Voimistelija

• Tutustu verkossa oleviin oppilaan materiaaleihin. Heijasta nämä materiaalit projektorilla oppilaille oppitunnin aikana.
• Rakenna oppitunnilla käytettävä voimistelijaa esittävä malli valmiiksi etukäteen, niin voit auttaa oppilaita, joilla on hankaluuksia mallin rakentamisessa.
• Varmista, että olet käsitellyt aiheeseen liittyvät käsitteet (mm. Newtonin kolme liikelakia) aiemmalla oppitunnilla.
• Huomioi kaikkien oppilaiden erityistarpeet ja osaamistaso. Tarvittaessa eriytä oppituntia siten, että kaikki oppilaat voivat osallistua. Katso ideoita Eriyttäminen-osiosta, joka löytyy alempaa.

• Katso oppilaan video tässä tai verkossa olevien oppilaan materiaalien kautta.

• Keskustelkaa lyhyesti yhdessä voimasta, jonka avulla voimistelija heiluu rekkitangolla.
• Esitä esim. seuraavanlaisia kysymyksiä:
  • Millainen voima tarvitaan, jotta voimistelija saadaan liikkumaan? (Voimistelijat tuottavat lihastensa avulla työntö‑ ja vetovoimia saadakseen aikaan eteenpäin kohdistuvan liikkeen. Näin he välttävät painovoiman vaikutuksen, joka vetää heitä alaspäin.)
  • Mikä pitää voimistelijan liikkeessä? (Newtonin ensimmäisen lain mukaan liikkeessä oleva esine jatkaa liikettään, kunnes siihen kohdistuu ulkoinen voima. Kun voimistelijan lihakset lopettavat työntämisen, ilmanvastus ja kitka voimistelijan käsien ja tangon välissä hidastavat liikettä pysäyttäen sen lopulta niin, että voimistelija on tangon alapuolella, koska painovoima vetää häntä alaspäin.)
• Kerro oppilaille, että heidän tehtävänään on rakentaa voimistelijan voimin liikkuva auto.
• Jaa setit kaikille ryhmille.

• Ohjaa oppilaat työskentelemään pareittain ja rakentamaan voimistelijaa esittävä malli. Muistuta oppilaita rakentamaan vuorotellen: yksi voi etsiä palikoita ja toinen rakentaa. Vuoroa vaihdetaan aina, kun yksi vaihe on valmis.
• Varaa tämän mallin rakentamiseen noin 15–20 minuuttia aikaa. Kun oppilaat ovat saaneet rakennelmansa valmiiksi, ohjaa heitä etsimään avoin tila ja testaamaan malliaan.
• Tutustu alla olevaan Vinkit-osioon, josta saat vinkkejä ja neuvoja rakenteluun.
• Ohjaa heitä sitten suorittamaan oppilaan materiaaleista löytyvät 3 testiä.

Testi 1:

• Pyydä oppilaita merkitsemään lähtöviiva teipillä, heilauttamaan voimistelija matkaan niin, että räikkävivut on taitettu sisään, ja havainnoimaan, mitä tapahtuu.

Testi 2:

• Ohjaa heitä sitten tutkimaan, miten heiluriauton saa liikkumaan eteenpäin räikkävipujen avulla.
• Ohjaa oppilaita kääntämään auton etupuolella oleva räikkävipu alas.
• Pyydä heitä asettamaan mallinsa lähtöviivalle, vetämään heiluria 90 astetta taaksepäin ja vapauttamaan se.
• Pyydä oppilaita merkitsemään auton kulkema matka LEGO^® palikoilla, mittaamaan matka ja merkitsemään se monisteeseen (Opettajan tuki – Lisäresurssit).
• Pyydä heitä sitten arvioimaan, miten pitkälle auto liikkuu, kun heiluri vedetään mahdollisimman pitkälle taakse (eli noin 160 astetta). Ohjaa oppilaat merkitsemään arvioitu etäisyys (a) palikalla.
• Pyydä heitä sitten testaamaan, osuiko arvio oikeaan, ja merkitsemään todellinen kuljettu matka (t) monisteeseen (Opettajan tuki – Lisäresurssit).

Testi 3:

• Ohjaa oppilaat taittamaan molemmat räikkävivut sisään. Kerro, että nyt tarkoituksena on havainnoida, mitä tapahtuu, kun oppilaat vapauttavat auton kättä vasten.

• Keskustelkaa yhdessä oppilaiden havainnoista.  
• Esitä esim. seuraavanlaisia kysymyksiä:
  • Miksi auto liikkui edestakaisin, kun molemmat räikkävivut olivat taitettuina sisään? (Se heilahtelee eteen‑ ja taaksepäin, koska nettovoima, eli eri suuntiin vaikuttavien voimien summa on nolla.)
  • Mitkä voimat tässä toimivat? (Painovoima vetää voimistelijaa alaspäin. Heilurin liikemäärä on vahvasti sidoksissa ylhäällä olevaan tappiin. Pyörissä/akseleissa ei juurikaan esiinny kitkaa, joten auto liikkuu hieman eteenpäin ja taaksepäin voimistelijan heilahdellessa. Liike on lähes yhtä suuri sekä eteen‑ että taaksepäin, joten auto ei oikeastaan liiku minnekään.)
  • Havaitsitko auton liikkeessä jonkin tietyn mallin? (Auton vauhti hidastuu voimistelijan jokaisen heilahduksen välissä.)
  • Miksi auton kulkema matka pienenee kullakin heilahduksella? (Heilurin liikemäärä pienenee pyörien ja akseleiden kitkan sekä ilmanvastuksen vaikutuksesta. Siksi auto pysähtyy, kun heiluri on alimmassa asennossaan.)
  • Miten suurempi heilurin heilahdus vaikutti auton liikkumaan matkaan? (Suuremman heilahduksen liikemäärä oli suurempi, joten auto liikkui pidemmälle.)
  • Mitä havaitsit, kun vapautit voimistelijan siten, että auto kosketti kättäsi ja räikkävivut eivät olleet käytössä? (Voima ja vastavoima ovat tasapainossa, ja voit tuntea sen, kun auto painautuu kättäsi vasten työntäessäsi sen matkaan.)
  • Jos oppilaat eivät osaa vastata, voit esittää esimerkiksi seuraavanlaisia kysymyksiä:
    • Työnsitkö autoa?
    • Miten se liikkui?

• Jos aikaa riittää, kannusta oppilaita tutkimaan, miten he saisivat auton liikkumaan taaksepäin.
• Varaa aikaa siihen, että oppilaat purkavat mallit, järjestävät palikat lajittelulokerikkoihin ja siistivät työpisteensä.

• Anna jokaiselle oppilaalle henkilökohtaista palautetta työskentelystä.
• Ohjaa oppilaita arvioimaan omaa toimintaansa.
• Voit helpottaa arviointia käyttämällä mukana tulevia arviointiohjeita.

Opettajan havainnot 

• Arvioi oppilaiden kykyä kuvailla, miten esineen massa ja siihen kohdistuvat voimat vaikuttavat sen liikkeeseen.
• Laadi tarpeisiisi sopiva arviointiasteikko, esimerkiksi: 
  1. Tarvitsee lisätukea
  2. Osaa työskennellä itsenäisesti
  3. Pystyy opettamaan muita

Itsearviointi 

• Pyydä oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan: 
  • Vihreä: Jos saan hieman apua, osaan kuvailla, kuinka voima ja massa muuttavat esineen liikettä. 
  • Sininen: Osaan kuvailla, kuinka voima ja massa muuttavat esineen liikettä.
  • Violetti: Osaa kuvailla ja selittää, kuinka voima ja massa muuttavat esineen liikettä.

Vertaispalaute

• Kannusta oppilaita antamaan palautetta toisilleen seuraavasti:
• Oppilaat voivat arvioida toistensa suoriutumista käyttämällä yllä olevaa väripalikka-asteikkoa.
• Oppilaat voivat antaa toisilleen ideoita ja rakentavaa palautetta.

Mallivinkit

• On hyvin tavallista, että oppilaat tekevät virheitä rakentaessaan voimistelijan käsiä (ne osoittavat taaksepäin). Jos näin käy, voit näyttää heille valmista mallia ja osoittaa rakennelmien välisiä eroja.
• Muistuta oppilaita, että palkkien ja rakennuslevyjen reiät kannattaa laskea, koska niin palikat on helpompi laittaa oikeille paikoilleen.

Tee oppitunnista yksinkertaisempi:

• Ohjaa oppilaita tekemään vain testit 1 ja 3 ja ohittamaan räikät.

Nosta vaikeustasoa:

• Pyydä oppilaita selvittämään, miten auton saa liikkumaan taaksepäin, ja toistamaan sitten testi 2. (Oppilaiden on käännettävä edessä oleva räikkävipu sisään ja laskettava takana oleva räikkävipu hammaspyörän päälle.)
• Ohjaa oppilaita suunnittelemaan malli uudelleen niin, että sillä pääsee entistä pidemmälle. Heilurin massana on tarkoitus käyttää samaa palikkapainoa.

(Huomautus: Tämä vaatii lisäaikaa.)
Voit lisätä matemaattisten taitojen kehittymistä tukevan lisätehtävän. Pyydä oppilaita tekemään testejä, joissa he vetävät voimistelijan aloitusasentoon viidessä eri kulmassa siten, että toinen räikkävivuista on käytössä. Pyydä oppilaita merkitsemään ylös jokaisen kokeen kulma ja kuljettu matka. Voit antaa lisähaastetta ja pyytää oppilaita merkitsemään korkeuden, josta heiluri putoaa, ja etäisyyden, jonka auto liikkui x-y-akselilla. Pyydä heitä sitten kuvailemaan, miltä tilasto näyttää ja miksi.

CCSS.MATH.CONTENT.6.SP.B.4

Lataa Personal Learning Kit ‑tuntisuunnitelma hybridioppimisen materiaaleista.