Výsadba s přesností

Stavět materiály (pro každý tým)

Požadované materiály (obchodování/tabulka možností)

• Papírové a plastové kelímky
• Papírové a plastové misky
• Prázdné plechovky nebo lahve
• Brčka
• Papírové ručníky
• Gumičky
• Sponky,
• Lahve se sodou
• Lepidlo
• Řetězec
• Hliníková fólie
• Plastový obal
• Ohýbatelné kovové potrubí
• Hadice nebo trubky

Testovací materiály

• Dýňová nebo slunečnicová semínka (kvalita potravin, jedlá)
• Vatové vaty nebo ručník (slouží jako zemina)

Materiály

• Dýňová nebo slunečnicová semínka (kvalita potravin, jedlá)
• Vatové vaty nebo ručník (slouží jako zemina)

Proces

Na povrch stolu položte ručník nebo bavlněné vaty. Umístěte pravítko, měřicí pásku nebo pravítko na potištěný papír podél okraje materiálu. Týmy testují své systémy sázení tím, že předvádějí, jak dávkuje osivo každých 15 cm na vzdálenost 60 cm.

Design Challenge

Jste součástí týmu inženýrů, kteří čelí výzvě vyvinout systém, který dokáže upustit dýňové nebo slunečnicové semínko každých 15 cm na vzdálenost 60 cm.

Kritéria

• Musíte vypustit 1 semeno každých 15 cm na vzdálenost 60 cm.

Omezení

• Ruce se nemohou dotknout semene, když klesá.
• Používejte pouze dodané materiály.
• Týmy mohou obchodovat s neomezeným množstvím materiálů.

1. Rozdělte třídu na týmy po 3-4.
2. Rozdejte pracovní list Výsadba s přesností a také několik listů papíru pro skicování návrhů.
3. Diskutujte o tématech v části Koncepty pozadí. Chcete -li lekci představit, zvažte možnost zeptat se studentů, jak jsou do kukuřičných polí vysazena semena. Požádejte je, aby se zamysleli nad vybavením a systémy nezbytnými pro efektivní zvládnutí výsadby semen.
4. Prohlédněte si Engineering Engineering Process, Design Challenge, Criteria, Constraints and Materials.
5. Poskytněte každému týmu své materiály.
6. Vysvětlete, že studenti musí navrhnout a postavit systém, který dokáže upustit dýňové nebo slunečnicové semínko každých 15 cm na vzdálenost 60 cm.
7. Oznamte dobu, kterou musí navrhnout a postavit (doporučeno 1 hodinu).
8. Použijte časovač nebo online stopky (funkce odpočítávání), abyste si udrželi čas. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Poskytněte studentům pravidelné „časové kontroly“, aby zůstali na úkolu. Pokud se potýkají, zeptejte se na otázky, které je dovedou rychleji k řešení.
9. Studenti se setkají a vypracují plán svého systému výsadby. Dohodnou se na materiálech, které budou potřebovat, napíšou/nakreslí svůj plán a předloží svůj plán třídě. Týmy mohou obchodovat s jinými týmy s neomezeným množstvím materiálů za účelem vytvoření jejich ideálního seznamu dílů.
10. Týmy vytvářejí své návrhy.
11. Na povrch stolu položte ručník nebo bavlněné vaty. Umístěte pravítko, měřicí pásku nebo pravítko na potištěný papír podél okraje materiálu. Týmy testují své systémy sázení tím, že předvádějí, jak dávkuje osivo každých 15 cm na vzdálenost 60 cm.
12. Jako třída diskutujte o studentových reflexních otázkách.
13. Další obsah k tomuto tématu naleznete v části „Kopání hlouběji“.

Alternativní metoda

Studenti mohli zasadit skutečná semena (například řeřicha zahradní) buď na venkovní školní zahradu, nebo na bavlněné vaty (řeřicha zahradní roste dobře téměř kdekoli), aby mohli studenti pozorovat růst semen. To by mohlo vést k diskusím souvisejícím s využíváním půdy, efektivitou umístění osiva, přes výsadbou nebo jinými tématy souvisejícími s využíváním půdy.

Nápad na rozšíření

Vyžadovat od studentů, aby do svého návrhu začlenili senzor nebo počítač.

Studentská reflexe (technický notebook)

1. Jak podobný byl váš původní design skutečnému secímu stroji, který váš tým postavil?
2. Pokud jste během fáze výstavby zjistili, že potřebujete provést změny, popište, proč se váš tým rozhodl provést revize.
3. Který secí systém, který vytvořil jiný tým, se ukázal být nejpřesnější? A co jejich design to zpřesnil?
4. Myslíte si, že se vám tato aktivita vyplatila jako tým, nebo byste na ní raději pracovali sami? Proč?
5. Pokud byste mohli použít jeden další materiál (páska, lepidlo, počítač, senzory - jako příklady), který byste si vybrali a proč?
6. Jak byste museli upravit secí stroj, kdybyste místo toho vysázeli kukuřici? Co třeba orchideje?
7. Jak pokroky v zařízení ovlivnily „zelenou revoluci“?

Lekci lze u starších studentů absolvovat za pouhou 1 hodinu. Aby však studentům pomohl cítit spěch a zajistil studentský úspěch (zejména u mladších studentů), rozdělte lekci na dvě období a dejte studentům více času na brainstorming, testování nápadů a dokončení jejich designu. Proveďte testování a vysvětlení v příštím semestru.

Secí stroje a secí stroje   

secí stroj

Secí stroj je secí zařízení, které přesně umístí semena do půdy a poté je zakryje. Před zavedením secího stroje bylo běžnou praxí sázet semena ručně. To se ukázalo jako velmi nehospodárné, protože výsadba byla nepřesná a špatně rozložená - takže semen a použitelné půdy bylo mnoho.

Při starších způsobech výsadby bylo připraveno pole s pluhem, který kopal řádky neboli brázdy. Pole se potom naočkovalo házením semen přes pole, někdy se mu také říká „ruční vysílání“. Některá semena přistála v brázdě a byla chráněna, jiná mohla být ponechána odkrytá ... málo účinné! Použití secího stroje může zvýšit výnos plodin až devětkrát, a to umístěním semen přesně tam, kde jsou potřeba.

rostlina

Stejně jako secí stroj je secí stroj vlečen za traktor. Sázecí stroje kladou osivo přesně podél řádků. Semena jsou distribuována prostřednictvím zařízení nazývaných řádkové jednotky, které jsou rozmístěny podél zadní části secího stroje (ten vpravo má schopnost 4 řádků najednou. V tuto chvíli má největší na světě kapacitu 48 řádků: John Deere DB120.

Starší secí stroje mohou mít zásobník na osivo pro každý řádek a zásobník na hnojivo pro dva nebo více řádků. V každé nádobě na osivo jsou instalovány desky se „zuby“, které odpovídají velikosti typu osiva, které má být zaseto, a rychlosti, jakou by mělo osivo vyjít. Velikost prostoru mezi každým „zubem“ by byla dostatečně velká na to, aby dovnitř proniklo vždy jedno semeno, ale ne dostatečně velká pro dva.

Historie výsadby a přesnost 

Historie

Sumerové používali primitivní secí stroje s jednou trubkou kolem roku 1500 př. N. L. Secí stroje na bázi trubek vynalezli Číňané ve 2. století před naším letopočtem. Někteří se domnívají, že secí stroj byl v Evropě zaveden po kontaktech s Čínou. Na obrázku vpravo je čínský secí stroj se dvěma trubkami, který vydala Song Yingxing v encyklopedii Tiangong Kaiwu z roku 1637.

Nejstarší evropský secí stroj byl připsán Camillo Torello a patentován benátským senátem v roce 1566. A secí stroj byl podrobně popsán Tadeem Cavalinem z Bologni v roce 1602.

V Anglii secí stroj dále zdokonalil Jethro Tull, který prý v roce 1701 zdokonalil secí stroj s koňmi, který semena ekonomicky zasel do úhledných řádků. Secí stroje by se ale v Evropě rozšířily až v polovině 19. století.

Pokročilé technologie

V průběhu let byly secí stroje stále vyspělejší a propracovanější. Například mnoho společností a univerzit, které se zaměřují na výzkum v zemědělství, nyní doporučuje použití elektronických měřicích systémů k přesnému měření rozteče osiva.

Někteří používají systém nazvaný „PhotoGate“, který využívá světelný vysílač se senzorem, kde semena padají ze secího stroje. Když osivo projde otvorem, zablokuje světlo z jednoho nebo více senzorů a vyšle signál do počítače, který naznačuje, že semeno spadlo. Software poté sleduje umístění a načasování umístění osiva a dokáže velmi přesně hlásit prostor mezi jednotlivými semeny.

• Omezení: Omezení s materiálem, časem, velikostí týmu atd.
• Kritéria: Podmínky, které musí návrh splňovat, jako je jeho celková velikost atd.
• Inženýři: Vynálezci a řešitelé problémů světa. Ve strojírenství je uznáváno XNUMX hlavních specialit (viz infografiku).
• Proces inženýrského návrhu: Procesní inženýři používají k řešení problémů. 
• Engineering Habits of Mind (EHM): Šest jedinečných způsobů, jak inženýři myslí.
• Iterace: Test & redesign je jedna iterace. Opakujte (více iterací).
• Secí stroj: Secí stroj tažený za traktorem pokládá osivo přesným způsobem podél řádků. Semena jsou distribuována prostřednictvím zařízení nazývaných řádkové jednotky, které jsou rozmístěny podél zadní části secího stroje.
• Přesnost: Kvalita, stav nebo skutečnost, že jsou přesné a přesné.
• Prototyp: Funkční model řešení, které má být testováno.
• Secí stroj: Secí zařízení, které přesně umístí semena do půdy a poté je zakryje.

Připojení k internetu

• Semeno stránek

Doporučená literatura

• Zemědělské vybavení římského světa (ISBN: 978-0521134231)
• Zemědělské nástroje a nářadí na přelomu století (Obrazový archiv Doveru) (ISBN: 978-0486421148)

Psací činnost

Napište esej nebo odstavec, jak se osivo změnilo za poslední století: identifikujte tři hlavní pokroky, které zlepšily ekonomiku zemědělství.

Sladění s rámcovými osnovami

Poznámka: Plány lekcí v této sérii jsou sladěny s jednou nebo více z následujících sad standardů:  

• Americké standardy pro vědecké vzdělávání (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Americké vědecké standardy nové generace (http://www.nextgenscience.org/) 
• Normy Mezinárodní technologické vzdělávací asociace pro technologickou gramotnost (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• US National Council of Teachers of Mathematics 'Principles and Standards for School Mathematics (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Společné americké základní státní normy pro matematiku (http://www.corestandards.org/Math)
• Sdružení učitelů informatiky K-12 Standardy počítačových věd (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky K-4 (věk 4-9)

OBSAH STANDARD A: Věda jako vyšetřování

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti nutné k vědeckému průzkumu 
• Porozumění vědeckému zkoumání 

OBSAH STANDARD B: Fyzikální věda

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Vlastnosti předmětů a materiálů 
• Poloha a pohyb předmětů 

OBSAH STANDARD E: Věda a technologie 

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti technologického návrhu 
• Porozumění vědě a technice 

OBSAH STANDARD F: Věda v osobních a sociálních perspektivách

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Druhy zdrojů 
• Věda a technologie v místních výzvách 

OBSAH STANDARD G: Historie a povaha vědy

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Věda jako lidské úsilí 

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky 5-8 (věk 10-14)

OBSAH STANDARD A: Věda jako vyšetřování

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti nutné k vědeckému průzkumu 

OBSAH STANDARD B: Fyzikální věda

V důsledku svých aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Pohyby a síly 

OBSAH STANDARD E: Věda a technologie

V důsledku aktivit ve stupních 5-8 by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti technologického návrhu 

OBSAH STANDARD F: Věda v osobních a sociálních perspektivách

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Populace, zdroje a prostředí 
• Rizika a přínosy 
• Věda a technologie ve společnosti 

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky 5-8 (věk 10-14)

OBSAH STANDARD G: Historie a povaha vědy

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Věda jako lidské úsilí 
• Dějiny vědy 

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky 9-12 (věk 14-18)

OBSAH STANDARD A: Věda jako vyšetřování

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti nutné k vědeckému průzkumu 

OBSAH STANDARD B: Fyzikální věda 

V důsledku své činnosti by si všichni studenti měli porozumět

• Pohyby a síly 
• Interakce energie a hmoty 

OBSAH STANDARD E: Věda a technologie

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti technologického návrhu 
• Porozumění vědě a technice 

OBSAH STANDARD F: Věda v osobních a sociálních perspektivách

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Kvalita životního prostředí 
• Přírodní a lidská nebezpečí 
• Věda a technologie v místních, národních a globálních výzvách 

OBSAH STANDARD G: Historie a povaha vědy

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Historické perspektivy 

Vědecké standardy příští generace stupně 3-5 (věk 8–11)

Inženýrský design 

Studenti, kteří prokáží porozumění, mohou:

• 3-5-ETS1-1. Definujte jednoduchý návrhový problém odrážející potřebu nebo přání, který zahrnuje specifikovaná kritéria úspěchu a omezení materiálu/času/nákladů.
• 3-5-ETS1-2. Generujte a porovnávejte více /řešení problému na základě toho, jak dobře každý pravděpodobně splňuje kritéria a omezení problému.
• 3-5-ETS1-3. Naplánujte a proveďte poctivé testy, ve kterých jsou kontrolovány proměnné a zvažovány body selhání, aby se identifikovaly aspekty modelu nebo prototypu, které lze zlepšit.

Vědecké standardy příští generace stupně 6-8 (věk 11–14)

Inženýrský design 

Studenti, kteří prokáží porozumění, mohou:

• MS-ETS1-1 Definujte kritéria a omezení konstrukčního problému s dostatečnou přesností, abyste zajistili úspěšné řešení, s přihlédnutím k relevantním vědeckým zásadám a potenciálním dopadům na lidi a přírodní prostředí, které mohou omezit možná řešení.
• MS-ETS1-2 Vyhodnoťte konkurenční návrhová řešení pomocí systematického postupu a určete, jak dobře splňují kritéria a omezení problému.

Standardy pro technologickou gramotnost - všechny věkové kategorie

Povaha technologie

• Standard 3: Studenti budou rozvíjet porozumění vztahům mezi technologiemi a souvislostem mezi technologiemi a dalšími studijními obory.

Technologie a společnost

• Standard 4: Studenti si osvojí porozumění kulturním, sociálním, ekonomickým a politickým účinkům technologie.
• Standard 5: Studenti si osvojí porozumění vlivům technologie na životní prostředí.
• Standard 6: Studenti si osvojí porozumění roli společnosti při vývoji a používání technologií.
• Standard 7: Studenti si osvojí porozumění vlivu technologie na historii.

Design

• Standard 8: Studenti si osvojí porozumění atributům designu.
• Standard 9: Studenti si osvojí porozumění inženýrskému designu.
• Standard 10: Studenti si osvojí porozumění roli při odstraňování problémů, výzkumu a vývoji, invenci a inovaci a experimentování při řešení problémů.

Schopnosti pro technologický svět

• Standard 11: Studenti budou rozvíjet schopnosti aplikovat proces návrhu.
• Standard 13: Studenti budou rozvíjet schopnosti hodnotit dopad produktů a systémů.

Navržený svět

• Standard 15: Studenti si osvojí porozumění a budou schopni vybírat a používat zemědělské a související biotechnologie.

Inženýrská týmová práce a plánování

Jste součástí týmu inženýrů, kteří čelí výzvě vyvinout systém z každodenních materiálů, který dokáže upustit dýňové nebo slunečnicové semínko každých 15 cm na vzdálenost 60 cm.

Máte k dispozici širokou škálu materiálů a můžete zařízení napájet jakýmkoli způsobem tak dlouho, dokud se vaše ruce nedotýkají semene, když klesá.

Fáze výzkumu

Přečtěte si materiály, které vám poskytl váš učitel. Pokud máte přístup k internetu, zvažte různé typy secích strojů a určete design, který si myslíte, že bude ve vašem prostředí ve třídě fungovat nejlépe.

Fáze plánování a návrhu

Na zadní stranu tohoto papíru nakreslete schéma konstrukce secího stroje a do níže uvedeného pole vytvořte seznam všech částí, o kterých si myslíte, že je váš tým bude potřebovat ke stavbě.

Fáze prezentace
Předložte svůj plán a nákres třídě a zvažte plány ostatních týmů. Možná budete chtít doladit svůj vlastní design.

Postav to! Otestujte to!
Dále postavte secí stroj a vyzkoušejte jej. Nepoužitý stavební materiál můžete sdílet s jinými týmy a také s obchodním materiálem. Nezapomeňte sledovat, co dělají ostatní týmy, a zvážit aspekty různých návrhů, které by mohly být vylepšení plánu vašeho týmu.

Odraz

Vyplňte níže uvedené reflexní otázky:

1. Jak podobný byl váš původní design skutečnému secímu stroji, který váš tým postavil?

2. Pokud jste během fáze výstavby zjistili, že potřebujete provést změny, popište, proč se váš tým rozhodl provést revize.

3. Který secí systém, který vytvořil jiný tým, se ukázal být nejpřesnější? A co jejich design to zpřesnil?

4. Myslíte si, že se vám tato aktivita vyplatila jako tým, nebo byste na ní raději pracovali sami? Proč?

5. Pokud byste mohli použít jeden další materiál (páska, lepidlo, počítač, senzory - jako příklady), který byste si vybrali a proč?

6. Jak byste museli upravit secí stroj, kdybyste místo toho vysázeli kukuřici? Co třeba orchideje?

7. Jak pokroky v zařízení ovlivnily „zelenou revoluci“?

Překlad plánu lekce

[přepínač jazyků]