SPIKE™ Prime 科创套装

瞄准目标

探索变速运动过程中的动能。

45-90分钟
初级
年级 6-8
Aim for it - Lesson Header

准备混合式学习

(课前)

——请务必观看此页面上的课程视频。
——可通过此页面上的链接,或在 SPIKE 应用程序中,阅读本节课的学生学习材料。
——可能需要考虑:
——请选择合适的工具和地点。例如,观看视频、阅读教材或动手体验的准备活动更适合在家中进行。实验和“动手”收集数据适合在课堂环境中进行。
——可以使用各种工具,允许存在广泛差异。这将提高学生的参与度和学习效果。
——提供各种虚拟协作方式。示例如下:
——视频会议
——博客、聊天工具或留言 (wall posts)
——电子版学生学习单
——调整课程流程,以应对整节课都不能在线下进行的情况。下面提供了一个课程流程示例。

课前 课中 课后
参与 探究、解释 拓展、评估
——使用在线工具让学生参与有关课程主题的讨论或研究
——让学生观看视频,了解他们的后续任务。可以指引学生在 SPIKE 应用程序中观看, 或使用学生学习单中的网址。
——在线下课堂最大限度地增强动手体验和协作 ——使用在线工具分享结果、进行评估和课程拓展。

——以下是根据学生需求调整课程流程的其它方法:
——让学生观看视频,了解他们的后续任务。可以指引学生在 SPIKE 应用程序中观看,或使用学生学习单中的网址。
——使用为此主题准备的其它材料。
——定制“学生创意笔记本”,让学生整理自己的学习经验,反思自己的发现。(请参阅“附加资源”)
——使用“课程简介”(便捷易用的课程概述,1 张可打印的页面),通过开放式挑战来启发学生,激发他们的兴趣。(请参阅“附加资源”)

参与

(课前,20 分钟)

——本节课探究动能与速度和质量的关系。学生将进行一项实验,着重测量随时间变化的移动距离,使用车轮转动圈数作为输入值。用图表来展示车轮转动圈数随时间变化,学生将跟踪移动距离随时间不断变化的图形,然后尝试自己绘制速度随时间的变化图。最后,学生根据以下公式,使用最大速度值计算动能:E<sub>k</sub> = &#189;mv<sup>2</sup>
——利用各种教学材料,吸引学生参与到动能主题的学习中。

发起一次讨论
通过提出与本节课相关的问题,展开一次讨论。以下是一些示例:

——距离随时间变化的图形是什么样的?
——速度随时间变化的图形是什么样的?
——动能随时间变化的图形是什么样的?

让学生写下自己的猜测。

探究

(课中,30 分钟)

——让学生搭建一辆车,使其具有可以自由移动的车轮,且可以统计车轮的转动圈数。他们既可以创建自己的模型,也可以根据应用程序中的搭建手册搭建街头冰壶模型。
——让学生使用示例程序来试验自己的模型。
——让他们跟踪距离随时间的变化图,描述自己的观察结果:
——图中的尖峰代表什么?
——为什么尖峰间距会随着时间的推移而增大?

解释

(课中,15 分钟)

——让学生继续实验下列项目:
——将每秒转动的圈数转换为距离
——将距离随时间的变化转换为速度
——给学生一些时间调整他们的程序,提高模型性能。
——鼓励他们在实验过程中记录尽可能多的数据。
——让学生将数据导出为 CSV 文件,这样他们可以根据需要在其它软件中对其进行操作。

拓展

(课后,20 分钟。)

——如果学生仍然可以使用 Prime 科创套装,让他们完成 SPIKE 应用程序中的任务,通过动手实践方式深入探究,例如:
——让学生们进行一场比赛,同时记录他们在投掷过程中的表现。向学生说明:他们需要推动街头冰壶,并在冰壶停止时,让模型前部尽可能靠近目标中心。每位学生或每个团队有 3 次机会,每次投掷后需要测量目标中心到模型前部的距离。3 次投掷后,累积距离最小的学生或团队赢得比赛!
——如果学生受条件限制无法使用套装,可让他们完成“学生创意笔记本”,或向他们布置一项下方建议的扩展活动。大多数扩展活动可以通过动手实践期间收集的数据完成
——组织一次分享,提供交流信息的机会。可以使用最有效的方法/工具(即面对面或在线)进行。

评估

——对每位学生的课堂表现给予反馈。
——可借助所提供的评价准则来简化此环节。

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要设定评估等级,例如:

——部分完成
——全部完成
——超额完成

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度:

——能够对设备进行编程, 实现在线形图上记录数据。
——能够解释线形图中的值。
——能够解释动能与速度的关系。

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。

——蓝色:能够使用应用程序中提供的程序将数据绘制成图形。
——黄色:能够创建自己的线形图并解释结果。
——紫色:能够独立创建新实验。

同伴互评

鼓励学生通过下列方式为同伴提供反馈:

——让一位学生根据上述彩色积木评价标准对另一位学生的表现进行评分。
——要求学生相互提供建设性反馈,改善下一堂课的表现。这是一个在混合式学习情境中使用视频会议工具或博客发布工具的好机会。

assessment-general.png

分层教学

可通过如下方式简化本节课:

——课程侧重于探究距离随时间变化而变化

可通过如下方式提高学生的学习水平:

——让学生设计和搭建自己的自由滑行车辆或冰壶,重复进行实验,并将他们的数据与其它模型的性能数据进行比较(例如,其他学生的数据)。
——让学生设计和搭建自己的推送设备,使其投掷频率更高,并记录设计过程

DIFF.png

提示

搭建要诀

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编程要诀
使用下载模式
本节课在“下载模式”下进行。“下载模式”使智能集线器具有更高的数据采样率。这意味着线形图有更高的分辨率,也意味着在程序停止后必须导入数据集。

使用“停止模块”自动传输数据集
使用此模块将终止你的程序,并在通过蓝牙建立连接后,自动将智能集线器中收集的数据集上传至你的设备。若使用 USB 连接,则需要手动上传数据集。

主程序

SPIKE Prime Science Aim for It - Step03 - zh-cn

科学数据使用诀窍
下面示例展示了学生可从实验中获得的数据。

DATA-Sample.png

拓展

数学拓展

引入数学能力培养环节:

——让学生们探索,当通过添加元件(如电机)或重物(如水瓶)改变冰壶质量时会发生什么。让他们更新模型,重新进行实验,并对比不同质量下速度随时间的变化图。

注意:这将需要额外的时间。

MATH.png

语言艺术拓展

引入语言艺术能力培养环节:

——请学生举办模拟营销活动,宣传其模型的主要功能。向学生说明:他们需要说明模型的技术特征,并使用与速度和能量概念相关的科学实例来突出他们的优势。

注意:这将需要额外的时间。

LA.png

职业连接

喜欢这节课的学生可能会对以下相关职业产生兴趣:

——教育与培训
——健康科学

教师支持

学生将会:
——根据移动距离随时间变化的图形,计算减速运动的初始速度
——使用此近似速度计算平均动能

LEGO® Education SPIKE Prime 科创套装
安装 LEGO Education SPIKE 应用程序的设备

义务教育物理课程标准(8-9)
用速度描述物体运动的快慢,通过实验测量物体运动的速度。用速度公式进行简单计算。

义务教育数学课程标准(7-9年级)
通过对实际问题的分析,体会二次函数的意义,会用描点法画出二次函数的图象,通过图象了解二次函数的性质。

中小学综合实践活动课程指导纲要(信息技术,7-9年级)
知道人与计算机解决问题方法的异同,尝试编写、调试程序。
通过计算机程序获取传感器实时采集的信息,验证之前的假设,甚至发现新的规律

学生材料

以 HTML 页面或可打印的 PDF 格式下载、查看或分享学生学习单。

了解详情

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