INOVACE STUDIA DIDAKTIKY TECHNICKÉ A INFORMAČNÍ VÝCHOVY: VYTVÁŘENÍ

Transkript

1 INOVACE STUDIA DIDAKTIKY TECHNICKÉ A INFORMAČNÍ VÝCHOVY: VYTVÁŘENÍ KOMPETENCÍ K INTEGROVANÉ VÝUCE Katedra technické a informační výchovy 3.mezinárodní konference Nové technologie ve výuce PedF MU Brno listopad 2009 Martin Havelka, Čestmír Serafín, Jiří Kropáč Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta Univerzity Palackého v Olomouci Telefon: , havelkam@pdfnw.upol.cz Resumé: Příspěvek pojednává o koncepční inovaci významné části výuky oborové didaktiky, realizované na Katedře technické a informační výchovy PdF UP v Olomouci. Ta spočívá v organizaci výuky podporující vytváření kompetencí budoucích učitelů k integrované výuce. Tento záměr vyplývá ze současného vývoje techniky a názorů na výuku o technice na úrovni sekundárního vzdělávání, formulovanými mj. Rámcovými vzdělávacími programy, které určují požadavek na výuku o technice pojatou uceleně, včetně širších souvislostí techniky (přírodovědných, společenských i humanitních). Tento požadavek je učitelem uplatňován ve fázi projektování výuky a ve vlastním procesu výuky, zde potom mohou být vytvářeny kompetence žáků ve smyslu klíčových kompetencí, včetně jejich složky regulační. Konstruktivistické teorie učení prokazují, že učitelé uplatňují především ty postupy a přístupy, jimiž byli sami připravováni a které prožili [1]. Je tedy potřebná výuka oborové didaktiky, v níž si studenti určitou vlastní činností vytvářejí předpoklady pro řízení obdobné činnosti žáků požadovaným způsobem a směřující k integrovanému pojetí. Klíčová slova: didaktika technické a informační výchovy, kompetence učitele k integrované výuce, integrovaná výuka, moderní materiální didaktické prostředky, stavebnice, žákovské laborování. 1. ÚVOD V našem školském systému aktuálně probíhá řada změn v oblasti koncepce a realizace kurikula a to na úrovni jak základního, tak i středního školství /RVP, tvorba ŠVP, odpovídající změny v pojetí výuky/. V této souvislosti byly na Katedře technické a informační výchovy PdF UP v Olomouci ve výuce navazujícího magisterského studia studijního programu Učitelství technické a informační výchovy pro střední školy a 2. stupeň základních škol realizovány určité dílčí změny v oblasti výuky oborové didaktiky technické a informační výchovy. Uvedené inovace výuky oborové didaktiky technické a informační výchovy jsou v souladu se současnými požadavky na změnu strategie výuky technických a informatických předmětů danými změnou filozofie vnášenou Rámcovými vzdělávacími programy. Důraz je kladen na posílení vytváření specifických kompetencí významných pro realizaci příslušných RVP (respektive ŠVP). 2. VÝCHODISKA: KONSTRUKTIVISTICKÉ PŘÍSTUPY A ČINNOSTNÍ POJETÍ VÝUKY Z konstruktivistických teorií učení vyplývá, že učitelé při realizaci výuky uplatňují především takové přístupy, s nimiž mají sami zkušenosti ze své pregraduální přípravy. [1]. Výuka oborové didaktiky je tak nyní doplněna o segment, v němž si studenti prožitkem vlastní činnosti vytvářejí předpoklady pro řízení obdobné činnosti žáků. Dalším důležitým aspektem, na nějž se v souladu s pojetím výuky směřující k realizaci vzdělávací oblasti Člověk a svět práce na ZŠ a též s pojetím vybraných odborných předmětů vyučovaných na středních školách zaměřujeme je směřování k integrovanému pojetí výuky. Pojmem integrovaná výuka autoři V. Spilková [2] i J. Podroužek [3] chápou integrovanou výuku ve smyslu spojení (syntézy) učiva jednotlivých učebních předmětů nebo kognitivně blízkých vzdělávacích oblastí v jeden celek s důrazem na komplexnost a globálnost poznávání, kde se uplatňuje řada mezipředmětových vztahů. Integrovaná výuka tak není založena jen na předmětovém kurikulu, ale vychází z tzv. integrovaného kurikula. Toto chápání, kdy integrovaná výuka směřuje k syntéze, k hledání vztahů a souvislostí mezi jednotlivými prvky obsahu vzdělání, zdůrazňována je komplexnost a celostnost poznávání odpovídající životní realitě, je východiskem uplatňovaného přístupu. Respektován je tak požadavek na uceleně pojatou výuku o technice, která zahrnuje i její širší souvislosti (přírodovědné, společenské i humanitní). V této souvislosti je pro nás inspirativní publikace [4] zabývající se problematikou integrovaného pojetí výuky v přírodovědných předmětech, otázkám aplikace konstruktivistických teorií v oblasti výuky přírodovědných 1

2 vyučovacích předmětů a jejich vazbou na integrované pojetí výuky je dále mj. věnován i pramen [5]. 3. VYMEZENÍ SOUBORU PROBLÉMŮ DIDAKTIKY TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ SMĚŘUJÍCÍCH K ROZVÍJENÍ KOMPETENCÍ K INTEGROVANÉ VÝUCE V úvodu řešení projektu byla provedena analýza aktuálního obsahu vzdělávání s cílem nalézt oblasti, které jsou buď problematické z hlediska osvojení (jejich osvojení představuje zpravidla pro studenty určitou obtíž), nebo mají např. určitý interdisciplinární charakter a jsou tedy vhodné k realizaci integrovaného pojetí výuky. Vybrány byly tyto oblasti: elektronika, design a konstruování, digitální technika, integrace ICT do výuky, aspekt bezpečnosti práce. Na takto vymezený obsah je následně zaměřena pozornost v praktické části výuky oborové didaktiky. 4. VÝBĚR SOUBORU MATERIÁLNÍCH DIDAKTICKÝCH PROSTŘEDKŮ POTŘEBNÝCH PRO ZAČLENĚNÍ UVEDENÉ PROBLEMATIKY DO VÝUKY OBOROVÉ DIDAKTIKY Za účelem realizace výuky vybraných témat ve výše uvedených oblastech byly vybrány tyto materiální didaktické prostředky (dále jen MDP): Elektrotechnická a elektronická laboratoř EDISON4.0: Učitelé i žáci mohou v tomto simulačním programu vytvářet virtuální elektrické a elektronické obvody s využitím nejčastěji užívaných elektronických komponent (baterie, rezistory, diody, žárovky, LED diody, tranzistory i logická hradla) zobrazovaných ve fotorealistické podobě a zároveň za pomocí elektrotechnických schémat. K dispozici jsou propojovací panely a také řada virtuálních přístrojů (zdroje napětí, zdroje signálu, měřící přístroje, osciloskopy aj.). Tento simulační program nalezne uplatnění při seznámení žáků se základními zákonitostmi u jednoduchých obvodů na základní škole (zapojení se žárovkami, spínači, Ohmův zákon...), tak i při analýze a syntéze obvodů na střední škole. Umožňuje sestavení složitějších obvodů s polovodičovými součástkami a modelování jejich chování. V lineárních obvodech lze zobrazit také charakteristiky obvodových prvků a odvodit matematický model popisující chování obvodu. Program umožňuje mj. provedení analýzy výstupu sestaveného obvodu v závislosti na frekvenci nebo analyzovat časový průběh napětí na nabíjejícím se kondenzátoru. Blíže viz [6]. Systém Edison 4 CZ obsahuje sbírku přes sto sestavených obvodů zahrnutých do souboru pokusů k tématům: Ohmův zákon, dělič napětí, rezistory zapojené v sérii a paralelně, RC obvod, dolnofrekvenční RC propust, obvody s LED, bipolární transistor, obvod s tranzistorem MOS, multivibrátor, hradlo AND. Na těchto a dalších obvodech mohou budoucí učitelé rychle a efektivně ověřovat možnosti aplikace programu i obvodů samotných pro práci se svými žáky, mohou je zapojit do přípravy na vyučovací hodinu a využít program při realizaci mikrovýstupů. Součástí aplikace je i možnost testování znalostí žáků pomocí problémových učebních úloh, hledání závad apod. V případě přípravy souboru učebních úloh program nabízí při jejich řešení: výběr z možností, kdy řešitel musí zvolit správnou odpověď, dotaz na hodnotu, kdy je třeba při řešení úlohy provést výpočet a správnou hodnotu vepsat do dialogového boxu, řešení problémů, kdy je v elektrickém obvodu nutné najít chybnou součástku za pomoci virtuálních měřicích přístrojů. Konstrukční stavebnice LEGO Mindstorms for Education: Konstrukční stavebnice LEGO Mindstorms for Education je moderním MDP umožňujícím mj. integraci ICT v obecně technickém předmětu na ZŠ, své místo však nachází i na gymnáziu jak v jeho víceleté, tak v klasické formě, či na technicky zaměřených středních odborných školách. Uplatnění nalézá i na vysokých školách, kde je využívána jednak na pedagogických fakultách při přípravě budoucích učitelů obecně technického předmětu a jednak na technicky zaměřených vysokých školách při přípravě budoucích odborníků techniků (např. oblast programování, automatizace apod.). Jde o vhodný prostředek pro aplikaci projektové metody výuky, pro realizaci skupinové (i samostatné) práce žáků na nejrůznějších projektech výzkumného charakteru (žákovské laborování). Budoucí učitelé si nejdříve osvojí postupy činností se stavebnicemi a následně se zaměří na projektování a realizaci výuky využívající tento moderní MDP. Pro použití stavebnic Lego Mindstorms, příslušných senzorů a fotovoltaického minipanelu ve výuce byl navržen soubor vzorových učebních úloh, mj: učební úlohy zaměřené na dataloging a měření vybraných fyzikálních veličin, učební úlohy zaměřené na měření na fotovoltaickém minipanelu, učební úlohy zaměřené na realizaci modelu fotovoltaické elektrárny, modelování činnosti FV elektrárny, učební úlohy zaměřené na realizaci inteligentních modelů (vozítka a samohyby různé konstrukce), učební úlohy zaměřené na programování realizovaných modelů, učební úlohy zaměřené na realizaci modelů vyžadujících komunikace dvou či více kostek NXT (a RCX), programování vzájemné komunikace. Bezpečnost práce a ochrana zdraví při práci: 2

3 Bezpečnost a ochrana zdraví při práci je velmi důležitou součástí činností člověka v jeho běžném pracovním životě, ale i mimo něj, která má výrazný integrující charakter. Cílem bezpečnosti práce je předcházení a omezování rizik ohrožujících životy a zdraví zaměstnanců při práci, která vznikají nejen působením škodlivých faktorů, špatnou volbou a použitím pracovních prostředků a postupů, ale i působením nevhodného uspořádání pracoviště či nízkou úrovní vzdělávání v této oblasti. Bezpečnost a ochrana zdraví při práci je součástí nejen každé pracovní činnosti ale i výchovně vzdělávací činnosti a je ovlivněna pracovními podmínkami a charakterem práce, výchovou a vzděláváním. Proto je tato oblast velmi významná zejména z pohledu výuky a vzdělávání. Za účelem realizace výuky vybraných témat byly vybrány a do výuky začleněny také interaktivní prezentace na téma: 1. Požární ochrana. 2. Pravidla první pomoci při úrazu. 3. Všeobecné požadavky bezpečnosti práce. Zásady bezpečnosti práce při obrábění kovu a dřeva. 4. Bezpečnostní předpisy v oblasti elektrotechniky. 5. Revize a kontrola ručního elektrického nářadí. Kontrola elektrických spotřebičů. Výše uvedené didaktické prostředky umožňují ve výuce oborové didaktiky zdůraznit také důležitou návaznost na aktuální legislativní požadavky. 5. LEGO: NÁSTIN MOŽNÝCH APLIKACÍ Při aplikaci infračerveného senzoru typu optická závora spolu s měřením času lze provádět řadu měření týkajících se problematiky kinematiky hmotného bodu. Senzor úhlu/otáček nalezne uplatnění např. při objasňování zákonitostí spojených se studiem dějů u mechanického oscilátoru matematické či fyzikální kyvadlo (přeměny mechanické energie a zákonitosti kmitání mechanického oscilátoru) nebo v oblasti studia zákonitostí rotačního pohybu těles. Čidla teplotní naleznou uplatnění v oblasti molekulové fyziky a termodynamiky (změna vnitřní energie soustavy a konání práce, tepelná výměna, kalorimetrická měření, fázové přeměny). Teplotní čidla společně s čidlem barometrického tlaku naleznou uplatnění při ověřování či odvozování zákonitostí spojených s rovnovážným stavem termodynamické soustavy. Čidla el. proudu, el. napětí a čidlo magnetického pole naleznou široké uplatnění v oblasti elektromagnetického pole, v oblasti elektrického měření neelektrických veličin (kupříkladu tenzometrická měření) potom převodník proudu ± 10 ma. V oblasti studia zákonitostí mechanického kmitání pružinového oscilátoru se uplatní jednoosý akcelerometr (stejně tak v oblasti dynamiky tuhého tělesa, vozíčková dráha apod.). V oblasti optických měření např. ve fotometrii, či v oblasti měření vybraných optických charakteristik materiálů pro optiku se uplatní různé varianty optických čidel. V oblasti chemie a elektrochemie nalezne uplatnění řada čidel pro měření ph a elektrické vodivosti. Čidlo pro měření radioaktivního záření (alfa, beta, gama) nalezne uplatnění v oblasti fyziky částic a nauky o materiálech. V oblasti akustických měření nalezne uplatnění čidlo akustického tlaku jak při čistě fyzikálních měřeních tak např. při monitorování úrovně akustického tlaku (akustické pozadí) v rámci monitorování kvality životního prostředí či chodu různých zařízení. Zajímavostí je např. čidlo pro monitorování srdečního tepu, které se umísťuje na prst ruky či ušní boltec a které nalezne uplatnění v rámci výuky biologie či v oblasti sportu. Zpracováno na základě pramenů [7], [8] a [9]. 6. ZÁVĚR Aplikace uvedených moderních MDP v praktické části výuky oborové didaktiky přináší příležitost k vytváření a rozvíjení klíčových a odborných kompetencí učitele technické a informační výchovy, jedná se mj. o: soubor kompetencí k práci s uvedenými MDP, ty následně podmiňují vznik dalších kompetencí: kompetence k organizaci práce žáků s uvedenými MDP. Vedle naplňování obecných cílů jakými jsou rozvoj technického myšlení žáků a rozvoj organizačních a komunikačních dovedností žáků jsou zvláště ve vztahu k integrované výuce důležité dovednosti jako žákovské laborování a dovednost řešení vybraných problémů a učebních úloh komplexního charakteru, z nichž některé byly naznačeny výše. Lze shrnout, že oborová didaktika má pro završení učitelského studia neoddiskutovatelný význam. Aby však mohlo dojít k naplnění jejího účelu, musíme výuce věnovat patřičný časový prostor. V takto vytvořeném rámci je třeba mj. aplikovat výuku s použitím vhodně volených materiálních didaktických prostředků k tomu, aby u budoucích učitelů mohlo dojít k utváření příslušných klíčových a odborných kompetencí. Uvedené moderní MDP mj. usnadňují integraci žákova poznání jak ve směru horizontálním (mezipředmětové vztahy), tak ve směru vertikálním - přechod od konkrétně názorného k abstraktnímu, od znalostí k dovednostem i praktické povahy, od teorie k praxi. 3

4 7. ODKAZY [1] SPILKOVÁ, V. Kurikulární reforma jako výzva pro proměny učitelského vzdělávání. In Aktuální požadavky základních škol na oborovou skladbu učitelské přípravy. Olomouc : Votobia, 2006, s ISBN [2] SPILKOVÁ, V. Integrace obsahu učiva v primární škole. In K současným problémům vnitřní transformace primární školy. Pedagogická fakulta Univerzity Karlovy. Praha : PdF UK, 1998, s ISBN [3] PODROUŽEK, L. Integrovaná výuka na základní škole. 1. vydání. Plzeň : Nakladatelství Fraus, s. ISBN [4] BÍLEK, M.; RYCHTERA, J.; SLABÝ, J. Integrovaná výuka přírodovědných předmětů. [cit ]. Dostupné z URL: < [5] NEZVALOVÁ, D. ed. Konstruktivismus a jeho aplikace v integrovaném pojetí přírodovědného vzdělávání. Integrovaná přírodověda. 1. vyd. Olomouc : VUP, s. ISBN [6] Firemní materiály BEN: Elektrotechnická a elektronická multimediální laboratoř EDISON 4.0 [cit ] Dostupné z URL: < edison.aspx>. [9] Firemní materiály EDUXE: sensory HiTechnic [cit ] Dostupné z URL: < AUTOŘI Martin Havelka: odborný asistent Katedry technické a informační výchovy na PdF UP v Olomouci. Ve své odborné práci na katedře se zaměřuje na oblast výuky strojírenských předmětů (technická mechanika, stroje a zařízení), vede i didakticky zaměřené disciplíny, mj. Svět práce a dále Speciální didaktické praktikum zaměřené na využití moderních materiálně didaktických výukových prostředků (LEGO Mindstorms for Education, dataloging se senzory LogIT DCP Microsense). Jiří Kropáč: docent Katedry technické a informační výchovy na PdF UP v Olomouci. V odborné i vědecké činnosti je zaměřen na didaktiku technických předmětů, na otázky didaktické transformace, na problematiku širších souvislostí techniky. Čestmír Serafín: docent Katedry technické a informační výchovy na PdF UP v Olomouci. Ve výzkumné práci se orientuje na oblast elektrotechniky a elektroniky v edukaci, elektrotechnické stavebnice a problémy didaktiky elektrotechnicky orientovaných předmětů. DODATEK DALŠÍ INFORMACE Příspěvek vznikl za podpory projektu FRVŠ č. 1384/2009. PŘÍLOHA K ČLÁNKU Pro ilustraci způsobu, jakým je v duchu aplikace konstruktivistické teorie v praktické části výuky oborové didaktiky využíváno některých výše uvedených MDP uvádíme zjednodušený pracovní list (vzhledem k charakteru a rozsahu článku bez grafických prvků a ilustrací) k jednomu z řady témat řešených při práci s konstrukční stavebnicí LEGO Mindstorms for Education. [7] Firemní materiály EDUXE: Senzory DCP Microdevelopments použitelné s LEGO [cit ] Dostupné z URL: < [8] Firemní materiály EDUXE: Elektrické prvky LEGO [cit ] Dostupné z URL: < >. 4

5 Téma: Energie ze Slunce /navazuje na společný úvod Obnovitelné zdroje energie/ Cíle projektu /společné pro uvedená témata/: Řešitelé: znají princip činnosti fotovoltaického panelu; chápou význam základních parametrů fotovoltaického panelu a jsou schopni s nimi pracovat; mají základní přehled o praktických možnostech využití fotovoltaické techniky; znají trendy v oblasti využití fotovoltaické techniky; jsou schopni posoudit možnosti použití fotovoltaického systému jako alternativního zdroje elektrické energie; jsou schopni posoudit konkrétní lokalitu z hlediska aplikace fotovoltaické techniky; při práci s konstrukční stavebnicí jsou schopni pracovat dle návodu i samostatně tvořivě řešit problémy; získané poznatky a osvojené dovednosti jsou schopni aplikovat při plánování a realizaci výuky daného tématu. Pomůcky: stavebnice LEGO Mindstorms kostka RCX PC software ROBOLAB v 2.9 fotovoltaický minipanel sensory LEGO a sensory DCP Microsense Motivace: Získávání čisté energie z obnovitelných zdrojů energie (OZE) formou přeměny energie dopadajícího světla (elektromagnetické záření) na elektrickou energii prostřednictvím fotovoltaických článků je jednou z perspektivních možností. V současnosti je ve vývoji nová generace těchto článků, která má mít vyšší účinnost přeměny a schopnost přeměny i při osvětlení rozptýleným světlem (schopnost pracovat i při podmračeném počasí). Dílčí úlohy: U1: Zpracujte přehled faktorů, které aktuálně v pozitivním či negativním smyslu ovlivňují možnosti masovějšího využití fotovoltaické techniky pro výrobu ekologicky čisté elektrické energie. U2: Zpracujte informativní přehled o stavu využití solární energie v naší republice. /Použijte fulltextové vyhledávání hesla: Solární liga, Slunce do škol, Napájeni Sluncem, Solartec aj./ U3: Sestavte písemný přehled aplikací fotovoltaické techniky, s nimiž jste se setkali či víte, že jsou v praxi užívány. /Svůj přehled porovnejte se seznamem aplikací./ U4: Informace získané při plnění výše uvedených úloh zpracujte do přehledného didaktického materiálu, který bude použitelný pro výuku tématu OZE využití energie slunečního záření. Přehled aplikací fotovoltaické techniky /k projektu Energie za Slunce/ 1. skupina - mobilní aplikace s malými požadavky na dodaný výkon, pracující na malé napětí (zpravidla náhrada či doplnění bateriového provozu): hodinky (např. Citizen systém EcoDrive), kalkulátory, hračky a modely, nabíječe akumulátorů, spotřební elektronika napájená či dobíjená solárními články (kapesní svítilny, zahradní noční osvětlení s akumulátorem a solárními články, radiopřijímač, ultrazvukový odpuzovač hlodavců či bodavého hmyzu, apod.). 2. skupina mobilní popř. stacionární aplikace pracující v místech bez přístupu k rozvodné soustavě: parkovací automat, dopravní značení samostatně stojící prvek emitující světlo s pomocí LED, samostatně stojící meteorologická zařízení (letiště, meteostanice apod., zařízení na sterilizaci vody pomocí UV lampy (humanitární pomoc pro oblast s nedostatkem pitné vody), experimentální (zpravidla závodní) automobily a ultralehká letadla, tzv. ostrovní FV napájecí systémy (mj. karavany, jachty apod.). 3. skupina silnoproudé (ryze napájecí) aplikace: FV elektrárny fasádní a střešní systémy, solární panely družic, kosmických sond a orbitálních stanic. Praktická činnost se stavebnicí: U5: S užitím fotovoltaického minipanelu realizujte v několika po sobě následujících dnech monitorování intenzity dopadajícího slunečního záření v závislosti na čase. Využijte dataloging a senzory (napěťový, proudový, čidlo intenzity osvětlení). U6: S užitím fotovoltaického minipanelu realizujte v několika po sobě následujících dnech monitorování vlivu umístění fotovoltaického panelu (orientace vzhledem ke světovým stranám a orientace vzhledem ke svislé ose) na energetický zisk z přeměny dopadajícího slunečního záření. Využijte dataloging a senzory (napěťový, proudový, čidlo intenzity osvětlení). Požadované výstupy: Výsledky měření vyhodnoťte a formulujte závěry týkající se vlivu umístění solárního panelu na energetický zisk. Výsledky měření zobecněte ve smyslu zhodnocení vlivu umístění solárního panelu na energetický zisk z hlediska jeho optimalizace v případě letního a celoročního provozu. Zpracujte výsledky řešení výše uvedeného souboru úloh do podoby komplexního didaktického materiálu pro realizaci výuky zaměřené na problematiku OZE pro: a) výuku na II. stupni ZŠ, b) výuku na střední škole. Téma: Fotovoltaická elektrárna /navazuje na úvod Energie ze Slunce/ 5

6 Cíle: /společné, viz výše/ Pomůcky: stavebnice LEGO Mindstorms kostka RCX PC software ROBOLAB v 2.9 fotovoltaický minipanel sensory LEGO a sensory DCP Microsense Dílčí úlohy: U1: Vyhledejte dostupné informace o uspořádání síťových a ostrovních fotovoltaických systémů v literatuře a informačních pramenech. Načrtněte bloková schémata pro síťový a ostrovní fotovoltaický systém. Vysvětlete funkci jednotlivých funkčních celků u obou systémů. Zhodnoťte výhody a nevýhody obou uspořádání a z toho plynoucí možnosti aplikace. U2: Vyhledejte, jaké parametry charakterizují fotovoltaický panel a fotovoltaický systém jako celek. Vymezte nejprve tyto parametry na základě vlastní úvahy. Výsledek poté srovnejte s parametry nalezenými u výrobce či prodejce takovéhoto systému. U3: Představte si, že jste majitel malé nemovitosti, která je mimo dosah elektrické rozvodné sítě /srub popř. karavan/. Zvolte počet osob (2, 4, 6), způsob provozu (víkendový či dlouhodobý letní) a množství provozovaných spotřebičů (osvětlení, lednička, rozhlasový přijímač, TV přijímač, GSM zabezpečovací zařízení apod.) a zjistěte jejich příkony. Vymezte počet a technické parametry spotřebičů (příkon, jmenovité napětí, jmenovitý proud). Vymezte typ provozu. Ke zvolenému zařízení navrhněte fotovoltaický systém (pro každý jeho prvek uveďte typ, množství, cenu a další parametry dle vlastního uvážení). Zhodnoťte výhody a nevýhody navrženého řešení. Fotovoltaické systémy mohou pracovat ve dvou principiálně odlišných uspořádáních. Jedná se buď o fotovoltaické solární systémy připojené na síť, nebo o tzv. izolované /popř. ostrovní/ fotovoltaické solární systémy. U4: S použitím stavebnice LEGO sestavte funkční model fotovoltaické elektrárny tak, aby její solární panel byl schopen sledovat pohyb Slunce na obloze během dne a elektrárna tak dosahovala maximální účinnosti přeměny energie dopadajícího záření na elektrickou energii. (V podmínkách učebny bude pohyb Slunce na obloze simulovat žárovka stolní lampy, s níž budeme pomalu pohybovat. Model musí při změně vnějších podmínek nalézt novou optimální polohu panelů.) Navrhněte princip činnosti modelu Sestavte model Vytvořte program pro řízení činnosti modelu Ověřte funkčnost modelu U5: Navrhněte a proveďte měření, při kterém ověříte a vyčíslíte míru efektivnosti polohování panelu modelu FV elektrárny ve srovnání s pevným panelem. Použijte sestrojený model FV elektrárny z předchozí úlohy a identický FV panel bez možnosti polohování. Použijte RCX kostku s senzory jako dataloger. Požadované výstupy: Výsledky měření vyhodnoťte a formulujte závěry týkající se vlivu polohování solárního panelu na energetický zisk. Výsledky měření zobecněte. Zpracujte výsledky řešení výše uvedeného souboru úloh do podoby komplexního didaktického materiálu pro realizaci výuky zaměřené na problematiku OZE pro: a) výuku na II. stupni ZŠ, b) výuku na střední škole. Dílčí úlohy pro praktickou činnost se stavebnicí: Poznámka: V procesu řešení úloh využijte poznatky z řešení předchozích částí projektu. Motivace: 6