Przyrodnicze inspiracje

(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 nauka projektowania i przekazanie informacji o biomimikrze – sposobach wykorzystania pomysłów znanych z natury do projektowania rozwiązań problemów człowieka. Uczniowie zaprojektują i zbudują jedno takie rozwiązanie.
Lekcja zawiera kilka przykładów dla inspiracji. Zachęć uczniów, żeby zaprojektowali i zbudowali rozwiązanie wybranego przez siebie problemu dotyczącego człowieka według własnego pomysłu. Podkreśl, że nie ma jednego poprawnego modelu.

• Podstawy naukowe – Przyrodnicze inspiracje: Biomimikra to proces wzorowania się na innych żywych istotach w celu projektowania rozwiązań problemów człowieka.
  • Inspiracja może pochodzić z wiedzy o tym, jak różne organizmy wykorzystują swoje narządy zmysłów lub inne wewnętrzne i zewnętrzne części ciała, w tym struktury i procesy mikroskopowe.
  • W tej lekcji uczniowie są ograniczeni do wzorowania się wyłącznie na zewnętrznych częściach ciała zwierząt, widocznych dla ludzkiego oka.
  • Podano w niej różne przykłady, przy czym zaleca się przekazanie uczniom tych z nich, które odnoszą się do światła i dźwięku (dla zachowania spójności w ramach modułu). Wybierz liczbę i rodzaj przykładów, które odpowiadają potrzebom edukacyjnym Twoich uczniów.
  • Aby ułatwić uczniom wymyślanie projektów, pokaż im również obrazki/informacje na temat różnych części ciała zwierząt, którymi będą moli się zainspirować.
• Przekaż podstawowe informacje – Przyrodnicze inspiracje: Korzystając ze swoich standardowych pomocy naukowych, podziel się z uczniami odpowiednimi informacjami, obrazkami i definicjami.
  • Zewnętrzne części ciała zwierząt to między innymi rogi, futro, skrzela, nogi ze stawami, skrzydła, dzioby, oczy, pióra, łuski, uszy, żądła, czułki, nosy, powieki, muszle i skorupy, kolce oraz jasne ubarwienie lub kolorowe wzory.
  • Zewnętrzne części ciała służą zwierzętom do rozmnażania się, wzrostu i przetrwania w ich środowisku, na przykład przez zapewnienie im bezpieczeństwa przez wtapianie się w otoczenie, ochronę ich ciała lub odstraszanie drapieżników.
  • Ludziom pomysły zaczerpnięte z przyrody służą do tworzenia wynalazków. Przykłady dotyczące światła i dźwięku: 1) Wzorowanie żarówek LED na kształcie odwłoka świetlika, dzięki czemu wytwarzają więcej światła przy mniejszym zużyciu energii; 2) Projektowanie cichszych pociągów i części turbin wiatrowych poprzez wzorowanie ich na kształcie dzioba zimorodka, zmniejszając natężenie hałasu w okolicy; 3) Projektowanie materiałów światłoczułych, które zmieniają kolor w zależności od poziomu światła, dzięki czemu maszyny i ludzie mogą wtopić się w tło.
  • Powszechnie znane wynalazki i ich przyrodnicze inspiracje: samolot – ptasie skrzydła; helikopter – ważki i kolibry; kask rowerowy – skorupy żółwi; kształt łodzi podwodnej – wieloryby; sztuczne ramiona – trąba słonia (lekcja Budowa ciała zwierząt)
  • Ważne słownictwo: części ciała, przetrwać, wynalazek
• Budowanie i programowanie: Zapoznaj się z sugestiami zawartymi w Planie modułu. W ramach tej lekcji warto również:
  • Poszerzyć wiedzę uczniów, korzystając z wszystkich samouczków dostępnych w menu Rozpocznij w aplikacji SPIKE.
  • Przeprowadzić jedną lub więcej lekcji z działu „Nauka: zobacz!, usłysz! zbuduj!”, aby uczniowie nabrali więcej doświadczenia w budowaniu i zapoznali się z Blokami ikon w aplikacji SPIKE.
  • Wyjaśnij, że w tej lekcji programowanie jest opcjonalne.
• Materiały: Korzystając z powyższych wskazówek, wybierz i znajdź odpowiednie do wieku uczniów informacje, obrazy lub filmy na temat 1) zewnętrznych części ciała zwierząt i 2) biomimikry. W przypadku biomimikry wyszukaj przykłady biomimikry lub przykłady biomimikry w połączeniu ze światłem i dźwiękiem. Ustal, w jaki sposób przekażesz uczniom te informacje naukowe — ile podasz przykładów, jaki wybór zaoferujesz, ile przykładów podasz i tak dalej. Przygotuj materiały do prac artystycznych i majsterkowania, aby uczniowie mogli dopracować swoje modele.

CZĘŚĆ A (45 minut)

• Przedstaw głównych bohaterów historii i pierwsze zadanie: Daniel, Sofie, Leo i Maria dowiedzieli się, że sposób wytwarzania światła przez świetliki posłużył za inspirację przy projektowaniu pewnego rodzaju żarówek. Pomóżcie im dowiedzieć się, jakie inne inspiracje czerpiemy z natury.

• CHWILA NA ZASTANOWIENIE – omów przygotowane przykłady biomimikry i przykładowe części ciała zwierząt oraz poprowadź krótką dyskusję na temat lekcji.

  • Spójrzcie na te zdjęcia. W jaki sposób te części ciała umożliwiają zwierzętom przetrwanie? Czy tak samo jest u ludzi? (Odpowiedzi mogą być różne, w zależności od znalezionych zdjęć przykładów biomimikry: nie, bo ludzie nie potrafią wytwarzać własnego światła – świetlik, latać lub używać dziobów do cichego poruszania się – ptaki, nurkować głęboko pod wodą – wieloryb, schować głowy do skorupy – żółw).
  • Czy znacie jakieś wynalazki wzorowane na umiejętnościach zwierząt? (Przykłady: skrzydła samolotu i łopaty helikoptera umożliwiają im latanie jak ptaki lub owady, łodzie podwodne potrafią nurkować jak wieloryby, kask chroni naszą głowę jak skorupa żółwia, żarówka wytwarza światło jak świetlik, pociągi i turbiny wiatrowe poruszają się cicho jak ptaki)
  • Spójrzcie na kolejnych kilka zdjęć. Jakie części ciała zwierząt przedstawiają? (Odpowiedzi mogą być różne w zależności od znalezionych zdjęć części ciała zwierząt: rogi, futro, skrzela, nogi ze stawami, skrzydła, dzioby, oczy, pióra, łuski, uszy, żądła, czułki, nosy, powieki, muszle i skorupy, kolce oraz jasne ubarwienie lub kolorowe wzory).
  • Zastanówcie się nad różnymi częściami ciała zwierząt. Czy mogłyby posłużyć do rozwiązania jakiegoś problemu człowieka? (Zbierz pomysły uczniów i wypisz je, żeby wszyscy mogli z nich korzystać).

• Rozdaj każdej grupie zestaw SPIKE Essential i urządzenie.

• Podczas pracy wyjaśnij uczniom, że mogą zaprojektować i zbudować dowolne rozwiązanie jakiegokolwiek problemu człowieka, wzorując się na dowolnym zwierzęciu. W części „Włącz się” znajduje się kilka propozycji. Podkreśl, że nie ma jednego poprawnego modelu i że ta lekcja ma charakter otwarty, a programowanie jest opcjonalne.

• Poproś uczniów, aby:

  • Skorzystali z inspiracji z części „Włącz się” i wybrali jakiś problem człowieka, który może pomóc rozwiązać jakaś część ciała zwierzęcia.
  • Narysowali swoje pomysły, w tym część ciała zwierzęcia, która je zainspirowała i to, jak ich projekt pomoże ludziom. (poproś uczniów, aby nazwali wybraną część ciała zwierzęcia i ją zakreślili, oznaczyli lub pokazali, w jaki sposób zostanie ona wykorzystana w swoim pomyśle).
  • Zastanowili się, jakie materiały będą najlepsze do wykonania ich projektu.
  • Zaczęli BUDOWAĆ model według własnego pomysłu.
  • (Opcjonalnie) Zaczęli PROGRAMOWAĆ swój model, aby pokazać, jak działa.

• 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.

  • Poproś uczniów, żeby przetestowali swój model i tak go zmienili, aby działał zgodnie z ich zamiarem.

• Zachęć uczniom, żeby zastanowili się, jak mogą w swoich projektach połączyć materiały do prac artystycznych z elementami LEGO^®. Poproś, żeby w doborze problemów do rozwiązania i materiałów starali się być pomysłowi.

• Zbierz uczniów, aby mogli wymienić się spostrzeżeniami.

• Niech każda grupa opowie o swoim powstającym rozwiązaniu (tzn. modelu i szkicu), opisując:

  • problem, który chce rozwiązać i dlaczego chce go rozwiązać;
  • jaka część ciała zwierzęcia była dla nich inspiracją i jak zwierzę z niej korzysta;
  • jak wynalazek grupy ma działać (uczniowie mogą opisać ustnie lub pokazać, jak będą działać ich rozwiązania – nie muszą budować działającego modelu);
  • czy jej projekt się sprawdził, czy też grupa musiała go zmodyfikować;
  • przy jakich zadaniach w ramach tego projektu grupa potrzebuje pomocy.

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.

• Poproś uczniów, aby:

  • (10 min) Kontynuowali ulepszanie i testowanie swoich modeli, aż będą działać zgodnie z oczekiwaniami.
  • (15 min) Zademonstrowali swój wynalazek i pokazali, w jaki sposób rozwiązuje on problem/problemy człowieka, bazując na części ciała zwierzęcia.

• (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:

  • W swoim opisie i projekcie uczniowie podają kilka przykładów tego, jak zewnętrzne części ciała zwierząt umożliwiają im przetrwanie (opierając się na zdobytych informacjach naukowych).
  • Ich projekt służy rozwiązaniu jakiegoś problemu człowieka i zawiera funkcję wzorowaną na określonej części ciała zwierzęcia (uczniowie mogą opisać ustnie lub pokazać, jak będą działać ich rozwiązania – nie muszą budować działającego modelu);
  • Uczniowie opisują użyte materiały i funkcje swojego projektu.

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 wybór problemów z życia człowieka lub zaproponuj konkretny problem i powiąż go z konkretną częścią ciała zwierzęcia. Podkreśl, że uczniowie mogą tworzyć swoje rozwiązania bez korzystania z hubu lub programowania.
  Jeśli chcesz, żeby lekcja była trudniejsza:
• Poproś uczniów, aby ZAPROGRAMOWALI swój model i pokazali, jak działa ich wynalazek. Jeśli chcesz, poproś ich, aby rozszerzyli zadanie z części „Weryfikuj”, łącząc dwie lub więcej części ciała w celu rozwiązania wielu różnych problemów.

• Poproś uczniów, żeby przerobili rysunek swojego projektu (z części „Wymyśl”) na ulotkę lub reklamę swojego wynalazku. Poproś ich, aby użyli strzałek, kółek i etykiet, aby wyjaśnić, jak działa wynalazek. Mogą również dodać kilka słów lub zdanie uzasadniające, dlaczego ludzie powinni korzystać z wynalazku.

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