Komunikacja za pomocą światła i dźwięku

(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).

Głównym celem tej lekcji jest zaprojektowanie i zbudowanie urządzenia do przesyłania wiadomości, które wykorzystuje światło lub dźwięk do komunikowania się na odległość. Uczniowie zaprojektują własne kody komunikatów świetlnych lub dźwiękowych, a następnie stworzą model urządzenia, które pomoże im w zabawny i praktyczny sposób przetestować te kody. Lekcja zawiera zarówno sugestie dotyczące kodów, jak i przykłady modeli/programowania dla inspiracji. Zachęć uczniów, aby zaprojektowali własne kody wiadomości i urządzenia.

• Podstawy naukowe – Komunikacja za pomocą światła i dźwięku: Rozwiązania służące do komunikacji na duże odległości są tak stare jak historia ludzkości.
  • W starożytnych kulturach korzystano z bębnów, gońców przekazujących wiadomości w formie ustnej, posłańców niosących wiadomości zapisane w glinie lub na papirusie oraz sygnałów dymnych.
  • Później do komunikacji za pomocą kodów używano flag, luster i semaforów.
  • Od XIX wieku zastosowanie urządzeń elektrycznych (telegraf, telefon, radio, satelity i Internet) pozwoliło zwiększyć odległości, na jakie ludzie potrafią wysyłać i odbierać wiadomości – dziś potrafimy je przekazywać na całym świecie, a nawet w kosmosie.
• Przekaż podstawowe informacje – Komunikacja za pomocą światła i dźwięku: Korzystając ze swoich standardowych pomocy naukowych i matematycznych, podziel się z uczniami odpowiednimi informacjami, obrazkami i definicjami.
  • Cyfry (na przykład od 1 do 20) oznaczają ilości, które można policzyć.
  • Ludzie używają dźwięku i światła w codziennym życiu, gdy mówią, korzystają z urządzeń cyfrowych i alarmów elektronicznych, włączają i wyłączają lampy itp.
  • Ważne słownictwo: kod, komunikacja.
• Budowanie i programowanie: Zapoznaj się z sugestiami zawartymi w Planie modułu. W ramach tej lekcji warto również:
  • Poszerzyć wiedzę uczniów, korzystając z samouczka poświęconego światłu, dostępnego w menu Rozpocznij w aplikacji SPIKE.
  • Przejść do sekcji Bloki zdarzeń, Bloki dźwięku i Bloki światła w menu Pomoc > Bloki ikon w aplikacji SPIKE, aby dowiedzieć się więcej na temat sposobów programowania dźwięku i światła w celu wysyłania wiadomości.
  • Skorzystać z lekcji „Drgania w muzyce”, aby uczniowie zdobyli doświadczenie w projektowaniu urządzeń wytwarzających dźwięk.
• Materiały: W razie potrzeby wyszukaj zdjęcia latarni morskich i sygnalizacji świetlnej, aby przekazać uczniom więcej informacji.

CZĘŚĆ A (45 minut)

• Przedstaw głównych bohaterów historii i pierwsze zadanie: Daniel mieszka naprzeciwko Sofie. Co może zbudować, żeby wysyłać do niej wiadomości?

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

  • Załóżmy, że chcecie porozmawiać z kimś, kto jest daleko. Spróbujcie przekazać wiadomość komuś, kto znajduje się po przeciwnej stronie klasy. Ale uwaga: nie wolno wam mówić. (Spróbuj naprowadzić uczniów na możliwość komunikacji za pomocą światła lub dźwięku).
  • A co, jeśli osoba, z którą chcecie porozmawiać, jest poza klasą? Co można wtedy zrobić? (Telefon, wideorozmowa, e-mail)
  • W jaki sposób ludzie używają światła do przesyłania wiadomości? (Możesz pokazać obrazki, które pomogą uczniom dowiedzieć się więcej, w tym na przykład zdjęcia świateł drogowych, które sygnalizują kierowcom, aby się zatrzymali lub jechali, latarni morskich, które ostrzegają ludzi przed niebezpieczeństwem oraz kierowców, którzy migają światłami, żeby coś zasygnalizować).
  • Zastanówmy się nad problemem, jaki ma Daniel. Czy chcielibyście o coś zapytać? Jak możemy pomóc mu rozwiązać ten problem? (Uczniowie mogą chcieć się dowiedzieć, czy okna Daniela i Sofie są otwarte czy zamknięte, czy rozwiązanie ma działać w ciągu dnia czy w nocy itp.)

• 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 to tylko przykładowy pomysł. Uczniowie powinni zbudować i zaprogramować zaprojektowane przez siebie urządzenie.

• Poproś uczniów, aby:

  • Omówili problem Daniela i sposoby jego rozwiązania.
  • Zaplanowali kilka sposobów wykorzystania światła jako kodu wiadomości. Zapiszcie je (podaj uczniom przykłady: jeden błysk = tak; dwa błyski = nie; trzy błyski = nie wiem).
  • Użyli modelu podstawowego, aby ZAPROJEKTOWAĆ i ZBUDOWAĆ urządzenie, które umożliwia komunikację za pomocą światła. Poproś, żeby zaczęli od naszkicowania swoich pomysłów.
  • ZAPROGRAMOWALI urządzenie tak, aby potrafiło wysyłać wiadomości z zaplanowanymi przez nich kodami świetlnymi.

• Zachęć uczniów, żeby zastanowili się, jak można wykorzystać zestaw SPIKE Essential do zrealizowania ich pomysłów, np.:

  • Poproś uczniów o wybranie elementów zestawu, które są najważniejsze dla komunikacji za pomocą światła (matryca świetlna i czujniki).
  • Niech pomyślą, jak zaprogramować światło, aby zmieniało kolory, tak żeby powstały ciekawsze kody (np. jeden błysk na czerwono = wesoły; jeden błysk na niebiesko = smutny).

• Zachęć uczniów, żeby postarali się udoskonalić swój model, aż będzie działał zgodnie z oczekiwaniami.

• W połowie pracy poproś uczniów, aby wymienili się pomysłami, tak jak to zwykle robią podczas lekcji, a następnie aby zmodyfikowali swoje modele, inspirując się sugestiami innych.

Przykładowe pomysły

• Zbierz uczniów, aby mogli wymienić się spostrzeżeniami.

• Niech każda grupa użyje swojego modelu i planów, aby zademonstrować i wyjaśnić:

  • swój pomysł na projekt i dlaczego go wybrali;
  • jak jej urządzenie pomaga komunikować się na odległość;
  • co było najtrudniejsze w rozwiązaniu tego problemu?
  • czy projekt grupy działał od razu, czy trzeba było go zmodyfikować;
  • jaki kod stworzyli.

Jeśli chcesz przejść do części B – Wytłumacz, poproś uczniów, aby nie rozkładali swoich modeli lub przeznacz czas na ich ponowne zbudowanie.

CZĘŚĆ B (45 minut)

• Powtórz kroki z części A – Wyjaśnienie, żeby dodatkowe grupy mogły pokazać i wyjaśnić, czego się nauczyły.

• (5 min) Przekaż uczniom dodatkowe informacje, aby ułatwić im dalszą pracę nad tematem:

  • Oprócz światła, do wysyłania sygnałów w życiu codziennym ludzie używają także dźwięku.
  • W jakich sytuacjach to robią? Jakie wiadomości wysyłają? (Alarmy przeciwpożarowe, syreny radiowozów lub karetek pogotowia, dzwonki telefonów i dzwonki do drzwi; tego rodzaju dźwięki mówią ludziom, aby zwrócili na coś uwagę, a czasem ostrzegają ich o niebezpiecznej sytuacji).
  • Zachęć uczniów, aby omówili inne sygnały dźwiękowe w życiu codziennym. Następnie poprowadź krótką burzę mózgów na temat sposobów wykorzystania trzech bloków dźwiękowych w aplikacji SPIKE.
  • Zapytaj: Jakich dźwięków można użyć? (Zobacz aplikacja SPIKE > menu Pomoc > Bloki ikon, aby uzyskać odpowiedzi.)

• (15 min) Poproś uczniów, żeby przebudowali i przetestowali swoje modele, tak aby ukończyć kolejne zadanie w aplikacji:

  • Poproś, żeby zaplanowali kilka sposobów używania dźwięku jako kodu do wysyłania wiadomości. Zapiszcie je. (Aby pomóc uczniom, podaj kilka przykładów, np. dźwięk klaskania w dłonie = szczęśliwy; szczekanie psa = chce się bawić).
  • Poproś, aby zaprojektowali i zbudowali urządzenie, które wydaje dźwięki. Niech zaprogramują je tak, aby używało dźwięków do wysyłania zakodowanych wiadomości. (Zob. część „Wstęp do zajęć” w lekcji „Drgania w muzyce”, która może pomóc uczniom w pracy).

• (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:

  • Potrafią opracowywać własne kody wykorzystujące dźwięk i światło.
  • Potrafią projektować, budować i opisywać cechy urządzeń, które wykorzystują światło i dźwięk (kody) do rozwiązania problemu komunikacji na odległość.
  • Potrafią doskonalić swoje urządzenia, dopóki nie będą działać zgodnie z oczekiwaniami.

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:

• Zaproponuj prosty kod (np. jeden błysk = tak; dwa błyski = nie; trzy błyski = nie wiem; A = 1, B = 2; dźwięk klaskania w dłonie = radość; szczekanie psa = chęć zabawy), aby pomóc uczniom szybko przejść do projektowania urządzenia. Jeśli uczniowie napotkają problem, skorzystaj z przykładów podanych w sekcji „Wymyśl”, aby zachęcić ich do myślenia.

Jeśli chcesz, żeby lekcja była trudniejsza:

• Podziel uczniów na czteroosobowe grupy i poproś ich, żeby zaprojektowali urządzenia, które wykorzystują jednocześnie światło i dźwięk do komunikacji na odległość.

• Poproś uczniów, żeby napisali i rozrysowali na fiszkach kody, które stworzyli na potrzeby części „Wymyśl” i „Weryfikuj”. Na swoich fiszkach niech użyją kolorów, liczb, obrazków i słów określających dźwięki (np. „szczekanie”). Zachęć ich, aby podzielili się fiszkami z przyjaciółmi i rodziną i wyjaśnili im, jak ich kody mogą służyć do porozumiewania się.

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