вада фантана

Будаўнічыя матэрыялы (для кожнай каманды)

Неабходныя будаўнічыя матэрыялы (гандаль/табліца магчымасцяў)

• Двухлітровыя пластыкавыя бутэлькі (прамыя)
• Адналітровыя пластыкавыя бутэлькі (прамыя)
• Пластыкавыя трубы (розных дыяметраў)
• Драўляныя шпажкі
• Саломка (розных памераў)
• Гофрокартон
• Пластыкавыя пакеты для сэндвічаў
• Гліняны або блю -так
• Гумкі
• Воданепранікальная стужка

Матэрыялы для будаўніцтва гідраўлічных помпаў

• Двухлітровая пластыкавая бутэлька
• Адналітровая пластыкавая бутэлька
• Пластыкавыя трубкі
• Воданепранікальная стужка
• Гофрокартон
• Драўляныя шпажкі
• Гліна
• Нож Xacto (толькі для настаўнікаў)
• вада
• Помпа
• Пластыкавая ванна

Выпрабавальныя матэрыялы

• Пластыкавая ванна
• вада

Працэс тэсціравання

Праверце дызайн кожнай каманды, прапанаваўшы студэнтам прадэманстраваць, як працуе іх фантан з выкарыстаннем вады і пластыкавай ванны.

Матэрыялы для будаўніцтва гідраўлічных помпаў

• Двухлітровая пластыкавая бутэлька (прамая)
• Пластыкавая адналітровая бутэлька (прамая)
• Пластыкавыя трубкі
• Воданепранікальная стужка
• Гофрокартон
• Драўляныя шпажкі
• Гліна
• Нож X-acto (толькі для настаўнікаў)
• вада
• Помпа
• Пластыкавая ванна

Інструкцыя па гідраўлічнай помпе

Для дэманстрацыі ў класе вам трэба будзе пабудаваць гідраўлічны помпа.

• Выкарыстоўвайце дзве пустыя бутэлькі з газіроўкай - адну меншую за другую (памеры зменныя).
• Злучыце дзве бутэлькі празрыстай пластыкавай трубкай (дыяметр зменны). Выразанне адтулін для трубкі патрабуе нажа X-acto.
• Змесціце асноўную ўстаноўку ў плоскую ванну для тэставання.
• Друк: Выкарыстоўвайце воданепранікальную стужку для герметызацыі трубкі, дзе яна злучаецца з кожнай бутэлькай. Праверце, каб пераканацца, што ўшчыльняльнікі спраўныя і няма працёкаў.
• ціск: Меншая бутэлька - гэта бутэлька, у якую вы дадасце вады, а затым націснеце.
  • Каб дапамагчы аказаць ціск, стварыце з кардона «воданепранікальную шайбу». Вымерайце дыяметр вашай самай маленькай бутэлькі і выражыце кругі з гафрыраванага кардона, трохі меншыя для шайбы. Аб'яднайце каля 6 кардонных колаў, накрыўшы іх групу воданепранікальнай стужкай. Як толькі вада будзе нанесена на меншую бутэльку, націсніце шайбу.
  • Прасуньце шайбу ў бутэльку меншага памеру. (калі ваша рука занадта вялікая, каб змясціцца ў маленькую бутэльку, прыкладзеце да шайбы драўляны шпажку і выкарыстоўвайце яе як ручку).
• крыніца: Каб урок быў максімальна адкрытым, не дадавайце дызайн фантана ў сваё дэма. Проста пакажыце асноўныя налады і прапануеце студэнтам стварыць уласны інавацыйны дызайн.
• Заўвага: Ёсць шмат зменных, якія павялічваюць складанасць гэтай задачы. Памер маленькіх і вялікіх бутэлек, памер і вышыня злучальнай трубкі, колькасць ціску, а таксама размяшчэнне і малюнак адтулін/труб для фантана. Калі вы хочаце паменшыць складанасць, выпраўце адну або некалькі зменных.

Design Challenge

Вы - каманда інжынераў, якія ставяць перад сабой задачу праектавання і стварэння творчага фантана для парку ў вашым горадзе.

Крытэрыі

• Павінна працаваць паспяхова.
• Павінен быць творчым і эстэтычным.

Constraints

• Выкарыстоўвайце толькі прадстаўленыя матэрыялы.
• Каманды могуць гандляваць неабмежаванай колькасцю матэрыялаў.

1. Разбіце клас на каманды па 3-5 чалавекі.
2. Раздайце ліст фантана вады, а таксама некалькі лістоў паперы для эскізавання малюнкаў.
3. Абмяркуйце тэмы ў раздзеле "Асноўныя канцэпцыі". Спытайце ў студэнтаў, якія віды фантанаў яны бачылі і дзе бачылі. Дайце агляд прынцыпаў і гідраўлікі Паскаля https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/WindTunnel/Activities/Pascals_principle.html
4. Азнаёмцеся з працэсам інжынернага праектавання, праектаваннем, крытэрыямі, абмежаваннямі і матэрыяламі.
5. Прадстаўце дэманстрацыю гідраўлічнага помпы (гл. Раздзел "Матэрыялы выпрабаванняў і тэхналагічныя працэсы" для інструкцый па зборцы)
6. Перадайце кожнай камандзе свае матэрыялы.
7. Растлумачце, што студэнты павінны спраектаваць і пабудаваць фантан вады, які будзе адначасова функцыянальным і творчым.
8. Абвясціце колькасць часу, якое яны маюць на праектаванне і будаўніцтва (рэкамендуецца 1 гадзіна).
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. Студэнты сустракаюцца і распрацоўваюць план свайго фантана. Яны ўзгадняюць неабходныя матэрыялы, пішуць/малююць свой план і прадстаўляюць свой план класу. Каманды могуць абмяжоўваць неабмежаваную колькасць матэрыялаў з іншымі камандамі, каб распрацаваць спіс ідэальных запчастак.
11. Каманды ствараюць свае праекты.
12. Праверце канструкцыі фантанаў
13. У класе абмяркуйце пытанні разважанняў вучняў.
14. 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 вашага фантана?
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.

• 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 спецыяльнасцей прызнаны ў інжынерыі (гл. інфаграфіку).
• Працэс інжынернага праектавання: інжынеры-тэхнолагі выкарыстоўваюць для вырашэння праблем. 
• Інжынерныя звычкі розуму (EHM): шэсць унікальных спосабаў мыслення інжынераў.
• Гідраўлічны прэс: машына, у якой вялікая сіла з павольным рухам перадаецца на вялікі поршань з дапамогай сілы вадкасці ў цыліндр, у якім ён рухаецца з дапамогай поршневага помпы малога дыяметра, да якога прымяняецца сіла.
• Гідраўлічны помпа: Механічная крыніца энергіі, якая пераўтварае механічную сілу ў гідраўлічную. Ён стварае паток з дастатковай магутнасцю, каб пераадолець ціск, выкліканае нагрузкай на выхадзе з помпы.
• Ітэрацыя: тэставанне і рэдызайн - гэта адна ітэрацыя. Паўтор (некалькі паўтораў).
• Прататып: рабочая мадэль рашэння для тэставання.
• Фантан: распыленне вады, створанае машынай.

Падключэнне да Інтэрнэту

• Прынцып і гідраўліка НАСА Паскаля
• Вучыце тэхніцы - прапампоўвайце! Праектуйце-пабудуйце-выпрабуйце карысныя сельскія вадзяныя помпы

Пісьменніцкая дзейнасць

• Дайце вучням напісаць верш пра фантан з выкарыстаннем вобразнай мовы.
• Папрасіце студэнтаў напісаць сачыненне пра ўплыў фантанаў, помпаў і гідраўлічных тэхналогій на грамадства.

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 5-8 класы (10-14 гадоў)

 ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі 

 У выніку сваёй дзейнасці ва ўсіх вучняў павінна скласціся разуменне 

• Рухі і сілы  
• Перадача энергіі  

 ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка 

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца 

•  Здольнасці тэхналагічнага праектавання  
•  Разуменне навукі і тэхнікі

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

 ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі  

 У выніку сваёй дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне 

• Рухі і сілы  
• 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)

Рух і стабільнасць: сілы і ўзаемадзеянне

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• 3-PS2-1. Плануйце і правядзіце расследаванне, каб даць доказы ўплыву збалансаваных і неўраўнаважаных сіл на рух аб'екта. 

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.
• 3-5-ETS1-3.Плануйце і правядзіце справядлівыя тэсты, у якіх кантралююцца зменныя і ўлічваюцца кропкі збою, каб вызначыць аспекты мадэлі або прататыпа, якія можна палепшыць.

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

Інжынерны дызайн 

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• MS-ETS1-1 Вызначце крытэрыі і абмежаванні праблемы праектавання з дастатковай дакладнасцю для забеспячэння паспяховага рашэння з улікам адпаведных навуковых прынцыпаў і патэнцыйнага ўздзеяння на людзей і навакольнае асяроддзе, якія могуць абмежаваць магчымыя рашэнні.
• MS-ETS1-2 Ацэньвайце канкуруючыя дызайнерскія рашэнні, выкарыстоўваючы сістэматычны працэс, каб вызначыць, наколькі яны адпавядаюць крытэрам і абмежаванням праблемы.

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.

сцэнар

Горад атрымаў фінансавы падарунак ад жыхара з канкрэтнымі даручэннямі выкарыстаць гэтыя грошы на будаўніцтва фантана для мясцовага парку. Горад папрасіў усе школы распрацаваць і пабудаваць прататып фантана з вадой. Для стварэння парку будзе абраны фантан, які паспяхова функцыянуе і з'яўляецца самым цікавым.

Design Challenge

Праектуйце і пабудуйце творчы фантан з вадой.

Крытэрыі

Усе канструкцыі павінны:

• Функцыя паспяхова.
• Будзьце эстэтычна прыемнымі.

Constraints

Усе канструкцыі павінны:

• Выкарыстоўвайце толькі прыведзеныя матэрыялы.

стадыя планавання

Сустракайцеся ў камандзе і абмяркуйце праблему, якую трэба вырашыць. Затым распрацуйце і ўзгадніце дызайн вашага фантана. Вам трэба будзе вызначыць, якія матэрыялы вы хочаце выкарыстоўваць.

Намалюйце свой дызайн у поле ніжэй і абавязкова пазначце апісанне і колькасць дэталяў, якія вы плануеце выкарыстоўваць.

Члены каманды: ___________________________________________________

Мазгавыя штурмы для вашага фантана:

Выберыце свой лепшы дызайн і накрэсліце яго тут:

Этап будаўніцтва

Пабудуйце свой фантан. Падчас будаўніцтва вы можаце прыняць рашэнне аб неабходнасці дадатковых матэрыялаў або аб змене дызайну. Гэта нармальна - проста зрабіце новы эскіз і перагледзьце спіс матэрыялаў.

Фаза тэставання

Кожная каманда правярае свой фантан. Калі ваш дызайн не ўдаўся, перапраектуйце і яшчэ раз праверце. Працягвайце, пакуль вы не задаволены. Абавязкова паглядзіце выпрабаванні іншых каманд і паглядзіце, як працавалі іх розныя канструкцыі.

Намалюйце свой канчатковы дызайн

Фаза ацэнкі

Ацаніце вынікі вашых каманд, запоўніце ліст ацэнкі і прадставіце высновы класу.

Выкарыстоўвайце гэты працоўны ліст, каб ацаніць вынікі вашай каманды на ўроку "Крыніца вады":

1. Што атрымалася?

2. Што не атрымалася?

3. Які ваш любімы элемент вашага фантана?

4. Калі б у вас быў час на новы дызайн, якія змяненні вы б унеслі?

• арабская