Zestaw SPIKE™ Prime

Do celu

Badanie energii kinetycznej na podstawie ruchu o zmiennej prędkości.

45-90 min
Poziom zaawansowany
Klasy 5-8
Aim for it - Lesson Header

Przygotuj się do nauczania mieszanego

(Przed zajęciami)

  • Obejrzyj film do zajęć na tej stronie.
  • Przeczytaj materiały dla uczniów, korzystając z aplikacji SPIKE lub linków podanych na tej stronie.
  • Zastanów się nad tymi kwestiami:
    • Wybór odpowiednich narzędzi i miejsca. Na przykład obejrzenie filmu, przeczytanie podręcznika lub przygotowanie doświadczenia praktycznego będzie łatwe w domu. Natomiast przeprowadzenie doświadczenia i gromadzenie danych empirycznych będzie łatwiejsze w klasie.
    • Wykorzystanie różnorodnych narzędzi i zapewnienie szerokiego zróżnicowania zajęć. Zwiększy to zaangażowanie uczniów i poprawi wyniki uczenia się.
    • Zapewnienie różnych metod wirtualnej współpracy, takich jak:
      • wideokonferencje,
      • blogi, czaty lub posty w social mediach,
      • cyfrowe wersje arkuszy dla ucznia.
    • dostosowanie przebiegu zajęć do faktu, że nie odbywają się one w całości w klasie. Poniżej znajdziesz przykładowy przebieg zajęć.
  • Zajęcia można dostosować do potrzeb uczniów również na inne sposoby:
    • Poproś uczniów o obejrzenie filmów, z których dowiedzą się, co będą robić. Mogą to zrobić w aplikacji SPIKE lub za pomocą adresu URL podanego w arkuszu dla ucznia.
    • Wykorzystaj inne materiały na dany temat, które masz już przygotowane.
    • Dostosuj Notatnik wynalazcy w taki sposób, aby uczniowie sami przygotowali swoje doświadczenia i zastanowili się nad jego rezultatami (patrz: Dodatkowe zasoby).
    • Skorzystaj z Opisu lekcji (przystępne podsumowanie lekcji do wydrukowania na jednej stronie), aby zainspirować uczniów do podjęcia otwartego wyzwania (patrz: Dodatkowe zasoby).

Włącz się

(Przed zajęciami (20 min))

  • Te zajęcia dotyczą sposobu, w jaki energia kinetyczna związana jest z prędkością i masą. Uczniowie przeprowadzą doświadczenie dotyczące mierzenia odległości przebytej w czasie. Danymi wejściowymi będzie liczba obrotów koła. Na podstawie wykresu przedstawiającego liczbę obrotów koła w czasie przygotują wykres prezentujący odległość przebytą w czasie, a następnie spróbują przedstawić również zmiany prędkości w czasie. Na koniec obliczą energię kinetyczną, podstawiając maksymalną prędkość do poniższego wzoru: Ek = ½mv2 m = 305 g
  • Wykorzystaj różne materiały, by zaangażować uczniów w rozmowę na temat energii kinetycznej.

Dyskusja
Rozpocznij dyskusję, zadając pytania związane z zajęciami. Oto kilka propozycji:

  • Jak wygląda wykres przedstawiający odległość przebytą w czasie?
  • Jak wygląda wykres przedstawiający zmiany prędkości w czasie?
  • Jak wygląda wykres przedstawiający zmiany energii kinetycznej w czasie?

Poproś uczniów o zapisanie ich przemyśleń w formie hipotezy.

Wymyśl

(Podczas zajęć (30 min))

  • Poproś uczniów o zbudowanie pojazdu ze swobodnie poruszającymi się kołami, który będzie zliczał obroty kół. Uczniowie mogą zbudować własny model lub model Kamień curlingowy według instrukcji budowania w aplikacji.
  • Poproś uczniów o przetestowanie modeli za pomocą sugerowanego programu.
  • Poproś uczniów o narysowanie wykresu przedstawiającego odległość przebytą w czasie i opisanie go:
    • Co oznaczają gwałtowne wzrosty i spadki na wykresie?
    • Dlaczego z czasem odległość między nimi się zwiększa?

Wytłumacz

(Podczas zajęć (15 min))

  • Poproś uczniów o kontynuowanie doświadczenia poprzez:
    • przekształcenie liczby obrotów na sekundę na odległość,
    • przekształcenie odległości przebytej w czasie na prędkość.
  • Daj uczniom czas na dostosowanie programów i ulepszenie ich wydajności.
  • Zachęć ich do rejestrowania jak największej liczby danych podczas przeprowadzania doświadczeń.
  • Poproś uczniów o wyeksportowanie danych w pliku CSV, który można w razie potrzeby edytować w innych programach.

Weryfikuj

(Po zajęciach (20 min))

  • Jeśli uczniowie nadal mają dostęp do zestawów SPIKE Prime, poproś ich o wykonanie zadań z aplikacji SPIKE, które rozwiną ich wiedzę praktyczną, na przykład:
    • Uczniowie mogą zagrać w grę i zapisać swoje wyniki. Poproś uczniów o popychanie kamieni curlingowych w taki sposób, aby przód modelu zatrzymał się jak najbliżej środka celu. Wyjaśnij, że każdy uczeń może spróbować trzy razy i po każdej próbie powinien zmierzyć odległość od środka celu do przodu modelu. Grę wygrywa uczeń lub zespół z najmniejszą łączną odległością po trzech próbach.
  • Jeśli uczniowie nie mają dostępu do zestawów, poproś ich o uzupełnienie Notatnika wynalazcy lub zadaj im do wykonania jedno z zaproponowanych niżej ćwiczeń rozwijających umiejętności. Większość z ćwiczeń rozwijających umiejętności można wykonać za pomocą danych zgromadzonych podczas sesji zajęć praktycznych.
  • Poprowadź sesję, podczas której uczniowie będą wymieniać informacje miedzy sobą. Sesję można przeprowadzić za pomocą dowolnych, najskuteczniejszych metod lub narzędzi (np. w klasie lub online).

Ocena

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

Możliwości oceny

Lista kontrolna obserwacji nauczyciela
Przygotuj odpowiednią skalę, na przykład:

  • Częściowo zrealizowane
  • Całkowicie zrealizowane
  • Powyżej oczekiwań

Aby ocenić postępy uczniów, wykorzystaj następujące kryteria:

  • Uczniowie potrafią zaprogramować urządzenie do zapisywania danych na wykresie liniowym.
  • Uczniowie potrafią interpretować wartości przedstawione na wykresie liniowym.
  • Uczniowie potrafią wyjaśnić energię kinetyczną w odniesieniu do prędkości.

Samoocena
Poproś uczniów o wybranie klocków, które ich zdaniem najlepiej reprezentują ich pracę.

  • Niebieski: potrafię narysować wykres z danymi za pomocą programu podanego w aplikacji.
  • Żółty: potrafię narysować własny wykres liniowy i wyjaśnić swoje wyniki.
  • Fioletowy: potrafię samodzielnie przygotować nowe doświadczenie.

Opinie o pracy koleżanek i kolegów

Zachęć uczniów, aby dzielili się opiniami na temat innych w następujący sposób:

  • Niech wzajemnie oceniają swoją pracę na powyższej kolorowej skali z klocków.
  • Niech wyrażają konstruktywne opinie o pracy innych, tak aby podczas kolejnej lekcji osiągnęli lepsze wyniki. To dobra okazja do wykorzystania narzędzi do wideokonferencji lub postów na blogu w scenariuszu nauczania mieszanego.
assessment-general.png

Zróżnicowanie

Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:

  • Ogranicz zajęcia w taki sposób, by uczniowie skupili się tylko na zmianach odległości przebytej w czasie.

Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:

  • Poproś uczniów, aby zaprojektowali i zbudowali własne pojazdy bez silnika oraz kamienie curlingowe, powtórzyli doświadczenie i porównali dane z wynikami innych modeli (np. z danymi uzyskanymi przez innego ucznia).
  • Poproś uczniów, aby zaprojektowali i zbudowali własne urządzenia do pchania, które umożliwią popychanie w bardziej regularny sposób, oraz aby udokumentowali proces projektowy.
DIFF.png

Wskazówki

Wskazówki dotyczące budowania

45678_Science_36.png

Wskazówki dotyczące programowania
Korzystanie z trybu pobierania
Te zajęcia należy przeprowadzić w trybie pobierania. Tryb pobierania umożliwia gromadzenie danych przez Hub z większą częstotliwością próbkowania. Oznacza to, że wykres liniowy będzie miał lepszą rozdzielczość. Oznacza to również, że po zatrzymaniu działania programu trzeba będzie zaimportować zestaw danych.

Korzystanie z bloku zatrzymania do automatycznego przenoszenia zestawów danych
Ten blok zakończy program i automatycznie przekaże zestawy danych zgromadzone przez Hub do urządzenia podłączonego za pomocą interfejsu Bluetooth. Jeśli korzystasz z połączenia USB, zestawy danych musisz przenieść ręcznie.

SPIKE PRIME Science Stop Block - en

Program główny

SPIKE Prime Science Aim for It - Step03 - pl-pl

Wskazówki dotyczące danych
Oto przykładowe dane, jakie uczniowie mogą uzyskać podczas tego doświadczenia.

DATA-Sample.png

Rozwój umiejętności

Rozwój umiejętności matematycznych

Aby dodatkowo rozwijać umiejętności matematyczne:

  • Poproś uczniów o sprawdzenie, co się stanie, gdy zmienią masę kamienia curlingowego poprzez dodanie innych elementów LEGO (np. silników) albo ciężkich przedmiotów (np. butelki z wodą). Poproś ich o zaktualizowanie modeli, ponowne przeprowadzenie doświadczenia i porównanie wykresów przedstawiających prędkość w czasie dla różnych mas.

Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.

MATH.png

Rozwój umiejętności językowych

Aby dodatkowo rozwijać umiejętności językowe:

  • Poproś uczniów o przygotowanie kampanii marketingowej reklamującej główne cechy ich modelu. Kampania powinna zawierać dane techniczne modelu i przedstawiać fakty naukowe związane z prędkością i energią, które podkreślą zalety modelu.

Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.

LA.png

Powiązanie z przyszłym zawodem

Uczniowie, którym podobała się ta lekcja, mogą być zainteresowani pracą zawodową w następujących dziedzinach:

  • Edukacja i szkolenia
  • Nauki medyczne

Wsparcie dla nauczyciela

Uczniowie:

  • Obliczą początkową prędkość zwalniającego ruchu na podstawie wykresu liniowego przedstawiającego odległość przebytą w czasie.
  • Na podstawie tej przybliżonej prędkości obliczą średnią energię kinetyczną.

Zestaw LEGO® Education SPIKE Prime
Urządzenie z zainstalowaną aplikacją LEGO Education SPIKE

Fizyka

Uczeń:

  • 1.1 wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; ilustruje je w różnych postaciach;
  • 1.2 wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
  • 1.3 rozróżnia pojęcia: obserwacja, pomiar, doświadczenie; przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów;
  • 1.4 opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów;
  • 1.6 przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
  • 1.8 rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu;
  • 2.1 opisuje i wskazuje przykłady względności ruchu;
  • 2.2 wyróżnia pojęcia tor i droga;
  • 2.3 przelicza jednostki czasu (sekunda, minuta, godzina);
  • 2.4 posługuje się pojęciem prędkości do opisu ruchu prostoliniowego; oblicza jej wartość i przelicza jej jednostki; stosuje do obliczeń związek prędkości z drogą i czasem, w którym została przebyta;
  • 2.5 nazywa ruchem jednostajnym ruch, w którym droga przebyta w jednostkowych przedziałach czasu jest stała;
  • 2.6 wyznacza wartość prędkości i drogę z wykresów zależności prędkości i drogi od czasu dla ruchu prostoliniowego odcinkami jednostajnego oraz rysuje te wykresy na podstawie podanych informacji;
  • 2.7 nazywa ruchem jednostajnie przyspieszonym ruch, w którym wartość prędkości rośnie w jednostkowych przedziałach czasu o tę samą wartość, a ruchem jednostajnie opóźnionym – ruch, w którym wartość prędkości maleje w jednostkowych przedziałach czasu o tę samą wartość;
  • 2.8 posługuje się pojęciem przyspieszenia do opisu ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego i jednostajnie opóźnionego; wyznacza wartość przyspieszenia wraz z jednostką; stosuje do obliczeń związek przyspieszenia ze zmianą prędkości i czasem, w którym ta zmiana nastąpiła (Δv = a·Δt);
  • 2.9 wyznacza zmianę prędkości i przyspieszenie z wykresów zależności prędkości od czasu dla ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennego (przyspieszonego lub opóźnionego);
  • 3.3 posługuje się pojęciem energii kinetycznej, potencjalnej grawitacji i potencjalnej sprężystości; opisuje wykonaną pracę jako zmianę energii;
  • 3.4 wyznacza zmianę energii potencjalnej grawitacji oraz energii kinetycznej;
  • 3.5 wykorzystuje zasadę zachowania energii do opisu zjawisk oraz zasadę zachowania energii mechanicznej do obliczeń.

Matematyka

Uczeń:

  • 3.1 zapisuje wyniki podanych działań w postaci wyrażeń algebraicznych jednej lub kilku zmiennych;
  • 3.2 oblicza wartości liczbowe wyrażeń algebraicznych;
  • 3.3 zapisuje zależności przedstawione w zadaniach w postaci wyrażeń algebraicznych jednej lub kilku zmiennych;
  • 4.1 porządkuje jednomiany i dodaje jednomiany podobne (tzn. różniące się jedynie współczynnikiem liczbowym);
  • 4.2 dodaje i odejmuje sumy algebraiczne, dokonując przy tym redukcji wyrazów podobnych;
  • 6.2 rozwiązuje równania pierwszego stopnia z jedną niewiadomą metodą równań równoważnych;
  • 6.5 przekształca proste wzory, aby wyznaczyć zadaną wielkość we wzorach geometrycznych (np. pól figur) i fizycznych (np. dotyczących prędkości, drogi i czasu).
  • 10.2 znajduje współrzędne danych (na rysunku) punktów kratowych w układzie współrzędnych na płaszczyźnie;
  • 10.3 rysuje w układzie współrzędnych na płaszczyźnie punkty kratowe o danych współrzędnych całkowitych (dowolnego znaku);
  • 13.1 interpretuje dane przedstawione za pomocą tabel, diagramów słupkowych i kołowych, wykresów, w tym także wykresów w układzie współrzędnych;
  • 13.2 tworzy diagramy słupkowe i kołowe oraz wykresy liniowe na podstawie zebranych przez siebie danych lub danych pochodzących z różnych źródeł;14.1

Język polski

Uczeń:

  • 3.1.2 gromadzi i porządkuje materiał rzeczowy potrzebny do tworzenia wypowiedzi; redaguje plan kompozycyjny własnej wypowiedzi;
  • 3.1.3 tworzy wypowiedź, stosując odpowiednią dla danej formy gatunkowej kompozycję oraz zasady spójności językowej między akapitami; rozumie rolę akapitów jako spójnych całości myślowych w tworzeniu wypowiedzi pisemnych oraz stosuje rytm akapitowy (przeplatanie akapitów dłuższych i krótszych);
  • 3.1.4 wykorzystuje znajomość zasad tworzenia tezy i hipotezy oraz argumentów przy tworzeniu rozprawki oraz innych tekstów argumentacyjnych;
  • 3.1.6 przeprowadza wnioskowanie jako element wywodu argumentacyjnego;
  • 4.1 rzetelnie, z poszanowaniem praw autorskich, korzysta z informacji;
  • 4.4 uczestniczy w projektach edukacyjnych (np. tworzy różnorodne prezentacje, projekty wystaw, realizuje krótkie filmy z wykorzystaniem technologii multimedialnych);
  • 4.6 rozwija umiejętności samodzielnej prezentacji wyników swojej pracy;
  • 4.8 rozwija umiejętność krytycznego myślenia i formułowania opinii.

Materiały dla uczniów

Arkusz dla ucznia

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.