Vindskolen – STX – lærervejledning

Introduktion

Denne vejledning indeholder motivation til emnet, praktiske informationer samt en forløbsoversigt over det tværfaglige undervisningsforløb Vindskolen med estimeret tidsforbrug.

Udvikling af forløbet

Den store cleantech-virksomhed Siemens Wind Power, med hovedsæde i Brande, har bidraget til udviklingen af dette undervisningsmateriale. Naturvidenskabernes Hus har udarbejdet undervisningsmaterialet som er finansieret af Undervisningsministeriet. Skolerne Løgstrup Skole, Viborg Katedralskole og Favrskov Gymnasium, har bidraget med faglig sparring og test af materialet.

Om undervisningsforløbet Vindskolen

Der er i alt 19 arbejdsark til eleverne fordelt på følgende temaer

Temaer

Emner

Arbejdsark

1. Introduktion

1 - 3

2. Vindmøllens funktion og opbygning

4 -5

3. Placering af vindmøllen

10

6 - 15

4. Økonomi

2

16 - 17

5. Store vindmøller

1

18

6. Anbefaling til skolens ledelse

19

Materialet består af et grundforløb på ca. 5 lektioner á 50 min. Grundforløbet er markeret med grønt ovenfor. Der er lagt op til, at eleverne i grupper vælger et eller flere emner udover grundforløbet, som de undersøger, med henblik på at fremlægge deres konklusioner for klassen i forløbets afslutning. Klassen skal til sidst i plenum vurdere både konklusionerne fra grundforløbet, samt alle de undersøgte emner.

Forberedelser inden forløbet

Bed eleverne om, til første lektion, at have undersøgt følgende derhjemme:

1. Hvilken type energi kilde bruges til at opvarme huset?

2. Hvad er husstandens årlige el forbrug i kWh?

Forløbets omdrejningspunkt er, hvorvidt skolen kan og bør opsætte en husstandsvindmølle på, eller tæt ved skolen, som kan dække skolens energiforbrug. Tag evt. en snak med skolens ledelse om hvorvidt det er en reel mulighed, hvor eleverne kan bidrage til de nærmere undersøgelser, eller om forløbet i højere grad skal være et tænkt eksempel.

Eleverne skal bruge computere til alle emner, og der er behov for, at læreren kan vise film for klassen (links til disse findes i forløbsoversigten). Det anbefales at man undgår print af elev-vejledninger, da der er mange links til film og viden i vejledningerne.

Forløbet er designet således, at der ikke er krav til indkøb af apparatur, men det kan evt. suppleres med en række forsøg fx med modelvindmøller af typen ”Wind Pitch mini” samt vindhastighedsmålere (anemometre).

I tema 2, emne 10 er opgaven at lave en nabohøring. Dette kræver en aftale med naboer som har mulighed for at deltage i forløbet.

Tværfaglighed

Forløbet vindskolen er tværfagligt. Læreren kan med fordel inddrage andre lærere i dele af forløbet. I lektionsoversigten er arbejdsarkenes hovedfagområde markeret med farver (fysik/ naturgeografi /matematik/biologi/samfundsfag ) for at lette organiseringen af et tværfagligt forløb.

Materialet kan anvendes i naturvidenskabeligt grundforløb eller i et forløb i almen studieforberedelse.

Kernestof

Fysik- Energi, Lyd og Lys

Naturgeografi- Energi, energistrømme, energiressourcer og energiteknologi

- Produktion, forbrug, teknologi, ressourcer og bæredygtighed

- Analyse og tolkning af rumlige mønstre på baggrund af kort og billedmateriale

Matematik- Grafisk præsentation af et statistisk materiale

- Løse geometriske problemer

- Forholdsberegninger i ensvinklede trekanter

- xy-plot af datamateriale

Samfundsfag- Politiske beslutningsprocesser i Danmark

Biologi - Økologi – økosystemer

Hovedbegreber

Bæredygtig udvikling, cleantech i Danmark, klimaændringer, vindkraft, energi og effekt, elpriser, holdninger til vindenergi

Motivation for materialet

Der er nu 7 milliarder mennesker på jorden. Det er dobbelt så mange som for 40 år siden, og FN forventer, at der er 9,2 milliarder mennesker i 2050 (jf. www.un.org). For at opretholde en høj levestandard for hver enkelt verdensborger kræves der energi til produktion af fødevarer, brugsvarer, transport mm. Denne energi opnås i dag primært ved forbrænding af olie, kul og gas, hvilket producerer drivhusgasser som har en skadelig effekt på jordens klima. Derudover er disse ressourcer også begrænsede. Der er således behov for en mere bæredygtig udvikling af verdens energiproduktion indenfor vedvarende energikilder som sol-, vand- og vindkraft.

Elever i grundskolen kan blive meget bekymrede over de dystre fremtidsudsigter. Mange undervisningsforløb og -materialer om bæredygtig udvikling har lagt vægt på den enkeltes moralske ansvar for bæredygtig udvikling, hvilket har bidraget til bekymringerne.

I dette forløb fokuseres på at uddanne eleverne i, hvordan teknologi, i form af vindmøller, kan hjælpe med at løse de globale udfordringer. Eleverne får i forløbet et nuanceret billede af vindmøllers potentialer, både gode og dårlige, og bliver herved klædt på til at deltage i samfundsdebatten omkring bæredygtighed i fremtidens energiproduktion.

Danmark har en erhvervsmæssig styrkeposition inden for energi- og miljøteknologi (også kaldet Clean Technology eller cleantech). I den globale økonomi regnes cleantech for et af de vigtigste vækstområder. Fremskrivninger i 2014 viser, at vindmøllers bidrag til Danmarks elproduktion vil være over 50 procent i 2020.

Et vigtigt mål med undervisningsmaterialet er, at udbrede hvordan medarbejdere på den danske cleantech-virksomhed Siemens Wind Power bidrager til at løse klimaudfordringerne, og samtidig vise eleverne, at man kan gøre en forskel med en karriere inden for teknologi og naturvidenskab.

God fornøjelse med at undervise i Vindskolen!

Forløbsoversigt

(fysik/ naturgeografi /matematik/biologi/samfundsfag )

Introduktion

Indhold

Tid

Aktiviteter

Materialer

Klimaudfordringen

5 min

Se film/slideshow

”Klimafilmen” (fra afsluttet 1tonmindre.dk-kampagne, 2.07 min)

Bæredygtig energi

20 min

Arbejdsark 1 udfyldes og diskuteres i klassen

1. arbejdsark: Bæredygtig energi

Præsentér Siemens Wind Power

10 min

Vis reklame film

Siemens Wind Power reklamefilm: The Next Big Step (engelsk, ca. 3 min)

Skal skolen have en husstandsvindmølle?

15 min

Gruppeopdeling, præsentere udfordringen, se rollemodeller fra Siemens Wind Power

2. arbejdsark: Skal skolen have en husstandsvindmølle?

Husstandsvindmøllen – sådan ser den ud

10 min

Se film om opsætning af husstandsvindmølle. Snak om filmen

Film fra Energi Nord (3 min)

Afstand til bygninger

40 min

Placere vindmølle på kort over skolen

3. arbejdsark: Afstand til bygninger

Tema 1

Vindmøllers funktion og opbygning

Indhold

Tid

Aktiviteter

Materiale

Hvordan virker vindmøllen

5 min

Se film

Film: El fra vindmøller (2.55min)

Aerodynamik, induktion og transformation

30 min

Opgaver omkring aerodynamik, induktion og transformation

4. arbejdsark

Spoler, magneter, voltmetre og strømforsyninger til at arbejde med induktion og transformation. Sodavandsdåser eller papir

El effekt og energi

15 min

Fysikbegreberne effekt og nyttevirkning

5. arbejdsark

(fysik/ naturgeografi /matematik/biologi/samfundsfag )

Tema 2

Placering af vindmøllen

Emne

Tid

Aktiviteter

Materiale

1. Vindforhold

35 min

Udendørs forsøg og opgaver

6. arbejdsark

kompas eller kompas-app

2. Landskabets ruhed

15 min

Ruhedsklassificering

7. arbejdsark

3. Skyggekast

35 min

Beregne skyggekast og vurdere gener

8. arbejdsark

4. Refleksblink

15 min

Vurdere gener via refleksblink

9. arbejdsark

5. Vindmøllestøj, lydstyrke

50 min

Lave støjbarometer

10. arbejdsark, decibel-app eller lydstyrkemåler

6. Vindmøllestøj fra egen mølle

35 min

Se på hustandmøllens støjgener

11. arbejdsark

7. Vindmøllestøj og lydfrekvens

15 min

Arbejde med lydfrekvens

12. arbejdsark

8. Vindmøllens biologiske påvirkning

50 min

Diskussion ud fra arbejdsark

13. arbejdsark

9. Vindmøllemodstand

50 min

Elevens egen holdning til vindmøller. Diskussion af film. Debat i gruppen

14 arbejdsark

10. Naboer til jeres vindmølle

50 min

Nabohøring

15. arbejdsark

Tema 3

Økonomi

11. Priser på møller

50 min

Indsamling af priser, viden om indtægter og udgifter

16. arbejdsark

12. Skift til grønt elselskab?

50 min

Find billigste elpriser (kr/kwh). Andre omkostninger som fx afgifter

17. arbejdsark (link til ”Elsystemet lige nu” kræver Flash)

Tema 4

Store vindmøller

13. Store vindmøller, vindmølleparker

50 min

Film og opgaver

18. arbejdsark

Tema 5

Den endelige anbefaling

Emne

Tid

Aktiviteter

Materiale

Forberede oplæg for klassen

50 min

Forberede fremlæggelse i sidste lektion

19. arbejdsark. Elevernes arbejdsark og noter

Elevernes endelige anbefaling til skolens ledelse

50 min

Alle grupper præsenterer (5 min pr. præsentation)

6