Το παρόν εκπαιδευτικό πρόγραμμα STEM προσφέρει στους μαθητές της Α’ Γυμνασίου την ευκαιρία να δημιουργήσουν μια μικρογραφία ενός πλήρως λειτουργικού ενεργειακού και μετεωρολογικού σταθμού, με όλα τα βασικά χαρακτηριστικά ενός αντίστοιχου πραγματικού συστήματος. Σκοπός του προγράμματος είναι να εισαγάγει τους μαθητές στις έννοιες της ανανεώσιμης ενέργειας, της μετεωρολογίας και της μεταξύ τους σχέσης μέσα από πρακτικές και βιωματικές δραστηριότητες.
Κατά τη διάρκεια του προγράμματος, οι μαθητές θα κατασκευάσουν και θα λειτουργήσουν:
- Ένα σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που αποτελείται από ανεμογεννήτρια και φωτοβολταϊκό πάνελ.
- Έναν μετεωρολογικό σταθμό, ο οποίος θα μετρά ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου, ύψος βροχής, θερμοκρασία, υγρασία πίεσης και φωτεινότητα.
- Ένα σύστημα μετάδοσης δεδομένων μέσω WiFi, ώστε οι μετρήσεις να αποστέλλονται σε μια cloud πλατφόρμα για επεξεργασία και γραφική απεικόνιση.
Οι μαθητές θα κατασκευάσουν βήμα-βήμα το σύστημα, συναρμολογώντας ηλεκτρονικά και μηχανικά μέρη, προγραμματίζοντας τη συλλογή, μετάδοση και ανάλυση των δεδομένων και μαθαίνοντας τη σχέση των μετεωρολογικών μετρήσεων με το κλίμα και την απόδοση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Οι μαθητές θα μάθουν να σχεδιάζουν μέρη του σταθμού τα οποία μπορούν να δημιουργηθούν με 3D printing ή και laser cutting.
Η διάρκεια του προγράμματος είναι 24 εβδομάδες, με 24 δραστηριότητες των 1,5 ωρών η καθεμία. Κάθε δραστηριότητα επικεντρώνεται στην κατασκευή ενός υποσυστήματος, ακολουθώντας μια σταδιακή και δομημένη εκπαιδευτική προσέγγιση.
Στόχοι του προγράμματος
Με την ολοκλήρωση του προγράμματος οι μαθητές και οι μαθήτριες θα είναι σε θέση να:
- Κατανοήσουν σε βάθος τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: Θα έχουν αποκτήσει εμπεριστατωμένες γνώσεις για τη λειτουργία των ανεμογεννητριών και των φωτοβολταϊκών, κατανοώντας τις αρχές παραγωγής ενέργειας από αυτές τις πηγές. Επιπλέον, θα μπορούν να εξηγούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε τεχνολογίας, καθώς και τη συμβολή τους στην προστασία του περιβάλλοντος.
- Εφαρμόζουν πρακτικά τις αρχές της μηχανικής και της κατασκευής: Θα έχουν αναπτύξει δεξιότητες συναρμολόγησης μηχανικών μερών, κατανοώντας τις βασικές αρχές της φυσικής και της μηχανολογίας που διέπουν τη λειτουργία των κατασκευών.
- Κατασκευάζουν και να συνδέουν ηλεκτρονικά κυκλώματα: Θα έχουν αποκτήσει πρακτική εμπειρία στην κατασκευή και σύνδεση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, αισθητήρων και μονάδων επεξεργασίας δεδομένων.
- Προγραμματίζουν και να αναλύουν δεδομένα: Θα έχουν μάθει να χρησιμοποιούν προγραμματιστικές γλώσσες και πλατφόρμες για τη συλλογή, επεξεργασία και απεικόνιση δεδομένων μετεωρολογίας και παραγωγής ενέργειας.
- Χρησιμοποιούν λογισμικό CAD για δισδιάστατη και τρισδιάστατη σχεδίαση: Θα έχουν αποκτήσει δεξιότητες στη χρήση λογισμικού CAD για το σχεδιασμό και τη δημιουργία εξαρτημάτων του συστήματος. Επιπλέον, θα μπορούν να δημιουργούν τρισδιάστατα μοντέλα και να τα χρησιμοποιούν για την κατασκευή πρωτοτύπων.
- Συνδέουν τις μετεωρολογικές μετρήσεις με τις κλιματικές συνθήκες: Θα έχουν αναπτύξει την ικανότητα να αναλύουν μετεωρολογικά δεδομένα και να τα συνδέουν με τις κλιματικές συνθήκες.
- Συνεργάζονται αποτελεσματικά σε ομάδες και να καινοτομούν: Θα έχουν αναπτύξει δεξιότητες ομαδικής εργασίας, επικοινωνίας και επίλυσης προβλημάτων.
Πληροφορίες Προγράμματος
- Ηλικία: Α’ Γυμνασίου
- Αριθμός μαθημάτων: 30
- Διάρκεια μαθήματος: 90′
- Αριθμός μαθητών: 12
Διαθεματικές Γνώσεις
- Φυσική: Τριβή, Ταχύτητα, Δύναμη, Νόμοι της Μηχανικής
- Τεχνολογία: Περίπλοκες Μηχανές, Αυτόματες Ρομποτικές Κατασκευές
- Μηχανική: Νοητικά Δίπολα – Στατικότητα ή Ευέλικτη Δόμηση, Δύναμη ή Ταχύτητα
- Μαθηματικά: Σύνθετες Αριθμητικές Πράξεις, Αναζήτηση Μοτίβων, Αλγόριθμοι & Απλός Προγραμματισμός
Θεματικές Ενότητες
Ενότητα 1η: Εισαγωγή στα ρομπότ & τις ρομποτικές κατασκευές, απλές μηχανές και μηχανισμοί
Ενότητα 2η: Εξοικείωση με το προγραμματιστικό περιβάλλον του Scratch, κίνηση κατασκευών μέσω κινητήρα και τηλεχειρισμός τους
Ενότητα 3η: Εισαγωγή στους αισθητήρες και στον αυτοματισμό, επιλογή τηλεχειρισμού ή αυτονομίας ρομποτικών κατασκευών
Ενότητα 4η: Εξοικείωση στη χρήση απλών αλγόριθμων στον προγραμματισμό της αυτονομίας των ρομποτικών κατασκευών (αποφάσεις, επαναλήψεις, τελεστές, μεταβλητές)
Ενότητα 5η: Εφαρμογή δεξιοτήτων στην κατασκευή «προχωρημένων» ρομποτικών κατασκευών