Here Comes The Sun

Design Challenge

Вы - каманда інжынераў, перад якой стаіць задача разабраць калькулятар на сонечных батарэях і вывучыць складнікі. Затым вы вывучыце сонечную батарэю і паглядзіце, як яна звязана з іншымі часткамі калькулятара. Як каманда, прапануйце паляпшэнне дызайну калькулятара для павышэння прадукцыйнасці.

Крытэрыі 

• Выдаліце ​​ўсе маленькія шрубы, якія трымаюць верх і ніз разам
• Адкруціце друкаваную плату ад пярэдняй панэлі
• Будзьце асцярожныя, дакранаючыся да сонечнай батарэі і ВК -дысплея (вадкакрысталічны дысплей), паколькі шкляныя краю могуць быць вострымі.

Constraints

• Выкарыстоўвайце толькі прадстаўленыя матэрыялы.

1. Разбіце клас на каманды па 3-4 чалавекі.
2. Раздайце аркуш «Тут ідзе сонца», а таксама некалькі лістоў паперы для стварэння эскізаў.
3. Абмяркуйце тэмы ў раздзеле "Асноўныя канцэпцыі".
4. Азнаёмцеся з працэсам інжынернага праектавання, праектаваннем, крытэрыямі, абмежаваннямі і матэрыяламі. Растлумачце студэнтам, што яны павінны быць упэўненыя, што яны выдаляюць усе маленькія шрубы, якія трымаюць верхнюю і ніжнюю частку калькулятара разам, некаторыя часта хаваюцца пад калодкі або гумовыя палоскі. Ім таксама трэба будзе адкруціць друкаваную плату ад пярэдняй панэлі калькулятара - там шмат шруб. Яны таксама павінны быць вельмі асцярожнымі, дакранаючыся да сонечнай батарэі і ВК -дысплея (вадкакрысталічнага дысплея), паколькі шкляныя краю могуць быць вострымі.
5. Пакажыце студэнтам пачаць мазгавы штурм і накіды сваіх малюнкаў.
6. Перадайце кожнай камандзе свае матэрыялы.
7. Растлумачце, што студэнты павінны выканаць 4 крокі:
   • Крок першы: У камандзе паглядзіце, ці працуе калькулятар, калі вы цалкам блакуеце сонечную батарэю. Што адбудзецца, калі вы часткова заблакуеце сонечную батарэю? Ніжэй напішыце свае назіранні і тлумачэнні таго, што вы знайшлі. 
   • Крок другі: Прапануйце пяць іншых прадуктаў, якія цалкам або часткова працуюць на сонечных батарэях. 
   • Крок трэці: У камандзе разбярыце альбо новы (недарагі), альбо стары непрыдатны для выкарыстання калькулятар на сонечнай батарэі, выкарыстоўваючы прадастаўленыя вам матэрыялы. 
   • Крок чацвёрты: У камандзе назірайце за сонечнай батарэяй і паглядзіце, як яна звязана з іншымі часткамі калькулятара. Вывучыце ўсе іншыя часткі калькулятара і абмяркуйце, што вы знайшлі. Затым унясіце прапановы, як можна палепшыць калькулятар.
8. Абвясціце колькасць часу, якое ім трэба разабраць і вывучыць калькулятар.
9. Выкарыстоўвайце таймер або он-лайн секундамер (функцыя зваротнага адліку), каб гарантаваць своечасовае выкананне. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Рэгулярна давайце студэнтам "праверкі часу", каб яны заставаліся на задачы. Калі ім цяжка, задавайце пытанні, якія прывядуць іх да рашэння хутчэй.
10. Каманды разбіраюць і вывучаюць свой калькулятар.
11. Каманды павінны дакументаваць, як сонечная батарэя падключаецца да іншых частак калькулятара. Як каманда, яны павінны абмеркаваць і дакументаваць прапановы аб тым, як можна палепшыць прадукцыйнасць.
12. У класе абмяркуйце пытанні разважанняў вучняў.
13. Для атрымання дадатковай інфармацыі па гэтай тэме глядзіце раздзел «Капаць глыбей».

Студэнцкі роздум (інжынерны сшытак)

1. Колькі асобных частак вы знайшлі? Апішыце іх.
2. Што вас больш за ўсё здзівіла ў ўнутраных частках калькулятара?
3. Як сонечная батарэя была падлучана да друкаванай плаце?
4. Калі для гэтага калькулятара была рэзервовая батарэя, як ён быў падлучаны да друкаванай плаце?
5. Некаторыя калькулятары будуць працаваць у разабраным стане, пакуль правады ад сонечнай батарэі і батарэі па -ранейшаму падлучаны да друкаванай плаце. Ваш калькулятар па -ранейшаму працуе? Калі вы зноў падключыце правады скотчам, ці ўсё роўна гэта працуе?
6. Як вы думаеце, чаму гумовы або пластыкавы ліст аддзяляе друкаваную плату ад кнопак, якія вы націскаеце?
7. Як вы думаеце, які матэрыял укладзены пад пластыкавы або гумовы ліст і друкаваную плату? Як вы думаеце, чаму інжынеры ўключылі гэты аркуш у свой дызайн?
8. Мяркуючы, што вы зможаце зноўку ўключыць свой калькулятар, калі б вы аднавілі яго з усімі кнопкамі ў розных становішчах, ці будзе ён усё роўна працаваць належным чынам? Чаму, чаму не?
9. Ці ёсць што -небудзь, што вы рэкамендавалі б у складзе інжынернай групы палепшыць функцыянальнасць калькулятара, які вы разабралі? Далучыце чарцёж ці эскіз прапанаванай кампанентнай часткі або паляпшэння і адкажыце на пытанні ніжэй:

• Якія новыя матэрыялы вам спатрэбяцца (калі такія маюцца)
• Якія матэрыялы або дэталі вы выдаліце ​​(калі такія маюцца)
• Як гэты новы прадукт палепшыць функцыянальнасць калькулятара?

Як вы думаеце, што ваш новы дызайн паўплывае на кошт гэтага калькулятара? Чаму?

Урок можна прайсці ўсяго за 1 клас для старэйшых школьнікаў. Аднак, каб дапамагчы студэнтам не адчуваць прыспешлівасці і забяспечыць поспех студэнтаў (асабліва для малодшых школьнікаў), падзеліце ўрок на два перыяды, даючы студэнтам больш часу на мазгавы штурм, тэставанне ідэй і дапрацоўку іх дызайну. Правядзіце тэставанне і аналіз у наступны класны час.

• Абмежаванні: абмежаванні з матэрыялам, часам, памерам каманды і г.д.
• Крытэрыі: умовы, якім павінен задавальняць дызайн, напрыклад, агульны памер і г.д.
• Інжынеры: вынаходнікі і вырашальнікі праблем свету. Дваццаць пяць асноўных спецыяльнасцяў прызнаны ў інжынерыі (паглядзець інфаграфіку).
• Працэс інжынернага праектавання: інжынеры-тэхнолагі выкарыстоўваюць для вырашэння праблем. 
• Інжынерныя звычкі розуму (EHM): шэсць унікальных спосабаў мыслення інжынераў.
• Ітэрацыя: тэставанне і рэдызайн - гэта адна ітэрацыя. Паўтор (некалькі паўтораў).
• Прататып: рабочая мадэль рашэння для тэставання.
• Сонечная батарэя: выпрацоўваецца або прыводзіцца ў дзеянне пад дзеяннем сонечнай энергіі або цяпла.
• Сонечныя элементы: Вырабляюць электрычнасць непасрэдна з сонечнага святла.
• Сонечная энергія: энергія, атрыманая непасрэдна з сонечнага святла
• Сонечная панэль: Зроблена з сонечных элементаў, якія з'яўляюцца часткай, якая ператварае сонечную энергію ў сонечнае святло ў электрычнасць.

Падключэнне да Інтэрнэту

• С. Дэпартамент энергетыкі, праграма сонечных энергетычных тэхналогій
• Нацыянальная лабараторыя па аднаўляльнай энергіі
• Гісторыя сонечнай энергіі

Рэкамендуемы літаратура

• Даведнік па сонечнай электрычнасці, выданне 2010 г.: Просты практычны даведнік па сонечнай энергіі-праектаванне і ўстаноўка фотаэлектрычных сонечных электрычных сістэм Майкла Боксвела (ISBN: 978-1907670008)
• Магутнасць ад Сонца: практычны даведнік па сонечнай электрычнасці Дэн Шырас (ISBN: 978-0865716216)

Пісьменніцкая дзейнасць

Напішыце сачыненне або абзац з апісаннем таго, як сонечныя батарэі былі ператвораны ў прадукт, які вы знойдзеце ў сваім доме ці школе. Растлумачце, чаму сонечная энергія з'яўляецца добрым выбарам для харчавання гэтага прадукта.

Прывядзенне ў адпаведнасць з рамкамі навучальных праграм

нататка: Планы ўрокаў гэтай серыі ўзгадняюцца з адным або некалькімі з наступных набораў стандартаў:  

• Стандарты навуковай адукацыі ЗША (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Навуковыя стандарты наступнага пакалення ЗША (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарты Міжнароднай тэхналагічнай адукацыйнай асацыяцыі тэхналагічнай пісьменнасці (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Прынцыпы і стандарты школьнай матэматыкі Нацыянальнага савета настаўнікаў матэматыкі ЗША (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Агульныя асноўныя дзяржаўныя стандарты ЗША па матэматыцы (http://www.corestandards.org/Math)
• Стандарты інфарматыкі K-12 Асацыяцыі настаўнікаў інфарматыкі (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі К-4 класы (ва ўзросце 4-9)

ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Разуменне навуковых пошукаў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны сфарміраваць разуменне

• Уласцівасці прадметаў і матэрыялаў 
• Святло, цяпло, электрычнасць і магнетызм 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка 

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі 

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 5-8 класы (10-14 гадоў)

ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Разуменне навуковых пошукаў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі

У выніку сваёй дзейнасці ва ўсіх вучняў павінна скласціся разуменне

• Перадача энергіі 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка

У выніку дзейнасці ў 5-8 класах усе вучні павінны развівацца

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі 

Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 9-12 класы (14-18 гадоў)

ЗМЕСТ СТАНДАРТ А: Навука як запыт

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Разуменне навуковых пошукаў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі 

У выніку сваёй дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Узаемадзеянне энергіі і матэрыі 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі 

Навуковыя стандарты наступнага пакалення-3-5 класы (узрост 8-11)

энергія

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• 4-PS3-4. Ужывайце навуковыя ідэі для распрацоўкі, тэсціравання і ўдасканалення прылады, якая пераўтворыць энергію з адной формы ў іншую.

Інжынерны дызайн 

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• 3-5-ETS1-1. Вызначце простую канструктыўную задачу, якая адлюстроўвае патрэбу ці жаданне, якая ўключае ў сябе зададзеныя крытэрыі поспеху і абмежаванні па матэрыялах, часу або кошту.
• 3-5-ETS1-2.Стварыце і параўнайце некалькі магчымых рашэнняў праблемы, зыходзячы з таго, наколькі кожны з іх можа адпавядаць крытэрам і абмежаванням праблемы.

Навуковыя стандарты наступнага пакалення-6-8 класы (узрост 11-14)

Інжынерны дызайн 

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• MS-ETS1-2 Ацэньвайце канкуруючыя дызайнерскія рашэнні, выкарыстоўваючы сістэматычны працэс, каб вызначыць, наколькі яны адпавядаюць крытэрам і абмежаванням праблемы.

Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі

Прырода тэхнікі

• Стандарт 1: Студэнты выпрацуюць разуменне характарыстык і сферы прымянення тэхналогіі.
• Стандарт 3: Студэнты будуць развіваць разуменне адносін паміж тэхналогіямі і сувязяў паміж тэхналогіямі і іншымі галінамі даследавання.

Тэхналогія і грамадства

• Стандарт 4: Студэнты будуць развіваць разуменне культурных, сацыяльных, эканамічных і палітычных эфектаў тэхналогій.
• Стандарт 5: Студэнты выпрацуюць разуменне ўплыву тэхналогій на навакольнае асяроддзе.
• Стандарт 6: Студэнты выпрацуюць разуменне ролі грамадства ў развіцці і выкарыстанні тэхналогій.

Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі

дызайн

• Стандарт 8: Студэнты будуць развіваць разуменне атрыбутаў дызайну.
• Стандарт 9: Студэнты будуць развіваць разуменне інжынернага праектавання.
• Стандарт 10: Студэнты выпрацуюць разуменне ролі ліквідацыі непаладак, даследаванняў і распрацовак, вынаходніцтваў і інавацый і эксперыментаў у вырашэнні праблем.

Здольнасці для тэхналагічнага свету

• Стандарт 13: Студэнты будуць развіваць здольнасці ацэньваць уплыў прадуктаў і сістэм.

Распрацаваны свет

• Стандарт 16: Студэнты выпрацуюць разуменне і змогуць выбіраць і выкарыстоўваць энергетычныя і энергетычныя тэхналогіі.

• арабская
• суахілі