حان الوقت لقفز القرفصاء

• يستكشف هذا الدرس الطاقة الكامنة. معادلة الطاقة الكامنة هي E_p=mgh. قيمة "g" معروفة، ويمكن إيجاد قيمة "m" أو تقريبها. المتغير المجهول في هذا الدرس هو ارتفاع القفزة، والذي سيتولى الطلاب قياسه. يبدأ الطلاب باستخدام مستشعر المسافة موجهين إياه لأسفل لقياس المسافة القصوى من الأرض فيما يقفزون (احرص على تواجدهم على سطح مستو). في وقت لاحق، سيستكشفون طرقًا أخرى باستخدام مستشعر التسارع لوحدة التحكم الرئيسية.

إثارة مناقشة

ابدأ مناقشة بطرح الأسئلة المتعلقة بالدرس. فيما يلي بعض الاقتراحات:

• ما المقصود بالطاقة الكامنة؟
• إلى أي ارتفاع يمكنك القفز؟
• ما مقدار هذه الطاقة (الكامنة)؟

اطلب من الطلاب تدوين أفكارهم كفرضية.

• اطلب من الطلاب بناء نموذج كرة الوزن "كيتل بيل" حيث يمكنها تسجيل البيانات المتعلقة بالقفز. يمكنهم إنشاء نماذج خاصة بهم، أو اتباع تعليمات البناء في التطبيق لبناء نموذج كرة الوزن "كيتل بيل".
• اطلب من الطلاب تجربة نماذجهم باستخدام البرنامج المقترح.
• احرص على أن يقفزوا بطريقة محكومة جدًا، موجهين كرة الوزن "كيتل بيل" نحو سطح أملس مباشرة (تجنب السجاد أو المفروشات).

• السماح للطلاب ببعض الوقت لتعديل برامجهم لتحسين الأداء.
• تشجيعهم على تسجيل أكبر قدر ممكن من البيانات خلال تجاربهم.
• اطلب منهم حفظ بياناتهم كملف CSV، حتى يتمكنوا من استخدامها في برامج أخرى إذا رغبوا في ذلك.

• إذا كان الطلاب لا يزال بإمكانهم استخدام مجموعات SPIKE Prime، اطلب منهم إكمال المهام من تطبيق SPIKE، لتطبيق ما تعلموه من التعلّم العملي، على سبيل المثال:
  • اطلب منهم القفز مع زيادة الكتلة (على سبيل المثال، عن طريق ارتداء حقيبة ظهر)، ثم وصف الطاقة الكامنة عند القفز بحقيبة ظهر وبدونها.
• إذا لم يكن لدى الطلاب إمكانية وصول إلى مجموعاتهم، اطلب منهم استيفاء مفكرة المبتكر الخاصة بالطالب أو كلفهم بأحد الأنشطة الإضافية المقترحة أدناه. يمكن القيام بمعظم الأنشطة الإضافية باستخدام البيانات التي تم جمعها خلال جلسة التدريب العملي
• يسِّر جلسة مشاركة يقوم الطلاب فيها بتبادل المعلومات. يمكن القيام بذلك باستخدام أي أداة/أسلوب يعتبر الأكثر كفاءة (أي شخصيًا أو عبر الإنترنت).

قدم الملاحظات على أداء كل طالب.
يمكنك الاستعانة بنماذج التقييم المتوفرة لتبسيط العملية.

القائمة المرجعية لملاحظات المعلم
أنشئ مقياسًا يناسب احتياجاتك، على سبيل المثال:

منجز بصورةٍ جزئية
منجز بالكامل
منجز بصورةٍ تتجاوز الهدف المحدد

استعن بمعايير النجاح التالية لتقييم مدى تقدم الطلاب:

• يمكن للطلاب برمجة جهاز لتسجيل البيانات على خط بياني.
• يستطيع الطلاب تفسير القيم الواردة من الخط البياني.
• يمكن للطلاب شرح الطاقة الكامنة بكلماتهم الخاصة، ورسم علاقات دقيقة بين الكتلة والارتفاع.

التقييم الذاتي
اطلب من كل طالب اختيار وحدة البناء التي يشعر أنها أفضل تمثيل لأدائه.

• أزرق: أستطيع رسم البيانات باستخدام البرنامج المتوفر في التطبيق.
• أصفر: أستطيع إنشاء خط بياني خاص بي وشرح نتائجي.
• بنفسجي: صنعت تجارب جديدة بمفردي.

تقييم الأقران

شجّع الطلاب علي إبداء الملاحظات للآخرين عن طريق:

• حث كل طالب على تقييم أداء الآخر باستخدام مقياس "وحدات البناء الملونة" المشار إليه أعلاه.
• اطلب منهم تقديم ملاحظات بناءة لبعضهم بعضًا حتى يتمكنوا من تحسين أدائهم أثناء الدرس القادم. تلك فرصة عظيمة لاستخدام أدوات التواصل عبر الفيديو أو نشر المدونات في سيناريو التعلّم المدمج.

بسِّط هذا الدرس عن طريق:

• مطالبة الطلاب بإعادة إنشاء التجربة باستخدام وحدة التحكم الرئيسية فقط (وربما مستشعر المسافة)
• التأكد من تعديل الطلاب للبرنامج المقترح في تطبيق SPIKE ليتناسب مع تكوين النموذج الخاص بهم.
  • يجب أن تكون البيانات ذات صلة لقيم التسارع المسجلة طالما تم الإمساك بوحدة التحكم الرئيسية بشكل عمودي على الأرض

انتقل بهذا الدرس إلى المستوى التالي عن طريق:

• مطالبة الطلاب بإيجاد طرقٍ أخرى لتحديد ارتفاع القفزة:
  • استخدام مستشعر التسارع بوحدة التحكم الرئيسية
  • استخدام مقطع فيديو لقفزاتك
  • استخدام الوقت فقط

نصائح البناء

نصائح البرمجة

تم تصميم هذا الدرس ليتم تشغيله أثناء توصيل الموزع من خلال USB أو Bluetooth. في هذا الوضع، يتم بث البيانات التي تم جمعها بواسطة وحدة التحكم الرئيسية إلى جهازك مباشرةً، ومن ثم تتبعها في الوقت الفعلي على الخط البياني.

البرنامج الرئيسي

برنامج الحل

نصائح البيانات العلمية
هنا مثال على البيانات التي يمكن للطلاب توقعها من هذه التجربة.

ملحق الرياضيات

لإدماج تنمية المهارات الحسابية:

• بدلاً من تسجيل المسافة بين الجزء السفلي من كرة الوزن "كيتل بيل" والأرض مباشرةً بمستشعر المسافة، اطلب من الطلاب استخدام قيم التسارع لإيجاد ارتفاع القفزة.
• اطلب من الطلاب استخدام كل من هذه الطرق (من قياس المسافة ومن حسابها من قيم التسارع) لإيجاد الطاقة الكامنة، ثم وصف الطريقة التي اعتقدوا أنها الأصعب أو الأكثر كفاءة والسبب.

ملاحظة: يتطلب هذا وقتًا إضافيًا.*

ملحق فنون اللغة

لإدماج تنمية مهارات فنون اللغة:

• اطلب من الطلاب كتابة ورقة تشرح ما يحدث عند قفز شخص ما. اطلب منهم البحث في القوة العضلية والميكانيكا الحيوية، ثم قارن أداء القفز البشري بأداء العديد من الحيوانات.
• اطلب من الطلاب البحث في نموذج الروبوت يمكنه القفز، ثم كتابة ورقة تصف كيف حاول مهندسوه محاكاة الاندفاع العضلي.

ملاحظة: يتطلب هذا وقتًا إضافيًا.*

الروابط المهنية

قد يرغب الطلاب الذين استمتعوا بهذا الدرس في استكشاف هذه المسارات المهنية:

• الخدمات العلاجية
• الهندسة والتكنولوجيا