Robuste konstruktioner

• Læs om den overordnede forberedelse i kapitlet „Brug og indretning af klasseværelset“.
• Læs om projektet, så du har en god idé om, hvad der skal gøres.
• Definer, hvordan du vil præsentere dette projekt: Brug videoen fra projektet i WeDo 2.0 softwaren, eller brug materiale efter eget valg.
• Fastlæg slutresultatet af dette projekt, dvs. hvilke parametre der skal præsenteres, og lav dokumentet.
• Sørg for at planlægge tiden, så alle forventninger kan indfries.

Til dette projekt kan introduktionsvideoen danne udgangspunkt for gennemgang og diskussion med eleverne af de følgende idéer.

Introduktionsvideo
Her er nogle forslag til punkter, der kan omtales i forbindelse med videoen:

1. Siden den blev dannet, har Jorden ændret sin form. De tektoniske plader, der udgør Jordens skorpe, minder om store stykker småkage, der flyder rundt på et lag af honning, hvor de glider og skraber forbi hinanden og støder sammen.
2. Når det sker, skaber friktionen vibrationer på Jordens overflade, hvor vi bor. 3. Under et jordskælv, afhængigt af vibrationernes styrke og mange andre faktorer, kan bygninger og andre konstruktioner blive beskadiget eller ødelagt. 4. I dag har videnskabelige opdagelser medført forbedringer i konstruktionerne som gør det muligt at bygge mere modstandsdygtige bygninger end for blot få årtier siden

Samtalespørgsmål
I undersøgelsesfasen skal disse spørgsmål belyse elevernes indledende idéer og/eller opsummere tidligere læring for at evaluere forventningerne til deres indsats i dette projekt.

Få eleverne til at dokumentere deres viden, og vend tilbage til disse spørgsmål igen under og efter byggefasen.

1. Hvad forårsager jordskælv, og hvilke farer medfører de?
   Jordskælv er vibrationer i Jordens skorpe forårsaget af de tektoniske pladers bevægelser.
2. Hvordan vurderer videnskabsfolk styrken af et jordskælv?
   Videnskabsfolk vurderer jordskælv på en skala kaldet Richter-skalaen. Jo højere værdi mellem 1 og 10, jo kraftigere er jordens vibrationer.
3. Hvilke elementer kan have betydning for bygningers modstandsevne under jordskælv?
   Dette svar skal være elevernes hypotese. Det betyder, at på dette tidspunkt kan elevernes svar være forkerte.

Bed eleverne om at give deres svar sammen med tekst eller billeder i dokumentationsværktøjet

Andre spørgsmål til undersøgelse

1. Hvad bemærkede I ved forholdet mellem størrelsen af en bygnings grundareal, højde og evne til at modstå påvirkningen fra et jordskælv? Konstruktioner, som er høje eller slanke, er generelt mindre stabile og har større sandsynlighed for at styrte sammen, når de udsættes for vandret rettede kræfter.
2. Hvordan sikrede I, at testene var redelige hver gang?
   De blev kun ændret med én parameter ad gangen.
3. Hvilke andre faktorer ville være væsentlige at undersøge? Konstruktionernes design og materialer er andre vigtige faktorer, der bør overvejes under test af en bygnings modstandsdygtighed.
4. Hvordan er moderne bygninger designet, så de kan modstå jordskælv? Arkitekter og ingeniører bruger konstruktioner, principper og simuleringer til at teste prototypers svagheder.
5. Betyder „modstandsdygtig“ det samme som „stærk“?
   Det afhænger af en lang række faktorer. Nogle gange er fleksible konstruktioner eller materialer mere modstandsdygtige end stive og stærke konstruktioner

Byg og programmér en jordskælvssimulator og modeller af bygninger
Eleverne skal følge byggevejledningen og bygge en jordskælvssimulator. Den kan bruges til at indsamle beviser med henblik på at bestemme, hvilken bygning der kan bestå jordskælvstesten.

1. Byg en jordskælvssimulator.
Rystemodellen, der anvendes i projektet, bruger et stempel til at skubbe og trække i testpladen. Programmets motoreffektniveau afgør, hvor kraftigt et jordskælv der genereres.

2. Programmér simulatoren.
Dette program starter med at vise nr. 0 på displayet. Derefter gentager det en række handlinger fem gange. Det føjer nr. 1 til displayet, hvilket bliver rystekraften, tænder for motoren ved den kraft i 2 sek. og venter derefter i 1 sek.

Vigtigt
I dette program skal eleverne ændre antallet af sløjfer, hvis de vil have et kraftigere eller svagere jordskælv. De er velkomne til at bruge deres eget program.

Undersøg din bygnings design
Nu, hvor eleverne forstår, hvordan jordskælvssimulatoren fungerer, skal de undersøge forskellige faktorer ved at isolere én variabel ad gangen.

1. Skift højden.
Eleverne skal bruge de lave og de høje bygninger, begge med smalle grundarealer (bygning A og B).

Med den høje bygning på rystepladen skal eleverne finde den mindste styrke, der får den til at vælte. Derefter skal de med det samme program teste, om den smalle eller lave bygning har bedre modstandsdygtighed.

Eleverne bør opdage, at med samme grundareal er den lave bygning mere modstandsdygtig end den høje.

Vigtigt
Eftersom ikke alle motorer reagerer helt ens, er det muligt, at de forskellige grupper finder frem til forskellige styrker i deres undersøgelse.

2. Skift grundarealets bredde.
Lad eleverne bruge det samme program og teste, om den høje bygning med det smalle grundareal (bygning B) har bedre modstandsdygtighed end den smalle, høje bøjning med det brede grundareal (bygning C).

Eleverne bør opdage, at med et større grundareal bliver en høj bygning meget mere modstandsdygtig

Brug afsnittet „Undersøg mere“ i elevprojektet som mulighed for udvidet læring. Husk, at disse opgaver bygger videre på opgaverne i undersøgelsesafsnittet og er beregnet til ældre eller mere erfarne elever.

Undersøg mere med jordskælvssimulatoren
Få eleverne til at undersøge flere elementer, der påvirker bygningernes modstandsdygtighed over for vibrationer.

1. Skift styrken.
Få eleverne til at forudsige, hvad der sker med bygning A, B og C, hvis styrken i jordskælvet sættes op, f.eks. til niveau 8.

Bed dem om at registrere deres forudsigelser og teste hvert enkelt tilfælde.

2. Skift bygninger.
Tag udgangspunkt i det faktum, at et større grundareal gør en bygning i stand til at modstå en kraftigere vibration, og giv klassen til opgave at bygge den højeste bygning, som kan modstå et jordskælv med styrke 8.

Bed eleverne om at undersøge forskellige bygningssammensætninger:
• Undersøg forskellige strukturelle former
• Indfør nye materialer.

Forslag til samarbejde
Bed de forskellige grupper om at sammenligne deres bygningers design.
Bed en gruppe om at beskrive og teste en anden gruppes arbejde:
• Hvilke styrker har konstruktionen?
• Hvilke svagheder har konstruktionen?
• Kan bygningen bestå jordskælvstesten?

Gør dokumentet færdigt
Få eleverne til at dokumentere deres projekter på forskellige måder:
• Bed eleverne om at optage en video af hver test, de udfører, så de kan underbygge deres påstande.
• Bed eleverne om at sammenligne disse konklusioner med erfaringer fra virkeligheden.

Forslag
Eleverne kan indsamle data i diagrammer eller i et regneark. De kan også afbilde resultaterne af deres test grafisk.

Fremlæg resultaterne
Til sidst i projektet skal eleverne fremlægge resultatet af deres undersøgelse.

Sådan kan elevernes præsentation optimeres:
• Bed dem om at beskrive, hvilke faktorer der påvirker en bygnings stabilitet.
• Bed dem om at sammenligne disse overvejelser med deres resultater.
• Bed dem om at sætte deres forklaringer i en kontekst.
• Bed dem om at reflektere over deres konklusioner.
• Snak om, hvorvidt deres resultater afspejler virkeligheden.

Projektevalueringsskemaer, videnskab og teknologi

Du kan bruge disse tegn på læring sammen med evalueringsskemaet til observationer, som findes i kapitlet „Evaluering med WeDo 2.0“.

Undersøgelsesfasen
I undersøgelsesfasen skal eleven deltage aktivt i dialogen, stille og besvare spørgsmål samt med egne ord kunne besvare spørgsmål om jordskælv.

1. Eleven kan ikke besvare spørgsmål eller i tilstrækkeligt omfang deltage i dialoger.
2. Eleven kan, med hjælp, besvare spørgsmål, deltage tilstrækkeligt i dialoger eller beskrive elementer, som kan påvirke en konstruktions modstandsdygtighed over for jordskælv.
3. Eleven kan i tilstrækkeligt omfang besvare spørgsmål, deltage i dialoger på klassen og beskrive elementer, som kan påvirke en konstruktions modstandsdygtighed over for jordskælv.
4. Eleven kan udvide forklaringerne i dialoger og detaljeret beskrive de faktorer, som kan påvirke en konstruktions modstandsdygtighed over for jordskælv.

Byggefasen
I byggefasen skal eleven bruge dokumentation til at registrere forudsigelser og resultater og skal kun ændre én variabel ad gangen under undersøgelserne.

1. Eleven foretager ikke al den nødvendige dokumentation under undersøgelserne og er sjældent omhyggelig med at ændre kun én variabel ad gangen under undersøgelserne.
2. Eleven bruger dokumentation, men visse afgørende elementer mangler, og eleven er af og til omhyggelig med at ændre kun én variabel ad gangen under undersøgelserne.
3. Eleven bruger tilstrækkelig dokumentation til at registrere forudsigelser og resultater og er generelt omhyggelig med at ændre kun én variabel ad gangen under undersøgelserne.
4. Eleven bruger fremragende dokumentation til at registrere forudsigelser og resultater og er konsekvent omhyggelig med at ændre kun én variabel ad gangen under undersøgelserne.

Delingsfasen
I delingsfasen skal eleven effektivt kunne bruge dokumenter og mundtlig kommunikation til at forklare, hvad der sker med jordskælvssimulatoren, og hvad der kan konkluderes ud fra testresultaterne.

1. Eleven giver ingen forklaring i hverken sit dokument eller i sin mundtlige kommunikation.
2. Eleven er ineffektiv i sin brug af dokumenter og mundtlig kommunikation til at forklare, hvad der sker, og hvad der kan konkluderes. Forklaringen kan være mangelfuld eller unøjagtig.
3. Eleven er effektiv i sin brug af dokumenter og mundtlig kommunikation til at forklare, hvad der sker, og hvad der kan konkluderes.
4. Eleven er effektiv i sin brug af dokumenter og mundtlig kommunikation og giver en avanceret og nøjagtig forklaring af, hvad der sker, og hvad der kan konkluderes.

Projektevalueringsskemaer, kommunikation

Du kan bruge disse tegn på læring sammen med evalueringsskemaet til observationer, som findes i kapitlet „Evaluering med WeDo 2.0“.

Undersøgelsesfasen
I undersøgelsesfasen skal eleven effektivt kunne forklare sine egne idéer og sin egen forståelse vedrørende de stillede spørgsmål.

1. Eleven kan ikke dele sine idéer vedrørende de spørgsmål, der blev stillet i undersøgelsesfasen.
2. Eleven kan, med hjælp, dele sine idéer vedrørende de spørgsmål, der blev stillet i undersøgelsesfasen.
3. Eleven er i tilstrækkeligt omfang i stand til at udtrykke sine idéer vedrørende de spørgsmål, der blev stillet i undersøgelsesfasen.
4. Eleven bruger detaljer til at udvide forklaringen af sine idéer vedrørende de spørgsmål, der blev stillet i undersøgelsesfasen.

Byggefasen
I byggefasen skal eleven foretage passende valg (dvs. skærmbilleder, billeder, video, tekst) og følge de opstillede forventninger til dokumentation af resultater.

1. Eleven kan ikke dokumentere resultater i løbet af undersøgelsen.
2. Eleven indsamler dokumentation for sine resultater, men dokumentationen er ufuldstændig eller lever ikke op til alle de opstillede forventninger.
3. Eleven dokumenterer i tilstrækkeligt omfang resultaterne for alle dele af undersøgelsen og foretager passende valg. 4. Eleven bruger mange forskellige passende dokumentationsmetoder og overgår de opstillede forventninger.

Delingsfasen
I delingsfasen skal eleven bruger beviser fra sin egen dokumenttekst og video til at forklare idéer, herunder hvad der skete, og hvorfor.

1. Eleven bruger ikke beviser fra sin egen dokumenttekst og video og kan ikke forklare idéer, herunder hvad der skete, og hvorfor.
2. Eleven bruger nogle beviser fra sin egen dokumenttekst og video, men kan ikke til fulde forklare idéer, herunder hvad der skete, og hvorfor.
3. Eleven bruger beviser fra sin egen dokumenttekst og video til at forklare idéer, herunder hvad der skete, og hvorfor.
4. Eleven bruger mange forskellige beviser fra sin egen dokumenttekst og video til grundigt at forklare idéer, herunder hvad der skete, og hvorfor.

Du kan sikre et vellykket projekt ved at vejlede eleverne om byggeri og programmering, f.eks.:
• Forklar, hvordan en undersøgelse foretages.
• Brug bevisførelse til at opbygge forklaringer.
• Tilbyd eleverne yderligere erfaring med isolerede variabler til test af hypoteser.

Vær også specifik omkring de opstillede forventninger til elevernes præsentation og dokumentation af deres resultater.

Forslag
Lad mere erfarne elever få ekstra tid til at bygge og programmere, så de kan bruge deres egne spørgsmål til at planlægge deres egne undersøgelser. Eleverne kan ændre på parametre, f.eks. jordskælvssimulatorens indstilling, de materialer, de bruger til at bygge bygningerne, eller den overflade, de tester deres bygninger på.

Undersøg mere
Eleverne skal designe den højeste bygning, der kan modstå et jordskælv med styrke 8. De skal bruge deres læring fra deres tidligere undersøgelse.

Mulige misforståelser blandt eleverne
Eleverne tror måske, at jordskælv forekommer tilfældigt over hele Jorden. Det meste af verdens seismiske aktivitet hænger sammen med pladetektonik. Der kan godt dannes kløfter under et jordskælv pga. jordskred eller porøs undergrund, men det er ikke sådan, at jorden „åbner sig“ langs brudlinjerne.