تاریخچه محاسبات - EEEEK یک ماوس! فعالیت مفهوم چگونگی حل مهندسی مسئله رابط انسان / کامپیوتر را بررسی می کند. دانش آموزان یک موش را جدا کرده و حرکت در محور X / Y را تعیین می کنند که موقعیت موش را تعیین می کند.
- در مورد رابط کامپیوتر / انسان و مهندسی ماوس اطلاعات کسب کنید.
- درباره تغییرات مداوم در طراحی ماوس در پاسخ به تغییرات نرم افزاری و نیازهای انسانی اطلاعات کسب کنید.
- درباره کار تیمی و روند حل مسئله / طراحی مهندسی بدانید.
سطح سنی: 8-18
مواد و آماده سازی
ساخت مصالح (برای هر تیم)
مواد مورد نیاز
- یک موشک غلتکی (یا از ماوس غلتکی قدیمی کلاس درس یا آزمایشگاه رایانه مدرسه خود استفاده کنید و جایگزین موشواره جدید کنید)
- کیت تعمیرات عینک یا مینی پیچ گوشتی (باید بسیار کوچک باشد)
- مصالح ساختمانی مدل:
- چسب پایه آب
- قیچی
- با کف دست زدن
- خط کش
- مقاله
- خلال دندان
- نی ها
- قرقره
چالش طراحی مهندسی
Zaikin-bigstock.com
چالش طراحی
شما یک تیم مهندس هستید که چالش جدا کردن ماوس غیرقابل استفاده "track ball" را با استفاده از موادی که در اختیارتان قرار داده شده است. سپس قسمتهای مکانیکی ماوس را مشاهده خواهید کرد. در مرحله بعدی ، شما پیشرفت هایی را که برای از بین بردن یا تقویت یک ویژگی / قطعه عملیاتی ایجاد می کنید ، ایجاد و به اشتراک خواهید گذاشت. سرانجام ، شما مدلی از قطعه را طراحی و ساخت خواهید کرد.
ضوابط
- باید طراحی را ترسیم کرده و مدلی از قطعه را بسازید.
محدودیت ها
- فقط از مواد ارائه شده استفاده کنید.
- تیم ها ممکن است مواد نامحدود را تجارت کنند.
دستورالعمل ها و روش های فعالیت
- کلاس را به تیم های 3-4 نفره تقسیم کنید.
- کاربرگ EEEEK a Mouse ، و همچنین برخی از ورق های کاغذ را برای طراحی طرح ها ، به اشتراک بگذارید.
- درباره مباحث در بخش مفاهیم پیشینه بحث کنید.
- فرایند طراحی مهندسی ، چالش طراحی ، معیارها ، محدودیت ها و مواد را مرور کنید.
- مواد هر تیم را تهیه کنید.
- توضیح اینکه دانش آموزان باید با استفاده از مطالب ارائه شده ، ماوس غیرقابل استفاده "track ball" را جدا کنند. سپس آنها قطعات مکانیکی را مشاهده می کنند و می بینند که "سوئیچ ها" هنگام حذف ماوس چگونه کلیک می کنند. در مرحله بعدی ، آنها براساس مشاهدات خود پیشرفتهایی را که برای ماوس ایجاد می کنند ، تعیین می کنند. سرانجام ، آنها مدلی از قسمت (های) جدید کار ماوس را توسعه می دهند.
دانش آموزان چالش را در 4 مرحله کامل می کنند:
● مرحله اول: به عنوان یک تیم ، با استفاده از مواد ارائه شده ، یک ماوس جدید (ارزان قیمت) یا قدیمی غیرقابل استفاده "track ball" را جدا کنید. مطمئن باشید که ماوس به رایانه متصل نیست و هیچ قدرتی از طریق آن جریان ندارد. شما باید از یک پیچ گوشتی بسیار کوچک مانند نوعی که معمولاً در کیت های تعمیرات عینک وجود دارد استفاده کنید. هنگام کشیدن پوشش پلاستیکی از ماوس ، مراقب باشید.
● مرحله دوم: قطعات مکانیکی را که هنگام حرکت توپ غلتکی حرکت می کنند مشاهده کنید. همچنین دو یا سه "سوییچ" را مشاهده کنید و ببینید که وقتی پرونده ماوس برداشته شد چگونه می توانند کلیک کنند. ضعیف ترین جنبه طراحی ماوس "track ball" چیست؟ چرا؟
● مرحله سوم: مشخص کنید که چگونه می توانید طراحی را از بین ببرید یا تقویت کنید
بخش یا ویژگی عملیاتی را که در مرحله 2 پیدا کرده اید ، قسمت م componentلفه پیشنهادی خود را ترسیم کرده و به س questionsالات زیر پاسخ دهید:
○ چه مواد جدیدی نیاز خواهید داشت (در صورت وجود)
○ چه مواد یا قطعاتی را حذف خواهید کرد (در صورت وجود)
this این طراحی جدید چگونه نقصی را که شناسایی کردید برطرف می کند؟
○ فکر می کنید طراحی جدید شما چه تاثیری در هزینه این ماوس دارد؟ چرا؟
● مرحله چهارم: با استفاده از مواد ارائه شده ، یک مدل از قسمت جدید کار ماوس را ایجاد کنید. - مدت زمان لازم برای طراحی و ساخت را اعلام کنید (1 ساعت توصیه می شود).
- برای اطمینان از به موقع بودن خود از تایمر یا کرونومتر آنلاین (ویژگی شمارش معکوس) استفاده کنید. (www.online-stopwatch.com/ تمام صفحه-ساعت-توقف). به دانشجویان مرتباً «چک زمان» بدهید تا آنها در انجام وظایف خود باقی بمانند. اگر آنها در تلاش هستند ، سالاتی بپرسید که سریعتر آنها را به راه حلی برساند.
- دانش آموزان برای تکمیل 4 مرحله با یکدیگر ملاقات می کنند و طرحی تهیه می کنند. برای مرحله 4 ، آنها در مورد مواد مورد نیاز توافق می کنند ، طرح خود را ترسیم می کنند / ترسیم می کنند و برنامه خود را به کلاس ارائه می دهند. تیم ها ممکن است مواد نامحدودی را با تیم های دیگر تجارت کنند تا لیست قطعات ایده آل خود را تهیه کنند.
- تیم ها طرح های خود را می سازند.
- تیم ها مدل های خود را به کلاس ارائه می دهند و درباره طرح ها بحث می کنند.
- برای کسب مطالب بیشتر در مورد موضوع ، به بخش "حفاری عمیق تر" مراجعه کنید.
اصلاح زمان
این درس را می توان در کمتر از 1 دوره کلاس برای دانش آموزان مسن انجام داد. با این حال ، برای کمک به دانش آموزان از احساس عجله و تضمین موفقیت دانش آموزان (به ویژه برای دانش آموزان جوان) ، این درس را به دو دوره تقسیم کنید و به دانشجویان فرصت بیشتری برای طوفان فکری ، آزمایش ایده ها و نهایی کردن طرح آنها دهید. تست و تست را در دوره کلاس بعدی انجام دهید.
فرآیند طراحی مهندسی
مفاهیم پیشینه
عملکرد ماوس و نوآوری
igorlale-bigstock.com
هدف ماوس کامپیوتر ترجمه حرکت انسان (استفاده از دست) به پیام یا سیگنالهایی است که کامپیوتر می تواند آنها را به جهتهای حرکت مکان نما روی صفحه یا باز کردن برنامه ترجمه کند.
X - Y پیمایش موشواره توپ گوی
درون یک ماوس توپ توپی استاندارد ، یک توپ لاستیکی گرد قرار دارد که هنگام جابجایی موقعیت یک یا دو میله را تنظیم می کند که سیگنال های حرکتی را ارسال می کند که به پیام های رایانه ای تبدیل می شوند و به نرم افزار رایانه می گویند مکان نما را روی صفحه کامپیوتر چگونه حرکت دهد. ”میله ها” معمولاً دارای یک چرخ یا “دیسک رمزگذاری نوری” هستند که معمولاً شامل 36 سوراخ یا شکاف است که به نور اجازه عبور می دهد. LED های کوچک مادون قرمز (دیودهای ساطع کننده نور) به دیسک اشاره می کنند و الگوی یا پالس های نوری که از سوراخ های دیسک عبور می کنند به موقعیت "X" تبدیل می شوند و "Y" موقعیت نرم افزار کامپیوتر را با فاصله و جهت فراهم می کنند که توپ حرکت کرده است. به این ترتیب می توان حرکت دو بعدی ماوس را در نرم افزار کامپیوتر به حرکت اشاره گر ترجمه کرد. هنگامی که در فعالیت دانشجویی یک موشواره توپ توپ را جدا می کنید ، می توانید دو میله ، و دیسک های رمزگذاری نوری ، و نحوه حرکت حرکت توپ بر روی مکانیزم های دیگر هنگام غلتیدن روی یک سطح را ببینید.
کلیک کنید کلیک کنید کلیک کنید
دکمه های ماوس با فشار دادن به دو دلیل یک صدای "کلیک" ایجاد می کنند ... یکی ، فشار دادن روی "میکرو سوئیچ" که شامل یک قطعه فلز سفت و سخت است که قفل می شود ... دو. ثابت شده است که صدا باعث بهبود انسان می شود / رابط رایانه ، به کاربر یک بازخورد شنیدنی می دهد که انگشت او باعث عملی شده است.
پیشرفت های مهندسی شده
با گذشت زمان ، بسیاری از پیشرفت های جدید مهندسی شده ماوس را به مرحله بعدی برده و یا برای رفع نیازهای خاص بشر توسعه داده اند. به عنوان مثال موشهایی با توپهای بزرگ در بالا (به جای زیر) برای استفاده راحت تر توسط کودکان بسیار کوچک یا افرادی که دارای مشکلات جسمی هستند ، وجود دارد. موش های "roller ball" وجود دارند که دارای چرخ و کلیدهای اضافی برای فعال کردن عملکردهای پیشرفته در نرم افزار هستند. موش های خواننده اثر انگشت وجود دارد که فقط در صورت پذیرش اثر انگشت کاربر توسط ماوس به عنوان نشانگر کاربر تأیید شده ، کار می کنند. و بیشتر مردم اکنون از موش های بی سیم استفاده می کنند که امکان حرکت بیشتر و همچنین حرکت از راه دور را فراهم می کند. موشهای "لمسی" وجود دارند که وقتی کاربر به محدودیت یا محدودیت فیزیکی در نرم افزارهای بازی یا نرم افزار می رسد ، مرتعش می شوند. احتمالاً گسترده ترین تغییر اخیر موس "نوری" است که به طور کامل توپ ردیابی را از بین می برد و در عوض یک LED (دیود ساطع کننده نور) را بر روی سطح ردیابی قرار می دهد که برگشت می کند و توسط CMOS (نیمه هادی فلز اکسید فلز) انتخاب می شود سنسور اساساً هر ثانیه هزاران "تصویر" می گیرد و با تغییر الگوهای حاصل ، تغییرات را به الگوهای حرکت و سرعت تبدیل می کند. موش های "نوری" ادعا می کنند که دوام آنها طولانی تر است زیرا پایین مهر و موم شده است بنابراین گرد و غبار و روغن نمی توانند وارد ماوس شوند و قطعات متحرک کمتری برای شکستن وجود دارد.
حفاری عمیق تر
اتصال به اینترنت
خواندن توصیه می شود
- نحوه کار رایانه ها توسط رون وایت و تیموتی ادوارد داونز (شابک: 0789736136)
- نحوه کار رایانه ها: پردازنده و حافظه اصلی توسط راجر یانگ (شابک: 1403325820)
فعالیت نوشتن
یک مقاله یا یک پاراگراف بنویسید که توصیف می کند چگونه مهندسی با گذشت زمان محصول دیگری را تغییر داده است. محصولات زیر را انتخاب کنید: تلویزیون ، توستر ، لامپ ، گیربکس اتومبیل.
تراز بندی برنامه درسی
تراز به چهارچوب برنامه درسی
توجه داشته باشید: برنامه های درسی در این مجموعه با یک یا چند مجموعه از استانداردهای زیر مطابقت دارد:
- استانداردهای آموزش علوم ایالات متحده (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- استانداردهای علمی نسل بعدی ایالات متحده (http://www.nextgenscience.org/)
- استانداردهای سواد فناوری انجمن بین المللی آموزش فناوری (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- اصول و معیارهای شورای ملی معلمان ریاضیات ریاضیات مدارس ایالات متحده (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- استانداردهای هسته هسته ای مشترک ایالات متحده برای ریاضیات (http://www.corestandards.org/Math)
- استانداردهای علوم کامپیوتر K-12 انجمن معلمان علوم کامپیوتر (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
استانداردهای ملی آموزش علوم کلاس K-4 (سنین 4-9)
استاندارد استاندارد E: علم و فناوری
در نتیجه فعالیت در کلاسهای K-4 ، همه دانش آموزان باید پیشرفت کنند
- توانایی طراحی فن آوری
- تفاهماتی در مورد علم و فناوری
استاندارد B محتوا: علوم فیزیکی
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- خصوصیات اشیا and و مواد
استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- خطرات و مزایا
- علم و فناوری در جامعه
استاندارد G محتوا: تاریخ و ماهیت علم
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- تاریخ علم
استانداردهای ملی آموزش علوم پایه های 5-8 (سن 10-14)
استاندارد B محتوا: علوم فیزیکی
در نتیجه فعالیتهایشان ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- حرکات و نیروها
- انتقال انرژی
استاندارد استاندارد E: علم و فناوری
در نتیجه فعالیت های کلاس 5-8 ، همه دانش آموزان باید رشد کنند
- توانایی طراحی فن آوری
- تفاهماتی در مورد علم و فناوری
استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- خطرات و مزایا
- علم و فناوری در جامعه
استاندارد G محتوا: تاریخ و ماهیت علم
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- ماهیت علم
- تاریخ علم
استانداردهای ملی آموزش علوم پایه های 9-12 (سن 14-18)
استاندارد B محتوا: علوم فیزیکی
در نتیجه فعالیتهایشان ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- حرکات و نیروها
- فعل و انفعالات انرژی و ماده
استاندارد استاندارد E: علم و فناوری
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند
- توانایی طراحی فن آوری
- تفاهماتی در مورد علم و فناوری
استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- علم و فناوری در چالش های محلی ، ملی و جهانی
استاندارد G محتوا: تاریخ و ماهیت علم
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- ماهیت دانش علمی
- دیدگاه های تاریخی
استانداردهای سواد فناوری - همه اعصار
ماهیت فناوری
- استاندارد 1: دانش آموزان درک درستی از ویژگی ها و دامنه فناوری پیدا می کنند.
- استاندارد 3: دانش آموزان درک درستی از روابط بین فن آوری ها و ارتباطات بین فناوری و سایر زمینه های تحصیل خواهند داشت.
فناوری و جامعه
- استاندارد 4: دانش آموزان درک درستی از تأثیرات فرهنگی ، اجتماعی ، اقتصادی و سیاسی فناوری خواهند داشت.
- استاندارد 6: دانش آموزان درک درستی از نقش جامعه در توسعه و استفاده از فناوری خواهند داشت.
- استاندارد 7: دانش آموزان درک درستی از تأثیر فناوری بر تاریخ خواهند داشت.
طرح
- استاندارد 8: دانش آموزان درک درستی از ویژگی های طراحی پیدا می کنند.
- استاندارد 9: دانش آموزان درک درستی از طراحی مهندسی خواهند داشت.
- استاندارد 10: دانش آموزان درک درستی از نقش عیب یابی ، تحقیق و توسعه ، اختراع و نوآوری و آزمایش در حل مسئله خواهند داشت.
توانایی هایی برای یک دنیای فناوری
- استاندارد 13: دانش آموزان توانایی ارزیابی تأثیر محصولات و سیستم ها را پیدا می کنند.
جهان طراحی شده
- استاندارد 17: دانش آموزان درک و توانایی انتخاب و استفاده از فناوری های اطلاعاتی و ارتباطی را پیدا می کنند.
رشته ها و مدارک مهندسی مرتبط
برگه دانشجویی
ماوس را جدا کنید - قطعات اجزا
Zaikin-bigstock.com
گام اول: به عنوان یک تیم ، با استفاده از موادی که در اختیارتان قرار داده شده ، یک ماوس جدید (ارزان قیمت) یا قدیمی غیرقابل استفاده "track ball" را جدا کنید. مطمئن باشید که ماوس به رایانه متصل نیست و هیچ قدرتی از طریق آن جریان ندارد. شما باید از یک پیچ گوشتی بسیار کوچک مانند نوعی که معمولاً در کیت های تعمیر عینک وجود دارد استفاده کنید. هنگام کشیدن پوشش پلاستیکی از ماوس ، مراقب باشید.
گام دوم: قطعات مکانیکی را که هنگام حرکت توپ غلتکی حرکت می کنند ، مشاهده کنید. همچنین دو یا سه "سوییچ" را مشاهده کنید و ببینید که وقتی پرونده ماوس برداشته شد چگونه می توانند کلیک کنند.
سوالات:
- چند قطعه را پیدا کردید؟ آنها را فهرست و توصیف کنید.
- از انواع مختلف مواد (پلاستیک ، فلز) در ساخت ماوس شما استفاده شده است؟
- براساس آنچه شما بررسی کردید ، ضعیف ترین جنبه طراحی ماوس "track ball" چیست؟ چرا؟ (این ممکن است صفتی باشد که با ناتوانی جسمی در استفاده یا محدودیت قابل درک در طراحی ، مثلاً بندناف خیلی کوتاه باشد).
- شما مخترعین! چگونه می توانید برای از بین بردن یا تقویت قطعه یا ویژگی عملیاتی که در شماره 3 بالا یافتید ، طراحی را بهبود ببخشید؟ یک نقاشی یا طرحی از بخش م componentلفه پیشنهادی خود را ضمیمه کنید و به س questionsالات زیر پاسخ دهید:
به چه مواد جدیدی نیاز خواهید داشت (در صورت وجود) چه مواد یا قطعاتی را حذف خواهید کرد (در صورت وجود) این طراحی جدید چگونه نقصی را که شناسایی کردید برطرف می کند؟ فکر می کنید طراحی جدید شما چه تاثیری در هزینه این ماوس دارد؟ چرا؟ - با استفاده از مواد ساده در کلاس (چسب ، قیچی ، نوار ، خط کش ، کاغذ ، خلال دندان ، نی ، قرقره) یک مدل از قسمت کار جدید ماوس را ایجاد کنید.
- به عنوان یک تیم ، مدل و ایده های خود را به کلاس ارائه دهید.
ترجمه
مهندسی صنایع
مهندسی رایانه