BricQ Motion Prime

击球游戏

提高运动水平的一个方法是理解其背后的科学。是时候运用你对力和相互作用的理解来搭建一个桌面击球游戏了。

45-90分钟
高级
年级 6-8
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课前准备

  • 查看在线学生学习材料。上课期间可使用投影仪与学生分享此材料。本课内容需要至少两节 45 分钟时长课时。第一部分包含课时一,第二部分使用第二课时 。
  • 请确保在前面的课程中已介绍牛顿三大运动定律。
  • 请考虑所有学生的能力水平和背景。进行分层化教学,让每个学生都可以参与其中。有关建议,请参阅下面的分层教学部分。

第一部分(45 分钟)

参与

(全班,5 分钟)

  • 请在此处观看学生学习视频,也可通过在线学习材料获得视频链接。
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  • 组织一次快速讨论,主题为:在桌球游戏中,哪种力有助于一颗球碰撞另一颗球,其产生的力向量将如何影响运动,以及玩家如何利用他们对力、相互作用和角度的理解来得分。
  • 可以提出如下问题:
    • 你在视频中看到的球类游戏与你见过的其它游戏有何不同?(一颗球撞击另一颗球,将后者击入袋子得分。)
    • 当两个球以不同角度碰撞时会发生什么,为什么会发生这种情况?(牛顿第三定律:作用力和反作用力)
    • 从视频中的碰撞行为中你注意到了什么?(当球相互碰撞时,会产生“弹性碰撞”。 刚性球会相互弹开,没有[显著]动能/运动损失。)
  • 告诉学生,他们将设计一个机械装置,可以击打一颗球使其碰撞另一颗球,从而使另一颗球从不同的角度入袋得分。

探究

(小组,30 分钟)

  • 让学生两人一组合作搭建游戏区域。
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  • 解释任务:
    • 告诉学生,他们必须为游戏区域设计一个击球装置,可通过击球入袋得分。
    • 解释评分标准:
      • 口袋 1 (2 分)
      • 口袋 2 (4 分)
      • 通过击打球“A”,再由球“A”撞击球“B”,使两个口袋都有一个球(6 分)
      • 如果没有球在口袋中(绿色框架),不得分。
      • 将球放置在游戏区域后,不允许用手触碰。
    • 击球装置必须拼接到蓝色面板上(他们不能仅将长十字轴用作迷你球杆),并且应至少带有两个运动部件。
  • 让学生讨论他们需要解决的问题,然后在开始搭建之前使用草图勾画想法并进行标记。
  • 他们可以用铅笔和纸绘制出自己的想法,也可以用积木进行三维“绘制”。

解释

(全班,5 分钟)

  • 召集学生一起回顾并讨论他们的想法。
  • 可以提出如下问题:
    • 你们的模型如何推动球?
    • 搭建手册中的哪些模型启发了你?
    • 与你们的草图相同吗?有什么不同?
    • 你可以更改哪些方面?
  • 学生可将组装好的模型保存在盒子中,供下节课重复使用。如果这些套装将由另一个班级在两次课程之间使用,请为每个模型拍照,然后让学生拆解模型。在下一节课重新搭建和改进后,他们的模型会变得更出色!

第二部分(45 分钟)

参与

(全班,5 分钟)

  • 向学生分发他们的草图、照片和/或本节课第一部分的模型。
  • 让学生分享他们今天计划做哪些事情,以此来优化、改进和完成自己的模型。
  • 如果有学生碰到问题,鼓励他们向另一个团队寻求建议。在现实世界中,工程师和设计师可以借鉴他人的想法!他们也可以使用搭建手册来获取灵感。
  • 提醒学生,他们仅能使用自己套装中的积木,而不能从其他团队借用元件。

探究

(小组,30 分钟)

  • 要求每个小组开始搭建并测试可以击球的机械装置原型。
  • 可从下面的提示部分找到搭建方面的帮助。

解释

(全班,5 分钟)

  • 让学生分享并解释自己的模型。
  • 可以提出如下问题:
    • 你们模型的运行效果如何?
    • 你们如何从一定角度得分?

拓展

(全班,5 分钟)

  • 要求学生分享同学的哪些模型最具启发性。
  • 为学生留出一些时间拆解模型,将积木分类放回托盘,并清理工作台。

评估

(贯穿整节课)

  • 为每位学生的课堂表现提供反馈。
  • 让学生进行自我评估。
  • 可借助所提供的评价量表来简化此环节。

观察检查清单

  • 评估学生描述以下内容的熟练程度:沿特定方向作用于物体的力如何改变其运动状态。
  • 可根据教学需要设定评估等级。例如:
    1. 需要额外帮助
    2. 能够独立工作
    3. 能够教别人

自我评估

  • 让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木:
    • 绿色:借助一些帮助,我能够描述力和质量如何改变物体的运动状态。
    • 蓝色:我能够描述力和质量如何改变物体的运动状态。
    • 紫色:我能够描述并解释力和质量如何改变物体的运动状态。

同伴反馈

  • 鼓励学生通过下列方式评估他们的同伴:
    • 使用上述积木标准进行相互评分
    • 表达他们的观点并给予建设性反馈
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提示

搭建要诀

  • 如果有学生在产生想法时遇到问题,请通过如下方式进行指导:
    • 询问他们是否搭建出使球移动的模型。
    • 向他们展示搭建手册第 1 页的激发灵感的图片,并以此为切入点。
    • 有些学生的想法可能因需要的工作量太大而无法在有限时间内完成。可鼓励他们在下节课前思考如何简化自己的想法。为培养学生创造力,可向他们说明,许多设计师会花时间重新思考和修改自己的方案。
    • 此照片展示了源自搭建手册第 1 页的示例解决方案。然而,我们并不建议向学生展示,除非他们难以提出自己的创意,因为这样会限制他们的创造力。
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分层教学

可通过如下方式简化本节课:

  • 让学生从探索搭建手册第 1 页的齿条和齿轮机构开始

可通过下列方式增加难度:

  • 向学生提出挑战,让他们设计出能够自动显示口袋得分的模型。
  • 让学生使用套装中的其它元件装饰自己的模型

Extensions

(注意:这将需要额外的时间。)
为了培养学生的数学技能,可让他们使用自己套装内含的印制版角度测量元件来测量球被击打的角度。告诉他们记录每个角度,以及他们是否得分。然后让他们分析这些数据,以确定哪个角度效果最好。

CCSS.MATH.CONTENT.6.SP.B.5.A

教师支持

学生将会:

  • 应用已学的有关力和相互作用的知识
  • 通过头脑风暴、草图、设计、原型、搭建、测试、迭代、重新搭建和实验的流程,设计一个能够在游戏中取胜的力学解决方案
  • LEGO® Education BricQ Motion Prime 套装(每两名学生一套)

初中科学课程标准(2011)
能举例说明二力平衡的条件和力是物体运动状态变化的原因(7-9年级,科学课程标准,机械运动和力)
数学课程标准(2011)
能用量角器量指定角的度数,能画指定度数的角(小学4-6年级,数学课程标准,测量)

学生材料

学生学习单

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