Електрическа верига с два бутона

Строителни материали (за всеки екип)

Необходими материали

• Четири по -малки кошчета или картонени кутии за отделяне на рециклируеми материали
• Счупени картонени кутии или други картонени листове
• Ролка хартия (опаковъчна, художествена) или листове за облицовка на рафтове (използвани за конвейерна лента)
• Разхлабена мрежа

Незадължителни материали

• Вентилатори или сешоари
• Стълба или стъпаловидна табуретка (за да се позволи промяна на височината на улеите и т.н.)
• Магнитни пръчки или други големи магнити

Материали за тестване

• Разнообразие от чисти, сухи рециклируеми материали (пластмаси, стъкло, метални/алуминиеви кутии и хартия) в голяма кошница или кутия за рециклиране
• Дълга маса или няколко къси маси, поставени заедно

материали

• Разнообразие от чисти, сухи рециклируеми материали (пластмаси, стъкло, метални/алуминиеви кутии и хартия) в голяма кошница или кутия за рециклиране
• Дълга маса или няколко къси маси, поставени заедно

Процес

Поставете дизайна на дълга маса (или няколко къси маси, поставени заедно), добавете рециклируеми материали към дизайна и документирайте колко добре всеки дизайн сортира рециклируемите материали в отделни контейнери.

Design Challenge

Вие сте екип от инженери, на които е дадено предизвикателството да начертае схема на разработване на верига със звуков сигнал с два бутона, която да симулира как звънените на вратата на предната и задната врата могат да звънят със звънец или звънец.

Критерии

• Трябва да нарисувате схематично.
• Звукът трябва да симулира как звъни на вратата.

Ограничения

• Използвайте само предоставените материали.

1. Разбийте класа на екипи от 3-4.
2. Раздайте работен лист с двата бутона на зумера, както и няколко листа хартия за скициране на дизайни.
3. Обсъдете темите в раздела „Основни понятия“. Обсъдете как работи звънецът на вратата. Дайте пример за зумер с два бутона, който да покажете на учениците.
4. Прегледайте процеса на инженерно проектиране, предизвикателството при проектирането, критериите, ограниченията и материалите.
5. Предоставете на всеки екип своите материали.
6. Обяснете, че учениците трябва да нарисуват схематична диаграма и да създадат зумер с два бутона.
7. Обявете времето, необходимо за проектиране и изграждане (препоръчително 1 час).
8. Използвайте таймер или онлайн хронометър (функция за обратно броене), за да сте сигурни, че сте навреме. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Давайте на учениците редовни „проверки на времето“, за да останат на задачата. Ако се борят, задавайте въпроси, които ще ги доведат до по -бързо решение.
9. Кажете на учениците да нарисуват схематична диаграма на настройката на двата бутона с бутон, преди да започнат изграждането.
10. Екипите изграждат своя дизайн.
11. Тествайте дизайна на зумера с помощта на D батерия.
12. Като клас обсъдете въпросите за размисъл на учениците.
13. За повече съдържание по темата вижте раздела „Копаене по -дълбоко“.

Идея за разширение

Учениците изграждат верига със звуков сигнал с два бутона, която достига от една класна стая до следващата! 

Отражение на ученика (инженерна тетрадка)

1. Ще има ли ограничение за броя на превключвателите, които можете да свържете заедно, за да накарате зумера да прозвучи? Ако да, защо? Ако не, защо не?
2. Би ли работила същата тази схема за отваряне на гаражни врати с два бутона (един в колата и един в гаража)? Защо? Защо не?

Урокът може да бъде направен само за 1 клас за по -големите ученици. Въпреки това, за да помогнете на учениците да не се чувстват прибързани и да осигурят успех на учениците (особено за по -малките ученици), разделете урока на два периода, като дадете на учениците повече време за мозъчна атака, тестване на идеи и финализиране на техния дизайн. Проведете тестването и разбора през следващия учебен период.

Какво е проста схема? 

Обикновена верига Проста верига се състои от три минимални елемента, необходими за завършване на функционираща електрическа верига: източник на електричество (батерия), път или проводник, по който тече електричество (проводник) и електрически резистор (лампа), който е всяко устройство което изисква електричество, за да работи. Илюстрацията по -долу показва проста схема, съдържаща една батерия, два проводника, превключвател и крушка. Потокът на електричество е от клемата с висок потенциал (+) на батерията през крушката (осветява я) и обратно към отрицателната (-) клема, в непрекъснат поток, когато превключвателят е във включено положение, така че токът може поток.

Схематична диаграма на проста верига  

По -долу е схематична диаграма на простата схема, показваща електронните символи за батерията, превключвателя и крушката.

Симулиране на превключвател 

Симулиране на превключвател чрез изключване на проводник или добавяне на молив

Има няколко начина, по които можете да симулирате превключвател в проста схема. Простото отстраняване и подмяна на проводника от крушката може да служи като превключвател. Друг прост превключвател може да се направи, като прикрепите края на един от проводниците към края на гумата на молив с помощта на гумена лента. След това прикрепете друга гумена лента към другия край на молива и просто като поставите другия край върху - и след това извън - свързващия проводник, сте създали превключвател. При проектирането на превключватели могат да се използват и други видове проводници, като алуминиево фолио, щипки за коса, кламери, закопчалки за хартия и някои метални химикалки.

Препоръчителна четене

• Изключете се! Изградете свой собствен електронен звънец (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
• DK Серия очевидци: Електричество (ISBN: 0751361321)
• „Електричество на очевидец“, от Стив Паркър (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
• Как работи науката, от Джудит Хан (Readers Digest, ISBN: 0762102497)

Писателска дейност

Напишете есе или параграф, описващ други примери за два бутона (превключватели), работещи с електрическо устройство (гаражна врата, светлина за стълбище, компютър, включен в захранващ кабел). По какво тези схеми се различават от примера на зумера?

Привеждане в съответствие с учебните програми

Забележка: Плановете за уроци от тази поредица са съобразени с един или повече от следните набори от стандарти:

• S. Стандарти за научно образование (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Научни стандарти от следващо поколение (http://www.nextgenscience.org/)
• Стандарти на Международната асоциация по технологично образование за технологична грамотност (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Национален съвет на учителите по математика „Принципи и стандарти за училищна математика (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. Общи основни държавни стандарти за математика (http://www.corestandards.org/Math)
• Асоциация на учителите по компютърни науки K-12 Стандарти за компютърни науки (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Национални стандарти за научно образование К-4 клас (на възраст 4-9)

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ А: Науката като запитване

В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

• Способности, необходими за извършване на научни изследвания
• Разбиране за научните изследвания

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Б: Физически науки

В резултат на дейностите всички ученици трябва да развият разбиране за

• Светлина, топлина, електричество и магнетизъм

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Д: Наука и технологии

В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

• Разбиране за науката и технологиите

Национални стандарти за научно образование 5-8 клас (на възраст 10-14)

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ А: Науката като запитване

В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

• Способности, необходими за извършване на научни изследвания
• Разбиране за научното изследване

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Б: Физически науки

В резултат на своите дейности всички ученици трябва да развият разбиране за

• Прехвърляне на енергия

СЪДЪРЖАНИЕ СТАНДАРТ Д: Наука и технологии

В резултат на дейностите всички ученици трябва да се развиват

• Разбиране за науката и технологиите

Научни стандарти от следващо поколение 3-5 степени (на възраст 8-11)

Енергия      

Учениците, които демонстрират разбиране, могат:

• 4-PS3-4. Приложете научни идеи за проектиране, тестване и усъвършенстване на устройство, което преобразува енергия от една форма в друга.

Научни стандарти от следващо поколение 3-5 степени (на възраст 8-11)

Инжинерен дизайн

Учениците, които демонстрират разбиране, могат:

• 3-5-ETS1-1. Определете прост проблем при проектирането, отразяващ нужда или желание, който включва определени критерии за успех и ограничения върху материалите, времето или разходите.
• 3-5-ETS1-2.Генерирайте и сравнете множество възможни решения на проблем въз основа на това доколко всеки от тях отговаря на критериите и ограниченията на проблема.

Научни стандарти от следващо поколение 6-8 степени (на възраст 11-14)

Инжинерен дизайн

Учениците, които демонстрират разбиране, могат:

• MS-ETS1-2 Оценявайте конкурентни дизайнерски решения, като използвате систематичен процес, за да определите колко добре отговарят на критериите и ограниченията на проблема.

Стандарти за технологична грамотност - всички възрасти

Дизайн

• Стандарт 8: Студентите ще развият разбиране за характеристиките на дизайна.
• Стандарт 9: Студентите ще развият разбиране за инженерния дизайн.

Стандарт 10: Студентите ще развият разбиране за ролята на отстраняване на неизправности, изследвания и разработки, изобретения и иновации и експериментиране при решаването на проблеми.

Работейки като екип, трябва да разработите верига със звуков сигнал с два бутона, която да симулира как звънените на предната и задната врата могат да звънят със звънец или звънец. 

1. Прочетете студентските справочници, предоставени на вашия екип.
2. Начертайте схематична диаграма на настройката на двата бутона за зумера по -долу.
3. След като вашият екип има жизнеспособна диаграма, изградете веригата си с частите, предоставени от вашия учител (проводник, батерия, два бутона (превключватели) и зумер).
4. Отговорете на въпросите, които следват в този учебен работен лист.
5. Представя дизайна на вашата група на класа след изграждането.

Начертайте схематично схемата на двата бутона със звуков сигнал в полето по -долу.

Ще има ли ограничение за броя на превключвателите, които можете да свържете заедно, за да накарате зумера да прозвучи? Ако да, защо? Ако не, защо не?

Би ли работила същата тази схема за отваряне на гаражни врати с два бутона (един в колата и един в гаража)? Защо? Защо не?

Разширена идея - изградете верига със звуков сигнал с два бутона, която достига от една класна стая до следващата!