آلة غامبول التفاعلية

مواد البناء (لكل فريق)

المواد المطلوبة لكل من النشاط 2 و 3 (جدول الاحتمالات)

• صناديق من الورق المقوى  
• عبوات بلاستيكية سعة 2 لتر  
• أكواب ورقية  
• المصاصة العصي  
• المسامير 
• أسياخ  
• طين صالح للأكل  
• منظفات الأنابيب  
• مقص  
• العصابات المطاطية 
• خيط  
• مقاطع الورق  
• مقاطع الموثق  
• مخزون البطاقات و / أو مجلدات الملفات  
• قطع من الورق المقوى (قم بتقطيع بعض الصناديق إلى قطع مختلفة الحجم)  
• اخفاء الشريط  
• 6 'أنابيب (عازل مواسير مقطوع إلى نصفين بالطول) - 1 لكل فريق  
• سكين Xacto (للمعلم)   

مواد الاختبار

• كرات العلكة (أو كرات الرخام لتمثيل العلكة إذا كانت مدرستك لا تسمح بالعلكة)
• أكواب ورقية
• سلة المهملات (للطلاب الصغار)

1. قسّم الفصل إلى فرق مكونة من 3-4 أفراد.
2. قم بتوزيع ورقة عمل Interactive Gumball Machine ، بالإضافة إلى بعض الأوراق لرسم التصميمات.
3. ناقش الموضوعات في قسم المفاهيم الأساسية.
   • النشاط 1: اقرأ التاريخ وراء آلات gumball وناقشها كمقدمة لتحدي التصميم الرئيسي. اسأل الطلاب عن نوع آلات البيع التي رأوها من قبل وما نوع آلات البيع التي يرغبون في الحصول عليها في المدرسة أو في بلدتهم / مدينتهم.
   • النشاط 2: شريحة Gumball - اشرح للطلاب أنهم سوف يستكشفون الجاذبية والطاقة عند صنع شريحة gumball الخاصة بهم.
   • النشاط 3: آلة Gumball - خذ وقتًا لمناقشة معنى التفاعل أو التفاعل. اطلب من الطلاب تحديده ثم قدم بعض الأمثلة.
     • التفاعل- هو نوع من العمل يحدث عندما يكون لكائن أو أكثر تأثير على بعضهما البعض.
     • تفاعلي - يتصرف مع بعضهم البعض.
       • مثال: ألعاب الفيديو- التفاعل بين المستخدم واللعبة. إنها تفاعلية لأنها تتطلب من المستخدم المشاركة حتى تمضي اللعبة إلى الأمام.
     • لجعل الطلاب يفكرون في كيفية تفاعل جهاز gumball الخاص بهم ، يمكنك عرض الصور أدناه: (إحضار الصور)
4. راجع عملية التصميم الهندسي وتحدي التصميم والمعايير والقيود والمواد لكل نشاط.
5. زود كل فريق بالمواد الخاصة به.
6. اشرح أنه يجب على الطلاب إكمال 3 أنشطة.
   • النشاط 1: تعرف على تاريخ آلة gumball.
   • النشاط 2: تصميم وبناء شريحة gumball.
   • النشاط 3: تصميم وبناء آلة غامبول تفاعلية.
7. أعلن عن مقدار الوقت الذي يتعين عليهم فيه التصميم والبناء:
   • النشاط الأول: تاريخ آلة غامبول (نصف ساعة).
   • النشاط 2: Gumball Slide (ساعة واحدة).
   • النشاط 3: آلة غامبول التفاعلية (1-2 ساعة).
8. استخدم مؤقتًا أو ساعة توقيت على الإنترنت (ميزة العد التنازلي) لضمان مواكبة الوقت. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). امنح الطلاب "فحوصات زمنية" منتظمة حتى يظلوا في المهمة. إذا كانوا يعانون ، اطرح أسئلة ستقودهم إلى حل أسرع.
9. يلتقي الطلاب ويطورون خطة للنشاط 2: شريحة gumball الخاصة بهم.
10. تقوم الفرق ببناء شريحة gumball الخاصة بهم.
11. يختبر كل فريق تصميم الشرائح الخاصة بهم عن طريق وضع قطعة الرخام في الجزء العلوي من الشريحة الخاصة بهم وتركها تتدحرج في فنجان. يمكن للطلاب تحديد المكان الذي يرغبون في وضع الكأس فيه. يجب على الطلاب توثيق ما إذا كانت قطعة الرخام قد بقيت على المسار وما إذا كانت قد سقطت في الكوب.
12. قم بإجراء مناقشة داخل الفصل باستخدام الأسئلة التالية:
    • ما الذي يجعل gumball يبدأ في التحرك لأسفل الشريحة؟ (جاذبية)
    • ما نوع الطاقة التي يمتلكها العلكة قبل إطلاقها؟ (الطاقة الكامنة)
    • ما نوع الطاقة التي يمتلكها العلكة بعد إطلاقها؟ (الطاقة الحركية)
    • أين ستجد أكبر قدر من الطاقة الكامنة؟ لماذا ا؟ (الجزء العلوي من الشريحة ، لأنها أعلى نقطة على الشريحة ، PE = mgh)
    • أين ستجد أكبر قدر من الطاقة الحركية؟ لماذا ا؟ (الجزء السفلي من الشريحة ، لأن gumball سوف يتحرك أسرع هناك ، KE = 1 / 2mv2)
    • هل gumball يعمل؟ لماذا ا؟ (نعم ، لها قوة تعمل عليها وتتحرك مسافة أسفل الشريحة ، W = fd)
    • كيف جعلت البامبو الخاص بك يذهب بشكل أسرع أسفل الشريحة؟ (قم بزيادة ميل الشريحة أو الطول أو كليهما.)
    • أين ستضع فنجانك حتى يهبط فيه البامبول؟ (سيكون هذا مختلفًا لكل فريق.)
    • لماذا يريد gumball الاستمرار؟ (دفعة)
    • كيف يمكنك إبطاء سرعة اللثة؟ (إدخال الاحتكاك)
13. يلتقي الطلاب ويطورون خطة للنشاط 3: آلة gumball التفاعلية.
14. تقوم الفرق ببناء آلة gumball التفاعلية الخاصة بهم.
15. يختبر كل فريق تصميم آلة gumball الخاصة بهم عن طريق وضع gumball في نقطة انطلاق داخل أجهزتهم والسماح لها بمتابعة المسار حتى تهبط في فنجان. يجب على الطلاب توضيح كيفية عمل العنصر التفاعلي والحلقة (الحلقات). يجب على الطلاب توثيق المدة التي يستغرقها gumball للانتقال من نقطة البداية إلى الكوب. للطلاب الأصغر سنًا ، استخدم سلة المهملات بدلاً من الكؤوس لالتقاط كرات العلكة.
16. كالفصل ، ناقش أسئلة تأمل الطالب.
17. لمزيد من المحتوى حول هذا الموضوع ، راجع قسم "التعميق".

انعكاس الطالب (دفتر هندسي)

1. ما الذى اصبح بحالة جيده؟
2. ما الذي لم يسير على ما يرام؟
3. ما هو العنصر المفضل لديك في آلة gumball التفاعلية؟
4. إذا كان لديك الوقت لإعادة التصميم مرة أخرى ، فما التغييرات التي ستجريها؟

يمكن إجراء الدرس في أقل من فصل دراسي واحد للطلاب الأكبر سنًا. ومع ذلك ، لمساعدة الطلاب على الشعور بالاندفاع ولضمان نجاح الطلاب (خاصة للطلاب الأصغر سنًا) ، قم بتقسيم الدرس إلى فترتين لإعطاء الطلاب مزيدًا من الوقت لطرح الأفكار واختبار الأفكار ووضع اللمسات الأخيرة على تصميمهم. قم بإجراء الاختبار واستخلاص المعلومات في الفصل الدراسي التالي.

• التسارع: المعدل الذي يغير به جسم ما سرعته. الجسم يتسارع إذا كان يغير سرعته أو اتجاهه. الجسم يتسارع إذا كان يغير سرعته (كلاهما يسرع من التباطؤ). 
• القيود: قيود المواد والوقت وحجم الفريق وما إلى ذلك.
• المعايير: الشروط التي يجب أن يستوفيها التصميم مثل الحجم الكلي ، إلخ.
• الطاقة: القدرة على العمل. أنت تعمل عندما تستخدم القوة (دفع أو سحب) لإحداث الحركة.  
• المهندسون: المخترعون وحل المشكلات في العالم. تم الاعتراف بخمسة وعشرين تخصصًا رئيسيًا في الهندسة (انظر الرسم البياني).
• عملية التصميم الهندسي: يستخدم مهندسو العمليات لحل المشكلات. 
• عادات العقل الهندسية (EHM): ست طرق فريدة يفكر فيها المهندسون.
• القوة: دفع أو سحب كائن ناتج عن تفاعل كائن مع كائن آخر.  
• الاحتكاك: القوة التي تقاوم حركة الجسم.
• الجاذبية: قوة الجذب التي تميل بها الأشياء إلى السقوط نحو مركز الأرض.  
• التفاعل: نوع من الإجراء يحدث عندما يكون لكائنان أو أكثر تأثير على بعضهما البعض.  
• تفاعلي: العمل مع بعضنا البعض. 
• الطاقة الحركية: طاقة الحركة. جميع الأجسام المتحركة لها طاقة حركية. تعتمد كمية الطاقة الحركية على كتلة الجسم وسرعته. صيغة الطاقة الحركية هي KE = 1/2mv2. [م = كتلة الجسم ، ت = سرعة الجسم]
• التكرار: الاختبار وإعادة التصميم هو تكرار واحد. كرر (تكرارات متعددة).
• الكتلة: كمية المادة في الجسم.  
• الحركة: تغيير في موضع الجسم فيما يتعلق بالوقت كما تم قياسه بواسطة مراقب معين في إطار مرجعي. 
• الطاقة الكامنة: طاقة الموقع. تعتمد كمية الطاقة الكامنة على كتلة الجسم وارتفاعه. صيغة الطاقة الكامنة هي PE = mgh. [م = كتلة الجسم ، ز = تسارع الجاذبية (9.8 م / ث 2) ، ع = ارتفاع الجسم]  
• النموذج الأولي: نموذج عملي للحل المراد اختباره.
• السرعة: مدى سرعة تحرك الجسم.  
• السرعة: المعدل الذي يغير به جسم ما موضعه. الزخم: الكتلة في حالة حركة. يعتمد مقدار الزخم على مقدار حركة الأشياء ومدى سرعة تحركها. 
• الوزن: قوة جاذبية الأرض على الجسم.  
• العمل: فرض التأثير على شيء ما لتحريكه عبر مسافة. صيغة الشغل هي W = fd. [f = القوة المطبقة على الجسم ، d = إزاحة الجسم].

اقتراحات للقراءة

• آلات البيع: تاريخ اجتماعي أمريكي (ISBN: 978-0786413690) آلات البيع (ISBN: 978-0981960012)

النشاط الكتابة 

• اطلب من الطلاب كتابة قصص قصيرة حول "يوم في حياة" جهاز gumball الخاص بهم. من تلتقي آلة gumball وماذا يحدث؟ كيف تغير آلة gumball حياة الأطفال الذين يحصلون على gumball منها؟  
• يمكن للطلاب أيضًا إنشاء إعلان لجذب المزيد من العملاء إلى متجر الألعاب. يجب أن تعرض آلة gumball التفاعلية في الإعلان. لماذا يجب أن يأتي الأطفال إلى متجر الألعاب هذا؟ لماذا يجب زيارة آلة gumball التفاعلية؟

التوافق مع أطر المناهج

ملحوظة: تتوافق خطط الدروس في هذه السلسلة مع واحدة أو أكثر من مجموعات المعايير التالية:  

• معايير تعليم العلوم الأمريكية (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• معايير علوم الجيل القادم الأمريكية (http://www.nextgenscience.org/) 
• معايير الرابطة الدولية لتعليم التكنولوجيا لمحو الأمية التكنولوجية (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• المجلس الوطني الأمريكي لمدرسي الرياضيات ، مبادئ ومعايير الرياضيات المدرسية (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• معايير الدولة الأساسية المشتركة الأمريكية للرياضيات (http://www.corestandards.org/Math)
• معايير علوم الكمبيوتر لجمعية معلمي علوم الكمبيوتر K-12 (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

معايير تعليم العلوم الوطنية الصفوف K-4 (من 4 إلى 9 سنوات)

معيار المحتوى أ: العلم كاستعلام

نتيجة للأنشطة ، يجب على جميع الطلاب تطوير

• القدرات اللازمة لعمل البحث العلمي 
• فهم البحث العلمي 

معيار المحتوى ب: العلوم الفيزيائية

كنتيجة للأنشطة ، يجب على جميع الطلاب تطوير فهم لها

• الضوء والحرارة والكهرباء والمغناطيسية 

معيار المحتوى هـ: العلم والتكنولوجيا 

نتيجة للأنشطة ، يجب على جميع الطلاب تطوير

• فهم حول العلم والتكنولوجيا 

معايير تعليم العلوم الوطنية من الصف الخامس إلى الثامن (من سن 5 إلى 8 عامًا)

معيار المحتوى أ: العلم كاستعلام

نتيجة للأنشطة ، يجب على جميع الطلاب تطوير

• القدرات اللازمة لعمل البحث العلمي 
• تفاهمات حول الاستفسار العلمي 

معيار المحتوى ب: العلوم الفيزيائية

كنتيجة لأنشطتهم ، يجب على جميع الطلاب تطوير فهم

• خصائص وتغيرات خصائص المادة 
• نقل الطاقة 

معيار المحتوى هـ: العلم والتكنولوجيا

نتيجة للأنشطة ، يجب على جميع الطلاب تطوير

• تفاهمات حول العلم والتكنولوجيا 

معايير الجيل القادم من العلوم للصفوف 3-5 (الأعمار 8-11)

المادة وتفاعلاتها 

يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم:

• 2-PS1-2. تحليل البيانات التي تم الحصول عليها من اختبار المواد المختلفة لتحديد المواد التي لها الخصائص الأكثر ملاءمة للغرض المقصود.
• 5-PS1-3. قم بعمل ملاحظات وقياسات لتحديد المواد بناءً على خصائصها

معايير محو الأمية التكنولوجية - جميع الأعمار

تصميم

• المعيار 10: سيطور الطلاب فهمًا لدور استكشاف الأخطاء وإصلاحها والبحث والتطوير والاختراع والابتكار والتجريب في حل المشكلات.

• العربيه
• الصينية
• الفرنسية
• الألمانيّة
• اليابانيّة
• البرتغاليّة
• روسي
• الإسبانية