Zabezpieczenie przed niekorzystnymi warunkami pogodowymi

(UWAGA: ta lekcja zawiera część A i część B. Obie są ważne dla zrealizowania pełnego zakresu standardu kształcenia. Jeśli masz ograniczony czas na przeprowadzenie lekcji, przejrzyj obie części i wybierz elementy odpowiadające potrzebom uczniów).

Celem ogólnym lekcji jest umiejętność wykorzystania modelu do poparcia twierdzenia, że przygotowany przez uczniów projekt domu dla zwierząt rozwiązuje konkretny problem. Uczniowie zaprojektują i zbudują dom dla zwierząt, korzystając z przykładowych obrazów jako inspiracji. Zachęć ich do zaprojektowania i zbudowania własnego modelu domu dla zwierząt.

• Podstawy naukowe – Zabezpieczenie przed niekorzystnymi warunkami pogodowymi: Rozwiązania mające na celu zabezpieczanie budynków przed niebezpiecznym wpływem pogody, uwzględniają przykładowe zagrożenia:
  • Prędkość i kierunek wiatru, a także kształt budowli, wpływają na jej stabilność. Budowle potrafią wytrzymać silne wiatry dzięki mocnym złączom, a także umieszczeniu budowli za elementem, który zmienia kierunek wiatru (np. rzędem drzew).
  • Nagromadzony śnieg jest bardzo ciężki i często jest nierównomiernie rozłożony, co może spowodować zawalenie się dachu. Dodatkowe wzmocnienia zwiększają wytrzymałość konstrukcji a zastosowanie skośnego dachu umożliwia zsuwanie się śniegu.
  • Szkody powodziowe można zmniejszyć, podnosząc budowle ponad poziom gruntu, stosując materiały, które mogą ulec zamoczeniu i nachylając teren w celu odprowadzenia wody.
  • Burzom mogą towarzyszyć pioruny, które mogą bezpośrednio uszkadzać budowle lub uderzać w drzewa, które następnie spadają na budynek.
• Przekaż podstawowe informacje – Zabezpieczenie przed niekorzystnymi warunkami pogodowymi: Korzystając ze swoich standardowych pomocy naukowych, podziel się z uczniami odpowiednimi informacjami, obrazkami i definicjami.
  • Zagrożenia pogodowe obejmują uszkodzenia spowodowane silnymi wiatrami, powodziami, wyładowaniami atmosferycznymi lub śniegiem.
  • Skutki szkód burzowych można ograniczyć, stawiając budynki w odpowiedni sposób i w odpowiednich miejscach w terenie.
  • Twierdzenie odpowiada na pytanie dotyczące jakiegoś problemu i jest poparte argumentacją, która za pomocą dowodów i rozumowania pokazuje, dlaczego dane rozwiązanie stanowi odpowiedź na ten problem. Dowody mogą obejmować przyczyny, fakty i logiczne związki przyczynowo-skutkowe (ulewne deszcze powodują powodzie; pioruny powodują pożary).
  • Ważne słownictwo: zagrożenie, twierdzenie, dowody
• Budowanie i programowanie: Zapoznaj się z sugestiami zawartymi w Planie modułu. W ramach tej lekcji warto również:
  • Poszerzyć wiedzę uczniów, korzystając z samouczków poświęconych czujnikowi żyroskopowego i światłu, dostępnych w menu Rozpocznij w aplikacji SPIKE.
  • Przejść do sekcji Bloki czujników, Bloki dźwięków i Bloki świateł w menu Pomoc > Bloki słów w aplikacji SPIKE, aby uzyskać więcej informacji w zakresie używania i programowania czujnika żyroskopowego, matrycy świetlnej i opcji dźwiękowych na różne sposoby w celu symulacji warunków burzowych.
  • Skorzystać z lekcji Śmigający śmigłowiec, aby uczniowie zdobyli doświadczenie w korzystaniu z czujnika przechyłu.

CZĘŚĆ A (45 minut)

Przedstaw głównych bohaterów historyjki i pierwsze zadanie: Daniel dowiedział się, że silne burze mogą uszkadzać domy dla zwierząt. Pomóżcie mu zaprojektować dom dla zwierząt, który zapewni zwierzętom bezpieczeństwo podczas burzy.

• CHWILA NA ZASTANOWIENIE – poprowadź krótką dyskusję na temat lekcji. Jeśli chcesz, możesz skorzystać z ilustracji.

  • Jakie zagrożenia mogą powodować warunki pogodowe, np. burze? (Powodzie, obfite opady śniegu, silne wiatry, błyskawice, tornada).
  • W jaki sposób ludzie projektują budynki, aby ograniczyć te zagrożenia? (Możliwe odpowiedzi obejmują: umieszczanie budowli na palach powyżej poziomu wód powodziowych przy użyciu materiałów, które mogą ulec zamoczeniu, budowanie dachów wystarczająco mocnych, aby utrzymać ciężki śnieg i stosowanie skośnych dachów, aby śnieg zsuwał się z nich, unikanie dużych płaskich powierzchni, które mogą zostać przewrócone, używanie roślin do zmiany kierunku wiatru, instalowanie piorunochronów i budowanie specjalnych piwnic na wypadek tornada).
  • Wybierzcie jeden rodzaj zagrożenia burzowego, dla którego zaprojektujecie i zbudujecie model domu dla zwierząt.

• Rozdaj każdej grupie zestaw SPIKE Essential i urządzenie.

• Podczas gdy uczniowie będą pracować, możesz pokazać im podane poniżej przykłady, żeby pomóc im w budowaniu lub programowaniu. Wyjaśnij, że pokazują one dom dla zwierząt z wiatrochronem napędzanym silnikiem. Modele uczniów powinny pokazywać wybrany przez nich rodzaj uszkodzeń burzowych oraz pomysł na projekt chroniący przed nimi.

• Poproś uczniów, aby:

  • Zaczęli BUDOWAĆ i PROGRAMOWAĆ dom dla zwierząt, który będzie zawierał jedną cechę konstrukcyjną służącą ochronie przed wybranym zagrożeniem burzowym, korzystając z otrzymanego modelu podstawowego i inspirując się przykładowym programem.

• Zachęć uczniów, żeby zastanowili się, jak można zaprogramować warunki burzowe i modele, aby zapewnić zwierzętom bezpieczeństwo podczas burzy. Uczniowie mogą na przykład użyć matrycy świetlnej i efektu dźwiękowego burzy do symulacji grzmotów i błyskawic, użyć czujnika przechyłu do wykrywania, czy dom się nie przechyla lub zainstalować wiatrochron z silnikiem, taki jak ten na przykładzie.

• Zbierz uczniów, aby mogli wymienić się spostrzeżeniami. 

• Niech każda grupa na podstawie swojego modelu zademonstruje i wyjaśni:

  • jakie problemy związane z zagrożeniem burzowym rozwiązuje ich projekt (z dowodami);
  • w jaki sposób ich projekt pozwala ograniczyć skutki zagrożenia (z dowodami);
  • powody, dla których wybrali akurat taki projekt, aby rozwiązać problem (dowody);
  • co robi ich program.

• Zachęć uczniów, aby w trakcie pracy opowiadali, co robią i zachęcaj ich do czerpania inspiracji z pomysłów innych uczniów.

• Poproś uczniów, aby zachowali swoje częściowo ukończone modele do wykorzystania w części B, gdzie będą dalej budować, programować i tłumaczyć ich działanie. Możesz też przewidzieć dodatkowy czas na ponowne zbudowanie modeli.

CZĘŚĆ B (45 minut)

• Powtórz kroki z części A — Wytłumacz, aby zachęcić do dzielenia się spostrzeżeniami, burzy mózgów i zainspirować do dalszego budowania i programowania modelu.

• Poproś uczniów, aby:

  • (10 min) Kontynuowali BUDOWANIE i PROGRAMOWANIE, uwzględniając inspiracje, którymi podzielili się inni uczniowie w części „Wytłumacz”. Na przykład uczniowie mogą dodawać i programować dodatkowe czujniki, aby ulepszyć swoją konstrukcję.
  • (10 min) Na podstawie ukończonych modeli stwierdzili, jak ich projekt ochroni zwierzęta, uzupełniając swoje twierdzenie o dowody i podając powody, które pojawiły się w trakcie budowy.

• (5 min) Poproś uczniów, żeby powiedzieli, jakie wiadomości, pomysły lub umiejętności:

  • pomogły im ukończyć zadanie;
  • poznali podczas budowania.

• Poproś uczniów, żeby sprzątnęli zestawy i uporządkowali miejsca pracy.

• Zadawaj pytania naprowadzające, aby skłonić uczniów do myślenia i podejmowania decyzji podczas wymyślania, budowania i programowania.

Obserwacje – lista kontrolna

• Przejrzyj ponownie cele szczegółowe lekcji (sekcja Wsparcie dla nauczyciela).

• Korzystając z listy kontrolnej, odnotuj postępy uczniów:

  • Przygotowany przez nich model ma funkcję, której celem jest ograniczenie skutków określonego zagrożenia pogodowego.
  • Wysuwają twierdzenie na temat projektu, który ochroni zwierzę przed zagrożeniem.
  • Swoje twierdzenie popierają dowodami, odnosząc się do problemów, jakie powoduje dane zagrożenie (np. po burzy śnieżnej na dachu domu dla zwierząt pozostaje ciężki śnieg, który może spowodować jego zawalenie) oraz powodów, dla których ich projekt domu dla zwierząt rozwiązuje dany problem (np. skośny dach umożliwia zsuwanie się ciężkiego śniegu, dzięki czemu dach się nie załamie).

Samoocena

Poproś uczniów o wybranie klocka, który ich zdaniem najlepiej pokazuje, jak im poszło.

• Niebieski klocek: wydaje mi się, że potrafię stworzyć program, kierując się instrukcjami.
• Żółty klocek: potrafię stworzyć program, kierując się instrukcjami.
• Zielony klocek: potrafię stworzyć program, kierując się instrukcjami, a do tego potrafię pomóc koledze lub koleżance.

Wrażenia ze wspólnej pracy

Niech uczniowie w swoich małych grupach porozmawiają na temat tego, jak układała się ich wspólna praca.
Zachęcaj ich do używania na przykład takich wyrażeń:

• Podobało mi się, kiedy ty…
• Opowiedz coś więcej o tym, kiedy ty…

Jeśli chcesz, żeby lekcja była łatwiejsza:

• Ogranicz listę możliwych zagrożeń związanych z burzą, którym należy przeciwdziałać, do jednej lub dwóch możliwości, np. wiatrochronu zaproponowanego w modelu podstawowym/programie z zestawu. Zadawaj uczniom pytania, na które mogą odpowiedzieć „tak” lub „nie”, aby uzyskać wyjaśnienie.
  Jeśli chcesz, żeby lekcja była trudniejsza:
• Poproś uczniów, aby w swoich projektach spróbowali zaradzić dwóm lub większej ilości zagrożeń pogodowych.

Poproś uczniów, aby poszukali informacji na temat tego, jak sposób zaprojektowania budynków w ich okolicy pomaga zmniejszyć skutki zagrożeń pogodowych. Zachęć ich do podzielenia się wynikami tych poszukiwań wybraną metodą, np. pisemnie, ustnie lub w formie filmiku wideo.

Jeśli wykorzystasz to dodatkowe ćwiczenie, czas zajęć przekroczy przewidziane 45 minut.