Energetický mix států světa

Přibližný věk studentů je 13-15 let, 2. stupeň základní školy obecného zaměření. Využití je typicky průřezové (informatika, zeměpis, fyzika).

Pro úspěšné zvládnutí projektu musí být studenti schopni ovládat TinkerCAD na středně pokročilé úrovni. Nutná je znalost práce s pravítkem. Ve slicovacím programu musí být studenti schopni nastavit základní tiskové parametry včetně změny barvy filamentu. Musí být schopni provést výměnu filamentu v průběhu tisku. Je potřebná znalost práce v tabulkovém editoru na základní úrovni (Tabulky Google, Excel). Vše je efektivnější pokud žáci mohou a umí pracovat se svými žákovskými účty a se sdílenými dokumenty.

Cílem projektu je seznámit žáky s problematikou zdrojů primární energie a jejich zastoupení v energetickém mixu vybraných států. Žáky provedeme procesem vyhledávání potřebných dat, jejich zpracování a převedení do vizuálně přehledné a srozumitelné datové tabulky - stromového grafu. Výslednou vizualizaci energetického mixu si studenti vytisknou. Tabulky energetického mixu pak slouží jako výuková pomůcka, která se uplatní v tematických hodinách o obnovitelných zdrojích energie, o potřebě přechodu od fosilních paliv a obecně o změně klimatu.

Běžné vybavení IT učebny, 3D tiskárna, 2 barevné filamenty, velká mapa světa.

Fáze přípravy projektu zahrnuje zejména nákup požadovaných barev filamentu, práci v tabulkovém editoru (1 h). Práce žáků zabere okolo 4 hodin. Tisk jednoho stromového grafu při infillu 15%, výšce vrstvy 0,15 mm a výměně filamentu zabere 1,5 hodiny.

1. Představení projektu

Vyučující zahájí práci na projektu prezentací energyMix.pptx. V ní představí nejdůležitější zdroje primární energie, které v současnosti lidstvo využívá. Poukáže na historický vývoj jednotlivých zdrojů a na neustále probíhající transformaci ve skladbě využívaných zdrojů.

2. Výběr státu

Žáci jsou poté odkázáni na stránky https://ourworldindata.org/energy-mix, kde si vyberou stát pro který chtějí zpracovat energetický mix a odkud budou čerpat data. Je vhodné žáky korigovat, aby si zvolili stát pokud možno hospodářsky významný (např. G8) nebo relevantní pro srovnání s ČR (státy Evropy).

3. Práce s daty

Data žáci získávají z kartogramů podílů jednotlivých energetických zdrojů (nejlépe najet kurzorem nad vybraný stát a odečíst procento zastoupení energ. zdroje (obr. 1)).

obr. 1

Tyto údaje poté žáci zanášejí do předpřipravené tabulky energymix.xlsx. V ní je nachystaný stromový graf, který se automaticky generuje podle zadávaných hodnot. Žáci mohou rozvržení do určité míry modifikovat tím, že přesouvají jednotlivé položky (název + hodnota) mezi skupinami (obr. 2).

obr. 2

V praxi je vhodné mít připravenou jednu tabulku na sdíleném google disku. Tabulka má počet listů shodný s počtem žáků. V jednotlivých pojmenovaných listech tabulky pak žáci pracují, vyučující může efektivně kontrolovat jejich postup, případně opravovat. Cílem je získat rozložení stromového grafu, splňující požadavky na design výsledných destiček (např. preferovat jednotnou orientaci úzkých obdélníků).
 

4. Modelování v programu TinkerCAD

Žáci si do nového projektu naimportují potřebné .stl soubory, popřípadě pracují na aktivitě třídy nachystané vyučujícím. Na desku (10x11 cm) rozmísťují příčky podle vzoru vytvořeného stromovým grafem v tabulkovém editoru. Pomocí pravítka v TinkerCAD zanášejí xy hodnoty umístění příček, které odečítají z pomocného pravítka v grafu. Poté umisťují popisky jednotlivých polí (zdroj + % podíl) a titulek (stát + rok). Položky s podílem menším než 3% zaujímají v grafu velmi malou plochu a tak bude možná nutné zdroj vepsat zkratkou (SL. namísto SLUNCE atd).

Podrobný postup modelování datové tabulky je sepsán v přiloženém krokovém návodu.

5. Tisk datové tabulky

Ve slicovacím programu si každý žák nastaví požadované hodnoty tisku a ve správné vrstvě nastaví také změnu barvy filamentu. Vhodné je zvolit na barvu destičky šedý filament a na příčky a popisky bílý filament. Při slicování vyjde najevo, zda jsou všechny objekty tisknutelné. Zejména popisky jsou velmi tenké (1 perimetr) a mohou být na hraně samotného tisku. Žáci si poté musí překontrolovat, zda dodrželi parametry písma v návrhu.
 

6. Prezentace datových tabulek

Na velkou mapu světa žáci rozmístí své tabulky. Poté každý představí svůj stát, jeho specifika z hlediska využívání energetických zdrojů, zejména podíl obnovitelných a neobnovitelných zdrojů. Každý žák zhodnotí i praktickou část práce s modelováním a samotným tiskem.