Nopeus

• 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.

Esittelyvideon ohjaamana oppilaat voivat keskustella ja pohtia seuraavia ajatuksia.

Esittelyvideo
Muutamia ehdotettuja aiheita videon pohjalta käytäviä keskusteluja varten:

1. Autojen avulla voimme liikkua paikasta toiseen nopeammin. Mutta ennen vanhaan autot olivat hitaampia kuin hevoset.
2. Parannuksia tehdessään autoinsinöörit etsivät asioita, jotka vaikuttavat auton nopeuteen. Insinöörit tarkastelivat auton kaikkia osia suunnitellakseen vahvempia moottoreita ja mekanismeja. Insinöörit parantelivat pyöriä ja renkaita sekä muuttivat kokoa ja materiaaleja. Nykyään autot voivat kulkea jopa 400 km/h.

Keskustelukysymyksiä

1. Millä tavoin autoja on paranneltu, jotta ne olisivat nopeampia? Monet tekijät voivat vaikuttaa auton nopeuteen. Pyörien koko, moottorin teho, vaihteet, ilmanvastus ja paino ovat yleisimpiä. Auton väriä, merkkiä tai kuljettajan kokemusta ei kannata tutkia tässä yhteydessä.
2. Mitkä tekijät voivat vaikuttaa aikaan, joka autolta kuluu tietyn matkan kulkemiseen mahdollisimman nopeasti? Tämän vastauksen tulisi ohjata oppitunnin sisällön ymmärtämiseen. Siksi ei kannata tässä vaiheessa vaatia oppilailta täsmällisen oikeita vastauksia. Oppitunnin lopussa oppilaiden pitäisi kuitenkin pystyä esittämään täsmällinen vastaus kysymykseen. Onko pyörien koolla vaikutusta siihen aikaan, joka autolla kuluu matkan ajamiseen? Suuremmilla pyörillä auto kulkee matkan nopeammin, jos kaikki muut liikkeeseen vaikuttavat asiat pysyvät ennallaan. Onko voimansiirrolla vaikutuksesta auton nopeuteen matkalla? Erilaisilla voimansiirtoratkaisuilla saa auton kulkemaan joko nopeammin tai hitaammin. Miten voit mitata liikkuvan esineen nopeuden? Nopeus mitataan jakamalla matkan pituus matkustamiseen kuluneella ajalla. Nopeuden yksikkö kuvaa aina matkaa, jonka kappale kulkee tiettynä aikana (matka/aika, m/s, km/h). Pyydä oppilaita keräämään vastauksensa tekstinä tai kuvina dokumentointityökaluun.

Rakenna ja ohjelmoi kilpa-auto
Oppilaat rakentavat ohjeiden mukaisen kilpa-auton. Tällaiset ajoneuvot on säädetty kulkemaan mahdollisimman nopeasti.

1. Rakenna kilpa-auto.
Kilpa-auton pohjana olevassa Ajaja-moduulissa käytetään voimansiirtoon vetohihnaa ja hihnapyöriä. Voimansiirtojärjestelmä voidaan asentaa kahteen eri asentoon: hitaampaan asentoon (pieni ja iso hihnapyörä) ja normaalin nopeuden asentoon (kaksi isoa hihnapyörää).

2. Ohjelmoi kilpa-auto laskemaan aikaa.
Oppilaiden täytyy pitää kättä kilpa-auton edessä ennen ohjelman käynnistämistä. Kun ohjelma käynnistyy, se näyttää numeron 0 ja jää odottamaan lähtömerkkiä. Kun oppilaat nostavat kätensä pois, ohjelma käynnistää moottorin, siirtyy maksimiteholle ja pyörittää moottoria toistaen näytöllä numeroa 1 silmukassa. Silmukkaa toistetaan, kunnes auto pääsee maaliin. Silloin moottori sammuu.

Tärkeää
Tässä ohjelmassa oppilaiden täytyy asettaa kätensä auton eteen ennen ohjelmajonon suorittamista. Kun he ottavat kätensä pois, auto lähtee liikkeelle.

Tärkeää
Tässä tutkimuksessa on tärkeää, että testi toistetaan aina mahdollisimman samalla tavalla. Näin oppilaat voivat tutkia vain yhtä muutosta kerrallaan:

• Lähtöviivan tulee olla aina yhtä kaukana maaliviivasta, joka on seinä tai laatikko.
• Lähtö- ja maaliviivan etäisyys on yli 2 metriä.

Tutki nopeuteen vaikuttavia tekijöitä
Tällä mallilla oppilaiden pitäisi voida testata erilaisia muutoksia yksi kerrallaan. Heidän tulisi kokeilla ajaa pidempi matka kuin kaksi metriä. nähdäkseen tuloksia.

1. Kokeile ajaa kisa PIENILLÄ pyörillä moottoriteholla 10.
Testiä suorittaessaan oppilaiden tulee kirjata näytön numero muistiin. Heidän tulee toistaa testi kolme kertaa varmistaakseen, että tulos on pätevä. Jos tulos on jossakin kolmesta testissä poikkeava, toista testi neljännen kerran. Näytöllä oleva luku on likimääräinen arvo siitä, kuinka monta sekuntia kilpa-autolta kuluu matkan kulkemiseen.

2. Aja kisa ISOILLA pyörillä moottoriteholla 10. ž
Suuremmilla pyörillä kilpa-auton tulisi kulkea sama matka lyhyemmässä ajassa ja siten nopeammin. Testin toistaminen kolmesti varmistaa yhdenmukaisen tuloksen. Jos tulos on jossakin kolmesta testissä poikkeava, toista testi neljännen kerran.

Ehdotus
Voitte kokeilla erilaisia mittaustapoja, kuten toistojen lisäämistä tai keskiarvon laskemista tarkempien tulosten saavuttamiseksi.

3. Tee ennuste, kuinka paljon aikaa kuluu kaksinkertaisen etäisyyden kulkemiseen. Kun etäisyys kaksinkertaistuu, mutta moottorin teho ja renkaiden koko pysyvät samoina kuin aiemmassa testissä, matkaan kuluneiden sekuntien määrän tulisi tuplaantua.

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. Käyttämällä samaa kilpa-autoa ja samaa tutkimusasetelmaa, oppilaat voivat tehdä hypoteeseja ja kokeilla muita tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa auton nopeuteen.

1. Muuta moottorin tehoa.
Moottorin tehon muuttaminen 10:stä 5:een aiheuttaa sen, että kilpa-auto kulkee saman etäisyyden pidemmässä ajassa.

2. Muuta auton mekanismia (vetopyöräkokoonpanoa).
Mekanismin muuttaminen normaalista asennosta hitaampaan asentoon saa kilpa-auton kuluttamaan pidemmän ajan saman etäisyyden kulkemiseen.

3. Tutki jotakin toista tekijää.
Pyydä oppilaita tekemään testi käyttämällä perusteena jotain toista tekijää, jonka he uskovat vaikuttavan kilpa-auton nopeuteen: pituus, korkeus, paino tai jokin muu heidän valitsemansa tekijä.

Yhteistyöehdotus
Anna oppilaille aikaa suunnitella ja rakentaa omia huikeita kilpa-autoja, jotta he voivat soveltaa löydöksiään ja tehdä autoista mahdollisimman nopeita. Kokoa ryhmät takaisin yhteen, järjestä kilpailu ja katso, kenen auto on nopein.

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, mitkä tekijät vaikuttavat auton nopeuteen. Päätelmien pitäisi havainnollistaa, että suuremmat renkaat, vahvemmat moottorit ja moottorin suurempi teho tuottavat suurempia nopeuksia. Voit ohjata oppilaita esitysten tekemisessä esim. seuraavilla tavoilla:

• Pyydä heitä sijoittamaan selityksensä kontekstiin.
• Pyydä heitä pohtimaan tosielämän tilanteita, joissa he ovat olleet tekemisissä nopeuden kanssa.
• Keskustelkaa, vastaavatko nämä tilanteet kokeiluissa tehtyjä havaintoja.

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 sekä osaa kuvailla tekijöitä, jotka vaikuttavat autojen nopeuteen.

1. Oppilas ei kykene antamaan riittäviä vastauksia kysymyksiin, osallistumaan keskusteluun tai kuvailemaan nopeuteen vaikuttavia tekijöitä.
2. Oppilas kykenee pyydettäessä antamaan riittäviä vastauksia kysymyksiin tai osallistumaan keskusteluun tai tuettuna kuvailemaan nopeuteen vaikuttavia tekijöitä. Oppilas kykenee antamaan riittävät vastaukset kysymyksiin ja osallistumaan luokan keskusteluun tai kuvailemaan yleisellä tasolla nopeuteen vaikuttavia tekijöitä. Oppilas kykenee keskustelussa selittämään laajasti tai kuvailemaan yksityiskohtaisesti nopeuteen vaikuttavia tekijöitä. Luo-vaihe Varmista luomisvaiheen aikana, että oppilas pystyy toimimaan ryhmän jäsenenä, kokeilemaan yhtä tekijää kerrallaan määrittääkseen sen vaikutuksen nopeuteen ja käyttämään Tutki-vaiheessa kerättyjä tietoja. Oppilas ei pysty toimimaan hyvin ryhmässä, suorittamaan kokeita nopeuteen vaikuttavista tekijöistä tai hyödyntämään kokeista saatuja tietoja. Oppilas pystyy toimimaan ryhmässä, suorittamaan avustettuna kokeita nopeuteen vaikuttavista tekijöistä ja hyödyntämään kokeista saatuja tietoja. Oppilas pystyy toimimaan ryhmässä, osallistumaan ryhmän keskusteluihin, suorittamaan kokeita nopeuteen vaikuttavista tekijöistä ja hyödyntämään kokeista saatuja tietoja . Oppilas pystyy toimimaan ryhmässä johtajana ja tekemään kokeiluja nopeuteen vaikuttavista tekijöistä monipuolisemmin, kuin oppitunnin tehtävät vaativat. Jaa-vaihe Varmista jakamisvaiheessa, että oppilas pystyy osallistumaan keskusteluun tutkimuksesta, selittämään löydökset ja käyttämään projektinsa tärkeitä tietoja loppuraportin luomiseksi. Oppilas ei kykene osallistumaan keskusteluun tutkimuksesta ja käyttämään tietoja lopullisen projektin luomiseksi. Oppilas kykenee pyydettäessä osallistumaan keskusteluun tutkimuksesta ja käyttämään osan tutkimuksen tiedoista yksinkertaisen lopputuotoksen luomiseksi. Oppilas kykenee osallistumaan keskusteluun tutkimuksesta ja käyttämään kerättyjä tietoja lopullisen projektin luomiseksi. 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. Oppilas ei kykene jakamaan Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin liittyviä ajatuksiaan. Oppilas kykenee pyydettäessä jakamaan Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin liittyviä ajatuksiaan. Oppilas ilmaisee riittävästi Tutki-vaiheen aikana esitettyihin kysymyksiin liittyviä ajatuksiaan. 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. Oppilas epäonnistuu löydösten dokumentoinnissa tutkimisvaiheen aikana. Oppilas dokumentoi löydöksiään, mutta dokumentointi on puutteellista tai ei täytä kaikkia asetettuja odotuksia. Oppilas dokumentoi tutkimuksen jokaisen vaiheen löydökset riittävällä laajuudella ja tekee valinnoissa asianmukaisia valintoja. 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. Oppilas ei käytä keräämäänsä aineistoa esitellessään ajatuksiaan. Oppilas ei noudata annettuja ohjeita. Oppilas käyttää osaa aineistostaan, mutta puutteellisin perusteluin. Annettuja ohjeita noudatetaan yleisesti, mutta yksi tai useampi osa-alue on puutteellinen. Oppilas tarjoaa riittävästi aineistoa löydöstensä tueksi ja noudattaa esittämisestä annettuja ohjeita. Oppilas keskustelee erinomaisesti löydöksistään, hyödyntää perusteellisesti asianmukaisia todisteita päättelynsä tukena ja noudattaa kaikkia annettuja ohjeita.

Anna tarvittaessa lisäohjeita rakentamiseen ja ohjelmointiin, esimerkiksi:

• Selitä, miten tutkimus toteutetaan.
• Ohjaa oppilaat kiinnittämään huomiota olennaisiin asioihin, kuten pyörien kokoon, moottorin tehoon tai vetopyöräkokoonpanon tyyppiin. Anna oppilaille täsmälliset ohjeet löydöstensä dokumentointiin ja esittelyyn.

Tutki lisää
Lisähaaste: Anna oppilaille lisäaikaa toistaa tutkimuksiaan itse suunnittelemillaan malleilla. Näin he saavat tilaisuuden havaita muita nopeuteen vaikuttavia tekijöitä.

Oppilaiden väärinkäsityksiä
Oppilaat usein sekoittavat keskenään nopeuden ja kiihtyvyyden käsitteet. Oppilaiden yleinen harhaluulo on, että jos nopeus on vakio, myös kiihtyvyys on vakio. Nopeus ja kiihtyvyys ovat kaksi eri käsitettä, jotka liittyvät toisiinsa. Jos nopeudessa ei tapahdu muutosta, ei tapahdu myöskään kiihtymistä tai hidastumista.