Bài 11: Động đất - Dự án khoa học bộ Lego Wedo 2.0 - Robot Milo 45300

Điều tra những đặc điểm nào của một tòa nhà sẽ giúp nó chống lại động đất bằng cách sử dụng một trình mô phỏng động đất được xây dựng từ những viên gạch LEGO. Cùng Đồ Chơi STEM tìm hiểu về chủ đề khoa học Động đất với bộ Lego Wedo 2.0

Động đất - Dự án khoa học bộ Lego Wedo 2.0 - Robot Milo 45300

1. Chuẩn bị (15 - 30 phút)

• Đọc phần chuẩn bị chung trong chương “Quản lý lớp học”.
• Đọc về dự án để bạn có ý tưởng tốt về những việc cần làm.
• Xác định cách bạn muốn giới thiệu dự án này: Sử dụng video được cung cấp trong dự án trong Phần mềm WeDo 2.0 hoặc sử dụng tài liệu bạn chọn.
• Xác định kết quả cuối cùng của dự án này: các thông số để trình bày và tạo ra tài liệu.
• Đảm bảo thời gian cho phép đáp ứng các kỳ vọng.

2. Giai đoạn khám phá ( 60 phút)

Xem Video giới thiệu trong phần mềm đi kèm. Video có thể tạo tiền đề cho các ý tưởng sau đây được xem xét và thảo luận với học sinh cho dự án này.

Video giới thiệu
Dưới đây là một số điểm nói chuyện được đề xuất cho video:

1. Kể từ khi nó được hình thành, trái đất đã và đang thay đổi hình dạng của nó. Giống như những khối bánh quy lớn được phủ lên trên một lớp mật ong, các mảng kiến ​​tạo tạo nên đường trượt trái đất, cọ xát vào nhau và va chạm.
2. Khi làm như vậy, ma sát này tạo ra rung động trên bề mặt trái đất nơi bạn sống.
3. Trong một trận động đất, tùy thuộc vào cường độ của chấn động và nhiều yếu tố khác, các tòa nhà và các công trình kiến ​​trúc khác có thể bị hư hại hoặc phá hủy.
4. Ngày nay, bạn có thể xây dựng nhiều công trình chống chịu hơn nhiều thập kỷ trước, nhờ những khám phá khoa học đã dẫn đến những cải tiến trong thiết kế.

Động đất - Dự án khoa học bộ Lego Wedo 2.0 - Robot Milo 45300

Câu hỏi thảo luận
Trong giai đoạn Khám phá, những câu hỏi này nhằm mục đích khơi gợi những ý tưởng ban đầu của học sinh và / hoặc tóm tắt quá trình học tập trước đó để đánh giá kỳ vọng về hiệu suất cho dự án này.

Yêu cầu học sinh ghi lại sự hiểu biết của họ và xem lại những câu hỏi này một lần nữa trong và sau giai đoạn Tạo.

1. Nguyên nhân gây ra động đất và những hiểm họa mà chúng tạo ra là gì?
   Động đất là sự rung chuyển của vỏ trái đất do chuyển động của mảng kiến ​​tạo.
2. Làm thế nào để các nhà khoa học đánh giá sức mạnh của một trận động đất?
   Các nhà khoa học đánh giá các trận động đất theo thang độ mà họ gọi là độ Richter. Số càng cao là từ không. 1–10, sự rung chuyển của trái đất càng mạnh.
3. Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến sức kháng của các tòa nhà trong trận động đất?
   Câu trả lời này được coi là giả thuyết của học sinh. Điều này có nghĩa là tại thời điểm này, câu trả lời của học sinh có thể không chính xác.
4. Bạn nhận thấy điều gì về mối quan hệ giữa kích thước của một tòa nhà, chiều cao và khả năng chịu tác động của một trận động đất?
   Các kết cấu cao hoặc gầy thường kém ổn định hơn và có nhiều khả năng bị đổ khi chịu tác động của lực bên.
5. Làm thế nào bạn đảm bảo rằng các bài kiểm tra được giữ công bằng mỗi lần?
   Chúng chỉ được thay đổi một tham số tại một thời điểm.
6. Những yếu tố nào khác sẽ quan trọng để điều tra?
   Các thiết kế kết cấu và các vật liệu khác nhau là những yếu tố quan trọng khác cần xem xét khi kiểm tra khả năng chống chịu của tòa nhà.
7. Các tòa nhà hiện đại được thiết kế như thế nào để chịu được động đất?
   Các kiến ​​trúc sư và kỹ sư sử dụng các cấu trúc, nguyên lý và mô phỏng để kiểm tra các
   nguyên mẫu cho các điểm yếu.
8. “Chống lại” có cùng nghĩa với “mạnh” không?
   Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Đôi khi các cấu trúc hoặc vật liệu mềm dẻo có khả năng chịu đựng cao hơn những cấu trúc hoặc vật liệu cứng và chắc.

Yêu cầu học sinh của bạn thu thập câu trả lời của họ bằng văn bản hoặc hình ảnh trong công cụ Tài liệu.

3. Giai đoạn Tạo sản phẩm (60 phút).

Xây dựng và lập trình mô phỏng động đất và mô hình các tòa nhà
Học sinh sẽ làm theo hướng dẫn xây dựng để tạo mô phỏng động đất. Với thiết bị này, họ sẽ thu thập bằng chứng để quyết định tòa nhà nào sẽ vượt qua thử nghiệm động đất.

1. Xây dựng mô phỏng động đất.

Mô hình lắc được sử dụng trong dự án sử dụng một piston để đẩy và kéo tấm thử nghiệm. Mức công suất động cơ của chương trình xác định biên độ của trận động đất được tạo ra.

Động đất - Dự án khoa học bộ Lego Wedo 2.0 - Robot Milo 45300

Động đất - Dự án khoa học bộ Lego Wedo 2.0 - Robot Milo 45300

Quan trọng
Với chương trình này, nếu học sinh muốn thử một trận động đất mạnh hơn hoặc yếu hơn, họ cần thay đổi số vòng lặp. Họ nên thoải mái sử dụng một chương trình của riêng họ.

Động đất - Dự án khoa học bộ Lego Wedo 2.0 - Robot Milo 45300

Điều tra thiết kế tòa nhà của bạn
Bây giờ học sinh đã hiểu cách thức hoạt động của trình mô phỏng động đất, hãy để họ điều tra các yếu tố khác nhau bằng cách cô lập một biến tại một thời điểm.

4. Giai đoạn chia sẻ ( 45 phút)

Hoàn thành tài liệu
Yêu cầu học sinh ghi lại các dự án của họ theo nhiều cách:
• Yêu cầu học sinh quay video về mỗi bài kiểm tra mà họ tiến hành để chứng minh tuyên bố của họ.
• Yêu cầu học sinh so sánh những kết luận này với các trường hợp thực tế.

Gợi ý
Học sinh có thể thu thập dữ liệu dưới dạng biểu đồ hoặc trên bảng tính.
Học sinh cũng có thể vẽ biểu đồ kết quả bài kiểm tra của mình.

Trình bày kết quả
Vào cuối dự án này, sinh viên nên trình bày kết quả điều tra của họ.

Để nâng cao khả năng trình bày của học sinh:
• Yêu cầu họ mô tả yếu tố nào ảnh hưởng đến sự ổn định của tòa nhà.
• Yêu cầu họ so sánh những suy nghĩ này với những phát hiện của họ.
• Yêu cầu họ đưa lời giải thích của họ vào ngữ cảnh.
• Yêu cầu họ suy nghĩ về kết luận của họ.
• Thảo luận xem kết quả của họ có phản ánh đúng thực tế không.

----------------------

Đánh giá dự án

5. Sự khác biệt

Để đảm bảo thành công, hãy xem xét đưa ra nhiều hướng dẫn hơn về việc xây dựng và lập trình, chẳng hạn như:
• Giải thích cách tiến hành một cuộc điều tra.
• Sử dụng bằng chứng để xây dựng các giải thích.
• Cung cấp cho họ kinh nghiệm bổ sung với các biến cô lập để kiểm tra giả thuyết.

Ngoài ra, hãy cụ thể trong việc thiết lập các kỳ vọng để học sinh trình bày và ghi lại những phát hiện của họ.

Đề xuất
Đối với những sinh viên có kinh nghiệm hơn, hãy dành thêm thời gian cho việc xây dựng và lập trình để họ có thể sử dụng các câu hỏi của riêng họ để thiết kế các điều tra của riêng họ. Học sinh có thể thay đổi các thông số, chẳng hạn như mức độ của bộ mô phỏng động đất, vật liệu được sử dụng để xây dựng các tòa nhà hoặc bề mặt mà các em kiểm tra các tòa nhà của mình.

Điều tra thêm
Học sinh sẽ thiết kế tòa nhà cao nhất chống động đất cấp 8. Họ sẽ áp dụng các bài học từ cuộc điều tra trước.

Những quan niệm sai lầm của học sinh
Học sinh có thể tin rằng động đất xảy ra ở những vị trí ngẫu nhiên trên trái đất. Hầu hết các hoạt động địa chấn trên thế giới đều gắn liền với ranh giới mảng kiến ​​tạo. Mặc dù các vết nứt nông có thể hình thành trong một trận động đất, do sạt lở đất hoặc hỏng mặt đất, mặt đất không "mở ra" dọc theo đường đứt gãy.

Đặt mua ngay bộ sản phẩm Lego Wedo 2.0 tại Đồ Chơi STEM