Diese Einheit sollte als Ergänzung zum Lernen der Konzepte von durch die Nutzung von Sensordaten zur Lösung eines authentischen Problems durch die Schüler durchgeführt werden.

STEM-Labore können auf verschiedene Weise angepasst werden, um in jedes Klassenzimmer oder jede Lernumgebung zu passen. Jedes STEM Labor umfasst die folgenden 3 Abschnitte: Engage, Play und Share (optional).

Jedes STEM-Labor in dieser Einheit kann in nur 40 Minuten abgeschlossen werden

Abschnittszusammenfassung

Die Abschnitte „Engage“ und „Play“, die die primären Lernaktivitäten enthalten, können innerhalb von Minuten abgeschlossen werden. Der Abschnitt „Teilen“, in dem Schüler ihren Lernfortschritt ausdrücken können, ist optional auf etwa Minuten pro Gruppe geschätzt.

Klicken Sie auf die Registerkarten unten, um Beschreibungen der Abschnitte „Engage“, „Play“ und „Share“ des STEM-Labors anzuzeigen.

Der Pacing Guide

Der Leitfaden für jedes Labor enthält schrittweise Anweisungen zum Was, Wie und Wann des Unterrichts. Der STEM Lab Pacing Guide gibt eine Vorschau auf die Konzepte, die in den einzelnen Abschnitten (Engage, Play und Share (optional)) vermittelt werden, erklärt, wie der Abschnitt vermittelt wird, und identifiziert alle benötigten Materialien.

Passen Sie diese Einheit Ihren individuellen Unterrichtsanforderungen an

Implementierung in kürzerer Zeit

• Die Aktivitäten in Labor 1 können für die Verwendung als Demo für die ganze Klasse angepasst werden. Stellen Sie sicher, dass alle Schüler sehen können, was passiert, und lassen Sie den Roboter als Demonstration in der Klasse manuell über die Brückenspitze laufen. Lassen Sie die Schüler als Klasse vorhersagen, was ihrer Meinung nach passieren wird, wenn das Projekt ein zweites Mal mit eingeschaltetem Eye Light ausgeführt wird. Führen Sie der Klasse anschließend die Ergebnisse vor, indem Sie den Roboter manuell über die Brücke fahren lassen. Diskutieren Sie in der Klasse darüber, ob die Vorhersage richtig war.
• Die Labore 2 und 3 sind eine Fortsetzung voneinander. Um diese Labs zu verkürzen, können Sie das VEXcode-Projekt in „Play Part 1“ von Lab 2 als Demonstration ausführen. Projizieren Sie VEXcode, damit die Studierenden die Daten sehen können, die auf der Druckkonsole gedruckt werden. Diese Daten können die Studierenden dann in ihren Brückeninspektionsberichten aufzeichnen. Sie können die Berichte dann im Rahmen einer angeleiteten Demonstration mit der ganzen Klasse fertigstellen.
• Lassen Sie die Schüler in Übung 4 die Brückendatensätze nicht selbst analysieren und ihre Schlussfolgerungen daraus aufzeichnen. Führen Sie diesen Schritt im Voraus durch und präsentieren Sie der Klasse Ihre Schlussfolgerungen. Sie können diese Informationen dann nutzen, um ihre datengestützte Hypothese aufzustellen und ihre Argumentation mit Klassenkameraden zu teilen.

Aktivitäten zur Unterstützung des Wiedererlernens

• Labor 1:
  • Wenn die Schüler mehr Übung im Umgang mit den Augensensoren und und im Interpretieren der Augensensordaten mithilfe der Farbtontabelle benötigen, geben Sie ihnen Zeit, weitere Teile aus dem VEX GO Kit auszuprobieren. Lassen Sie sie ein Stück auswählen, den Farbtonwert mithilfe der Tabelle vorhersagen und ihn dann mit dem Augensensor testen. Wiederholen Sie den Vorgang, bis die Schüler den Farbtonwert innerhalb eines akzeptablen Bereichs vorhersagen und den Augensensor effektiv zum Melden der Daten verwenden.
• Labore 2 und 3:
  • Wenn es den Schülern schwerfällt, sich vorzustellen, dass ein Farbtonwert von auf Risse in der Brücke hinweist, können Sie eine weitere Brücke mit Balken in einem anderen Muster erstellen und das VEX GO-Projekt zunächst mit der Kachel nach oben ausführen, damit die Schüler die Risse sehen können, und dann erneut mit der Kachel nach unten. Führen Sie eine Klassendiskussion, um sicherzustellen, dass jeder verstanden hat, bevor Sie fortfahren.
  • Um den Schülern zu helfen, ihre Fähigkeiten im Lesen von Diagrammen zu üben, bitten Sie sie, bestimmte Datenpunkte auf dem Balkendiagramm zu identifizieren oder zu zeigen, welcher Abschnitt des Diagramms eine ungerissene Oberfläche der Brücke darstellt und welcher einen Riss aufweist. 
  • Um sicherzustellen, dass die Schüler verstehen, wie ihre Daten mit den Sicherheitskriterien für Brücken zusammenhängen, zeigen Sie ihnen einige andere Brückenszenarien und sehen Sie, wie sie die Brücken klassifizieren würden: 
    • Brücke A weist einen 17 mm großen Riss auf, der sich etwa beim Distanzpunkt 20 mm befindet. (Brücke wäre sicher.)
    • Brücke B weist einen 100 mm breiten Riss auf, der sich bei etwa dem Distanzpunkt von 150 mm befindet. (Brücke wäre gefährlich.)
    • Brücke C weist einen 35 mm großen Riss auf, der sich bei etwa dem Distanzpunkt von 160 mm befindet. (Brücke wäre gefährdet.)
• Labor 4: 
  • Wenn die Schüler in Übung 4 Schwierigkeiten haben, ihre Hypothese darzulegen und mit Daten zu untermauern, geben Sie ihnen sprachliche Mittel an die Hand, die ihnen dabei helfen, ihre Gedanken zu strukturieren. Die Schüler könnten beispielsweise den Satz verwenden: Ich glaube, (Brücke Nummer) ist gefährlich und sollte zuerst inspiziert werden, da die Daten mir sagen, (das Klima ist stabil/mäßig/variabel/stark variabel), die Spanne ist lang/mittel/kurz, der Verkehr ist (stark, mäßig, gering).
• Alle Labore: 
  • Wenn die Schüler fälschlicherweise annehmen, dass der Augensensor Farben erkennt, oder denken, dass er nicht richtig funktioniert, weil die Farbtonwertdaten nicht mit den in ihrer Umgebung vorhandenen Farben übereinstimmen, bringen Sie ihnen die Funktionsweise des Augensensors und die Auswirkung des Umgebungslichts auf die Farbtonwertdaten noch einmal bei.
    • Lassen Sie die Schüler verschiedene VEX GO- oder Klassenzimmerobjekte mit dem Augensensor und der Farbtontabelle testen (wie in Labor 1). Sie sollen die Daten zum Objekt, den Farbtonwert und die dazugehörige Farbe auf der Farbtonkarte festhalten. Anschließend sollten sie mit einem Häkchen oder einem „x“ angeben, ob die Farbe mit dem übereinstimmt, was sie sehen, wie hier gezeigt. 

      

    • Lassen Sie die Schüler aufschreiben, warum bestimmte Farbdaten nicht mit dem übereinstimmen, was sie in der Umgebung sehen, basierend auf ihrem Wissen über Umgebungslicht und darüber, wie Licht die vom Sensor gemeldeten Daten beeinflusst. Sehen Sie sich das Video im Hintergrund an, um bei Bedarf mehr über diese Erklärung zu erfahren.
  • Nutzen Sie die Choice Board-Aktivitäten, um die Einheit zu erweitern, und geben Sie den Schülern gleichzeitig die Möglichkeit, ihre Meinung zu äußern und auszuwählen, welche Aktivitäten sie durchführen möchten.

Erweiterung der Einheit:

• Wenn die Schüler nach dem Testen ihrer Hypothese über die Brücke, die am dringendsten einer Inspektion bedarf, eine zusätzliche Herausforderung brauchen, lassen Sie sie das VEXcode GO-Projekt ausführen, um alle anderen Brücken zu scannen und eine Rangfolge der Brückeninspektionspriorität als Anhang zu ihrem Brückeninspektionsbericht zu erstellen. Studierende sollten ihre Platzierung mit Daten untermauern.
• Um die Idee des Brückenbaus und der Brückensicherheit zu vertiefen und das Bauen in die Überlegungen einzubeziehen, lassen Sie die Schüler mit dem VEX GO Kit (und nach eigenem Ermessen mit anderen Kunstmaterialien für den Unterricht) ihre eigene Brücke bauen. Anschließend sollten die Schüler ein „Brückenprofil“ erstellen, in dem sie erklären, warum sie ihre Brücke für sicher halten. Sie sollten , was sie in Einheit gelernt haben, nutzen, um Daten über das Klima rund um die Brücke, die geplanten Verkehrsmuster, die verwendeten Materialien und alle anderen Faktoren anzugeben, die sie beim Bau der Brücke kennenlernen.
• Um die Einheit zu erweitern und den Schülern die Möglichkeit zu geben, das klare Präsentieren ihrer Daten und Ergebnisse zu üben, laden Sie Gruppen ein, an einer „Pressekonferenz“ teilzunehmen. Hier sollten sie ihre Untersuchung zu der Behauptung von Frau Nebby und ihre weiteren Schritte darlegen. Sie sollten ihre Daten auf eine Weise weitergeben, die für Reporter und Zuschauer zu Hause Sinn ergibt, und ihre Erkenntnisse und Ideen zu den nächsten Schritten präsentieren, die sie unternehmen werden. Die Schüler können als Reporter Fragen stellen und auch präsentieren. Wenn sie die Pressekonferenz in den Laboren 4 oder 5 durchführen, können sie darüber sprechen, wie und warum sie die Brücke gewählt haben, was sie zu finden erwarten, ob die gesammelten Daten ihre Hypothese stützen und wie sie auf der Grundlage ihrer Erkenntnisse weiter vorgehen werden.

VEXcode GO-Ressourcen