ETAPO 3 – Esplorante Graviton: Enketa-bazita lernado

daŭro: 30-minutoj

SPIRIT-Kapabloj:

• Solvo de problemoj
• Scivolemo, sento de miro kaj malfermiteco
• Kritika pensado

Mallonga Priskribo:

Poste, ili esploras kiel ludi kun la grandeco kaj profundo de krateroj de 

gravito.

Lernantoj ricevas skatolon kun diversaj ŝtonoj kaj sablujon.

A. Ili rajtas libere esplori kraterformacion.

(ekz. gvidaj demandoj: krei kraterojn de malsamaj grandecoj/profundoj.

Kiel oni povas fari la plej grandajn / plej profundajn kraterojn?)

Mallonge diskutu tion, kion ili observis.

Kuraĝigu ilin priskribi siajn observojn kiel eble plej precize!

Laŭvole komparu la kraterojn faritajn de la infanoj kun fotoj de realaj krateroj sur la Luno.

B. Poste transiru al fokusita esploro.

Centra esplordemando:

Kio difinas la grandecon (profundon kaj larĝon/longon) de luna kratero?

Certigante justan ekzamenon (eksplicite klarigu al studentoj)

• Ĉiam falu de la sama alto.
• Tenu la ŝtonon senmove kaj simple lasu ĝin fali (komenca rapido ĉiam nulo).
• Ĉiam falu rekte malsupren.
• Ŝanĝu nur unu variablon samtempe (ekz. ne komparu grandan kaj pezan kun malgranda kaj malpeza).
• Glatigu la sablon post ĉiu testo.

Gviditaj enketaj paŝoj

B1. La rolo de la maso (pezo) de la ŝtono

• Hipotezo: Ju pli peza la meteorito, des pli profunda la kratero estos.
• Uzu objektojn, kiuj estas samgrandaj sed malsamaj masoj.
• Unue lasu la lernantojn ordigi ŝtonojn en du grupojn: malpezajn kaj pezajn.
• Diskutu kune kiel ili povas taksi ĉu io estas pli peza aŭ pli malpeza.
• Poste lasu ilin testi: prenu du ŝtonojn de la sama grandeco sed malsama maso kaj komparu la profundecon de la kratero.

B2. Ĉu pezaj kaj malpezaj ŝtonoj (samgrandaj) falas kun malsamaj rapidoj?

• Verŝajne, studentoj opinias, ke pli peza ŝtono falas pli rapide.
• Lasu ilin testi: faligu pezan kaj malpezan ŝtonon de la sama alto samtempe.
• Ili malkovras: ambaŭ trafis la teron samtempe → surprizo → diskuto: Kial tio estas?
• Ĉefa koncepto: maso ne influas falrapidecon.
• Daŭrigo: se ili falas kun la sama rapideco, kial unu kratero estas pli granda/pli profunda? → Pro la frapforto.

B3. La rolo de grandeco de la ŝtono

• Uzu objektojn, kiuj estas same pezaj/malpezaj sed malsamas laŭ grandeco.
• Komparu la formitajn kraterojn

Kiel ĉi tio evoluigas specifajn SPIRIT-kapablojn

Ĉi tiu fazo signife antaŭenigas kritikan pensadon, scivolemon, miron kaj malfermitecon, same kiel sciencan demandadon, ĉar ĝi gvidas infanojn de senstruktura ludado al sistema observado. Per interagado kun la fizika ĉirkaŭaĵo - specife, uzante la sablujon kaj diversajn specojn de rokoj - studentoj aktive praktikas la kapablojn de observado, formulado kaj testado de hipotezoj, kaj izolado kaj identigado de variabloj. En ĉi tiu stadio, infanoj malkovras graviton per praktika sperto, kiu helpas ilin pensi kiel "sciencistoj". Ludante kun malsamaj rokoj en la sablujo, ili lernas observi malgrandajn detalojn kaj demandi ("Kio okazos se...?"), kio metas la fundamenton por ilia kritika pensado. Kiam ili rimarkas, ke ili bezonas ŝanĝi sian strategion por ke la eksperimento sukcesu (ekzemple, kiel faligi la rokon), tio rekte evoluigas iliajn problemsolvajn kapablojn. Ĉi tiu agado gvidas ilin de pasiva akcepto al aktiva malkovro, kie ili malkovras kaŭzo-efikajn rilatojn (pezo de la ŝtono = profundo de la kratero) memstare, anstataŭ havi ilin donitaj al ili.

Kion ni volas atingi rilate al SPIRIT-kapablo-disvolviĝo (studenta kompreno kaj/aŭ konduto)?

Kiel rezulto de la agadoj de ĉi tiu etapo, ni volas atingi la jenajn celojn:

• Kritika pensado bazita sur observado: Ni volas, ke la infanoj ne nur "ĵetu" la ŝtonojn, sed ankaŭ observu, kio okazas. La celo estas, ke ili provu priskribi precize tion, kion ili vidas: "Rigardu, ĉi tiu roko faris truon tiel grandan kiel palmo!" — ĉi tio estas la unua paŝo al scienca observado.
• Eksperiment-Bazita Problemsolvado kaj Malkovrado de Kaŭzo-Efikaj Rilatoj: La celo estas, ke ili lernu, laŭ siaj aĝ-taŭgaj karakterizaĵoj kaj scioj, la ligojn inter la eksperimento kaj la subestaj kaŭzoj. Ŝlosila celo estas, ke infanoj mem malkovru simplajn kaŭzo-efikajn rilatojn. Ekzemple, ke la pli peza ŝtono kreas pli profundan krateron, ĉar ĝi trafas la sablon kun pli granda forto. Ĉi tio ne bezonas esti klarigita al ili; anstataŭe, ili devus esti permesitaj vidi ĝin per siaj propraj okuloj dum la eksperimento.
• Scivolemo kaj Malfermiteco - sperti Miron: Ni volas, ke la infanoj ekscitiĝu pri la malkovro. Kiam ili rimarkas, ke pezaj kaj malpezaj ŝtonoj samtempe trafas la teron, ilia surprizo estas la plej grava parto: tio helpas ilin resti malfermaj al novaj ideoj kaj ne nur kredi tion, kion ili antaŭe supozis.

Akademia/Instruplana Objektiva Konekto

• Esplorante graviton kaj la forton de frapo.

Materialoj kaj iloj necesaj por efektivigo 

Sablokesto, ŝtonoj, mezuriloj, glacoviŝilo.

Preparaj notoj

Por efike plenumi ĉi tiun sekcion, instruistoj devus prepari sablujojn kaj krei kolekton de ŝtonoj anticipe, kun ŝtonoj de diversaj pezoj kaj grandecoj. Estas utile havi fotojn de realaj lunaj krateroj ĉe la mano por transponti la interspacon inter la klasĉambra eksperimento kaj la realo. Antaŭ ol komenci, la instruisto devus koncize klarigi kiel fari "sukcesan eksperimenton". Tio inkluzivas prezenti al la studentoj specifajn procedurajn regulojn: la roko devas ĉiam esti faligita de la sama alto; antaŭ ol faligi ĝin, la studento devas certigi, ke la roko estas tute senmova, tiel ke ĝia komenca rapido estas nulo; la roko devas esti faligita rekte malsupren; kaj la sablo devas esti glatigita post ĉiu provo. Instruistoj ankaŭ devus esti pretaj gvidi studentojn tra la ordiga procezo, helpante ilin kategoriigi la ŝtonojn en "malpezajn" kaj "pezajn" grupojn por faciligi komparon.

La instruistoj devas:

• Antaŭe kategoriigu la ŝtonojn en pli malpezajn kaj pli pezajn, pli malgrandajn kaj pli grandajn.
• Plenumu la esplordemandon kaj proceduron paŝon post paŝo kun ili (provizante pli da gvidado por la tuta klaso).
• Provizu individuan subtenon por grupo.

Gviditaj Demandoj

• Ĉu ekzistas malpezaj kaj pezaj ŝtonoj aŭ ĉu ili ĉiuj estas samaj? 
• Kiu ŝtono kreis la "plej grandan" krateron? 
• Kiu kreis la plej profundan krateron?
• Kiu ŝtono falas plej rapide?
• Kiel ni povas testi la falon de niaj ŝtonoj, por ke la sama afero povu esti ekzamenita por ĉiuj?

Demandoj pri la Sceneja Fininformado (Nedevigaj)

• Kio estis malfacila pri laborado kun la ŝtonoj?
• Kiam ni lasis la ŝtonojn fali, ĝi estis kvazaŭ kuro! Ĉu la peza ŝtono venkis en la kuro, aŭ ĉu ili alteriĝis en la sablon precize samtempe?
• Ambaŭ ŝtonoj alteriĝis samtempe, sed rigardu la truojn — kial laŭ vi la peza faris pli profundan "ŝprucon" en la sablo ol la malpeza?
• Se vi rigardas niajn sablujojn kaj la bildojn de la Luno, kion vi vidas, kiu aspektas same?
• Ĉu vi povas vidi iujn kraterojn en nia sablo, kiuj aspektas kiel tiuj, kiujn ni vidis en la bildoj?

Konsiloj kaj trukoj por trakti scenejajn defiojn

• La tento "ĵeti": Estas natura instinkto de infano ĵeti la ŝtonojn en la sablon por vidi grandan "ŝpruceron", anstataŭ simple faligi ilin. En ĉi tiu kazo ne prezentu la regulon kiel "malpermeson", sed prefere kiel parton de rakonto. Diru al ili, ke iliaj manoj nun estas preciza "alteriĝa boato", kiu devas resti tute senmova kiam ili liberigas la ŝtonon, por ke la eksperimento estu preciza.
• La embarasa rezulto: Infanoj ofte konvinkiĝas, ke la pli peza ŝtono falas pli rapide, kaj ili surpriziĝas (aŭ eĉ embarasiĝas) kiam ili vidas, ke la peza kaj malpeza ŝtonoj samtempe trafas la teron. En ĉi tiu kazo ne klarigu al ili komplikajn leĝojn de fiziko. Uzu ĉi tiun momenton por veki ilian scivolemon. Demandu ilin: "Ĉu vi atendis, ke la pli peza estos pli rapida? Kial tio surprizis nin?" Tio helpos ilin fidi siajn proprajn observojn anstataŭ siajn antaŭkonceptitajn ideojn.
• Glatigi la Sablon: Glatigi la surfacon de la sablujo post ĉiu ĵeto povus ŝajni iom teda tasko por 6-jarulo. En ĉi tiu kazo ni sugestas renomi ĉi tiun paŝon "prepari la surteriĝejon". Diru al ili, ke ĉiu profesia luna esploristo bezonas puran, ebenan "surteriĝejon" por ke la rezultoj de la sekva ekscita eksperimento estu klare videblaj.
• "Fluktuo" en la alto de la ĵeto: Povas esti malfacile por infanoj ĵeti la ŝtonojn de precize la sama alto ĉiufoje, ĉar iliaj manoj ankoraŭ ne estas sufiĉe stabilaj aŭ ili eble ne atentas. Se unu ŝtono falas de pli alta alto ol alia, la eksperimento ne plu estos "justa", kaj la rezultoj ne estos kompareblaj. En tiaj kazoj, marku specifan alton per ilo, kiu indikas de kie la ŝtono estu ĵetita. Tio donas al la infanoj vidan gvidilon por sekvi, faciligante por ili labori precize.