WeDo 2.0 -perussarja

Tulvien estäminen

Suunnittele automaattinen LEGO sulkuportti säännöstelemään vettä sademäärän mukaan.

120 + min
Keskitaso
Luokat 3–5
prevent-flooding-project-image

1. Valmistelu

(15–30 minuuttia)

• Lue yleiset valmisteluohjeet luvusta ”Luokkahuoneen hallinta”. • Perehdy projektin materiaaliin, jotta tiedät, miten se etenee. • Päätä, miten haluat esitellä projektin oppilaille: Käytä WeDo 2.0 -ohjelmiston projektivideota tai itse valitsemiasi materiaaleja. • Määritä projektin lopputuotos sekä ohjeet projektin dokumentointiin ja esittelyyn. • Varmista, että oppilailla on riittävästi aikaa oppitunnin tehtävien suorittamiseen. Tärkeää Tämä projekti on tuotesuunnittelutehtävä. Katso ”WeDo 2.0 opetussuunnitelmassa” -luvusta lisätietoja suunnittelukäytännöistä.

2. Tutki-vaihe

(30–60 minuuttia)

prevent-flooding-thumbnail

Esittelyvideon ohjaamana oppilaat voivat keskustella ja pohtia seuraavia ajatuksia. Esittelyvideo Vuosisatojen ajan ihmiset ovat rakentaneet laitteita estämään vettä tulvimasta asutetuille alueille: 1. Sademäärä vaihtelee sään ja vuodenajan mukaan. 2. Joskus vettä on niin paljon, ettei se kaikki mahdu jokiin ja puroihin. 3. Eroosio on luonnollinen ilmiö, jota esiintyy usein alueilla, joissa sataa paljon. 4. Sulkuportit ovat laitteita, joiden avulla veden annetaan virrata alavirtaan kanavissa ja joissa. 5. Kun sademäärä on normaali, sulkuportit ovat auki, jotta patoaltaiden vedenpinta pysyy matalalla. 6. Kun vettä sataa paljon, sulkuportit suljetaan, jotta patoallas täyttyy ylimääräisestä vedestä. Voit verrata sulkuporttien toimintaideaa kylpyammeen täyttämiseen: • Kun portit avataan, ylävirrasta päin kulkee enemmän vettä alavirtaan, eli hanasta kylpyammeeseen ja sitä kautta viemäriin. • Kun sulkuportit suljetaan kokonaan, vesi ei pääse valumaan pois, ja ylävirtaan syntyy tulva – eli kylpyamme täyttyy.

prevent-flooding-explore-phase

Keskustelukysymyksiä 1. Kuvaa pylväsdiagrammien avulla, miten oman asuinalueesi sademäärä vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Vastaus tähän kysymykseen vaihtelee sijainnin mukaan. Kuvaile sademääriä käyttäen esim. seuraavanlaisia käsitteitä: sadekausi, kuiva kausi ja tulva. Pylväsdiagrammin pylväiden korkeudesta pitäisi pystyä päättelemään, onko sademäärä vähäinen, keskimääräinen vai suuri. 2. Miten sademäärä vaikuttaa joen vedenpinnan korkeuteen? Sade ei ole ainoa tekijä, joka vaikuttaa jokien vedenpinnan korkeuteen: • Suuri sademäärä nostaa vedenpintaa. • Vähäinen sademäärä laskee vedenpintaa. 3. Luettele keinoja, joilla voidaan estää tulvia. Ihmiset voivat estää tulvia monilla tavoilla: valleilla, padoilla, kanavilla, istuttamalla puita jne. 4. Kuvittele mielessäsi laite, joka voi estää tulvien syntymisen. Tämän kysymyksen vastaus ohjaa oppilaita suunnitteluprosessissa. 5. Mitä vesieroosio on? Vesieroosio on luonnollinen prosessi, jossa vesi muuttaa maan muotoa. 6. Miten tämä pylväsdiagrammi eroaa oman alueesi diagrammista? Vastaus tähän kysymykseen vaihtelee oppilaan sijainnin mukaan. Pyydä oppilaita keräämään vastauksensa tekstinä tai kuvina dokumentointityökaluun.

3. Luo-vaihe

(45–60 minuuttia)

Rakenna ja ohjelmoi sulkuportti Oppilaat rakentavat sulkuportin rakennusohjeiden perusteella. Tämä portti voidaan sulkea ja avata moottorin avulla. 1. Rakenna sulkuportti. Projektissa käytettävässä koneistossa hyödynnetään kartiohammaspyörää. Kartiohammaspyörän avulla voi muuttaa pyörimisakselin suuntaa, jolloin sulkuportti voi avautua ja sulkeutua.

floodgate-instructions-preview

2. Ohjelmoi malli, joka avaa ja sulkee sulkuportin. Tämä ohjelma näyttää kuvan sademäärästä ja pyörittää moottoria yhteen suuntaan kahden sekunnin ajan. Sen jälkeen se näyttää kuvan sateesta ja pyörittää moottoria toiseen suuntaan kahden sekunnin ajan.

floodgate-program

Tärkeää Pylväsdiagrammin pitäisi auttaa oppilaita selittämään, miksi heidän täytyy sulkea tai avata sulkuportti erilaisissa tilanteissa. Ehdotus Ennen kuin oppilaat alkavat suunnitella, pyydä heitä muokkaamaan ohjelmaa niin kauan, että he ymmärtävät sen toiminnan täydellisesti.

floodgate

Automatisoi sulkuportti Tämän mallin avulla oppilaiden tulisi pystyä lisäämään malliinsa antureita, joiden avulla sulkuportti reagoi ympäristöönsä. Oppilaiden tulisi pohtia ainakin yhtä seuraavista vaihtoehdoista: 1. Lisää kallistusanturikahva, jolla voi aukaista portin. Kallistusanturikahvan avulla maassa oleva käyttäjä voi avata ja sulkea portin. 2. Lisää liikeanturi nousevan veden havaitsemiseksi. Liikeanturin avulla portin voi avata ja sulkea vedenpinnan korkeuden mukaan. Mallinna veden erilaisia korkeuksia omilla käsilläsi tai LEGO-palikoilla. 3. Lisää äänianturisyöte aktivoimaan hätätila. Hätätilaa voi käyttää äänimerkin antamiseen, valojen vilkuttamiseen, tekstiviestin lähettämiseen tai sulkuporttien sulkemiseen. Tärkeää On tärkeää huomioida, että tässä vaiheessa oppilaille ei ole rakennusohjeita tai malliohjelmia, vaan oppilaat saavat rakentaa sammakkonsa oman mielensä mukaan.

Suunnittele lisää ratkaisuja (valinnainen, 45–60 minuuttia) Oppilasprojektin ”Suunnittele lisää ratkaisuja” -osio on valinnainen lisätehtävä. Muista, että nämä tehtävät käsittelevät laajemmin edellisen osion tehtäviä ja ne on suunniteltu vanhemmille tai edistyneemmille oppilaille. Tulvimista ja eroosiota ei tapahdu missä tahansa. 1. Piirrä kartta sulkuportin sijainnista, maa- ja jokialueet mukaan lukien: • Pyydä oppilaita piirtämään kartta tai luomaan esitys joesta ja vuorista, laaksoista, kaupungeista yms. • Pyydä heitä kuvailemaan, missä sulkuporttia voitaisiin käyttää. • Pyydä heitä havainnollistamaan, mistä vesi tulee ja minne se menee. 2. Etsi sulkuportille muita käyttötarkoituksia. Sulkuporttia voi käyttää muissakin tilanteissa kuin tulvassa. Pyydä oppilaita ajattelemaan portteja tai ovia yleisesti. Yhteistyöehdotus Sulkuporttia voidaan käyttää myös tilanteessa, jossa laivan pitää päästä jokea ylävirtaan. Muodosta ryhmistä pareja, jotta he voivat yhdessä havainnollistaa, miten useita sulkuportteja voi käyttää tällaisessa tilanteessa. 3. Ohjelmoi kaksi sulkuporttia ohjaamaan veden virtausta sisään ja ulos joen tietyllä osuudella. Pyydä oppilaita kuvailemaan ja ohjelmoimaan ohjelma sulkuporttien ohjaamiseksi.

4. Jaa-vaihe

(45+ minuuttia)

Viimeistele dokumentti Pyydä oppilaita dokumentoimaan projektiaan eri tavoilla: • Pyydä heitä ottamaan kuvia jokaisesta rakentamastaan versiosta. Pyydä heitä selittämään, mikä on paras ratkaisu, ja esittämään todisteita perusteluidensa tueksi. • Pyydä oppilaita vertaamaan näitä kuvia tosielämän kuviin. • Pyydä heitä kuvaamaan video, jolla he kuvailevat projektiaan. Esittele tulokset Pyydä oppilaita esittelemään tässä nimenomaisessa projektissa, miten heidän sulkuporttinsa hyödyntävät anturia. Voit ohjata oppilaita esitysten tekemisessä esim. seuraavilla tavoilla: • Varmista, että he osaavat selittää, miten sulkuportit voivat estää vettä muovaamasta maata. • Pyydä heitä sijoittamaan selityksensä kontekstiin: Missä tämä tapahtuu? Mikä vuodenaika on? Minkälaiset olosuhteet ovat?

Projektin arviointi

NGSS-projektinarviointikategoriat Voit käyttää näitä arviointikategorioita ja havainnointikategoriaruudukkoa, joka löytyy ”Arviointi WeDo 2.0:n avulla” -luvusta. Tutki-vaihe Varmista Tutki-vaiheessa, että oppilas osallistuu aktiivisesti keskusteluun, esittää kysymyksiä ja vastaa niihin ja että hän osaa luoda diagrammin kunkin vuodenajan sademäärästä. 1. Oppilas ei kykene vastamaan kysymyksiin tai osallistumaan keskusteluun riittävästi tai luomaan diagrammia kunkin vuodenajan sademääristä. 2. Oppilas kykenee kehotettaessa vastamaan kysymyksiin tai osallistumaan keskusteluun riittävästi tai luomaan avustettuna diagrammin kunkin vuodenajan sademääristä. 3. Oppilas kykenee vastamaan riittävästi kysymyksiin ja osallistumaan luokan keskusteluun ja luomaan diagrammin kunkin vuodenajan sademääristä. 4. Oppilas kykenee laajentamaan selityksiä keskustelussa ja luomaan diagrammin kunkin vuodenajan sademääristä. Luo-vaihe Varmista luomisvaiheessa, että oppilas toimii hyvin ryhmässä, perustelee parhaan ratkaisunsa ja hyödyntää Tutki-vaiheessa kerättyjä tietoja. 1. Oppilas ei kykene toimimaan hyvin ryhmässään, perustelemaan ratkaisujaan ja työstämään kerättyjä tietoja eteenpäin. 2. Oppilas kykenee toimimaan ryhmässä, keräämään ja käyttämään tietoja tai perustelemaan ratkaisunsa aikuisen tukemana. 3. Oppilas kykenee toimimaan ryhmässä ja osallistumaan ryhmän keskusteluihin, perustelemaan ratkaisuja sekä keräämään ja käyttämään sisältöä koskevia tietoja. 4. Oppilas kykenee toimimaan ryhmässä johtajana, perustelemaan ratkaisuja ja keskustelemaan ratkaisuista, jotka mahdollistavat tietojen keräämisen ja käytön. Jaa-vaihe Varmista jakamisvaiheessa, että oppilas osaa selittää, miten sulkuportin uusi muoto rakennettiin, hän on käyttänyt antureita sulkuportin hallintaan ja osaa hyödyntää projektin tärkeitä tietoja loppuraportissaan. 1. Oppilas ei kykene osallistumaan keskusteluun rakentamastaan mallista tai selittämään , miten sen anturit toimivat, ja hyödyntämään hankkimiansa tietoja lopullisen projektin rakentamiseen. 2. Oppilas kykenee kehotettaessa osallistumaan keskusteluun sulkuportin mallista ja antureiden käytöstä sekä hyödyntämään tietojaan rajoitetusti valmiin projektin luomiseen. 3. Oppilas kykenee osallistumaan keskusteluun sulkuportin mallista ja antureiden käytöstä ja käyttämään kerättyjä tietoja lopullisen projektin rakentamiseen. 4. Oppilas kykenee osallistumaan monipuolisesti luokan keskusteluun aiheesta ja käyttämään keräämiänsä tietoja lopullisen projektin rakentamiseen. Lopullinen projekti sisältää enemmän ominaisuuksia, kuin oppitunnilla vaaditaan. ELA-projektinarviointikriteerit Voit käyttää näitä arviointikriteereitä ja havainnointitaulukkoa, joka löytyy ”Arviointi WeDo 2.0:n avulla” -luvusta. Tutki-vaihe Varmista Tutki-vaiheen aikana, että oppilas osaa selittää monipuolisesti omia ajatuksiaan ja tuomaan esille esitettyihin kysymyksiin liittyvää ymmärrystään. 1. Oppilas ei kykene jakamaan Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin liittyviä ajatuksiaan. 2. Oppilas kykenee pyydettäessä jakamaan Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin liittyviä ajatuksiaan. 3. Oppilas ilmaisee riittävästi Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin liittyviä ajatuksiaan. 4. Oppilas tuo esille ajatuksiaan ja selityksiään Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin yksityiskohtaisesti ja laajasti. Luo-vaihe Varmista luomisvaiheen aikana, että oppilas valitsee tarkoituksenmukaisia dokumentointitapoja (esim. kuvakaappaus, kuva, video, teksti) ja noudattaa löydösten dokumentoinnille asetettuja reunaehtoja. 1. Oppilas epäonnistuu löydösten dokumentoinnissa tutkimisvaiheen aikana. 2. Oppilas dokumentoi havaintojaan, mutta dokumentointi on puutteellista tai ei täytä kaikkia asetettuja odotuksia. 3. Oppilas dokumentoi tutkimuksen jokaisen vaiheen löydökset riittävällä laajuudella ja tekee valinnoissa asianmukaisia valintoja. 4. Oppilas käyttää monipuolisia menetelmiä dokumentoinnissa ja ylittää annetut odotukset. Jaa-vaihe Varmista jakamisvaiheessa, että oppilas käyttää päättelynsä tukena todisteita tutkimisvaiheen omista havainnoistaan. Oppilas noudattaa annettuja ohjeita havaintojensa esittämisestä yleisölle. 1. Oppilas ei käytä keräämäänsä aineistoa esitellessään ajatuksiaan. Oppilas ei noudata annettuja ohjeita. 2. Oppilas käyttää osaa aineistostaan, mutta puutteellisin perusteluin. Annettuja ohjeita noudatetaan yleisesti, mutta yksi tai useampi osa-alue on puutteellinen. 3. Oppilas tarjoaa riittävästi aineistoa löydöstensä tueksi ja noudattaa esittämisestä annettuja ohjeita. 4. Oppilas keskustelee erinomaisesti löydöksistään, hyödyntää perusteellisesti asianmukaisia todisteita päättelynsä tukena ja noudattaa kaikkia annettuja ohjeita.

5. Eriyttäminen

Anna tarvittaessa lisäohjeita rakentamiseen ja ohjelmointiin, esimerkiksi: • Selitä, miten antureita käytetään. • Selvitä kunkin vuodenajan sademäärät yhdessä oppilaan kanssa ja auta häntä valitsemaan, mihin kannattaa keskittyä. • Selitä, millaista on teollinen suunnittelutyö. Anna täsmälliset ohjeet siitä, miten haluat oppilaiden esittelevän ja dokumentoivan havaintonsa, esimerkiksi varaa tietty aika, jolloin ryhmät esittelevät työnsä toisilleen. Ehdotus Voit varata kokeneemmille oppilaille lisäaikaa rakentamiseen ja ohjelmointiin, jotta he voivat rakentaa erilaisia ja monimutkaisempia laitteita. Pyydä heitä käyttämään suunnitteluprosessia kaikkien tekemiensä versioiden selittämiseen. Suunnittele lisää ratkaisuja Pyydä oppilaita suunnittelemaan lisää ratkaisuja. Rohkaise heitä käyttämään tietojaan sulkuportista ja veden eri lähteistä kuvaillakseen veden virtausta, jota he yrittävät hallita, sekä vuorien, kaupunkien ja järvien sijaintia. Anna heille tilaisuuksia laajentaa suunnitteluprosessiaan kattamaan myös muita ideoita siitä, miten sulkuportit tai muun tyyppiset automaattiset ovet toimivat. Oppilaiden väärinkäsityksiä Oppilailla on taipumus nähdä maailma pysyvänä ja muuttumattomana. Heillä on usein vaikeuksia uskoa, että kivet voivat muuttua tai kulua sään vaikutuksesta. Oppilailla on usein vaikeuksia ymmärtää padon tai sulkuportin merkitystä maamassojen suojelemisessa.

Opettajan tuki

Oppilaat: Tutkivat, miten sademäärä muuttuu vuodeaikojen mukaan, ja millaista vahinkoa vesi voi aiheuttaa, jos sitä ei hallita. Rakentavat ja ohjelmoivat sulkuportin ohjaaman joen vedenpinnan korkeutta. Esittelevät ja dokumentoivat ratkaisuja, joiden avulla voi estää vettä muokkaamasta maata.

NGSS
2-ESS2-1
3-ESS2-1
3-ESS3-1
4-ESS2-2

CCSS
CCSS.ELA-Literacy.W.2.7
CCSS.ELA-Literacy.SL.3.1.a
CCSS.ELA-Literacy.RL3.7

Oppilaan materiaali

Download, view or share the student worksheet, either as an online HTML page or a printable PDF

LEGO, the LEGO logo, the Minifigure, DUPLO, the SPIKE logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks and/or copyrights of the LEGO Group. ©2020 The LEGO Group. All rights reserved. Use of this site signifies your agreement to the terms of use.