Przysiady z wyskokiem

– Te zajęcia dotyczą energii potencjalnej. Wzór na energię potencjalną to E_p = mgh. Wartość „g” jest znana, a wartość „m” można określić lub przybliżyć. Nieznana zmienna na tych zajęciach to wysokość skoku, którą uczniowie będą mierzyć. Zaczną od wykorzystania czujnika odległości skierowanego w dół, który będzie mierzył maksymalną odległość od ziemi podczas skoku (uczniowie powinni skakać na płaskiej powierzchni). Później uczniowie poznają inne metody wykorzystujące czujnik przyspieszenia w Hubie.

Dyskusja

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

– Co to jest energia potencjalna?
– Jak wysoko potrafisz podskoczyć?
– Ile to energii (potencjalnej)?

Poproś uczniów o zapisanie ich przemyśleń w formie hipotezy.

– Poproś uczniów o zbudowanie modelu kettlebella, który będzie mierzył dane związane ze skakaniem. Mogą zbudować własny model lub model Kettlebell według instrukcji budowania w aplikacji.
– Poproś uczniów o przetestowanie modeli za pomocą sugerowanego programu.
– Uczniowie powinni za każdym razem skakać w bardzo podobny sposób i kierować kettlebell prosto na gładką powierzchnię (nie na dywan ani wykładzinę).

– 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.

– Jeśli uczniowie nadal mają dostęp do zestawów SPIKE Prime, poproś ich o wykonanie zadań z aplikacji SPIKE, które rozszerzą zakres nauki praktycznej, na przykład:
– Poproś ich o skakanie z większą masą (mogą np. założyć plecak) i porównanie energii potencjalnej wygenerowanej podczas skoku z obciążeniem oraz bez niego.
– 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).

– 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 pojęcie energii potencjalnej własnymi słowami i prawidłowo powiązać ją z masą oraz wysokością.

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:

– Poproś uczniów o ponowne przeprowadzenie doświadczenia z wykorzystaniem tylko Huba (i ewentualnie czujnika odległości).
– Przypilnuj, aby uczniowie odpowiednio zmodyfikowali program sugerowany w aplikacji SPIKE i dopasowali go do własnych modeli.
– Dane będą nadawać się do rejestrowania wartości przyspieszenia, o ile uczniowie będą trzymać Hub prostopadle do podłogi.

Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:

– Poproś uczniów o wymyślenie innych sposobów na określenie wysokości skoku:
– za pomocą czujnika przyspieszenia w Hubie,
– za pomocą filmu przedstawiającego skoki,
– wyłącznie za pomocą czasu trwania skoku.

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

Program rozwiązań

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

Rozwój umiejętności matematycznych

Aby dodatkowo rozwijać umiejętności matematyczne:

– Zamiast bezpośrednio rejestrować odległość między dolną częścią kettlebella a podłogą za pomocą czujnika odległości, poproś uczniów o obliczenie wysokości skoku za pomocą wartości przyspieszenia.
– Poproś uczniów o określenie energii potencjalnej za pomocą każdej z tych metod (mierzenia odległości i obliczeń na podstawie wartości przyspieszenia), a następnie o wyjaśnienie, która metoda była ich zdaniem najtrudniejsza lub najskuteczniejsza i dlaczego.

Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.

Rozwój umiejętności językowych

Aby dodatkowo rozwijać umiejętności językowe:

– Poproś uczniów o napisanie wypracowania wyjaśniającego, co się dzieje, gdy ktoś podskakuje. Powinni opisać takie zagadnienia, jak siła mięśni oraz biomechanika, a także porównać ludzkie skoki ze skokami kilku gatunków zwierząt.
– Poproś uczniów o zebranie informacji na temat prototypu robota, który potrafi skakać, i napisanie wypracowania na temat tego, w jaki sposób jego twórcy odtworzyli impulsy mięśniowe.

Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas.

Powiązanie z przyszłym zawodem

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

– Usługi terapeutyczne
– Inżynieria i technologia