PROFILES-studiematerial- Översikt Crime Scene Investigation Joensuu: Vem är skyldig till trafikolyckan? Naturvetenskap - Fysik åk 7-9 Utvecklare: Ilpo Jäppinen ja Kari Sormunen(2012) Soveltavan kasvatustieteen ja opettajankoulutuksen osasto, Itä-Suomen Yliopisto Suomi http://www.uef.fi/profiles Studiehelhetens innehåll Denna studiehelhet, som riktar sig till årskurserna 7-9, anknyter till hastighet och acceleration/retardation, den går också lätt att integrera med ämneshelheter som trafik och säkerhet. Det förutsätts att eleverna känner till rörelselagarna samt hastighets- och accelerationsbegreppen. Elevernas uppgift är att avgöra vem som är skyldig till trafikolyckan. I elevinstruktionerna finns samlat väsentlig information om trafikolyckan. På basen av givna data skall smågrupperna med hjälp av ritningar och beräkningar motivera sitt beslut. Project funded within the EC FP7 Programme: 5.2.2.1 SiS-2010-2.2.1 Grant Agreement No.:266589 Supporting and coordinating actions on innovative methods in science education: teacher training on inquiry based teaching methods on a large scale in Europe 1/9
Ämne: Fysik Årskurs: årskurs 7-9 Grunderna för läroplanen för den grundläggande utbildningen (2004, 7.9): Eleven lär sig: att göra enkla modeller och använda dem för att förklara fenomen och att göra generaliseringar om och bedöma pålitligheten hos undersökningarna och hos resultaten av dem att utföra naturvetenskaplig forskning, så som att ställa frågor och utforma problem Centralt innehåll: rörelse, modeller för likformig och likformigt accelererande rörelse Arbetssätt: Grupparbete, problemlösning och forskning. Förslag på tidsdisposition: 4 lektioner a 45 minuter. Mål med arbetet: Målsättningen är att få eleverna att ur samhällets och individens synvinkel förstå behovet av rörelsens modellering. Eleven borde förstå problemet och lösa det med hjälp av rörelse-, hastighets- och accelerationsbegreppen. I arbetet bör man visa uthållighet och deltagande i gruppens arbete för att utreda vem som är skyldig. Bilagor 1. Elevinstruktioner Innehåller mera specifikt fakta om uppgifterna och instruktioner om uppgifternas utförande. 2. Lärarhandledning Instruktioner om uppgiftens frågeställning. 2/9
PROFILES-studiematerial Lärarhandledning Crime Scene Investigation Joensuu: Vem är skyldig till trafikolyckan? Naturvetenskap - Fysik åk 7-9 Utvecklare: Ilpo Jäppinen ja Kari Sormunen(2012) Soveltavan kasvatustieteen ja opettajankoulutuksen osasto, Itä-Suomen Yliopisto Suomi http://www.uef.fi/profiles Studiehelhetens innehåll Denna studiehelhet, som riktar sig till årskurserna 7-9, anknyter till hastighet och acceleration/retardation, den går också lätt att integrera med ämneshelheter som trafik och trafiksäkerhet. Det förutsätts att eleverna känner till rörelselagarna samt hastighets- och accelerationsbegreppen. Elevernas uppgift är att avgöra vem som är skyldig till trafikolyckan. I elevinstruktionerna finns samlat väsentlig information om trafikolyckan. På basen av givna data skall smågrupperna med hjälp av ritningar och beräkningar motivera sitt beslut. Bilderna i studiehelhetsöversikten, lärarhandledningen, elevinstruktionerna och bilagorna kan användas i undervisningen. Bilderna är från flickr-webbtjänst, http://www.flickr.com. Project funded within the EC FP7 Programme: 5.2.2.1 SiS-2010-2.2.1 Grant Agreement No.:266589 Supporting and coordinating actions on innovative methods in science education: teacher training on inquiry based teaching methods on a large scale in Europe 3/9
Scenario Utgångsläget eller scenariot är en trafikolycka, där en äldre dams pudel blev påkörd av en bil då de gick över gatan vid trafikljus, pudeln dog. Eleverna uppgift är att parvis fungera som CSI Joensuu:s forskarteam, som reder ut loppet av trafikolyckan och besluter vem som möjligen är skyldig. Forskarna har till sitt förfogande en olycksbeskrivning, parternas och ett vittnes förhörsdokument samt en rapport från brottsplatsen. Till eleven kopieras den 2-sidiga arbetsbeskrivningen och forskningsprotokollet. Arbetet stegvis: 1.lektion: en så mångsidig och intressant presentation av scenariot som möjligt (med hjälp av internet och videokanon/smarttavla o.s.v. enligt tillgång) varje elev bekantar sig individuellt med arbetsbeskrivningen och forskningsprotokollet arbetsparen bildas (läraren bestämmer) om tid finns, ritar eleverna bild över händelseförloppet 2. lektion: vid behov erinrar man sig om utgångsläget (från föregående lektion) rita händelseförloppet (eller dess finslipning från föregående lektion) parvis arbete enligt arbetsinstruktionerna punkterna 2-7 (läraren handleder vid behov och ser till att alla arbetar meningsfullt med forskningsuppgiften) 3. lektion: arbetsparet påminner sig om utgångsläget och granskar händelsemönstret och går genom arbetsstegen 2-7 i forskningsuppgiften två par bildar en ny grupp på fyra, där beslutsfattandet skall ske så att gruppen kommer till ett gemensamt beslut. Beslutet skall noggrant motiveras på basen av forskningen gruppen (med fyra elever) förbereder sig på att presentera resultatet med motiveringar och felkällor (eleverna kan t.ex. göra en kort Powerpointpresentation) o i felkällorna kan, förutom mät- och räknefel, inkluderas begränsande faktorer i situationen som t.ex. trafikljusens funktion (byter direkt från rött till grönt också för bilisten) och människornas reaktionstid. 4/9
4. lektion: grupperna (4 elever/grupp) presenterar sitt välmotiverade beslut om vem som är skyldig och svarar på de andra gruppernas frågor. Till slut förs en gemensam diskussion ledd av läraren om utgångsläget, forskningsprocessen och speciellt beslutsfattandet, vidare kan man fundera hur detta relaterar till kriminalpolisens arbete (om möjligt skulle man ordna med polisbesök i sammanhanget) Tips på lösning för läraren Vittnet ombads förevisa pudelns promenadhastighet. Vittnet gick sträckan s = 5m i medeltal på tiden t = 2, 9s, varur hastigheten v fås. v = s t = 5m 2,9s = 1,72 m s. Pudeln gick sträckan s = 4, 6m med hastigheten v = 1, 72 m s, varur man får tiden t pudel det tog för pudeln att gå denna sträcka t pudel = s v = 4,6m 1,72 m s = 2,67s. Bilen började bromsa samtidigt som pudeln började gå, då blir tiden, t bil samma som den tid pudeln gick, t pudel. t bil = t pudel = 2,67s. Tiden som bilen saktade in är t auto varefter den stannade. Bilens retardation är a = 5, 9 m s 2, vilket betyder att dess hastighet före inbromsning är v i = at bil = 5,9 m s 2 2,67s = 15,753 m s 57 km h. Bilen körde överhastighet. Idé för tillämpning i gymnasiet Obs! Alternativ lösning Den tid det tar för bilen att bromsa kan beräknas då man vet den likformiga accelerationen och sträckan: s = 1 2 at2 s är bromssträckan, t är bromsningstiden och a är bilens retardation. Uppgiften kan alltså lösas så här, men i grundskolans årskurs 7-9 kan det vara onödigt svårt. I första hand kan tiden för inbromsningen härledas ur texten, eftersom tiden som pudeln går och bilens bromstid är den samma. 5/9
PROFILES-studiematerial Elevinstruktioner Crime Scene Investigation Joensuu: Vem är skyldig till trafikolyckan? Naturvetenskap - Fysik åk 7-9 Eget namn:.......................................... Arbetets utgångsläge Din uppgift är att reda ut vem som är skyldig till trafikolyckan. Du får kriminalpolisens uppgifter om vad som hänt på olycksplatsen. Med hjälp av dessa uppgifter skall du och ditt arbetspar reda ut händelsernas förlopp och avgöra vem som är skyldig till olyckan. Ni skall motivera era beslut med hjälp av beräkningar, vilka ni sedan presenterar för den övriga gruppen som stöd för era slutsatser. Före presentationen bildar ni 4 personers grupper i vilka ni funderar på tillförlitligheten i era resultat. Project funded within the EC FP7 Programme: 5.2.2.1 SiS-2010-2.2.1 Grant Agreement No.:266589 Supporting and coordinating actions on innovative methods in science education: teacher training on inquiry based teaching methods on a large scale in Europe 6/9
Information från olycksplatsen Uppgiften är att bestämma vem som är skyldig till trafikolyckan, då bilen stötte på en pudel, som en äldre dam ledde i koppel, på en skyddsväg. Noggrannare uppgifter finns nedan. Damen korsade vägen längs skyddsvägen då en bil träffade hennes prisbelönta pudel och hunden dog. Vid ifrågavarande skyddsväg finns trafikljus och vid grönt ljus kan man tryggt gå över vägen. Bilens och pudelns kollision skedde 4,6m från trottoarens kant, på skyddsvägen. En annan fotgängare, som stod bakom damen och också väntade på att gå över gatan, bevittnade situationen.. Följande kommentarer sades i polisförhören efter trafikolyckan: Damen: Jag gick över gatan direkt då det bytte till grönt ljus Jag trodde att bilen skulle stanna, men det gjorde den inte. Och sedan den där hemska chauffören körde på lilla Fido!!! Bilchauffören: Jag körde helt lugnt med hastigheten 40 km/h. Trafikljuset visade grönt till mig då kärringen störtade ut från trottoaren på skyddsvägen med sin hundracka. Jag tryckte bromsarna i botten direkt då jag såg hunden komma ut på skyddsvägen. Jag lyckades stanna bilen, men tydligen träffade kofångaren hundrackan. Lyckligtvis hände inget till kärringen. Vittne: Jag stod bakom den där damen och väntade på att gå över gatan. Damen gick med hunden raskt ut på gatan, då trafikljusen bytte till grönt för fotgängare. Bilen började bromsa då pudeln steg ut på vägen och sedan kolliderade den väl med hunden. Information från brottsplatsen: Vittnet ombads promenera 5 meter flera gånger med samma hastighet som pudeln och damen hade gått över skyddsvägen. Medeltalet för den 5 m långa sträckan blev 2,9s. Bilens bromsspår i asfalten var 19,8m. Enligt kriminalpolisens bromstester var bilens retardation 5,9m/s 2. Fartbegränsningen på brottsplatsen är 40km/h. Trafikljusens rytm fungerade inte fullständigt vid ifrågavarande korsning: Det bytte till rött ljus för bilarna samtidigt som fotgängarna fick grönt ljus. 7/9
Följande dag fick man mera information: Veterinären obducerade pudeln och kunde konstatera att pudeln inte dog av skadorna den fått vid kollisionen, utan p.g.a. hjärtattack orsakad av skrämsel. Vardera parten tänker föra fallet till rätten med följande ersättningskrav: o Om bilisten är skyldig måste han betala 6500 till damen, som ersättning för pudeln och 2000 för sorg, samt 257,40 i veterinärskostnader. o Om damen är skyldig, får hon betala lönen för den arbetstid mannen missade: 1,5 h med timlönen 8. o Därtill måste den som döms skyldig betala motpartens rättegångsavgifter och hon/han kan dömas till böter för ovarsamhet i trafiken. Arbetets gång 1. Rita figur över situationen, där det framgår: Platsen där pudeln och bilen kolliderade Den sträckan som pudeln gått på skyddsvägen Längden av bromsmärkena. 2. Redogör på basen av uppgifterna hur läng det tog för pudeln att gå från skyddsvägens kant till kollisionsplatsen. Gör anteckningar om slutsatserna! 3. Skriv ner ditt resultat i protokollet. 4. Fundera hur man kan bestämma den tid det tog för bilen att bromsa. Gör noggranna anteckningar på dina uträkningar och slutsatser. 5. Skriv ner bromstiden i protokollets figur. 6. På basen av föregående fakta är din uppgift att dra slutsatser och beräkna chaufförens hastighet före inbromsningen. 7. Anteckna resultatet i protokollet. Beslutsfattande Diskutera resultaten i punkt 4 och 6 med det andra paret. Fundera också på tillförlitligheten av fakta, mätfel och eventuella övriga variabler. Avgör om bilens förare är skyldig till olyckan. Motivera ert beslut och sträva till en gemensam lösning i gruppen. Var beredda på att bevisa att era antaganden är riktiga. Framförande av bevis Grupperna presenterar sina resultat för hela klassen. Klassen diskuterar gemensamt resultaten och hur situationen relaterar till verkligheten och kriminalpolisens arbete. 8/9
CrimeSceneInvestigation Joensuu FORSKNINGSPROTOKOLL Ärende: Forskare: Bild över händelsen. Tiden för pudelns gående: Tiden det tog för bilen att bromsa: Bilens hastighet före bromsning: Presentation av den skyldige och motivering (fortsätt vid behov på baksidan): 9/9