Kahvakuulahyppyjä

• Tällä oppitunnilla tutkitaan potentiaalienergiaa. Potentiaalienergian yhtälö on E_p=mgh. Yhtälön arvoista ”g”:n arvo tunnetaan, ja ”m” voidaan laskea tai arvioida likimäärin. Tämän oppitunnin tuntematon muuttuja on hypyn korkeus, jonka oppilaat mittaavat. Aluksi oppilaat käyttävät alaspäin osoittavaa etäisyysanturia, jolla he mittaavat enimmäisetäisyytensä maasta hypyn aikana. (Varmista, että oppilaat ovat tasaisella alustalla.) Sen jälkeen he tutkivat muita menetelmiä keskusyksikön kiihtyvyysanturin avulla.

Sytykkeitä keskusteluun

Avaa keskustelu esittämällä oppituntiin liittyviä kysymyksiä. Tässä on muutamia ehdotuksia:

• Mitä on potentiaalienergia?
• Kuinka korkealle pystyt hyppäämään?
• Minkä suuruista (potentiaali-)energiaa hyppy vastaa?

Ohjaa oppilaita kirjoittamaan kokeesta muistiinpanot ja muodostamaan niiden avulla hypoteesin.

• Ohjaa oppilaita rakentamaan kahvakuula, joka tallentaa hyppyyn liittyviä tietoja. Oppilaat voivat keksiä omia mallejaan tai rakentaa Kahvakuula-mallin sovelluksen rakennusohjeiden avulla.
• Ohjaa oppilaita testaamaan mallejaan ehdotetulla ohjelmalla.
• Varmista, että hypyt ovat hallittuja. Kahvakuulan on osoitettava suoraan tasaista pintaa kohti (mattoja ei suositella).

• Varaa oppilaille aikaa parannella ohjelmiaan.
• Ohjaa heitä kirjoittamaan muistiin mahdollisimman paljon tietoa testien aikana.
• Ohjaa oppilaita viemään tiedot CSV-tiedostoksi, jota he voivat halutessaan käsitellä muilla ohjelmilla.

• Jos oppilailla on edelleen käytössään SPIKE Prime ‑setit, ohjaa heitä suorittamaan SPIKE-sovelluksen sisältämät tehtävät, jotka edistävät toiminnallista oppimista. Esimerkkejä tehtävistä:
  • Ohjaa heitä hyppäämään suuremmalla massalla (esim. reppu selässään) ja kuvailemaan potentiaalienergiaansa hypättäessä repun kanssa ja ilman sitä.
• Jos oppilailla ei ole settiä käytössään, Ohjaa heitä kirjoittamaan tiedot omaan keksijän muistikirjaansa tai anna heille jokin alla ehdotetuista lisätehtävistä. Suurimman osan lisätehtävistä voi suorittaa soveltamalla toiminnallisen oppitunnin aikana kerättyjä tietoja.
• Ohjaa oppilaita keskustelemaan tekemistään havainnoista. Voit valitsemaasi menetelmää/työkalua (eli henkilökohtaisesti tai verkossa).

• Anna jokaiselle oppilaalle henkilökohtaista palautetta työskentelystä.
• Voit käyttää arviointiapuna mukana tulevia arviointiohjeita.

Opettajan havainnot
Laadi tarpeisiisi sopiva arviointiasteikko, esimerkiksi:

• Osittain suoritettu
• Täysin suoritettu
• Tavoite ylitetty

Arvioi oppilaiden edistymistä seuraavien kriteereiden avulla:

• Oppilaat osaavat ohjelmoida laitteen kirjaamaan arvoja viivakaavioon.
• Oppilaat osaavat tulkita viivakaavion sisältämiä arvoja.
• Oppilaat osaavat selittää omin sanoin, mitä potentiaalienergia tarkoittaa, ja kuvailla tarkasti, miten se on yhteydessä massaan ja korkeuteen.

Itsearviointi
Ohjaa oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan.

• Sininen: Osaan laatia kuvaajan sovelluksen ohjelmalla.
• Keltainen: Osaan laatia oman viivakaavion ja kertoa tuloksistani.
• Violetti: Olen kokeillut itse keksimiäni koeasetelmia.

Vertaispalaute

Kannusta oppilaita antamaan palautetta toisilleen seuraavasti:

• Oppilaat voivat arvioida toistensa suoriutumista käyttämällä yllä olevaa väripalikka-asteikkoa.
• Oppilaat voivat antaa rakentavaa palautetta toisilleen, jotta ryhmä suoriutuisi paremmin seuraavassa tehtävässä. Tämä on hyvä tilaisuus kokeilla teknologiatuettua oppimista videoneuvotteluihin ja blogijulkaisuihin tarkoitettujen työkalujen avulla.

Yksinkertaista oppituntia näin:

• Ohjaa oppilaita suorittamaan sama testi uudelleen niin, että käytössä on vain keskusyksikkö (ja mahdollisesti myös etäisyysanturi).
• Muistuta oppilaita muuttamaan ohjelmaa SPIKE-sovelluksessa omaan malliinsa sopivaksi.
  • Kun keskusyksikköä pidetään kohtisuorassa lattian suhteen, kiihtyvyysarvojen pitäisi kirjautua oikein.

Vie oppitunti seuraavalle tasolle:

• Ohjaa oppilaita keksimään muita tapoja hypyn korkeuden määrittämiseen:
  • Keskusyksikön kiihtyvyysanturin hyödyntäminen
  • Hypy(i)stä kuvatun videon hyödyntäminen
  • Määritys pelkän ajan avulla

Rakennusvinkkejä

Ohjelmointivinkkejä

Tämä oppitunti suoritetaan, kun keskusyksikkö on yhdistetty USB:n tai Bluetoothin kautta. Kun yhteys on muodostettu, keskusyksikön keräämät tiedot näkyvät laitteessasi, ja niistä laaditaan reaaliajassa viivakaavio.

Pääohjelma

Ratkaisuohjelma

Tieteellisiin mittaustuloksiin liittyviä vinkkejä
Oppilaat saavat tästä testistä tämän esimerkin tyyppisiä mittaustuloksia.

Matematiikan lisätehtävä

Tämä lisätehtävä kehittää oppilaiden matemaattisia taitoja:

• Tässä tehtävässä oppilaat eivät selvitä kahvakuulan pohjan ja lattian välistä etäisyyttä suoraan etäisyysanturilla. Ohjaa heitä sen sijaan laskemaan hypyn korkeus kiihtyvyysarvojen avulla.
• Ohjaa oppilaita selvittämään potentiaalienergia kumpaakin menetelmää käyttäen (etäisyyden mittaaminen ja sen laskeminen kiihtyvyysarvoista). Ohjaa heitä sen jälkeen kuvailemaan, kumpi menetelmä oli heidän mielestään hankalampi tai tehokkaampi ja miksi.

Huomautus: Tähän tarvitaan lisäaikaa.

Kielitaidon lisätehtävä

Tämä lisätehtävä kehittää oppilaiden kielitaitoa:

• Ohjaa oppilaita kirjoittamaan essee, jossa he selittävät, mitä hypyn aikana tapahtuu. Ohjaa heitä tutkimaan lihasvoimaa ja biomekaniikkaa ja vertaamaan sitten ihmisen hyppyjä eri eläinten hyppyihin.
• Ohjaa oppilaita tutkimaan hyppytaitoisen robotin prototyyppiä ja kirjoittamaan essee siitä, miten robotin suunnittelijat ovat pyrkineet mallintamaan lihaksen toimintaa.

Huomautus: Tähän tarvitaan lisäaikaa.

Urapolut

Jos oppilas piti tästä oppitunnista, häntä saattaisivat kiinnostaa seuraavat urapolut:

• Terapeuttipalvelut
• Tekniikka ja digitaalinen teknologia