エネルギー環境教育のための垂直型クロスフロー水車をモデルとした創作型教材の開発

能源与环境教育垂直横流式水轮机创意教材开发

基本信息

批准号：
24910026
负责人：
小屋畑勝太
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Hachinohe National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24910026/
关键词：
エネルギー環境教育可変構造 PBL教育

项目摘要

[研究目的]2011.3.11東日本大震災により,原子力エネルギーに対する信頼が失われ,自然エネルギーの普及に向けた研究・開発がさらに急がれている.このような現代の社会的ニーズの高い"環境分野"や"エネルギー分野"に対応できる素養と創造力を持った実践的技術者を育成するために環境エネルギー教育に関する教材が必要である,そこで本研究では,この素養と創造力を養うための教育教材を提案し,垂直軸クロスフロー水車をモデルとしたPBL(Program Based Learning)型の実験教材を開発した.[本実験装置の主な特徴]1)水車本体は,水車上部に設置した羽根角度調整リングにより,羽根角度を一元的に調整できる構造とした.また,軸受部分にレールを配置することにより,水車の位置を自由に調整できる構造とした.2)開水路の流水をコントロールする導水壁は,長さ5cmをベースとした3種類の小型コンクリートブロックを作製した.このコンクリートブロックを任意に組み合わせることにより,様々な導水壁の形状を再現し実験することが可能である.3)測定データを集計・解析・表示・PCへ転送するための測定装置は,AVRマイコンを用いて自作した.この測定装置は,データが集計・解析される過程を原理的に理解することができ,また状況に応じて実験者が集計・解析の手法を容易に改良することが可能である.[本教材の成果]"水車の羽根角度","導水壁"及び"水車の位置"の3条件を可変構造とした実験装置を開発することに成功した.本教材は,これらの条件を試行錯誤しながら最適化する過程を通じて,実験者が自然エネルギーを回収するための技術や創造力を習得できる教材として期待される.さらに,導水壁設置に使用する小型コンクリートブロックに設計単価を与えることにより,コスト管理を意識させるこれまでにない実験教材を開発することに成功した.

[研究目的]伟大的东日日地震已经失去了对核能的信任，并且迫切需要进行研发以传播自然能量。为了培养实用工程师，能够应对具有很高社会需求的“环境领域”和“能源领域”，需要与环境能源教育有关的教材。因此，在这项研究中，我们提出了教育材料来发展这种技能和创造力，并以垂直轴交叉流动车进行建模。学习）开发了实验教材。 [该实验设备的主要特征] 1）水涡轮机的结构允许通过安装在水轮机顶部的刀片角度调节环中心调节刀片角度。此外，可以通过在轴承部分放置导轨来自由调节水轮机的位置。 2）控制开放通道的流量的水导体墙已根据5厘米的长度制造了三种类型的小混凝土块。通过这些混凝土块的任意组合，可以繁殖和实验水导体壁的形状。 3）通过使用AVR微型计算机进行汇总，分析，显示和传输测量数据的测量设备。该测量设备使实验者可以原则上了解收集和分析数据的过程，并且实验者可以根据情况轻松改善聚合和分析方法。 [该教材的结果]我们成功地开发了一种具有三个条件的可变结构的实验装置：“水轮角度”，“水导导壁”和“水导导壁”。预计该教材将是一种教材，使实验者能够通过通过反复试验来优化这些条件的过程来获取技术和创造力，以恢复自然能量。此外，通过提供用于安装水传导墙的小型混凝土块，我们成功地开发了一种前所未有的实验教学材料，这将使您意识到成本管理。