Dioda LED, mój pierwszy obwód elektroniczny, nadajemy sygnał SOS
LABORATORIA PRZYSZŁOŚCI
SCENARIUSZ: MLP‑010
SCENARIUSZ ZAJĘĆ DLA: uczniów szkół podstawowych, klasa IV
PROWADZONYCH PRZEZ: nauczycieli kształcenia ogólnego, nauczyciel techniki
TEMAT: Dioda LED, mój pierwszy obwód elektroniczny, nadajemy sygnał SOS
CELE KSZTAŁCENIA – wymagania ogólne
Rozpoznawanie i opis działania elementów środowiska technicznego.
Rozróżnianie elementów budowy wybranych narzędzi, przyrządów i urządzeń technicznych.
Wyjaśnianie działania wybranych narzędzi, przyrządów i urządzeń technicznych.
Projektowanie i konstruowanie modeli urządzeń technicznych z wykorzystaniem zestawów poliwalentnych.
Planowanie i realizacja praktycznych działań technicznych (od pomysłu do wytworu).
Planowanie i wykonywanie pracy o różnym stopniu trudności.
Rozwijanie cech: dokładności, precyzji i ostrożności.
Sprawne i bezpieczne posługiwanie się narzędziami i sprzętem technicznym.
Utrzymywanie ładu na stanowisku pracy. Przestrzeganie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.
Poszanowanie narzędzi, urządzeń, sprzętu technicznego oraz własnej pracy i pracy drugiego człowieka.
TREŚCI NAUCZANIA – wymagania szczegółowe
Dokumentacja techniczna. Uczeń:
projektuje i konstruuje modele urządzeń technicznych, w tym elektryczno - elektronicznych.
Mechatronika. Uczeń:
wyjaśnia na przykładach prostych urządzeń zasady współdziałania elementów mechanicznych, elektrycznych i elektronicznych;
konstruuje, m.in. z gotowych elementów, zabawki, roboty, modele mechaniczno‑elektroniczne, w tym programowalne.
Technologia wytwarzania. Uczeń:
bezpiecznie posługuje się narzędziami, przyborami i urządzeniami;
dokonuje montażu poszczególnych części w całość.
METODY NAUCZANIA:
pogadanka;
metoda oparta na działalności praktycznej.
FORMA ORGANIZACYJNA NAUCZANIA:
nauczanie grupowe.
ŚRODKI DYDAKTYCZNE:
zestawy tanich elementów elektronicznych. Dla każdej z grup uczniów:
płytka z mikrokontrolerem Arduino/MicroBIT lub inna pozwalająca na zasilenie układu 5v/ lub inne źródło zasilania 5v z wyjściem “goldpin”;
płytka stykowa;
dioda LED;
rezystor z zakresu 100 omega - 1000 omega
2 przewody.
PRZEWIDYWANY CZAS:
45 minut
PROPONOWANY PRZEBIEG ZAJĘĆ:
Faza przygotowawcza
1.Cele fazy przygotowawczej (zakładane efekty kształcenia):
Po zakończeniu tej fazy lekcji uczeń będzie w stanie:
wskazać urządzenia z diodą LED,
opisać jej zalety względem żarówki.
2. Informacje, instrukcje, wskazówki techniczne do pracy nauczyciela.
Nauczyciel wprowadza uczniów w cele lekcji, omawia z nimi krok po kroku, jakich treści będzie dotyczyła.
3. Informacje, instrukcje, wskazówki techniczne do pracy ucznia.
Aktywnie uczestniczą w rozmowie inicjowanej przez nauczyciela, znają przynajmniej 3 urządzenia z diodą LED, potrafią określić zadanie diody LED (oświetlenie powierzchni/ wskazywaniu statusu pracy urządzenia).
4. Szczegółowo opisane sytuacje dydaktyczne.
Nauczyciel:
Dzisiejsza lekcja będzie poświęcona diodzie LED, czyli diodzie emitującej światło. Dioda LED jest jednym z najpopularniejszych elementów elektronicznych, które możemy spotkać w naszym codziennym życiu.
Dioda LED jest małym, ale bardzo ważnym elementem, który może emitować światło w różnych kolorach, takich jak czerwony, zielony, niebieski czy żółty. Dzięki temu, diody LED są wykorzystywane w wielu urządzeniach, zarówno w naszych domach, jak i w przemyśle.
Przykłady pięciu urządzeń, w których możemy spotkać diodę LED, to:
Telewizory i monitory – diody LED są wykorzystywane jako podświetlenie ekranów, co pozwala na uzyskanie lepszej jakości obrazu.
Latarki – diody LED są bardzo energooszczędne, dlatego często stosuje się je w latarkach, które są wygodne i trwałe.
Lampki nocne – diody LED są idealne jako źródło światła w lampkach nocnych, ponieważ są bezpieczne, nie nagrzewają się i zużywają bardzo mało energii.
Samochodowe światła – diody LED są coraz częściej stosowane jako światła pozycyjne, mijania czy stopu w samochodach. Dzięki nim, samochody są lepiej widoczne na drodze.
Zegarki i telefony komórkowe – diody LED są wykorzystywane jako wskaźniki stanu urządzenia, np. do sygnalizacji połączenia czy otrzymania wiadomości.
Dioda LED jest nie tylko energooszczędnym źródłem światła, ale także świetnie sprawdza się jako wskaźnik stanu urządzenia. Dzięki temu, możemy odczytać informacje na podstawie koloru diody LED, np. czy nasz telefon jest naładowany, czy nasza pralka skończyła pracę, czy nasz telewizor jest włączony.
Teraz, gdy już wiemy, jak wiele urządzeń wykorzystuje diody LED, możemy zbudować nasz obwód z diodą LED. Zapraszam do rozpoczęcia dzisiejszej lekcji!
5. Materiały graficzne lub załączniki (pliki do stworzenia materiałów)/ multimedia (pliki)
Rodzaje diod LED - link prowadzi do krótkiej prezentacji w postaci materiału wideo:
https://www.youtube.com/watch?v=HCbHrqzP5Qo&ab_channel=QeXoYT
Faza zasadnicza
1. Cel fazy zasadniczej (zakładany efekt kształcenia).
Pod koniec tej części lekcji uczeń będzie w stanie:
zbudować prosty obwód składający się z rezystora, diody LED i źródła zasilania;
dodać do obwodu przycisk do sterowania diodą LED.
2. Informacje, instrukcje, wskazówki techniczne do pracy nauczyciela.
Nauczyciel dzieli uczniów na grupy/ zespoły wg swoich przyjętych kryteriów, najlepiej, aby zespoły były 2 -3 osobowe, wtedy każdy uczeń będzie miał szansę brać udział w budowaniu obwodu oraz nadawaniu sygnału SOS.
Przed lekcją należy przygotować diody LED, rezystory, płytki stykowe oraz przewody.
3. Szczegółowo opisane sytuacje dydaktyczne.
Nauczyciel wyjaśnia uczniom, że będą się zajmować podłączaniem diody LED i rezystora. Powinien również pokazać uczniom, jak wyglądają dioda LED i rezystor.
Następnie wskazuje, że dioda LED ma dwie nóżki – dłuższą i krótszą. Dłuższa nóżka to anoda, a krótsza to katoda. Anoda jest zazwyczaj oznaczona symbolem „+”, a katoda symbolem „-”.
Nauczyciel powinien pokazać uczniom, jak podłączyć diodę LED i rezystor do płytki stykowej.
Dłuższą nóżkę diody LED (anodę) należy podłączyć do jednego z otworów na płytce stykowej, krótszą nóżkę (katodę) do innego otworu. Następnie, jedno złącze rezystora należy podłączyć do anody diody LED, a drugie złącze rezystora do katody diody LED.
Nauczyciel powinien wyjaśnić uczniom, że prąd elektryczny to przepływ ładunków elektrycznych przez przewodnik. Powinien również pokazać uczniom, że prąd elektryczny płynie od anody do katody w przypadku diody LED.
Następnie, nauczyciel powinien wyjaśnić uczniom, że dioda LED przepuszcza prąd tylko w jednym kierunku. Powinien pokazać uczniom, że jeśli dioda LED jest podłączona odwrotnie, czyli anoda do katody i katoda do anody, dioda nie będzie świecić.
Po tym, nauczyciel demonstruje uczniom, jak dodać przełącznik monostabilny (switch) do obwodu. Powinien wyjaśnić, że przełącznik monostabilny pozwala kontrolować przepływ prądu przez diodę LED. Uczniowie powinni zobaczyć, że po wciśnięciu przełącznika, dioda LED świeci, a po puszczeniu przełącznika, dioda przestaje świecić.
Nauczyciel pokazuje w praktyce, jak użyć zbudowanego obwodu do nadawania sygnału SOS. Powinien wyjaśnić, że sygnał SOS to trzy krótkie błyski, trzy długie błyski, a następnie znowu trzy krótkie błyski.
Wskazówki dla nauczyciela:
Przygotuj wszystkie potrzebne materiały przed lekcją, takie jak: diody LED, rezystory, płytki stykowe, kable i przełączniki monostabilne.
Przed rozpoczęciem lekcji, przetestuj wszystkie elementy, aby upewnić się, że działają poprawnie.
Wyjaśniaj każdy krok i zjawisko w prosty i zrozumiały sposób, dostosowany do poziomu uczniów.
Zachęcaj uczniów do zadawania pytań i udzielaj im odpowiedzi w sposób zrozumiały.
Zachęcaj uczniów do eksperymentowania i odkrywania różnych kombinacji połączeń. Odwrotnie podłączona dioda LED do źródła nie będzie świecić, bo jest spolaryzowana zaporowo. Element zacznie ponownie świecić gdy zostanie podłączony poprawnie (od złego podłączenia dioda nie spali się). Na koniec tej części uczniowie podejmują samodzielnie próby nadawania sygnału SOS z użyciem zbudowanego obwodu.
Czas omówienia podstawowych aspektów i demonstracji zadania przez nauczyciela to 10 minut.
Czas wykonania zadania przez uczniów w grupach to 20 minut.
5. Materiały graficzne lub załączniki (pliki do stworzenia materiałów)/ multimedia (pliki)
schemat przykładowego układu
Faza końcowa
1. Cel fazy końcowej (zakładany efekt kształcenia):
sprawdzenie poziomu osiągnięcia celów szczegółowych zajęć. Pod koniec tej części lekcji uczeń będzie w stanie:
opowiedzieć co to jest dioda;
zbudować prosty obwód elektroniczny;
nadać sekwencję sygnału SOS w celu wezwania pomocy.
2. Informacje, instrukcje, wskazówki techniczne do pracy nauczyciela.
W tej fazie lekcji istotna jest weryfikacja czy każdy uczeń umie nadać sygnał SOS, wskazać diodę i rezystor w obwodzie.
3. Informacje, instrukcje, wskazówki techniczne do pracy ucznia.
Podsumowanie lekcji to czas na omówienie zastosowań diod LED, podkreślenie aspektu niskiego zużycia energii przez nie (np. żarówki LED). Powtarzamy z uczniami gdzie są zamontowane diody LED. Nauczyciel z uczniami może omówić sytuacje w jakich może być przydatne nadanie sygnału SOS np. z użyciem latarki.
4. Szczegółowo opisane sytuacje dydaktyczne.
Po tym zadaniu nauczyciel prosi o podanie kilku przykładów urządzeń, w których znajduje się dioda LED. 1 uczeń – 1 urządzenie. Pozostali uczniowie mogą wskazać sytuację kiedy może być przydatne nadawanie sygnału SOS i jak to można zrobić – jeśli uczniowie są mało aktywni można rozdać im fiszki i poprosić o odczytanie przykładowych sytuacji użycia sygnału SOS.
Załącznik: Fiszki do wydrukowania i wycięcia
Fiszki
Przykładowe sytuacje kiedy może być przydatne nadawanie sygnału SOS
Gdy jesteśmy uwięzieni w ciemnym miejscu, na przykład w jaskini lub w podziemnym tunelu, możemy użyć latarki lub diody LED do nadania sygnału SOS, aby przyciągnąć uwagę ratowników lub innych osób w pobliżu.
Podczas wypadku samochodowego, gdy jesteśmy uwięzieni w pojeździe i nie możemy się poruszać, możemy użyć latarki lub diody LED, aby wysłać sygnał SOS do innych kierowców lub przechodniów, którzy mogą nam pomóc.
W przypadku awarii samolotu lub lądowania awaryjnego, możemy użyć latarki lub diody LED do nadania sygnału SOS, aby przyciągnąć uwagę innych samolotów lub służb ratunkowych.
Podczas żeglugi morskiej, gdy statek jest w niebezpieczeństwie lub zatonął, możemy użyć latarki, aby wysłać sygnał SOS do innych statków lub służb ratunkowych.
W przypadku zagubienia w lesie, możemy użyć latarki do nadania sygnału SOS, aby przyciągnąć uwagę poszukiwaczy lub helikoptera ratunkowego.
Podczas wypadku w górach lub na stoku narciarskim, możemy użyć latarki, aby wysłać sygnał SOS do innych narciarzy lub ratowników.
W przypadku utraty prądu lub awarii w domu, możemy użyć latarki, aby wysłać sygnał SOS przez okno lub na zewnątrz, aby przyciągnąć uwagę sąsiadów lub służb ratunkowych.
Podczas wypadku na wodzie, na przykład podczas pływania lub nurkowania, możemy użyć latarki lub diody LED, aby wysłać sygnał SOS do innych osób na łodziach lub na brzegu.
W przypadku zagubienia w mieście lub nieznanej okolicy, możemy użyć latarki lub diody LED, aby nadać sygnał SOS przez okno lub na zewnątrz, aby przyciągnąć uwagę przechodniów lub policji.
Podczas wypadku w górach lub na szlaku turystycznym, możemy użyć latarki lub diody LED, aby wysłać sygnał SOS do innych turystów lub służb ratunkowych.
EWALUACJA ZAJĘĆ
Tablica Feedbacku.
Przygotowanie: Nauczyciel przygotowuje na ścianie w klasie dwie duże tablice korkowe z etykietami: „Najważniejsza wiedza z dzisiejszej lekcji” oraz „Tematy, które chciałbym omówić ponownie”.
Kolory kartek: Każdy uczeń otrzymuje dwie kartki papieru w różnych kolorach. Na przykład, niebieska kartka służy do zapisania tego, czego nauczyli się podczas lekcji, a czerwona do zapisania pytania lub tematu, który chcieliby omówić ponownie.
Zapisywanie: Uczniowie zapisują na niebieskiej kartce najważniejszą rzecz, którą zapamiętali z lekcji, a na czerwonej kartce temat lub pytanie, które chcieliby, aby nauczyciel omówił ponownie.
Przyklejanie: Po zakończeniu zapisywania uczniowie przyklejają swoje kartki do odpowiednich tablic korkowych.
Analiza: Na koniec dnia nauczyciel przegląda tablice, aby zrozumieć, które elementy lekcji były dla uczniów najbardziej wartościowe oraz które tematy wymagają dodatkowego omówienia.
Taki sposób ewaluacji nie tylko pozwala nauczycielowi na dostosowanie treści przyszłych lekcji do potrzeb uczniów, ale także angażuje uczniów w proces refleksji nad tym, czego się nauczyli i co chcieliby jeszcze wiedzieć. Ponadto, wizualny aspekt tablic korkowych może być bardziej angażujący dla uczniów niż tradycyjne słoiki.
Autor scenariusza: Andrzej Manujło