Zestaw SPIKE™ Prime

Przysiady z wyskokiem

Tworzenie wykresów energii potencjalnej w najwyższym punkcie skoku.

30-45 min
Poziom zaawansowany
Klasy 5-8
Squat Jumps - Lesson Header

Przygotuj się do nauczania mieszanego

(Przed zajęciami)

  • Jeśli uważasz, że to potrzebne, zaplanuj lekcję przy użyciu materiałów wprowadzających w aplikacji. Pomoże Ci to zaznajomić siebie oraz uczniów z zestawem SPIKE Prime.

  • 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 energii potencjalnej. Wzór na energię potencjalną to Ep = 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.

Wymyśl

(Podczas zajęć (30 min))

  • 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).

Wytłumacz

(Podczas zajęć (15 min))

  • 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 (25 min))

  • 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).

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 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.
assessment-general.png

Zróżnicowanie

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.
DIFF.png

Wskazówki

Wskazówki dotyczące budowania

Student-02.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 Time for Squat Jumps - STEP03 - pl-pl

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

placeholder-image.png

Rozwój umiejętności

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.

MATH.png

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.

LA.png

Powiązanie z przyszłym zawodem

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

  • Usługi terapeutyczne
  • Inżynieria i technologia

Wsparcie dla nauczyciela

Uczniowie:

  • Poznają sposoby mierzenia wysokości skoku.
  • Wykorzystają tę wartość do obliczenia energii potencjalnej.

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;
  • 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;

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.