Skridt for skridt

• I denne lektion undersøges den kinetiske energi for en person, der går med en konstant hastighed. Eleverne skal starte med at måle antallet af skridt, de har taget. De skal bruge denne værdi til at beregne den tilbagelagte afstand, den gennemsnitlige ganghastighed og den gennemsnitlige kinetiske energiværdi for den pågældende bevægelse. Hubben har et internt accelerometer, der kan registrere bevægelse på de 3 akser (dvs. op-ned, venstre-højre, for-bag). Når hubben sættes på en persons hofte, bevæger den sig, når de går, og registrerer accelerationsværdier. Den resulterende graf viser minimum- og maksimumværdierne for de registrerede accelerationsværdier. Præcisionen af disse minimum- og maksimumværdier afhænger af hubbens lodrette position, mens eleven går. "Skridttællingens" præcision afhænger af kvaliteten af disse minimum- og maksimumværdier samt de kalibreringsværdier, der bruges i programmet.

• Brug forskellige materialer til at engagere eleverne i emnet kinetisk energi.

Start en samtale

Start en samtale ved at stille spørgsmål med relation til lektionen. Her er et par forslag:

• Hvordan kan du måle, hvor hurtigt du går?
• Hvordan kan du måle eller beregne energien for en genstand i bevægelse?
• Hvilken type energi er det?

Bed eleverne om at skrive deres tanker ned som en hypotese.

• Bed eleverne om at bygge en skridttæller, der kan tælle antallet af tagne skridt. De kan skabe deres egne modeller eller følge byggevejledningen i appen for at bygge modellen Skridttæller.
• Bed eleverne om at afprøve deres modeller ved hjælp af det foreslåede program.
• Bed dem om at se på grafen for acceleration over tid og beskrive, hvad et "skridt" er.

• Giv eleverne lidt tid til at justere deres programmer for at forbedre præstationen.
• Få dem til at registrere så mange data som muligt under deres eksperimenter.
• Få dem til at eksportere deres data som en CSV-fil, så de kan manipulere dataene i anden software, hvis de ønsker det.

• Hvis eleverne stadig har adgang til deres SPIKE Prime-sæt, så få dem til at gennemføre opgaverne fra SPIKE-appen for at udbygge med fysisk læring, f.eks.:
  • Bed dem om at illustrere deres kinetiske energi, mens de går, eller som en del af deres program. De kan bruge dockingstationen som én enhed, de kan programmere for at udføre denne opgave.
• Hvis eleverne ikke har adgang til deres sæt, så bed dem om at udfylde deres opfinderjournal, eller lad dem prøve en af idéerne til videre arbejde, som er foreslået herunder. De fleste af idéerne til videre arbejde kan udføres ved hjælp af de data, der blev indsamlet i løbet af den fysiske lektion.
• Gør det muligt for eleverne at udveksle oplysninger. Brug den/det mest effektive metode/værktøj (dvs. i klassen eller online).

• Giv feedback om hver elevs præstation.
• For at forenkle processen kan du bruge det medfølgende evalueringsskema.

Underviserens observationstjekliste
Lav en skala, der opfylder de relevante behov, f.eks.:

• Delvist gennemført
• Gennemført
• Gennemført over forventning

Brug de følgende succeskriterier til at evaluere elevernes fremskridt:

• Eleverne kan programmere en enhed til at logge data i et linjediagram.
• Eleverne kan fortolke de værdier, linjediagrammet viser.
• Eleverne kan forklare forholdet mellem kinetisk energi og hastighed.

Selvevaluering
Få hver elev til at vælge den klods, de føler bedst repræsenterer deres præstation.

• Blå: Jeg kan afbilde data ved hjælp af programmet i appen.
• Gul: Jeg kan skabe mit eget linjediagram og forklare mine resultater.
• Violet: Jeg har selv skabt nye eksperimenter.

Fælles evaluering

Tilskynd eleverne til at give hinanden feedback:

• Få en elev til at bedømme en andens præstation ved hjælp af skalaen med farvede klodser ovenfor.
• Bed dem om at give hinanden konstruktiv feedback, så de kan forbedre gruppens præstation i den næste lektion. Dette er en fantastisk mulighed for at bruge værktøjer såsom videokonference eller blog-opslag i blandet læring.

Du kan gøre denne lektion enklere ved at:

• Bede eleverne om at genskabe eksperimentet kun ved hjælp af hubben. Dataene bør være relevante for skridttælling, så længe hubben holdes vinkelret på jorden.

Du kan gøre denne lektion mere udfordrende ved at:

• Bede eleverne om at bygge deres egne skridttællere.
• Få eleverne til at gentage eksperimentet ved hjælp af en telefon eller en tablet som skridttæller, der sammenligner resultaterne af begge eksperimenter.
• Dette kræver en app, der kan visualisere enhedens sensorværdier.

Byggetips

Programmeringstips

Denne lektion er beregnet til at blive afspillet, mens hubben er tilsluttet via USB eller Bluetooth. Mens den er tilsluttet, streames de data, der indsamles af hubben, direkte til din enhed og afbildes i realtid i linjediagrammet.

Hovedprogram

Løsningsprogram

Tips til videnskabelige data

Her er et eksempel på de data, eleverne kan forvente af dette eksperiment.

Idéer til videre arbejde – matematik

For at styrke elevernes færdigheder i matematik:

• Bed eleverne om at identificere de elementer i deres eksperimenter, der krævede tilnærmelse. Bed dem huske på, at skridtlængder ikke altid er ensartede, og at skridttællere har en begrænset succesrate (dvs. de er præcise inden for en fejlmargin).
• Få eleverne til at udvikle teoretiske versioner af deres eksperimenter ved at beskrive, hvordan en ideel kurve ville beskrive et skridt.

Bemærk: Dette vil kræve ekstra tid.

Idéer til videre arbejde – faglig kommunikation

For at styrke elevernes færdigheder i faglig kommunikation:

• Bed eleverne om at undersøge, hvordan smartwatches eller telefoner registrerer skridt. Få dem til at skrive en kort forklaring på, hvordan teknologien fungerer, herunder fejlprocenten.
• Få eleverne til at undersøge, hvordan mønstergenkendelse fra et AI-synspunkt hjælper disse smartenheder med at registrere skridt.

Bemærk: Dette vil kræve ekstra tid.

Mulige karrierer

Hvis eleverne kunne lide denne lektion, ville de måske være interesserede i at undersøge karrieremuligheder inden for:

• Behandlingsterapi
• Konstruktion og teknologi