Askelmittari

• Tällä oppitunnilla tutustutaan tasaisella nopeudella kävelevän henkilön liike-energiaan. Oppilaasi aloittavat laskemalla ottamiensa askeleiden määrän. He laskevat askelmäärän avulla kulkemansa matkan, keskimääräisen kävelynopeuden ja liikkeen keskimääräisen liike-energian määrän. Keskusyksikkö sisältää kiihtyvyysanturin, joka pystyy havaitsemaan liikkeen kolmella akselilla (ylös-alas, vasemmalle-oikealle, eteen-taakse). Kun keskusyksikkö on kiinnitetty henkilön vyötärölle, se liikkuu tallentaen kiihtyvyysarvoja henkilön kävellessä. Arvoista laaditussa kuvaajassa näkyvät tallennettujen kiihtyvyysarvojen minimi‑ ja maksimiarvot. Näiden minimi‑ ja maksimiarvojen tarkkuus riippuu siitä, onko keskusyksikkö pystysuorassa oppilaan kävellessä. ”Askelmäärän” tarkkuus riippuu näiden minimi‑ ja maksimiarvojen laadusta sekä ohjelmassa käytetyistä kalibrointiarvoista.

• Esittele oppilaille liike-energiaa erilaisten materiaalien avulla.

Sytykkeitä keskusteluun

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

• Miten voit mitata kävelynopeuttasi?
• Miten voit mitata tai laskea liikkeessä olevan kohteen energian?
• Millaista energiaa se on?

Ohjaa oppilaita kirjoittamaan kokeesta muistiinpanot ja muodostamaan niiden avulla hypoteesin.

• Ohjaa oppilaita rakentamaan askelmittari, joka laskee käveltyjen askeleiden määrän. Oppilaat voivat keksiä omia mallejaan tai rakentaa Askelmittari-mallin sovelluksen rakennusohjeiden avulla.
• Ohjaa oppilaita testaamaan mallejaan ehdotetulla ohjelmalla.
• Ohjaa heitä tarkastelemaan kiihtyvyyden kuvaajaa tietyllä aikavälillä ja kertomaan, mikä on ”askel”.

• 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 oppilaita havainnollistamaan liike-energiaansa kävellessään tai osana ohjelmaansa. He voivat hyödyntää tässä tehtävässä telakointiasemaa.
• 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 tietoja viivakaavioon.
• Oppilaat osaavat tulkita viivakaavion sisältämiä arvoja.
• Oppilaat osaavat kuvailla liike-energian ja nopeuden välistä suhdetta.

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. Kun keskusyksikköä pidetään kohtisuorassa lattian suhteen, askelmäärän pitäisi tallentua oikein.

Vie oppitunti seuraavalle tasolle:

• Ohjaa oppilaita rakentamaan omat askelmittarit.
• Ohjaa oppilaita suorittamaan sama testi uudelleen niin, että he käyttävät askelmittarina puhelinta tai tablettia. Ohjaa oppilaita vertailemaan kahden testin tuloksia.
• Tähän tarvitaan sovellus, joka pystyy havainnollistamaan laitteen anturiarvot.

Rakennusvinkkejä

Ohjelmointivinkkejä

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

Pääohjelma

Ratkaisuohjelma

Tieteellisiin mittaustuloksiin liittyviä vinkkejä

Oppilaat saavat tästä testistä tämän esimerkin tyyppisiä mittaustuloksia.

Matematiikan lisätehtävä

Tämä lisätehtävä kehittää oppilaiden matemaattisia taitoja:

• Ohjaa oppilaita kertomaan, missä testin osissa oli käytettävä likiarvoa. Muistuta, että askelten pituus ei pysy aina samana ja että askelmittarit toimivat aina rajallisesti (eli ne ovat tarkkoja, mutta niissä on tietty virhemarginaali).
• Ohjaa oppilaita muodostamaan testeistään teoreettisia versioita, joissa pyritään saamaan aikaan käyrä, joka kuvaa parhaiten askeleen kiihtyvyyskäyrää.

Huomautus: Tähän tarvitaan lisäaikaa.

Kielitaidon lisätehtävä

Tämä lisätehtävä kehittää oppilaiden kielitaitoa:

• Ohjaa oppilaita tutkimaan, miten älykellot tai puhelimet tallentavat askelmääriä. Ohjaa heitä kirjoittamaan lyhyt kuvaus tämän tekniikan toimintaperiaatteesta huomioiden mittaustulosten virhemarginaali.
• Ohjaa oppilaita tutkimaan, miten nämä tekoälyyn perustuvat älylaitteet hyödyntävät kaavojen tunnistamista askelten havaitsemisessa.

Huomautus: Tähän tarvitaan lisäaikaa.

Urapolut

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

• Terapeuttipalvelut
• Tekniikka ja digitaalinen teknologia