Інтэрактыўная машына Gumball

Будаўнічыя матэрыялы (для кожнай каманды)

Неабходныя матэрыялы для двух і трох мерапрыемстваў (табліца магчымасцяў)

• Кардонныя скрынкі  
• Пластыкавыя бутэлькі аб'ёмам 2 літры  
• папяровыя шкляначкі  
• Popsicle палачкі  
• Дзюбелі 
• Шашлык  
• Гліна  
• Ачышчальнікі труб  
• Нажніцы  
• Гумкі 
• Радок  
• Сашчэпкі  
• Злучныя заціскі  
• Папкі карт і/або файлаў  
• Кардонныя кавалкі (разрэжце некалькі скрынак на кавалачкі рознага памеру)  
• Малярны скотч  
• 6 'Трубаправод (ізалятар трубы разрэзаны ўздоўж напалову) - 1 на каманду  
• Нож Xacto (для настаўніка)   

Выпрабавальныя матэрыялы

• Гамболы (або шарыкі, якія прадстаўляюць гумкі, калі ў вашай школе няма гумак)
• папяровыя шкляначкі
• Кошык для макулатуры (для малодшых школьнікаў)

1. Разбіце клас на каманды па 3-4 чалавекі.
2. Раздайце ліст інтэрактыўнай машыны Гамбала, а таксама некалькі лістоў паперы для эскізавання дызайнаў.
3. Абмяркуйце тэмы ў раздзеле "Асноўныя канцэпцыі".
   • Заданне 1: Прачытайце гісторыю стварэння машын для гумбола і абмяркуйце, як лідэр у галоўнай праблеме дызайну. Спытайце ў вучняў, якія гандлёвыя аўтаматы яны бачылі раней і якія гандлёвыя аўтаматы яны хацелі б мець у школе ці ў сваім горадзе/горадзе.
   • Дзейнасць 2: Слайд "Гамбал" - Растлумачце студэнтам, што яны будуць вывучаць сілу цяжару і энергію, калі робяць гумку.
   • Занятак 3: Машына Гамбала - Знайдзіце час, каб абмеркаваць, што значыць інтэрактыў або ўзаемадзеянне. Папытаеце вучняў вызначыць яго, а затым прывесці некалькі прыкладаў.
     • Узаемадзеянне- гэта разнавіднасць дзеянняў, якія адбываюцца, калі два або больш аб'ектаў аказваюць уплыў адзін на аднаго.
     • Інтэрактыўныя- дзейнічаюць адзін з адным.
       • Прыклад: відэагульні- узаемадзеянне паміж карыстальнікам і гульнёй. Яна інтэрактыўная, паколькі патрабуе ад карыстальніка ўдзелу, каб гульня рухалася наперад.
     • Каб прымусіць студэнтаў задумацца аб тым, як іх машына для гумак будзе інтэрактыўнай, вы можаце паказаць фатаграфіі ніжэй: (Прынясіце выявы)
4. Азнаёмцеся з працэсам інжынернага праектавання, выклікам праектавання, крытэрыямі, абмежаваннямі і матэрыяламі для кожнай дзейнасці.
5. Перадайце кожнай камандзе свае матэрыялы.
6. Растлумачце, што вучні павінны выканаць 3 мерапрыемствы.
   • Заданне 1: Вывучыце гісторыю машыны для гумбола.
   • Дзейнасць 2: Стварыце дызайн і пабудуйце гумовую горку.
   • Дзейнасць 3: Стварыце дызайн і пабудуйце інтэрактыўную машыну для гумак.
7. Абвясціце колькасць часу, якое ім спатрэбіцца на праектаванне і будаўніцтва:
   • Занятак 1: Гісторыя машыны Гамбала (1/2 гадзіны).
   • Дзейнасць 2: Слайд Гамбола (1 гадзіна).
   • Дзейнасць 3: Інтэрактыўная машына Гамбола (1-2 гадзіны).
8. 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.
9. Студэнты сустракаюцца і распрацоўваюць план дзейнасці 2: іх слайд з гумкай.
10. Каманды будуюць сваю горку для гумак.
11. Кожная каманда правярае дызайн слайдаў, кладучы мармур у верхнюю частку слайда і даючы яму скруціцца ў кубак. Студэнты могуць вырашыць, дзе яны хочуць паставіць кубак. Студэнты павінны дакументаваць, калі мармур застаўся на трасе і калі ён трапіў у кубак.
12. Абмяркуйце ў класе наступныя пытанні:
    • Што прымушае гумку рухацца ўніз па горцы? (Гравітацыя)
    • Якую энергію мае гумка, перш чым адпусціць яе? (Патэнцыйная энергія)
    • Якую энергію мае гамбол пасля таго, як вы яго адпусціце? (Кінэтычная энергія)
    • Дзе вы знойдзеце найбольшую колькасць патэнцыйнай энергіі? Чаму? (Верх слайда, таму што гэта самая высокая кропка на слайдзе, PE = mgh)
    • Дзе вы знойдзеце найбольшую колькасць кінетычнай энергіі? Чаму? (Унізе слайда, таму што шарык будзе рухацца там хутчэй за ўсё, KE = 1/2 мв2)
    • Гамбол працуе? Чаму? (Так, на яго дзейнічае сіла і рухаецца на адлегласць уніз па слайдзе, W = fd)
    • Як вы прымусілі гумку хутчэй спускацца з горкі? (Павялічце нахіл горкі або даўжыню або абодва.)
    • Дзе вы паставіце свой кубак, каб у яго трапіла гумка? (Гэта будзе адрознівацца для кожнай каманды.)
    • Чаму гамбол хоча працягваць працаваць? (Імпульс)
    • Як вы маглі запаволіць гамбол? (Увядзіце трэнне)
13. Студэнты сустракаюцца і распрацоўваюць план трэцяга занятку: іх інтэрактыўная машына для гумкі.
14. Каманды ствараюць сваю інтэрактыўную машыну для гумак.
15. Кожная каманда правярае сваю канструкцыю машыны для гумак, ставячы шарык у адпраўную кропку ўнутры сваёй машыны і дазваляючы яму ісці па трасе, пакуль ён не патрапіць у кубак. Студэнты павінны прадэманстраваць, як працуюць інтэрактыўны элемент і цыкл. Студэнты павінны дакументаваць, колькі часу спатрэбіцца, каб гумка прайшла ад пачатковай кропкі да кубка. Для малодшых школьнікаў выкарыстоўвайце кошык для макулатуры замест кубкаў, каб злавіць шарыкі.
16. У класе абмяркуйце пытанні разважанняў вучняў.
17. Для атрымання дадатковай інфармацыі па гэтай тэме глядзіце раздзел «Капаць глыбей».

Студэнцкі роздум (інжынерны сшытак)

1. Што атрымалася?
2. Што не атрымалася?
3. Які ваш любімы элемент вашай інтэрактыўнай машыны для гумак?
4. Калі б у вас быў час на новы дызайн, якія змяненні вы б унеслі?

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.

• Паскарэнне: хуткасць, з якой аб'ект змяняе сваю хуткасць. Аб'ект паскараецца, калі мяняе сваю хуткасць або кірунак. Аб'ект паскараецца, калі ён змяняе сваю хуткасць (як паскараецца, так і запавольваецца). 
• Абмежаванні: абмежаванні з матэрыялам, часам, памерам каманды і г.д.
• Крытэрыі: умовы, якім павінен задавальняць дызайн, напрыклад, агульны памер і г.д.
• Энергія: здольнасць выконваць працу. Вы робіце працу, калі выкарыстоўваеце сілу (штуршок або цягу), каб выклікаць рух.  
• 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.
• Сіла: штуршок або пацягванне аб'екта ў выніку ўзаемадзеяння аб'екта з іншым аб'ектам.  
• трэнне: сіла, якая супраціўляецца руху аб'екта.
• Гравітацыя: сіла прыцягнення, з дапамогай якой прадметы імкнуцца падаць да цэнтра Зямлі.  
• Узаемадзеянне: від дзеяння, якое адбываецца, калі два ці больш аб'ектаў уплываюць адзін на аднаго.  
• Інтэрактыўнае: дзейнічаць адзін з адным. 
• Кінетычная энергія: энергія руху. Усе рухомыя аб'екты валодаюць кінетычнай энергіяй. Колькасць кінетычнай энергіі залежыць ад масы і хуткасці аб'екта. Формула кінетычнай энергіі KE=1/2mv2. [m = маса аб'екта, v = хуткасць аб'екта]
• Ітэрацыя: тэставанне і рэдызайн - гэта адна ітэрацыя. Паўтор (некалькі паўтораў).
• Маса: колькасць рэчыва ў целе.  
• Рух: змяненне становішча цела адносна часу, якое вымяраецца пэўным назіральнікам у сістэме адліку. 
• Патэнцыйная энергія: энергія пазіцыі. Колькасць патэнцыйнай энергіі залежыць ад масы і вышыні прадмета. Формула патэнцыйнай энергіі PE=mgh. [m = маса аб'екта, g = паскарэнне з-за сілы цяжару (9.8 м/с2), h = вышыня аб'екта]  
• Прататып: рабочая мадэль рашэння для тэставання.
• Хуткасць: з якой хуткасцю рухаецца аб'ект.  
• Хуткасць: хуткасць, з якой аб'ект змяняе сваё становішча. Імпульс: маса ў руху. Колькасць імпульсу залежыць ад таго, колькі матэрыялаў рухаецца і з якой хуткасцю рухаецца матэрыял. 
• Вага: сіла прыцягнення зямлі да цела.  
• Праца: Сіла, якая дзейнічае на прадмет, каб перамясціць яго на адлегласць. Формула працы W = fd. [f= сіла, прыкладзеная да аб'екта, d = зрушэнне аб'екта].

Рэкамендуемы літаратура

• Гандлёвыя машыны: Амерыканская сацыяльная гісторыя (ISBN: 978-0786413690) Гандлёвыя аўтаматы (ISBN: 978-0981960012)

Пісьменніцкая дзейнасць 

• Папрасіце студэнтаў напісаць кароткія апавяданні пра «дзень у жыцці» сваёй машыны для гумак. З кім сустракаецца машына для гумак і што адбываецца? Як машына для гумак мяняе жыццё дзяцей, якія атрымліваюць ад яе гумку?  
• Студэнты таксама маглі б стварыць рэкламу, каб прыцягнуць больш кліентаў у краму цацак. У аб'яве яны павінны змяшчаць інтэрактыўную машыну для гумак. Чаму дзеці павінны прыходзіць у гэты магазін цацак? Чаму інтэрактыўную машыну для гумбола трэба наведаць?

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

• Здольнасці, неабходныя для правядзення навуковых даследаванняў 
• Разуменне навуковых пошукаў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны сфарміраваць разуменне

• Святло, цяпло, электрычнасць і магнетызм 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка 

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• 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

• Здольнасці, неабходныя для правядзення навуковых даследаванняў 
• Разуменне навуковых пошукаў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі

У выніку сваёй дзейнасці ва ўсіх вучняў павінна скласціся разуменне

• Уласцівасці і змены ўласцівасцей у рэчыве 
• Перадача энергіі 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Разуменне навукі і тэхнікі 

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

Матэрыя і яе ўзаемадзеянне 

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• 2-PS1-2. Прааналізуйце дадзеныя, атрыманыя ў выніку выпрабаванняў розных матэрыялаў, каб вызначыць, якія матэрыялы маюць тыя ўласцівасці, якія лепш за ўсё падыходзяць па прамым прызначэнні.
• 5-PS1-3. Зрабіце назіранні і вымярэнні, каб вызначыць матэрыялы з улікам іх уласцівасцей

Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі

дызайн

• Стандарт 10: Студэнты выпрацуюць разуменне ролі ліквідацыі непаладак, даследаванняў і распрацовак, вынаходніцтваў і інавацый і эксперыментаў у вырашэнні праблем.

• арабская
• кітайскі
• французскі
• нямецкі
• японскі
• партугальская
• Руская
• іспанскі