Выпрабаванне аэрадрома

Будаўнічыя матэрыялы (для кожнай каманды)

Неабходныя матэрыялы (гандаль/табліца магчымасцяў)

• Радок
• Пластыкавая плёнка
• фальга
• Popsicle палачкі
• Зубочысткі
• Сашчэпкі
• Папера
• Кардон
• 1 кардонная трубка (з папяровай сурвэткі або рулона туалетнай паперы)

Выпрабавальныя матэрыялы

• Рампа:
  • Кавалак дрэва або цвёрдага пластыка (усталяваны пад ухілам 15 градусаў)
• Аэрадынамічная труба:
  • Маленькі партатыўны вентылятар
  • Прастакутная кардонная скрынка з выдаленымі канцамі
  • Малярная стужка для замацавання скрынкі на падлозе ў нерухомым становішчы
  • рулетка

матэрыялы

• Рампа:
  • Кавалак дрэва або цвёрдага пластыка (усталяваны пад ухілам 15 градусаў)
• Аэрадынамічная труба:
  • Маленькі партатыўны вентылятар
  • Прастакутная кардонная скрынка з выдаленымі канцамі
  • Малярная стужка для замацавання скрынкі на падлозе ў нерухомым становішчы
  • рулетка

Працэс

Перад тым, як праверыць свой дызайн аўтамабіля ў аэрадроме, кожная каманда павінна праверыць свой аўтамабіль на пандусе, каб пераканацца, што ён можа каціцца. Іх аўтамабіль павінен скаціцца з пандуса, устаноўленага пад вуглом 15 градусаў, і перакаціцца не менш за 4 футы, перш чым ён будзе "сертыфікаваны" для ветравых выпрабаванняў.

Наладзьце "аэрадром" у класе, прыляпіўшы прамавугольную скрынку (адкрытую з абодвух канцоў) да падлогі ў класе. Размясціце вентылятар на адным канцы скрынкі. Затым кожная каманда размяшчае свой дызайн аўтамабіля ў адным канцы скрынкі (адзначце адпраўную кропку для ўзгодненасці). Уключыце вентылятар (аднолькавая хуткасць для кожнага тэсту) і прапануйце кожнай камандзе вымераць адлегласць, якую машына падштурхнула ветрам, перш чым спыніцца.

Design Challenge

Вы - каманда інжынераў, якім пастаўлена задача стварыць новы дызайн аўтамабіля, які прапануе найлепшую паліўную эфектыўнасць, ствараючы найменшае супраціўленне ветру або супраціў.

Крытэрыі

• Неабходна скруціць аўтамабіль з пандуса пад вуглом 15 градусаў не менш за 4 футы, перш чым ён будзе "сертыфікаваны" на ветравыя выпрабаванні.

Constraints

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

1. Разбіце клас на каманды па 2-3 чалавекі.
2. Раздайце ліст выпрабаванняў аэрадынамічнай трубы, а таксама некалькі лістоў паперы для стварэння эскізаў.
3. Папрасіце студэнтаў працаваць у камандах, каб апрабаваць аэрадынамічную трубу ў Інтэрнэце https://wright.nasa.gov/airplane/tunnl2int.html. Гэта дазволіць лепш зразумець, як форма іх аўтамабіля паўплывае на вынікі.
4. Разгледзьце працэс інжынернага праектавання, праблемы праектавання, крытэрыі, абмежаванні і матэрыялы. Спытайце студэнтаў, як форма аўтамабіля можа змяніць спосаб працы аэрадынамічнай трубы. Ці будзе тэставаць грузавік інакш, чым аўтамабіль? Як наконт кабрыялета?
5. Перадайце кожнай камандзе свае матэрыялы.
6. Растлумачце, што студэнты павінны распрацаваць новы прататып аўтамабіля, які прапануе найлепшую паліўную эфектыўнасць, ствараючы найменшае супраціўленне ветру або супраціў.
7. Абвясціце колькасць часу, якое яны маюць на праектаванне і будаўніцтва (рэкамендуецца 1 гадзіна).
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 свайго аўтамабіля. 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.
10. Каманды ствараюць свае праекты. Студэнты павінны праверыць свае машыны на пандусе. Іх машына павінна скаціцца з пандуса, устаноўленага пад вуглом 15 градусаў, і павінна пракаціцца не менш за 4 футы, перш чым ён будзе "сертыфікаваны" для ветравых выпрабаванняў.
11. Праверце канструкцыі аўтамабіля, паставіўшы аўтамабіль у адзін канец скрынкі "аэрадрома" (у пазначанай адпраўной кропцы). Уключыце вентылятар (аднолькавая хуткасць для кожнага тэсту).
12. Перад прыпынкам каманды павінны зафіксаваць адлегласць, якую іх машына падштурхнула ветрам.
13. Калі дазваляе час, дайце студэнтам магчымасць перапраектаваць свой аўтамабіль, калі яны палічаць, што змены могуць палепшыць прадукцыйнасць.
14. У класе абмяркуйце пытанні разважанняў вучняў.
15. Для атрымання дадатковай інфармацыі па гэтай тэме глядзіце раздзел «Капаць глыбей».

Студэнцкі роздум (інжынерны сшытак)

1. На якую адлегласць перамясціўся ваш аўтамабіль, калі была ўключана аэрадынамічная труба? Як гэта звязана з адлегласцю іншых мадэляў аўтамабіляў у вашым класе?
2. Як вы думаеце, які аспект дызайну аўтамабіля менш за ўсё рухаўся, што рабіла яго самым паспяховым?
3. Ці лічыце вы, што інжынеры павінны адаптаваць свае першапачатковыя планы ў працэсе вытворчасці? Чаму яны маглі?
4. Калі б вам давялося паўтараць усё зноўку, як бы змяніўся ваш запланаваны дызайн? Чаму?
5. Якія праекты ці метады вы бачылі, каб іншыя каманды спрабавалі, і вы лічылі, што яны працавалі добра?
6. Вы выявілі, што ў вашым класе было шмат дызайнаў, якія адпавядалі мэты праекта? Што гэта кажа вам аб інжынерных планах?
7. Як вы думаеце, вам было б лягчэй выканаць гэты праект, калі б вы працавалі ў адзіноце? Растлумачце, як камандная праца паўплывала на гэты праект.
8. 8. Пералічыце некалькі прадуктаў, якія, на вашу думку, выйграюць ад выпрабаванняў у аэрадроме.

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.
• Даўгавечнасць: Здольнасць праслужыць доўгі час.
• Эфектыўнасць: працаваць або працаваць такім чынам, што дае вынікі, з невялікімі выдаткамі намаганняў.
• 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.
• Ітэрацыя: тэставанне і рэдызайн - гэта адна ітэрацыя. Паўтор (некалькі паўтораў).
• Прадукцыйнасць: Спосаб працы або эксплуатацыі.
• Прататып: рабочая мадэль рашэння для тэставання.
• Аэрадыначная труба: вялікія трубы з паветрам, які рухаецца ўнутры.

Падключэнне да Інтэрнэту

• Аэрадынамічныя трубы НАСА
• Будучы лётны дызайн НАСА
• Палёт на зямлі, аэрадромы даследчага цэнтра Глена
• Інтэрактыўная аэрадынамічная труба Райта 1901 года

Рэкамендуемы літаратура

• Трансанічныя выпрабаванні аэрадромаў (ISBN: 0486458814)
• Браты Райт: Біяграфія найвялікшых піянераў авіяцыі (ISBN: 0316861448)

Пісьменніцкая дзейнасць

Напішыце эсэ або абзац пра тое, якая іншая вырабленая прадукцыя будзе карысная выпрабаванням у аэрадроме.

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

• Размяшчэнне і рух аб'ектаў 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка 

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ F: Навука ў асабістай і сацыяльнай перспектывах

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Навука і тэхніка ў мясцовых праблемах 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ G: Гісторыя і прырода навукі

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Навука як справа чалавека 

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 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ Б: Фізічныя навукі

У выніку сваёй дзейнасці ва ўсіх вучняў павінна скласціся разуменне

• Рухі і сілы 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка

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

• Здольнасці тэхналагічнага праектавання 
• Разуменне навукі і тэхнікі 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ F: Навука ў асабістай і сацыяльнай перспектывах

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Навука і тэхніка ў грамадстве 

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

ЗМЕСТ СТАНДАРТ F: Навука ў асабістай і сацыяльнай перспектывах

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Прыродныя і выкліканыя чалавекам небяспекі 
• Навука і тэхніка ў мясцовых, нацыянальных і глабальных праблемах 

ЗМЕСТ СТАНДАРТ G: Гісторыя і прырода навукі

У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развіваць разуменне

• Гістарычныя перспектывы 

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.

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.

Навуковыя стандарты наступнага пакалення 9-12 класы (узрост 14-18)

Інжынерны дызайн 

Студэнты, якія дэманструюць разуменне, могуць:

• HS-ETS1-4. Выкарыстоўвайце камп'ютэрнае мадэляванне для мадэлявання ўплыву прапанаваных рашэнняў на складаную рэальную праблему з мноствам крытэрыяў і абмежаванняў на ўзаемадзеянне ўнутры і паміж сістэмамі, якія маюць дачыненне да праблемы.

Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі

Прырода тэхнікі

• Стандарт 1: Студэнты выпрацуюць разуменне характарыстык і сферы прымянення тэхналогіі
• Стандарт 2: Студэнты будуць развіваць разуменне асноўных паняццяў 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 7: Студэнты выпрацуюць разуменне ўплыву тэхналогій на гісторыю.

дызайн

• 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 12: Студэнты будуць развіваць здольнасці выкарыстоўваць і падтрымліваць тэхналагічныя прадукты і сістэмы.
• Стандарт 13: Студэнты будуць развіваць здольнасці ацэньваць уплыў прадуктаў і сістэм.

Распрацаваны свет

• Стандарт 20: Студэнты выпрацуюць разуменне і змогуць выбіраць і выкарыстоўваць будаўнічыя тэхналогіі.

Вы - каманда інжынераў, якім пастаўлена задача стварыць новы аўтамабільны прататып, які прапануе найлепшую паліўную эфектыўнасць, ствараючы найменшае супраціўленне ветру або супраціў.

Фаза даследавання/падрыхтоўкі

1. Праглядзіце розныя даведачныя лісткі для студэнтаў і, калі ёсць доступ у Інтэрнэт, паспрабуйце віртуальную аэрадынамічную трубу па адрасе http://wright.nasa.gov/airplane/tunnl2int.html.

Планаванне ў камандзе

1. Ваш настаўнік паставіў вашай камандзе "будаўнічыя матэрыялы". У вас ёсць стужка, шнурок, поліэтыленавая плёнка, фальга, палачкі для эскімо, зубачысткі, сашчэпкі, папера, алоўкі, кардон, адна кардонная трубка (з папяровай сурвэткі або рулона туалетнай паперы), і вы павінны выкарыстоўваць усе матэрыялы, каб усе машыны важылі аднолькава.
2. Пачніце са сустрэчы з камандай і распрацоўкі плана вашага аўтамабіля. Адчуйце, як моцна будзе дзьмуць вецер у аэрадынамічнай трубе вашага класа, каб вы маглі прадбачыць, наколькі моцным павінен быць ваш аўтамабіль. Ваш аўтамабіль павінен трымаць форму праз усе ўзроўні ветру і рухацца найменш, каб паказаць, што ён мае найменшае супраціўленне ветру.
3. Напішыце або намалюйце свой план у поле ніжэй, у тым ліку прагноз на матэрыялы, неабходныя для завяршэння будаўніцтва. Прадстаўце свой дызайн класу і растлумачце выбар матэрыялаў. Вы можаце перагледзець план вашых каманд пасля таго, як атрымаеце водгук ад класа.

Этап будаўніцтва

1. Стварыце свой аўтамабіль!

Выпрабавальны тэст

Перад тэставаннем вентылятара ваш аўтамабіль павінен прайсці тэст на пандусе. Ён павінен скаціцца з пандуса, устаноўленага пад вуглом 15 градусаў, і паварочвацца не менш за 4 футы, перш чым ён будзе «сертыфікаваны» для ветравых выпрабаванняў.

Выпрабаванне ў аэрадроме!

1. Паназірайце, як ваша каманда і іншыя каманды правяраюць свае прататыпы ў аэрадроме ў класе. Вы павінны правесці тры тэсты і асераднець значэнні, якія знойдзеце. Запішыце вынікі сваёй каманды ў поле ніжэй, у тым ліку пункты і назіранні.

Рэінжынірынг

Калі дазваляе час, вы можаце перарабіць свой аўтамабіль, калі вызначыце, што змены могуць палепшыць прадукцыйнасць.

Адлюстраванне

1. На якую адлегласць перамясціўся ваш аўтамабіль, калі была ўключана аэрадынамічная труба? Як гэта звязана з адлегласцю іншых мадэляў аўтамабіляў у вашым класе?

2. Як вы думаеце, які аспект дызайну аўтамабіля менш за ўсё рухаўся, што рабіла яго самым паспяховым?

3. Ці лічыце вы, што інжынеры павінны адаптаваць свае першапачатковыя планы ў працэсе вытворчасці? Чаму яны маглі?

4. Калі б вам давялося паўтараць усё зноўку, як бы змяніўся ваш запланаваны дызайн? Чаму?

5. Якія праекты ці метады вы бачылі, каб іншыя каманды спрабавалі, і вы лічылі, што яны працавалі добра?

6. Вы выявілі, што ў вашым класе было шмат дызайнаў, якія адпавядалі мэты праекта? Што гэта кажа вам аб інжынерных планах?

7. Як вы думаеце, вам было б лягчэй выканаць гэты праект, калі б вы працавалі ў адзіноце? Растлумачце, як камандная праца паўплывала на гэты праект.

8. Колькі прадуктаў вы можаце прыдумаць, якія выйграюць ад выпрабаванняў у аэрадроме?

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