Bereid je voor op natuurrampen

(LET OP: Deze les bevat een deel A en een deel B. Beide delen zijn belangrijk om de standaard volledig te kunnen leren. Als de tijd beperkt is, neem dan beide delen door om elementen te kiezen die aansluiten op de behoeften van je leerlingen.)

In deze les leren je leerlingen door vergelijkingen te maken tussen verschillende manieren om de gevolgen van aardbevingen te beperken voor gebouwen en de mensen die ze gebruiken. De klas moet dus verschillende oplossingen bouwen om vergelijkingen te kunnen maken. In het voorbeeldmodel/-programma zijn enkele mogelijke gebouwontwerpen te zien, samen met een machine om ze te testen. Begeleid leerlingen om de voorbeelden ter inspiratie te gebruiken en vervolgens hun eigen idee voor een aardbevingsbestendige constructie te ontwerpen en te bouwen.

• Elke groep met leerlingen maakt één gebouwontwerp. Vervolgens vergelijken de groepen hun ontwerpen en resultaten met elkaar. Help leerlingen bij het opstellen van vergelijkingscriteria.

• Wetenschappelijke achtergrond - Aardbevingen: Natuurlijke aardprocessen, zoals een plotselinge verschuiving van de aardkorst of vulkanische activiteit, kunnen aardbevingen veroorzaken.

• Voorkennis opbouwen - Voorbereiden op aardbevingen: Deel informatie, afbeeldingen en definities met behulp van je wetenschappelijke kernmaterialen (en video's indien beschikbaar - zie Materialen).

  • Aardbevingen zijn een van de gevaren die het gevolg zijn van natuurlijke processen op aarde (andere voorbeelden zijn overstromingen, tsunami's en vulkaanuitbarstingen). Tijdens een aardbeving kan de grond hevig schudden, waardoor gebouwen kunnen beschadigen of vernietigd kunnen raken en de veiligheid van mensen in gevaar kan komen.
  • Mensen kunnen de gevolgen (effecten) van aardbevingen op tal van manieren verminderen, zoals door aardbevingsbestendige gebouwen te ontwerpen Deze gebouwen gebruiken zowel vormen als materialen om het gevaar te beperken. Ze hebben ook onderdelen die beschadigd mogen raken om te voorkomen dat het hele gebouw het begeeft, net zoals bumpers bij een auto deuken om de mensen in de auto te beschermen, door de schok van een ongeluk te absorberen.
  • Goede voorbereiding, zoals alarmsystemen voor noodsituaties, waarschuwt mensen ook om zich snel in veiligheid te brengen.
  • Belangrijkste begrippen: Aardprocessen, natuurrampen, aardbevingen

• Bouw- en programmeerervaring: Bekijk de suggesties in het lesplan. Voor deze les kun je ook:

  • De oefenactiviteit De motor in het menu Starten van de SPIKE app doorlopen.
  • De secties Gebeurtenisblokken en Motorblokken van het menu Help > Woordblokken in de SPIKE app voor extra ondersteuning gebruiken.

• Materialen: Zoek video's van aardbevingstesten (zoek: aardbevingsbestendige constructies). Je kunt deze video's delen als achtergrondinformatie.

DEEL A (45 minuten)

• Introduceer de hoofdpersoon/hoofdpersonen van het verhaal en de eerste uitdaging: Leo weet dat er op sommige plaatsen aardbevingen zijn. Help hem om mensen veilig te houden door gebouwen te ontwerpen die niet instorten bij aardbevingen.

• DENKEN: Breng een korte bespreking van het lesonderwerp op gang, eventueel met behulp van de verhaalafbeelding.

  • Welke vormen van gebouwen hebben de minste kans om beschadigd te raken door aardbevingen? Waarom? (Driehoekige en piramidevormige gebouwen, want die zijn stabiel en zwaaien het minst.)
  • Welke bouwmaterialen zijn goed bestand tegen de kracht van een aardbeving? Waarom? (Staal, want dit is sterk, maar buigt wel mee in plaats van te breken.)
  • Hoe kunnen mensen gebouwen ontwerpen om de gevolgen van aardbevingen te beperken? (Gebruik geschikte materialen/vormen, zoals staal + een driehoekige vorm. Test en verbeter ontwerpen om de beste oplossing te vinden.)

• Geef elke groep een SPIKE Essential Set en apparaat.

• Als de leerlingen aan het werk zijn, kun je de onderstaande voorbeelden gebruiken als ondersteuning bij het bouwen of programmeren. Maak duidelijk dat deze slechts suggesties laten zien voor aardbevingsbestendige constructies. Groepjes leerlingen moeten vervolgens hun eigen idee voor zo'n constructie ontwerpen en bouwen.

• Laat leerlingen:

  • Het basismodel gebruiken om een gebouw en een schudmachine te BOUWEN die een aardbeving simuleert. Laat ze de machine gebruiken om hun gebouwontwerp te testen om te zien of het zou worden vernietigd door aardbevingen.
  • Hun model PROGRAMMEREN om het gebouw met verschillende motorsnelheden te laten schudden. Laat ze registreren hoe lang het overeind blijft bij verschillende snelheden (schudkracht). Vergeet niet om de tests bij een lage snelheid te starten en deze vervolgens te verhogen (25%, 50%, 75% en 100%). Merk op welke gebouwontwerpen meteen omvallen. Waarom?

• Brainstorm samen over manieren om LEGO^® elementen te gebruiken om gebouwmodellen te maken die zich tijdens het testen anders gedragen (bijvoorbeeld omdat ze verschillende maten of vormen hebben. Denk aan lang en smal of topzwaar met een brede basis, of het gebruik van flexibele onderdelen die buigen maar niet breken). Ontdek manieren om de motorsnelheid te gebruiken om de toenemende kracht op het gebouw weer te geven.

• Laat de leerlingen halverwege de werktijd ideeën uitwisselen volgens een vertrouwde routine in de klas en geef ze vervolgens de tijd om hun modellen aan te passen met inspiratie uit de zojuist gedeelde ideeën.

Voorbeeldideeën

• Verzamel leerlingen om het werk te bespreken. 

• Laat elke groep hun model en schetsen gebruiken om het volgende te demonstreren en uit te leggen:

  • Hun gebouwontwerp. (Vraag ze om de grootte, basisvorm, structuur of flexibiliteit van materialen te beschrijven.)
  • Hun testresultaten.
  • Waarom de oplossing voor het ontwerpen van gebouwen lukte of mislukte.

• Laat de leerlingen de gepresenteerde uitleg en testresultaten individueel gebruiken om te beslissen welke ontwerpoplossing de effecten van aardbevingen op mensen het beste zal beperken. Ze moeten ten minste twee ontwerpen met elkaar vergelijken om hun keuze te verklaren.

• Vraag je leerlingen hoe ze hun model hebben aangepast om de prestaties ervan te verbeteren.

Als je door wilt gaan naar Deel B — Uitleggen, laat de leerlingen dan hun modellen intact houden of geef ze de tijd om die opnieuw op te bouwen.

DEEL B (45 minuten)

• Herhaal de stappen uit Deel A — Uitleggen om extra groepen hun leerproces te laten demonstreren en uitleggen.

• (5 minuten) Deel achtergrondinformatie om leerlingen te helpen met het gedeelte Uitbreiden: In sommige delen van de Verenigde Staten laat het ShakeAlert^®-systeem (een waarschuwingssysteem voor aardbevingen) een sirene klinken om mensen te laten weten dat er een aardbeving is begonnen en dat er binnenkort bevingen te voelen zijn.

• (15 min) Laat de leerlingen modellen bedenken en testen waarmee ze de volgende uitdaging in de app kunnen voltooien:

  • Verbeter en programmeer het gebouwmodel zodat een alarm mensen waarschuwt dat er een aardbeving op komst is.

• (10 minuten) Laat de leerlingen kennis, ideeën of vaardigheden delen die

  • hebben geholpen om de uitdaging te voltooien.
  • ze al doende hebben geleerd.

• Vraag je leerlingen om de sets en werkplekken op te ruimen.

• Stel sturende vragen om leerlingen aan het denken te zetten over hun beslissingen tijdens het bedenken, bouwen en programmeren.

Observatiechecklist

• Bekijk de leerdoelen (vak Ondersteuning voor de leraar).

• Gebruik de checklist om de voortgang van de leerlingen te observeren:

  • Hun model en programma omvatten een gebouw en een aardbevingssimulator die samenwerken om de bevingsbestendigheid van de gebouwen te testen.
  • Ze gebruiken criteria om te evalueren hoe goed hun oplossing werkt om de gevolgen van een aardbeving voor mensen te beperken.
  • In hun uitleg worden ten minste twee bouwmodellen vergeleken om te beslissen welke het beste werkt.

Zelfevaluatie

Laat alle leerlingen een steen kiezen die volgens hen het best hun prestatie weergeeft.

• Blauwe steen: Met een beetje hulp kan ik instructies opvolgen om een programma te maken.
• Gele steen: Ik kan instructies opvolgen om een programma te maken.
• Groene steen: Ik kan instructies opvolgen om een programma te maken en ik kan een klasgenoot hierbij helpen.

Feedback met klasgenoten

Laat de leerlingen in kleine groepjes bespreken hoe ze de samenwerking hebben ervaren.
Moedig ze aan om hun boodschap als volgt te verwoorden:

• Ik vond het leuk dat je...
• Ik zou graag willen weten hoe je...

Vereenvoudig deze les door:

• De eerste uitdaging aan te passen: Laat de leerlingen hun gebouw testen met slechts één schudsnelheid. Geef een tijdslimiet om te bepalen of het gebouw "onmiddellijk" valt, zoals binnen 5 of 10 seconden.

Verhoog de moeilijkheidsgraad door:

• De uitdaging van het onderdeel Uitbreiden nog verder uit te breiden: Laat de leerlingen hun uitgebreide modellen aanpassen om extra manieren te laten zien om mensen te waarschuwen voor het gevaar van een natuurramp.

• Zorg voor lesmateriaal over materialen die door oude Japanse, Chinese of Romeinse bouwers werden gebruikt om schade van aardbevingen te beperken. (Zoek naar oude Chinese/Japanse/Romeinse aardbevingsbestendige gebouwen) Vraag je leerlingen om een voorbeeld te onderzoeken en de belangrijkste concepten en details van hun leerproces te delen.

Als je de leerlingen hiermee aan de slag laat gaan, duurt de les langer dan 45 minuten.