SPIKE Prime 科创套装

爬坡

绘制曲线图体现能量消耗转换为势能。

30-45分钟
高级
6-8 年级
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准备混合式学习

(课前)

如有需要,可使用应用程序中的入门教程设计课程。这将有助于您及您的学生熟悉 Prime 科创套装。

——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。

——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))

——本节课的主题是能量转化。学生将了解到,如想让骑自行车的人在上山时保持恒定的速度(即恒定的动能),他/她需要输入能量。本节课使用电动自行车模型。它的能量将来自电机的能量损耗。在现实生活中,这种能量来自骑自行车的人额外做的功。
——利用各种教学材料,激发学生学习能量转化主题的兴趣。

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:

——上山时,你的速度会发生什么变化?
——上山时,你会获得什么能量?
——当你骑自行车(自身系统)时,需要做什么来保持恒定的能量水平?
——为什么你认为是这样?

让学生写下自己的猜测。

探究

(课中,30 分钟)

——让学生搭建一辆智能自行车,使其能够记录自身电机的功耗和坡道的角度。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智能自行车模型。
——让学生使用 SPIKE 应用程序中示范的程序,在平面上试验自己的模型。
——让学生查看图形,并记录他们所观察到的内容:
——他们如何解释,开始运动时电机功率值的瞬间飙升?
——为什么两条绘制的线条看起来是这样的?

解释

(课中,45 分钟)

——让学生使用坡道重复实验,他们可以使用 Prime 科创套装的盒子和板材搭建坡道。
——让学生解释,智能自行车的电机如何提供能量,使其保持恒定的速度。
——让他们解释电机功耗与坡道角度之间的关系。
——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,25 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:
——向学生提出挑战,让他们创建自己的路径。路径中需包含平面、上坡和下坡部分。
——让他们跟踪自己预测的电机功耗图。然后让他们沿着路径运行自行车,看自己的预测是否正确。
——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,促进学生交流想法和实验结果。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。
——能够使用恰当的术语解释能量转化。

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向同伴提供反馈:

——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:

——花时间向学生描述什么是正比例。
——让学生举出日常生活中有关正比例的一些例子。

可通过如下方式提高学生的学习水平:

——要求学生搭建自己的智能自行车
——向学生提出挑战,让他们创建科学方案,并决定跟踪哪些值以及如何去做

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提示

搭建要诀

Student-03.png

编程要诀
使用下载模式
本节课既可以在“下载模式”下进行,也可以在“流模式”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。

SPIKE PRIME Science Stop Block - en

主程序

SPIKE Prime Science This is Uphill - 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。

placeholder-image.png

拓展

数学拓展

引入数学能力培养环节:

——让学生意识到,本节课绘制的两种值会随着时间自动记录(即随时间变化的角度和电机功率)
——让学生通过手动方式和在线工具的方式处理数据,跟踪电机功率与坡道角度的关系图。

注意:这将**需要额外的时间。

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语言艺术拓展

引入语言艺术能力培养环节:

——让每位学生写一份科学日志,就像科学家一样记录他们的假设和结论。
——让每位学生写一篇报纸文章,报道一项重大的科学新发现。让他们像记者那样记录所使用的科学方案。
——提供科学报纸文章和科学日志的范例。让学生比较两种文体,并记录他们的观察结果。

注意:这将需要额外的时间。

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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:

——健康科学
——教育与培训
——科学、技术、工程、数学
——运输、配送和物流

教师支持

学生将会:
——进行一项实验,说明电能向势能的转化过程。

——LEGO® Education SPIKE Prime 科创套装
——安装了 LEGO Education SPIKE 应用程序的设备
——木板或其它可以搭建坡道的物品

义务教育物理课程标准(8-9)
通过实验,认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。

初中科学课程标准(7-9)
了解动能和势能与哪些因素有关;知道动能和势能可以相互转化以及机械能守恒的含义。

义务教育数学课程标准(7-9年级)
能画出一次函数的图像,根据一次函数的图像和表达式y=kx+b(K<>0)探索并理解K>0和K<0时图象变化的情况。

义务教育语文课程标准(7-9年级)
写简单的说明性文章,做到明白清楚;

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

学生学习单

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