اثنين من زر الطنان الدائرة

مواد البناء (لكل فريق)

المواد المطلوبة

• أربعة صناديق صغيرة أو صناديق من الورق المقوى لفصل المواد القابلة لإعادة التدوير
• صناديق الكرتون المكسورة أو غيرها من ألواح الكرتون
• لفة من الورق (لف ، فن) أو صفائح بطانة الأرفف (تستخدم لسير النقل)
• شبكة فضفاضة

المواد الاختيارية

• مراوح أو مجففات شعر
• سلم أو سلم متدرج (للسماح بتغييرات في ارتفاع المزالق ، إلخ)
• عصي مغناطيسية أو مغناطيسات كبيرة أخرى

مواد الاختبار

• مجموعة متنوعة من المواد القابلة لإعادة التدوير النظيفة والجافة (البلاستيك والزجاج والعلب المعدنية / الألومنيوم والورق) في صندوق أو صندوق إعادة تدوير كبير
• طاولة طويلة أو عدة طاولات قصيرة موضوعة معًا

المواد

• مجموعة متنوعة من المواد القابلة لإعادة التدوير النظيفة والجافة (البلاستيك والزجاج والعلب المعدنية / الألومنيوم والورق) في صندوق أو صندوق إعادة تدوير كبير
• طاولة طويلة أو عدة طاولات قصيرة موضوعة معًا

معالجة

ضع التصميم على طاولة طويلة (أو بضع طاولات قصيرة موضوعة معًا) ، وأضف المواد القابلة لإعادة التدوير إلى التصميم ووثق مدى جودة كل تصميم في تصنيف المواد القابلة لإعادة التدوير في صناديق منفصلة.

تصميم التحدي

أنت فريق من المهندسين أمام التحدي المتمثل في رسم تخطيطي لتطوير دائرة صفارة ثنائية الأزرار تحاكي كيف يمكن لأجراس الباب على الباب الأمامي والخلفي أن تدق الجرس أو جرس الباب.

المعايير

• يجب رسم التخطيطي.
• يجب أن يحاكي الجرس كيف يرن جرس الباب.

القيود

• استخدم فقط المواد المقدمة.

1. قسّم الفصل إلى فرق مكونة من 3-4 أفراد.
2. وزع ورقة عمل Two Button Buzzer Circuit ، بالإضافة إلى بعض الأوراق لرسم التصاميم.
3. ناقش الموضوعات في قسم المفاهيم الأساسية. ناقش كيف يعمل جرس الباب. احصل على مثال على صفارة ذات زرين لعرضها على الطلاب.
4. مراجعة عملية التصميم الهندسي وتحدي التصميم والمعايير والقيود والمواد.
5. زود كل فريق بالمواد الخاصة به.
6. اشرح أنه يجب على الطلاب رسم مخطط تخطيطي وإنشاء جرس مكون من زرين.
7. أعلن عن مقدار الوقت الذي يتعين عليهم فيه التصميم والبناء (يوصى بساعة واحدة).
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. وجه الطلاب لرسم مخطط تخطيطي لإعداد الجرس ثنائي الأزرار قبل أن يبدأوا في البناء.
10. فرق بناء تصاميمهم.
11. اختبر تصميمات الجرس باستخدام بطارية D.
12. كالفصل ، ناقش أسئلة تأمل الطالب.
13. لمزيد من المحتوى حول هذا الموضوع ، راجع قسم "التعميق".

فكرة التمديد

يقوم الطلاب ببناء دائرة صفارة ثنائية الأزرار تصل من فصل دراسي إلى آخر! 

انعكاس الطالب (دفتر هندسي)

1. هل سيكون هناك حد لعدد المفاتيح التي يمكنك توصيلها معًا لإصدار صوت الجرس؟ إذا كانت الإجابة نعم ، فلماذا؟ إذا كانت الإجابة "لا" ، فلماذا؟
2. هل سيعمل مفهوم الدائرة نفسه مع فتاحة باب الجراج بزرين (أحدهما في السيارة والآخر في المرآب)؟ لماذا ا؟ لما لا؟

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.

ما هي الدائرة البسيطة؟ 

دائرة بسيطة تتكون الدائرة البسيطة من ثلاثة عناصر دنيا مطلوبة لإكمال دائرة كهربائية تعمل: مصدر للكهرباء (بطارية) ، مسار أو موصل تتدفق عليه الكهرباء (سلك) ومقاوم كهربائي (مصباح) وهو أي جهاز التي تتطلب الكهرباء للعمل. يوضح الرسم التوضيحي أدناه دائرة بسيطة تحتوي على بطارية واحدة وسلكين ومفتاح ومصباح. يتم تدفق الكهرباء من الطرف ذو الإمكانات العالية (+) للبطارية من خلال المصباح (إضاءةه) ، والعودة إلى الطرف السالب (-) ، في تدفق مستمر عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل بحيث يمكن للتيار تدفق.

رسم تخطيطي لدائرة بسيطة  

فيما يلي رسم تخطيطي للدائرة البسيطة يوضح الرموز الإلكترونية للبطارية والمفتاح والمصباح.

محاكاة التبديل 

محاكاة مفتاح بفصل سلك أو إضافة قلم رصاص

هناك عدة طرق يمكنك من خلالها محاكاة مفتاح في دائرة بسيطة. يمكن ببساطة إزالة واستبدال السلك من المصباح بمثابة مفتاح. يمكن عمل مفتاح آخر بسيط عن طريق ربط طرف أحد الأسلاك بطرف ممحاة قلم رصاص باستخدام شريط مطاطي. ثم قم بتوصيل شريط مطاطي آخر بالطرف الآخر من القلم الرصاص ، وببساطة عن طريق وضع الطرف الآخر أعلى سلك التوصيل ثم إيقافه ، تكون قد أنشأت مفتاحًا. يمكن أيضًا استخدام أنواع أخرى من الموصلات في تصميم المفاتيح ، مثل رقائق الألومنيوم ومشابك الشعر ومشابك الورق ومثبتات الورق وبعض الأقلام المعدنية.

اقتراحات للقراءة

• إذهب عني! قم ببناء جرس الباب الإلكتروني الخاص بك (Troll Assoc. ، ISBN: 0816761965)
• سلسلة شاهد عيان DK: الكهرباء (ISBN: 0751361321)
• شهود عيان للكهرباء ، بقلم ستيف باركر (DK للنشر ، ISBN: 0789455773)
• كيف يعمل العلم ، بقلم جوديث هان (ريدرز دايجست ، ISBN: 0762102497)

النشاط الكتابة

اكتب مقالًا أو فقرة تصف أمثلة أخرى لزرين (مفاتيح) يشغلان جهازًا كهربائيًا (باب المرآب ، مصباح السلم ، كمبيوتر متصل بشريط طاقة). كيف تختلف هذه الدوائر عن مثال الجرس؟

التوافق مع أطر المناهج

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

• S. معايير تعليم العلوم (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• ق.معايير علوم الجيل القادم (http://www.nextgenscience.org/)
• معايير الرابطة الدولية لتعليم التكنولوجيا لمحو الأمية التكنولوجية (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. National Council of Teachers of Mathematics 'مبادئ ومعايير للرياضيات المدرسية (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• ق.معايير الدولة الأساسية المشتركة 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

• 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)

الطاقة      

يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم:

• 4-PS3-4. تطبيق الأفكار العلمية لتصميم واختبار وصقل جهاز يحول الطاقة من شكل إلى آخر.

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

التصميم الهندسي

يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم:

• 3-5-ETS1-1 حدد مشكلة تصميم بسيطة تعكس حاجة أو رغبة تتضمن معايير محددة للنجاح وقيود على المواد أو الوقت أو التكلفة.
• 3-5-ETS1-2 قم بتوليد ومقارنة العديد من الحلول الممكنة لمشكلة ما بناءً على مدى احتمالية تلبية كل منها لمعايير وقيود المشكلة.

معايير الجيل القادم من العلوم للصفوف 6-8 (الأعمار 11-14)

التصميم الهندسي

يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم:

• MS-ETS1-2 تقييم حلول التصميم المتنافسة باستخدام عملية منهجية لتحديد مدى استيفائها لمعايير وقيود المشكلة.

معايير محو الأمية التكنولوجية - جميع الأعمار

تصميم

• المعيار 8: سيطور الطلاب فهمًا لسمات التصميم.
• المعيار 9: سيطور الطلاب فهمًا للتصميم الهندسي.

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

بالعمل كفريق ، تحتاج إلى تطوير دائرة صفارة ثنائية الأزرار تحاكي كيف يمكن لأجراس الباب على الباب الأمامي والخلفي أن تدق الجرس أو جرس الباب. 

1. اقرأ أوراق مرجع الطالب المقدمة إلى فريقك.
2. ارسم مخططًا تخطيطيًا لإعداد الجرس ثنائي الزر أدناه.
3. بمجرد أن يكون لدى فريقك مخطط قابل للتطبيق ، قم ببناء دائرتك بالأجزاء التي قدمها معلمك (سلك ، بطارية ، زرين (مفاتيح) ، وجرس).
4. أجب عن الأسئلة التالية في ورقة عمل الطالب هذه.
5. يقدم تصميم مجموعتك إلى الفصل بعد البناء.

ارسم مخططًا لتصميم دائرة الجرس ثنائي الأزرار في المربع أدناه.

هل سيكون هناك حد لعدد المفاتيح التي يمكنك توصيلها معًا لإصدار صوت الجرس؟ إذا كانت الإجابة نعم ، فلماذا؟ إذا كانت الإجابة "لا" ، فلماذا؟

هل سيعمل مفهوم الدائرة نفسه مع فتاحة باب الجراج بزرين (أحدهما في السيارة والآخر في المرآب)؟ لماذا ا؟ لما لا؟

فكرة متقدمة - قم ببناء دائرة صفارة ذات زرين تصل من فصل دراسي إلى آخر!