Chuẩn bị ứng phó thiên tai

(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 yếu tố đáp ứng nhu cầu của học sinh.)

Trong bài học này, học sinh sẽ tiếp thu kiến thức thông qua việc so sánh nhiều cách để giảm thiểu tác động của động đất đối với các tòa nhà và những người sống trong đó. Do đó, cả lớp cần lắp ráp nhiều giải pháp khác nhau để hỗ trợ so sánh. Mô hình/chương trình ví dụ thể hiện một số thiết kế tòa nhà hiệu quả, cùng với máy để thử nghiệm. Hướng dẫn học sinh sử dụng các ví dụ để lấy cảm hứng rồi tự thiết kế và lắp ráp ý tưởng của riêng mình về một cấu trúc chống động đất.

• Lưu ý rằng mỗi nhóm học sinh cần sáng tạo một thiết kế tòa nhà. Sau đó, các nhóm tiến hành so sánh thiết kế và kết quả. Hãy giúp học sinh tạo ra các tiêu chí so sánh.

• Nền tảng khoa học - Động đất: Các quá trình tự nhiên của Trái Đất, chẳng hạn như sự dịch chuyển đột ngột của vỏ Trái Đất hoặc hoạt động núi lửa, có thể gây ra động đất.

• Xây dựng kiến thức tiền đề - Chuẩn bị ứng phó động đất: Sử dụng các tài liệu khoa học cốt lõi của giáo viên (và video nếu tìm được - xem Tài liệu), chia sẻ thông tin, hình ảnh và định nghĩa.

  • Động đất là một thảm họa gây ra do quá trình tự nhiên trên Trái Đất (những thảm họa khác bao gồm lũ lụt, sóng thần và núi lửa phun trào). Trong một trận động đất, mặt đất có thể rung chuyển dữ dội, gây thiệt hại hoặc phá hủy các tòa nhà và đe dọa sự an toàn của người dân.
  • Con người có thể giảm thiểu tác động (ảnh hưởng) của động đất bằng nhiều cách, chẳng hạn như thiết kế các tòa nhà chống động đất. Những tòa nhà này sử dụng cả hình dạng và vật liệu để giảm nguy hiểm. Chúng cũng có các phần được thiết kế nhằm chịu hư hại để tránh tình trạng toàn bộ tòa nhà bị sập, tương tự như cách bộ phận cản sốc của xe hơi có thể bị bóp méo để bảo vệ những người bên trong bằng cách hấp thụ xung lực từ vụ tai nạn.
  • Công tác chuẩn bị, chẳng hạn như với các hệ thống báo động thiên tai khẩn cấp, cũng cảnh báo để mọi người nhanh chóng di dời đến nơi an toàn.
  • Từ vựng chính: quá trình Trái Đất, thiên tai, động đất

• Kinh nghiệm lắp ráp và lập trình: Xem lại các đề xuất trong Kế hoạch Bài giảng. Đối với bài học này, giáo viên cũng có thể muốn

  • Củng cố lại bằng hướng dẫn Động cơ trong menu Bắt đầu của ứng dụng SPIKE.
  • Sử dụng các mục Khối Sự kiện và Động cơ ở menu Trợ giúp>Khối hình chữ trong Ứng dụng SPIKE để hỗ trợ thêm.

• Tài liệu: Tìm video về thử nghiệm động đất (tìm kiếm: cấu trúc chống chịu động đất). Nếu muốn, hãy chia sẻ những điều này khi xây dựng kiến thức nền tảng.

PHẦN A (45 phút)

• Giới thiệu (các) nhân vật chính của câu chuyện và thử thách đầu tiên: Leo biết một vài nơi có xảy ra hiện tượng động đất. Để đảm bảo an toàn cho mọi người, hãy giúp Leo thiết kế các tòa nhà kiên cố chống chịu được động đất.

• SUY NGHĨ - Triển khai một cuộc thảo luận ngắn gọn về (các) chủ đề bài học, sử dụng hình ảnh câu chuyện nếu muốn.

  • Các tòa nhà ít có khả năng bị hư hại nhất do động đất có hình dạng thế nào? Tại sao? (hình tam giác và hình chóp; chúng vững chãi và ít bị rung lắc nhất.)
  • Vật liệu lắp ráp nào đủ chắc chắn trước lực rung chuyển của động đất? Tại sao? (thép; loại vật liệu này vừa chắc chắn, vừa có khả năng uốn cong chứ không gãy.)
  • Con người thiết kế các tòa nhà giúp giảm thiểu tác động của động đất như thế nào? (Sử dụng vật liệu/hình dạng thích hợp, như thép + hình tam giác; thử nghiệm và cải tiến thiết kế để tìm ra giải pháp tốt nhất.)

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

• Khi các em thực hiện, hãy cân nhắc chia sẻ các ví dụ dưới đây để hỗ trợ cho việc lắp ráp hoặc lập trình. Nói rõ rằng đây chỉ là các đề xuất cho các cấu trúc chống động đất. Các nhóm học sinh nên tự thiết kế và lắp ráp ý tưởng của riêng mình về một cấu trúc như vậy.

• Yêu cầu học sinh:

  • Sử dụng mô hình cơ sở để LẮP RÁP một tòa nhà và một máy rung mô phỏng trận động đất. Sử dụng máy để kiểm tra thiết kế tòa nhà xem liệu nó có bị phá hủy bởi động đất hay không.
  • LẬP TRÌNH mô hình của các em để làm rung chuyển tòa nhà ở các tốc độ động cơ khác nhau. Kiểm tra và ghi lại thời gian đứng vững ở các tốc độ khác nhau (lực lắc ngang). Hãy nhớ bắt đầu thử nghiệm từ tốc độ thấp và sau đó tăng dần (25%, 50%, 75% và 100%). Xác định kiểu thiết kế tòa nhà sẽ bị sập ngay lập tức. Tại sao?

• Giúp các em động não về cách sử dụng các chi tiết LEGO^® để tạo ra các mô hình tòa nhà có hiệu quả khác nhau trong quá trình thử nghiệm (ví dụ: vì chúng có kích thước hoặc hình dạng khác nhau - cao và hẹp hoặc quá nặng ở phần trên với diện tích móng rộng - hoặc sử dụng các mảnh ghép dẻo có thể uốn cong nhưng không bị gãy. Tìm hiểu về các cách sử dụng tốc độ động cơ để thể hiện gia tăng lực tác động lên tòa nhà.

• 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 hoạt động chia sẻ.

Ý tưởng mẫu

• Yêu cầu các em tập trung để chia sẻ. 

• Yêu cầu mỗi nhóm sử dụng mô hình và bản phác thảo để chứng minh và giải thích:

  • Thiết kế tòa nhà của các em. (Nhắc các em mô tả kích thước, hình dạng cơ sở, cấu trúc hoặc tính linh hoạt của vật liệu.)
  • Kết quả thử nghiệm của các em.
  • Lý do giải pháp thiết kế tòa nhà thành công hoặc thất bại.

• Yêu cầu học sinh sử dụng riêng biệt các giải thích và kết quả thử nghiệm đã được trình bày để quyết định giải pháp thiết kế nào tối ưu trong việc giảm thiểu tác động của động đất đối với con người. Các em nên so sánh ít nhất hai thiết kế để giải thích sự lựa chọn của mình.

• Mời học sinh chia sẻ những thay đổi các em đã thực hiện để cải thiện hiệu suất của mô hình.

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.

• (5 phút) Chia sẻ kiến thức nền tảng để giúp học sinh Chế tạo: Ở một số vùng của Hoa Kỳ, hệ thống ShakeAlert^® (một hệ thống cảnh báo sớm động đất) phát ra tiếng còi báo động để cho mọi người biết một trận động đất đã bắt đầu và rung lắc sẽ sớm xảy ra.

• (15 phút) Yêu cầu học sinh thực hiện lại và thử nghiệm mô hình của các em để hoàn thành thử thách tiếp theo trong ứng dụng:

  • Cải thiện và lập trình mô hình tòa nhà để có cảnh báo cho mọi người rằng sắp xảy ra động đất.

• (10 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 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 hình và chương trình của các em bao gồm một tòa nhà và một máy mô phỏng động đất phối hợp với nhau để thử nghiệm khả năng chống rung của các tòa nhà.
  • Các em sử dụng các tiêu chí để đánh giá giải pháp của mình hoạt động tốt ra sao trong việc giảm thiểu tác động của trận động đất đối với con người.
  • Phần giải thích của các em so sánh ít nhất hai mô hình tòa nhà để quyết định xem mô hình nào hoạt động tốt nhất.

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:

• Điều chỉnh thử thách đầu tiên: Yêu cầu học sinh thử nghiệm tòa nhà của các em chỉ ở một tốc độ lắc. Đặt ra giới hạn thời gian để quyết định xem tòa nhà có sập "ngay lập tức" hay không, chẳng hạn như 5 hoặc 10 giây.

Tăng độ khó bằng cách:

• Mở rộng thử thách Chế tạo: Yêu cầu học sinh thay đổi các mô hình trong phần Chế tạo để chỉ ra các cách bổ sung cảnh báo cho mọi người về sự nguy hiểm của thiên tai.

• Cung cấp tài liệu học tập về các vật liệu được sử dụng bởi các nhà xây dựng của Nhật Bản, Trung Quốc hoặc La Mã cổ đại để chống lại thiệt hại do động đất. (Tìm kiếm các công trình chống động đất cổ xưa của Trung Quốc/Nhật Bản/La Mã) Yêu cầu học sinh nghiên cứu một ví dụ và chia sẻ các khái niệm và chi tiết chính từ những gì các em tìm hiểu được.

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