کاردستی انرژی پاک کلاس ششم؛ ماکت خورشیدی و بادی
کاردستی انرژی پاک کلاس ششم را با یک خانه مقوایی، دو توربین بادی نمایشی و یک بادآستین ساده بساز. در این آموزش پرشین‌وی، قدم‌به‌قدم یک شهرک سبز کوچک آماده می‌کنی و یاد می‌گیری درباره انرژی خورشید و باد توضیح بدهی. وسایل اصلی هم مقوا، کاغذ رنگی، چسب و چند تکه نخ هستند.
این فعالیت برای تمرین موضوع انرژی در علوم ششم مناسب است. خانه و توربین‌های مقوایی، ماکت نمایشی‌اند و برق تولید نمی‌کنند. بادآستین، بخش قابل‌آزمایش کار است: نوارهای سبک آن با جریان هوا تکان می‌خورند. همین تفاوت را از ابتدا بدان تا هنگام ارائه، مدل کاغذی را با دستگاه واقعی اشتباه نگیری. اگر معلم اندازه یا وسیله مشخصی خواسته، آموزش را با همان تکلیف هماهنگ کن.
برای کاردستی انرژی پاک چه وسایلی لازم است؟
وسایل ساده ساخت خانه خورشیدی، برج بادی و بادآستین کاغذی.
- یک مقوای محکم حدود ۳۰ در ۴۰ سانتی‌متر برای زمینه.
- یک جعبه کوچک تمیز برای بدنه خانه و دو لوله کوتاه مقوایی برای برج‌ها.
- کاغذ سفید، آبی، سبز، زرد و یک تکه کاغذ آبی تیره.
- خط‌کش، مداد، ماژیک و مداد نقره‌ای یا سفید.
- قیچی نوک‌گرد و چسب مخصوص کاغذ.
- چند نوار کاغذ کشی یا دستمال کاغذی رنگی سبک.
- نخ کوتاه و چند کارت سفید برای توضیح بخش‌ها.
پیش از شروع، وسایل را روی میز بچین و سه قسمت کار را جدا کن: خانه خورشیدی، توربین‌های نمایشی و بادآستین. بهتر است برای زمینه از یک تکه کارتن تمیز استفاده کنی و روی آن کاغذ سبز بچسبانی. جعبه دارو یا مواد شیمیایی را انتخاب نکن. یک بسته‌بندی مقوایی ساده و تمیز، کار را راحت‌تر می‌کند.
برای این مدل به سیم، باتری، موتور، سوزن ته‌گرد، سیخ چوبی یا چسب حرارتی احتیاج نداریم. برش مقوای خیلی ضخیم را به بزرگ‌تر بسپار. اگر با ساخت حجم آشنا نیستی، آموزش کاردستی اشکال هندسی سه‌بعدی کمک می‌کند بدنه خانه و پایه‌ها را مرتب‌تر بسازی. اندازه‌های این راهنما پیشنهادی‌اند؛ لازم نیست همه قطعه‌ها دقیقاً هم‌اندازه عکس باشند.
انرژی خورشیدی و بادی چه فرقی دارند؟
خورشید به زمین نور و گرما می‌رساند. انسان از این انرژی برای کارهایی مثل گرم کردن و خشک کردن استفاده می‌کند. پنل خورشیدیِ فتوولتائیک واقعی می‌تواند نور را به برق تبدیل کند. صفحه آبی روی سقف ما فقط شکل ساده پنل را نشان می‌دهد؛ رنگ آبی و خط‌های نقره‌ای، کاغذ را به سلول خورشیدی تبدیل نمی‌کنند.
باد، هوای در حال حرکت است. این حرکت می‌تواند روی بادبان یا نوارهای کاغذی نیرو وارد کند. در توربین بادی واقعی، جریان هوا پره‌ها را می‌چرخاند و دستگاه با کمک مولد، برق تولید می‌کند. توربین‌های این آموزش ثابت‌اند؛ از آن‌ها برای معرفی شکل کلی استفاده می‌کنیم. برای دیدن اثر حرکت هوا، بادآستین را جدا می‌سازیم و آزمایش می‌کنیم.
باد و خورشید از منابع تجدیدپذیرند، اما همیشه و در همه جا با یک شدت در دسترس نیستند. شب، پنل از نور خورشید برق تولید نمی‌کند؛ مقدار تولید روز هم به شرایط وابسته است. باد نیز ممکن است ضعیف یا قوی باشد. بنابراین روی تابلوی مدرسه ننویس «این منابع همیشه برق یکسان تولید می‌کنند». یک جمله ساده و دقیق، از توضیح طولانی و اشتباه بهتر است.
ساخت ماکت خانه خورشیدی با مقوا
صفحه روی سقف از کاغذ است و فقط ظاهر پنل خورشیدی را نشان می‌دهد.
۱. بدنه و سقف خانه را آماده کن
یک جعبه کوچک را انتخاب کن و درِ آن را ببند. اگر ظاهرش شلوغ است، روی آن کاغذ روشن بچسبان. در و پنجره‌ها را با مداد بکش؛ لازم نیست برای پنجره سوراخ ایجاد کنی. ارتفاع خانه را طوری انتخاب کن که کنار برج‌های بادی خیلی بلند نباشد و فضای کافی برای کارت توضیح باقی بماند.
برای سقف شیب‌دار، یک مستطیل مقوایی بردار و از وسط تا کن. دو لبه پایین آن باید کمی از دیواره خانه بیرون بزنند. سقف را اول بدون چسب امتحان کن و بعد لبه‌های تماس را بچسبان. اگر سقف باز می‌شود، زیر دو شیب آن یک نوار مقوایی کوچک قرار بده. صبر کن اتصال‌ها خشک شوند و سپس خانه را جابه‌جا کن.
۲. صفحه خورشیدی کاغذی را روی سقف بگذار
از کاغذ آبی تیره، یک مستطیل متناسب با سقف ببُر؛ برای یک خانه کوچک، اندازه حدود ۵ در ۸ سانتی‌متر مناسب است. با خط‌کش چند خط افقی و عمودی نقره‌ای بکش تا طرح خانه‌خانه پیدا کند. صفحه را روی یکی از شیب‌های سقف بچسبان. دور آن را شلوغ نکن تا بیننده به‌راحتی قطعه اصلی را پیدا کند.
کنار خانه یک کارت بگذار و بنویس: «ماکت پنل خورشیدی؛ نمونه واقعی، نور را به برق تبدیل می‌کند.» اگر دوست داری مسیر تبدیل انرژی را نشان بدهی، روی کارت جدا بنویس «نور خورشید ← پنل واقعی ← برق». هنگام خواندن، مسیر را از خورشید شروع کن. این نوشته درباره وسیله واقعی است؛ ماکت تو خودش چراغی را روشن نمی‌کند.
نباید یک چراغ باتری‌دار را پشت خانه پنهان کنی و روشن شدنش را نتیجه صفحه کاغذی بدانی. برای شناخت مدار باتری، آموزش کاردستی مدار الکتریکی ساده فعالیت جداگانه‌ای دارد. موضوع مدار و موضوع منبع انرژی به هم مربوط‌اند، اما منبع برق هر وسیله را باید درست معرفی کنی.
ساخت توربین بادی نمایشی بدون سوزن
پره‌ها را به مرکز و برج بچسبان؛ این مدل نمایشی، ثابت است.
۳. برج‌های مقوایی را محکم کن
دو لوله مقوایی کوتاه، مثلاً حدود ۱۲ و ۱۵ سانتی‌متر، آماده کن. از لوله‌های سبک و تمیز استفاده کن و سطحشان را با کاغذ سفید بپوشان. برای هر برج، یک پایه مربعی حدود ۷ در ۷ سانتی‌متر ببُر. پایین لوله را به پایه بچسبان و برای محکم‌تر شدن، دو یا سه زبانه مقوایی کوچک در اطراف محل اتصال اضافه کن.
برج باید روی میز بایستد و با یک تماس آرام نیفتد. اگر پایه کوچک است، آن را بزرگ‌تر کن. قراردادن سنگ یا قطعه فلزی داخل برج لازم نیست؛ همین پایه پهن و سبک برای ماکت کافی است. قبل از نصب پره‌ها، برج‌ها را روی زمینه امتحان کن. فاصله مناسب باعث می‌شود قطعه‌ها به سقف خانه گیر نکنند.
۴. سه پره ثابت برای هر برج بساز
برای هر توربین سه نوار مقوایی حدود ۲ در ۷ سانتی‌متر ببُر و نوکشان را گرد کن. سر داخلی سه نوار را روی یک دایره کوچک مقوایی، با فاصله تقریباً برابر، بچسبان. یک دایره دیگر روی محل اتصال قرار بده تا ظاهر مرتب‌تری پیدا کند. این مجموعه را به قسمت بالای جلوی برج بچسبان.
در این روش پره‌ها ثابت می‌مانند؛ برای چرخش به آن‌ها فشار نده و وسطشان سوزن فرو نکن. روی کارت برج بنویس: «ماکت توربین بادی؛ پره‌های این مدل ثابت‌اند.» بعد در توضیح شفاهی بگو که پره‌های توربین واقعی با باد می‌چرخند و با وجود تجهیزات مناسب، مولد برق را به حرکت درمی‌آورند. چرخاندن یک قطعه کاغذ به‌تنهایی نشانه تولید برق نیست.
اگر معلم حتماً مدل چرخان خواسته، این نسخه ثابت پاسخ کامل آن تکلیف نیست و باید با راهنمای معلم سراغ یک سازوکار مناسب بروی. برای فعالیت دیگری درباره هوا، آموزش ساخت بادنما را هم ببین. بادنما و توربین برق‌ساز، کاربرد یکسان ندارند؛ نام هر وسیله را متناسب با کاری که انجام می‌دهد انتخاب کن.
ساخت بادآستین کاغذی برای مشاهده اثر باد
نوارهای سبک بادآستین، اثر حرکت هوا را قابل مشاهده می‌کنند.
۵. بدنه استوانه‌ای و نوارها را آماده کن
یک مستطیل کاغذی حدود ۱۵ در ۲۰ سانتی‌متر بردار. دو لبه کوتاهش را کمی روی هم بیاور و بچسبان تا یک استوانه کوتاه با دو دهانه باز بسازی. کاغذ خیلی ضخیم انتخاب نکن؛ قرار است بادآستین سبک باشد. پنج نوار باریک از کاغذ کشی سبک، هرکدام حدود ۲۰ سانتی‌متر، ببُر و به دور یکی از دهانه‌ها بچسبان.
در دو طرف دهانه دیگر، دو تکه نخ کوتاه بچسبان و انتهای آزادشان را به هم وصل کن تا دسته آویز بسازی. محل اتصال نخ را با یک تکه چسب کاغذی تقویت کن. آن را از نخ نگه دار؛ دو دهانه باید باز بمانند. برای خردسالان از نخ بلند استفاده نکن و این وسیله را دور گردن نینداز.
۶. حرکت نوارها را مقایسه و ثبت کن
اول بادآستین را در هوای آرام نگه دار و به نوارها نگاه کن. بعد با یک تکه مقوای جدا، از فاصله مناسب و به‌آرامی به سوی دهانه باز آن باد بزن. نوارهای سبک ممکن است در جهت جریان هوا حرکت کنند. صورتت را به وسیله نزدیک نکن و از سشوار یا وسیله گرم‌کننده استفاده نکن. همین باد زدن آرام برای مشاهده کافی است.
دو بار آزمایش کن: یک بار جریان ملایم و بار دیگر باد زدن کمی تندتر. فاصله و حالت نگه داشتن بادآستین را تا حد امکان یکسان نگه دار. بنویس نوارها چطور تغییر کردند. از این مشاهده، عدد دقیق سرعت باد به دست نمی‌آوری؛ وسیله تو بادسنج کالیبره‌شده نیست. هدف، دیدن اثر حرکت هوا روی نوارهای سبک است.
اگر نوارها تکان نمی‌خورند، بررسی کن به هم نچسبیده باشند و جلوی دهانه را نگرفته باشی. کاغذ سنگین را با نوع سبک‌تر عوض کن و محل چسب را کوتاه‌تر بگیر. برای آشنایی بیشتر با کاربردهای هوا می‌توانی مطلب از هوا چه استفاده‌هایی می‌شود را بخوانی و برای ارائه‌ات یک نمونه روزمره انتخاب کنی.
چطور شهرک انرژی‌های پاک را کامل کنیم؟
کارت‌های جلوی ماکت را پس از ساخت، با عنوان هر بخش کامل کن.
خانه را یک طرف زمینه و برج‌ها را طرف دیگر بگذار. قبل از چسباندن، جای کارت‌ها را مشخص کن و از بالا به ترکیب نگاه کن. بین وسیله‌ها فاصله بگذار تا هر کارت روبه‌روی بخش خودش قرار بگیرد. چند درخت کاغذی و یک خورشید زرد کافی است؛ تزئینات نباید توضیح اصلی را پنهان کنند.
روی سه کارت بنویس: «پنل خورشیدی نمایشی»، «توربین بادی با پره ثابت» و «بادآستین برای مشاهده حرکت هوا». در عکس، کارت‌ها پیش از نوشتن عنوان خالی‌اند؛ عنوان‌ها را با دست‌خط خوانای خودت اضافه کن. بادآستین را برای آزمایش جدا نگه دار و هنگام حمل، نخ و نوارهایش را داخل یک پاکت بگذار تا به برج‌ها گیر نکنند.
بهتر است نام پروژه، نام خودت و پایه ششم را روی یک کارت کوچک جدا بنویسی. برای تمرین ساخت قطعه‌های ساده هم کاردستی با کاغذ برای کودکان چند ایده دارد. از روی هر آموزش فقط قطعه موردنیازت را انتخاب کن؛ افزودن مدل‌های زیاد، لزوماً توضیح پروژه را بهتر نمی‌کند.
جدول ساده برای ارائه کاردستی انرژی پاک کلاس ششم
| بخش پروژه | در مدل ما چه می‌بینیم؟ | درباره نمونه واقعی چه بگوییم؟ |
|---|---|---|
| خانه خورشیدی | صفحه کاغذی روی سقف | پنل فتوولتائیک واقعی، نور را به برق تبدیل می‌کند |
| توربین بادی | برج و سه پره ثابت | باد پره‌ها را می‌چرخاند و سامانه مولد برق تولید می‌کند |
| بادآستین | تکان خوردن نوارهای سبک با جریان هوا | این مدل اثر باد را نشان می‌دهد و برق تولید نمی‌کند |
ارائه را با معرفی منبع انرژی شروع کن، بعد بخش متناظر ماکت را نشان بده و در پایان، محدودیت مدل را بگو. برای نمونه: «این صفحه کاغذی شبیه پنل خورشیدی است. پنل واقعی از نور برق می‌گیرد، اما این کاغذ فقط برای نمایش است.» چنین توضیحی نشان می‌دهد خودت کاردستی را فهمیده‌ای و فقط چند قطعه آماده را کنار هم نگذاشته‌ای.
پرسش‌های رایج درباره کاردستی انرژی خورشیدی و بادی
آیا انرژی پاک یعنی هیچ اثری بر محیط‌زیست ندارد؟
خیر؛ ساخت، حمل و بازیافت تجهیزات هم به مواد و انرژی نیاز دارد. وقتی درباره باد و خورشید حرف می‌زنیم، نباید عبارت «بدون هیچ اثر محیط‌زیستی» را به کار ببریم. برای کلاس، کافی است توضیح بدهی که این منابع تجدیدپذیرند و هنگام تولید برق با پنل و توربین، مانند نیروگاه سوختی، سوخت نمی‌سوزانیم.
می‌توانیم با فویل به جای کاغذ پنل واقعی بسازیم؟
فویل روی مقوا، سلول خورشیدی نیست و به‌تنهایی برق تولید نمی‌کند. در این کاردستی، حتی لازم نیست فویل مصرف کنی؛ کاغذ آبی با خط‌های روشن برای ماکت کافی است. ساخت مدار با پنل واقعی، به قطعات مناسب و راهنمایی معلم نیاز دارد و مرحله‌ای جدا از این آموزش مقوایی است.
این فعالیت چقدر زمان می‌برد؟
برای ماکت و کارت‌ها حدود دو جلسه کوتاه در نظر بگیر؛ سرعت برش و خشک شدن چسب روی زمان اثر دارد. می‌توانی جلسه اول خانه و برج‌ها را بسازی و جلسه دوم بادآستین را آماده کنی و ارائه را تمرین کنی. اگر وقت کم داری، یک برج کافی است؛ توضیح درست بخش‌ها از تعداد زیاد آن‌ها مهم‌تر است.
اگر روز ارائه باد نوزد چه کنیم؟
ماکت خانه و برج‌ها برای نمایش به باد وابسته نیستند. برای بادآستین هم با یک مقوای جدا، جریان آرام هوا ایجاد کن و بگو این جریان را با باد زدن ساخته‌ای. مشاهده را همان‌طور که انجام داده‌ای گزارش کن. از قبل یک بار کار را در خانه امتحان کن تا بدانی نوارها آزادند و اتصال نخ باز نمی‌شود.
منابع: سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی، کتاب علوم تجربی ششم دبستان، مبحث سفر انرژی؛ اداره اطلاعات انرژی آمریکا، Energy Kids، بخش‌های Solar، Wind و Renewable Energy. اندازه‌ها، ترتیب ساخت ماکت و روش بازی با بادآستین، پیشنهاد عملی این آموزش برای اجرای دانش‌آموزی هستند.
