Start PL

Rodzaje napędów hybrydowych: porównanie technologii

Projekt „Innowacje w edukacji VET" dofinansowany przez Unię Europejską

Wprowadzenie do tematu WQ
Informacje dla nauczyciela

Wprowadzenie do tematu WQ

Napędy hybrydowe stanowią jedno z najważniejszych osiągnięć współczesnej motoryzacji, łącząc zalety silników spalinowych i elektrycznych. Takie połączenie pozwala na zwiększenie efektywności energetycznej oraz redukcję emisji spalin, co jest odpowiedzią na rosnące wymagania rynku i troskę o środowisko naturalne.

Rodzaje napędów hybrydowych - W zależności od konstrukcji i sposobu działania, napędy hybrydowe dzielą się na kilka typów:
• Pełne hybrydy (Full Hybrid, HEV): W tego rodzaju pojazdach zarówno silnik spalinowy, jak i elektryczny mogą samodzielnie napędzać samochód. Przy niskich prędkościach, typowych dla jazdy miejskiej, możliwa jest jazda wyłącznie na silniku elektrycznym, co prowadzi do znacznego obniżenia zużycia paliwa i emisji spalin. Przykładem takiego pojazdu jest Toyota Prius.

• Hybrydy ładowalne (Plug-in Hybrid, PHEV): Wyposażone w większe akumulatory, które można ładować z zewnętrznego źródła prądu. Pozwala to na pokonywanie znacznych odległości (nawet do kilkudziesięciu kilometrów) wyłącznie na napędzie elektrycznym, co jest korzystne w codziennych dojazdach do pracy czy na zakupy. Gdy energia w akumulatorze się wyczerpie, pojazd przełącza się na silnik spalinowy, zapewniając większy zasięg.

• Miękkie hybrydy (Mild Hybrid, MHEV): W tym systemie silnik elektryczny nie jest w stanie samodzielnie napędzać pojazdu. Jego główną rolą jest wspomaganie silnika spalinowego podczas przyspieszania oraz odzyskiwanie energii podczas hamowania. Dzięki temu możliwe jest zmniejszenie zużycia paliwa i emisji spalin, choć w mniejszym stopniu niż w pełnych hybrydach.

Zalety i zastosowanie różnych typów hybryd:

• Pełne hybrydy (HEV): Idealne do jazdy miejskiej, gdzie częste zatrzymania i ruszania pozwalają na maksymalne wykorzystanie napędu elektrycznego, co przekłada się na oszczędność paliwa i redukcję emisji.

• Hybrydy ładowalne (PHEV): Sprawdzają się zarówno w mieście, jak i na dłuższych trasach. Możliwość ładowania z gniazdka pozwala na codzienne korzystanie z napędu elektrycznego, a silnik spalinowy zapewnia elastyczność podczas dalszych podróży.

• Miękkie hybrydy (MHEV): Stanowią kompromis między tradycyjnymi silnikami spalinowymi a pełnymi hybrydami. Są bardziej ekonomiczne w produkcji i mogą być atrakcyjną opcją dla osób poszukujących oszczędności paliwa bez konieczności ładowania akumulatorów.

• Zrozumienie różnic między tymi systemami jest kluczowe przy wyborze odpowiedniego typu pojazdu hybrydowego dostosowanego do indywidualnych potrzeb użytkownika. Każdy z tych typów oferuje unikalne korzyści, które mogą lepiej odpowiadać różnym stylom jazdy i oczekiwaniom kierowców.

Informacje dla nauczyciela

Webquest przeznaczony jest dla uczniów szkół technicznych, kształcących się na profilach związanych z mechaniką, elektroniką oraz transportem. Jego celem jest zaznajomienie uczniów z różnorodnymi rodzajami napędów hybrydowych, ich zasadą działania, efektywnością oraz zastosowaniami w przemyśle motoryzacyjnym.

Uczniowie będą pracować w zespołach, a każda grupa przygotuje prezentację na temat wybranego rodzaju napędu hybrydowego, opisując jego konstrukcję, funkcje, zalety i wady oraz porównując go z innymi technologiami napędowymi.

Dzięki realizacji tego webquestu uczniowie:

• Poznają różne rodzaje napędów hybrydowych (mHEV, HEV, PHEV, FCEV),

• Zrozumieją, jak działają poszczególne układy hybrydowe i jakie mają zalety oraz ograniczenia,

• Dowiedzą się, w jaki sposób rozwój napędów hybrydowych wpływa na ochronę środowiska oraz redukcję emisji spalin,

• Utrwalą umiejętność pracy w grupie, analizy informacji oraz prezentowania zdobytej wiedzy.

Uczniowie będą pracować zarówno samodzielnie, zbierając informacje, jak i w grupach, tworząc prezentacje na temat wybranych typów napędów hybrydowych. Projekt pomoże im rozwinąć umiejętności pracy grupowej, planowania oraz indywidualnego wkładu w projekt realizowany pod presją czasu.

Sugerowany czas realizacji webquestu: 12 godzin lekcyjnych

Kryteria oceny, oceniane będą:

• stopień wyczerpania tematu (maksymalna ocena: 5, przekroczenie tej wiedzy: ocena 6),

• estetyka prezentacji oraz sposób przedstawienia informacji,

• zaangażowanie i umiejętność współpracy uczniów.

Ewaluacja:

• Nauczyciel pomoże uczniom przeanalizować treści wspólnie z nimi, aż do momentu ich zrozumienia przez uczniów. Będzie służyć im pomocą, radą, wyjaśnieniami, a nie gotowymi rozwiązaniami. Taka metoda będzie dobrą formą wdrażania do samodzielnego działania i twórczego myślenia.

• Nauczyciel powinien dokładnie przeanalizować treści wspólnie z uczniami, aż do momentu ich zrozumienia przez uczniów. Powinien jednak bardziej służyć im pomocą, radą, wyjaśnieniami, a nie gotowymi rozwiązaniami. Taka metoda będzie dobrą formą wdrażania do samodzielnego działania i twórczego myślenia.

• Podział na grupy może być dokonany według różnych kryteriów, np. ze względu na możliwości poznawcze uczniów, ich umiejętności, zainteresowania, tak aby „równo” rozłożyć siły w poszczególnych grupach.

• Nauczyciel może pomagać uczniom, gdy pracują w grupach zadając im pytania naprowadzające. Należy pamiętać, że uczą się oni nowego sposobu pracy (procesu).

• Nauczyciel powinien podawać uczniom konkretne informacje dotyczące oceny ich osiągnięć, zarówno w czasie pracy grupowej, jak i przy podsumowaniu wyników.

• Czas na realizację projektu powinien być dostosowany do możliwości uczniów. Nie jest z góry narzucony. Podane ramy czasowe poszczególnych etapów procesu należy traktować orientacyjnie.

Uczniowie podzielą się na 3 grupy. Każda z nich przygotuje prezentację na temat konkretnego rodzaju napędu hybrydowego:

1. MHEV (mild hybrid, miękki hybrydowy)

2. PHEV (plug-in hybrid, hybrydowy ładowalny)

3. FHEV (full hybrid electric vehicle, pełny pojazd hybrydowy)

Podczas prezentacji jedna osoba z grupy wcieli się w rolę inżyniera lub specjalisty ds. rozwoju technologii napędowych, który będzie przekonywał „klientów” (pozostałych uczniów) do zalet danego napędu, objaśniając jego działanie, efektywność, koszty eksploatacji oraz wpływ na środowisko. Prezentacje mają być rzetelne, ale także zrównoważone, pokazujące zarówno zalety, jak i wady wybranego rodzaju napędu.

Dlaczego praca w grupach?

Każda grupa zajmie się innym rodzajem napędu hybrydowego – pełnym hybrydowym (FHEV), hybrydowym ładowalnym (PHEV) oraz miękkim hybrydowym (MHEV). Taki podział umożliwi uczniom poszerzenie wiedzy na temat różnorodnych technologii stosowanych obecnie w przemyśle motoryzacyjnym, pozwalając im zagłębić się w specyfikę działania i zastosowania poszczególnych rodzajów napędów. Dzięki temu uczniowie będą mogli porównać różne technologie, zrozumieć ich zalety i wady oraz dowiedzieć się, w jakich warunkach każdy typ napędu sprawdza się najlepiej.

Praca w grupach nad wybranym zagadnieniem pozwoli także na rozwinięcie umiejętności analizy porównawczej, ponieważ uczniowie będą mogli prześledzić szczegóły konstrukcyjne, sprawność energetyczną oraz wpływ na środowisko każdego typu napędu. Losowanie tematu przez grupy wprowadzi element losowy i zapewni różnorodność omawianych technologii, dzięki czemu na końcu projektu uczniowie będą mieli możliwość skonfrontowania swojej wiedzy i wzajemnego dzielenia się efektami pracy, co dodatkowo wzbogaci ich doświadczenie edukacyjne.

Etap 1: Wprowadzenie do zadania

• Nauczyciel przedstawi wprowadzenie dotyczące technologii napędów hybrydowych i ich znaczenia we współczesnym świecie.

• Uczniowie zapoznają się z tematem oraz dostępem do źródeł, które pomogą w realizacji zadania.

• Grupy wybiorą temat i rozpoczną pracę nad gromadzeniem informacji.

Etap 2: Praca nad prezentacjami

• Podział na grupy i omówienie kluczowych zagadnień dla każdego rodzaju napędu hybrydowego.

• Grupy przygotują prezentacje, zawierające szczegółowe informacje o wybranym rodzaju napędu, wskazując na kluczowe aspekty i nowinki technologiczne.

• Uczniowie przygotują inscenizację, gdzie jedna osoba wcieli się w specjalistę promującego wybrany napęd, a reszta grupy zada pytania, by lepiej poznać funkcje i zastosowanie technologii.

Etap 3: Dyskusja

• Po każdej prezentacji nauczyciel poprowadzi dyskusję na temat przedstawionych technologii, aby wspólnie usystematyzować wiedzę.

• Każda grupa omówi zebrane informacje, uwzględniając zalety i wady różnych napędów oraz ich przyszłość w motoryzacji.

Etap 4: Ewaluacja i podsumowanie

• W trakcie całego procesu nauczyciel będzie oceniał zaangażowanie, jakość prezentacji oraz wiedzę merytoryczną uczniów.

• Pod koniec projektu uczniowie podzielą się wnioskami, zastanawiając się, jak różne napędy hybrydowe wpływają na ochronę środowiska oraz jak mogą zmieniać przyszłość transportu.

Etapy pracy i czas

2h

Etap 1

4h

Etap 2

4h

Etap 3

2h

Etap 4

Liczba punktów	2	3	4
Zawartość merytoryczna pracy	Praca słaba pod względem merytorycznym. Brakujące elementy.	Praca dobra pod względem merytorycznym. Brak lub niewielkie błędy.	Praca bardzo dobra podwzględem merytorycznym. Poprawne, ciekawe treści.
Prezentacja pracy	• Prezentacja mało czytelna, pobieżna, nie budząca zainteresowania. • Brak udziału w dyskusji.	• Prezentacja czytelna, dobra, interesująca. • Uczeń angażuje się w dyskusję ale jego wkład jest mały.	• Prezentacja ładna, wyczerpująca, budząca zainteresowanie. • Uczeń angażuje się w dyskusję i jego wkład jest duży.
Wrażenia estetyczne	• Praca mało czytelna, nieestetyczna, niestarannie wykonana. • Złe rozplanowanie elementów na stronie.	• Praca czytelna, estetyczna, staranna. • Dobre rozplanowanie elementów na stronie.	• Praca estetyczna, czytelna, przejrzysta, zachęcająca do zapoznania się z nią, bardzo staranna. Atrakcyjna pod względem graficznym. • Dobre rozplanowanie elementów na stronie. Praca wyróżniająca się.
Praca w grupie	Brak zaangażowania wszystkich członków grupy w pracę i kreatywną współpracę.	Dobre zaangażowanie w pracę wszystkich członków grupy. Umiejętność współpracy na zadawalającym poziomie.	Pełne zaangażowanie w pracę wszystkich członków grupy. Wzajemne motywowanie się do pracy. Umiejętność współpracy w grupie na wysokim poziomie.

Poradnik dla nauczyciela

1. Przed przystąpieniem do realizacji WebQuestu nauczyciel powinien zapoznać się z jego treścią i ocenić, czy przed przekazaniem go uczniom do realizacji istnieje konieczność uzupełnienia wiedzy bazowej uczniów niezbędnej do jego płynnego zrealizowania.

2. Nauczyciel powinien dokładnie przeanalizować treści WebQuest wspólnie z uczniami aby mieć pewność iż zrozumieli oni jego przedmiot.

3. Nauczyciel przed przekazaniem WebQuestu do realizacji powinien zapoznać się ze źródłami i w razie potrzeby dokonać ich selekcji, ograniczenia lub rozszerzenia o dodatkowe (aktualne) linki.

4. Podział na grupy może być dokonany według dowolnych kryteriów, np. ze względu na możliwości poznawcze uczniów, ich umiejętności, zainteresowania czy predyspozycje tak aby „równo” rozłożyć siły w poszczególnych grupach.

5. Czas na realizację WebQuestu powinien być dostosowany do możliwości uczniów. Nie jest z góry narzucony. Należy go ustalać indywidualnie w odniesieniu do możliwości konkretnej grupy uczniów.

6. Nauczyciel powinien służyć pomocą na każdym etapie realizacji WebQuestu-konsultować postęp prac/jakość współpracy.

7. Uczniom należy zapewnić dostęp do komputera i internetu, rekomenduje się pracę przy komputerze z dużym ekranem (tworzenie klimatu pracy grupowej).

8. Rekomenduje się realizację WebQuestu również wśród uczniów kształcących się na innych profilach edukacji technicznej/zawodowej niż tematyka niniejszego WebQuestu. Dzięki temu uczniowie będą mogli poszerzyć swoją wiedzą z innych dziedzin technicznych/zawodowych oraz rozwinąć się w nowej dziedzinie.

9. Wyciągając wnioski ze zrealizowanego WebQuestu nauczyciel powinien w szczególności skupić się na analizie umiejętnościach miękkich (m.in. praca w grupie, negocjacje, współpraca, umiejętność prezentacji stanowiska) jakie nabył każdy z uczniów biorących udział w realizacji WebQuestu z podkreśleniem że umiejętności te będą bardzo przydatne w ich późniejszej pracy zawodowej (może to być też element dodatkowej oceny).

10.Sugeruje się upowszechniać efekty pracy (rezultaty/produkty) osiągnięte przez uczniów dzięki realizacji WebQuestu na terenie placówki edukacyjnej jako „best practices” zachęcając tym samym innych uczniów/nauczycieli do pracy z wykorzystaniem tej innowacyjnej metody nauczania.