Βαρύτητα

Προετοιμασία ( Prepare )

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Αυτό το μάθημα περιλαμβάνει ένα μέρος Α και ένα μέρος Β. Και τα δύο είναι σημαντικά για την πλήρη εκμάθηση του προτύπου. Εάν ο χρόνος είναι περιορισμένος, επανεξετάστε και τα δύο μέρη για να επιλέξετε τα στοιχεία που ανταποκρίνονται στις ανάγκες των μαθητών σας).

• Χρησιμοποιήστε τους βασικούς στόχους και το πρώτο πρότυπο NGSS (πλαίσιο “Υποστήριξη για τον εκπαιδευτικό”) και τον κατάλογο ελέγχου παρατήρησης (τμήμα “Αξιολόγηση”) για να παρακολουθείτε την πρόοδο και να υποστηρίζετε τις επιτυχημένες προσπάθειες.
• Επανεξετάστε αυτό το σχέδιο μαθήματος και τη δραστηριότητα του μαθητή στην εφαρμογή LEGO® Education SPIKE™ App για να αποφασίσετε πότε και πώς να εισαγάγετε και να διαφοροποιήσετε το περιεχόμενο, τις δραστηριότητες ή τις έννοιες του μαθήματος.
• Σε αυτό το μάθημα, οι μαθητές θα κατασκευάσουν ένα πουλί που ισορροπεί, χρησιμοποιώντας την εικόνα(ες) του παραδείγματος για έμπνευση. Ενθαρρύνετέ τους να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν τη δική τους ιδέα για ένα πουλί που ισορροπεί.

Επιστημονικό υπόβαθρο – Βαρύτητα:

• Το κέντρο βάρους ενός αντικειμένου είναι το σημείο στο οποίο ισορροπεί το βάρος του. Ένα χαμηλό κέντρο βάρους συμβάλλει στη σταθερότητα των αντικειμένων.
• Καθώς οι μαθητές γέρνουν το μοντέλο του πουλιού, το μέσο βάρος του κινείται υψηλότερα και γίνεται λιγότερο σταθερό.
• Η προς τα κάτω δύναμη της βαρύτητας θα τραβάει πάντα το πουλί προς τα πίσω, ώστε το κέντρο βάρους του να είναι όσο το δυνατόν πιο χαμηλά.
• Ανεξάρτητα από την κλίση του πουλιού, η βαρυτική δύναμη που ασκείται σε αυτό θα το τραβήξει κατευθείαν προς τα κάτω, προς το κέντρο της Γης.

Ανάπτυξη προηγούμενων γνώσεων – Βαρύτητα: 

• Χρησιμοποιώντας το βασικό επιστημονικό υλικό σας και το παρεχόμενο υπόβαθρο, μοιραστείτε πληροφορίες, εικόνες και ορισμούς.
• Οι δυνάμεις είναι ωθήσεις ή έλξεις που δρουν προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.
• Η βαρύτητα είναι μια δύναμη που ασκείται από τη Γη και έλκει τα αντικείμενα προς τα κάτω, προς το κέντρο του πλανήτη.
• Ένα επιχείρημα υποστηρίζει έναν ισχυρισμό ή μια δήλωση σχετικά με κάτι που συμβαίνει στη φύση (π.χ., η βαρυτική δύναμη που ασκεί η Γη στα αντικείμενα είναι προς τα κάτω). Θα πρέπει να περιλαμβάνει αποδεικτικά στοιχεία όπως λόγους, δεδομένα όπως γεγονότα ή/και ένα μοντέλο που αποδεικνύει τις παρατηρήσεις.
• Βασικό λεξιλόγιο: δύναμη, βαρύτητα

Εμπειρία κατασκευής και προγραμματισμού: 

• Επανεξετάστε τις προτάσεις στο Σχέδιο Ενότητας. Για αυτό το μάθημα, μπορεί επίσης να θελήσετε να:
• Ενισχύστε με το σεμινάριο για τον αισθητήρα γυροσκοπίου στο μενού Έναρξη της εφαρμογής SPIKE.
• Χρησιμοποιήστε τις ενότητες Event και Sound Blocks του μενού Help>Word Blocks στο SPIKE App για να παρέχετε περισσότερη υποστήριξη. Ανατρέξτε στην ενότητα Block Sensor>Is tilted? για καθοδήγηση σχετικά με αυτόν τον αισθητήρα, ο οποίος απαιτεί ο κόμβος να είναι επίπεδος όταν το βασικό μοντέλο βρίσκεται σε ηρεμία.
• Χρησιμοποιήστε το μάθημα High-Tech Playground για να αποκτήσετε εμπειρία με το Event Block.

ΜΕΡΟΣ Α (45 λεπτά)

Συμμετοχή ( Engage )

(Ολόκληρη η τάξη, 10 λεπτά)

Παρουσιάστε τους κύριους χαρακτήρες της ιστορίας και την πρώτη πρόκληση: 

• Βοηθήστε τον Daniel να κατασκευάσει ένα μοντέλο πουλιού που ισορροπεί.
• Σκεφτείτε -Διευκολύνετε μια σύντομη συζήτηση σχετικά με το(α) θέμα(τα) του μαθήματος:
• • Τι συμβαίνει όταν κρατάτε ένα αντικείμενο στον αέρα και το αφήνετε να φύγει; Γιατί; (Το αντικείμενο πέφτει στο έδαφος επειδή η δύναμη της βαρύτητας το τραβάει προς τα κάτω).
  • Τι συμβαίνει όταν τραβάτε προς τα πίσω μια κούνια ή ένα εκκρεμές και το αφήνετε να φύγει; Γιατί; (Η κούνια επιστρέφει στη χαμηλότερη θέση ηρεμίας της επειδή η δύναμη της βαρύτητας την τραβάει προς τα κάτω).
  • Μοιράστε ένα SPIKE™ Essential Set και μια συσκευή σε κάθε ομάδα.

Ανακάλυψη ( Explore )

• Καθώς οι μαθητές εργάζονται, σκεφτείτε να μοιραστείτε τα παρακάτω παραδείγματα ως υποστήριξη για την κατασκευή και τον προγραμματισμό. Διευκρινίστε ότι οι εικόνες δείχνουν μια ιδέα και οι μαθητές θα πρέπει να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν τη δική τους ιδέα για το πουλί που ισορροπεί.

Ζητήστε από τους μαθητές:

• Να χρησιμοποιήσουν το βασικό μοντέλο για να κατασκευάσουν ένα μοντέλο πουλιού ισορροπίας για τον Daniel, δείχνοντας ότι η προς τα κάτω δύναμη της βαρύτητας θα κρατήσει το πουλί στην αρχική του όρθια θέση όταν γέρνει.
• Να χρησιμοποιήσουν τον ενσωματωμένο αισθητήρα Gyro Sensor με τα μπλοκ Event και Sound Blocks για να προγραμματίσουν το μοντέλο τους ώστε να κάνει διαφορετικούς ήχους πουλιών όταν γέρνει προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά και όταν είναι όρθιο.
• Διευκολύνετε τον καταιγισμό ιδεών σχετικά με τους τρόπους χρήσης στοιχείων LEGO για τη δημιουργία ενός μοντέλου πουλιού που επιστρέφει στην αρχική του όρθια θέση όταν γέρνει. Εφόσον χρειάζεται, δείξτε πώς ο κόμβος του βασικού μοντέλου κρέμεται από ένα σημείο περιστροφής (π.χ. έναν σύνδεσμο ή άξονα), επιτρέποντάς του να κινείται και να επιστρέφει στην αρχική του όρθια θέση όταν γέρνει και αφήνεται. Οι μαθητές μπορούν να διαφοροποιήσουν το μοντέλο βάσης εφόσον ο κόμβος κρέμεται από ένα μόνο σημείο περιστροφής.
• Στα μισά του χρόνου εργασίας, βάλτε τους μαθητές να ανταλλάξουν ιδέες χρησιμοποιώντας μια γνωστή ρουτίνα της τάξης και στη συνέχεια να ενημερώσουν τα μοντέλα τους με έμπνευση από την ανταλλαγή.

Παράδειγμα ιδεών

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η τάξη, 10 λεπτά)

• Συγκεντρώστε τους μαθητές για ανταλλαγή απόψεων. 

Ζητήστε από κάθε ομάδα να χρησιμοποιήσει το μοντέλο της για να το παρουσιάσει και να το εξηγήσει:

• Την κατεύθυνση της βαρυτικής δύναμης στο πουλί τους (“προς το έδαφος”).
• Πώς η βαρύτητα επιστρέφει το μοντέλο τους στην αρχική του θέση όταν αυτό γέρνει.
• Πώς το πρόγραμμά τους χρησιμοποιεί ήχους για να δείξει τις διάφορες θέσεις του πουλιού.
• Εάν επιθυμείτε να συνεχίσετε με το Μέρος Β – Εξήγηση, βάλτε τους μαθητές να κρατήσουν τα μοντέλα τους ανέπαφα ή αφήστε χρόνο για την ανακατασκευή τους.

ΜΕΡΟΣ Β (45 λεπτά)

(Ολόκληρη η τάξη, 10 λεπτά)

• Επαναλάβετε τα βήματα από το Μέρος Α – Εξηγήσεις για να επιδείξουν και άλλες ομάδες και να εξηγήσουν τη μάθησή τους.

Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Ολόκληρη Τάξη, 30 λεπτά)

• (5 λεπτά) Μοιραστείτε και αναπτύξτε το υπόβαθρο για να βοηθήσετε τους μαθητές να αναπτύξουν.
• Βάλτε τους μαθητές να γυρίσουν τα πουλιά τους κατά 160 μοίρες (σχεδόν ανάποδα) και να τα αφήσουν να φύγουν.

Όποτε χρειάζεται, επαναλάβετε τι θα ανακαλύψουν:

• Ο κόμβος πρέπει να είναι πάνω από το σημείο περιστροφής για να λειτουργήσει το μοντέλο του πουλιού, επειδή επιστρέφει φυσικά στην πιο σταθερή του θέση, η οποία είναι να κρέμεται κάτω από το σημείο περιστροφής. Το βαρύ βάρος πάνω από το σημείο περιστροφής δεν είναι σταθερό, καθώς η δύναμη της βαρύτητας τραβάει τον κόμβο πίσω προς τα κάτω. 

(10 λεπτά)  Ζητήστε από τους μαθητές να επαναλάβουν και να δοκιμάσουν τα μοντέλα τους για να ολοκληρώσουν την επόμενη πρόκληση της εφαρμογής:

• Να κατασκευάσουν ένα μοντέλο πουλιού ισορροπίας που δεν περιλαμβάνει τον κόμβο αλλά παραμένει όρθιο, ακόμη και όταν γέρνει. (Συμβουλή: Τα μοντέλα πρέπει να έχουν το μέρος του πουλιού κάτω από το σημείο περιστροφής να ζυγίζει περισσότερο από το μέρος πάνω από αυτό).
• Δείξτε ότι το κάτω μέρος του πουλιού τους είναι βαρύτερο από το πάνω και εξηγήστε γιατί αυτό πρέπει να ισχύει από την άποψη των βαρυτικών δυνάμεων. (Αν το πάνω μέρος του πουλιού ήταν βαρύτερο από το κάτω μέρος, η δύναμη της βαρύτητας θα τραβούσε το βαρύτερο πάνω μέρος προς τα κάτω, αναποδογυρίζοντας το πουλί) 

(15 λεπτά)  Ζητήστε από τους μαθητές να μοιραστούν γνώσεις, ιδέες ή δεξιότητες που:

• Τους βοήθησαν να ολοκληρώσουν την πρόκληση.
• Έμαθαν κατά τη διάρκεια της κατασκευής.
• Ζητήστε από τους μαθητές να καθαρίσουν τα σκηνικά και τους χώρους εργασίας.

Αξιολόγηση  ( Evaluate )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

• Κάντε καθοδηγητικές ερωτήσεις για να αναδείξετε τη σκέψη των μαθητών και τις αποφάσεις τους κατά τη διάρκεια της ιδέας, της κατασκευής και του προγραμματισμού.

Λίστα ελέγχου παρατήρησης

• Επανεξετάστε τους μαθησιακούς στόχους (πλαίσιο υποστήριξης του εκπαιδευτικού).
• Υποστηρίξτε ένα επιχείρημα ότι η βαρυτική δύναμη που ασκεί η Γη στα αντικείμενα είναι προς τα κάτω.
• Μοιραστείτε συγκεκριμένες αντιδράσεις και συμπεριφορές των μαθητών σε διαφορετικά επίπεδα κατάκτησης.
• Χρησιμοποιήστε τον κατάλογο ελέγχου για να παρατηρήσετε την πρόοδο των μαθητών:
• Το μοντέλο τους περιλαμβάνει ένα πουλί που ισιώνει μόνο του.
• Μέρος Α: Η εξήγησή τους αποδεικνύει ότι η βαρυτική δύναμη στο μοντέλο δρα προς τα κάτω. Ο βαρύς κόμβος έλκεται από τη βαρύτητα προς τα κάτω, κρατώντας τα ελαφρύτερα μέρη του πουλιού στην κορυφή.
• Μέρος Β: Η εξήγησή τους καταδεικνύει ότι το κάτω μισό του νέου πουλιού πρέπει να είναι βαρύτερο από το πάνω μισό για να παραμείνει το πουλί όρθιο. Το Επεξεργασμένο πουλί διαφέρει από το Εξηγημένο πουλί σε έναν σημαντικό τρόπο: δεν έχει τη βαριά πλήμνη κάτω από το σημείο περιστροφής για να το κρατάει όρθιο.
• Ανατρέξτε στην ενότητα Πρόσθετοι πόροι, Αυτοαξιολόγηση και ανατροφοδότηση από ομότιμους, για περισσότερους τρόπους Αξιολόγησης.

Διαφοροποίηση

Απλοποιήστε αυτό το μάθημα:

• Σταματήστε μετά την πρώτη πρόκληση: Κατασκευάστε ένα μοντέλο πουλιού ισορροπίας που περιλαμβάνει τον κόμβο στο κάτω μισό. Κάντε στους μαθητές ερωτήσεις ναι/όχι για να αποσπάσετε την εξήγησή τους.

Αυξήστε τη δυσκολία έτσι ώστε:

• Επέκταση της πρόκλησης του μέρους Α-Εξερεύνηση: Βάλτε τους μαθητές να κατασκευάσουν και να προγραμματίσουν ένα διαφορετικό ζώο (όχι πουλί) που να περιλαμβάνει τον κόμβο, όπως χρησιμοποιήθηκε στο μέρος Α, έτσι ώστε να ορθοποδήσει όταν γέρνει. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν σκίουρους ή μαϊμούδες.

Επέκταση

• Παρέχετε εκπαιδευτικό υλικό σχετικά με τους τρόπους με τους οποίους ποικίλα αντικείμενα, όπως τα αγωνιστικά αυτοκίνητα και τα ποτήρια για μωρά, είναι σχεδιασμένα ώστε να μην ανατρέπονται. Βάλτε τους μαθητές να μάθουν για ένα παράδειγμα και στη συνέχεια να το μοιραστούν γραπτώς, όπως με την ανάπτυξη ενός σεναρίου για μια βιντεοδιαφήμιση ενός προϊόντος.

Εάν διευκολυνθείτε, αυτό θα επεκταθεί πέρα από το 45λεπτο μάθημα.

Γλωσσικές τέχνες: W.5.1

Πηγή:https://education.lego.com/en-us/lessons/spikeessential-science-we-cannot-see/spikeessential-gravity