E-õppe erinevad näod

2020. aasta kevadine koolitöö korraldus oli eriline. Mida me sellest õppisime? Nüüd oli igaühel kordumatu võimalus oma seisukoht kirja panna.

  1. Mida me suletud koolimajade ajast sügisel klassiruumi kaasa võtame?
  2. Mida me kindlasti ei taha viia läinud kevadest uude kooliaastasse?

Küsitlus kestis kuni suvekooli lõpuni ja siin on toimetatud kokkuvõte.

Isiklik ja kirjanduslik kokkuvõte kogu kriisiajast, mis suvekoolis läbi räägitud.

Suvekooli töötoad

Suvekoolis oli võimalus osaleda töötubades:

Suvekooli esitlused

Heledam kui tuhat päikest. Marco Kirm (TÜ FI). Slaidid.

Loodusvaldkonna e-tasemetööd.
Füüsikaõpetajate küsimused enne suvekooli.
HTM-i välishindamisosakonna vastused.
Esitlused suvekoolis: Testidest – Elle Reisenbuk (SA Innove, Haridus- ja Noorteamet) ja ülesannetest Katrin Vaino (TÜ), Toomas Vaino (Tartu Annelinna Gümnaasium).

Tänapäevane tööõpetus põhikoolis- väljakutsed ja võimalused.
Andry Kikkull (TLÜ). Slaidid

Tallinna gümnaasiumite ühiskatsed 2020.
Füüsika test e-keskkonnas. Toomas Reimann (Tallinna Reaalkool). Slaidid.
Tartu katsetest  ka lühidalt. Jaan Paaver (HTG)

Kuidas teha teaduslikust ideest miljardiäri. Andi Hektor (KBFI). Gscan.

Lamemaalased vs reaalsus – kas gravitatsioon on olemas?
Üllar Kivila (AHHAA). Slaidid.

 

Kuhu panna süsinik?

Muude oluliste asjade hulgas on David MacKey raamatus juttu ühest vastuolulise nimega tehnoloogiast – puhas süsi.

Näiteks kirjutab ta nii:  Sooviksime kasutada tehnoloogiat „puhas süsi“ ehk „süsinikku kogumine ja säilitamine“, mida hetkel kasutatakse väga vähe. See tehnoloogiaga imeb korstnagaasidest enamiku süsinikdioksiidi välja ja paigutab selle maasse kaevatud auku.

Mismoodi see käib? Kuidas süsihappegaas püsib maasse kaevatud augus? See kõlab nii, et ehitame iga tehase ja jõujaama juurde veel ühe tehase, mis hakkab gaasist süsinikku välja imema ja seda kuidagi siduma. Siis saab selle tõesti maha matta ja loodetavasti enam-vähem igaveseks  immobiliseerida.

Kohe tuleb pähe, et sellise tehase ehitamine ja käigushoidmine (materjalid, transport, ehitus- ning hooldustöö jms) on kallis ja kasutab teistpidi elektrienergiat ja kütust. Kas sellega saab ennast ausa ja puhtana tunda?

Ei tea, aga me võime vähemalt proovida.

Taastuvenergia – mida me teame või arvame

„Maa võib rahuldada inimeste vajadusi, aga see maa ei suuda rahuldada inimeste ahnust.
Mahatma Gandhi
„Vaat seda ta ei suuda!“
Fred Jüssi

Energia on üks vaene, väärkasutatud sõna. Kooliõpik võib ju öelda, et energia on füüsikaline suurus, millega saab kirjeldada töötegemise võimet. Ei kõla just ülearu keerukalt, aga üleilmne meediapööris toob meile püsiva vooluna teateid energia sammastest, positiivsest vaimuenergiast pakatavatest inimestest, kosmilise energia suunamise nippidest, kivide võnke-energia aktiveerimisest jms. Rääkimata taastuvenergia mõistest, milleta igapäevane infovoog ei saa läbi päevagi. Niisiis, kas saaksime energia mõistele tema teadusajaloost pärit auväärse koha tagasi anda?

Energia kontseptsiooni ilu on teatud mõttes selles, et energiakulu on paratamatu. Näiteks inimene võib olla laisk või usin, pikaldane või kiire, aga ta peab sööma. Kui energiavaru lõpeb, kaob peagi kiirus ja tublidus. Vähe sellest, isegi laisklemine ei ole enam võimalik. Igasuguste masinate ja nutikate aparaatidega on sama lugu. Energiatarvet ole võimalik ära petta, isegi tehisintellekt peab „sööma“, st energia peab ühest liigist teise minema. Me nimetame seda energia kasutamiseks või kulutamiseks. Kerkib küsimus, kuidas saab energiat ära kulutada või kasutada? Teab ju iga algkoolilapski tänapäeval, et energia on jääv, seda ei saa tekitada ega hävitada, võib vaid muundada.

Mida koolis õpitakse?

Vaadates loodusainete õppekavu – energiat nimetatakse väga palju. Põhikooli kavas on energia, elektrienergia, energia säästmise väärtustamine ja võimalused geograafiatundide teemaks. Energiatarve on jutuks bioloogias ja keemias on süsinikuühendid taastuvad või taastumatud energiaallikad. Viidatakse ka varasemale käsitlusele loodusõpetuses. Füüsikas, nagu peabki olema, on energia tähtsal kohal. Kuigi põhitähelepanu läheb mehaanilisele energiale, on nimekirjas ka elektrienergia, siseenergia, seoseenergia ja valgus kui energia. Mehaanilise energia jäävuse seaduse kõrval toimib energia jäävus veel lihtmehhanismide korral ja soojusprotsessides. Elektrienergia ja tuumade seoseenergia korral jäävust ei käsitleta. Energiamuunduritena on kogu põhikooli kavas kirjas ainult elektrimootor ja elektrigeneraator. Üldpilt energia mõistest jääb mosaiikne ja hajus. Eks  see ole teada, et vaatamata lõimimispüüetele jääb lõpuks ikkagi üles küsimus, kas näiteks ühiskonnaõpetuse energiasõjas ja füüsikatunni keha siseenergias on tegu ikka sama energia ja kas arvutus käib ikka sellesama matemaatikatunni matemaatikaga?

Gümnaasiumi õppekava tegeleb energiaga palju rohkem: energiamajandus, energiajulgeolek, taastuvad või taastumatud energiaallikad jpm. Põhikooli kava energiakäsitlustest ei paista eriti ühtse loodusteadusliku maailmapildi poole püüdlemist. Gümnaasiumis vaatavad teadused üha sügavamalt iseendasse. Bioloogia kavas – ATP universaalsus energia salvestamises ja ülekandes. Hingamine kui organismi varustamine energiaga. Keemias –  Ainevahetuse energeetika, fotosüntees, biosfääri energeetiline skeem. Terminoloogia ja isegi tavakeele sõnade kasutus on aineti ehmatavalt erinev.

 

Gümnaasiumi füüsikakavas on ilusa, kuigi veidi probleemika nimega kurus „Energia“. Energia mõiste leiab muidugi kasutust ka teistes kursustes. Nagu ka põhikoolis, juhib mehaaniline energia. Füüsikakesksed energiateemad on tugevalt esindatud – elektri- ja magnetvälja energia salvestamise võimalused, massi ja energia samaväärsus, kvandi energia jt. Üks energia kontseptsiooni peen, aga ülioluline aspekt on peidetud paari energiakuruse õpitulemuse sisse – termodünaamika II seadus ja entroopia mõiste ning elu Maal energia ja entroopia aspektist lähtuvalt. See võiks lõpuks vastata eelpool tekkinud küsimusele – mida tähendab igijääva energia salvestamine, kasutamine, kulutamine ja isegi ära raiskamine.

Energia mõiste keskne koht. Kas kõik tiirleb ümber energia?

Energia teema on tänapäeval nii oluline ja igapäevane, et kiputakse uskuma, nagu paneks energia kõike (loodust, inimesi, masinaid, äri jne) käima. Tegelikult on asi veel hullem. Kui miski peatub, hääbub või hävib, võib samahästi öelda, et sedagi teeb energia. Täpsem oleks öelda, et see kõik toimub energia muundumisega, st tööga. Millegi käima lükkamiseks või seisma jätmiseks on vaja lasta energial ühest liigist teise muunduda ja see lõpeb keskkonnasoojusega, osakeste liikumise kaosega. Vahepeal võib energia siiski pidama jääda olulistes asjades, kohtades või tegevustes (liikumine, sh transport, soe tuba, täis kõht, hea tervis, kiire internet jpm) Tuleb ringi vaadata ja leida neid kohti, kus energia on kontsentreeritud. Valikuid on vähe:

  • Päike, mis praegu paistab (tuul, jõed, footonid);
  • hiljuti Maale langenud päikesevalgus (taimed, loomad);
  • ammu või väga ammu saabunud valgus (turvas, süsi, nafta, maagaas)
  • veel varem juhtund kosmilised sündmused (aatomituumad, loodelised nähtused);
  • ongi vist kõik.

Vaadates isiklikku, perekondlikku, riiklikku või globaalset energiatarvet, peaks olema võimalik raamatut pidada. Ühel lehel on plussiga kontsentreeritud energia sissetulek energiaallikate kaupa džaulides. Kõrvalehel on miinusega džaulides see, palju energiat läheb läheb teiste energialiikidena välja ja ridade kaupa, mida head oleme saanud. Kõlab nagu majandusõpetuse tund ja seda ta ongi. Majanduses on küll võimalik teha „miinusesse laskmise“ trikki, aga tegelikult näiteks energiaga seda kaua teha ei saa. Tuba läheb külmaks või külmik soojaks, auto ei sõida, kõht on tühi jne.

Siia võib joone alla tõmmata ja öelda – nii lihtne see ongi. Ei, see ei ole lihtne.

 

David MacKay oli briti füüsik, matemaatik ja arvutiteadlane, kes analüüsis põhjalikult oma riigi ja ka globaalset energiabilanssi. Energiaprobleemidele vaatas ta füüsiku pilguga ja paljudes asjades on tema järeldused ehmatavalt selged ja lihtsad. Kahjuks lahkus David MacKay meie hulgast juba 2016. aastal. Meil on lugeda tema 2009. aastal ilmunud raamat ja kuulata tema 2012. aasta TEDx kõne:

http://www.withouthotair.com/;

https://opik.fyysika.ee/index.php/book/view/64;

https://www.ted.com/talks/david_mackay_a_reality_check_on_renewables.

Energiamajandusele kipub tihtipeale igaüks vaatama väga oma mätta otsast. Kaitstes oma huvisid, et mitte öelda ahnust, tõrjutakse oponente suust sooja õhku välja ajades. Inimeste maailmas tuleb seda ikka ette ja seepärast on enam-vähem tasakaalustatud ja tervikliku käsitluse leidmine teretulnud.


Paneme kõrvuti punased kastid, mis kujutavad vajalikke ja meeldivaid energia muutmisi ühest liigist teise ja rohelised, kus me peame energiat muundama, et punane torn saaks püsida. Selles näites on roheline laotud taastuvenergiast ja jääb madalamaks kui punane. Oleme hädas.  Joonis D. MacKay raamatust. 

Lühendatud näide D. MacKay raamatust „Taastuvenergiast ilma udujututa“ – Fossiilkütuste jätkusuutlikust kasutamisest.

Arutledes energiakulu vähendavate tehnoloogiate ning elustiili muutmise teemal, võib leida, et transpordi energiakulu (ning fossiilkütuste kasutamist) võib vähendada poole võrra, kui hakata kasutama vaid elektrisõidukeid. Kütmiseks kulutatavat energiat (ning fossiilkütuste kasutamist) saaks vähendada, kui soojustada hooneid paremini ja kütta mitte fossiilkütustega, vaid soojuspumpadega. Jah, me saame tarbimist vähendada. Kuid siiski paistab isegi selle väiksema energiahulga katmine Suurbritannia enda taastuvate energiaallikate abil suure väljakutsena. On aeg rääkida energia tootmise taastumatutest lahendustest.

Näiteks võtame teadaoleva fossiilkütuste varu, millest enamuse moodustab kivisüsi: 1600 Gt sütt. Jagame selle võrdselt kuue miljardi nimese vahel ära ning põletame seda „jätkusuutlikult. Mida tähendab lõpliku ressurssi „jätkussuutlikkasutamine? Lihtne määratlus – põletamine on „jätkusuutlik, kui ressurss kestab 1000 aastat. Ühes tonnis söes on 8000 kWh keemilist energiat. Jagades 1600 Gt sütt 6 miljardile inimesele 1000 aasta peale, tuleb 6 kWh päevas inimese kohta. Tavaline elektrijaam muudaks keemilise energia elektriks umbes 37% kasuteguriga, mis teeb umbes 2,2 kWh(e) päevas inimese kohta. Hoolides kliimast, me arvatavasti tavalist elektrijaama ei kasuta. Pigem sooviksime kasutada tehnoloogiat „puhas süsiehk „süsinikku kogumine ja säilitamine, mida hetkel kasutatakse väga vähe. See tehnoloogiaga imeb korstnagaasidest enamiku süsinikdioksiidi välja ja paigutab selle maasse kaevatud auku. Elektrijaamade saaste vähendamine sel viisil tähendab olulist energiakulu – see kahandaks toodetavat elektrienergiat ligikaudu 25%. Seega saaksime söereservide abil „jätkusuutlikult“ toota vaid 1,6 kWh(e) päevas inimese kohta. Arvutades fossiilkütuste säästlikku kasutamise tehnoloogiate võimalusi veel näiteks Suurbritannia või mõne teise piirkonna kohta ja võttes arvesse kaevandamisel lenduvad süsinkoksiidid ning metaani, on järeldus selge – „puhas süsisaab olla vaid ajutine lahendus.