LEKCJA 1 

Wprowadzenie do magnetyzmu 

Zbieranie danych za pomocą robota Dash 

Wstęp: podczas zajęć uczniowie dowiedzą się, w jaki sposób magnesy oddziałują na inne przedmioty i wykonają doświadczenie przy użyciu aplikacji Blockly. 

Poproś uczniów, aby pomyśleli o tym, dlaczego niektóre przedmioty są przyciągane do innych bez użycia kleju, a inne nie. 

●     Zdjęcia nie utrzymają się na drzwiach lodówki - czego należy użyć, aby je przymocować?

●     Czy magnesy, których używacie, przyciągane są przez wszystkie elementy domu, takie jak np. ściany i okna?

●     Czy macie jakiś pomysł dotyczący tego, co szczególnego jest w tych przedmiotach, co czyni je magnetycznymi?

●     Magnetyzm to siła, która działa na inne obiekty magnetyczne. Przedyskutuj z uczniami inne siły działające w naturze, których skutków nie można bezpośrednio zaobserwować (np. grawitacja, wiatr, dźwięk).

Obejrzyj film przedstawiający wprowadzenie do zasad magnetyzmu: https://www.youtube.com/watch?v=tdBpokG4wLM (film jest w wersji anglojęzycznej). Stanowi on dobrą alternatywę do doświadczenia w przypadku, gdy nie posiadamy opiłków żelaza.

Odrobina teorii: 

●     Magnesy wytwarzają pole magnetyczne

●     W obszarze pola magnetycznego magnesy oddziaływują na niektóre przedmioty

●     Każdy magnes posiada dwa bieguny. Bieguny jednakowe odpychają się, a różne przyciągają się

●     Siła magnetyczna jest niewidoczna, ale jej skutki mogą być obserwowane poprzez zbliżenie do siebie magnesów lub poprzez umieszczenie opiłków żelaza nad magnesem.

Przeprowadzimy doświadczenie, które pozwoli zobrazować uczniom, że pole magnetyczne istnieje i można je zobaczyć. 

●     Połóż magnes na stole pod szklaną płytką.

●     Rozsyp opiłki żelaza na płytce.

●     Potrząśnij lekko płytką i obserwuj, co się dzieje z opiłkami. Możesz również przesuwać magnes obserwując ruch opiłków.

●     Opiłki ułożą się w pierścienie wokół magnesu.

Po przeprowadzonym doświadczeniu poproś uczniów o udzielenie odpowiedzi na kilka pytań: 

●     Czy pierścienie zauważone wokół magnesów zawsze tam były?

●     Ile pierścieni (okręgów) zauważyli na płytce? Powinni zauważyć, że pierścienie układają się dookoła obu biegunów oraz że opiłki żelaza stają się bardziej odległe od siebie, im dalej znajdują się od magnesu. Siła magnesu działa słabiej na opiłki znajdujące się dalej.

●     Co dzieje się z opiłkami żelaza jak ruszamy magnesem? Zauważ, że przy przesuwaniu magnesu opiłki wokół również przesuwają się.

CZAS NA DOŚWIADCZENIE!

Planujemy z uczniami doświadczenie, w którym przekonamy się, w jaki sposób magnesy działają na inne przedmioty z naszego doświadczenia. 

Teraz wyciągnij przedmioty, które uczniowie użyją do eksperymentu. Powinny być to przedmioty, które są magnetyczne (np. gwoździe, spinacze, inne magnesy i drut żelazny) oraz takie, które nie są magnetyczne (np. drewno, plastik, papier, tkaniny, drut miedziany). 

Poproś uczniów, aby zapisali hipotezę na temat każdego z przedmiotów w tabeli przebiegu eksperymentu (Załącznik 1 - karta pracy). Powinni rozważyć, czy dany przedmiot jest magnetyczny i czy magnes będzie miał na niego jakikolwiek wpływ. 

Poproś uczniów o wypełnienie dwóch pierwszych kolumn w tabeli pierwszej, zanim zaczniemy eksperyment. W kolumnie pierwszej wpisujemy przedmiot, który będzie wykorzystany w doświadczeniu, np. klucze, a w kolumnie drugiej wpisujemy, czy przedmiot zostanie przyciągnięty przez magnes czy nie. 

Po postawieniu hipotezy przystępujemy do zaplanowanego doświadczenia. Uczniowie powinni: 

1.   Zamontować magnes na Dashu

Magnes powinien znajdować się jak najbliżej podłogi ze względu na płaskie przedmioty, które będziemy przyciągać. Poniżej propozycje mocowania w zależności od posiadanych akcesoriów. 

2.    Rozmieścić przedmioty na podłodze

Pamiętaj o przygotowaniu zarówno przedmiotów, które będą przyciągane, jak i tych, które nie będą przyciągane. 

3.    Zaprojektować ruch Dasha w Blockly

Uczniowie skorzystają z narzędzia Blockly, aby zaprogramować ruch robota Dash po pomieszczeniu. Przeprowadź dyskusję z uczniami, w jaki sposób nasz robot może się poruszać. Ponieważ niektóre przedmioty są małe (płaskie), możemy zaprojektować ruch Dasha, który będzie przesuwał się do przodu i do tyłu w zależności od umiejscowienia napotkanej przeszkody  “Obstacle in Front” lub “Object Behind”. Przeszkodą może być nasza ręka, noga lub jakieś pudełko. 

Przykładowy skrypt: 

Innym rozwiązaniem może być wołanie Dasha, który będzie obracał się w kierunku naszego głosu i przesuwał o ustaloną długość np. 40 cm (w zależności od powierzchni, na której mamy poukładane przedmioty do przyciągania). Po przywołaniu Dasha do konkretnego przedmiotu (np. spinacz do papieru) przykładamy do tyłu Dasha rękę lub inny przedmiot, aby spowodować wycofanie się Dasha do tyłu. Obserwujemy, czy przedmiot został złapany i ciągnięty przez magnes czy nie. 

4.    Zapisanie obserwacji w karcie pracy

Pamiętaj o zapisaniu wniosków w pierwszej tabeli naszej karty pracy. Tabela 2 zostanie wykorzystana w lekcji 2. 

WNIOSKI Z DOŚWIADCZENIA 

Wspólnie w klasie przeanalizujcie  wnioski z kart pracy, odpowiadając na pytania pomocnicze: 

●     Czy wyniki doświadczenia pokrywają się z postawioną hipotezą na karcie?

●     Czy we wszystkich grupach wyniki są podobne? Jeśli nie, to zastanówmy się dlaczego? np. różne rodzaje magnesów, mocniejsze, słabsze, błąd programu.

Dlaczego akurat dane przedmioty zostały przyciągnięte? Oczekujemy wyjaśnienia dlaczego np. długopis został przyciągnięty, jakie elementy były przyciągane, a na jakie magnes nie działa. 

LEKCJA 2 

Zbieranie danych za pomocą dwóch robotów Dash

Wstęp: uczniowie doświadczą, w jaki sposób działają na siebie magnesy, przeprowadzą doświadczenie z wykorzystaniem dwóch robotów i zapiszą własne obserwacje na karcie pracy. 

Grupy uczniów powinny teraz połączyć się w grupy z dwoma robotami Dash na grupę. Uczniowie przeprowadzą kolejny eksperyment z magnesami dzięki któremu przekonają się, jak magnesy oddziaływują na siebie. Wspominaliśmy w lekcji 1 we wprowadzeniu, że każdy magnes posiada dwa bieguny oraz że takie same bieguny się odpychają, a przeciwne przyciągają.  

Uczniowie podczas wykonywania eksperymentu będą zapisywać swoje wnioski w karcie pracy, z którą pracowali na lekcji 1. Zanim jednak przygotujemy doświadczenie, poprośmy o zapisanie hipotezy w naszej tabeli na karcie. 

CZAS NA DOŚWIADCZENIE!

Zadania dla grup: 

1.    Przygotuj roboty

Przymocuj magnesy tak, aby znajdowały się z przodu robotów Dash. Jest to łatwe dzięki użyciu łączników do klocków Lego. Upewnij się, że magnesy na robotach Dash są umieszczone na tej samej wysokości.          

2.    Zaprojektuj poruszanie Dashem

Przykładowy kod, za pomocą którego będziemy wprawiać w ruch jednego z robotów. Pierwszy blok to ruch do przodu, drugi schemat to ruch do tyłu. 

3.    Wykonaj doświadczenia i nanieś swoje wnioski na karcie obserwacji.

ETAP 1 

W pierwszej części eksperymentu przymocuj magnesy tak, aby były ustawione różnymi biegunami. 

Ustaw 2 roboty Dash naprzeciwko siebie. Powoli zbliż roboty ku sobie. 

Uczniowie powinni zwrócić szczególną uwagę na moment, kiedy magnesy zaczną przyciągać roboty ku sobie: w pewnym momencie magnesy powinny złączyć się. 

Następnie za pomoca aplikacji i gotowego programu, spróbuj odsunąć jednego robota do tyłu. Na początku, należy użyć bardzo wolnego ruchu, aby zobaczyć działanie magnesów: predkość “very slow”. Jeżeli magnesy są wystarczająco silne, to jeden robot pociągnie za sobą drugiego. 

Zresetuj roboty (zatrzymaj i uruchom ponownie program) i spróbuj ponownie, tym razem z magnesami lekko przesuniętymi tak, aby przeciwległe bieguny nie pokrywały się idealnie. Teraz ich rozdzielenie powinno być łatwiejsze. 

ETAP 2 

Zresetuj roboty ponownie, tym razem z magnesami obróconymi tak, że na przeciw siebie znajdują się magnesy z takimi samymi biegunami. 

Powoli zbliż roboty Dash do siebie. Kiedy będą blisko siebie, magnesy powinny odpychać się, a roboty Dash nie będą chciały się 'spotkać'. Jeżeli magnesy są wystarczająco silne, to jeden robot będzie w stanie popychać drugiego bez dotykania. 

WNIOSKI  

Poproś uczniów o wyciągnięcie wniosków z ich ustaleń. Zachęć ich, aby uwzględnili w swoich wypowiedziach: 

●     Podział przedmiotów na magnetyczne i niemagnetyczne. Dlaczego dane rodzaje przedmiotów są magnetyczne, a inne nie?  Jakie podstawowe minerały są magnetyczne (żelazo, nikiel, kobalt)? Pokaż uczniom, że minerały te znajdują się w każdym z magnetycznych przedmiotów.

●     Pomysły, w jakich sytuacjach łatwiej rozdzielić magnesy?

●     Dlaczego raz magnesy odpychały się, a innym razem się przyciągały?

●     Czy podczas doświadczenia pojawiły się pewne rozbieżności w obserwacjach? Jeśli tak, to dlaczego?