Κύρια Ιδέα
Στη Φυσική οι μαθητές μαθαίνουν για το φως και την ηλεκτρική ενέργεια. Το πρόβλημα της λειτουργίας του φωτός των σηματοδοτών στους δρόμους παρουσιάζεται στους μαθητές, για να εμπλακούν στην κατασκευή ενός κυκλώματος που αποτελείται από μία φωτοαντίσταση και μία λυχνία «led». Προγραμματίζουν το νυχτερινό φως χρησιμοποιώντας το λογισμικό S4A. Αυτό το σενάριο μάθησης έχει ως στόχο οι μαθητές να γνωρίσουν νέες εντολές προγραμματισμού, τις οποίες θα χρησιμοποιήσουν, για να επιλύσουν ένα πρόβλημα της καθημερινής ζωής.
| Δημιουργός | Μαρία Νικήτα |
| Γνωστικά Αντικείμενα | Φυσική, Πληροφορική |
| Διάρκεια | 40 λεπτά |
| Παιδαγωγική προσέγγιση | Απτική μάθηση, Μάθηση μέσω δεδομένων της πραγματικής ζωής |
| Δεξιότητες | Επίλυση προβλήματος, Αποσύνθεση, Αλγόριθμοι |
| Ηλικιακές ομάδες | E’,ΣΤ’ Τάξη Δημοτικού |
| Τεχνολογία | Εκπαιδευτικό Λογισμικό S4A (Scratch for Arduino) |
Περιγραφή
Εισαγωγή: Στη Φυσική οι μαθητές μαθαίνουν για το φως, τον ηλεκτρισμό και τα κυκλώματα.
Δραστηριότητα 1η: Ο δάσκαλος παρουσιάζει το πρόβλημα των φωτεινών σηματοδοτών στους δρόμους, που δεν ανάβουν πάντα όταν σκοτεινιάζει, αλλά νωρίτερα. Αυτό είναι κάτι που προκαλεί σπατάλη ενέργειας και μόλυνση. Όταν αλλάζει η ώρα (θερινή ώρα), οι φωτεινοί σηματοδότες πρέπει να ρυθμιστούν ξανά για να ανάψουν την κατάλληλη ώρα. Ο δάσκαλος ρωτά εάν θα ήταν πιο πρακτικό να υπάρχει ένας αισθητήρας, που μπορεί να αντιδράσει στο φως. (5 λεπτά)
Συζήτηση: Οι μαθητές συζητούν στην τάξη πώς ένας αισθητήρας που μπορεί να αντιδράσει στο φως θα έκανε τους φωτεινούς σηματοδότες να είναι αυτόματοι. Ο δάσκαλος παρουσιάζει στους μαθητές μια φωτοαντίσταση (ευαίσθητη στο φως αντίσταση) και τους εξηγεί τη χρήση της. (10 λεπτά)
Δραστηριότητα 2η: Οι μαθητές χωρίζονται σε ομάδες των 3 ή 4 παιδιών. Ο δάσκαλος δίνει σε κάθε ομάδα το “Arduino UNO”, μία πλακέτα, μία φωτοαντίσταση, μία λυχνία LED φως, 2 αντιστάσεις (220Ω και 10kΩ), καλώδια και ένα καλώδιο USB. Οι ομάδες έχουν επίσης σε έντυπη μορφή το σχεδιασμό του κυκλώματος “Arduino”, που πρόκειται να φτιάξουν. Ο δάσκαλος εξηγεί στους μαθητές ότι πρόκειται να φτιάξουν ένα αυτόματο νυχτερινό φως. Οι μαθητές ενθαρρύνονται να συνεργαστούν με σκοπό να τοποθετήσουν τα σωστά εξαρτήματα σε κατάλληλες θέσεις στην πλακέτα και στo “Arduino”. Εν τω μεταξύ, ο δάσκαλος εξηγεί με απλά λόγια τι είναι το “Arduino” και ποιος είναι ο ρόλος κάθε άλλου στοιχείου που χρησιμοποιούν. (25 λεπτά)
Δραστηριότητα 3η: Οι μαθητές δημιουργούν ένα πρόγραμμα στο S4A, στο οποίο χρησιμοποιείται η φωτοαντίσταση, για να ενεργοποιήσει την λυχνία LED . Οι μαθητές είναι ήδη εξοικειωμένοι με το περιβάλλον “Scratch”, οπότε το περιβάλλον S4A δεν είναι εντελώς καινούριο για αυτούς.
Φύλλα εργασίας
Α. Nα ανοίξετε το πρόγραμμα S4A. Να συνδέστε την πλακέτα “Arduino” με τον υπολογιστή χρησιμοποιώντας το καλώδιο USB και να παρακολουθήσετε την τιμή αναλογικής εισόδου 0 ή analog0 των αισθητήρων στην πλακέτα.
1. Να καλύψετε την φωτοαντίσταση με το χέρι σας. Τι παρατηρείτε;
2. Να σβήσετε τα φώτα της τάξης σας (ή να κλείσετε τις κουρτίνες). Τι παρατηρείτε;
3.Ποια είναι η τιμή που διαφοροποιεί το σκοτάδι από το φως;
Β. Να προγραμματίσετε τη λυχνία LED να ενεργοποιείται ή να απενεργοποιείται ανάλογα με την τιμή της φωτοευαίσθητης αντίστασης (τιμή αναλογικής εισόδου 0 ή analog0).
1. Ποια εντολή πρόκειται να χρησιμοποιήσετε για να ελέγξετε εάν η τιμή της φωτοευαίσθητης αντίστασης είναι μικρότερη από το κατώφλι;
2. Ποια εντολή πρόκειται να χρησιμοποιήσετε για να ανάψετε τη λυχνία LED εάν υπάρχει σκοτάδι στην τάξη σας και ποια για να σβήσετε τη λυχνία LED εάν υπάρχει φωτεινότητα;
3. Ποια εντολή πρόκειται να χρησιμοποιήσετε, για να επαναλαμβάνονται οι εντολές σας για πάντα;
Γ. Να εκτελέσετε και να ελέγξετε το πρόγραμμά σας. Καλύπτοντας ή όχι τη φωτοαντίσταση με το χέρι σας ή κλείνοντας και ανοίγοντας τις κουρτίνες της τάξης σας να δείτε αν το νυχτερινό σας φως λειτουργεί σωστά. Να κάνετε τυχόν αλλαγές, εάν είναι απαραίτητο. (20-40 λεπτά)
Δραστηριότητα 4η: Οι μαθητές εμπλουτίζουν το πρόγραμμά τους. Δημιουργούν μια ιστορία σχετικά με το σκοτάδι και το φως.
- Να δημιουργήσετε μια ιστορία σχετικά με το σκοτάδι και το φως. Να προσθέσετε φόντο και αντικείμενα στο πρόγραμμά σας και να ακολουθήσετε τις παρακάτω οδηγίες:
– Να επιλέξετε ένα φόντο που παρουσιάζει ένα μέρος κατά τη διάρκεια της ημέρας και ένα φόντο που παρουσιάζει ένα μέρος κατά τη διάρκεια της νύχτας.
– Να επιλέξετε αντικείμενα.
Β. Να προσθέσετε εντολές στο πρόγραμμά σας. Να προγραμματίσετε το φόντο να αλλάζει από μέρα σε νύχτα εάν η τιμή του αισθητήρα είναι μικρότερη από το κατώφλι και το αντίθετο. Ταυτόχρονα να προγραμματίσετε το χαρακτήρα που επιλέξατε να λέει ή να κάνει κάτι στο φως της ημέρας και να λέει ή να κάνει κάτι διαφορετικό στο σκοτάδι.
(20-40 λεπτά)
