Αυτοκίνητο με προπέλα

Προετοιμασία ( Prepare )

• Επανεξετάστε το ηλεκτρονικό υλικό για τους μαθητές. Χρησιμοποιήστε έναν βιντεοπροβολέα για να μοιραστείτε αυτό το υλικό με τους μαθητές σας κατά τη διάρκεια του μαθήματος.
• Βεβαιωθείτε ότι έχετε καλύψει τους τρεις νόμους του Νεύτωνα για την κίνηση σε προηγούμενο μάθημα.
• Λάβετε υπόψη τις ικανότητες και το υπόβαθρο όλων των μαθητών σας. Διαφοροποιήστε το μάθημα για να το κάνετε προσιτό σε όλους. Δείτε την ενότητα Διαφοροποίηση παρακάτω για προτάσεις.
• Τοποθετήστε τους ανεμιστήρες στο πάτωμα, αφήνοντας τουλάχιστον 3 μέτρα μπροστά από τον καθένα, ώστε τα αυτοκίνητα με τις προπέλες να έχουν χώρο να κινηθούν. Χρησιμοποιήστε μια λωρίδα ταινίας για να σημειώσετε μια θέση εκκίνησης μπροστά από κάθε ανεμιστήρα (κάθετα προς τον ανεμιστήρα).

Συμμετοχή ( Engage )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

• Παρακολουθήστε το βίντεο του μαθητή εδώ, ή αποκτήστε πρόσβαση σε αυτό μέσω του διαδικτυακού υλικού του μαθητή.

• Διευκολύνετε μια γρήγορη συζήτηση σχετικά με το ποια δύναμη κάνει ένα αυτοκίνητο με έλικα να κινείται.
• Κάντε ερωτήσεις, όπως:
• (Ο άνεμος, ο οποίος παράγεται από τις διαφορές στην ατμοσφαιρική πίεση).
• Ποιες δυνάμεις κάνουν μια ανεμογεννήτρια να κινείται; (Το σχήμα των πτερυγίων επηρεάζει τα διανύσματα δυνάμεων του ανέμου, τα οποία έχουν ως αποτέλεσμα μια περιστροφική κίνηση).
• Πείτε στους μαθητές ότι πρόκειται να κατασκευάσουν ένα αυτοκίνητο με έλικα και να διερευνήσουν πώς η δύναμη του ανέμου μπορεί να αλλάξει την κίνησή του.

Ανακάλυψη ( Explore )

(Μικρές ομάδες, 30 λεπτά)

• Ζητήστε από τους μαθητές να εργαστούν σε ζευγάρια για να κατασκευάσουν το μοντέλο του Propeller Car. Πείτε τους να εναλλάσσονται, με τον ένα σύντροφο να ψάχνει για τα κομμάτια ενώ ο άλλος χτίζει, αλλάζοντας ρόλους μετά από κάθε βήμα.
• Μπορείτε να βρείτε υποστήριξη για την κατασκευή στην ενότητα Συμβουλές παρακάτω.
• Κατευθύνετε τους στα τρία πειράματα στο υλικό για τους μαθητές και μοιράστε τους τα Φύλλα Εργασίας για τους μαθητές (Υποστήριξη για τον εκπαιδευτικό – Πρόσθετοι πόροι).

Πείραμα 1: Στον άνεμο

• Ζητήστε από τους μαθητές να τοποθετήσουν τα ελικοφόρα αυτοκίνητά τους στη γραμμή εκκίνησης, στραμμένα προς τον ανεμιστήρα.
• Πείτε τους να ενεργοποιήσουν τους ανεμιστήρες και να παρατηρήσουν πώς κινούνται τα αυτοκίνητά τους.
• Ζητήστε τους να καταγράψουν τις παρατηρήσεις τους στα Φύλλα Εργασίας Μαθητών τους.

Πείραμα 2: Με τον άνεμο

• Ζητήστε από τους μαθητές να αλλάξουν τη θέση της προπέλας έτσι ώστε να κοιτάζει προς τα πίσω ή να γυρίσουν το συγκρότημα γραναζιών ανάποδα, ώστε το γκρι γρανάζι να είναι από πάνω.
• Βάλτε τους να ενεργοποιήσουν τον ανεμιστήρα για να παρατηρήσουν τι συμβαίνει στα αυτοκίνητά τους όταν είναι στραμμένα προς τα εμπρός και μετά προς τα πίσω.
• Ζητήστε τους να καταγράψουν τις παρατηρήσεις τους στο Φύλλο Εργασίας Μαθητή.

Πείραμα 3: Περισσότερα πτερύγια ανεμιστήρα

Βάλτε τους μαθητές να προσθέσουν τα επιπλέον πτερύγια και εκτελέστε ξανά το πείραμα. Αν υπάρχει αρκετός χρόνος, βάλτε τους να δοκιμάσουν αυτές τις παραλλαγές:

Μονάδα γραναζιών έλικας προς τα πάνω

Μονάδα γραναζιών έλικας στραμμένη προς τα κάτω

Μονάδα γραναζιών έλικας στραμμένη προς τα πίσω

Έλικας με 4 πτερύγια

Έλικας με 6 πτερύγια (δείτε τη σελίδα 3 του βιβλίου οδηγιών κατασκευής για μια συμβουλή)

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

• Συγκεντρώστε τους μαθητές σας για να επανεξετάσουν και να συζητήσουν τα πειράματά τους.
• Κάντε ερωτήσεις, όπως:
• Τι θα μπορούσατε να αλλάξετε για να κάνετε το αυτοκίνητό σας να αλλάξει από το να πηγαίνει προς τον άνεμο (αντίθετα στον άνεμο) στο να πηγαίνει μακριά από τον άνεμο (αντίθετα στον άνεμο); (Το γρανάζι ταχυτήτων ή την κατεύθυνση της προπέλας).
• Τι κάνει το αυτοκίνητο με την προπέλα να κινείται προς τον άνεμο (προς τον ανεμιστήρα); (Το άθροισμα των διανυσμάτων δυνάμεων που ασκούνται στο όχημα το ωθούν προς τον άνεμο).
• Μπορεί ένα αυτοκίνητο που κινείται με τον άνεμο  να κινηθεί ταχύτερα από ό,τι φυσάει ο άνεμος; (Ναι! Μερικά από τα αυτοκίνητα στο βίντεο που παρακολουθήσαμε στην αρχή της τάξης κινούνταν πολύ πιο γρήγορα από ό,τι φυσούσε ο άνεμος).

 Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

• Αν ο χρόνος το επιτρέπει, εξηγήστε λεπτομερώς τις δυνάμεις που δρουν (διανύσματα δυνάμεων).
• Αφήστε χρόνο στους μαθητές να αποσυναρμολογήσουν τα μοντέλα τους, να ταξινομήσουν τα τουβλάκια πίσω στη θέση τους!

Αξιολόγηση  ( Evaluate )

(Συνεχίζεται καθ’ όλη τη διάρκεια του μαθήματος)

• Ανατροφοδοτήστε την απόδοση κάθε μαθητή.
• Διευκολύνετε την αυτοαξιολόγηση.
• Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις ρουμπρίκες αξιολόγησης που παρέχονται για να απλοποιήσετε τη διαδικασία.

Λίστα ελέγχου παρατήρησης

• Μετρήστε την επάρκεια των μαθητών σας στην περιγραφή του τρόπου με τον οποίο διαφορετικές δυνάμεις και μηχανισμοί μπορούν να αλλάξουν την κίνηση ενός αντικειμένου.
• Δημιουργήστε μια κλίμακα που να ανταποκρίνεται στις ανάγκες σας. 

 Για παράδειγμα:

• Χρειάζεται πρόσθετη υποστήριξη
• Μπορεί να εργαστεί ανεξάρτητα
• Μπορεί να διδάξει άλλους

Αυτοαξιολόγηση

• Ζητήστε από κάθε μαθητή να επιλέξει το τουβλάκι που πιστεύει ότι αντιπροσωπεύει καλύτερα την απόδοσή του:
• Πράσινο: Με λίγη βοήθεια, μπορώ να περιγράψω πώς μια αόρατη δύναμη σε συνδυασμό με ένα γρανάζι μπορεί να αλλάξει την κίνηση ενός αντικειμένου.
• Μπλε: Μπορώ να περιγράψω πώς μια αόρατη δύναμη σε συνδυασμό με ένα γρανάζι μπορεί να αλλάξει την κίνηση ενός αντικειμένου.
• Μωβ: Μπορώ να περιγράψω και να εξηγήσω πώς μια αόρατη δύναμη σε συνδυασμό με ένα γρανάζι μπορεί να αλλάξει την κίνηση ενός αντικειμένου.

Ανατροφοδότηση από ομότιμους

• Ενθαρρύνετε τους μαθητές σας να αξιολογήσουν τους συμμαθητές τους με τα εξής:
• Χρησιμοποιώντας την παραπάνω κλίμακα με τα τουβλάκια για να βαθμολογήσουν τις επιδόσεις των άλλων
• Παρουσιάζοντας τις ιδέες τους και δίνοντας εποικοδομητική ανατροφοδότηση

Συμβουλές

Συμβουλή μοντέλου

• Βάλτε τις ομάδες να αρχίσουν τις δοκιμές αμέσως μόλις τελειώσουν την κατασκευή. Θα πρέπει να εναλλάσσονται καθώς κάνουν προσαρμογές για να διασφαλίσουν ότι όλοι θα έχουν την ευκαιρία να δοκιμάσουν τα μοντέλα.
• Επιλέξτε ΜΙΑ ταχύτητα ανεμιστήρα που θα χρησιμοποιηθεί για όλες τις δοκιμές. Οποιαδήποτε ταχύτητα είναι κατάλληλη.
• Αν ο ανεμιστήρας σας είναι πολύ μεγάλος ή πολύ ισχυρός, δοκιμάστε να τον μετακινήσετε πιο πίσω από τη γραμμή εκκίνησης. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα έπιπλο για να μπλοκάρετε μέρος της ροής του αέρα του ανεμιστήρα.
• Αν ο ανεμιστήρας σας είναι πολύ μικρός, μετακινήστε τον πιο κοντά στα μοντέλα ή δοκιμάστε να μετακινήσετε τον ανεμιστήρα με το χέρι, ακολουθώντας τα μοντέλα.

Διαφοροποίηση

Απλοποιήστε αυτό το μάθημα με:

• Βάλτε τους μαθητές σας να δοκιμάσουν μόνο τη μεταβλητή του βασικού μοντέλου, δηλαδή το αυτοκίνητο να κινείται προς τον άνεμο.

Αυξήστε τη δυσκολία έτσι ώστε:

• Προκαλώντας τους μαθητές να ανακαλύψουν πώς να κάνουν τα αυτοκίνητά τους να οδηγούν πιο αποτελεσματικά στον άνεμο
• Ζητώντας από τους μαθητές να βρουν πώς να αντικαταστήσουν τον ανεμιστήρα με ένα σφόνδυλο για να κάνουν τα αυτοκίνητά τους να κινούνται

Επέκταση

(Σημείωση: Αυτό θα απαιτήσει επιπλέον χρόνο.)

Για να ενσωματώσετε την ανάπτυξη μαθηματικών δεξιοτήτων, ζητήστε από τους μαθητές σας να εξερευνήσουν την έννοια της αναλογίας και να χρησιμοποιήσουν τη γλώσσα των αναλογιών για να περιγράψουν τη σχέση αναλογίας ταχυτήτων μεταξύ του ρυθμού με τον οποίο περιστρέφονται τα πτερύγια της προπέλας και του ρυθμού με τον οποίο περιστρέφονται οι τροχοί.

CCSS.MATH.CONTENT.6.RP.A.1

Πηγή:https://education.lego.com/en-us/lessons/bricq-motion-prime/propeller-car#engage