Det er vores mål at inspirere eleverne til at interessere sig for den naturvidenskabelige verden, der omgiver dem i form af varme, energi og miljø. LÆRERVEJLEDNING Varmelab 2015
VarmeLab en skoletjeneste om energi, miljø og varme Formålet med lærervejledningen er at fortælle om besøget i VarmeLab og at inspirere til arbejdet i klassen før og efter besøget. I VarmeLab formidler vi energi, miljø og varme til 7.-10. klasse. Undervisningen tager udgangspunkt i elevernes hverdag og oplevelser, og forklarer de fysiske begreber bag fjernvarme. Når klassen går fra VarmeLab, har eleverne et nuanceret billede af, hvor varmen i radiatoren kommer fra, og hvordan vandet i bruseren bliver varmt. Forventninger Vi er altid to undervisere til et besøg, så vi kan støtte eleverne bedst muligt igennem øvelserne. Samtidig forventer vi, at du som lærer engagerer dig i besøget og motiverer eleverne til aktiv deltagelse igennem hele forløbet og tager ansvar for klassen fra start til slut. Vi engagerer eleverne i læringsprocessen og igennem tilegnelse af viden, motiverer vi til handling - og holdning til forbrug, ressourcer og fremtidens klima. VarmeLab er et besøgstilbud under AffaldVarme Aarhus, og undervisningen foregår i et moderne laboratorium placeret midt i autentiske rammer på Aarhusværket, som siden 1929 har forsynet det centrale Aarhus med varmt vand. Vidste du at i Danmark bliver ca. 63 % af alle boliger opvarmet via fjernvarmenettet. I Aarhus er tallet 95 %. Besøget Besøget varer ca. 3 timer, hvor klassen kommer igennem: oplæg om miljø, fjernvarme og fugles varmeproduktion. rundvisning på værket med augmentet reality, som giver eleverne mulighed for at undersøge varmevekslerne via et virtuelt lag. øvelser med fugle og fjernvarme, herunder undersøgelse af radiatorer, gulvvarme og varmevekslere, samt fugles ben, pumper og kroppens reaktion på hårdt arbejde. diskussion af øvelserne, hvor elevernes handlemuligheder kommer på banen. redigering af film, som vi efterfølgende sender til læreren til evaluering af besøget hjemme på skolen.
Faglighed Fjernvarmesystemet er et godt udgangspunkt for at komme omkring centrale fysiske emner som f.eks. energi, temperatur, tryk og effekt samt materialekendskab, herunder varmeledning og isoleringsevne. Tværfaglighed Vores undervisning er bygget tværfagligt op mellem fagene fysik og biologi. Besøget tager udgangspunkt i en udstoppet måge, og eleverne kommer med bud på, hvordan måger kan overleve sommer og vinter på Aarhus Havn. På den måde kommer vi rundt om fugles temperaturregulering med respiration, isolering, hjertepumpe og modstrømsprincipper i benene. Med afsæt i mågen drager vi paralleller til fjernvarmesystemet, som i høj grad er bygget op om samme principper. På den måde kobles to fagligheder og eleverne opnår en dybere indsigt i fjernvarme og samfundets energiforsyning. Læringsmål Vi har samlet en oversigt over nogle af de faglige begreber, som eleverne stifter bekendtskab med i VarmeLab. Begreberne tager udgangspunkt i Forenklede Fælles Mål. Eleverne laver forskellige øvelser og kommer derfor dybere ind i nogle emner end andre. Perspektivering i naturfag og produktion og teknologi Færdigheds- og vidensmål, fysik/kemi: Eleven kan forklare sammenhænge mellem naturfag og samfundsmæssige problemstillinger og udviklingsmuligheder Eleven har viden om interessemodsætninger knyttet til bæredygtig udvikling Eleven kan med modeller forklare funktioner og sammenhænge på tekniske anlæg Eleven har viden om forsynings-, rensnings og forbrændingsanlæg I et fælles oplæg gennemgår vi produktion af el og varme fra forbrændingsanlægget i Lisbjerg og igennem diskussion kommer eleverne frem til fordele og ulemper ved fjernvarme og de energikilder, der bruges i produktionen.
Energiomsætning Færdigheds- og vidensmål, fysik/kemi: Eleven kan undersøge transport og lagring af energi i naturgivne og menneskeskabte processer Eleven har viden om energiforsyning Eleven kan med modeller forklare energiomsætninger Eleven har viden om naturgivne og menneskeskabte energikæder Eleven kan diskutere udvikling i samfundets energiforsyning Eleven har viden om udvikling i samfundets energibehov Igennem oplæg, rundvisning og forsøg kommer eleverne hele vejen rundt om energiomsætningen i fjernvarmesystemet, både på forbrændingsanlægget og i hjemmet. Undersøgelse i naturfag og formidling Færdigheds- og vidensmål, biologi og fysik/kemi: Eleven kan formulere og undersøge en afgrænset problemstilling med naturfagligt indhold Eleven har viden om undersøgelsesmetoders anvendelsesmuligheder og begrænsninger Eleven kan kommunikere om naturfag ved brug af egnede medier Eleven har viden om metoder til at formidle naturfaglige forhold I øvelserne bruger eleverne IR-kameraer og laver elektronisk datalogning af temperatur til at understøtte deres resultater. Det hele optages med ipads og redigeres sammen til korte faglige formidlingsfilm. Økosystemer Færdigheds- og vidensmål, biologi: Eleven kan undersøge organismers livsbetingelser Eleven har viden om organismers livsfunktioner Igennem oplæg, rundvisning og forsøg kommer eleverne hele vejen rundt om varmeveksling både på forbrændingsanlæg og i hjemmet, når de undersøger varmevekslere og radiatorer, hvor termisk energi og ledningsevne spiller en central rolle.
Øvelserne Vi tilpasser forsøgene, så de passer til klassens niveau. Der er ikke tid til, at alle elever når alle øvelser, men øvelserne er bygget op, så de kommer omkring mange af de samme centrale emner. Varmeveksling Her skal eleverne bruge en varmeveksler til at flytte varmeenergi fra fjernvarmevandet over i vand fra den kolde hane. De arbejder både med en gennemsigtig model, hvor de ser, hvad der sker og med en kommerciel varmeveksler, som nogle elever vil kunne kende fra deres eget hjem. Radiator og gulvvarme Eleverne undersøger varmefordelingen i radiatorer med gennemsigtig front, så de kan se vandet i dem. Bagefter arbejder de med gulvvarme, som er lavet både med og uden varmefordelingsplader. Med IR-kameraer kan eleverne observere og mærke, hvordan metallet i pladerne er effektivt til at fordele varmen ud i hele gulvet. Hvorfor kan en måge stå på en isflage uden at fryse? og hvad har det med fjernvarme at gøre? Transport og isolering Øvelsen handler overordnet om transport og isolering af fjernvarmevand, hvor der undervejs drages paralleller til fugles fysiologi. Eleverne arbejder både med isolering af fjernvarmerør og fugle, og med forskellige pumpetyper, herunder pumper, der transporterer fjernvarmevand og hjertet som pumpe. Fugleben Her tester eleverne modstrømsprincippet, hvor varme overføres fra én blodåre til en anden, i en model af et fugleben og de undersøger, hvorfor fugle næsten ikke mister varme ved at stå på en isflage. Cykling og varmeproduktion Eleverne mærker hvad det kræver at producere varme, når de cykler på en cykel, der driver en dypkoger. I øvelsen vender vi begreberne energioverførsel, bevægelsesenergi, varmeenergi og respiration.
Arbejde før VarmeLab Vi stiller ikke krav til, hvordan I forbereder jeres besøg, men jo bedre forberedt eleverne er, jo bedre bliver deres faglige udbytte. Her er et par aktiviteter, som kan bruges som introduktion til et forløb med fjernvarme. Begrebskort og spørgsmål Tag en snak i klassen om hvad de ved om varme, varmeproduktion og varmeforbrug. Udgangspunktet kan f.eks. være Hvad tænker I, når jeg siger varme? eller Hvorfor fryser vi ikke en vinterdag, når vi er i skole?. Det overordnede spørgsmål skrives midt på tavlen hvorfra, der trækkes tråde ud til begreber som kraftvarmeværk, radiator og isolering. Herfra kan der igen skrives underbegreber. Det færdige begrebskort gemmes til evalueringen. Kraftvarmeværker Gennemgå funktionen af et kraftvarmeværk. Tag f.eks. udgangspunkt i en animation af forbrændingsanlægget i Lisbjerg og saml i fællesskab op på, hvad animationen viser, hvordan energistrømmene forløber og hvilke materialer og stofegenskaber, der udnyttes. En gennemgang af kraftvarmeværket kan også med fordel bruges i efterbehandlingen til forståelse af helheden i de emner, vi gennemgår i VarmeLab. Animation: www.affaldvarme.dk/ild, vælg billedet i højre side. Vidste du at fjernvarmeproduktionen er steget med 40 % siden 1990. I samme periode er CO 2 -udledningen fra fjernvarmeproduktionen formindsket med 31 %. Øvelse med varmeledning I skal bruge: Bægerglas Termometre Sølvpapir Viskestykker eller anden isolerende materiale Kogende vand/ 80 C Koldt vand Eleverne skal teste, hvordan de bedst muligt kan overføre varmeenergi fra varmt vand til koldt vand uden at blande vandet. Giv eleverne to bægerglas; et med kogende vand og et med koldt vand. Herefter er opgaven for eleverne at finde en strategi til, hvordan de bedst muligt får overført varmeenergien fra det varme vand til det kolde. De må bruge staniol til varmeoverførsel, viskestykker til isolering og hvad de ellers kan finde i klassen. Den eneste regel er, at de ikke må blande vandet fra de to glas. Temperaturen på de to glas måles før og efter, og til slut gennemgår I de forskellige strategier og resultater. Grafer Når eleverne skal lave øvelser, kommer alle ud for at skulle aflæse en graf, der viser ændringer i vandtemperatur over tid. For at forberede eleverne på aflæsning og forståelse af graferne kan I selv lave en graf. Fjernvarmeskolen.dk Hvis I skal i gang med et længere forløb om energi, er der mange gode ting at hente på fjernvarmeskolen.dk. Her er forslag til korte og lange forløb om fjernvarme, og der er artikler, opgaver og billeder, der kan tilpasses jeres forløb. Lad f.eks. eleverne tegne en graf over vandtemperaturen på et bad over tid, eller udendørstemperaturen over et døgn.
Arbejdet efter VarmeLab Film Se jeres film fælles i klassen. Lad grupperne forklare hvad de lavede i deres forsøg, og hvilke resultater/erfaringer de fik. Se evt. selv filmene igennem inden I ser dem sammen i klassen og forbered uddybende spørgsmål til grupperne, Hvis I skulle gøre modellen af varmeveksleren endnu mere effektiv, hvad ville I så gøre?, Hvorfor slutter I af med at sige, at pumpen virker ligesom hjertet? eller Nu hvor I ved, hvor det varme vand i bruseren kommer fra, kan I så komme med nogle gode råd til, hvordan man kan tage et mere miljørigtigt bad?. Diskussion Under besøget ser klassen en rap om fjernvarme. Se rappen igen og diskuter mottoet: Fjernvarme er godt for miljøet. Lad eleverne forklare hvorfor fjernvarme er et overskudsprodukt fra el-produktionen og diskuter fremtiden for de materialer, der brændes af for at producere el og varme (kul, olie, biogas, halm, flis og affald). Er der alternativer? Rap: www.fjernvarmeskolen.dk, introfilm Vidste du at hvis alle danske boliger med fjernvarme havde hvert sit oliefyr, så ville der blive udledt 3 mio. tons CO 2 mere om året. Begrebskort Gennemgå jeres begrebskort igen. Tilføj al den nye viden eleverne har fået undervejs i forløbet. På den måde bliver det tydeligt, at de har lært rigtig meget. Mere info Book et besøg Besøg og undervisning bookes på www.affaldvarme.dk/ book-varmelab eller ved at sende en mail til hanra@aarhus.dk Links www.affaldvarme.dk/ild www.fjernvarmeskolen.dk www.fjernvarme.info
AffaldVarme Aarhus Bautavej 1 8210 Aarhus V Telefon 8940 1500 affaldvarme@aarhus.dk www.affaldvarme.dk