WeDo 2.0 -perussarja

Vetäminen

Tutki, miten voimien tasapaino ja epätasapaino vaikuttavat esineen liikkeeseen.

120 + min
Keskitaso
Luokat 3–5
pulling-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.

2. Tutki-vaihe

(30–60 minuuttia)

pulling-thumbnail

Esittelyvideon ohjaamana oppilaat voivat keskustella ja pohtia seuraavia ajatuksia. Esittelyvideo Siitä on kauan, kun ihmiset yrittivät ensimmäisen kerran liikuttaa isoja kappaleita. Aina muinaisista sivilisaatioista nykyaikaan kappaleiden työntämiseen ja vetämiseen on käytetty erilaisia työkaluja. 1. Jos kappale ei liiku, kun sitä vedetään, se johtuu siitä, että sitä vedetään vastakkaiseen suuntaan yhtä suurella tai suuremmalla voimalla. 2. Kun kappale alkaa liikkua, liikkeen suuntainen voima on suurempi, kuin vastustava voima. 3. Maassa kitkalla on suuri vaikutus kappaleita liikuteltaessa. 4. Kappaleen liikuttaminen vetämällä on helpompaa vähän kitkaa tuottavalla pinnalla kuin karkealla pinnalla. Sir Isaac Newton tutki voimaa ja liikettä 1600-luvulla ja selitti niiden toimintaa yksityiskohtaisesti. Olet joka päivä tekemisissä Newtonin määrittelemien fysiikan lakien kanssa.

pulling-explore-phase

Keskustelukysymyksiä 1. Millä tavoilla esineen voi saada liikkumaan? Esineen saa liikkumaan vetämällä tai työntämällä sitä, tai kohdistamalla siihen jonkin voiman. 2. Osaatko selittää, miten kitka toimii? Onko helpompaa vetää jotain normaalilla pinnalla kuin liukkaalla pinnalla? Esinettä on helpompi liikuttaa liukkaalla pinnalla kuin karkealla pinnalla. Esineen massasta riippuen sen liikuttaminen liukkaalla pinnalla voi olla myös vaikeampaa, koska työntämiseen tai vetämiseen on vähemmän pitoa. 3. Tee ennuste: mitä tapahtuu, jos vetovoima on suurempi toiseen suuntaan kuin toiseen? Vastauksen tulee perustua oppilaiden aiempiin käsityksiin. Ei siis haittaa, jos oppilaiden vastaukset ovat tässä vaiheessa vääriä. Oppitunnin mukaisesti oppilaiden pitäisi voida keskustella siitä, että esine liikkuu suuntaan, johon suurin työntö- tai vetovoima sitä liikuttaa. 4. Osaatko päätellä syy-seuraussuhteen voimien tasapainotilan ja kappaleen liikkeen välillä? Epätasapainoiset voimat saavat aikaan muutoksen esineen liikkeessä (vauhdin kiihtyminen, hidastuminen jne.). Pyydä oppilaita keräämään vastauksensa tekstinä tai kuvina dokumentointityökaluun.

3. Luo-vaihe

(45–60 minuuttia)

Rakenna ja ohjelmoi vetorobotti Oppilaat rakentavat rakennusohjeiden mukaisen vetorobotin. Tämän vetorobotin tarkoitus on vetää sen koriin asetettuja esineitä. Tämä tutkimus voidaan toteuttaa erilaisilla pinnoilla, kuten puupinnalla tai maton päällä. Käytä samaa pintaa koko projektin ajan. 1. Rakenna vetorobotti. Vetorobotti pohjautuu Huojuja-malliin, jossa käytetään kartiohammaspyörää. Kartiohammaspyörä muuttaa moottorilta tulevan pyörimisliikkeen pystysuorasta vaakasuoraksi (akselin suuntaiseksi) ja välittää näin moottorin liikkeen akselin kautta pyöriin. Korissa on liukupalikoita kitkan vähentämiseksi.

pull-robot-instructions-preview

2. Ohjelmoi robotti vetämään. Tässä ohjelmassa näytetään numerot 3, 2 ja 1, ennen kuin moottori käynnistyy kahdeksi sekunniksi teholla 10.

pull-robot-program

Ehdotus Ennen kuin oppilaat aloittavat tutkimuksensa, pyydä heitä muokkaamaan ohjelmaa niin, että he ymmärtävät sen täydellisesti.

pull-robot

Kokeile vetorobottia Tämän robotin avulla oppilaat pystyvät toteuttamaan vetovoimatutkimuksen. 1. Tutki vetovoimaa lisäämällä koriin pieniä esineitä ja sitten painavia esineitä, kunnes robotti lakkaa liikkumasta. Tarvitaan noin 300 grammaa painoa tavallisella pinnalla, jotta vetorobotti pysähtyy. Oppilaat voivat käyttää mitä tahansa esineitä, mutta ne eivät saa olla liian painavia, sillä tämän osion tavoitteena on saavuttaa tasapaino. Kun robotti pysähtyy, oppilaat ovat tasapainottaneet edessään olevat voimat. Voit käyttää nuolta voiman suunnan symbolina. Voit myös käyttää pieniä renkaita koriin pantavina esineinä. Ne lisäävät kitkaa korin ja pinnan välillä. 2. Vaihda robottiin isot renkaat ja kokeile, jaksaako se vetää saman määrän palikoita. Oppilaat vaihtavat renkaat vetorobottiin. Suurempien renkaiden suurempi pinta-ala lisää kitkaa renkaiden ja pinnan välillä, mikä mahdollistaa suuremman vetovoiman. Järjestelmästä tulee yhtäkkiä epätasapainoinen. Tämä kokeilu tukee ajatusta siitä, että kun vetovoima on suurempi kuin sitä vastustavat voimat, vedettävän kappaleen pitäisi liikkua. 3. Etsi raskain esine, jota voit vetää mallillasi, kun siihen on asennettu renkaat. Viimeinen vaihe riippuu oppilaiden käyttämän pinnan kitkasta.

Tutki lisää (valinnainen, 45–60 minuuttia) Käytä oppilasprojektin ”Tutki lisää” -osiota valinnaisena lisätehtävänä. Huomioi, että nämä tehtävät käsittelevät laajemmin ”Tutki”-osion ilmiöitä ja ne on suunniteltu vanhemmille tai edistyneemmille oppilaille. Vetorobotissa, jota oppilaat käyttävät, on kartiohammaspyörämekanismi, joka johtaa moottorin pyörimisliikettä eri suuntaan. Se ei juurikaan lisää liikkeen voimaa. 1. Rakenna erilainen vetorobotti. Anna oppilaiden tutkia erilaisia vetorobottimalleja. Ohjaa heidät rakentamaan oma malli. He voivat tehdä samat testit kuin alkuperäisellä vetorobotilla ja verrata näiden kahden tutkimuksen havaintoja. Etsi inspiraatiota mallikirjastosta. Yhteistyöehdotus Etsi luokan vahvin kone. Kun ryhmät ovat saaneet testinsä valmiiksi, järjestä köydenvetokilpailu: * Yhdistä kaksi ryhmää pariksi. * Kiinnitä robotit yhteen LEGO® ketjulla. * Pyydä tiimejä kokoamaan koreihin yhtä suuri paino ennen kilpailua. * Pyydä heitä käynnistämään moottori merkistäsi, jotta he voivat vetää poispäin toisistaan. Kumpi on voimakkaampi?

tug-of-war

4. Jaa-vaihe

(45+ minuuttia)

Viimeistele dokumentointi Pyydä oppilaita dokumentoimaan monipuolisesti (esimerkkejä): * Pyydä heitä ottamaan kuvakaappaus havainnoistaan. * Pyydä heitä vertaamaan näitä kuvia tosielämän kuviin. * Kannusta oppilaita kuvaamaan video, jossa he kuvailevat projektiaan luokalle. Ehdotuksia Oppilaat voivat kerätä tietoja taulukkoon. Oppilaat voivat tehdä testinsä tuloksista myös kuvaajia. Esittele tulokset Projektin päätteeksi oppilaat esittelevät tutkimustensa tulokset. Voit ohjata oppilaita esitysten tekemisessä esim. seuraavilla tavoilla: * Varmista, että oppilaat käyttävät käsitteitä, kuten voimien tasapaino, voimien epätasapaino, työntää, vetää, kitka ja paino. * Pyydä oppilaita kuvaamaan voimia nuolilla. * Pyydä heitä sijoittamaan selityksensä kontekstiin. * Pyydä heitä analysoimaan projektiaan sellaisten tosielämän tilanteiden pohjalta, joissa he ovat havainneet voimien tasapainoa ja epätasapainoa. * Keskustelkaa, vastaavatko nämä tilanteet kokeiluissa tehtyjä havaintoja.

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 oppilaat osallistuvat aktiivisesti keskusteluun, esittävät kysymyksiä ja vastaavat niihin ja käyttävät oikein käsitteitä: työntää ja vetää, voimat ja kitka. 1. Oppilas ei pysty vastaamaan kysymyksiin tai osallistumaan riittävästi keskusteluun tai kuvailemaan työntämisen ja vetämisen käsitteitä riittävän tarkasti tai mieltämään niitä voimiksi. 2. Oppilas kykenee pyydettäessä vastaamaan kysymyksiin tai osallistumaan keskusteluun riittävästi tai opettajan ohjaamana kuvailemaan työntämistä ja vetämistä . 3. Oppilas kykenee antamaan riittävät vastaukset kysymyksiin ja osallistumaan luokan keskusteluun tai kuvailemaan työntämistä ja vetämistä kappaleeseen kohdistuvina voimina. 4. Oppilas kykenee keskustelussa kuvailemaan ja selittämään omin sanoin voiman käsitettä työntämisen ja vetämisen yhteydessä. Luo-vaihe Varmista, että oppilas työskentelee osana ryhmää, osaa tehdä ennusteita siitä, mitä tapahtuu, ja osaa hyödyntää Tutki-vaiheessa kerättyjä tietoja. 1. Oppilas ei kykene toimimaan hyvin ryhmässä, tekemään ennusteita siitä, mitä tapahtuu, tai hyödyntämään kerättyjä tietoja. 2. Oppilas kykenee tuetusti toimimaan ryhmässä ja ennakoimaan, mitä tutkimuksen aikana voisi tapahtua. 3. Oppilas kykenee keräämään ja käyttämään tietoja ohjeiden mukaan, toimimaan osana ryhmää ja osallistumaan ryhmän keskusteluun, tekemään ennusteita ja keräämään tietoja ryhmän työn esittelyä varten. 4. Oppilas kykenee toimimaan ryhmässä johtajana, sekä perustelemaan ja selittämään ryhmän tekemiä ennusteita veto- ja työntövoimiin liittyvillä tiedoilla. Jaa-vaihe Varmista jakamisvaiheen aikana, että oppilas osaa selittää, miten voimat vaikuttavat ryhmän rakentamaan malliin. Hän on kokeillut erilaisia yhdistelmiä ja osaa ennakoida niiden lopputuloksia. Hän osaa käyttää näitä tietoja ryhmän projektityössä ja loppuraportissa. 1. Oppilas ei kykene osallistumaan keskusteluun tutkimuksesta, selittämään ryhmän rakentaman mallin toimintaa voiman käsitettä käyttämällä tai hyödyntämään näitä tietoja ryhmän projektityössä tai loppuraportissa. 2. Oppilas kykenee kehotettaessa osallistumaan keskusteluun voimista, suorittamaan useita erilaisia kokeiluja ennusteiden tueksi ja osaa käyttää näiden kautta kerättyjä tietoja ryhmän projektityössä ja loppuraportissa 3. Oppilas kykenee osallistumaan keskusteluun voimien tutkimisesta ja hyödyntämään kokeilujen kautta kerättyjä tietoja ryhmän projektityössä ja loppuraportissa. 4. Oppilas kykenee osallistumaan laajasti luokan keskusteluun ja käyttämään kerättyjä tietoja, sekä ryhmän hankkimia lisätietoja ryhmän projektityössä ja loppuraportissa. 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 löydöksiään, 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 Tutki-vaiheessa keräämäänsä aineistoa päättelynsä tukena ja noudattaa annettuja ohjeita löydösten 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 moottoreita käytetään. * Selitä, miten yksinkertaiset ohjelmajonot toimivat. * Selitä, miten tutkimus toteutetaan. * Osoita asiat, joihin tulee kiinnittää huomiota, kuten vetovoima ja kitka. Anna täsmälliset ohjeet, miten, haluat oppilaiden esittävän ja dokumentoivan löydöksensä (mieti, varataanko esimerkiksi aikaa sille, että ryhmät voivat jakaa tietoja toisilleen). Tutki lisää Lisähaaste: Varaa aikaa sille, että oppilaat voivat tehdä kokeiluja itse suunnitelluilla, rakennetuilla ja ohjelmoiduilla malleilla. Näin oppilaat voivat tutkia lisää työntö- ja vetovoimaan liittyviä ilmiöitä. Oppilaat voivat myös vertailla robottiensa vetovoimia köydenvetokilpailussa. Varaudu innostukseen! Oppilaiden väärinkäsityksiä Oppilaat uskovat todennäköisesti, että jos kappale on paikallaan, siihen ei kohdistu voimia. Hyvä esimerkki on tilanne, jossa autoa yritetään liikuttaa, kun käsijarru on päällä. Koska auto ei liiku, oppilaat luulevat, ettei tilanteeseen liity voimia. Totuus on kuitenkin toinen. Jos tilannetta tutkitaan tarkemmin, huomataan, että siinä on toiminnassa useita tasapainoisia voimia.

Opettajan tuki

Oppilaat: Tutustuvat voiman käsitteeseen ja tutkivat, miten voimat saavat esineet liikkumaan. Rakentavat ja ohjelmoivat robotin , joka havainnollistaa voimien tasapainon ja epätasapainon vaikutusta esineen liikkeeseen. Dokumentoivat ja esittelevät voimia koskevat havaintonsa.

NGSS
3-PS2-1

CCSS
CCSS.ELA-Literacy.W.3.7
CCSS.ELA-Literacy.W.3.8
CCSS.ELA-Literacy.SL.3.1.a
CCSS.ELA-Literacy.SL.3.1.d

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.