Jordskælv-o-meter

120 min

7.-9. klasse

Middel

Lær dine elever at bruge en Micro:bit sammen med et Air Quality board, der bruges bla. lyd og LED-display. Jordskælvs måleren omsætter et fysisk ryst til en Richter skala værdi som vil blive vist på LED skærmen på boarded.

Til elevsiden >

Indhold

Det her er med i materialet:

Basics om forløbet

Debugging/Fejlfinding

Gennemgang af teori

Læringsmål

Kompetence oversigt

Fag: Fysik / Matematik / Natur Teknologi / Teknologiforståelse

Inspiration fra kompetencemålene for de relevante fag, kan skabe en kontekst for hvor forløbet kan anvendes i de enkelte fag.

Elektriske kredsløb og hardware komponenter er relevante for fysik undervisningen.

Kompetenceområde for Fysik	Kompetencemål	Anvendelse
Undersøgelse	Eleven har viden om elektroniske kredsløb, simpel programmering og transmission af data	Eleven vil opsætte et elektronisk kredsløb og programmere kredsløbet vha. Micro:bit

Kommunikation	Eleven kan mundtligt og skriftligt udtrykke sig præcist og nuanceret ved brug af fagord og begreber Eleven har viden om ord og begreber i naturfag	Eleven vil få viden om begreber så som: strøm, acceleration mm. Og benytte dem i og udenfor forløbets varighed

Programmering er i princippet logisk tænkning og matematik i ét, da der bliver bliver brugt matematiske tegn og beregninger.

Kompetenceområde for Matematik	Kompetencemål	Anvendelse
Modellering	Tilegnelse af viden om problemstillinger fra omverdenen	Eleven kan observere i naturen, f.eks. jordskælv og gennem matematiske elementer (Richter skala) hvilket kan bruges til at forklare hvor kraft fuldt skælvet har været
Repræsentation og symbolbehandling	Anvendelse, opstilling og omskrivning af variable med digitale værktøjer - f.eks. variabler i programmering	Anvendelse af logiske symboler (fx. =, >, <) i programmering, og variabler i forhold til input/output af og til sensorer.

Kompetenceområde for Natur Teknologi	Kompetencemål	Anvendelse
Jordklodens forandringer	Eleven kan med modeller fortælle om jordskælv og vulkanudbrud, herunder med digitale modeller Eleven har viden om sammenhæng mellem pladetektonik og udbredelsen af naturkatastrofer	Eleven har og får viden om jordskælv, herunder hvordan man kan opfange om måle jordskælv vha. Richter skalaen Eleven har og får viden om pladetektonik, og hvordan det har indflydelse på effekten af fx. voldsomme og høje Richter skala jordskælv
Natur og miljø	Eleven kan udfører enkle feltundersøgelser i naturområder, herunder med digitalt måleudstyr	Eleven kan vha. Micro:bit'ten simullere udstyr til fx. en felt undersøgelse vedrørende jordskælv

Teknologiforståelse er et teknologisk tværtagligt fag som har fokus på digitale medier og digital udvikling.

Kompetenceområde for Teknologiforståelse	Kompetencemål	Anvendelse
Digital design og- designprocesser	Eleven kan med digitale teknologier konstruere digitale artefakter, der manifesterer en ide i digitalt materiale	Eleven kan vha. Makecode konstruere kode til et elektronisk kredsløb
Computational tankegang	Eleven kan behandle, vurdere og visualisere data reflekteret ved hjælp af digital teknologi Eleven har viden om, hvordan abstraktion af virkeligheden kan bruges til at beskrive og behandle denne i digitale modeller, og hvordan man kan afprøve en model if. dens intentioner	Eleven skal kunne bearbejde data som bliver opfanget af kredsløbet Eleven har viden omkring jordsælvs opståen og styrke og kan oversætte denne viden til at forklare output fra den elektroniske jordskælvsmåler.
Teknologisk handleevne	Eleven kan læse og forstå programmer skrevet i et tekstbaseret programmeringssprog samt anvende et sådant til systematisk modifkation og konstruktion af programmer ud fra en problemspecifkation Eleven har viden om metoder til at analysere og forudsige programmers opførsel samt teknikker til systematisk og trinvis udvikling af programmer	Eleven kan læse og forstå blokprogrammeing i Makecode og kan konstruere programmer med hjælp fra guiden Eleven kan analysere og forudsige hvordan programmet opfører sig evt. ved hjælp af ekstra opgaverne

I dette forløb vil eleverne vil bygge et kredsløb, som minder en seismograf som kan bruges til at måle styrken af et jordskælv. De vil derfor kunne motiveres af tanken om at arbejde med et projekt, der kan bruges ude i "virkeligheden", mens de lærer.

Om forløbet

Før dette forløb bør eleverne som min. have gennemført forløbene Elektronisk kredsløb og Micro:bit til kredsløb 2.

Eleverne bør lave og løse opgaverne i kronologisk rækkefølge. Programmering og opgaver til dette forløb er opdelt i to niveauer:

Opsætning
Extra opgaver

Eleverne anbefales at læse vejledningen igennem, inden arbejdet påbegyndes med videoerne.

Eleverne anbefales også at færdiggøre opsætningen af hardware, før programmeringen påbegyndes.

Alle materialer til forløbet bør være tilgængelige for eleverne, inden forløbet påbegyndes.

Eleverne skal arbejde med opsætningen af hardwaren og programmering ud fra en step-by-step video tutorial, der viser hvordan de forskellige komponenter tilsluttes og programmeres.

Forløbet er opdelt i to niveauer. Det anbefales altid at starte ved niveau 1 og derefter arbejde videre med niveau 2.

Vi anbefaler du som lærer har gennemført forløbet forinden, for at sikre at du som lærer har det bedste indblik og forståelse af forløbets indhold og struktur.

Gode tips til forløbet

Det anbefales evt. at fokusere på et bestemt niveau (Opsætning/opgaver) alt afhængig af længden af undervisnings timerne kan hvert niveau deles ud på 1-2 undervisnings gange. Det estimeres at tage max 120 minutter at gennemføre og teste forløbet.
Wipe Micro:bits inden timen starter, da micro kontrollerne kan have eksisterende kode hent/downloaded, som kan skabe forvirring (hvis de evt. blinker og siger lyde)
Have ekstra komponenter liggende og klar hvis nogle grupper skulle miste enkelte dele
Lægge materialer frem og klar til brug
Du har dit eget kredsløb bygget og klar til fejlfinding og fremvisning hvis nogle grupper har problemer

Teori

Jordens overflade er sat sammen af store kontinental plader, disse plader bevæger sig hele tiden. Disse plader kan til tider støde sammen med stor kraft som medfølger at jordenoverflade kan bevæge sig. Der er tre overordnet typer af plade bevægelser som kan medføre jordskælv, Spredningszone, Subduktionszone og Bevarende pladegrænse. Når pladerne bevæger sig og skaber et jordskælv vibrere jordensoverflade sig som bølger (seismiske), disse bølger kan opfanges af en saismograf.

For at måle et jordsælvs intensitet og styrke bruges en seismograf og omsætter udsvingende til en richterskala værdi. Skalaen går fra 1-10, hvor et jordsælv på 1 er mildt og næsten ubemærkeligt, og jo højrere på skalaen man kommer bliver jordskælvet mere voldsomt og skader mere udbredte. Richterskalen er en logaritmisk skala. Det vil sige at et jordsælv der måler 4 er 10 gange så stort som et jordsælv på niveau 3.

Hvad er en...

De følgende afsnit beskriver baggrunden for, hvorfor og hvordan man bruger forskellige komponenter. Du kan vælge at give dem (eller dele deraf) til dine elever, eller fortælle dem om indholdet i klassisk undervisningsstil.

... Micro:bit?

En Micro:bit er det, man kalder for en Mikrokontroller . ‘Mikro’ betyder at den er lille og ‘kontroller’ betyder, at den kan styre noget.

Du skal bruge et program lavet med kode, for at fortælle Micro:bit'en, hvordan den skal styre noget. Når du bygger et Kredsløb , kan du bruge Micro:bit'en til at styre dit kredsløbet.

Micro:bit'en kan kontrollere kredsløbet gennem det, man kalder Pins. Pins kan give en Spænding til kredsløbet eller måle en spænding som kommer fra kredsløbet.

... Air Quality Board?

Kitronik Air Quality Boardet er et all in one udvidelsesboard til Micro:bit med fokus på måling af luftkvalitet. Boardet har sensorer til måling af temperatur, tryk, luftfugtighed, eCO2 mm. hvilket kan bruges til eksperimentelle målinger i forskellige omgivelser (f.eks. klasselokalet).

Boardet kommer derudover også med en let batteriløsning som ikke kræver at du laver dit eget kredsløb, og en OLED skærm til hurtigt at vise dine resultater. Micro:bit'en og boardet sammenkobles ved at indsætte Micro:bit'en i den forhøjede socket på boardet.

For at tilgå de nye kode funktionaliter til Micro:bit'en, skal man også hente en udvidelse til Makecode via. den indbyggede udvidelsesmenu. Se evt. mere på Microbit.org

Klassiske fejl for Micro:bit

Vigtigt: Hvis det lugter af varmt plastik/gummi, fjern strømkilden fra kredsløbet med det samme – så er der gået noget helt galt, og bør undersøges nøjagtigt, før der sættes strøm til igen!

Disse fejl sker tit under arbejdet med Micro:bit:

Sørg for at Micro:Bit´en er tilsluttet til strøm via USB-ledning eller batterier.

Mac computere har tit svært ved at arbejde med Micro:bit
Micro:bit´en skal vende med LED skærmen og ansigtet opad og hvis den bruges sammen med et udvidelsesboard skal den klikkes ordenligt ned i boarded
Hvis Micro:bit´en ikke vil reagere på nogle input, kan man med fordel prøve en anden Micro:bit eller resette den
Hvis ikke vejledningen til parring af enheder i elevmaterialet ikke virker, kan MakeCode programmet gemmes manuelt under den tilsluttede Micro:bit. Man trækker hex-filen fra downloads over på Micro:Bit-drevet på samme måde som på en USB-nøgle
Er USB-ledningen sat til en computer? Vær opmærksom på at den sidder rigtigt - både i computeren og Micro:bit´en

Klassiske fejl for Hardware

Micro:bit vender den rigtige vej iforhold til Air Quality Boarded
At batterierne er opladet og vender den rigtige vej i batteriholderen
At boarded er tænd og lyser grønt
I tilfælde hvor LED skærmen på boarded viser utydelige tegn, så er boarded måske defekt og skal udskiftes
Hvis der klikkes på knappen B adskillelige gang før programmet har startet, så vil den prøve og startet programmet det antal gange som knappen er blevet klikket, hvilket kan medføre uhensigtsmæssig opførsel

Klassiske fejl for programmering

Det kan være svært at spotte en fejl i kode, prøv sammen med eleven at læs koden højt og omsæt det til dansk sprog. Er der stadigvæk fejl, så prøv trinvist at sammenligne med en anden elev, der har det til at virke
For at tjekke om det er hardware'n eller programmeringen der er noget galt med, kan man prøve og uploade en reference kode
Tjek om variabel værdier er sat til det rigtige
Vær opmærksom på hvordan blokkene med kode er placeret, i forhold til hinanden (specielt Hvis-blokkene)
Vær opmærksom på, at de logiske operatør (>,<, =) er opsat korrekt

Løsninger til opgaver

Opgave 1

Prøv at ryste jordskælvs måleren med forskellige styrker. Hvad er sammenhængen mellem dit ryst værdi og den viste Richter skala værdi.

Løsningsforslag:

Jo højere din ryst score er, jo højere er din Richterskala værdi. Rystscoren er baseret på hvor stærkt dit ryst fysisk er.

Opgave 2

Reflekter over hvad der ville ske hvis du ændrede pause fra 500ms til 1000ms.