Pod górkę

– Tematem tych zajęć jest konwersja energii. Uczniowie dowiedzą się, że aby rowerzysta mógł utrzymać stałą prędkość (czyli stałą energię kinetyczną) podczas jazdy pod górę (czyli generowania energii potencjalnej), musi wprowadzić do układu więcej energii. Do zajęć potrzebny jest model roweru elektrycznego. Energia będzie pochodzić ze zwiększenia zużycia energii przez jego silnik. W rzeczywistej sytuacji pochodziłaby ze zwiększonego wysiłku podejmowanego przez rowerzystę.
– Wykorzystaj różne materiały, by zaangażować uczniów w rozmowę na temat konwersji energii.

Dyskusja

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

– Jak zmienia się prędkość podczas jazdy pod górę?
– Jaki rodzaj energii jest generowany podczas jazdy pod górę?
– Co trzeba zrobić, by utrzymać stały poziom energii podczas jazdy na rowerze (zbudowanym układzie)?
– Dlaczego Twoim zdaniem tak się dzieje?

Poproś uczniów o zapisanie ich przemyśleń w formie hipotezy.

– Poproś uczniów o zbudowanie inteligentnego roweru, który rejestruje zużycie energii przez silnik oraz kąt nachylenia rampy. Mogą zbudować własny model lub model Inteligentny rower według instrukcji budowania w aplikacji.
– Poproś uczniów o przetestowanie modeli na płaskiej powierzchni za pomocą sugerowanego programu, który znajdą w aplikacji SPIKE.
– Poproś ich o przyjrzenie się wykresowi i opisanie, co widzą:
– Dlaczego dwie linie na wykresie wyglądają w taki właśnie sposób?

– Poproś uczniów o powtórzenie doświadczenia na rampie, którą mogą zbudować z deski i skrzynki na zestaw SPIKE Prime.
– Poproś ich o wyjaśnienie, w jaki sposób silnik inteligentnego roweru dodaje energię, aby utrzymać stałą prędkość.
– Poproś uczniów o wyjaśnienie związku między zużyciem energii przez silnik a kątem nachylenia rampy.
– Poproś uczniów o wyeksportowanie danych w pliku CSV, który można w razie potrzeby edytować w innych programach.

– Jeśli uczniowie nadal mają dostęp do zestawów SPIKE Prime, poproś ich o wykonanie zadań z aplikacji SPIKE, które rozwiną ich wiedzę praktyczną, na przykład:
– Zachęć uczniów do zbudowania własnej trasy dla roweru. Trasy powinny zawierać płaską powierzchnię oraz rampy nachylone w górę i w dół.
– Poproś uczniów o narysowanie, jak ich zdaniem będzie wyglądał wykres zużycia energii przez silnik. Następnie powinni przetestować rower na zbudowanej trasie i sprawdzić, czy mieli rację.
– 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 podzielą się swoimi przemyśleniami i wynikami doświadczenia z kolegami i koleżankami z klasy. Sesję można przeprowadzić za pomocą dowolnych, najskuteczniejszych metod lub narzędzi (np. w klasie lub online).

– Przekaż każdemu uczniowi opinię na temat jego pracy.
– Aby uprościć ten proces, możesz skorzystać z podanych kryteriów 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 tak, aby rejestrowało dane na wykresie liniowym.
– Uczniowie potrafią interpretować wartości przedstawione na wykresie liniowym.
– Uczniowie potrafią wyjaśnić konwersję energii, używając odpowiedniej terminologii.

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.

Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:

– Poświęć czas na wyjaśnienie uczniom, czym jest proporcjonalność prosta.
– Poproś uczniów o podanie przykładów proporcjonalności prostej z codziennego życia.

Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:

– Poproś uczniów o zbudowanie ich własnych inteligentnych rowerów.
– Poproś uczniów o przygotowanie własnych protokołów naukowych i zdecydowanie, jakie wartości będą rejestrować oraz w jaki sposób.

Wskazówki dotyczące budowania

Wskazówki dotyczące programowania

Ta lekcja jest przeznaczona do odtworzenia, gdy Hub jest podłączony przez USB lub Bluetooth. Po połączeniu dane gromadzone przez Hub są przesyłane bezpośrednio na urządzenie i umieszczane na wykresie liniowym w czasie rzeczywistym.

Program główny

Wskazówki dotyczące danych

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

Rozwój umiejętności matematycznych

Aby dodatkowo rozwijać umiejętności matematyczne:

– Zwróć uwagę uczniów, że rejestrowane w czasie są dwie wartości zapisywane podczas tych zajęć na wykresie (kąt nachylenia w czasie oraz moc silnika w czasie).
– Poproś uczniów o wykonanie manipulacji danymi i przygotowanie wykresu mocy silnika względem kąta nachylenia rampy (zarówno ręcznie, jak i za pomocą narzędzi online).

Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.

Rozwój umiejętności językowych

Aby dodatkowo rozwijać umiejętności językowe:

– Poproś każdego ucznia o napisanie artykułu do czasopisma naukowego i przedstawienie w nim swojej hipotezy oraz wniosków, tak jak zrobiłby to prawdziwy naukowiec.
– Poproś każdego ucznia o napisanie artykułu do gazety opisującego nowe odkrycie naukowe. W artykule powinni opisać wykorzystane protokoły naukowe, tak jak zrobiłby to prawdziwy dziennikarz.
– Pokaż uczniom przykładowe artykuły z czasopism popularnonaukowych i naukowych. Poproś ich o porównanie obu rodzajów artykułów i udokumentowanie swoich obserwacji.

Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.

Powiązanie z przyszłym zawodem

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

– Nauki medyczne
– Edukacja i szkolenia
– Nauki ścisłe, technologia, inżynieria i matematyka
– Transport, dystrybucja i logistyka