Sử dụng ý tưởng từ thiên nhiên

(LƯU Ý: Bài học này bao gồm Phần A và Phần B. Cả hai đều quan trọng trong việc tiếp cận tiêu chuẩn học tập đầy đủ. Nếu thời gian có hạn, hãy xem xét cả hai phần để chọn ra các chi tiết đáp ứng nhu cầu của học sinh.)

Trọng tâm của bài học này là thiết kế kỹ thuật và phỏng sinh học - những cách con người sử dụng ý tưởng từ thiên nhiên để thiết kế các giải pháp cho nhiều vấn đề của nhân loại. Học sinh sẽ thiết kế và lắp ráp một giải pháp như vậy.
Bài học có đi kèm một số đề xuất để truyền cảm hứng. Khuyến khích học sinh tự thiết kế và lắp ráp ý tưởng của riêng mình để giải quyết vấn đề con người tuỳ chọn. Nhấn mạnh rằng không có mô hình chính xác tuyệt đối.

• Nền tảng khoa học - Học hỏi từ thiên nhiên: Phỏng sinh học là quá trình lấy cảm hứng từ các sinh vật sống khác để thiết kế các giải pháp cho những vấn đề của con người.
  • Cảm hứng có thể đến từ sự hiểu biết về cách các sinh vật sử dụng những cơ quan cảm giác của chúng hoặc nhiều cấu tạo bên trong và bên ngoài khác, bao gồm cả các cấu tạo và quá trình vi mô.
  • Trong bài học này, học sinh được giới hạn chỉ phỏng theo các cấu tạo bên ngoài của những loài động vật mà mắt thường có thể nhìn thấy được.
  • Các ví dụ được cung cấp kèm theo đề xuất chia sẻ những liên quan đến ánh sáng và âm thanh (đảm bảo tính mạch lạc cho Học phần). Chọn số lượng và loại ví dụ đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh.
  • Để hỗ trợ học sinh thiết kế phát minh, hãy chia sẻ cả những hình ảnh/thông tin về các bộ phận cơ thể động vật khác nhau để khơi dậy cảm hứng.
• Xây dựng kiến thức tiền đề - Học hỏi từ thiên nhiên: Sử dụng các tài liệu khoa học cốt lõi của giáo viên, chia sẻ thông tin, hình ảnh và định nghĩa.
  • Các bộ phận bên ngoài cơ thể của động vật bao gồm sừng, lông mao, mang, chân khớp, cánh, mỏ, mắt, lông vũ, vảy, tai, ngòi chích, râu, mũi, mí mắt, vỏ, lông gai và màu sắc tươi sáng hoặc hoa văn theo màu.
  • Động vật sử dụng các bộ phận cơ thể để sinh sản, phát triển và tồn tại trong môi trường của chúng, chẳng hạn như hòa lẫn vào môi trường xung quanh để đảm bảo an toàn, bảo vệ cơ thể hoặc tránh xa kẻ săn mồi.
  • Con người sử dụng ý tưởng từ thiên nhiên để tạo ra các phát minh. Ví dụ về ánh sáng và âm thanh: 1) Làm mô hình bóng đèn LED theo hình dạng của một chiếc đèn lồng đom đóm giúp tạo ra nhiều ánh sáng hơn với ít năng lượng hơn; 2) Thiết kế đoàn tàu hoặc các bộ phận của tuabin gió vận hành yên tĩnh hơn bằng cách mô phỏng theo hình dạng mỏ của chim bói cá, giảm tiếng ồn cho các khu phố lân cận; 3) Thiết kế các vật liệu nhạy sáng thay đổi màu sắc theo mức độ ánh sáng, cho phép máy móc và con người hòa lẫn với xung quanh.
  • Những phát minh quen thuộc và nguồn cảm hứng: máy bay - cánh chim; máy bay trực thăng - chuồn chuồn và chim ruồi; mũ bảo hiểm xe đạp - mai rùa; hình dạng tàu ngầm - cá voi; cánh tay nhân tạo - vòi voi (bài học Cấu trúc động vật)
  • Từ vựng chính: các bộ phận cơ thể, sinh tồn, phát minh
• Kinh nghiệm lắp ráp và lập trình: Xem lại các đề xuất trong mục Kế hoạch Bài giảng. Đối với bài học này, giáo viên cũng có thể muốn
  • Củng cố lại bằng tất cả hướng dẫn trong menu Bắt đầu của ứng dụng SPIKE.
  • Thử một hoặc nhiều bài học khác trong bài học Khoa học: Mắt thấy! Tai nghe! Tay làm! để có thêm kinh nghiệm lắp ráp và làm quen với Khối Biểu tượng trong Ứng dụng SPIKE.
  • Làm rõ rằng bài học này không bắt buộc lập trình.
• Tài nguyên: Sử dụng nền tảng ở trên, lựa chọn và tìm kiếm thông tin, hình ảnh hoặc video phù hợp với lứa tuổi về 1) các bộ phận bên ngoài của động vật và 2) phỏng sinh học. Đối với phỏng sinh học, hãy tìm kiếm bằng từ khóa ví dụ về phỏng sinh học hoặc ví dụ về mô phỏng sinh học + ánh sáng và âm thanh. Xác định cách cung cấp thông tin khoa học này cho học sinh - sẽ có bao nhiêu ví dụ, chia sẻ thông tin ở đâu, có bao nhiêu lựa chọn để cung cấp, v.v. Thu thập vật liệu thủ công để hỗ trợ học sinh cải thiện mô hình của mình.

PHẦN A (45 phút)

• Giới thiệu (các) nhân vật chính của câu chuyện và thử thách đầu tiên: Daniel, Sofie, Leo và Maria đã học được rằng một số bóng đèn được tạo ra bằng việc sử dụng ý tưởng từ cách đom đóm tạo ra ánh sáng. Hãy giúp các bạn tìm hiểu về những ý tưởng lấy từ thiên nhiên khác.

• SUY NGHĨ - Chia sẻ những ví dụ về phỏng sinh học và các bộ phận động vật đã thu thập và tạo một cuộc thảo luận ngắn gọn về (các) chủ đề bài học.

  • Hãy quan sát những hình ảnh này. Các loài động vật sử dụng những bộ phận này để tồn tại ra sao? Con người có thể làm điều tương tự không? (Câu trả lời sẽ khác nhau dựa vào các hình ảnh phỏng sinh học được tìm thấy: Không, con người không thể: tự tạo ra ánh sáng - đom đóm; bay hoặc sử dụng mỏ để di chuyển lặng lẽ - chim; lặn sâu dưới nước - cá voi; rụt đầu vào mai - rùa.)
  • Một số phát minh tạo mối liên tưởng đến động vật là gì? (Ví dụ: cánh máy bay và cánh quạt trực thăng để bay như chim hoặc côn trùng; tàu ngầm để lặn như cá voi; mũ bảo hiểm để bảo vệ đầu của chúng ta như mai rùa; bóng đèn tạo ra ánh sáng như đom đóm; xe lửa và tuabin gió quay lặng lẽ như chim)
  • Hãy xem thêm những hình ảnh khác. Kể tên những bộ phận cơ thể động vật trong ảnh. (Câu trả lời sẽ khác nhau tuỳ theo những bức ảnh về bộ phận của động vật được tìm thấy: sừng, lông mao, mang, chân khớp, cánh, mỏ, mắt, lông vũ, vảy, tai, ngòi chích, râu, mũi, mí mắt, vỏ, lông gai và màu sắc tươi sáng hoặc hoa văn theo màu)
  • Hãy suy nghĩ về các bộ phận cơ thể động vật khác nhau. Chúng có thể giúp giải quyết vấn đề gì của con người? (Gợi ý và đưa ra ý tưởng của học sinh để chia sẻ.)

• Phát một Bộ SPIKE^™ Essential và một thiết bị cho mỗi nhóm.

• Khi học sinh thực hiện, hãy làm rõ rằng các em có thể thiết kế và lắp ráp bất kỳ giải pháp nào cho mọi vấn đề của con người, sử dụng cảm hứng từ tất cả các loài động vật. Mục Tham gia của bài học có đi kèm một số đề xuất. Hãy nhấn mạnh rằng không có mô hình chính xác tuyệt đối và bài học dự án mở này không bắt buộc lập trình.

• Yêu cầu học sinh:

  • Sử dụng cảm hứng từ mục Tham gia nhằm chọn ra một vấn đề của con người để giải quyết và một bộ phận cơ thể động vật có thể giúp giải quyết vấn đề đó.
  • Vẽ ý tưởng của mình, bao gồm cả bộ phận cơ thể động vật truyền cảm hứng cho ý tưởng đó và cách thiết kế giúp ích được cho con người. (Yêu cầu học sinh nêu tên bộ phận của loài vật và khoanh tròn, chú thích hoặc thể hiện cách các em sẽ sử dụng bộ phận ấy trong ý tưởng của mình.)
  • Hãy suy nghĩ về các vật liệu tốt nhất để sử dụng.
  • Bắt đầu LẮP RÁP mô hình ý tưởng của mình.
  • (Không bắt buộc) Bắt đầu LẬP TRÌNH mô hình để thể hiện cách thức hoạt động.

• Khi được một nửa quá trình, hãy yêu cầu học sinh trao đổi ý tưởng bằng cách sử dụng một quy trình quen thuộc trong lớp học rồi cập nhật vào mô hình những cảm hứng các em có được từ việc chia sẻ.

  • Thử nghiệm mô hình của mình. Điều chỉnh mô hình để hoạt động theo cách các em dự định.

• Giúp các em suy nghĩ về cách kết hợp các vật liệu thủ công với các chi tiết LEGO^® trong ý tưởng thiết kế của mình. Khuyến khích học sinh phát huy trí tưởng tượng trong những vấn đề mà các em thiết kế và các vật liệu các em chọn.

• Yêu cầu các em tập trung để chia sẻ.

• Yêu cầu mỗi nhóm chia sẻ và giải thích tiến trình có trong giải pháp thiết kế của các em (mô hình và bản phác thảo), bao gồm:

  • Vấn đề các em muốn giải quyết và lý do lựa chọn.
  • Các em đã lấy cảm hứng từ bộ phận cơ thể động vật nào và cách loài vật dùng nó.
  • Các em muốn phát minh của mình hoạt động ra sao. (Học sinh có thể mô tả bằng lời nói hoặc thể hiện trực quan cách các giải pháp của các em hoạt động thay vì phải hoàn thành một mô hình hoạt động được.)
  • Thiết kế có hiệu quả không hay các em đã phải điều chỉnh thêm.
  • Thiết kế những thách thức mà các em muốn giúp đỡ.

Nếu muốn tiếp tục Phần B - Giải thích, hãy yêu cầu học sinh giữ nguyên mô hình hoặc cho thêm thời gian để các em lắp ráp lại.

PHẦN B (45 phút)

• Lặp lại các bước từ Phần A - Giải thích để yêu cầu các nhóm khác trình bày và giải thích hiểu biết của mình.

• Yêu cầu học sinh:

  • (10 phút) Tiếp tục lặp lại và thử nghiệm mô hình của các em cho đến khi chúng hoạt động như mong đợi.
  • (15 phút) Trình bày phát minh của các em và cho thấy cách phát minh đó giải quyết (các) vấn đề của con người bằng cách sử dụng ý tưởng từ một bộ phận cơ thể động vật.

• (5 phút) Mời học sinh chia sẻ kiến thức, ý tưởng, hoặc kỹ năng:

  • Giúp các em hoàn thành thử thách.
  • Các em học được trong khi lắp ráp.

• Yêu cầu học sinh dọn dẹp các bộ công cụ và khu vực làm việc.

• Đặt câu hỏi hướng dẫn để gợi mở suy nghĩ và quyết định cho học sinh trong khâu lên ý tưởng, lắp ráp và lập trình.

Danh sách kiểm tra những mục cần quan sát

• Xem lại các mục tiêu học tập (mục Hỗ trợ Giáo viên).
• Sử dụng danh sách kiểm tra để quan sát sự tiến bộ của học sinh:
  • Mô tả và thiết kế của các em xác định được một số ví dụ về cách động vật sử dụng các cấu tạo bên ngoài để tồn tại (sử dụng thông tin khoa học được cung cấp).
  • Thiết kế của các em giải quyết được vấn đề của con người và có chứa tính năng phỏng theo một bộ phận cơ thể động vật nhất định. (Học sinh có thể mô tả bằng lời nói hoặc thể hiện trực quan cách các giải pháp của các em hoạt động thay vì phải hoàn thành một mô hình hoạt động được.)
  • Các em mô tả được vật liệu mình sử dụng và các tính năng trong thiết kế của mình.

Tự đánh giá

Yêu cầu mỗi học sinh chọn một khối lắp ráp mà em cảm thấy thể hiện đúng nhất hiệu suất của mình.

• Khối xanh dương: Em nghĩ mình có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối vàng: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối xanh lá: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình và còn có thể giúp một bạn khác thực hiện.

Phản hồi từ bạn bè

Triển khai theo các nhóm nhỏ, cho học sinh thảo luận về trải nghiệm của các em khi làm việc nhóm.
Khuyến khích học sinh sử dụng các cách nói như:

• Mình thích cách bạn...
• Bạn có thể giải thích thêm cho mình về cách...

Đơn giản hóa bài học này bằng cách:

• Thu hẹp các lựa chọn hoặc cung cấp một vấn đề cụ thể của con người và liên kết nó với một cấu tạo bên ngoài của loài vật nhất định. Nhấn mạnh rằng học sinh có thể lắp ráp giải pháp thiết kế của mình mà không cần sử dụng Bộ não hoặc lập trình.
  Tăng độ khó bằng cách:
• Yêu cầu học sinh LẬP TRÌNH mô hình của các em để cho thấy phát minh hoạt động như thế nào. Nếu muốn, hãy mời các em mở rộng thử thách Chế tạo bằng cách kết hợp hai hoặc nhiều cấu tạo cơ thể động vật để giải quyết nhiều vấn đề.

• Yêu cầu học sinh phát triển bản vẽ thiết kế (trong mục Khám phá) thành tờ rơi hoặc quảng cáo cho phát minh của mình. Yêu cầu các em sử dụng mũi tên, khoanh tròn và chú thích để giải thích cách phát minh hoạt động. Các em cũng có thể thêm một vài câu từ để mọi người biết tại sao nên sử dụng phát minh này.

Nếu có thể, hoạt động này sẽ kéo dài hơn 45 phút của bài học.