النهار والليل

(ملاحظة: يتألف هذا الدرس من جزأين (أ) و(ب)، وكلاهما مهم لتعلم المعيار بشكل كامل. إذا كان الوقت محدودًا، فراجع كلا الجزأين لاختيار العناصر التي تلبي احتياجات طلابك.)

في هذا الدرس، يتحقق أهم أهداف التعلم عند رسم مقدار الظلام والضوء في شهر معين بيانيًا. وتعتبر برمجة مصباح حتى يضيء عندما يحل الظلام وينطفئ عندما يطلع النهار فرصة لإثبات تحقق هدف التعلم هذا بطريقة ممتعة وعملية. شجع الطلاب على استخدام الأمثلة المصورة كمصدر للإلهام أو تصميم وبناء أي مصباح قابل للبرمجة حسب رغبتهم.

• ضع في اعتبارك تعيين شهر مختلف لكل مجموعة من أجل البرمجة.

• الخلفية العلمية - النهار والليل:

  • المتغير المهم في هذا الدرس هو الظلام، وليس وقت محدد من اليوم.
  • ستكون المخططات الخطية أو الدائرية هي الأنسب لرسم البيانات إذ تمكن الطلاب من عرض 1) الساعات الشهرية لضوء النهار لمدة عام على رسم بياني خطي أو 2) النسبة المئوية للضوء والظلام لكل شهر على سلسلة من المخططات الدائرية.
  • يستطيع الطلاب استخدام تقسيمًا متوسطًا للنهار/الليل خلال الشهر (مثل بيانات اليوم الخامس عشر (15) من كل شهر) ولا يلزمهم عرض التغييرات اليومية خلال الشهر أو ساعات اليوم.
  • اختر وراجع أنواع الرسوم البيانية المناسبة لطلابك.

• بناء المعرفة المسبقة - النهار والليل: باستخدام المواد العلمية الأساسية، يمكنك تبادل المعلومات والصور والتعريفات:

  • تشرق الشمس وتغرب في أوقات يمكن التنبؤ بها كل يوم.
  • تختلف أطوال النهار والليل باختلاف الشهر والموسم.
  • من الأفضل عرض البيانات المختلفة بطرق معينة، بما في ذلك الرسوم البيانية الخطية والمخططات الدائرية.
  • المفردات الرئيسية: شروق، غروب

• خبرة البناء والبرمجة: راجع الاقتراحات الواردة في خطة الوحدة. في هذا الدرس، قد ترغب أيضًا في

  • تعزيز التعلم باستخدام الدرس التعليمي "الضوء" من قائمة "ابدأ" في تطبيق SPIKE.
  • استخدم قسمي "التحكم" و"قوالب الإضاءة" من قائمة "التعليمات>قوالب الكلمات" في تطبيق SPIKE لمزيدٍ من الدعم.
  • استخدم درس المحدِّد العشوائي الأدبي لبناء الخبرة باستخدام مصفوفة الضوء.

• المواد: حدد البيانات المناسبة للعمر بشأن ساعات النهار المحلية: أوقات شروق/غروب الشمس الشهرية ومتوسط إجمالي ساعات النهار حسب الشهر. ابحث حسب "متوسط طول اليوم بالشهر" + اسم مدينة قريبة، مستعينًا بمصادر من الوكالات الحكومية وغيرها من المصادر الموثوقة. وفِّر ورق الرسم البياني وأقلام الرصاص/أقلام التحديد لرسم الرسوم البيانية. حسب الحاجة، أنشئ قوالب للرسوم البيانية الخطية أو المخططات الدائرية وراجع استخدامها.

الجزء "أ" (45 دقيقة)

• قدِّم الشخصية (الشخصيات) الرئيسية بالقصة والتحدي الأول: تريد صوفي إضاءة الطريق بالقرب من موقع المخيم الخاص بها لأغراض تتعلق بالسلامة. ساعدها في تركيب مصباح علوي يضيء في الليل عندما يحل الظلام.

• التفكير - اعقد مناقشة موجزة عن موضوع (مواضيع) الدرس:

  • متى كان شروق الشمس وغروبها أمس؟ كم ساعة من ضوء النهار لدينا هذا الشهر؟ (سوف تتباين الإجابات، يجب أن يكون الطلاب قادرين على تقدير العدد الحالي لساعات النهار وأوقات شروق/غروب الشمس التقريبية.)
  • في أي فصول السنة يكون النهار أقصر وأطول؟ (في نصف الكرة الشمالي، يكون النهار أقصر في الشتاء وأطول في الصيف.)

• وزِّع مجموعةَ SPIKE Essential، وجهازًا على كل مجموعة.

• أثناء عمل الطلاب، حاوِل مشاركة الأمثلة أدناه كوسيلة دعم للبناء والبرمجة. وضح أن الصور تعرض فكرة واحدة، ويجب على الطلاب تصميم وبناء مصباح خاص بهم قابل للبرمجة.
• اطلب من الطلاب:
  • استخدام النموذج الأساسي لبناء مصباح علوي لإضاءة الطريق في مخيم صوفي ليلاً عندما يحل الظلام، ثم حدد مدة إضاءته. (قد يقوم الطلاب بتوسيع نموذج المخيم الخاص بهم لاحقًا في الدرس.)
  • استخدام البيانات المقدمة من أجل 1) عرض متوسط عدد ساعات النهار و/أو الليل المحلية شهريا على رسم بياني خطي أو على سلسلة من المخططات الدائرية و2) تحديد عدد ساعات الليل (الظلام) في الشهر الذي قمت بتعيينه لهم. راجع قسم "الإعداد" لمعرفة المزيد عن البيانات.
  • استخدام البيانات المرسومة بيانيًا من الشهر المخصص لهم لبرمجة مصباح علوي لإضاءة الطريق ليلا عندما يحل الظلام.
• يسِّر جلسة عصف ذهني بشأن طرق برمجة المصباح، على سبيل المثال، **من خلال تمثيل كل ساعة من الليل بثانية واحدة من ضوء المصباح. سيمكنهم ذلك من رؤية "ليلة" دون انتظار انقضاء ليلة حقيقية. **
• في منتصف زمن العمل، اطلب من الطلاب تبادل الأفكار متبعين روتينًا معتادًا داخل الفصل، ثم تحديث عملهم مستلهمين من الأفكار التي تبادلوها.

أفكار نموذجية
اطلب من الطلاب الحفاظ على نماذجهم سليمة لاستخدامها في الجزء (ب). وحسب تفضيلك، اطلب من الطلاب الشرح بعد البناء فقط، ثم البرمجة والشرح باستفاضة خلال الجزء (ب).

الجزء "ب" (45 دقيقة)

• اجمع الطلاب للمشاركة. 

• اطلب من كل مجموعة استخدام نموذجها المكتمل ورسمها البياني لتطبيق وشرح:

  • كيف قاموا بتصميم مصباح علوي للمخيم.
  • كيف يعرض الرسم البياني الخاص بهم البيانات المقدمة والأنماط التي لاحظوها.
  • عدد ساعات النهار والليل (الظلام) في الشهر المخصص لها.

• (15 دقيقة) اطلب من طلابك تكرار نماذجهم واختبارها لإكمال التحدي التالي في التطبيق: أضف طريقًا وأشجارًا لتوسيع مخيم صوفي. ثم اختبر النموذج والبرنامج للتأكد من أن المصباح يضيء الطريق ليلا عندما يحل الظلام. قم بتعديلهما لتحسين أداء المصباح واختباره مرة أخرى.

• إذا سمح الوقت، اطلب من الطلاب تكبير نموذج المخيم ليشمل المزيد من التفاصيل (على سبيل المثال، خيمة أو نباتات) أو إضافة مستشعر ألوان يمكِّن صوفي من التحكم في المصباح.

• (5 دقائق) ادعُ الطلاب إلى مشاركة المعرفة أو الأفكار أو المهارات التي

  • ساعدتهم على إكمال التحدي.
  • تعلموها أثناء الرسوم البيانية والبناء والبرمجة.

• اطلب من الطلاب تنظيف مجموعات الألعاب ومناطق العمل.

• اطرح أسئلة إرشادية لاستثارة فكر الطلاب وقراراتهم أثناء المفاكرة والبناء والبرمجة.

قائمة الملاحظات

• راجِع أهداف التعلم (مربع دعم المعلم).
• استخدم قائمة الملاحظات لمراقبة تقدم الطلاب:
  • يشرحون كيف تعرض البيانات المقدمة أنماطا شهرية في عدد ساعات النهار والليل (الظلام).
  • الرسوم البيانية الخاصة بهم تعرض البيانات بدقة ووضوح.
  • نماذجهم من مصابيح المخيم تضيء وتنطفئ لمدد مناسبة لتمثيل الليل (الظلام) للشهر المخصص لهم.

التقييم الذاتي

اطلب من كل طالب اختيار وحدة البناء التي يشعر أنها تصف أداءه الوصف الأفضل.

• وحدة البناء الزرقاء: أعتقد أنه يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج.
• وحدة البناء الصفراء: يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج.
• وحدة البناء الخضراء: يمكنني اتباع التعليمات لإنشاء برنامج، بل وأستطيع مساعدة صديق في القيام بذلك أيضًا.

ملاحظات الأقران

اطلب من الطلاب، ضمن مجموعاتهم الصغيرة، مناقشة تجاربهم في العمل الجماعي.
شجّعهم على استخدام عبارات كهذه:

• أعجبني عندما...
• أود أن أسمع المزيد عن طريقتك في....

بسِّط هذا الدرس عن طريق:

• دعم الطلاب في استخدام قوالب وأدوات الرسوم البيانية المطبوعة أو المناسبة الأخرى.

زِد الصعوبة عن طريق:

• مطالبة الطلاب باستخدام قوالب "بث الرسالة والانتظار" وقوالب "عندما أتلقى الرسالة" لكتابة كود يتيح التحكم في المصباح العلوي لعدة أشهر.
• مثال على الكود:

• اطلب من الطلاب رسم بيانات النهار والليل لمدينة أخرى، إما أقرب إلى خط الاستواء أو أقرب إلى أحد القطبين ثم قارن هذا الموقع الجديد بالبيانات المحلية المقدمة.

في حالة تيسيره من قبل المعلم، فسيتجاوز مدة الدرس البالغة 45 دقيقة.