Sztangista

• Przejrzyj materiały dla uczniów online. Za pomocą projektora pokażesz je uczniom w czasie zajęć. Zalecamy zbudować model sztangisty przed zajęciami, żeby pokazać go w czasie lekcji uczniom, którzy mają trudności z budowaniem.
• Upewnij się, że pojęcia związane z tą lekcją (np. siła ciężkości i zmiana przełożenia na większe lub mniejsze) 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.

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

• Poprowadź krótką dyskusję o tym, jakie siły zaobserwowali uczniowie podczas oglądania filmu o podnoszeniu ciężarów na różne sposoby.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Które siły pomagają sztangiście podnosić ciężary? (Mięśnie ciągną, żeby poruszać naszymi ciałami, oraz ciągną lub pchają, by podnosić i opuszczać ciężary).
  • Jaka siła ściąga sztangę z powrotem na ziemię? (Siła ciężkości).
  • Co to jest krążek linowy i wielokrążek? Jak mogą pomóc sztangiście podczas treningu? (Krążki linowe to kółka, po których przesuwa się lina lub łańcuch. Wielokrążek z kolei to układ co najmniej dwóch krążków z rozciągniętą między nimi liną lub łańcuchem. Taki układ pozwala osiągnąć zysk mechaniczny podczas ciągnięcia ciężaru).
• Powiedz uczniom, że będą budować model sztangisty, a następnie przeprowadzać doświadczenia związane ze zrównoważonymi i niezrównoważonymi siłami.

• Uczniowie pracują w parach. Budują model „Sztangista”. Budują na zmianę: jedna osoba szuka klocków, a druga je składa. Po zakończeniu każdego kroku zamieniają się rolami.
• Kroki budowania 21–29 mogą być trudne. Wymagają one użycia większej liczby elementów LEGO® Technic i wykazania się umiejętnościami obserwacyjnymi, by prawidłowo poprowadzić sznurek. Pomóż uczniom w samodzielnym identyfikowaniu błędów przez porównywanie z przykładowym modelem zbudowanym przez Ciebie przed zajęciami.
• Pomoc w budowaniu znajdziesz w sekcji Wskazówki poniżej.

Doświadczenie 1:

• Uczniowie testują model z krążkiem w pozycji 1 przedstawionej w broszurze z instrukcjami budowania i podnoszą sztangę.
• Obserwacje zapisują w swoich arkuszach (Wsparcie dla nauczyciela - Dodatkowe zasoby). (Ten model nie zapewnia zysku mechanicznego, ponieważ nie zwiększa ani nie zmniejsza wymaganego wysiłku ani prędkości. Zmienia jedynie kierunek ruchu).
  • W tej konfiguracji model nie jest „wystarczająco silny”, by podnieść sztangę z czterema obciążnikami (kołami). Może podnieść tylko lżejszą sztangę.
• Uczniowie zdejmują ze sztangi po jednym kole, powtarzają doświadczenie z mniejszą liczbą kół i zapisują wyniki.

• Zbierz uczniów i poproś, by opowiedzieli, czego się dowiedzieli.
• Zapytaj: Czy siła działająca na sztangistę była zrównoważona czy niezrównoważona? (Siła była zrównoważona, ponieważ model nie poruszał się, dopóki nie został ręcznie popchnięty albo pociągnięty w górę i w dół).

Doświadczenie 2:

• Pokaż uczniom, jak przesunąć krążek do pozycji 2.
• Uczniowie testują model w takiej pozycji i zapisują obserwacje w swoich arkuszach.

• Zbierz uczniów i przedyskutujcie doświadczenia.
• Możesz zadać na przykład takie pytania:
  • Co zauważyliście, jeśli chodzi o ruch sztangisty po zmianie pozycji sznurka? (Łatwiej było podnieść ciężar, sam się poruszał, ale nie podniósł się tak wysoko, jak poprzednio).
  • Co sprawia, że sztangista podnosi ciężary? (Waga [czyli siła ciężkości] ściąga obciążone klocki w dół, a krążki linowe zamieniają ten ruch w dół na ruch w górę).
  • Dlaczego pozycja 2 krążka linowego działa inaczej niż pozycja 1? (Pozycja 2 zapewnia modelowi zysk mechaniczny o wartości 2:1. To znaczy, że wysiłek potrzebny do podniesienia ciężaru jest o połowę mniejszy. O połowę mniejsza jest również wysokość, na jaką można go podnieść. Żeby podnieść ciężar na taką samą wysokość, jak w pozycji 1, należałoby przeciągnąć sznurek o dwa razy większej długości).
• Daj uczniom czas na rozebranie modeli, posortowanie klocków i włożenie ich z powrotem do tacek, a także posprzątanie stanowisk pracy.

• W czasie zajęć zadawaj pytania typu „dlaczego” i „jak”, by zachęcić uczniów do myślenia o pojęciach, z którymi pracują.
• Zadawaj pytania pomocnicze, by zachęcić uczniów do „głośnego myślenia” i wyjaśniania swoich procesów myślowych oraz powodów decyzji, które podejmowali w trakcie budowania modeli.

Lista kontrolna obserwacji

• Zmierz biegłość uczniów w opisywaniu sił zrównoważonych i niezrównoważonych występujących w tym modelu.
• 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: Chyba potrafię opisać siły zrównoważone i niezrównoważone.
  • Niebieski: Na pewno potrafię opisać siły zrównoważone i niezrównoważone.
  • Fioletowy: Potrafię opisać siły zrównoważone i niezrównoważone w taki sposób, żeby zrozumieli to mój kolega lub koleżanka.

Opinie o pracy koleżanek i kolegów

• W swoich zespołach uczniowie rozmawiają na temat tego, jak układała się ich wspólna praca.
• Zachęć ich do używania na przykład takich wyrażeń:
  • Podobało mi się, kiedy Ty…
  • Chcę dowiedzieć się więcej o tym, jak Ty…

Wskazówki dotyczące modeli

• Krążki linowe można ustawić w taki sposób:
  • Pozycja 1

• Pozycja 2

Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:

• Poproś uczniów o przetestowanie modelu najpierw bez „ciężarów”. W tym celu trzeba nacisnąć jedną ręką żółtą oś, drugą rękę trzymając na obciążonych klockach.
• Poproś uczniów o opisanie, co widzą i czują, gdy naciskają żółtą oś.

Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:

• Poproś uczniów o obciążenie sztangi oraz tylnych obciążników dodatkowymi klockami i kołami z zestawu, a następnie o ponowne zrównoważenie modelu na zmianę z drugą osobą z pary.
• Poproś uczniów o udekorowanie modeli pozostałymi klockami z zestawu.

(Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas).
Aby poszerzyć zajęcia o rozwój umiejętności matematycznych, ustaw model sztangisty z krążkiem linowym w pozycji 1 i modułem obciążników podniesionym tak wysoko, jak tylko się da. W takim ustawieniu model pozostanie zrównoważony. Poproś uczniów o obliczenie, ile kół muszą zdjąć, by sztangista się podniósł, a sztanga opadła (czyli żeby wystąpiła niezrównoważona siła).

Poszczególne części modelu mają następującą wagę:

• Moduł obciążników: 121 g
• Sztangista: 40 g
• Koła: 23 g każde

Ustawienie krążków i siła tarcia na krążki ma pewien wpływ na wagę elementów, więc każda strona może mieć nieznacznie inną wagę.

I etap edukacyjny - II. Edukacja matematyczna pkt. 6.7