젠가게임이 배터리에 대한 교육자료가 될 수 있다?

 

젠가와 같은 타워 블록 게임은 학생들에게 리튬 이온 배터리의 작동 방식을 설명하는 데 사용할 수 있으며, 일상생활에 배터리가 얼마나 실생활에 밀접하게 사용되는지 알 수 있는 교육자료로 사용됩니다. 리튬 이온 배터리는 스마트폰에서 전기 자동차에 이르기까지 많은 전자 장치에 사용됩니다. 하지만 아이들이 배터리가 작동하는 원리와 실생활에 중요한 이유를 가르치는 데 사용할 수 있는 자원은 제한되어 있습니다. 버밍엄 대학교 화학 대학의 한 팀은 타워 블록 게임 젠가를 사용하여 배터리 셀 내부의 작업 과정과 그 뒤에 있는 전기 화학을 설명하는 교육 도구를 고안했습니다. 충전식 리튬 이온 배터리는 산화물과 흑연 전극으로 구성됩니다. 이들은 일반적으로 전해질로 분리된 층으로 만들어집니다. 배터리가 충전되면 리튬 이온이 전해질을 통해 흑연에서 산화물 전극으로 이동합니다. 전극이 코팅된 집전체는 전자가 외부 회로를 통해 이동하도록 하여 전력을 공급합니다. 블록 층을 사용하여 아이들은 배터리가 어떻게 구성되고 서로 다른 구성 요소가 서로 어떻게 상호 작용 하는지를 알 수 있습니다. 배터리 젠가는 배터리 작동 및 주요 특성을 보여줄 수 있습니다. 이러한 유형의 배터리를 충전 및 방전하는 인터칼레이션(층상구조의 모결정을 호스트층, 층간에 삽입된 화학종을 게스트라 한다. 인터칼레이션의 생성물을 층간 화합물이라 하며, 그래파이트와 알칼리 금속, 점토와 유기물, 무기물과의 화합물 등이 있다.) 또는 계층화 화학은 쉽게 시각화할 수 있습니다. 흑연 전극에서 몇 개의 빈 블록 (이 블록은 흑연 층 사이의 빈 공간을 나타냄)을 제거함으로써 학생은 리튬 이온 블록을 산화물 전극에서 흑연 전극으로 이동할 수 있습니다. 방전 시 반대 과정이 발생합니다. 이 게임의 단순함은 복잡한 화학 및 산화 환원 반응을 더쉽게 설명할 수 있도록 합니다. 학생들이 다양한 속도로 산화물 전극에서 리튬 이온 블록을 제거할 때 다양한 응용 분야에 대한 충전 속도의 중요성과 안전성도 보여줄 수 있습니다. 더 빠른 충전은 항상 젠가의 붕괴로 이어집니다. 타워 블록 게임은 리튬 블록을 제거하고 다시 삽입할 때 블록이 어떻게 약간 이동하는지 보여줌으로써 배터리 성능이 지속해서 사용하는 동안 어떻게 감소하는지 보여줄 수 있습니다. 연구원 인 엘리자베스 드리스콜은 다음과 같이 설명합니다. "실습 시연은 학습을 지원하는 유용한 방법으로 알려져 있습니다. 예를 들어 교사는 종종 레몬이나 감자를 사용하여 기존의 비 충전식 배터리를 설명합니다. 하지만 전기 화학은 교사에게 까다로운 영역이라는 것을 알고 있습니다. 이는 종종 학생들이 이해하지 못하는 경우로 이어집니다. 우리는 이를 해결하고이 충전식 유형을 설명하는 데 도움이 되는 실습 활동을 설계하고 싶었습니다." 강렬한 대조 색상과 다양한 질감의 타워 블록 세트를 도입함으로써 팀은 시각 장애가 있거나 부분적으로 시력이 좋지 않은 학생들에게 더 포괄적인 교육 도구를 고안할 수 있었습니다. 이 활동은 지난 1년 동안 여러 방문 학교에서 시범적으로 진행되었습니다. 여기에는 왕립 화학 학회에서 탑오브더벤치(Top of the Bench) 시연 강의가 포함되어 있으며, 교사와 학생 모두로부터 긍정적인 피드백을 받았습니다. 이 세트는 또한 버밍엄의 씽크탱크 과학박물관에서 런던의 맨체스터 과학박물관 및 왕립 연구소에 이르기까지 박물관의 공개 행사에도 등장했습니다. 팀의 다음 단계는 더 많은 학생들이 활동에 광범위하게 접근할 수 있도록 하고 이러한 주제의 교육자를 지원하는 것입니다. 패러데이 연구소와 왕립 화학 학회의 기금으로 이미 100개의 작은 젠가 세트를 버밍엄 중등 학교에 공급할 수 있었습니다. 촉각 교실 세트는 우스터 뉴 칼리지 및 볼턴 감각 지원 센터 서비스에도 제공됩니다.