Базовый набор SPIKE™ Prime

Считаем шаги

Исследуйте кинетическую энергию, возникающую во время движения предметов с постоянной скоростью.

45–90 мин
Продвинутый уровень
Классы 5–8
Watch your steps - Lesson Header

Подготовка к смешанному обучению

(Перед уроком)

При необходимости подготовьте план урока, используя материалы для начала работы, приведенные в приложении. Это поможет поближе познакомить вас и ваших учеников со SPIKE Prime.

— Обязательно посмотрите видео урока, опубликованное на этой странице.
— Ознакомьтесь с материалами для учащихся, которые можно загрузить на этой странице или в приложении SPIKE.
— Вы также можете:
— Выбрать подходящие инструменты и формат проведения урока. Например, смотреть видеоролики, читать материалы в учебнике и готовиться к практическим занятиям можно дома, а проводить эксперименты и собирать фактические данные лучше в классе.
— Использовать различные инструменты и индивидуальный подход к каждому ученику. Это позволит заинтересовать учащихся и улучшит результаты обучения.
— Предоставить различные возможности для виртуального сотрудничества и общения. Например, использовать:
— видеоконференции,
— блоги, чаты и записи на стене,
— цифровые версии рабочих листов учеников.
— Адаптировать планы занятий таким образом, чтобы учащиеся не сидели в классе на протяжении всего урока. Далее приведен пример плана урока.

— Далее приведены ещё несколько способов адаптации заданий к потребностям ваших учеников.
— Предложите учащимся посмотреть видеоролики, рассказывающие о задании, которое им предстоит выполнить. Для этого они могут перейти в приложение SPIKE или использовать URL-адрес, приведенный в рабочих листах учеников.
— Используйте другие материалы, которые уже имеются у вас по данной теме.
— Внесите необходимые изменения в Блокнот изобретателя, чтобы помочь учащимся подготовиться к занятию и сделать выводы на основе своих наблюдений (см. «Дополнительные ресурсы»).
— Используйте Краткие планы уроков (простые в использовании краткие разборы, которые можно распечатать на одной странице), чтобы вдохновить учащихся на поиски различных решений для поставленной задачи (см. «Дополнительные ресурсы»).

Обсуждение

(Перед уроком (20 мин.))

— На этом уроке мы будем изучать кинетическую энергию человека, идущего с постоянной скоростью. Сначала учащиеся будут измерять количество сделанных ими шагов. Затем они будут использовать этот параметр для вычисления пройденного расстояния, средней скорости и кинетической энергии, возникающей при ходьбе. Хаб оснащен встроенным акселерометром (датчиком ускорения), который может распознавать движения в трехмерном пространстве (т. е. вверх — вниз, влево — вправо, вперед — назад). Если прикрепить Хаб к бедру во время ходьбы, он будет перемещаться вместе с вами и регистрировать значения ускорения. На полученном в результате этого графике будут показаны зарегистрированные минимальное и максимальное значения ускорения. Точность измерения минимального и максимального значений будет зависеть от расположения Хаба относительно вертикальной оси при ходьбе. Точность «подсчета шагов» будет зависеть от качества измерения этих минимальных и максимальных значений, а также значений калибровки, использующихся в программе.

— Используйте различные материалы, чтобы заинтересовать детей изучением кинетической энергии.

Начало обсуждения

Начните обсуждение, задавая вопросы, связанные с темой урока. Вот несколько примеров таких вопросов.

— Как можно измерить свою скорость при ходьбе?
— Как измерить или вычислить энергию движущегося предмета?
— К какому виду относится измеренная энергия?

Попросите учащихся записать свои предположения в виде гипотез.

Исследование

(В классе (30 мин.))

— Дайте учащимся задание собрать прибор, который может посчитать количество пройденных шагов. Они могут придумать собственные модели или воспользоваться инструкциями в приложении, чтобы собрать модель шагомера.
— Попросите учащихся испытать свои модели, используя предложенную программу.
— Попросите их посмотреть на график зависимости ускорения от времени и объяснить, что такое «шаг».

Объяснение

(На уроке (15 мин.))

— Дайте учащимся немного времени, чтобы они смогли внести необходимые изменения в свои программы и сделать их эффективнее.
— Порекомендуйте им записывать как можно больше информации о ходе эксперимента.
— Пусть они экспортируют свои данные в виде файлов CSV, чтобы при необходимости их можно было использовать в другой программе.

Дополнение

(После урока (25 мин.))

— Если у учащихся есть наборы SPIKE Prime, предложите им выполнить задания в приложении SPIKE, чтобы применить полученные знания на практике, например:
— Попросите учащихся проиллюстрировать изменение кинетической энергии в процессе ходьбы или с помощью программы. Для выполнения этого задания они могут использовать док-станцию в качестве одного из программируемых устройств.
— Если у учащихся нет наборов, попросите их заполнить Блокнот изобретателя или выполнить одно из следующих дополнительных заданий. Большинство дополнительных заданий можно выполнить, используя данные, собранные во время практических занятий.
— Устройте обсуждение, в процессе которого учащиеся смогут обменяться полученной информацией. Для этого можно использовать любой метод/инструмент, который будет наиболее эффективным (например, вы можете провести обсуждение очно или в режиме онлайн).

Оценка

— Дайте оценку работе каждого учащегося.
— Для упрощения этой задачи можно использовать раздел «Оценка».

Возможности для оценки

Журнал педагога
Разработайте критерии оценки, максимально соответствующие вашим задачам, например следующие.

Задание выполнено частично.
Задание выполнено полностью.
Результаты превзошли ожидания.

Используйте следующие критерии для оценки успехов детей в обучении.

— Учащиеся могут запрограммировать устройство таким образом, чтобы оно фиксировало полученные данные в виде графика.
— Учащиеся могут рассказать о параметрах, показанных на графике.
— Учащиеся могут рассказать о зависимости кинетической энергии от скорости.

Самостоятельная оценка
Попросите каждого учащегося выбрать кубик, который, по его мнению, наилучшим образом соответствует качеству его работы на занятии.

— Синий. Я могу отобразить полученные данные на графике с помощью программы, приведенной в приложении.
— Желтый. Я самостоятельно могу построить график и объяснить результаты своей работы.
— Фиолетовый. Я смог (-ла) придумать собственные эксперименты.

Взаимная оценка

Предложите своим ученикам дать оценку работы друг друга.

— Пусть один ученик оценит работу другого, используя шкалу цветных кубиков, приведенную выше.
— Попросите учащихся предоставить конструктивный отзыв о работе друг друга, чтобы улучшить эффективность работы на следующем уроке. В рамках смешанного обучения у вас есть прекрасная возможность использовать инструменты видеоконференции или публикации в блогах.

assessment-general.png

Индивидуальный подход

Способы упростить задание

— Попросите учащихся воссоздать эксперимент, используя только Хаб. Написанная ими программа должна быть применима для подсчета шагов, когда Хаб расположен перпендикулярно полу.

Способы сделать задание ещё интереснее

— Предложите учащимся собрать собственные модели шагомеров.
— Дайте учащимся задание повторить испытание, используя смартфон или планшет в качестве шагомера, и затем сравнить результаты обоих экспериментов.
— Для выполнения этого задания необходимо приложение, способное отображать значения, регистрируемые датчиком устройства.

DIFF.png

Советы

Советы по сборке

45678_Science_20.png

Советы по программированию
Использование режима загрузки
Предполагается, что для выполнения заданий этого урока будет использоваться режим загрузки. Он обеспечивает более высокую частоту сбора данных Хабом. Это позволяет построить более точный график. Это также означает, что после завершения работы программы наборы данных необходимо импортировать.

Использование блока Stop (Остановить программу) для автоматического импортирования наборов данных
Этот блок завершает программу и автоматически запускает загрузку наборов собранных данных с Хаба на ваше устройство, подключенное по Bluetooth. При использовании USB-подключения наборы данных необходимо загружать вручную.

SPIKE PRIME Science Stop Block - en

Основная программа

SPIKE Prime Science Watch your Steps - Step03 - ru-ru

Советы по сбору данных

Далее приведен пример того, какие данные учащиеся могут получить в результате этого эксперимента.

DATA-Example.png

Дополнительно

Развитие математических навыков

Для развития математических навыков дайте учащимся следующее задание.

— Попросите учащихся определить параметры эксперимента, для которых необходимо использовать приблизительные значения. Обратите их внимание на то, что длина шагов не всегда постоянна и что шагомеры обладают ограниченной степенью достоверности измерений (т. е. точность измерений ограничена погрешностью измерений).
— Дайте учащимся задание определить, как будет выглядеть оптимальный график движения человека при ходьбе.

Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.

MATH.png

Развитие языковых навыков

Способы развития языковых навыков

— Попросите учащихся разобраться, каким образом смарт-часы и смартфоны определяют количество пройденных шагов. Дайте им задание написать короткое объяснение принципа работы различных устройств, в том числе рассказать об их допустимой погрешности.
— Дайте учащимся задание выяснить, каким образом с точки зрения искусственного интеллекта функция распознавания шаблонов данных помогает смарт-устройствам распознавать шаги.

Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.

LA.png

Перспективы профессионального развития

Учащиеся, которым было интересно данное задание, могут попробовать себя в следующих сферах деятельности:
— терапевтическая помощь;
— технология и инженерное дело.

ФГОС ООО. Предметные результаты обучения

11. 1 Филология. Русский язык. Родной язык

1) совершенствование видов речевой деятельности (аудирования, чтения, говорения и письма), обеспечивающих эффективное овладение разными учебными предметами и взаимодействие с окружающими людьми в ситуациях формального и неформального межличностного и межкультурного общения;
3) использование коммуникативно-эстетических возможностей русского и родного языков;
6) обогащение активного и потенциального словарного запаса, расширение объема используемых в речи грамматических средств для свободного выражения мыслей и чувств адекватно ситуации и стилю общения;
7) овладение основными стилистическими ресурсами лексики и фразеологии языка, основными нормами литературного языка (орфоэпическими, лексическими, грамматическими, орфографическими, пунктуационными), нормами речевого этикета; приобретение опыта их использования в речевой практике при создании устных и письменных высказываний; стремление к речевому самосовершенствованию.

11.3 Математика и информатика
5) овладение системой функциональных понятий, развитие умения использовать функционально-графические представления для решения различных математических задач, для описания и анализа реальных зависимостей;
8) овладение простейшими способами представления и анализа статистических данных; формирование представлений о статистических закономерностях в реальном мире и о различных способах их изучения, о простейших вероятностных моделях; развитие умений извлекать информацию, представленную в таблицах, на диаграммах, графиках, описывать и анализировать массивы числовых данных с помощью подходящих статистических характеристик, использовать понимание вероятностных свойств окружающих явлений при принятии решений;
9) развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера и задач из смежных дисциплин с использованием при необходимости справочных материалов, компьютера, пользоваться оценкой и прикидкой при практических расчетах;
10) формирование информационной и алгоритмической культуры; формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации; развитие основных навыков и умений использования компьютерных устройств;
11) формирование представления об основных изучаемых понятиях: информация, алгоритм, модель – и их свойствах;
12) развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе; развитие умений составить и записать алгоритм для конкретного исполнителя; формирование знаний об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях; знакомство с одним из языков программирования и основными алгоритмическими структурами - линейной, условной и циклической.

11.5. Естественнонаучные предметы

1) овладение научным подходом к решению различных задач;
2) овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
3) овладение умением сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с объективными реалиями жизни.

11.5 Естественнонаучные предметы. Биология
5) формирование представлений о значении биологических наук в решении проблем необходимости рационального природопользования, защиты здоровья людей в условиях быстрого изменения экологического качества окружающей среды;
6) освоение приемов оказания первой помощи, рациональной организации труда и отдыха, выращивания и размножения культурных растений и домашних животных, ухода за ними.

11.5 Естественнонаучные предметы. Физика

1) формирование представлений о закономерной связи и познаваемости явлений природы, об объективности научного знания; о системообразующей роли физики для развития других естественных наук, техники и технологий; научного мировоззрения как результата изучения основ строения материи и фундаментальных законов физики;
2) формирование первоначальных представлений о физической сущности явлений природы (механических, тепловых, электромагнитных и квантовых), видах материи (вещество и поле), движении как способе существования материи; усвоение основных идей механики, атомно-молекулярного учения о строении вещества, элементов электродинамики и квантовой физики; овладение понятийным аппаратом и символическим языком физики;
3) приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов; понимание неизбежности погрешностей любых измерений;
4) понимание физических основ и принципов действия (работы) машин и механизмов, средств передвижения и связи, бытовых приборов, промышленных технологических процессов, влияния их на окружающую среду; осознание возможных причин техногенных и экологических катастроф;
7) развитие умения планировать в повседневной жизни свои действия с применением полученных знаний законов механики, электродинамики, термодинамики и тепловых явлений с целью сбережения здоровья.

11.7 Технология
2) овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления изделий, обеспечения сохранности продуктов труда;
4) формирование умений устанавливать взаимосвязь знаний по разным учебным предметам для решения прикладных учебных задач;
5) развитие умений применять технологии представления, преобразования и использования информации, оценивать возможности и области применения средств и инструментов ИКТ в современном производстве или сфере обслуживания;
6) формирование представлений о мире профессий, связанных с изучаемыми технологиями, их востребованности на рынке труда.

11.8. Физическая культура
3) приобретение опыта организации самостоятельных систематических занятий физической культурой с соблюдением правил техники безопасности и профилактики травматизма; освоение умения оказывать первую доврачебную помощь при легких травмах; обогащение опыта совместной деятельности в организации и проведении занятий физической культурой, форм активного отдыха и досуга;
4) расширение опыта организации и мониторинга физического развития и физической подготовленности; формирование умения вести наблюдение за динамикой развития своих основных физических качеств: оценивать текущее состояние организма и определять тренирующее воздействие на него занятий физической культурой посредством использования стандартных физических нагрузок и функциональных проб, определять индивидуальные режимы физической нагрузки, контролировать направленность ее воздействия на организм во время самостоятельных занятий физическими упражнениями с разной целевой ориентацией;
5) формирование умений выполнять комплексы общеразвивающих, оздоровительных и корригирующих упражнений, учитывающих индивидуальные способности и особенности, состояние здоровья и режим учебной деятельности; овладение основами технических действий, приемами и физическими упражнениями из базовых видов спорта, умением использовать их в разнообразных формах игровой и соревновательной деятельности; расширение двигательного опыта за счет упражнений, ориентированных на развитие основных физических качеств, повышение функциональных возможностей основных систем организма, в том числе в подготовке к выполнению нормативов Всероссийского физкультурно- спортивного комплекса «Готов к труду и обороне» (ГТО).

В помощь преподавателю

Учащиеся смогут:
• Научитесь определять количество сделанных шагов, как показано на графике зависимости ускорения от времени.
• Вычислите свою среднюю скорость и кинетическую энергию при ходьбе, используя значение количества шагов.

Базовый набор LEGO® Education SPIKE Prime
Устройство с установленным на нем приложением LEGO Education SPIKE

ФГОС ООО. Предметные результаты обучения

11.1 Филология. Русский язык. Родной язык
1, 3, 6, 7
11.3 Математика и информатика
5, 8, 9, 10, 11, 12
11.5 Естественнонаучные предметы
1, 2, 3
11.5 Естественнонаучные предметы. Биология
5, 6
11.5 Естественнонаучные предметы.
Физика
1, 2, 3, 4, 7
11.7 Технология
2, 4, 5, 6
11.8. Физическая культура
3, 4, 5

Изучаемые темы по ПООП ООО

Русский язык

Речь. Речевая деятельность

  • Текст как продукт речевой деятельности. Формально-смысловое единство и его коммуникативная направленность текста: тема, проблема, идея; главная, второстепенная и избыточная информация.
  • Создание устных высказываний разной коммуникативной направленности в зависимости от сферы и ситуации общения.
  • Информационная переработка текста (план, конспект, аннотация).
  • Написание сочинений, писем, текстов иных жанров.

Математика

Алгебраические выражения

  • Использование букв для обозначения чисел, вычисление значения алгебраического выражения, применение алгебраических выражений для записи свойств арифметических действий, преобразование алгебраических выражений.

Понятие функции

  • Декартовы координаты на плоскости. Формирование представлений о
    метапредметном понятии «координаты». Способы задания функций: аналитический, графический, табличный. График функции. Примеры функций, получаемых в процессе исследования различных реальных процессов и решения задач. Значение функции в точке.
  • Свойства функций: область определения, множество значений, нули, промежутки знакопостоянства, промежутки возрастания и убывания, наибольшее и наименьшее значения. Исследование функции по ее графику.
  • Непрерывность функции. Кусочно заданные функции.

Линейная функция

  • Свойства и график линейной функции. Угловой коэффициент прямой.
  • Расположение графика линейной функции в зависимости от ее углового коэффициента и свободного члена.

Графики функций

  • Преобразование графика функции y = f (x) для построения графиков функций вида y = af (kx + b) + c
  • Графики функций
    y = a + k / (x + b), y = √x, y = ∛x, y = |x|.

Информатика

Исполнители и алгоритмы

  • Программное управление роботом.
  • Управление. Сигнал. Обратная связь.

Алгоритмические конструкции

  • Линейный алгоритм.
  • Конструкция «ветвление». Условный оператор: полная и неполная формы.
    Выполнение и невыполнение условия (истинность и ложность высказывания).
  • Простые и составные условия. Запись составных условий.
  • Конструкция «повторения»: циклы с заданным числом повторений, с условием выполнения, с переменной цикла.
  • Запись алгоритмических конструкций в выбранном языке программирования.

Разработка алгоритмов и программ

  • Переменная: имя и значение;
  • Задачи на обработку данных, нахождение максимума/минимума,
    сравнение данных, вывод данных на экран.

Робототехника

  • Примеры роботизированных систем. Исполнительные устройства, датчики. Система команд робота. Конструирование робота. Моделирование робота парой: исполнитель команд и устройство управления. Ручное и программное управление роботами;
  • Анализ алгоритмов действий роботов. Испытание механизма робота, отладка программы управления роботом.

Биология

Человек и его здоровье

Введение в науки о человеке

  • Значение знаний об особенностях строения и жизнедеятельности
    организма человека для самопознания и сохранения здоровья. Комплекс наук, изучающих организм человека. Научные методы изучения человеческого организма (наблюдение, измерение, эксперимент). Место человека в системе животного мира. - Сходства и отличия человека и животных.

Опора и движение

  • Опорно-двигательная система: строение, функции. Кость: химический состав, строение, рост. Соединение костей. Скелет человека. Особенности скелета человека, связанные с прямохождением и трудовой деятельностью. Влияние факторов окружающей среды и образа жизни на развитие скелета. Мышцы и их функции.
  • Значение физических упражнений для правильного формирования скелета и мышц. Гиподинамия.

Здоровье человека и его охрана

  • Влияние физических упражнений на органы и системы органов.
  • Культура отношения к собственному здоровью и здоровью окружающих.

Физика

  • Физика и физические методы изучения природы
    Физика – наука о природе. Физические тела и явления. Наблюдение и описание физических явлений. Физический эксперимент. Моделирование явлений и объектов природы.
  • Физические величины и их измерение. Точность и погрешность измерений. Международная система единиц.
  • Физические законы и закономерности. Физика и техника. Научный метод познания. Роль физики в формировании естественнонаучной грамотности.

Механические явления

  • Физические величины, необходимые для описания движения и взаимосвязь между ними (путь, перемещение, скорость, ускорение, время движения).
  • Потенциальная и кинетическая энергия. Превращение одного вида механической энергии в другой. Закон сохранения полной механической энергии.

Технология

  • Развитие многофункциональных ИТ-инструментов. Медицинские технологии. Тестирующие препараты.
  • Технологическая система как средство для удовлетворения базовых и социальных нужд человека. Входы и выходы технологической системы. Управление в технологических системах. Обратная связь. Развитие технологических систем и последовательная передача функций управления и контроля от человека технологической системе.
  • Робототехника. Системы автоматического управления. Программирование работы устройств.
  • Сборка моделей. Исследование характеристик конструкций. Проектирование и конструирование моделей по известному прототипу. Испытания, анализ, варианты модернизации. Модернизация продукта. - Разработка конструкций в заданной ситуации: нахождение вариантов, отбор решений, проектирование и конструирование, испытания, анализ, способы модернизации, альтернативные решения.

Построение образовательных траекторий и планов в области профессионального самоопределения

  • Предпрофессиональные пробы в реальных и / или модельных условиях, дающие представление о деятельности в определенной сфере.

Физическая культура

Физическая культура человека

  • Здоровье и здоровый образ жизни. Контроль и наблюдение за состоянием здоровья, физическим развитием и физической подготовленностью. Способы двигательной (физкультурной) деятельности.

Организация и проведение самостоятельных занятий физической культурой

  • Подготовка к занятиям физической культурой (выбор мест занятий, инвентаря и одежды, планирование занятий с разной функциональной направленностью). Подбор упражнений и составление индивидуальных комплексов для утренней зарядки, физкультминуток, физкультпауз, коррекции осанки и телосложения.

Оценка эффективности занятий физической культурой

  • Самонаблюдение и самоконтроль. Оценка эффективности занятий. Оценка техники осваиваемых упражнений, способы выявления и устранения технических ошибок. Измерение резервов организма (с помощью простейших функциональных проб).

Учебные материалы

Рабочий лист ученика

Загрузите и просмотрите эти материалы или разошлите их учащимся в формате HTML-страницы или документа PDF, который можно распечатать.