsal tasarım ve endüstriyel tasarım arasındaki farkları açıklar. Endüstri ürünleri tasarımının özelliklerini açıklar.
Güneş panelinin güneşten maksimum yararlanması için özgün tasarımlar yapar, prototip oluşturur ve test eder.

MATH KAPSAMINDA YAPILACAK ETKİNLİKLER:

Öğrenci koordinat sistemini kullanarak X ve Y ekseninde hareketi tanımlar. Hareketi doğu-batı, kuzey-güney doğrultularıyla ilişkilendirir.

VARSA ART KAPSAMINDA YAPILACAK ETKİNLİKLER:

3. 5E DERS PLANININ OLUŞTURULMASI:

Engage (Girme)

Fosil yakıtların kullanımının çevreye verdiği zararın yanında tükenebilir olmaları enerji üretiminde yenilenebilir kaynaklara yönelimi zorunlu kılmaktadır. Güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlisidir. Bu kaynağı kullanırken elektrik üretimini arttırmak mümkün müdür? Bunun için güneş ışığından maksimum nasıl faydalanılabilir?

Explore (Keşfetme)

Öğrencilerden sorulara cevap bulmaları için temel kavramlar üzerinde araştırma yapmaları istenir. Daha sonra öğrenciler gruplara ayrılarak enerji, fosil yakıtlar, yenilenebilir enerji kaynakları, bunların kullanımının çevreye olumlu olumsuz etkileri üzerinde tartışırlar. Güneş enerjisinden maksimum nasıl fayda sağlanacağı konusunda detaylı bir araştırma yapmaları için belli bir süre verilir

Explain (Açıklama)

Öğrencilerin yaptıkları çalışmalar ve araştırmalar değerlendirilir. Öğretmen konu ile ilgili açıklama yapar.
Güneş enerjisi, günesin çekirdeğinde yer alan füzyon süreciyle açığa çıkan ısıma enerjisi, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi seklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında güneş enerjisinin şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m2 değerindedir, ancak yeryüzünde 0–1100 W/m2 değerleri arasında değişir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır.
Güneş pili teknolojisi, küçük ve yerleşim alanlarına uzak yerlerde güvenilir ve ekonomik bir elektrik kaynağı olarak kullanılmaktadır. Güneş pilleri ya da fotovoltaik piller, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire seklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm2 civarında, kalınlıkları ise 0,2- 0,4 mm arasındadır. Güneş pilinin verimliliği iki ana etkene bağlıdır;
1) Hücre verimliliği
2) Hücre üzerindeki kaynak ışınım şiddeti
Güneş pillerinin üretilmesinde kullanılan materyaller hücre verimliliğini sınırlayan faktörlerin başında gelmektedir. Bu verimliliğin arttırılmasını zorlaştırmakta ve bu sebeple hücrenin tüm performansını sınırlamaktadır. Buna karşın pil üzerine düşen ışın miktarının arttırılması daha kolay bir yöntemdir.

Elaborate (Derinleştirme)

Öğrencilere güneş pilinin üzerine düşen ışınım şiddetinin arttırılmasında hangi yöntemlerin kullanılabileceği konusunda sorular sorularak beyin fırtınası yapmaları sağlanır. Oluşturulan gruplar ile bu konu hakkında çalışma ve araştırma yapmaları istenir. Güneş enerjisinden maksimum yararlanacak bir güneş izleyici sistem tasarlamaları beklenir.
Birçok sistemde ışığı maksimum yapmak için kullanılan en kolay yol panellerin yatay takip sistem üzerinde monte edilmesidir. Eğer bir fotovoltaik panel güneşi takip için monte edilirse, o zaman gelen ışıma, güneş yatay eksene yakın olduğu zaman maksimum olur. Öğle saatinde güneş, yataya göre gökyüzünde en yüksek konumda bulunur, bu da güneşin atmosfer içindeki minimum yoluna ve gün için en düşük hava kütlesine karşılık geldiği zamandır. Bu saatin dışındaki zamanlarda hava kütlesinin artmasından güneş ışığının yoğunluğu azalır ve gelen güneş ışığı ile fotovoltaik panel normali arasındaki açıyı artırır. Bu nedenle de iki eksende güneşin takip edilmesi verimi arttırır.
Öğrencilerin güneş konumunu iki eksende takip edecek bir sistem tasarlamaları beklenir

Evaluate (Değerlendirme)

Gruptaki öğrenciler tasarladıkları güneş takip sistemini sergiler ve tasarım sürecini açıklarlar.
Sistemin kurulacağı yerin yıllık ortalama meteorolojik bilgileri (kapalı gün sayısı, bulutlu gün sayısı, donlu geçen gün sayısı) kapsamında değerlendirmelerini yaparlar.

 4. EK BİLGİLER:
Yaratıcılık           İletişim                            Problem Çözme
İşbirliği              Eleştirel düşünme             Girişimcilik
Liderlik              Dijital okuryazarlık            Adaptasayon

VARSA OKUL DIŞINDA PLANLANAN ETKİNLİKLER:

Öğrencilerden çevredeki güneş enerjisi santrallerini gezip işletmeciler ile görüşmeleri istenir. Saha çalışmalarında elde ettikleri verileri değerlendirip bu doğrultuda kendi çalışmalarına entegre etmeleri beklenir

VARSA KAYNAKÇA, YARARLANILAN WEB SİTELERİ:

http://www.unienerji.com
https://www.arduino.cc/
http://www.eba.gov.tr/ekitap
http://mufredat.meb.gov.tr/Programlar.aspx