Suojaudu luonnonmullistuksilta

(HUOMAUTUS: Tämä oppitunti sisältää A‑ ja B-osan. Oppimistavoitteiden mukainen sisältö käsitellään kattavasti, kun molemmat osat suoritetaan. Jos aikaa on rajoitetusti, yhdistele eri osien sisältöjä tarpeen mukaan.)

Tällä oppitunnilla opitaan uutta vertailemalla eri tapoja vähentää maanjäristysten vaikutuksia rakennuksiin ja niiden käyttäjiin. Oppilaiden on rakennettava useita erilaisia rakennelmia vertailua varten. Esimerkkimalli/-ohjelma kuvaa muutamia mahdollisia rakennustyyppejä ja koneen testejä varten. Ohjaa oppilaita käyttämään esimerkkejä apuna ideoinnissa sekä suunnittelemaan ja rakentamaan oma rakennelma, joka kestää maanjäristyksen.

• Jokainen oppilasryhmä suunnittelee ja toteuttaa yhden rakennuksen. Tämän jälkeen ryhmät vertailevat rakennuksia ja tuloksia. Auta oppilaita miettimään vertailuperusteita.

• Taustatietoa – Maanjäristykset: Luonnonilmiöt, kuten mannerlaattojen äkillinen liikahdus tai tulivuorenpurkausten kaltainen vulkaaninen toiminta, voivat aiheuttaa maanjäristyksiä.

• Kokoa aiemmin opittuja tietoja– Valmistautuminen maanjäristyksiin: Kertaa aiemmin opittuja tietoja oppimateriaalin, kuvien ja käsitteiden avulla. (Voit mahdollisesti käyttää Tarvikkeet-kohdassa annettuja videolinkkejä)

  • Maapallon luonnonilmiöihin kuuluvat esimerkiksi maanjäristykset (ja muun muassa tulvat, tsunamit ja tulivuorenpurkaukset). Maanjäristyksen aikana maa voi täristä niin voimakkaasti, että rakennukset voivat tuhoutua ja ihmisten turvallisuus voi olla uhattuna.
  • Maanjäristysten tuhovaikutuksia voidaan kuitenkin vähentää monin tavoin, kuten suunnittelemalla maanjäristyksen kestäviä rakennuksia. Näiden rakennusten muoto ja materiaalit tekevät niistä turvallisempia. Maanjäristyksen kestävissä rakennuksissa on osia, joiden on tarkoituskin vaurioitua, jotta koko rakennus ei romahtaisi. Kolaritilanteessa auton kori toimii samalla periaatteella: kori menee kasaan ja ottaa vastaan törmäyksen energiaa suojaten auton matkustajia.
  • Ihmiset ehtivät ajoissa turvaan, kun tilanteisiin on varauduttu oikein, esimerkiksi hätätilanteesta varoittavilla hälytysjärjestelmillä.
  • Keskeinen sanasto: luonnonilmiöt, luonnonmullistus, maanjäristys

• Rakennus‑ ja ohjelmointikokemus: Ehdotukset näet jaksosuunnitelmasta. Muita ideoita tälle oppitunnille:

  • Ohjaa oppilaita kokeilemaan Moottori-opetustehtävää, joka löytyy SPIKE-sovelluksen Aloita-valikosta.
  • Käytä apuna Tapahtumalohkot‑ ja Moottorilohkot-kohtien ohjeita, jotka löytyvät SPIKE‑sovelluksen valikosta Ohje > Sanalohkot.

• Tarvikkeet: Etsi maanjäristystesteistä kertovia videoita (hakusanat: maanjäristyksen kestävät rakenteet). Voit kertoa tätä taustatietoa oppilaiden rakentaessa mallejaan.

A-OSA (45 minuuttia)

• Esittele tarinan päähenkilö(t) ja ensimmäinen tehtävä: Leo tietää, että joillakin alueilla tapahtuu maanjäristyksiä. Suunnittele Leon apuna maanjäristysten kestäviä rakennuksia, joissa ihmiset pysyvät suojassa.

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

  • Minkä muotoiset rakennukset vaurioituvat vähiten maanjäristyksissä? Miksi? (Kolmion ja pyramidin muotoiset, sillä ne ovat vakaita ja heiluvat vähiten.)
  • Mitkä rakennusmateriaalit kestävät hyvin maanjäristyksen tärinää? Miksi? (Teräs, sillä se on vahvaa ja taipuu mutta ei murru helposti.)
  • Miten voidaan suunnitella rakennuksia, jotka kestävät paremmin maanjäristyksiä? (Käyttämällä sopivia materiaaleja ja valitsemalla rakennuksen muoto oikein (esim. teräs ja kolmio) sekä testaamalla ja kehittämällä malleja entistä kestävämmiksi.)

• Jaa jokaiselle ryhmälle SPIKE Essential ‑pakkaus ja laite.

• Oppilaiden työskennellessä voit kertoa seuraavia esimerkkejä rakentamisen tai ohjelmoinnin tueksi. Kerro, että esimerkeissä on annettu ehdotuksia maanjäristyksiä kestävistä rakenteista. Ryhmien tehtävänä on suunnitella ja rakentaa oma maanjäristyksiä kestävä rakenne.

• Anna oppilaille nämä ohjeet:

  • RAKENNA esimerkissä näkyvä rakennus ja maanjäristystä simuloiva tärinäkone. Testaa rakennuksen kestävyyttä tärinäkoneella ja kokeile, tuhoutuisiko rakennus maanjäristyksessä.
  • OHJELMOI malli niin, että se tärisyttää rakennusta moottorin eri nopeuksilla. Testaa ja kirjaa muistiin, miten kauan rakennus pysyy pystyssä eri nopeuksilla (rakennukseen kohdistuva tärinä eli maanjäristyksen voimakkuus). Testaa ensin alhaisella nopeudella ja lisää nopeutta vähitellen (25 %, 50 %, 75 % ja 100 %). Kerro, millaiset rakennukset tuhoutuvat heti. Miksi?

• Keksikää eri tapoja rakentaa LEGO^® osista rakennuksia, joille tapahtuu testeissä eri asioita. Kannattaa kokeilla esimerkiksi erikokoisia tai ‑muotoisia rakennuksia – korkeita ja kapeita tai ylhäältä painavia ja alaosastaan leveitä – tai käyttää niissä taipuisia osia, jotka eivät murru. Kokeile erilaisia tapoja, joilla moottorin nopeutta säätelemällä voidaan saada aikaan rakennukseen kohdistuvaa voimaa.

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

Esimerkkejä ideoista

• Pyydä kaikki oppilaat koolle. 

• Ohjeista jokaista ryhmää havainnollistamaan ja selittämään rakennelmansa ja piirrostensa avulla seuraavat asiat:

  • Ryhmän suunnittelema rakennus. (Ohjeista heitä kuvailemaan rakennuksen kokoa, sen alaosan muotoa, rakennetta ja materiaalien taipuisuutta.)
  • Testitulokset.
  • Miksi heidän suunnittelemansa rakennus kesti järistyksen tai tuhoutui?

• Ohjaa oppilaita arvioimaan malleja ja testituloksia ja valitsemaan niiden perusteella se rakennus, joka parhaiten suojaa ihmisiä maanjäristysten vaikutuksilta. Oppilaiden tehtävänä on verrata vähintään kahta mallia perustellessaan, minkä vaihtoehdon he valitsevat.

• 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: Joissakin Yhdysvaltain osavaltioissa käytetään ShakeAlert^®-järjestelmää (maanjäristyksen alkaessa aktivoituva varoitusjärjestelmä). Ensimmäisen maanjäristyksen merkin havaitessaan se lähettää alueella oleskelevien puhelimiin varoitusäänen pian tapahtuvasta järistyksestä.

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

  • Kehitä rakennelmaa ja ohjelmoi se niin, että asukkaat saavat varoituksen alkavasta maanjäristyksestä.

• (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:

  • Oppilaiden malli ja ohjelma sisältävät rakennuksen ja maanjäristyssimulaattorin, joilla voidaan testata rakennusten tärinänkestävyyttä.
  • Oppilaat arvioivat kriteerien avulla, miten hyvin heidän ratkaisunsa suojaa asukkaita maanjäristyksen vaikutuksilta.
  • Arviossaan oppilaat vertailevat vähintään kahta rakennettua mallia ja valitsevat niistä toimivimman vaihtoehdon.

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: Ohjeista oppilaita testaamaan rakennustaan vain yhdellä tärinänopeudella. Määritä aikaraja (esim. 5 tai 10 sekuntia), jonka sisällä rakennuksen katsotaan tuhoutuvan ”välittömästi”.

Nosta vaikeustasoa:

• Laajenna Syvennä-tehtävää: Ohjeista oppilaita muuttamaan Syvennä-tehtävässä laadittuja yksityiskohtaisia malleja niin, että ne varoittavat asukkaita luonnonmullistuksen vaarasta.

• Anna luokalle oppimateriaaleja, joissa kerrotaan muinaisten japanilaisten, kiinalaisten tai roomalaisten rakentajien käyttämistä rakennusmateriaaleista, joilla yritettiin estää maanjäristysten aiheuttamat vahingot. (Etsi muinaisia kiinalaisia/japanilaisia/roomalaisia maanjäristyksen kestäviä rakennuksia.) Ohjeista oppilaita paneutumaan yhteen esimerkkiin ja kertomaan muille oppimansa keskeiset käsitteet ja yksityiskohdat.

Tämä ei kuulu 45 minuutin pituiseen oppituntiin.