Pokonać powódź Teach article

Tłumaczenie: Katarzyna Badura. Wyobraź sobie życie z niebezpieczną świadomością, że twój dom w każdym momencie może porwać powódź. To zadanie pozwoli uczniom w przedziale wiekowym 7-14 lat odkryć wpływ powodzi na życie ludzi oraz to, w jaki sposób nauka i technologia mogą…

Wyobraź sobie życie z niebezpieczną świadomością, że twój dom w każdym momencie może porwać powódź. Nasz klimat ulega ciągłym zmianą i dla wielu ludzi żyjących w pobliżu koryt rzeki strach przed powodzią stanowi chleb powszedni. Pokonać Powódź^w1 jest zadaniem dla uczniów w przedziale wiekowym 7-14 lat, które pozwoli im wpływ powodzi na życie ludzi oraz to, w aki sposób nauka i technologia mogą złagodzić jej skutki i pomóc znaleźć potencjalne rozwiązania. 

Pracując w zespołach, dzieci zaprojektują i zbudują na fikcyjnej wyspie Watu model odpornego na powódź domu dla swojej rodziny, po czym go przetestują umieszczając obiekt na wodzie i oblewając wodą z węża ogrodowego. Rozważą wpływ powodzi na całą społeczność i zastanowią się  nad najlepszym miejscem na dom. Zadanie to jest odpowiednie na aktywność całodniową, może jednak zostać podzielone na etapy realizowane na wielu lekcjach.

To zadanie zachęca uczniów do pracy w grupie i pozwala im na przejęcie konkretnych ról w zespole, takich jak kierownik zespołu, projektant, naukowiec czy architekt. Uczniowie muszą wykorzystać wiedzę z różnych dyscyplin, takich jak geografia, nauki ścisłe i matematyka, jak również podjąć kompleksowe decyzje poprzez powiązanie wielu czynników, takich jak koszt i trwałość. Prócz ukazania uczniom różnych powiązanych ze światem technologii ścieżek kariery, które mogą obrać, to zadanie pozwoli im dojść do wniosku, że nie ma “idealnego domu”, który rozwiązałby globalny problem powodzi: pomoc ludziom w uzyskaniu dostępu do odpowiedniej i odnawialnej technologii jest najlepszym sposobem na wykorzystanie nauki i technologii w walce z ubóstwem.

Pokonać powódź: akcja!

Zadanie składa się z trzech etapów:

1. Uczniowie testują potencjalne materiały modelarskie, by sprawdzić jak bardzo są wytrzymałe i wodoodporne.
2. Uczniowie testują odporność różnych struktur na wodę, ruch i wiatr.
3. Wykorzystując wcześniej wyciągnięte wnioski, uczniowie budują modelowy dom wykorzystując strukturę i materiały, które ich zdaniem będą najbardziej odporne na powódź.

Materiały

W celu zbadania wytrzymałości materiałów każda grupa będzie potrzebować:

• 2 zestawy uchwytów i stojaków
• zestaw dziesięciu odważników o wadze 10g
• próbki materiałów opisanych w Kartach materiałów (Materials cards^w2: klisze filmu, foliowe opakowania na żywność, patyczki z lizaków, słomę, trawę, folię aluminiową, plastikowe woreczki, glinę.

Aby sprawdzić chłonność materiałów, każda grupa będzie potrzebować:

• 1 stojak z uchwytem
  

  

• 1 stoper
• sześć szklanych zlewek o pojemności 100ml
• barwnik spożywczy
• wodę
• linijkę
• próbki materiałów opisanych w Kartach materiałów (Materials cards^w2): klisze filmu, foliowe opakowania na żywność, patyczki z lizaków, słomę, trawę, folię aluminiową, plastikowe woreczki, glinę.

Aby sprawdzić wytrzymałość struktur, każda grupa będzie potrzebować:

• 1 kartę Structures template 1^w2
• 1 kartę Structures template 2^w2
• słomki do picia
• modelinę
• wagę cyfrową
• taśmę klejącą
• suszarkę
• pistolet do kleju
• nożyczki

Na czas trwania zadania będzie potrzebny:

• Przewodnik nauczyciela^w3, zawierający szczegółowy opis planu lekcji i zadania.
• karta pracy ucznia^w2,zawierająca mapę Wyspy Watu, karty Community Cards, szczegółowy opis dostępnych materiałów oraz tabele do zestawienia wyników testów.
• prezentacja^w4 do wywołania dyskusji. Możesz zestawić w PowerPoincie albo wydrukować kopie naszych slajdów.

Procedura

Zanim zacznie się lekcja dobrze będzie pociąć i zalaminować poszczególne karty (mapę Watu, Karty Community Card i Karty materiałów – Materials Card), jak również struktury kostki i piramidy z szablonów zawartych na kartach Structures template, bowiem będą często wykorzystywane.

Dyskusja ogólna

Zachęć swoich uczniów do dyskusji na temat powodzi, jaka jej skala tego problemu, jak wpływa na różne społeczności i ludzi, jak również jak jej wpływ może zostać zmniejszony. Prócz prezentacji PowerPoint możesz również wykorzystać plik wideo^w5 by przedstawić powódź w Bangladeszu jako przykład z życia wzięty.

Pomysły na badania i informacje

1. Podziel swoją klasę na małe grupy i daj każdej grupie mapę Watu w rozmiarze A3 oraz jeden egzemplarz Community Cards^w2 dotyczący Watu.
2. Pracując w grupach uczniowie powinni szukać informacji o tym jak i gdzie najlepiej byłoby zbudować wodoodporny dom. Możesz wykorzystać arkusz Learning from others w karcie pracy ucznia^w2 a plakat^w5 by wzbogacić ich poszukiwania.

Zależnie od tego jaką ilością czasu dysponujesz, możesz wprowadzić kombinację poniższych zadań przed budową własnego modelu domu.

Test chłonności materiałów

Celem tego ćwiczenia jest sprawdzenie przez uczniów, który z materiałów modelarskich jest najbardziej wodoodporny i najlepiej nadawałby się na wodoodporny dom. Czas trwania ćwiczenia: ok. 30 minut.

1. Ustaw uchwyty na stojaku na wysokości ok 15cm.
2. Wytnij z każdego dostępnego materiału próbkę o rozmiarach 15cm x 2cm żeby zapewnić miarodajność testów.
3. Przytwierdź próbkę do uchwytów stojaka pionowo ponad zlewką zawierającą zabarwioną wodę do wysokości 25cm.
4. W momencie, gdy zniżysz próbkę do wody, włącz stoper.    
5. Pozostaw próbkę na 3 minuty w wodzie, po czym ją wyciągnij.
6. Korzystając z tabeli zawartej w kartach pracy ucznia zapisz do jakiej wysokości próbka zaabsorbowałą wodę.
7. Powtórz ten sam test dwa lub więcej razy dla nowych próbek każdego z materiałów, po czym wyciągnij średnią jako wynik końcowy.

Test wytrzymałości materiałów

Celem tego ćwiczenia jest określenie przez uczniów który z materiałów modelarskich jest najbardziej wytrzymały a tym samym będzie najbardziej odporny na wiatr oraz deszcz i będzie najlepiej się nadawał na budowę odpornego na powódź domu. Ćwiczenie zajmuje około 30 minut.

1. Ustaw stojaki z uchwytami, skierowane uchwytami w swoją stronę w odległości ok 15 cm od siebie.
2. Odmierz i obetnij standardową próbkę w rozmiarze 15cm x 2cm z każdego dostępnego materiału w celu zapewnienia prawidłowych testów.
3. Zaczep próbkę materiału w uchwytach obu stojaków
4. Umieszczaj 10-gramowe ciężarki na środku próbki tak długo, aż materiał się ugnie lub złamie.
5. Zapisz wagę potrzebną do złamania lub ugięcia badanego materiału w tabeli znajdującej się w kartach pracy ucznia.    
6. Powtórz ten sam test dodatkowe dwa razy dla nowych próbek danego materiału i wyciągnij średnią arytmetyczną z uzyskanych wyników.

 Test wytrzymałości różnych struktur

Celem tego ćwiczenia jest określenie która struktura jest najbardziej odporna na ruch a tym samym potencjalne szkody spowodowane przez wodę i wiatr. Wykorzystaj je by podkreślić jak ważne jest zrozumienie warunków lokalnych w momencie projektowania domu. Ćwiczenie zajmuje ok 30 minut.

1. Wykorzystaj laminowane struktury z arkuszy tructures templates 1 i 2 z arkuszy pracy ucznia^w2 by zbudować piramidy i kostki. Dla każdego typu struktury przygotuj po jednym egzemplarzu z 10-gramową grudką gliny modelarskiej w środku i po jednym egzemplarzu bez grudki.
2. Przygotuj zestaw struktur ramowych wykorzystując słomki, w tym część pustych oraz część z dodaną grudką gliny modelarskiej.
3. Przygotuj strukturę, która będzie w sobie zawierać ramę ze słomek oraz laminowaną strukturę
4. Sprawdź odporność poszczególnych struktur na wodę: umieść je na tacy płytko wypełnionej wodą i zasymuluj fale ruszając tacą.
5. Sprawdź odporność poszczególnych struktur na wiatr: postaw je na suchej nawierzchni i skieruj w ich stronę włączoną suszarkę.

Analiza kosztów i trwałości

Analizując koszty oraz trwałość uczniowie zmierzą się z niektórymi rzeczywistymi problemami, jakim inżynierowie stawiają czoła. Możesz narzucić uczniom określony budżet lub po prostu upewnić się, że docenią powagę kosztów i trwałości w swoim projekcie.

Rozdaj Karty Materiałów (Material cards) i karty Podsumowania Kosztów (Summary of costs) (w kartach pracy uczniów^w2). To pomoże uczniom powiązać materiały modelarskie z rzeczywistymi materiałami, które reprezentują. To zadanie powinno zająć ok. 20 minut.

Projektowanie, budowa, testowanie i ocena modeli

1. Wykorzystując wyniki eksperymentów i informacje z kart materiałów uczniowie, pracując w małych grupach mają za zadanie zaprojektować swój własny dom wykorzystując materiały i strukturę, które zdają im się najbardziej odpowiednie. Daj uczniom godzinę czasu na uzupełnienie kart: Specyfikacja Projektu (Design Specification), Pomysł Projektu (Design ideas) i Projekt |Ostateczny (Final design) (w kartach pracy uczniów^w2).
2. Daj uczniom godzinę na zbudowanie ich modelu na bazie projektu przygotowanego w kroku 1.
3. Uczniowie powinni umieścić swoje modele w pojemniku pełnym wody i oblewać je strumieniami wody z węża ogrodowego. 
4. Po przeprowadzeniu testów uczniowie mogą przebudować swoje modele jeśli jest taka potrzeba.
5. Uczniowie podzieleni na grupy oceniają swoją pracę a następnie referują jej efekty przed klasą. Mogą wykorzystać kartę pracy Jak dobrze to zrobili?) (How well did they do?) z kart pracy ucznia^w2 w celu oceny pracy pozostałych grup tak, aby ostatecznie wybrać zwycięski projekt spośród wszystkich.