Menu
Αυτό το πακέτο διδασκαλίας μπορεί να προσφερθεί ως μια ανεστραμμένη τάξη.
Τα πρώτα βήματα, όπως η λήψη μετρήσεων, μπορούν να προετοιμαστούν στο σπίτι. Τα δεδομένα που συλλέγονται από τους μαθητές μπορούν στη συνέχεια να επεξεργαστούν από κοινού στην τάξη.
Η συλλογή δεδομένων μπορεί να διαρκέσει πολύ χρόνο και οι μετρήσεις να γίνονται σε διαφορετικές ώρες της ημέρας, γι’ αυτό είναι προτιμότερο να γίνονται στο σπίτι.
Η έρευνα για την ποιότητα του αέρα στη γειτονιά τους μπορεί επίσης να γίνει εκ των προτέρων.
Το έργο αυτό μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί βήμα προς βήμα μαζί με τον εκπαιδευτικό.
ΤΠΕ, προγραμματισμός
Εισαγωγή στο μάθημα
Σε αυτό το μάθημα οι μαθητές θα κατασκευάσουν τον δικό τους αισθητήρα ποιότητας αέρα. Αυτός ο αισθητήρας θα συνδεθεί σε ένα micro:bit και οι μαθητές θα αναλύσουν τα αποτελέσματα σε ένα αρχείο excel. Σε αυτό το έργο θα συνδυάσουν τις δεξιότητες του προγραμματισμού με τις δεξιότητες της μηχανικής και της επιστήμης των δεδομένων.
Με την πάροδο των ετών, η ποιότητα του αέρα έχει μειωθεί σημαντικά. Οι μεγάλες βιομηχανικές εταιρείες αναλαμβάνουν πρωτοβουλίες για τη μείωση των εκπομπών τους, αλλά υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος να διανυθεί. Μπορείτε να βρείτε χάρτες με δεδομένα στο Διαδίκτυο, αλλά η εύρεση ακριβών δεδομένων για μικρότερες περιοχές είναι δύσκολη. Σε αυτό το έργο, θα αντιμετωπίσουμε αυτό το πρόβλημα κατασκευάζοντας και προγραμματίζοντας τον δικό μας αισθητήρα ποιότητας του αέρα, ώστε να μπορούμε να μετράμε την ποιότητα του αέρα
Κατάλογος δεξιοτήτων π.χ. επιστήμη δεδομένων και ηλεκτρολόγος μηχανικός
Μηχανική: Οι μαθητές πρέπει να σκεφτούν το σχεδιασμό του αισθητήρα. Ποιος θα είναι ο καλύτερος σχεδιασμός;
Προγραμματισμός: Οι μαθητές θα μάθουν πώς να προγραμματίζουν έναν μικροελεγκτή και να συνδέουν τα δεδομένα σε ένα αναγνώσιμο αρχείο.
Επίλυση προβλημάτων: Με τον προγραμματισμό οι μαθητές θα αντιμετωπίσουν μικρά προβλήματα. Θα πρέπει να βρουν έναν τρόπο να τα διορθώσουν.
Δημιουργικότητα: Οι μαθητές πρέπει να σκεφτούν έναν εύχρηστο τρόπο για την κατασκευή του αισθητήρα, πρέπει να είναι φιλικός προς τον χρήστη. Θα πρέπει επίσης να κάνουν το αρχείο excel “ευανάγνωστο”.
Ανάλυση, ερμηνεία και σύνθεση πληροφοριών: Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να ερμηνεύουν τα μετρούμενα δεδομένα και να τα μεταφράζουν σε ένα συμπέρασμα
Πληροφορίες σχετικά με την καριέρα
Μηχανική: ως μηχανικός, πρέπει να εφευρίσκουν και να αναπτύσσουν νέα συστήματα. Αυτό το κάνουν δοκιμάζοντας διαφορετικά μοντέλα και βρίσκοντας το καλύτερο. Η κατασκευή ενός αισθητήρα από τον εαυτό σας χρησιμοποιεί τα ίδια βήματα.
Προγραμματισμός: όταν προγραμματίζουν, οι μαθητές πρέπει να βρουν τον ευκολότερο τρόπο για να δημιουργήσουν το πρόγραμμα. Το κάνουμε και αυτό σε αυτό το πρόγραμμα.
ΤΠΕ-υποστήριξη: Οι μαθητές θα μάθουν τα βασικά στον προγραμματισμό και τις ΤΠΕ. Η επιδιόρθωση προβλημάτων και η υποστήριξη χρησιμοποιούν αυτές τις δεξιότητες.
Σχεδιασμός ιστοσελίδων
Στο πρώτο μέρος του μαθήματος, οι μαθητές θα κατασκευάσουν βήμα προς βήμα έναν αισθητήρα που μπορεί να λαμβάνει μετρήσεις. Αυτό είναι το μηχανολογικό μέρος. Στην επόμενη φάση, θα προγραμματίσουν οι ίδιοι ένα αρχείο excel.
Ο χρόνος θα κυμαίνεται από 3 ώρες έως 3 ώρες και 30 λεπτά, ανάλογα με τις δεξιότητες των μαθητών. Οι μαθητές που γνωρίζουν το micro:bit ή κάποιον άλλο μικροελεγκτή θα τελειώσουν γρηγορότερα.
Οι μαθητές θα έχουν τις ακόλουθες γνώσεις:
– Οι μαθητές θα μάθουν και θα είναι σε θέση να κατασκευάσουν έναν αισθητήρα συνδέοντας τον αισθητήρα με τον σωστό τρόπο.
– Οι μαθητές θα μάθουν και θα είναι σε θέση να προσαρμόσουν τον αισθητήρα ώστε να είναι φιλικός προς τον χρήστη.
– Οι μαθητές θα μάθουν και θα είναι σε θέση να μάθουν πώς να λαμβάνουν τα δεδομένα του αισθητήρα σε έναν μικροελεγκτή.
– Οι μαθητές θα μάθουν και θα είναι σε θέση να μάθουν πώς να συλλέγουν δεδομένα στο excel.
– Οι μαθητές θα μάθουν και θα είναι σε θέση να μάθουν να ερμηνεύουν τα δεδομένα.
Οι μαθητές θα πρέπει να έχουν βασικές γνώσεις πληροφορικής και βασικά αγγλικά. Οι γνώσεις προγραμματισμού μπορεί να είναι χρήσιμες αλλά δεν είναι απαραίτητες.
Χρησιμοποιήστε το μοντέλο της επιστημονικής έρευνας και το υπόδειγμα “Δοκιμάστε την ιδέα σας” για να σας βοηθήσουν με το ερευνητικό σας ερώτημα. Βλέπε παράρτημα Ι. και ΙΙ.
Κατάλογος μαθησιακών αποτελεσμάτων σύμφωνα με το πρόγραμμα σπουδών ή/και τα κριτήρια αξιολόγησης
Οι μαθητές εφαρμόζουν την επιστημονική μέθοδο για να αναπτύξουν γνώσεις και να απαντήσουν σε ερωτήματα:
Οι μαθητές χρησιμοποιούν τις τιμές μέτρησης, τα μεγέθη και τις μονάδες κατάλληλα στα πλαίσια της επιστήμης, της τεχνολογίας και του STEM.
Οι μαθητές μηχανεύονται μια λύση STEM σε ένα πρόβλημα.
Οι μαθητές θα επιχειρηματολογούν για επιλογές από διάφορες οπτικές γωνίες όταν σχεδιάζουν και χρησιμοποιούν συστήματα μηχανικής και άλλες λύσεις STEM.
Εμπλακείτε: Ο δάσκαλος θα βοηθήσει τους μαθητές να αναλογιστούν τι γνωρίζουν ήδη και να εντοπίσουν τυχόν κενά γνώσεων. Είναι σημαντικό να καλλιεργηθεί το ενδιαφέρον για τις επερχόμενες έννοιες, ώστε οι μαθητές να είναι έτοιμοι να μάθουν. Οι εκπαιδευτικοί μπορεί να αναθέσουν στους μαθητές να κάνουν ερωτήσεις έναρξης ή να καταγράψουν τι γνωρίζουν ήδη για το θέμα. Αυτή είναι επίσης η στιγμή κατά την οποία η έννοια παρουσιάζεται στους μαθητές για πρώτη φορά.
Υλικά: έναν χάρτη της ποιότητας του αέρα της περιοχής σας (μπορείτε να τον βρείτε στο google)
Προετοιμασία: [15 ] Λεπτά
Διευκόλυνση της Μαθησιακής Εμπειρίας: [10 ] Λεπτά
Μετάβαση: [20 ] Λεπτά
Ο Δάσκαλος θα:
Οι μαθητές θα:
ρίξουν μια ματιά στο χάρτη και δώσυν μια πρώτη ιδέα. Αφήστε τους να σκεφτούν τι τους δείχνει αυτός ο χάρτης.
Απαντήστε στις ακόλουθες ερωτήσεις:
Ποιες είναι οι συνέπειες της κακής ποιότητας του αέρα; – οι ρύποι στον αέρα αυξάνουν τον κίνδυνο καρκίνου και καρδιαγγειακών παθήσεων.
Εξερευνήστε: Κατά τη φάση της διερεύνησης, οι μαθητές εξερευνούν ενεργά τη νέα έννοια μέσω συγκεκριμένων μαθησιακών εμπειριών. Μπορεί να τους ζητηθεί να ακολουθήσουν την επιστημονική μέθοδο και να επικοινωνήσουν με τους συμμαθητές τους για να κάνουν παρατηρήσεις. Αυτή η φάση επιτρέπει στους μαθητές να μάθουν με πρακτικό τρόπο.
Υλικά: ένα παράδειγμα του αυτοσχέδιου αισθητήρα
Προετοιμασία: [30] Λεπτά
Διευκόλυνση της Μαθησιακής Εμπειρίας: [10] Λεπτά
Μετάβαση: [10] Λεπτά
Ο Δάσκαλος θα:
Οι Μαθητές Θα:
Μπορείτε να προκαλέσετε τους μαθητές πριν από το έργο να ξεκινήσουν ήδη με το micro:bit. Για το σκοπό αυτό μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το ακόλουθο εργαλείο. Για αυτό το εργαλείο δεν χρειάζεστε το micro:bit επειδή μπορείτε να προσομοιώσετε τα βασικά στον υπολογιστή.
https://makecode.microbit.org/
Σε αυτό το περιβάλλον προγραμματισμού μπορείτε να ξεκινήσετε το δικό σας έργο ή να επιλέξετε μαθήματα. Ως δάσκαλος μπορείτε να επιλέξετε αν θέλετε οι μαθητές να παρακολουθήσουν ένα μάθημα ή να τους δώσετε μια εργασία χαμηλού κατωφλίου (να φτιάξετε ένα χρονόμετρο αντίστροφης μέτρησης από το 10 έως το 0).
Εξηγήστε: Πρόκειται για μια φάση που καθοδηγείται από τον εκπαιδευτικό και βοηθά τους μαθητές να συνθέσουν τις νέες γνώσεις και να κάνουν ερωτήσεις αν χρειάζονται περαιτέρω διευκρινίσεις. Για να είναι αποτελεσματική η φάση “Εξηγήστε”, οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να ζητούν από τους μαθητές να μοιραστούν αυτά που έμαθαν κατά τη φάση “Εξερευνήστε”, προτού εισαγάγουν τεχνικές πληροφορίες με πιο άμεσο τρόπο, σύμφωνα με το “ Το Εκπαιδευτικό Μοντέλο 5E: Μια Προσέγγιση του Κύκλου Μάθησης για τη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών με βάση τη Διερεύνηση”. Τότε είναι επίσης που οι εκπαιδευτικοί χρησιμοποιούν βίντεο, λογισμικό υπολογιστή ή άλλα βοηθήματα για να ενισχύσουν την κατανόηση.
Υλικά:
Αισθητήρας σκόνης για micro:bit: https://www.sossolutions.nl/elecfreaks-micro-bit-smart-science-iot-kit-exclusief-micro-bit
Προετοιμασία: [15] Λεπτά
Διευκόλυνση της Μαθησιακής Εμπειρίας: [20] Λεπτά
Μετάβαση: [45] Λεπτά
Ο Δάσκαλος θα:
Οι Μαθητές θα:
Ολοκληρώσουν τα ακόλουθα βήματα:
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το αρχείο excel για να καταγράψετε τα δεδομένα, αλλά μπορείτε επίσης να εμβαθύνετε περισσότερο σε αυτό. Για παράδειγμα, μπορείτε να:
| Τόπος μέτρησης: | σχολείο | |
| ημερομηνία | ώρα | τιμή σκόνης (σε µg/m³) |
| 25/08/2021 | 16:00 | …… |
Επεξεργαστείτε: Η φάση της επεξεργασίας του μοντέλου 5E επικεντρώνεται στο να δοθεί χώρος στους μαθητές να εφαρμόσουν αυτά που έχουν μάθει. Αυτό τους βοηθά να αναπτύξουν μια βαθύτερη κατανόηση. Οι εκπαιδευτικοί μπορεί να ζητήσουν από τους μαθητές να δημιουργήσουν παρουσιάσεις ή να διεξάγουν πρόσθετες έρευνες για να ενισχύσουν τις νέες δεξιότητες. Αυτή η φάση επιτρέπει στους μαθητές να εδραιώσουν τις γνώσεις τους πριν από την αξιολόγηση.
Υλικά: buzzer, ο αισθητήρας
Προετοιμασία: [20] Λεπτά
Διευκόλυνση της Μαθησιακής Εμπειρίας: [30] Λεπτά
Μετάβαση: [50] Λεπτά
Ο Δάσκαλος θα:
Χρησιμοποιήστε τα παρακάτω βήματα για να φτιάξετε ένα παράδειγμα.
Οι Μαθητές θα:
Ένα micro:bit έχει συνήθως ενσωματωμένο βομβητή. Εάν αυτός ο βομβητής δεν υπάρχει ή εάν δεν επαρκεί, μπορείτε πάντα να προσθέσετε έναν βομβητή.
Ο αισθητήρας μας μετράει τη σκόνη στον αέρα. Επειδή μετράει όλη τη σκόνη, αυτή είναι η τιμή PM10. Αναζητήστε την οριακή τιμή για την περιοχή σας. Εάν η τιμή αυτή ξεπεραστεί, θα πρέπει να ακουστεί ένας συναγερμός. Σε αυτό το παράδειγμα η οριακή τιμή είναι 50μg/m³.
Ζητήστε από τους μαθητές να ερευνήσουν μόνοι τους πώς να δημιουργήσουν αυτό το πρόγραμμα. Αν δεν μπορούν, μπορείτε να τους βοηθήσετε να ξεκινήσουν βήμα προς βήμα. Όσο το δυνατόν περισσότερο, προσπαθήστε να τους αφήσετε να βρουν τη δική τους λύση αντί να τους δώσετε τη λύση.
Με το παρακάτω πρόγραμμα, μπορείτε να ενεργοποιήσετε τον συναγερμό όταν η τιμή γίνεται πολύ υψηλή. Σε αυτό το παράδειγμα, τα φώτα είναι επίσης προγραμματισμένα να δείχνουν αν η τιμή είναι εντάξει ή πολύ υψηλή.
Αξιολογήστε: Το Μοντέλο 5E επιτρέπει τόσο την επίσημη όσο και την άτυπη αξιολόγηση. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να παρατηρούν τους μαθητές τους και να βλέπουν αν έχουν κατανοήσει πλήρως τις βασικές έννοιες. Είναι επίσης χρήσιμο να παρατηρήσουν αν οι μαθητές προσεγγίζουν τα προβλήματα με διαφορετικό τρόπο με βάση αυτά που έμαθαν. Άλλα χρήσιμα στοιχεία της φάσης Αξιολόγηση περιλαμβάνουν την αυτοαξιολόγηση, την αξιολόγηση από ομότιμους, τις γραπτές εργασίες και τις εξετάσεις.
Υλικά: the student’s sensors
Προετοιμασία: [10] Λεπτά
Διευκόλυνση της Μαθησιακής Εμπειρίας: [10] Λεπτά
Μετάβαση: [15] Λεπτά
Ο Δάσκαλος θα:
Οι Μαθητές θα:
Ανεξάρτητες Μαθησιακές Εργασίες (ILT): Δώστε στους μαθητές δύο-τρεις προκλήσεις που πρέπει να ολοκληρώσουν πριν από το επόμενο μάθημα.
Το micro:bit έχει να προσφέρει πολύ περισσότερους αισθητήρες. Μπορείτε να τους αγοράσετε κοιτάζοντας τον ιστότοπο του micro:bit για να βρείτε τα τοπικά σημεία πώλησης. Χρησιμοποιώντας παρόμοια μπλοκ προγραμματισμού, ο μαθητής μπορεί να κατασκευάσει διαφορετικούς αισθητήρες.
οι μαθητές μπορούν να προσθέσουν έναν βομβητή για να σημάνει συναγερμός αν η ποιότητα του αέρα είναι πολύ χαμηλή. Μπορούν στη συνέχεια να το χρησιμοποιήσουν για να γνωρίζουν πότε πρέπει να αερίσουν ένα δωμάτιο, για παράδειγμα. Μπορούν να συμπεριλάβουν αυτόν τον βομβητή στο σχέδιό τους.
Στρατηγικές για την ανατροφοδότηση των μαθητών στο πλαίσιο του μαθήματος
Ευθυγράμμιση των επιτευχθέντων δεξιοτήτων και γνώσεων σε άλλα μαθήματα και επίσης οι εκπαιδευτικοί μπορεί να επιθυμούν να επεκτείνουν το μάθημα με διάφορους τρόπους.
Οι δεξιότητες προγραμματισμού και η λογική προσέγγιση των προγραμμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλα μαθήματα. Τα μαθηματικά είναι ένα παράδειγμα. Οι δεξιότητες ΤΠΕ που μαθαίνουν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλα μαθήματα όπου ο υπολογιστής χρησιμοποιείται για τη συλλογή δεδομένων.
Περιγράψτε τον τύπο ή τους τύπους αξιολόγησης που είναι κατάλληλοι για το μάθημα..
Πριν από το έργο:
Μπορείτε να προκαλέσετε τους μαθητές πριν από το έργο να ξεκινήσουν ήδη με το micro:bit. Για το σκοπό αυτό μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το ακόλουθο εργαλείο. Για αυτό το εργαλείο δεν χρειάζεστε το micro:bit επειδή μπορείτε να προσομοιώσετε τα βασικά στον υπολογιστή.
https://makecode.microbit.org/
Σε αυτό το περιβάλλον προγραμματισμού μπορείτε να ξεκινήσετε το δικό σας έργο ή να επιλέξετε μαθήματα. Ως δάσκαλος μπορείτε να επιλέξετε αν θέλετε οι μαθητές να παρακολουθήσουν ένα μάθημα ή να τους δώσετε μια εργασία χαμηλού κατωφλίου (να φτιάξετε ένα χρονόμετρο αντίστροφης μέτρησης από το 10 έως το 0).
Οι μαθητές μπορούν να φτιάξουν ένα πρόγραμμα micro:bit εκ των προτέρων με τη βοήθεια του ακόλουθου συνδέσμου youtube: https://www.youtube.com/watch?v=XwptnVX5nys
After the project:
Οι μαθητές μπορούν να πάρουν με τη σειρά τον αισθητήρα στο σπίτι. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να μετρήσουν την ποιότητα του αέρα στο σπίτι τόσο μέσα όσο και έξω σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Μπορούν να πάρουν αυτά τα δεδομένα για να τα συζητήσουν μαζί.
Materials used for the lesson and online resources
A micro:bit and a breakout board.
https://www.sossolutions.nl/elecfreaks-micro-bit-smart-science-iot-kit-exclusief-micro-bit
This is the site we used to buy the sensor, but every sensor in your region will work.
pc or chromebook.
Περιγραφή των δραστηριοτήτων που πρέπει να προετοιμαστούν πριν από το μάθημα
Συνιστάται στον εκπαιδευτικό να φτιάξει το έργο πριν από την έναρξη του μαθήματος. Το αρχείο excel μπορείτε να το κατεβάσετε ή να το φτιάξετε μόνοι σας.
Με την εξέταση ολόκληρου του έργου, ο εκπαιδευτικός μπορεί να προετοιμάσει τα πάντα καλύτερα.
Περιγραφή των δεξιοτήτων του 21ου αιώνα που αποκτήθηκαν σε σχέση με τους επαγγελματικούς ρόλους.
Εκτυπώσιμη κονκάρδα με τις δεξιότητες του 21ου αιώνα που μπορούν να φορούν οι μαθητές όταν εκτελούν τα σενάρια εργασίας. Συνιστάται οι μαθητές να εναλλάσσονται προκειμένου να βιώσουν τις δεξιότητες που απαιτούνται για κάθε εργασιακό ρόλο.
Μηχανική: μηχανικός.
Προγραμματισμός: προγραμματιστής
Επίλυση προβλημάτων: IT υποστήριξη
Δημιουργικότητα: μηχανικός
Ανάλυση, ερμηνεία και σύνθεση πληροφοριών: επιστήμονας
| Όχι ανεξάρτητο | ημι-ανεξάρτητο | ανεξάρτητο | |
| ομαδική εργασία | Ο δάσκαλος πρέπει πάντα να βοηθάει να γίνει ένας συμβιβασμός, η εργασία δεν προχωράει λόγω των συζητήσεων ή η εργασία γίνεται χωρίς συνεννόηση. | Οι μαθητές εργάζονται από κοινού, αλλά μερικές φορές απαιτείται η παρέμβαση του καθηγητή λόγω συζητήσεων ή διαφωνιών. | Οι μαθητές συνεργάζονται εποικοδομητικά, συζητούν και συνεργάζονται. |
| προγραμματισμός | Το πρόγραμμα λειτουργεί, αλλά ο δάσκαλος πρέπει να βοηθήσει πολύ. | Το πρόγραμμα λειτουργεί, αλλά οι μαθητές χρειάζονται μερικές φορές βοήθεια. | Το πρόγραμμα λειτουργεί χωρίς τη βοήθεια του δασκάλου. |
| πείραμα δεδομένων | Οι μαθητές χρειάστηκαν πολλή βοήθεια στο πείραμα ή τα αποτελέσματα δεν ήταν συγκρίσιμα με τους συμμαθητές τους. | Οι μαθητές χρειάστηκαν κάποια βοήθεια με το πείραμα ή τα αποτελέσματα δεν ήταν συγκρίσιμα με τους συμμαθητές τους. | Οι μαθητές έκαναν το πείραμα εντελώς μόνοι τους και τα αποτελέσματα ήταν συγκρίσιμα με τους συμμαθητές τους. |
| κακή | μέτρια | μεγάλη | |
| συμπεριφορά | Δεν υπάρχει ενδιαφέρον ή δέσμευση. | Οι μαθητές έδωσαν τον καλύτερό τους εαυτό, αλλά συχνά αποσπάστηκε η προσοχή τους ή δεν ασχολήθηκαν με τις εργασίες τους. | Οι μαθητές καταβάλλουν τον καλύτερο δυνατό εαυτό τους, ανεξάρτητα από το αν το θέμα τους ταιριάζει ή όχι.. |
Παράρτημα. I.
Επιστημονική Έρευνα
Παράρτημα II.
Δοκιμάστε το Πρότυπο της Ιδέας σας
| Δοκιμή του Οργανωτή Ιδεών σας | |
Η ερώτησή σας θα πρέπει να συσχετίζει τη μεταβλητή χειρισμού με τη μεταβλητή ανταπόκρισης. |
Ερευνητική Eρώτηση: Ποια επίδραση έχει η ώρα της ημέρας στη μετρούμενη τιμή; Πώς μπορείτε να το εξηγήσετε αυτό; |
Η υπόθεσή σας θα πρέπει να γράφεται ως δήλωση “ΕΑΝ, ΤΟΤΕ, ΓΙΑΤΙ”. |
|
|
|
Δημιουργήστε μια λίστα με όλα τα υλικά που χρειάζεστε.
|
|
Πρέπει να περιλαμβάνει…
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
