Miten silmä toimii

(HUOMAUTUS: Tämä oppitunti sisältää A‑ ja B-osan. Oppimistavoitteiden mukainen sisältö käsitellään kattavasti, kun molemmat osat suoritetaan. Jos aikaa on rajoitetusti, valitse osista oppilaittesi tarpeita vastaavat sisällöt.)

Tämän oppitunnin tärkeimpänä tavoitteena on tutkia sitä, miten valo vaikuttaa näkökykyymme. Oppilaat rakentavat liikuteltavan valonlähteen esimerkkikuvien, rakennusohjeiden ja ohjelmointi-ideoiden avulla. Kannusta heitä suunnittelemaan ja rakentamaan oma versionsa liikuteltavasta valonlähteestä.

• Kokoa aiemmin opittuja tietoja – Miten silmä toimii: Kertaa aiemmin opittuja tietoja oppimateriaalin, kuvien ja käsitteiden avulla.
  • Näköhavainto syntyy, kun valo heijastuu esineestä silmiin.
  • Silmän verkkokalvo aistii valoa ja värejä.
  • Silmä välittää signaaleja tästä valosta – ja väreistä – aivoihin, jotka luovat tietojen perusteella kuvan näkemästämme kohteesta.
  • Keskeinen sanasto: heijastuva valo, silmä, verkkokalvo
• Rakennus‑ ja ohjelmointikokemus: Ehdotukset näet jaksosuunnitelmasta. Muita ideoita tälle oppitunnille:
  • Kannusta oppilaita kokeilemaan Moottori‑ ja Valo-opetustehtäviä, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen Aloita-valikosta.
  • Käytä apuna Tapahtumalohkot‑ ja Valolohkot-kohtien ohjeita, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen valikosta Ohje > Sanalohkot.
  • Lisää rakennelmaan moottori, että auto voi siirtyä toiseen paikkaan. OHJELMOI malli. (Vinkki: Tutustu Suuri bussimatka -oppitunnilta tuttuun esimerkkirakennelmaan, josta oppilaat saavat inspiraatiota ja apua Syvennä-osioon.)
• Tarvikkeet: Tilan on oltava suhteellisen hämärä, jotta valomatriisi erottuu hyvin. Testaa mallia sulkemalla verhot, sammuttamalla kattovalot tai laittamalla rakennelma kurkistusreiällä varustetun, kannellisen pahvilaatikon sisälle.

A-OSA (45 minuuttia)

• Esittele tarinan päähenkilö(t) ja ensimmäinen tehtävä: Daniel löytää pimeästä luolasta jotakin. Pystytkö auttamaan Danielia näkemään löydöksensä paremmin?

• IDEOINTI – Keskustelkaa hetken aikaa yhdessä oppitunnin aiheesta. Voit näyttää oppilaille tarinaan liittyvän kuvan.

  • Miten pystymme näkemään pimeässä olevia kohteita? (Valaisemalla kohteet taskulampulla tai muulla valolla.)
  • Jos valon pääsy kohteeseen estetään, miten se vaikuttaa näkökykyymme? (Jos kohteeseen ei pääse valoa, se ei pysty heijastamaan sitä. Ilman valoa silmämme eivät pysty lähettämään signaaleja aivoihin, joten emme näe kohteita selvästi.)
  • Mitä voimme tehdä nähdäksemme kohteen, jos valon kulkureitti on peitetty? (Siirtää valoa, siirtää valoa peittävää esinettä tai siirtää katsottavaa esinettä.)

• Jaa jokaiselle ryhmälle SPIKE Essential ‑pakkaus ja laite.

• Oppilaiden työskennellessä voit muistuttaa, että kuvissa ja rakennusohjeissa esitellään vain yksi mahdollinen esimerkki autosta ja valosta. Kannusta oppilaita suunnittelemaan ja rakentamaan oma versionsa liikuteltavasta valosta.

• Anna oppilaille nämä ohjeet:

  • RAKENNA esimerkin avulla auto, jonka valossa Daniel näkee luolassa olevat esineet. Kiinnitä valo auton keulaan.
  • OHJELMOI malli osoittamaan, miten esine tulee näkyviin, kun siihen osuu valoa.
  • Testaa mallia (käyttämällä apuna Valmistaudu-osiossa kuvattua pimeää tilaa).

• Keksikää ideoita, millä kaikilla tavoilla LEGO^® osia voi käyttää näkökyvyn edellyttämän valon kuvaamiseen. Oppilaat voivat esimerkiksi käyttää valomatriisia taskulampun tapaan ja LEGO rakennuslevyä valon kulkureittiä estävänä ”seinänä”. Valoa ja seinää siirtämällä oppilaat tutkivat, miten valon kulkureitin muuttaminen vaikuttaa kykyymme nähdä esineitä.

• Kun puolet oppitunnista on kulunut, ohjaa oppilaita ideoimaan yhdessä ja päivittämään mallejaan uusien ideoiden pohjalta.

Esimerkkejä ideoista

• Pyydä kaikki oppilaat koolle. 

• Ohjaa jokaista ryhmää esittämään ja kuvailemaan seuraavat asiat rakennelmansa avulla:

  • Miten esineestä heijastuva valo siirtyy silmiimme, jotta voimme nähdä esineen?
  • Miksi emme pysty näkemään esinettä, kun valon kulkureitti kohteeseen peitetään?

• Ohjaa oppilaita kertomaan, miten he muokkasivat malliaan parantaakseen sen toimintaa.

Jos haluat jatkaa B-osaan – Ohjeista oppilaita säilyttämään rakennelmat ehjinä tai anna lisäaikaa rakenteluun.

B-OSA (45 minuuttia)

• Toista A-osan vaiheet – Selitä tehtävä ja ohjaa ryhmiä esittelemään ja kuvailemaan oppimaansa.

• (5 min) Kerro taustatietoa, jonka avulla oppilaat pystyvät syventämään taitojaan: Keskustelkaa, miksi auton siirtäminen muuttaisi valon kulkureittiä, vaikka seinä pysyisi paikoillaan. (Valon kulkureitin peittää ”seinää” esittävä LEGO rakennuslevy. Kun autoa siirretään vasemmalle tai oikealle, valo ei heijastu seinään.)

• (15 min) Ohjaa oppilaita kehittämään mallejaan edelleen ja testaamaan niitä, jotta he saavat sovelluksen seuraavan tehtävän suoritettua:

  • OHJELMOI rakennelman moottori niin, että auto voi siirtyä toiseen paikkaan. (Vihje: Katso apua Suuri bussimatka ‑oppitunnin esimerkkirakennelmasta.)
  • Näytä, miten auton paikka muuttaa valon kulkureittiä ja vaikuttaa Danielin näkökykyyn. Selitä, näkeekö Daniel paremmin, jos autoa siirretään. Jos näkee, niin millä tavalla?

• (10 min) Ohjaa oppilaita kertomaan muille tiedoista, ideoista tai taidoista, jotka

  • auttoivat heitä suorittamaan tehtävän
  • he oppivat rakentaessaan.

• Ohjaa oppilaita laittamaan setit paikoilleen ja siivoamaan työpisteet.

• Esitä ohjaavia kysymyksiä, joiden pohjalta oppilaat osaavat pohtia laaja-alaisemmin ideoidessaan, rakentaessaan ja ohjelmoidessaan.

Opettajan havainnot

• Kertaa oppimistavoitteet (Opettajan tuki ‑ruutu).

• Seuraa oppilaiden edistymistä:

  • Heidän rakennelmassaan on valo, jonka voi siirtää toiseen paikkaan.
  • He kuvailevat mallin avulla, että silmämme näkevät esineitä niistä heijastuvan valon ansiosta.
  • He selittävät mallin avulla, että emme pysty näkemään esinettä, kun valon kulkureitti esineeseen peitetään.

Itsearviointi

Ohjaa oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan.

• Sininen palikka: Luulen osaavani tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Keltainen palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita.
• Vihreä palikka: Osaan tehdä ohjelman noudattamalla ohjeita ja pystyn auttamaan siinä myös toisia oppilaita.

Vertaispalaute

Pyydä oppilaita keskustelemaan yhteistyön tekemiseen liittyvistä kokemuksistaan pienryhmissä.
Kannusta heitä käyttämään seuraavia ilmauksia:

• Pidin siitä, kun sinä…
• Haluaisin kuulla enemmän siitä, miten sinä…

Yksinkertaista oppituntia näin:

• Kevennä ensimmäistä tehtävää: Ohjaa oppilaita rakentamaan ja ohjelmoimaan valo (valomatriisin avulla) ilman autoa. Ohjeista heitä testaamaan valoa kohteisiin sekä valoa peittävän seinän kanssa että ilman sitä.

Nosta vaikeustasoa:

• Laajenna Syvennä-tehtävää: Ohjeista oppilaita muuttamaan Syvennä-osion rakennelmia ohjelmoimalla valomatriisin pikselin kirkkauden arvoksi 0 %, 25 %, 50 %, 75 % ja 100 %. Ohjeista heitä havainnoimaan, miten eri kirkkaustasot vaikuttavat kohteen näkemiseen.

• Jaa oppilaille oppimateriaaleja eläimistä, jotka näkevät erittäin hyvin pimeässä. Ohjeista oppilaita valitsemaan jokin näistä eläimistä ja kirjoittamaan lyhyt tietoteksti, jossa kuvataan miksi ja miten kauas kyseinen eläin näkee pimeässä.

Tämä ei kuulu 45 minuutin pituiseen oppituntiin.