乐高教育WeDo 2.0 核心套装

Speed

探究能让汽车行驶得更快的因素,以帮助预测之后的运动

120+分钟
中级
年级 3-5
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1. 准备

(15-30分钟)

  • 请阅读“课堂管理”中的备课准备。
  • 阅读实验内容,思考如何能够更好地开展教学。
  • 确定如何介绍实验:使用 WeDo 2.0 软件中所提供的视频,或使用自己选择的材料。
  • 确定实验的最终结果:展示参数并制作乐高文档。
  • 确保充足的教学和实验时间,以达到最终的教学目标。

2. 探究阶段

(30-60分钟)

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学生通过预览首页视频,了解大致的实验内容,并对其进行讨论。

介绍视频
以下是关于视频的讨论点,仅供参考:
1.汽车可以从一边行驶到另一边,可很久以前,汽车的速度还不如马。
2.在寻求改进的过程中,汽车工程师发现诸多影响汽车速度的因素。
3. 工程师认真研究汽车的每一个部件,设计出更为强大的引擎和汽车装置。
4.工程师通过改变车轮与轮胎的大小及材料,从而改进车速。
5.当今汽车的最高行驶速度是 400 公里/小时。

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讨论问题
1.汽车通过哪些方式获得了速度提升?
有诸多影响速度的因素:车轮的大小、马达的功率、齿轮、空气动力 学,重量是最为普遍的因素。汽车的颜色、品牌或驾驶员的行车经验 不在考虑的范围内。
2. 当汽车在一定距离内,以最快的速度行驶时,什么因素会影响到行驶 时间?
因为回答这个问题需要对实验内容的理解和所学知识的掌握,所以在 实验开始前,学生所给的答案可能不正确,但随着课程的发展,学生 能够找到准确的答案。
3.能否找到车轮的大小与行驶时间的关系?
在其他参数条件不变的情况下,车轮越大,汽车行驶的速度越快。
4.滑轮装置有何改变?它对汽车的速度有什么影响?
滑轮装置的改变可以使汽车的速度加快或减慢。
5.如何计算一个物体的速度?
速度的计算方式是将汽车行驶的总长度除以行驶的时间。速度的单位 是每小时行驶多少公里。(速度=距离/时间)

让学生在乐高文档中记录下他们的答案,并附上图片或文字。

3. 创造阶段

(45-60分钟)

搭建一辆赛车,并为其编写程序。
学生将根据搭建指导完成赛车的搭建。这种类型的交通工具经过优化后 可以行驶得很快。

1.搭建一辆赛车。
实验中的行驶组件使用滑轮。滑轮系统可以被安装在两个不同的地方: 减速位置(小轮对大轮)或者普通速度位置(大轮对大轮)。

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2.为赛车编程,并计算时间。
在为赛车编写程序前,学生需要将一只手挡在赛车前面。程序从第 0 号开 始,等待信号后开始行驶。当学生将挡在车前的手移开后,赛车会以最 快的速度向前行驶,重复之前的程序,并加入第 1 号程序。程序链会不 停地重复,直至赛车到达终点,最后关闭马达。

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注:

  1. 在程序链启动前,学生需要将一只手挡在赛车前。当手移开后, 赛车会以最快的速度向前行驶。
  2. 在探究过程中,使用同一套装置是至关重要的。这是学生每次可以 隔离一个因素的唯一方法: 测试行驶的长度应该始终不变,可以选择一面墙的长度,或在一个 长盒子里。 测试行驶的长度应该大于等于 2 米。
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探究影响速度的因素
通过这个模型,学生能够逐个试影响速度的不同因素。测试的距离应该
大于等于 2 米长。

1.测试 1:马达调至 10 档、小车轮。
学生需要在实验中用显示屏记录数据。实验应该重复三次,以确保数据
的一贯性。如果三次的实验结果都不相同,可以重复第四次实验。记录的数据是所 行驶的时间,请精确到秒或毫秒。

2.测试 2:马达调至 10 档、大车轮。
更换车轮后,赛车可以用更短的时间行驶一样长度的距离,这是因为为 大车轮可以提升速度。重复测试三次,以确保数据的一贯性。如果三次 测试的数据都不相同,请重复第四次测试。

建议:
为了使测试结果更为准确,可以采用增加测试次数或取测试平均值的方 法。

3.预测赛车行驶双倍距离时需要的时间。
在马达档位与车轮大小不变的情况下,行驶双倍的距离,时间应该是之 前实验的一倍。

I深层创造阶段:40-60 分钟

  • 如果需要分层教学,或有高年级学生参与课程,可以使用实验的拓 展内容。
  • 此部分可根据课程内容及学生需要进行选择性教授。

学生可以使用同样的赛车模型和同样的装备,通过测试验证其他可能影 响速度的因素。

1.变换马达的档位
变换马达的档位(5-10 档),依次行驶相同的距离,所用的时间会随着档 位的上升而缩短。

2.更改汽车配置(滑轮装置)。
将汽车配置从普通位置换到减速位置,汽车需要更多的时间来行驶相同 的距离。

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3.探究其他因素。
让学生基于自己认为可能影响速度的其他因素(如:汽车宽度、长度、高 度和汽车重量等)进行测试。

协同合作建议
让学生独立设计和搭建自己的赛车,使其能够更好地运用所学到的知识, 让赛车跑得更快。实验完成后,组织一场赛车比赛,看哪一组的赛车跑 得最快。

4. 分享阶段

(45+分钟)

成乐高文档
让学生用不同的方式记录他们的实验,建议包括以下内容:

  • 用截屏的方式记录实验结果。
  • 比较拍摄的图片与现实的印象。
  • 让学生用视频的方式记录下对实验的描述。

建议:
学生可以通过手画表格或电子表格方式来收集数据。
学生也可以用图标的方式,展示他们的实验结果。

展示实验结果
实验结束后,学生需要展示影响汽车速度的因素。实验总结应反映出:车 轮越大、马达越强大、汽车马力越大,速度就越快。

学生的展示包括:

  • 需要有文字解释说明。
  • 让学生运用其观察到的速度影响因素来分析现实生活中的一些情况。
  • 讨论他们的发现与一些特别情况的联系。

实验评估标准

实验评估标准
可以使用“观察评估表”做学生评估,详情参照”“WeDo 2.0 测试”。

探究阶段
在探究阶段,学生需要积极参与讨论,提出疑问和回答问题,并说明影 响汽车速度的因素。

1.学生无法完全回答问题,无法参与讨论,或无法说明影响速度的因素。
2. 学生通过帮助,能够回答问题,参与讨论,或说明影响速度的因素。
3. 学生能够完整回答问题,参与各种实验讨论,或能够大致说明影响速 度的因素。
4. 学生可以在讨论中延伸对讨论内容的解释,或非常详细地说明影响速 度的因素。

创造阶段
在创造阶段,学生需负责小组的一部分工作,测试每一个影响速度的因 素,并证明其影响性,能够运用在探究阶段收集的信息。

  1. 学生无法在小组中正常工作,无法利用所收集的材料完成对影响速度 因素的测试。
  2. 学生在帮助下,能够在小组中工作,并利用所收集的材料完成对影响 速度因素的测试。
  3. 学生能够参与小组工作与小组讨论,并利用所收集的材料完成对影响 速度因素的测试。
  4. 学生参与小组工作,并担任引领者的角色,根据要求内容,延伸对影 响速度因素的测试。

分享阶段
在分享阶段,学生能够参与探究的讨论,解释他们的发现,利用从实验 中收集到的重要信息,得到解释或结论,完成最后的实验报告。

  1. 学生无法参与探究讨论,无法利用从实验中收集到的重要信息来完成 最后的实验报告。
  2. 学生在帮助下,能够参与力的讨论,并利用有限的信息来完成最后的 实验报告。
  3. 学生参与探究讨论,利用从实验中收集到的信息来完成最后的实验报 告。
  4. 学生积极参与关于实验主题的各种讨论,利用从实验中收集到的信息 来完成最后的实验报告,报告中包括额外要求的内容。

5. 分层教学

为确保实验的成功,请在搭建和编写程序上给予更多的指导:

  • 解释如何进行探究。
  • 限定学生所要集中探究的因素,如:轮子的大小、马达的功率、 滑轮装置、车的外形和重量。

明确说明学生应以哪种方式展示和记录其实验发现。

深层探究
作为额外的教学内容,要求在创造、设计、搭建和编程上给予学生更多 的时间。深层探究可以让学生了解更多影响速度的因素。

学生容易误解的内容
学生常常混淆速度与加速运动的定义。最普遍的误解是,学生认为: 速度与加速运动都是不变的。速度与加速运动是不同的两个概念, 它们相互联系。如果速度没有变化,那就没有加速或减速运动。

教师支持

学生们将会:

  • 探究赛车的性能。
  • 创造一款赛车,并找出可以使赛车速度加快的因素。
  • 展示你将赛车速度加快到极致的方法,并做记录。

乐高教育WeDo 2.0 核心套装
WeDo 2.0 软件或编程应用程序

《小学科学课程标准》具体内容:
四、物质世界

2.运动与力
(1) 运动与力之一:位置与运动
1.1 能定性地描述一个物体的位置(前后、左右、远近等),理解物体的 位置需要相对于另一个物体的位置来确定。
1.2 能测量并记录一个沿直线运动的物体在不同时刻的位置,并能用简 单的图表或图形来表示距离与时间的关系。
1.3 知道描述物体的运动需要位置、方向和快慢。
(2)运动与力之二:常见的力
2.2 知道一些生活中常见的力,如风力、水力、重力、弹力、浮力、摩 擦力等。
(3)运动与力之三:简单机械
3.1 探究怎样才能让天平和杠杆保持平衡。
3.2 知道利用机械可以提高工作效率,了解一些简单机械的使用, 如斜面、杠杆、齿轮、滑轮等。

学生材料

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了解详情

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