Optikaren gaineko begi bat

Jantziak

• Jarduera materialak biltzen dituzten kitak hemen aurki daitezke: https://laserclassroom.com/product/eyes-on-optics-kit-a-gelatin-optics-engineering-project/

Sarrera

• Ikaslearen 1. fitxa: KWL taula - GORDE 5. jardueran berriro erabiltzeko
• Begien diagrama normalak, hiperopikoak eta miopak / banatu
• Betaurreko betaurrekoak

1. jarduera

• Ikaslearen lan fitxa # 2: materialak eta konfigurazio esperimentala
• Prestatutako gelatina lauzak (ikusi beheko errezeta)
• Light Blox sorta (https://laserclassroom.com/light-blox/) EDO Laser Blox (https://laserclassroom.com/laser-blox/)
• Cookie ebakitzaile zirkularrak
• Plastikozko labana

2. jarduera

• Ikaslearen 3. fitxa: Ray Tracing
• Prestatutako gelatina formak
  • Lente ganbil moldatuak
  • Lente ahur moldatuak
  • Gelatina karratua (~ 3 "X 3")
  • Gelatina zirkulua (~ 3 "diametroa)
• Light Blox sorta (https://laserclassroom.com/light-blox/) EDO Laser Blox (https://laserclassroom.com/laser-blox/)

3. jarduera

• 1 Gelatina prestatutako talde bakoitzeko
• 1 Talde bakoitzeko gaileta ebakitzaile zirkularrak
• Plastikozko laban 1 talde bakoitzeko

4. jarduera

• 1 Gelatina prestatutako talde bakoitzeko
• 1 Talde bakoitzeko gaileta ebakitzaile zirkularrak
• Plastikozko laban 1 talde bakoitzeko

5. jarduera

• Ikaslearen lan orria # 1
• 1 Gelatina prestatutako talde bakoitzeko
• 1 Talde bakoitzeko gaileta ebakitzaile zirkularrak
• Plastikozko laban 1 talde bakoitzeko

6. jarduera

• 1 Gelatina prestatutako talde bakoitzeko
• 1 Talde bakoitzeko gaileta ebakitzaile zirkularrak
• Plastikozko laban 1 talde bakoitzeko
• Begien txantiloia
• KWL taula erreferentzia gisa

Diseinua Challenge

• Light Blox sorta
• Lente moldeatuen multzoa - ahurra eta ganbila
• Gelatina lauza
• Plastikozko labana
• Cookie moztekoak
• Begien txantiloia
• 1. lan-orriko KWL taula osatua

Gelatina Errezeta:

• Honako errezetak nahikoa gel sortzen du sei disko handi inguru egiteko:
  • Xnumx edalontziak ura
  • Knox Original Gelatina 8 gutun-azal
  • Edukiontzi 1 9 "x 7" x 2 "neurriak
  • Ura irakin. Nahastu 4 katilu ur irakinetan 8 gutun-azal (edo 1: 2 ura gelatina / ratioa) Knox Original Gelatina.
• 2. jarduera egiteko, bota nahasketa lentearen moldeko erretiluetara.
• Beste jarduera guztietarako, bota nahasketa ontzira, likidoaren sakonera gutxienez 0.75 hazbetekoa izan dadin. Ezarri gelatina hozkailuan gauetik finkatzeko.

Materialak

• Birziklatzeko lehor eta garbi ugari (plastikoak, beira, metalezko / aluminiozko latak eta papera) birziklatzeko ontzi edo kutxa handi batean
• Mahai luzea edo mahai labur batzuk batera jarrita

Prozesua

Jarri diseinua mahai luze baten gainean (edo mahai labur batzuk batera jarrita), gehitu birziklagarriak diseinuari eta dokumentatu diseinu bakoitzak birziklagarriak zein paperontzitan sailkatzen dituen.

Diseinua Challenge

Ingeniari talde bateko kide zara, gaixoaren ikusmena hobetzeko lentilla sistema diseinatzeko erronka. Lenteen eta giza begiaren optika ezagutzeko 6 jarduera burutuko dituzu.

Irizpideak

• Gaixoaren ikusmena hobetzeko sistema diseinatu eta zirriborratu.

mugak

• Erabilitako materialak soilik erabili.

Ikasgaiak 45-60 minutuko sei aldi eskatzen ditu

ERRONKA AURKEZTU

Laburpena
Ikasgai hau diseinuaren erronka batekin amaitzen da, ikasleei galderak egitera, ekimenak hartzera eta sormenez pentsatzera bultzatzen duen proiektu irekia. Ingeniaritza eta diseinuaren erronkek testuingurua eta esanahia ematen dute prozesu zientifikoa enplegatzeko, ezagutza eta trebetasun teknikoak garatzeko eta gizarte modernoan arrakasta izateko.

Design Challenge hau aurkezteko, ikasleei gaixoaren ikusmena hobetzeko lentilen sistema diseinatzeko xedea aurkezten zaie, ikasleek lentearen optikari eta giza begiari buruz dakitena eta behar dutena identifikatzen dute erronkari aurre egiteko.

Aurrekariak eta ezagutzak

• Argiaren bidea iturritik (edo objektutik) begietara (Aukerako jarduera: Ikasgelako leizea)
• Argiaren bidea Giza Begira: Erretina eta ardatza
• Aukerako jarduera - Esperimentatu zure ikuspegiarekin

Konfiguratu Jarduerarako

Banatu ikasleak 2 edo 3ko taldetan. Lenteen eta giza begiaren egiturari eta funtzioari buruzko ideia-ekaitz saio bat prestatu.

Eutsi betaurreko pare bat.

Eskatu ikasleei betaurrekoak nola funtzionatzen duten azaltzeko ikusmena hobetzeko. Utzi ikasleei beren diseinuak zirriborratzen erabat gehiago adierazten laguntzen badie.

Azaldu klaseari ikasgai hau diseinu erronka batekin amaitzen dela. Azaldu ikasle taldeek lentilen sistema diseinatuko dutela gaixoaren ikuspegia hobetzeko. Azaldu gaixoaren begi eredu bat jasoko dutela eta gaixoen ikusmena hobetzeko lentilla multzo bat diseinatzeaz arduratuko direla.

Azaldu taldeek lentilak diseinatu eta probatzerakoan biltzen dituzten datuetan oinarrituta azaldu beharko dituztela beren diseinu erabakiak.

Klaseko eztabaida izan - galdetu ikasleei:

• Nola funtzionatzen dute betaurrekoek?
• Nola uztartzen dira betaurrekoak begiarekin ikusmena hobetzeko?
• Betaurreko mota desberdinak al daude? Hala bada, zertan bereizten dira eta zergatik?
• Zure ustez, nola asmatzen dute medikuek zein lentila motek ikusmena hobetuko duten?

Ikasgaia erraztea

Begi normal, hiperopiko eta miopiko baten irudiak proiektatu pantailan eta / edo banatu esku-orri bat irudi horiek dituzten taldeei.

Klase gisa, aztertu eta eztabaidatu irudien arteko desberdintasunak. Lagundu ikasleei honako hau ulertzen eta ohartzen:

• Marrazkian agertzen diren begiaren egiturak oinarrizko funtzioak identifikatu eta ulertu
• Begiaren lentea berdin-berdina da
• Lentetik erretinara distantzia begi batetik bestera desberdina da
• Erretina begi guztietarako leku berean dago
• Begi bakoitzaren forma osotasunean desberdina da

Banatu eszenatokiaren erronka eta Ikaslearen lan orria # 1, KWL taula ikasleei. Klase gisa, irakurri eta berrikusi agertokia. Utzi ikasleei bikoteka KWL osatzea.

Laburpena eta hausnarketa

Klase gisa, berrikusi eszenatokia eta eskatu boluntarioei beren KWL antolatzaile grafikoekin partekatzeko eta ebaluatu ikasleek Design Challenge-ri buruz duten ulermena.

Egin galdera hauei ikasleei, esaterako:

• Nola deskribatuko zenuke zuk emandako diseinu erronka?
• Zer jakin behar duzula uste duzu lentea sistema bat diseinatzeko ikusmena hobetzeko?
• Zer ulertzen duzu dagoeneko erronka horri aurre egiten lagunduko dizun giza begiari eta ikusmenari buruz?
• Zer ulertzen duzu dagoeneko erronka horri aurre egiten lagunduko dizuten lentillen izaerari buruz?
• Zure ustez, zer ikasi behar duzu diseinuaren erronkari aurre egiteko?

1. JARDUERA: ARGIAREKIN ETA GELATINAREKIN Arakatu (45-60 min)

Laburpena

Jarduera honen helburua da ikasleek argiaren bidea behatzeko eta erregistratzeko modurik eraginkorrena topatzea eta dokumentatzea, argi iturria utzi eta gelatina zeharkatzen eta gero ateratzen duen bitartean.

Ikasleek aukera irekia izango dute materialak esploratu eta lantzeko, behaketak egin eta partekatzeko, eta gelatina formen eta argiaren arteko erlazioaren oinarria ulertzeko. Ikerketa ireki honek sormena eta arazoak konpontzea baliagarriak dira ikusmena hobetzeko lentilla sistema diseinatzearen azken erronkari aurre egiteko.

Ikasketen emaitzak

Jarduera honen ondorioz ikasleek honako hauek egin ahal izango dituzte:

• Orientatu gelatina eta argiak argiaren bidea behatzeko, argi iturritik gelatina zati batetik igarotzean
• Deskribatu eta dokumentatu argiaren bidea gelatinatik igarotzean

o Mahaiaren gainean jarritako gelatina

o Gelatina mahai gainean EZ dagoenez

o Habe 1 Light Blox bere alde zabalean eserita

o Izpi 1 Light Blox-ekin alde estuagoan eserita

o 3 habe aldi berean

Aurretiko ezagutzak eta trebetasunak

1. jarduera hasi aurretik:

• Ikasleek ikasgai honen amaieran Diseinuaren erronka ulertu beharko lukete. Ikus goiko "Erronka aurkezten" atala.
• Aurkeztu esplorazio jardueraren helburu nagusia: argiaren bidea behatzeko eta erregistratzeko modurik eraginkorrena topatu eta dokumentatu, argi iturria utzi eta gelatina zeharkatzen eta gero ateratzen duen bitartean.

Erakutsi / modelatu honako hau nola neurtu eta grabatu:

• Erakutsi ikasleei material multzo bat eta erakutsi gaileta ebakitzaileak eta plastikozko labana nola erabiltzen diren formako gelatina zati batzuk sortzeko.
• Erakutsi ikasleei formak nola manipulatu, argiak gainazal bakoitzean zehar distira egiteko moduan.
• Erakutsi ikasleei gelatinatik pasatzen diren argiak orientatzeko bi modu desberdin.

Jarduera erraztea

Sormena, esplorazioa eta dokumentazioa sustatu

• Eredua materialekin esploratzen eta esperimentatzen
• Banatu Ikaslearen lan fitxa # 2 eta modelatu behaketak nola grabatu
• Erakutsi nola dokumentatu:
  • Gelatina zatiaren neurria eta forma
  • Gelatina eta argiaren orientazioa
  • Argi izpiaren bide osoa Light Blox-etik irteten denean hasten da gelatina zeharkatu eta gero gelatinatik ateratzen denean
  • Taldeak sortu eta baliabideak banatu. Ziurtatu talde bakoitzak sarbidea duela "gelatina lauza" ebakitzeko, ebakigailuak, plastikozko labana, Light Blox (edo beste argi iturri bat), paper orri bat eta grabatzeko materialak.
• Ilundu argiak, seguru eta posible bada
• Zirkulatu ikasgela osoan zehar taldeak behatzeko ikasleek beren ekipamendua prestatzen eta antolatzen duten bitartean.
• Zirkulatu gelan zehar behatuz ikasleek lan egin ahala. Taldeek lan egin ahala, behatu Light Blox gelatinaren bidez egiten duten ahalegina, lagundu ekipoen kudeaketa eta konfigurazioarekin borrokan dauden pertsonei edo taldeei.
• Dagokion moduan, parte hartu ikasleak beren jarduerei buruz eztabaidatzeko. Galdetu ikasleei ekipoak antolatzeko, formak ebakitzeko, argiak orientatzeko, behatzen dutena erregistratzeko eta oharketei zentzua ematen dieten ahaleginari buruz.
• Egokia bada, gelditu klasea talde bateko edo gehiagoren lana beste talde batzuekin partekatzeko. Erabili halako etenak esplorazio adibide positiboak nabarmentzeko, besteak beste: diseinu sortzailea, argiak lerrokatzeko metodoak, gelatina eta pantaila, erregistroak eta talde lana.

Epe guztian zehar gogorarazi ikasleei beren lanaren erregistro zehatzak gorde behar dituztela, jarraian eztabaidatuko dutenak.

Laburbildu eta hausnartu

Ekarri aktibitateari, animatu taldeei beren lana partekatzera eta atera emaitzei buruzko ondorioak.

• Klasean ikasleen aurkikuntzak eztabaidatu ahala
  • Gelatina eta argiak nola orientatu hoberen argiaren bidea behatzeko gelatinatik igarotzen denean
  • Gelatinaren formak nola eragiten duen argiaren bidean gelatinatik igarotzean
  • Gogoratu etorkizunean lentearen sistema diseinatuko duzula giza ikuspegia hobetzeko. Zer egin eta ikasi duzue gaur egun erronka honi dagokionez?
  • Klase gisa, adostu argiaren bidea trazatzeko prozedura bat argi iturritik irteten denean, gelatina zeharkatzen duenean eta gero gelatinatik ateratzen den bitartean.

Zer gertatzen ari da? Errefrakzioaren definizioa eta informazio gehiagorako erreferentzia. Aukerakoa: Errefrakzio Zinestesiko Jarduera http://laserclassroom.com/products/kinesthetic-model-refraction/

2. JARDUERA: LENTUEN FORMAREKIN ESPERIMENTAZIOA (45-60 min)

Laburpena

Ikasleek prozesu zientifikoa erabiltzen dute deskubritzeko kualitatiboa argiaren eta lentearen forma (ahurra, ganbila, karratua, zirkulua) arteko erlazioa.

Ikasketen emaitzak

Jarduera honen ondorioz ikasleek argi izpi bakar baten bidea grabatu ahal izango dute argi iturritik lentearen alde batetik gelatina zati baten beste aldera igarotzean; eta ondorioak atera argia gelatina zati batetik nola bidaiatzen duen a-rekin

• Azal laua / zuzena
• Azalera kurbatua
• Deskribatu, erakutsi eta grabatu argiaren bidea lentea ganbila eta ahurra zeharkatzen duen bitartean (3 argi erabiliz)
• Identifikatu eta zehaztu: lentilla ahurra, lentila ganbila izpi gorabeheratsua, izpi errefraktatua

Aurretik Ezagutza eta Trebetasunak

Berrikusi jardueraren hasieran:

• Nola orientatu gelatina eta argiak (aurreko jardueratik)
• Nola grabatu argiaren bidea gelatina igarotzean (aurreko jardueratik)

Konfiguratu Jarduerarako

Konfiguratu 4 geltoki

• 3 Light Blox eta gelatina zirkulua
• 3 Light Blox eta gelatina karratua
• 3 argi eta lentilla ganbil moldatua
• 3 argi eta lentilla ahur moldatua

Esperimentua hasi aurretik: Azaldu prozesu zientifikoa

• Argiaren eta lentillen azterketa sistematikoa sustatu. Geltoki bakoitzean ikasleek oharrak dokumentatu behar dituzte, marrazki batekin, etiketa egokiak barne (izpi gorabeheratsuak eta errefraktatuak, lentea ahurra edo ganbila).
• Aldagai independenteen eta menpekoen arteko aldea
• Zein aldagai diren aldagai independenteak eta mendekoak geltoki bakoitzean
• Menpeko aldagaia lentearen forma da - ahurra edo ganbila
• Ikasleek hipotesia adieraztetik ondorioak ateratzera jarraitzea espero duzun prozesu zientifikoaren urrats osagarriak.
• PROZESU ZIENTIFIKOA: https://nces.ed.gov/nceskids/help/user_guide/graph/variables.asp

Erakutsi / modelatu honako hau nola neurtu eta grabatu:

• Argi iturrietatik lentearentzako posizioa eta distantzia
• Argiaren bideari gertatzen zaiona menpeko aldagaia (lentearen forma) aldatu ahala.
• Argiaren portaera lente batetik igarotzean
• Berrikusi hiztegia frogatu ahala
  • Gorabehera izpia
  • Izpi errefraktatua
  • Lente ahurra
  • Lente ganbilak
  • Puntu Fokala

Jarduera erraztu

• Banatu Ikaslearen 3. Fitxa
• Azaldu jarduera honetan ikasleek prozesu zientifikoa erabiliko dutela lentilla mota desberdinek argiaren portaeran duten eraginaren analisi antolatu eta zehatzagoak egiteko. Azaldu ikasleei lau geltokitan zehar biratuko dutela.
• Azaldu geltoki bakoitzean lentea mota batetik igaroko dutela argia eta argi izpien portaera erregistratuko dutela lentilletatik igarotzean.
• Eman ikasleei behatu eta grabatu behar dituztela marrazki eta etiketekin, estazio bakoitzean dituzten oharrak:
  • Argiaren Iturria
  • Gorabehera izpia
  • Errefraktatutako izpia
  • Lente ahurra
  • Lente ganbilak
  • Foku puntua (ez da une honetan foku-distantzia sartu behar, edo eztabaidatu foku-puntuaren eta ikusmenaren arteko harremana sortu ezean)
  • Oharrak, ondorioak, bestelako oharrak
• Banatu ikasleak bikoteka. Esleitu bikoteak geltokiei.
• Ezarri geltoki bakoitzean igarotako denbora eta argien antolaketa kopurua eta ikasleek geltoki bakoitzean neurtu eta grabatuko duten lentea.
• Zirkulatu gelan zehar taldeek beren ahaleginak behatzeko lan egiten duten bitartean. Lagundu taldeei ekipamendua konfiguratzen, mendeko eta independenteak diren aldagaiak identifikatzen eta emaitzak neurtzen, erregistratzen eta ateratzen.
• Dagokionez, eztabaidatu ikasleekin beren konfigurazio esperimentala, argiaren posizioa neurtzeko metodoak, lentearen bidez sartu eta pasatzen den argi izpiaren angelua eta zein aldagai mantenduko dituzten hurrengo geltokira mugitzen direnean. eta hurrengo lentea.
• Ikasleen ahalegina nabarmentzeko aukera sortzen bada, egin eztabaida bat egin dituzun behaketa batzuei buruz. Esan iezaiezu ikasleei ikaskideei beren konfigurazio esperimentala, emaitzak neurtzeko eta erregistratzeko metodoak eta beren lana koherentzia mantentzeko geltokiz geltoki.
• Jarrai ezazu denbora. Eman ikasleei nahikoa denbora beren argiak berriro antolatzeko eta neurtzeko gutxienez bizpahiru aldiz beste geltoki batera joan aurretik.
• Eman "aurrez abisua" 5 minutu inguru ikasleak hurrengo geltokira biratu aurretik. Esan iezaiezu bere lana egungo geltokian osatzeko.
• 1-2 minutu falta direnean, ikasleek garbitu eta geltokia aurkitu dutenean (edo hobea) berreskuratu dezatela. Denborak uzten badu, biratu beste geltoki batera. Bestela, azaldu ikasleei hurrengo aldia non utzi duten jasoko dutela.

Laburbildu eta hausnartu

Ekarri aktibitateari, animatu taldeei beren lana partekatzera eta atera emaitzei buruzko ondorioak.

• Eztabaidatu eta partekatu emaitzak eta ondorioak klase gisa
  • Karratua vs zirkulua
  • Lente ahurrek lentearen aurrean foku bat sortzen dute
  • Lente ganbilek lentearen atzealdean foku bat sortzen dute
  • Lentearen zentrotik fokuraino dagoen distantziari fokua deritzo
  • luzera
  • Hiztegia zuzendu

3. JARDUERA: SORTU ZURE LENTE PROPIOAK - DISEINUA ETA DOKUMENTUA (45-60 min)

Laburpena

Ikasleek esplorazio zuzena egiten dute eta orain arte ikasitakoa erabiltzen dute, tamaina desberdinetako (zabalera) lenteak ahurrak eta ganbilak modu fidagarrian sortzeko / diseinatzeko prozesua dokumentatzeko.

Ikasketen emaitzak

Jarduera honen ondorioz ikasleek honako hauek egin ahal izango dituzte:

• Deskribatu, erakutsi eta grabatu nola moztu lentila ahurra eta ganbila gelatinaz zirkuluko gaileta ebakitzaile batekin.
• Argibideak mendeko aldagai bat (lentearen forma, tamaina, argi iturriarekiko distantzia) aldatzen denean argiaren bidea nola jokatzen duen jakiteko frogak atera.

Jardueraren aurretik, aurkeztu, eztabaidatu edo berrikusi

• Lente ahurra eta ganbila
• Errepika daitekeen prozesua nola dokumentatu http://www.wikihow.com/Document-a-Process

Jarduera erraztu

Biziki gomendatzen dizugu klaseko aldi hau hartzea ikasleei denbora tarte jakin bat (15-20 minutu) burutzeko borrokatzeko, sortu behar dituzten formak erakutsi eta materialak eman ondoren, ikasleei modu esplizituan erakutsi beharrean formak sortu. Lente ahurra eta ganbila nola sortu asmatu ondoren, erabilitako prozesua dokumentatuko dute.

Erronka honek oinarrizko zerbait ulertzeko oinarriak ezartzen ditu, baina ez da intuitiboa lentila mota hauei buruz - zirkuluetatik eratorriak direla; eta lentilen propietateak deskribatzen dituen matematikaren ulermen aurreratuagoa ulermen horretan oinarritzen da. Jarduera praktiko sinple honek lenteak ahurrak / ganbilak eta zirkuluen arteko harremanaren esperientzia esperimentala eta intuitiboa eskaintzen die ikasleei.

• Aurkeztu gaurko erronka: Dokumentatu lentila ganbila eta ahurra nola moztu jakiteko prozesua
  • Ahurra: 2-3 neurri desberdin
  • Ganbila: 2-3 tamaina desberdin
• Eman ikasle bakoitzari gaileta ebakitzaile biribilen multzoa eta ~ 9 "X 7" gelatina lauza.
• Utzi 15-20 minutu ikasle taldeei lentilen formak ebakitzen esperimentatzen, lenteak ahurrak eta ganbilak diseinatzeko cookie ebakitzaile biribilak erabiltzeko prozesu errepikakor eta fidagarria dokumentatzera bideratuta.
• Zirkulatu gelan zehar taldeek beren ahaleginak behatzeko lan egiten duten bitartean. Lagundu taldeei ekipamendua konfiguratzen beharrezkoa bada.

Laburbildu eta hausnartu

• Gelditu ikasleak 15-20 minutu igaro ondoren ikasleen lanari buruzko klaseko eztabaida egiteko. Eskatu ikasleei beren ikaskideei beren esperimentazio konfigurazioa eta prozesua dokumentatzeko metodoak azaltzeko.
• Klase gisa, idatzi (dokumentatu) prozesua ikasleen aurkikuntzetan eta ekarpenetan oinarrituta.

4. JARDUERA: LENTEAREN TAMAINA (ZABALERA) ESPERIMENTUA (45-60 min)

Laburpena

Azken klaseko aldian dokumentatutako prozesua erabiliz, ikasleek prozesu zientifikoan parte hartzen dute datuak bildu eta erregistratzeko eta menpeko aldagaiak (lentearen zabalera) distantzia fokalean duen eraginari buruzko ondorioa lortzeko. Hau kualitatiboa da. Distantzia fokala luzeagoa edo txikiagoa da, adibidez.

Lentearen tamaina (zabalera) eta argi iturritik lentearen arteko distantzia fokalean nola eragiten duen ulertzeak ikasleei ikusmena hobetzeko lenteak sistema diseinatzen lagunduko die azken erronkan.

• Ikasleak:
  • Diseinua:
    • Ahurra: 2 -3 zabalera desberdin
    • Ganbila: 2-3 zabalera desberdin
  • Erregistroa: habe bidea eta gutxi gorabeherako foku distantzia
    • Lente ahurrak: 2-3 zabalera desberdin
    • Lente ganbilak: 2-3 zabalera desberdin
  • Lente baten zabaleraren eta foku-distantziaren arteko erlazio kualitatiboa ondorioztatu
  • Terminologia eta kontzeptuak:
    • Argiaren Iturria
    • Distantzia fokala: nola eragiten du lentearen zabalera aldatzeak foku-distantzian?

Jardueraren aurretik, aurkeztu, eztabaidatu edo berrikusi

• Aldagai independenteen eta menpekoen arteko aldea
• Zein aldagai dira gaurko jardueran aldagai independenteak eta menpekoak -
  • Objektiboaren zabalera ETA argi iturriaren distantzia objektiboarekiko dira emaitzan eragina duten menpeko aldagaiak: foku-distantzia
• Honen definizioa distantzia fokala labur-labur, ikusmenarekin duen harremana.
  • Argi iturria = objektua (objektutik begira errebotatzen duen argia)
  • Begian sartzen den argiak erretinan fokatu behar du zuzenean irudi argia sor dadin.
• Nahiago baduzu matematika gehiago sartu edo distantzia fokalarekin zehatzago sartu, Khan Academy-k ikuspegi orokorra eskaintzen du zure erreferentziarako:
  • Ganbila: https://www.khanacademy.org/science/physics/geometricoptics/lenses/v/convex-lenses
  • Ahurra: https://www.khanacademy.org/science/physics/geometricoptics/lenses/v/concave-lenses

Erakutsi / modelatu nola behatu, neurtu eta grabatu

• Nola zehaztu lentila ahurra eta ganbila baten gutxi gorabeherako foku-distantzia
• Mendearen aldagaia (lentearen zabalera) aldatu ahala argiaren portaerarekin (bidearekin) gertatzen dena.
• Berrikusi edo aurkeztu hiztegia frogatu ahala
  • Gorabehera izpia
  • Izpi errefraktatua
  • Lente ahurra
  • Lente ganbilak
  • Foku Luzera

Jarduera erraztu:

Argiaren eta lentillen esperimentazio sistematikoa sustatu

• Aurkeztu gaurko jardueraren helburua:
  • Bildu datuak eta atera ondorioak objektiboaren tamainak (zabalerak) fokalean duen eraginari buruz
  • Bildu datuak eta atera ondorioak argi iturritik lentearaino distantzia fokalean duen eraginari buruz
• Eman ikasle bikote bakoitzari material multzo bat:
  • Cookie ebakitzaile biribilen multzoa
  • 9 ”X 13” gelatina lauza
  • Hiru Light Blox sorta
• Eman ikasleei argibideak
  • Diseinatu zabalera desberdineko 3 lentila ganbil
  • Neurtu eta grabatu lentilla bakoitzaren zabalera eta dagokion foku-distantzia
• Eman ikasleei argibideak
  • Diseinatu zabalera desberdineko 3 lentilla ahur
  • Neurtu eta grabatu lentilla bakoitzaren zabalera eta dagokion foku-distantzia
• Eman ikasleei argibideak
  • Neurtu eta erregistratu distantzia fokala nola aldatzen den argi iturriaren eta lentearen arteko distantzia aldatu ahala.
• Taldeek neurketak eta behaketak grabatu ondoren, jarduera amaitutzat eman dute.
• Eman ikasleei denbora beren lana amaitzeko, datuen taulak eta marrazkiak osatuz beharren arabera.
• Ezarri denbora garbitzeko.

Laburpena eta hausnarketa

Eskatu taldeei emaitzak partekatzeko. Egin eztabaida klasean taldeek / norbanakoek azaldutakoa zer egin zuten, zer ikusi zuten eta emaitzek zer zentzu duten. Zure ikuspegiaren arabera, ikasteko estrategia aktiboetako bat erabili edo boluntarioak gonbidatu ditzakezu klasearen aurrean beren lana marraztera edo erakustera.

• Ikasleen emaitzak erabiliz, marrazkiak eta datuen taulak barne, alderatu ezazu argi bat lentearen mota bakoitzaren bidez aldatzearen aldea.
• Klasean honelako galderak eztabaidatu:
  • Zer gertatzen da foku-distantziarekin lentearen zabalera handitu edo txikitu ahala?
  • Gauza bera al da ahurra eta ganbila?
  • Emaitzak desberdinak dira argitik lentearentzako distantziarekin?
  • Zer ikasi zenuen azken erronkan lagunduko dizuten lentila ganbil eta ahurrei buruz?
• Klase gisa, eztabaidatu esperimentuaren emaitzak. Jorratu beharreko galderen artean honako hauek daude:
  • Nola aldatzen da fokua lentea txikiagoa / handiagoa bihurtzen den heinean?
  • Zein ebidentziak onartzen ditu ondorio horiek?
  • Zertan bereizten dira emaitzak lente ahur eta ganbilen artean?
  • Lentzen forma eta tamainaren eta fokuaren arteko harremana ulertzeak nola laguntzen du lentea sistema diseinatzea azken erronka ikusmena hobetzeko?
  • Ikasleek fokuaren eta lentearen tamainaren inguruko iragarpena egin badute, nola alderatu dute iragarpena emaitzekin? Harrigarria izan al da emaitzarik?
  • Azken jardueran ikusmena hobetzeko diseinatutako lentilen sistema sortzea izango duzu erronka. Zer ikasi zenuen erronkari aurre egiten lagunduko dizuten lentilei eta ardatzari buruz?
  • Gogoratu begiaren irudiak (normala, gertu eta urrunekoa). Diagramaren zein ataletan argia fokatzea nahi zenuke?

5. JARDUERA: 2 LENTE SISTEMAREKIN ESPERIMENTUA (45-60 min)

Laburpena

Design Challenge prestatzeko azken jarduera gisa, ikasleek argiaren portaera aztertzen dute lentilla bikoteen konbinazio desberdinetatik igarotzean. Azken erronkan, ikasleek gaixoaren begiaren diagrama jasotzen dute. Sistemako lentila batek begian aurkitzen den lentila irudikatuko du. Ikasleek gelatina lente bat edo gehiago diseinatu beharko dituzte gaixoaren ikuspegia zuzendu edo hobetzeko. Lenteen konbinazioak eta lerrokadurak pazientearen begiaren diagraman erretinara bideratu behar dute argia.

Bete KWL taulako azken atala LEHENENGO.

Ikaskuntzaren emaitzak

Ikasgai honen ondorioz, ikasleek gai izango dira:

• Deskribatu, frogatu eta erregistratu bi lentek osatutako sistemak argiaren eta distantzia fokalaren bidean duen eragina
  • 2 lentila ganbil
  • 2 lentila ahur
  • Lente ahurra eta ganbila 1
• Deskribatu lenteak zeregina ikusmena hobetzeko edo irudiak fokatzeko erabiltzen diren hainbat tresnetan
  • Kamara
  • Teleskopioaren
  • Mikroskopio
  • Lupa
• Deskribatu lentilek gizakiaren ikuspegian duten rola
  • Giza begiak lentila ganbila dauka
  • Giza ikuspegi argia argia erretinan bereziki fokatzeko gaitasunean oinarritzen da
  • Miopia eta hipermetropia ikusmen arazo arrunt gisa
• Aurreikusi nola lenteek gizakien ikusmena hobetu dezaketen miopia edo hipermetropia daudenean.

Aukerako Matematika

https://www.khanacademy.org/science/physics/geometric-optics/lenses/v/multiple-lenssystems

Ezarri lente anitzekin esperimentatzeko agertokia.

Klase gisa, egin lentilla bi edo gehiago erabiltzen dituzten hainbat tresnen zerrenda. Ikasleek begiekin betaurrekoekin konbinatuta lentilla sistema dela iradokitzen badute, azaldu azken ikasgaian konbinazio horri berariaz aurre egingo diotela. Oraingoz teleskopioak, mikroskopioak eta prismatikoak bezalako tresnetan arreta jarri.

Eskatu ikasleei tresnek nola funtzionatzen duten eta lentilen eta lentillen eta argiaren arteko erlazioak nola funtzionatzen duten azaltzeko.

Azaldu jarduera honetan ikasleek argiaren portaerari buruzko lentillen konbinazioak aztertuko dituztela. Azaldu argi izpi bat bi lentetatik igaroko dutela emaitzak behatzeko eta erregistratzeko.

Klasean esperimentuko aldagai ugari eztabaidatu, zein aldatu eta zein berdin mantendu. Ikasleek ezagutu beharko lituzketen aldagai batzuk honakoak dira:

• Lenteen arteko distantzia
• Lente moten konbinazioa lentilla bikoteak sortzeko
• Argi iturriaren lentearekiko kokapena eta distantzia

Jarduera erraztu

Azaldu jarduera honetan ikasleek beren lanaren erregistro zainduak gorde behar dituztela. Eskuratzen den denboraren arabera, talde guztiek lentila konbinazio guztiekin lan egin edo klasea "talde adituetan" banatu eta aztertu duten sistemari klaseari berri emateko erantzukizuna esleitu.

Taldeek lentila konbinazio hauekin edo batzuekin esperimentatu beharko lukete:

• Ganbila + Ganbila
• Ahurra + Ahurra
• Ganbila + Ahurra
• Bete KWL taulako azken atala LEHENENGO
• Ikasleek beren esperimentua planifikatu, beren konfigurazioa marraztu eta emaitzak erregistratzeko datu taula bat egin. Bestela, marraztu ekipoa taula gainean eta banatu datu taula bat talde bakoitzari.
• Taldeek esperimentuetarako plan egokia erakutsi ondoren, eman gelatina eta tresnak.
• Ziurtatu ikasleek lentilen konbinazioen efektua ETA lentilen arteko distantzia aldatzearen eragina aztertzen dutela.
• Erakarri lentearen konbinazio ezberdinek argiaren portaeran dituzten efektuak.
• Arreta jarri lentearen arteko distantzia argiaren portaeran aldatzeak duen eraginari.
• Zirkulatu gelan zehar ikasleak behatzeko. Dagokion bezala, taldeek beren prozedura esperimentalen, neurketen, behaketen eta emaitzen eztabaidan parte hartzen dute. Lagundu metodoak emaitzetara konektatzen.
• (Aukerakoa) Ikasleek hemen sortutako lentiletarako "izpi diagramak" sor ditzaten.

Laburpena eta hausnarketa

Ekarri ikasleei egindako esperimentuetara. Klase gisa, berrikusi argiaren portaera hainbat lentilen paretik igarotzean eta lentilla bikoteen arteko distantzia aldatzearen eragina.

• Behar izanez gero, eman ikasleei ikasgaiko aurreko pausoko lana berrikusi eta osatzeko denbora aurkeztu aurretik.
• Taldeek emaitzak partekatu ditzaten. Animatu ikasleak marrazkiak eta datuak aipatzera, haien oharrak eta ondorioak azaltzeko.
• Klase gisa, eztabaidatu honelako galderak:
  • Zer gertatzen da fokuarekin lentea bat bestetik hurbildu edo urruntzen duzunean? Erabiltzen ari zaren lentilen konbinazioaren araberakoa da?
  • Zer gertatzen da bi lentila ganbilen fokuarekin
  • Zer gertatzen da bi lentilla ahurren fokuarekin?
  • Zer gertatzen da lentilla desberdinen konbinazioekin?
  • Nola aplikatzen da bi lentila (edo gehiagorekin) lan egiteak gaixoaren ikuspegia hobetzeko lentilla sistema diseinatzeko azken erronka?
  • Zure ustez, zein objektibok konbinaziok hobetuko dute ikusmena miope bati?
  • Zure ustez, zein lentilen konbinazioak hobetuko du ikusmena gaixo hipermetriko batentzat?

OPTIONAL

• Lenteen konbinazio osagarriekin esperimentatu.
• Teleskopioak, laserrak, mikroskopioak eta prismatikoak bezalako lenteak erabiltzen dituzten hainbat instrumenturen diseinuak ikertu.

Erronka: 2 lentiletako sistema diseinatu ikusmen arazoa zuzentzeko (45-60 min)

Laburpena

Jarduera hau ikasleak ikusmen arazo bat zuzentzen duen lentilla sistema sortzeko prozesu baten bidez egitera bideratuta dago. Jarduera ikasgaiaren helburua ez da lentilla perfektua diseinatzea, ingeniaritza prozesuarekin arazo bat konpontzeko zer gertatzen den ulertzea baizik. Baimendu denbora ugari eta muga egituratu batzuk aurkikuntza esplorazioa motibatzeko!

Aurretik Ezagutza eta Trebetasunak

• Argia lerro zuzenean joaten da objektu bat jo arte edo euskarri batetik bestera bidaiatzen duen arte
• Ikusten dugun guztia begietan sartzen den argiaren emaitza da; argi horren zatirik handiena islatuta dago
• Argia euskarri batetik bestera igarotzen denean (hau da: lentearen bidez), argia okertu edo errefraktatu egiten da
• Lentearen formak eta materialak argia nola okertzen den eragiten du
• Begiak argia erretinara bideratzen duen lentilla bat du. Ikusmen argia begiaren lenteak begian sartzen den argia okertzeko duen gaitasunaren araberakoa da, irudia erretinan zehazki eratu dadin.

Jarduera erraztu:

• Berrikusi eta ikusi ikasleen KWL taula
• Banatu Light Blox sorta bat tapoi zirrikituekin ON eta moldatutako bi gelatina lentilla (ganbila eta ahurra) 3 ikasleko talde bakoitzari.
• Erakutsi ikasleei argiak nola piztu eta 3-5 minutu eman argia lentillen artean nola mugitzen den aztertzeko.
• Ikuspegi "normala" duen begi baten plantilla banatu. Esan iezaiezu ikasleei moldatutako lentila ganbila begian "jar dezaten" argia erretinan dagoen foku batera iristen dela ikusteko. Argi eta garbi ikustea begiko toki zehatz batean lurreratzen den fokuaren araberakoa da, erretina izenekoa.
• Ondoren, ikasleek jarri behar dute moldatutako lentila ganbila ikusmen zuzenketa behar duen begi hiperopiko baten txantiloian, argia okerreko lekuan kokatzen delako. Ohartu non dagoen ardatza. Horrek ez du ikuspegi ona sortzen!
• Eskatu arazoa definitzeko eta konponbide bat espekulatzeko ... Zerk "mugitu" dezake ardatza beste kokapen batera. Une honetan, utzi ikasleei denbora pixka bat lenteak ahurrak eta ganbilak batera, horrela lentea ahurrak fokua mugitzen duela jakin ahal izango dute.
• Ondoren, eman talde bakoitzari karratu bat (~ 4 ”X 8”) prestatutako indar bikoitzeko gelatina arruntarekin eta hainbat diametro dituzten 3 gaileta ebaki biribilekin.
• Azaldu gelatina honekin, BIGARREN lentila sortuko dutela, ikusmen arazoa zuzentzeko. Eskura dituzten materialak eta tresnak gelatina, labana eta gaileta moztekoak dira!
• Galdetu ikasleei lente ahurrak eta ganbilak beren galleta ebakitzaileekin eta gelatina erabiliz lantzeko.
• Ondoren, eskatu ikasleei lentilak eraikitzeko cookie-ebakitzaileekin, plastikozko labana eta gelatina erabiliz, txantiloietan erakutsitako ikusmen arazoak konponduko dituztenak.
• Ikasleek lentilen diseinua sortu, probatu eta hobetu ahala, ingeniaritza prozesuaren funtsezko gauzak hartzen ari dira lenteak eta argia erabiliz.

Helburua da ikasleei ulertzea argia lentillekin manipulatu daitekeela, eta hori eginez gero, arazoak konpondu ditzaketela. Erronka izango da lentea ondo ateratzea. Ikasle aurreratuagoentzat, fokalitatea, kurbadura-erradioa eta errefrakzio-indizea sar ditzakezu erabiltzen ari diren "entsegu eta akats" ikuspegia baino irtenbideak sortzeko metodo matematiko gisa.

Ikasgaia adineko ikasleentzako klaseko 1 aldian egin daiteke. Hala ere, ikasleei ziztu bizian sentitzen laguntzeko eta ikasleen arrakasta bermatzeko (batez ere ikasle gazteagoei), ikasgaia bi alditan banatu ikasleei ideia gehiago egiteko, ideiak probatzeko eta haien diseinua amaitzeko denbora gehiago emanez. Egin probak eta laburpenak hurrengo klaseko aldian.

Begien Diagramak

Interneteko konexioak

• https://www.bbc.co.uk

Idazketa Jarduera

Zer aplikazio dituzte lentileek gure munduan?

Curriculumeko markoetara lerrokatzea

Ohar: Serie honetako ikasgai plan guztiak bat datoz K-12 Informatikako Irakasleen Elkartearen K-XNUMX Informatikako Arauetara, AEBetako Matematikarako Estatuko Oinarri Ohikoekin eta, hala badagokio, Matematikako Irakasleen Kontseilu Nazionalarekin eta Eskola Matematikarako Arauekin ere. Nazioarteko Teknologia Hezkuntzako Elkarteak Alfabetizazio Teknologikorako Arauak eta Ikerketa Kontseilu Nazionalak ekoitzitako AEBetako Zientzia Hezkuntzako Arau Nazionalak.

Diziplina Ideiak 

∙ PS4.B: Erradiazio elektromagnetikoa

o Argiaren bidea lerro zuzen gisa traza daiteke, material garden desberdinen (adibidez, airea eta ura, airea eta beira) arteko gainazaletan izan ezik, argiaren bidea euskarrien artean okertzen baita. (MS-PS4-2)

∙ ETS1.A: Ingeniaritza Arazoak Definitu eta Mugatu

o Zenbat eta zehaztasun handiagoz definitu zeregin baten irizpideak eta mugak, orduan eta probabilitate handiagoa izango du diseinatutako irtenbideak arrakasta izatea. Murriztapenen zehaztapenean, irtenbide posibleak mugatuko dituzten printzipio zientifikoak eta bestelako ezagutza garrantzitsuak kontuan hartu behar dira (MS-ETS1-1)

∙ ETS1.B: irtenbide posibleak garatzen

o Irtenbide bat probatu behar da, eta, ondoren, probaren emaitzen arabera aldatu, hobetzeko. MS-ETS-4)

Zientzia eta Ingeniaritza Praktikak 

∙ Objektu, tresna, prozesu edo sistema garatzearen bidez konpondu daitekeen diseinu arazoa definitu eta irizpide eta muga ugari biltzen ditu, konponbide posibleak muga ditzaketen ezagutza zientifikoak barne. (MS-ETS1-1)

∙ Eredu bat garatu eta erabili fenomenoak deskribatzeko (MS-PS4-2)

∙ Datuak aztertzea eta interpretatzea aurkikuntzen antzekotasunak eta desberdintasunak zehazteko. (MS ETS1-3)

Zeharkako kontzeptuak

∙ Egitura eta funtzioa

o Egiturak funtzio jakin batzuk betetzeko diseinatu daitezke, material desberdinen propietateak eta materialak nola moldatu eta nola erabil daitezkeen kontuan hartuta (MS PSR-2)

o Egiturak funtzio jakin batzuk betetzeko diseinatu daitezke

Ikaslearen lan orria # 1: KWL taula

Ikaslearen izena Data

Erizainek, medikuek eta ingeniariek elkarrekin lan egiten dute betaurrekoak eta ikusmena hobetzen duten beste tresna batzuk diseinatzeko eta eraikitzeko. Erronka honetan lentearen sistema diseinatuko duzu gaixoaren ikuspegia hobetzeko.

Zer jakin behar duzu gizakiaren begiari eta lentilei buruz, norbaiten ikusmena hobetzen laguntzeko?

Erabili beheko KWL antolatzaile grafikoa dakizuna, jakin nahi duzuna eta betaurrekoak diseinatzen ikasi duena norbaiten ikuspegia hobetzeko

Ikaslearen 2. fitxa: materialak eta konfigurazio esperimentala

Ikaslearen izena Data

Unitate honen amaieran diseinuaren erronka osatzeko, gelatina eta argiak orientatzen jakin behar duzu argiaren bidea behatzeko argi iturritik gelatina zati batetik igarotzen denean.

Hitzak edo / eta marrazkiak erabiliz, deskribatu eta dokumentatu argiaren bidea gelatina zeharkatzen duen bitartean: o Mahai gainean gelatina jarrita o Mahai gainean EZ da gelatina jarrita.

• Habe 1 Light Blox bere alde zabalean eserita
• 1 habe, Light Blox-ekin alde estuagoarekin eserita
• 3 habe aldi berean

Ikaslearen 3. fitxa: Ray Tracing

Hitzak eta marrazkiak erabiliz, grabatu argi izpi bakar baten bidea argi iturritik lentearen alde batetik gelatina zati baten beste aldera igarotzean; eta atera argia gelatina zati baten bidez

• Azal laua / zuzena
• Azalera kurbatua
• Deskribatu, erakutsi eta grabatu argiaren bidea lentea ganbila eta ahurra zeharkatzen duen bitartean (3 argi erabiliz)
• Identifikatu eta zehaztu: lentilla ahurra, lentila ganbila izpi gorabeheratsua, izpi errefraktatua

  Ikaslearen 4. fitxa: Begien txantiloia