Kulka w kieszonce

• Przejrzyj materiały dla uczniów online. Za pomocą projektora pokażesz je uczniom w czasie zajęć. Te zajęcia zajmą co najmniej dwie 45-minutowe lekcje szkolne. Lekcja pierwsza to część A, a lekcja druga to część B.
• Upewnij się, że trzy zasady dynamiki Newtona zostały omówione podczas wcześniejszych zajęć.
• Weź pod uwagę umiejętności wszystkich swoich uczniów, a także środowisko, z jakiego się wywodzą. Dostosuj zajęcia tak, by były przystępne dla wszystkich. Podpowiedzi znajdziesz w sekcji Zróżnicowanie poniżej.

Część A (45 minut)

• Obejrzyjcie film dla uczniów (dostępny tutaj lub w materiałach dla uczniów online).

• Poprowadź krótką dyskusję o tym, jakie siły powodują, że kulka zderza się z inną w grze stołowej, jak wynikające z tego wektory sił wpływają na ruch oraz jak gracze mogą zdobywać punkty dzięki swojej znajomości sił, oddziaływań i kątów.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Czym gry z kulkami, które widzieliście na filmie, różnią się od innych gier z kulkami? (Jedna kulka zderza się z inną i wpycha ją do kieszonki, za co gracz otrzymuje punkt).
  • Co się dzieje, gdy dwie kulki zderzają się pod różnymi kątami? Dlaczego tak się dzieje? (Trzecia zasada dynamiki Newtona: siły o takiej samej wartości i przeciwnym zwrocie).
  • Co zauważyliście podczas zderzeń widocznych na filmie? (Zderzenie kulek to „zderzenie sprężyste”. Twarde kulki odbijają się od siebie nawzajem bez (znacznej) utraty energii kinetycznej i spowolnienia ruchu).
• Powiedz uczniom, że będą projektować mechanizm uderzający kulkę pod różnymi kątami w taki sposób, by zderzyła się z drugą, a następnie wpadła do kieszonki.

• Uczniowie pracują w parach. Budują planszę do tej gry.

• Wyjaśnij uczniom zadanie:
  • Uczniowie projektują mechanizm uderzający kulkę w taki sposób, by mogła wpaść do jednej z dwóch kieszonek na planszy.
  • Wyjaśnij punktację i zasady gry:

    • Kieszonka 1 (2 punkty)
    • Kieszonka 2 (4 punkty)
    • Jedna kulka w każdej kieszonce poprzez uderzenie kulki A w kulkę B (6 punktów)
    • Jeśli żadna kulka nie zatrzyma się w kieszonce (zielona ramka), gracz nie otrzymuje punktów.
    • Uczniowie nie mogą dotykać kulek rękami po ułożeniu ich na planszy.

  • Mechanizm do uderzania kulek musi być zamocowany do niebieskiego panelu (nie można po prostu wziąć długiej osi i używać jej jako miniaturowego kija bilardowego). Powinien też mieć przynajmniej dwie ruchome części.
• Uczniowie dyskutują o problemach, które muszą rozwiązać, a następnie szkicują i opisują parę pomysłów, zanim zaczną budować.
• Pomysły można naszkicować ołówkiem na papierze, ale można też użyć klocków do „szkicowania” w trzech wymiarach.

• Zbierz uczniów i przedyskutujcie ich pomysły.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Jak Wasz model będzie popychał kulkę?
  • Które modele z broszury z instrukcjami budowania Was zainspirowały?
  • Które elementy modelu są takie same jak na szkicu? Które są inne?
  • Co można by zmienić w modelu?
• Uczniowie mogą schować gotowe modele do pudełek i użyć ich ponownie na kolejnych zajęciach. Jeśli inna klasa będzie używać w tym czasie zestawów, zrób zdjęcia modelom i poproś uczniów, by je rozebrali. Gdy zbudują je ponownie i udoskonalą na kolejnych zajęciach, modele będą jeszcze lepsze!

Część B (45 minut)

• Rozdaj uczniom ich szkice i zdjęcia lub modele przygotowane w ramach części A.
• Poproś uczniów o wyjaśnienie, co planują zrobić dzisiaj w celu udoskonalenia i ukończenia swoich modeli.
• Jeśli jakaś grupa ma trudności, zachęć ją do poproszenia o pomoc innego zespołu. W prawdziwym życiu inżynierowie i projektanci też korzystają z pomysłów innych osób! Uczniowie mogą również poszukać inspiracji w broszurze z instrukcjami budowania.
• Przypomnij uczniom, że mogą używać tylko klocków z własnego zestawu. Nie mogą pożyczać elementów od innych zespołów.

• Grupy zaczynają budować i testować prototyp mechanizmu uderzającego kulkę.
• Pomoc w budowaniu znajdziesz w sekcji Wskazówki poniżej.

• Poproś uczniów o pokazanie swoich modeli i wyjaśnienie ich działania.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Czy Twój model się sprawdził?
  • Czy udało Wam się wrzucić kulkę do kieszonki pod odpowiednim kątem?

• Poproś uczniów o opowiedzenie, które modele koleżanek i kolegów najbardziej ich zainspirowały.
• Daj uczniom czas na rozebranie modeli, posortowanie klocków i włożenie ich z powrotem do tacek, a także posprzątanie stanowisk pracy.

• Przekaż każdemu uczniowi opinię na temat jego pracy.
• Zachęcaj uczniów do samooceny.
• Aby uprościć ten proces, możesz skorzystać z podanych kryteriów oceny.

Lista kontrolna obserwacji

• Oceń biegłość uczniów w opisywaniu, jak siły działające na ciało w określonym kierunku wpływają na ruch tego ciała.
• Przygotuj odpowiednią skalę. Na przykład:
  1. Wymaga pomocy
  2. Może pracować samodzielnie
  3. Może uczyć innych

Samoocena

• Poproś uczniów o wybranie klocków, które ich zdaniem najlepiej reprezentują ich pracę:
  • Zielony: Z niewielką pomocą potrafię opisać, jak masa i siły wpływają na ruch ciała.
  • Niebieski: Potrafię samodzielnie opisać, jak masa i siły wpływają na ruch ciała.
  • Fioletowy: Potrafię opisać i wyjaśnić, jak masa i siły wpływają na ruch ciała.

Opinie o pracy koleżanek i kolegów

• Zachęć uczniów do oceny pracy ich kolegów i koleżanek poprzez:
  • Wzajemną ocenę pracy za pomocą powyższej skali z klocków.
  • Prezentowanie swoich pomysłów i konstruktywną dyskusję o nich.

Wskazówki dotyczące modeli

• Jeśli uczniowie mają trudności z wymyślaniem pomysłów, pomóż im w następujący sposób:
  • Zapytaj, czy budowali już modele, które mogłyby wprawić kulkę w ruch.
  • Pokaż im ilustrację na stronie 1 w broszurze z instrukcjami budowania. Mogą użyć jej jako punktu wyjścia do budowania swoich modeli.
  • Niektórzy uczniowie mogą wpaść na pomysły, których nie zdążą zrealizować w dostępnym czasie. Zachęć ich, by przed następnymi zajęciami pomyśleli, jak mogliby uprościć swój pomysł. Wyjaśnij, że wielu projektantów robi sobie przerwy w trakcie projektu, by przemyśleć swoje plany. To pomoże uczniom rozwinąć kreatywność.
  • To zdjęcie przedstawia przykładowe rozwiązanie ze strony 1 w broszurze z instrukcjami budowania. Zalecamy nie pokazywać go uczniom, ponieważ zwykle ogranicza to ich kreatywność. Można to zrobić, jeśli mają duże problemy z wymyśleniem własnych modeli.

Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:

• Poproś uczniów o zbudowanie mechanizmu zębatkowego ze strony 1 w broszurze z instrukcjami budowania.

Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:

• Poproś uczniów o zaprojektowanie mechanizmu, który automatycznie pokaże, kiedy kulka wpadła do kieszonki.
• Poproś uczniów o udekorowanie modeli pozostałymi elementami zestawu.

(Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas).
Aby poszerzyć zajęcia o rozwój umiejętności matematycznych, poproś uczniów o zmierzenie kątów, pod jakimi mechanizm uderza kulki. Mogą to zrobić za pomocą elementów z wydrukowaną miarką kątów, które znajdują się w zestawie. Poproś o zapisanie każdego kąta i tego, czy kulka wpadła do kieszonki. Na koniec uczniowie powinni przeanalizować dane i określić, który kąt uderzenia był najskuteczniejszy.

II etap edukacyjny - Matematyka kl. IV-VI pkt VIII.2