高効率水車を探究するエネルギー環境教育教材の改良・実践,および教育効果の検証

探索高效水轮机的能源与环境教育教材的完善和实施，并验证教育效果

基本信息

批准号：
25910024
负责人：
小屋畑勝太
金额：
$ 0.32万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25910024/
关键词：
エネルギー環境教育 PBL教育クロスフロー水車

项目摘要

[研究目的]近年の地球温暖化問題や2011年の福島原発被災により, 再生可能エネルギーに注目が集まっている. 平成24年度, "エネルギー環境分野"に対応できる素養と創造力を持つ実践的技術者を育成するために「クロスフロー水車をモデルとした実験教材」を開発した. 本装置の出力評価は, 機械的出力のみで出力を評価しており, 自然エネルギーから電力エネルギーが回収されるプロセスを学習できる実験教材に改良する必要があった. そこで, 本研究では本実験装置を電気的出力評価方式に改良し本教材の教育効果を検証することを目的とした.[研究方法]1. 水車の回転エネルギーを利用して発電するための発電機を取り付け, 発電された電力を評価する電力計を接続するなど, 電気的出力評価が行えるよう実験装置を改良した.2. 改良した実験装置の性能を把握するために, "水車の羽根角度", "導水壁の配置"及び, "水車の位置"などの様々な設置条件において水車性能解析を行った. さらに, 本教材の実践に向けた問題点を改善し, 本教材を完成させた.3. 完成した教材を試行的に少数の学生を対象に実践し, 受講した学生へのヒアリングを通して本教材の教育効果を検証した.[研究成果]本研究では, 出力評価方法を「機械的出力評価方式」から「電気的出力評価方式」に改良した. これにより, 水流エネルギーが水車の回転エネルギーに変換され, さらにこの回転エネルギーが電力エネルギーに変換される電力回収プロセスを学習できる教材に改善された. そして, 試行的に本教材を実践し, 教材としての教育効果を検証した. 受講した学生の反応から, 水流の作用をイメージする想像力や出力向上のための条件を考える創造力を働かせている様子が伺え, 高効率水車の探求を通じて問題解決能力を養う実験教材とすることができたと思われる. 今後は受講者数を増やし, より詳細な教育効果の検証を進めていく予定である.

[研究目的]可再生能源由于最近的全球变暖问题和福岛核电站的2011年灾难而引起了人们的关注。 2012年，我们开发了一种实验性的教学材料，该材料以跨流式水轮机为模型，以训练实用工程师，以便处理“能源环境领域”。仅使用机械输出来评估该设备的输出评估，并且有必要将其改进到可以学习从自然能量中回收电力的过程的实验教学材料。因此，这项研究旨在将此实验设备改进到电输出评估方法，并验证该教材的教育效果。 [研究方法] 1。我们改进了实验设备以实现电气输出评估，例如安装使用水轮机的旋转能量发电机，并连接电量表以评估生成的电力。 2。为了了解改进的实验设备的性能，我们采用了“水涡轮刀片角”，“水导体墙面布置”，并在各种安装条件下进行了分析，例如“水轮机位置”。此外，这种材料的问题得到了改善，并完成了教材。3。完整的材料是针对少数学生进行试用的，该材料的教育效果通过与参加课程的学生的访谈进行了验证。 [研究结果]在这项研究中，将输出评估方法从“机械输出评估方法”提高到“电气输出评估方法”。这导致水流能量转化为水涡轮机的旋转能，并进一步改善了教材，使学生能够学习将这种旋转能量转化为电能的功率恢复过程。然后，根据试验进行了教材，并将教育效果验证为教学材料。参加课程的学生的反应表明，他们正在利用自己的想象力来想象水流的影响和创造力，以考虑改善产出的条件，并且似乎实验性的教学材料能够通过探索高效的水涡轮机来发展解决问题的技能。将来，我们计划增加参与者的数量，并进一步调查教育的有效性。