Name
Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Σεναρίου με Θέμα “Καταλυτικοί Μετατροπείς Αυτοκινήτων” στο Πλαίσιο της S.T.E.M. Εκπαίδευσης. - Πολύδωρος Σταυρόπουλος, Μηχανολόγος Εκπαιδευτικός, MSc STEM στην Εκπαίδευση.
Topic
Electric Heated Catalytic Converter (EHCC).
Learning time
3 hours and 10 minutes
Designed time
3 hours and 15 minutes
Size of class
20
Description
Στο εργαστήριο Πληροφορικής με το ελεύθερο λογισμικό Easy Java Simultions θα υπολογίσουν σε προσομοίωση εκτελέσιμου αρχείου JAR τους αυλούς ροής του φορέα του καταλύτη και τον όγκο. Επίσης με το ελεύθερο λογισμικό του Tracker θα κάνουν ανάλυση video για τον υπολογισμό του χρόνου θέρμανσης της αντίστασης του καταλύτη. Στο εργαστήριο αυτοκινήτου οι μαθητές μόνοι τους θα μετρήσουν με όργανα και θα υπολογίσουν τα χαρακτηριστικά μεγέθη του ηλεκτρικά θερμαινόμενου καταλυτικού μετατροπέα : • Τάση • Ένταση • Αντίσταση • Ισχύ • Θερμοκρασία • Ανάλυση καυσαερίων με κρύο καταλύτη και με θερμό για να αντιληφθούν τη διαφορά.
Mode of delivery
No mode selected
Aims
Σκοπός του σεναρίου αυτού είναι οι μαθητές να αποκτήσουν μια ουσιαστικότερη γνωριμία και επαφή με τους καταλυτικούς μετατροπείς των αυτοκινήτων, να ανακαλύψουν βαθύτερες γνώσεις για τον ηλεκτρικά θερμαινόμενο καταλύτη, τη δομή και τη λειτουργία του. Να ευαισθητοποιηθούν για την προστασία του περιβάλλοντος από την προσφορά του καταλύτη αυτού.
Outcomes
Knowledge, Application, Affective learning outcomes
Editor
sv1ahh
Edit
Φάση 1η: Έλεγχος προ-αντιλήψεων των μαθητών (10 + 10 λεπτά)  
20 minutes)
  • Investigate
    10
    20
    1
    Διαβάστε στην ιστοσελίδα του ΕΠΑΛ Θεσσαλονίκης τα είδη των καταλυτών που υπάρχουν και δείτε την προσπάθεια που έχουν κάνει οι μαθητές με τους καθηγητές του για τη ψηφιακή μάθηση. Στη συνέχεια θα συζητήσουμε για 10 λεπτά τις πληροφορίες που συλλέξατε.
  • Practice
    10
    2
    0
    Στη συνέχεια θα απαντήσουμε σε ένα 10λεπτο Quiz. Quiz ανίχνευσης πρότερων γνώσεων.
Notes:
Λέξεις κλειδιά Μεταλλικός - κεραμικός καταλύτης, φορέας, θερμότητα, θερμοκρασία, ρύποι, ανάλυση καυσαερίων, αυλοί ροής καυσαερίων, τάση, ένταση, αντίσταση, ισχύς, πολύμετρο, αμπεροτσιμπίδα, θερμόμετρο υπερύθρων.
Resources linked: 0
Φάση 2η: Διατύπωση (χώρος) υποθέσεων : (25 λεπτά)
25 minutes)
  • Investigate
    7
    20
    0
    Για τη διευκόλυνση της διαδικασίας και ως αρχικό ερέθισμα προβάλλουμε στην οθόνη με χρήση του projector το video από το you tube με θέμα «How car exhaust system works» το εν λόγω Video έχει διάρκεια 7 λεπτών περίπου.
  • Discuss
    18
    0
    Ακολουθεί συζήτηση 18 λεπτών περίπου προκειμένου να διατυπωθούν οι υποθέσεις από τους μαθητές. Έχουν διδαχθεί στα προηγούμενα μαθήματα τα είδη των καταλυτών τη λειτουργία αυτών όσον αφορά τη μετατροπή των ρύπων καθώς και την έννοια της αντίθλιψης έμμεσα με εργαστηριακές μετρήσεις καταλυτών. Τα ερωτήματα της συζήτησης είναι :  πως ελέγχονται οι ρύποι των καυσαερίων;  πότε λειτουργεί ο καταλύτης;  πως υπολογίζεται ο συνολικός αριθμός των αυλών ροής καυσαερίων που φέρει ο καταλύτης;
Notes:
Resources linked: 0
Φάση 3η : Διερεύνηση – Δεδομένα – Ανάλυση Δεδομένων (90 λεπτά)
90 minutes)
  • Read Watch Listen
    0
    Μακροσκοπικά το θέμα της διδασκαλίας μας είναι ο έλεγχος των ηλεκτρικών μεγεθών του ηλεκτρικά θερμαινόμενου καταλύτη, ο υπολογισμός των αυλών ροής και η ανάλυση καυσαερίων με κρύο και θερμό καταλύτη. Σύνδεση προβλήματος μέσω της Υπολογιστικής Επιστήμης
  • Read Watch Listen
    10
    20
    0
    Αρχικά θα προσδιορίσουμε το διδακτικό αντικείμενο με 10λεπτη συζήτηση και θα διαμορφώσουμε κατάλληλα τους στόχους μετά την ανίχνευση των πρότερων αντιλήψεων των μαθητών και των αρχικών υποθέσεων. Απαραίτητος Εξοπλισμός: συσσωρευτές, καλώδια, αμπεροτσιμπίδα, πολύμετρο, θερμόμετρο υπερύθρων.
  • Produce
    0
    Η τάση των δύο συσσωρευτών που έχουν συνδεθεί παράλληλα είναι 12,6 Volts μετρημένη με ψηφιακό πολύμετρο (φωτογραφία) εν κενό. Όταν συνδεθεί όμως ο καταλύτης, η τάση του συσσωρευτή πέφτει κατά 1 Volt (11,6 Volts). Το ρεύμα που καταναλώνει στην προαναφερόμενη τάση (11,6 Volts) είναι 180 Amperes, μετρημένο με αμπεροτσιμπίδα συνεχούς ρεύματος (φωτογραφία). Η ισχύς που καταναλώνει το ηλεκτρικό μέρος πυράκτωσης του καταλύτη είναι περίπου 2088 Watts στην τάση των 11,6 Volts. Η αντίσταση της θερμαινόμενης διάταξης (στα 11,6 Volts με 180 Amperes κατανάλωση) υπολογίζεται με το νόμο του Ohm σε 0,064 Ohms.
  • Investigate
    20
    20
    0
    Προσομοίωση στο EJS (Φύλλο εργασίας EJS -20 λεπτά) Εδώ οι μαθητές θα προχωρήσουν στον υπολογισμό του συνολικού αριθμού αυλών ροής καυσαερίων του καταλύτη. Επίσης θα υπολογιστεί ο όγκος του μεταλλικού φορέα του καταλύτη κυλινδρικής μορφής. Η όλη διαδικασία θα γίνει με τη χρήση του εκτελέσιμου αρχείου JAR σε περιβάλλον Java.
  • Investigate
    20
    20
    0
    Φύλλο έργου-εργασίας Tracker υπολογισμού χρόνου προθέρμανσης (20 λεπτά). Αν υπάρχει δυνατότητα βιντεοσκόπησης μπορούν οι μαθητές με το κινητό να καταγράψουν την πυράκτωση της αντίστασης (10 λεπτά), αν όχι, μπορείτε να κατεβάσετε το video παρακάτω στη σελίδα αυτή. Οι μαθητές με τη βοήθεια του Tracker θα κάνουν ανάλυση και θα υπολογίσουν το χρόνο πυράκτωσης - προθέρμανσης της αντίστασης.
  • Practice
    20
    20
    0
    Φύλλο έργου-εργασίας μέτρησης των ηλεκτρικών μεγεθών (20 λεπτά). Θα γίνουν μετρήσεις και υπολογισμοί στο εργαστήριο αυτοκινήτου.
  • Investigate
    20
    20
    1
    Φύλλο έργου-εργασίας ελέγχου των ρύπων (20 λεπτά). Οι μαθητές θα μετρήσουν και θα αντιπαραβάλλουν τα μετρήσιμα αποτελέσματα με κρύο καταλύτη και θερμό. Η διαφορά των τιμών των ρύπων στις δυο αυτές φάσεις καταγράφονται στο απαντητικό έντυπο
Notes:
Χώρος πειραμάτων Σκοπός μας σε αυτή τη φάση είναι το computational thinking. Θα εργαστούν με μοντέλο προσομοίωσης καταλύτη σε JAVΑ. Θα υπολογίσουν το Χρόνο προθέρμανσης της αντίστασης στο ελεύθερο λογισμικό TRACKER. Θα αναγνωρίσουν οι μαθητές τους τύπους και τα εμπλεκόμενα μεγέθη μέσω των προσομοιώσεων που λειτουργούν ως εικονικά εργαστήρια και να βγάλουν πολύτιμα συμπεράσματα τα οποία θα εφαρμόσουν μετέπειτα στην πράξη και σε παρόμοια προβλήματα. Οι μαθητές διερευνούν πληροφορίες για το πως χρησιμοποιείται ο αναλυτής καυσαερίων. Στη συνέχεια θα αυτενεργήσουν και θα δημιουργήσουν μετρώντας και καταγράφοντας τα αποτελέσματα των ρύπων σε πραγματικό όχημα. Θα μάθουν πως συμπληρώνεται η κάρτα καυσαερίων. Θα αντιληφθούν τη σημασία του καταλύτη για την προστασία του περιβάλλοντος. Για να ελέγξουμε την εγκυρότητα των αποτελεσμάτων θα πρέπει να ανατρέξουμε στο τι προτάσσει η θεωρία και οι αναλυτικές μαθηματικές λύσεις για τα παραπάνω διατυπωμένα προβλήματα. Στη συνέχεια θα αποσαφηνίσουμε τις αρχικές εικασίες των μαθητών και θα τις θέσουμε σε αντιπαράθεση με ότι έμαθαν από τη συγκεκριμένη διδακτική ενότητα ώστε να προχωρήσουμε στην διαδικασία μεταγνώσης-αναστοχασμού.
Resources linked: 0
Φάση 4η : Συζήτηση – Εφαρμογές – Μεταγνώση - Αναστοχασμός, (Αυτοαξιολόγηση) (30 λεπτά)
30 minutes)
  • Read Watch Listen
    15
    20
    0
    Δίδεται το φύλλο αυτοαξιολόγησης που υπάρχει λίγο παρακάτω στο μαθητή με χρονικό περιθώριο 15 λεπτών για να το συμπληρώσει. Το φύλλο περιέχει μικρές εργασίες και ερωτήσεις αξιολόγησης. Ακολουθεί 15 λεπτη συζήτηση για το "τι έλεγαν οι μαθητές πριν και τι λένε τώρα..." (μεταγνώση).
  • Collaborate
    15
    20
    0
    Quiz αυτοαξιολόγησης
  • Produce
    0
    Αν επιθυμείτε μπορείτε να κατεβάσετε από τα δυο παρακάτω link εφαρμογές που τρέχουν σε κινητά με λειτουργικό android. Οι εφαρμογές αυτές περιλαμβάνονται θεωρία για τους καταλύτες και ερωτήσεις κλειστού τύπου. Κατεβάζετε και αποστέλλετε την εφαρμογή με mail στα κινητά των μαθητών. Ακολουθεί η εγκατάσταση της εφαρμογής στο κινητό ή tablet με λειτουργικό android. Οι δύο αυτές εφαρμογές περιλαμβάνουν θεωρία για τους καταλύτες και ερωτήσεις κλειστού τύπου.
Notes:
Φύλλο έργου αυτοαξιολόγησης και Μεταγνώσης - Αναστοχασμό (15 + 15 λεπτά συζήτηση) Όλα τα παραπάνω επισυνάπτονται σε ένα τελευταίο φύλλο έργου μαζί με τις αρχικές εικασίες των μαθητών τις οποίες πρέπει να αξιολογήσουν κατάλληλα και να τις στηρίξουν ή απορρίψουν αιτιολογημένα μετά το ποσοστό νέας γνώσης που απέκτησαν. Στη συνέχεια επακολουθεί η συζήτηση για τα αποτελέσματα και η τυχόν αποσαφήνιση των αποριών. Οι μαθητές θα πρέπει μέσα από το φώς της νέας γνώσης να προχωρήσουν στη διαδικασία μεταγνώσης και να παγιώσουν τις σωστές απαντήσεις και μαθηματικές φόρμουλες που περιγράφουν το όποιο πρόβλημα, απορρίπτοντας μύθους, δοξασίες και λανθασμένες αρχικές εικασίες. Ο εκπαιδευτικός μπορεί να αφήσει τους μαθητές να συζητήσουν μεταξύ τους αρχικά για τις απαντήσεις τους και ύστερα να αντιληφθεί κατά πόσο οι μαθητές του αξιοποίησαν το όλο υλικό που τους δόθηκε, αν υπήρχαν σκοτεινά σημεία που απαιτούν αποσαφήνιση ή όποιο άλλο θέμα και τότε να επέμβει διακριτικά στη συζήτηση για να μεγιστοποιήσει το εκπαιδευτικό αποτέλεσμα, όπως ένας καλός μαέστρος έχει τον έλεγχο όλης της ορχήστρας. Κύριο του μέλημα είναι η ανάδειξη της μεταγνώσης, τι πίστευαν οι μαθητές πριν και τι μετά έπειτα από την εργαστηριακή δραστηριότητα και πάντοτε με αποκαλυπτικό τρόπο όσο το δυνατόν περισσότερο έτσι ώστε να εντυπωθεί καλύτερα το γνωστικό αντικείμενο στο νου του μαθητή. Για να κατεβάσετε το φύλλο αυτοαξιολόγησης - μεταγνώσης πιέστε στο Link : http://tools.inspiringscience.eu/author/resource/uuid/085a6eab Για να κατεβάσετε το φύλλο πληροφοριών πιέστε στο Link : http://tools.inspiringscience.eu/author/resource/uuid/5f0f0fa8
Resources linked: 0
Φάση 5η : Αξιολόγηση (25 λεπτά)
30 minutes)
  • Read Watch Listen
    15
    20
    0
    Διατίθενται 15 λεπτά στις ομάδες για τη διεκπεραίωση του QUIZ αξιολόγησης και άλλα 10 λεπτά για συζήτηση. Η δημιουργία του Quiz δίνει στον εκπαιδευτικό την προοπτική του μαθήματος και την ανατροφοδότηση για το τι έχουν και το τι δεν έχουν μάθει οι μαθητές μας. Το Quiz περιλαμβάνει ερωτήσεις κλειστού τύπου και καλείται ο μαθητής να τις απαντήσει στον προαναφερόμενο χρόνο.
  • Practice
    15
    20
    0
    Quiz αξιολόγησης
Notes:
Oι μαθητές συνεργατικά εκτελούν το Quiz αξιολόγησης το οποίο έχει ως σκοπό να εδραιώσουν οι μαθητές περαιτέρω τη γνώση τους και την εμπειρία τους στα σχετικά προγράμματα υπολογισμού και να αντλήσουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το διδαχθέν γνωστικό αντικείμενο. Στο στάδιο αυτό ο εκπαιδευτικός συλλέγει τα συμπληρωμένα από τις ομάδες φύλλα έργου και αυτοαξιολόγησης της προηγούμενης φάσης (4ης). Συλλέγει επίσης τα φύλλα αξιολόγησης αυτής της φάσης και τα αξιολογεί στο γραφείο του. Συμπεράσματα Στην εργασία αυτή αναπτύχθηκε ο σχεδιασμός μιας διδασκαλίας σε δύο εργαστήρια α) πληροφορικής και β) αυτοκινήτων ενός τμήματος μηχανικών αυτοκινήτων. Εφαρμόζουμε μια δημιουργική δραστηριότητα με επίλυση προβλήματος και πείραμα με χρήση της υπολογιστικής επιστήμης και σύγχρονων οργάνων μέτρησης. Οι μαθητές αυτενεργούν και με την επίλυση προβλήματος αντιλαμβάνονται τη σπουδαιότητα των απαντήσεων που έχουν δώσει μόνοι τους στα προβλήματα που τους θέτει το εκπαιδευτικό σενάριο. Γίνεται σαφέστατα τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου που ο μαθητής αυτενέργησε, χρησιμοποίησε μόνος του τον Υπολογιστή και όργανα και απέκτησε αυτοπεποίθηση των ικανοτήτων του.
Resources linked: 0

Learning Experience

One or more graphs might not display correctly, because one or more learning types do not have duration set.
Social learning graph will not display correctly, because no class size is set.
Social learning graph will not display correctly, because one or more learning types do not have group size set.