Przeciwdziałanie katastrofom naturalnym

(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 porównanie wielu sposobów zmniejszania negatywnego wpływu trzęsień ziemi na budynki i ludzi, którzy z nich korzystają. W związku z tym klasa musi zbudować kilka różnych rozwiązań, aby dało się je porównać. Przykładowy model/program przedstawia kilka możliwych projektów budynków wraz z maszyną do ich testowania. Poproś uczniów, aby wykorzystali przykłady jako inspirację, a następnie zaprojektowali i zbudowali konstrukcję odporną na trzęsienia ziemi według własnego pomysłu.

• Uwaga: każda grupa uczniów przygotowuje jeden projekt budynku. Następnie grupy porównują swoje projekty i wyniki. Pomóż uczniom opracować kryteria tego porównania.

• Podstawy naukowe – Trzęsienia ziemi: Naturalne procesy zachodzące na Ziemi, takie jak rozdzielanie się i przesuwanie płyt tektonicznych lub aktywność wulkaniczna, mogą powodować trzęsienia ziemi.

• Przekaż podstawowe informacje – Zabezpieczenia na wypadek trzęsienia ziemi: Korzystając ze swoich standardowych pomocy naukowych (i filmów, jeśli uda Ci się jakieś znaleźć – zob. część „Materiały”), podziel się z uczniami odpowiednimi informacjami, obrazkami i definicjami.

  • Trzęsienia ziemi to jedno z zagrożeń powodowanych przez naturalne procesy zachodzących na Ziemi (inne to powodzie, tsunami i erupcje wulkanów). Podczas zjawiska ziemia może się gwałtownie zatrząść, co może powodować uszkodzenia lub zniszczenie budynków i stanowić zagrożenie dla ludzi.
  • Ludzie mogą ograniczyć skutki trzęsień ziemi na wiele sposobów, np. projektując budynki odporne na nie. Takie budynki są bezpieczniejsze zarówno dzięki ich kształtowi, jak i użytym do budowy materiałom. W ich skład wchodzą również elementy, które zostały tak zaprojektowane, aby uległy uszkodzeniu, zapobiegając w ten sposób zniszczeniu całego budynku, podobnie jak zderzaki w samochodzie, które mogą ulec zgnieceniu po to, aby ochronić znajdujących się w środku ludzi, pochłaniając energię zderzenia.
  • Także odpowiednie przygotowanie na zagrożenia, na przykład systemy alarmujące, pomagają ludziom na czas schronić się w bezpieczne miejsce.
  • Ważne słownictwo: procesy geologiczne, katastrofy naturalne, trzęsienie ziemi

• Budowanie i programowanie: Zapoznaj się z sugestiami zawartymi w Planie modułu. W ramach tej lekcji warto również:

  • Poszerzyć wiedzę uczniów, korzystając z samouczka poświęconego silnikowi, dostępnego w menu Rozpocznij w aplikacji SPIKE.
  • Przejść do sekcji Bloki zdarzeń i Bloki silnika w menu Pomoc > Bloki słów w aplikacji SPIKE, aby uzyskać więcej informacji.

• Materiały: Wyszukaj filmy prezentujące badania odporności na wstrząsy sejsmiczne (wyszukaj hasło: konstrukcje odporne na trzęsienia ziemi). Jeśli chcesz, pokaż je podczas przekazywania uczniom podstawowej wiedzy naukowej.

CZĘŚĆ A (45 minut)

• Przedstaw głównych bohaterów historii i pierwsze zadanie: Leo wie, że w niektórych miejscach występują trzęsienia ziemi. Aby zapewnić ludziom bezpieczeństwo, pomóżcie mu zaprojektować budynki, które nie zostaną zniszczone przez trzęsienia ziemi.

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

  • Budynki o jakich kształtach są najmniej narażone na uszkodzenia w wyniku trzęsień ziemi? Dlaczego? (budynki trójkątne i piramidalne, ponieważ są stabilne i najmniej się kołyszą).
  • Jakie materiały budowlane skutecznie opierają się trzęsieniom ziemi? Dlaczego? (stal, bo jest mocna i wygina się, ale nie pęka.)
  • W jaki sposób ludzie mogą projektować budynki, aby ograniczyć skutki trzęsień ziemi? (używając odpowiednich materiałów/kształtów, na przykład stal + trójkątny kształt, a także testując i ulepszając projekty budynków, szukając najlepszego rozwiązania).

• 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 przykłady pokazują propozycje konstrukcji odpornych na trzęsienia ziemi. Grupy powinny zaprojektować i zbudować konstrukcje według własnego pomysłu.

• Poproś uczniów, aby:

  • Korzystając z modelu podstawowego ZBUDOWALI budynek oraz maszynę, która będzie symulować trzęsienie ziemi. Używając maszyny, przetestowali zaprojektowany budynek i sprawdzili, czy zostanie zniszczony w wyniku trzęsienia ziemi.
  • ZAPROGRAMOWALI swój model tak, aby wstrząsał budynkiem z różnymi prędkościami silnika. Poproś, aby go przetestowali i zanotowali, jak długo budynek nie upada przy różnych prędkościach (siła wstrząsu). Zwróć uwagę, aby uczniowie rozpoczęli testy od niskiej prędkości, a następnie ją zwiększali (25%, 50%, 75% i 100%). Poproś, aby wskazali projekty budynków, które od razu upadają. Dlaczego?

• Zachęć uczniów, żeby zastanowili się, jak z elementów LEGO^® można zbudować modele budynków, które podczas testowania będą się różnie zachowywać (np. dlatego, że mają różne rozmiary lub kształty — są wysokie i wąskie lub ciężkie i mają szeroką podstawę — lub są zbudowane z elastycznych elementów, które się wyginają, ale nie łamią). Poproś, aby sprawdzili, jak można wykorzystać prędkość silnika do oddania rosnącej siły działającej na budynek.

• 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 na podstawie swojego modelu i szkiców zademonstruje i objaśni:

  • swój projekt budynku (niech uczniowie opiszą rozmiar, kształt podstawy, konstrukcję lub elastyczność materiałów).
  • wyniki swoich testów;
  • dlaczego dany projekt budynku sprawdził się lub nie sprawdził;

• Poproś uczniów, aby indywidualnie wykorzystali przedstawione wyjaśnienia i wyniki testów i zdecydowali, który projekt najlepiej ograniczy negatywne skutki trzęsień ziemi dla ludzi. Uzasadniając dokonany wybór, uczniowie powinni porównać co najmniej dwa projekty.

• Poproś uczniów, żeby opowiedzieli o tym, jak zmodyfikowali swój model, aby go ulepszyć.

Jeśli chcesz przejść do części B – Wytłumacz, poproś uczniów, aby nie rozkładali swoich modeli lub przewidź 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: W niektórych częściach Stanów Zjednoczonych działa system ShakeAlert^® (system wczesnego ostrzegania przed trzęsieniami ziemi), który uruchamia syrenę, aby poinformować ludzi, że rozpoczęło się trzęsienie ziemi i wkrótce nastąpi wstrząs.

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

  • Ulepszcie i zaprogramujcie swój model budynku tak, aby alarm ostrzegał ludzi o zbliżającym się trzęsieniu ziemi.

• (10 min) Poproś uczniów, żeby podzielili się wiedzą, pomysłami lub umiejętnościami, które:

  • 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 skład ich modelu i programu wchodzi budynek i symulator trzęsienia ziemi, które współpracują ze sobą, umożliwiając przetestowanie odporności budynków na wstrząsy.
  • Uczniowie korzystają z kryteriów, aby ocenić, na ile dobrze ich rozwiązanie pozwala ograniczyć skutki trzęsienia ziemi dla ludzi.
  • Ich wyjaśnienie obejmuje porównanie co najmniej dwóch modeli budynków, umożliwiając podjęcie decyzji, który z nich sprawdza się najlepiej.

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:

• Zmień pierwsze zadanie: Poproś uczniów, aby przetestowali swój budynek jedynie przy jednej prędkości wstrząsów. Wyznacz czas na wykazanie, czy budynek zawali się „natychmiast”, czy na przykład po 5 lub 10 sekundach.

Jeśli chcesz, żeby lekcja była trudniejsza:

• Rozszerzenie zadania z części „Weryfikuj”: Poproś uczniów, aby zmodyfikowali swoje modele z części „Weryfikuj”, tak by pokazywały dodatkowe sposoby ostrzegania ludzi o niebezpieczeństwie związanym z zagrożeniem naturalnym.

• Rozdaj materiały edukacyjne na temat materiałów budowlanych używanych w starożytności przez budowniczych z Japonii, Chin czy Rzymu, które miały ograniczać uszkodzenia spowodowane przez trzęsienia ziemi. (Wyszukaj starożytne budynki odporne na trzęsienia ziemi w Chinach/Japonii/Rzymie). Poproś uczniów, aby przeanalizowali jeden przykład i opowiedzieli o najważniejszych pomysłach i faktach, o których się dowiedzieli.

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