Άρση βαρών

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. Εξετάστε το ενδεχόμενο να προκατασκευάσετε το μοντέλο του αρσιβαρίστα για να το χρησιμοποιήσετε κατά τη διάρκεια του μαθήματος, ώστε να βοηθήσετε τους μαθητές που δυσκολεύονται να το κατασκευάσουν.
• Βεβαιωθείτε ότι έχετε καλύψει τις σχετικές έννοιες (π.χ. βαρύτητα, ταχύτητα ανόδου και ταχύτητα καθόδου) σε προηγούμενο μάθημα.
• Λάβετε υπόψη τις ικανότητες και το υπόβαθρο όλων των μαθητών σας. Διαφοροποιήστε το μάθημα για να το κάνετε προσιτό σε όλους. Ανατρέξτε στην ενότητα Διαφοροποίηση παρακάτω για προτάσεις.

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 ποιες δυνάμεις έχουν δει οι μαθητές στα διάφορα είδη άρσης βαρών στο βίντεο.
• Κάντε ερωτήσεις, όπως:
• Ποιες δυνάμεις βοηθούν έναν αρσιβαρίστα να σηκώσει τα βάρη; (Οι μύες τραβούν για να κινήσουν το σώμα μας και σπρώχνουν ή τραβούν για να σηκώσουν και να κατεβάσουν τα βάρη).
• Ποια δύναμη κάνει τα βάρη να πέφτουν πάλι κάτω; (Βαρύτητα)
• Τι είναι η τροχαλία και τι είναι το μπλοκ και το συρματόσχοινο; Πώς μπορούν αυτά να βοηθήσουν έναν αρσιβαρίστα να προπονηθεί; (Οι τροχαλίες είναι τροχοί πάνω στους οποίους κυλάει ένα σχοινί ή καλώδιο. Το μπλοκ και το εξάρτημα είναι ένα σύστημα δύο ή περισσότερων τροχαλιών με ένα σχοινί ή καλώδιο περασμένο ανάμεσά τους, το οποίο μπορεί να επιτύχει μηχανικό πλεονέκτημα στην έλξη ενός φορτίου).
• Πείτε στους μαθητές ότι πρόκειται να κατασκευάσουν ένα μοντέλο ενός αρματωτήρα και στη συνέχεια να πειραματιστούν για να εξερευνήσουν τις ισορροπημένες και μη ισορροπημένες δυνάμεις.

Ανακάλυψη ( Explore )

(Μικρές ομάδες, 25 λεπτά)

• Βάλτε τους μαθητές να εργαστούν σε ζευγάρια για να κατασκευάσουν το μοντέλο του αρσιβαρίστα. Πείτε τους να εναλλάσσονται, με τον ένα σύντροφο να ψάχνει για τα τουβλάκια ενώ ο άλλος χτίζει, αλλάζοντας ρόλους μετά από κάθε βήμα.
• Η κατασκευή των βημάτων 21-29 μπορεί να αποτελέσει πρόκληση για τους μαθητές. Σε αυτά τα βήματα, θα αρχίσουν να ενσωματώνουν περισσότερα στοιχεία LEGO Technic στην κατασκευή τους και θα επιδείξουν τις ικανότητές τους στην παρατήρηση για τη σωστή δρομολόγηση του κορδονιού. Χρησιμοποιήστε το μοντέλο αναφοράς που έχετε προκατασκευάσει για να βοηθήσετε τους μαθητές να εντοπίσουν μόνοι τους τυχόν λάθη κατασκευής.
• Μπορείτε να βρείτε υποστήριξη για την κατασκευή στην ενότητα Συμβουλές παρακάτω.

Πείραμα 1:

Από τις οδηγίες κατασκευής για την ανύψωση της μπάρας.

Πείτε τους να καταγράψουν τις παρατηρήσεις τους στο Φύλλο Εργασίας Μαθητή (Υποστήριξη Εκπαιδευτικού – Πρόσθετες πηγές). (Αυτό το μοντέλο δεν έχει μηχανικό πλεονέκτημα επειδή δεν δημιουργεί αύξηση ή μείωση της απαιτούμενης προσπάθειας ή ταχύτητας. Αλλάζει μόνο την κατεύθυνση της κίνησης).

Το μοντέλο δεν είναι αρκετά “δυνατό” σε αυτή τη διαμόρφωση για να σηκώσει το βαράκι με τα 4 βάρη (τροχούς) πάνω του. Μπορεί να σηκώσει μόνο με λιγότερους τροχούς.

Ζητήστε από τους μαθητές να αφαιρούν έναν τροχό κάθε φορά από την μπάρα, επαναλαμβάνοντας το πείραμα με λιγότερους τροχούς, και να καταγράψουν τι συμβαίνει.

Εξηγήστε το ( Explain )

(Ολόκληρη η τάξη, 10 λεπτά)

• Συγκεντρώστε τους μαθητές σας για να μοιραστούν αυτά που έμαθαν.
• Ρωτήστε: Ήταν η δύναμη που ασκείται στον αρσιβαρίστα ισορροπημένη ή μη ισορροπημένη; (Η δύναμη ήταν ισορροπημένη επειδή το μοντέλο δεν μετακινήθηκε μέχρι να το σπρώξουν/τραβήξουν προς τα πάνω και προς τα κάτω με το χέρι).

Πείραμα 2:

• Δείξτε στους μαθητές πώς να αλλάξουν το μοντέλο στη θέση 2 της τροχαλίας.
• Ζητήστε τους να δοκιμάσουν το μοντέλο σε αυτή τη θέση και να καταγράψουν τις παρατηρήσεις τους στο Φύλλο Εργασίας Μαθητή.

 Εξελίξτε το ( Elaborate )

(Ολόκληρη η τάξη, 5 λεπτά)

• Συγκεντρώστε τους μαθητές σας για να επανεξετάσουν και να συζητήσουν τα πειράματά τους.
• Κάντε ερωτήσεις, όπως:
• Τι παρατηρήσατε στην κίνηση του αρσιβαρίστα όταν αλλάξατε τη θέση του κορδονιού; (Ήταν πιο εύκολο να μετακινήσετε το βάρος, κινήθηκε μόνο του και δεν κινήθηκε τόσο ψηλά).
• Τι κάνει τον αρσιβαρίστα να σηκώνει τα βάρη; (Το βάρος [δηλ. η δύναμη της βαρύτητας] έλκει προς τα κάτω τα ζυγισμένα τούβλα και οι τροχαλίες μετατρέπουν αυτή την προς τα κάτω κίνηση σε προς τα πάνω έλξη).
• Γιατί η θέση της τροχαλίας 2 έχει διαφορετικό αποτέλεσμα από τη θέση της τροχαλίας 1; (Η θέση 2 δίνει στο μοντέλο μηχανικό πλεονέκτημα 2 προς 1. Αυτό σημαίνει ότι το μοντέλο μειώνει στο μισό την προσπάθεια που απαιτείται για την ανύψωση του φορτίου αλλά και στο μισό το ύψος στο οποίο ανυψώνεται το φορτίο. Θα πρέπει να τραβήξετε το διπλάσιο μήκος σπάγκου για να σηκώσετε το φορτίο στο ίδιο ύψος με τη θέση τροχαλίας 1).
• 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)

• Κάντε καθοδηγητικές ερωτήσεις για να τους ενθαρρύνετε να “σκεφτούν φωναχτά” και να εξηγήσουν τις διαδικασίες σκέψης και τη συλλογιστική τους στις αποφάσεις επίλυσης προβλημάτων που έλαβαν κατά την κατασκευή των μοντέλων τους.

Λίστα ελέγχου παρατήρησης

• Μετρήστε την επάρκεια των μαθητών σας στην περιγραφή των ισορροπημένων και μη ισορροπημένων δυναμεων που δρουν στο μοντέλο.
• 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: Νομίζω ότι μπορώ να περιγράψω ισορροπημένες και μη ισορροπημένες δυνάμεις.
• Μπλε: Ξέρω ότι μπορώ να περιγράψω ισορροπημένες και μη ισορροπημένες δυνάμεις.
• Μωβ: Μπορώ να περιγράψω ισορροπημένες και μη ισορροπημένες δυνάμεις και μπορώ να βοηθήσω και έναν φίλο να καταλάβει.

Ανατροφοδότηση από ομότιμους

• Στις ομάδες τους, βάλτε τους μαθητές να συζητήσουν τις εμπειρίες τους από τη συνεργασία τους.
• Ενθαρρύνετέ τους να χρησιμοποιήσουν δηλώσεις όπως:
• Μου άρεσε όταν…
• Θα ήθελα να ακούσω περισσότερα για το πώς εσύ…

Συμβουλές

Συμβουλή μοντέλου 

• Οι τροχαλίες μπορούν να ρυθμιστούν ως εξής:
• Θέση 1

• Θέση 2:

Διαφοροποίηση

Απλοποιήστε αυτό το μάθημα με:

• Βάλτε τους μαθητές σας να δοκιμάσουν πρώτα το μοντέλο χωρίς τα “βαρίδια”, πιέζοντας τον κίτρινο άξονα με το ένα χέρι και ακουμπώντας το άλλο πάνω στα ζυγισμένα τούβλα.
• Ζητήστε τους να περιγράψουν τι βλέπουν και τι αισθάνονται καθώς πιέζουν προς τα κάτω τον κίτρινο άξονα

Αυξήστε τη δυσκολία έτσι ώστε:

• Να βάλουν τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν τουβλάκια ή τους άλλους τροχούς του σετ για να προσθέσουν επιπλέον βάρος τόσο στην μπάρα όσο και στα πίσω βάρη και στη συνέχεια να προκαλέσουν ο ένας τον άλλον να επαναφέρουν την ισορροπία του μοντέλου.
• Ζητώντας από τους μαθητές να χρησιμοποιήσουν τα τουβλάκια του σετ για να προσθέσουν χαρακτήρα στα μοντέλα τους

Επέκταση

(Σημείωση: Αυτό θα απαιτήσει επιπλέον χρόνο.)

Για να ενσωματώσετε την ανάπτυξη μαθηματικών δεξιοτήτων, ρυθμίστε το μοντέλο Weightlifter χρησιμοποιώντας τη θέση τροχαλίας 1 με τη μονάδα βάρους να έχει ανυψωθεί όσο πιο ψηλά μπορεί να φτάσει. Το μοντέλο θα παραμείνει ισορροπημένο. Ζητήστε από τους μαθητές να υπολογίσουν πόσους τροχούς θα πρέπει να αφαιρέσουν για να μπορέσει ο αρσιβαρίστας να ανυψωθεί και το βάρος να πέσει (δηλ. μη ισορροπημένη δύναμη).

Αυτά είναι τα βάρη για κάθε μέρος του μοντέλου του αρσιβαρίστα:

Μονάδα βάρους 121 g

Ανασηκωτής βαρών 40 g

Τροχοί 23 g (ο καθένας)

Η ευθυγράμμιση των τροχαλιών και η δύναμη της τριβής στις τροχαλίες θα έχουν μικρή επίδραση στα βάρη, οπότε το βάρος κάθε πλευράς θα διαφέρει.

CCSS.MATH.CONTENT.3.MD.A.2

Πηγή: https://education.lego.com/en-us/lessons/bricq-motion-winning-with-science/weightlifter#engage