Máquina Interactiva de Gumball

Construír materiais (para cada equipo)

Materiais necesarios para a actividade 2 e 3 (táboa de posibilidades)

• Caixas de cartón  
• Botellas de plástico de 2 litros  
• vasos de papel  
• palitos de picolé  
• Pasadores 
• Pinchos  
• Arxila  
• Limpadores de tubos  
• Tesouro  
• Cintas de goma 
• Corda  
• Clips de papel  
• Clips de carpeta  
• Cartafol de cartón e / ou ficheiros  
• Anacos de cartón (cortar unhas caixas en anacos de diferentes tamaños)  
• Cinta adhesiva  
• 6 'Tubos (illante de tubo cortado pola metade ao longo da lonxitude) - 1 por equipo  
• Coitelo Xacto (para profesor)   

Proba de materiais

• Bolas de goma (ou canicas para representar gomas de goma se a túa escola non permite goma de goma)
• vasos de papel
• Cesta de papelera (para estudantes máis novos)

1. Break clase en equipos de 3-4.
2. Entrega a folla de traballo Interactive Gumball Machine, así como algunhas follas de papel para esbozar deseños.
3. Debate sobre os temas na sección Conceptos de fondo.
   • Actividade 1: lea a historia detrás das máquinas de goma e discute como protagonista no principal reto de deseño. Pregúntelles aos alumnos que tipo de máquinas expendedoras viron antes e que tipo de máquinas expendedoras lles gustaría ter na escola ou na súa cidade.
   • Actividade 2: Gumball slide - Explique aos alumnos que explorarán a gravidade e a enerxía ao facer a súa gumball slide.
   • Actividade 3: Gumball Machine: tómate o tempo para discutir o que significa interactivo ou interacción. Pídalles aos alumnos que o definan e, a continuación, proporcione algúns exemplos.
     • A interacción é un tipo de acción que ocorre cando dous ou máis obxectos teñen un efecto sobre o outro.
     • Interactivo- actuando entre si.
       • Exemplo: videoxogos: interacción entre usuario e xogo. É interactivo porque require que o usuario participe para que o xogo avance.
     • Para que os estudantes pensen como a súa máquina de goma de goma será interactiva, podes amosar as fotos a continuación: (Trae imaxes)
4. Revisa o proceso de deseño de enxeñaría, o desafío de deseño, os criterios, as restricións e os materiais de cada actividade.
5. Proporcionar a cada equipo os seus materiais.
6. Explica que os alumnos deben realizar 3 actividades.
   • Actividade 1: Aprende a historia da máquina de goma.
   • Actividade 2: Deseñar e construír unha diapositiva de goma.
   • Actividade 3: Deseñar e construír unha máquina de gumball interactiva.
7. Anuncia o tempo que teñen para deseñar e construír:
   • Actividade 1: Historia de The Gumball Machine (1/2 hora).
   • Actividade 2: Gumball Slide (1 hora).
   • Actividade 3: Máquina de gumball interactiva (1-2 horas).
8. Use un temporizador ou un cronómetro en liña (función de conta atrás) para asegurarse de manter o tempo. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dálles aos estudantes "controis de tempo" regulares para que poidan seguir a tarefa. Se están loitando, faga preguntas que os leven a unha solución máis rápido.
9. Os estudantes reúnense e desenvolven un plan para a actividade 2: o seu tobogán.
10. Os equipos constrúen o seu tobogán.
11. Cada equipo proba o seu deseño de diapositivas colocando o mármore na parte superior da diapositiva e deixándoo rodar nunha cunca. Os estudantes poden decidir onde lles gustaría colocar a copa. Os estudantes deberían documentar se o mármore quedou na pista e se aterrou na copa.
12. Fai unha discusión na clase usando as seguintes preguntas:
    • Que fai que o chicle empece a baixar pola diapositiva? (Gravidade)
    • Que tipo de enerxía ten a goma antes de soltala? (Enerxía potencial)
    • Que tipo de enerxía ten a goma despois de soltala? (Enerxía cinética)
    • Onde atoparás a maior cantidade de enerxía potencial? Por que? (A parte superior da diapositiva, porque é o punto máis alto da diapositiva, PE = mgh)
    • Onde atoparás a maior cantidade de enerxía cinética? Por que? (A parte inferior da diapositiva, porque a goma de goma se moverá máis rápido alí, KE = 1 / 2mv2)
    • Está a traballar o chicle? Por que? (Si, ten forza actuando sobre ela e móvese unha distancia cara abaixo da diapositiva, W = fd)
    • Como fixeches que a túa goma de goma baixase máis rápido pola diapositiva? (Aumenta a inclinación da diapositiva ou a lonxitude ou ambos).
    • Onde colocarás a túa cunca para que a chicle caia nela? (Isto será diferente para cada equipo.)
    • Por que o chicle quere seguir adiante? (Impulso)
    • Como podería retardar a goma de goma? (Introducir fricción)
13. Os estudantes reúnense e desenvolven un plan para a actividade 3: a súa máquina de goma de goma interactiva.
14. Os equipos constrúen a súa máquina de gumball interactiva.
15. Cada equipo proba o deseño da súa máquina de goma colocando a goma nun punto de partida dentro da súa máquina e permitíndolle seguir a pista ata que aterra nunha copa. Os estudantes deben demostrar como funcionan o elemento interactivo. Os estudantes deberán documentar o tempo que leva o chicle pasar do punto de partida á copa. Para os estudantes máis novos, use unha cesta de papelera no canto de vasos para coller as chicles.
16. Como clase, debate sobre as preguntas de reflexión do alumno.
17. Para obter máis contido sobre o tema, consulte a sección "Máis profundo".

Reflexión do estudante (caderno de enxeñaría)

1. Que foi ben?
2. Que non saíu ben?
3. Cal é o teu elemento favorito da túa máquina de goma interactiva?
4. Se tiveses tempo de redeseñar de novo, que cambios farías?

A lección pódese facer en tan só 1 período de clase para estudantes maiores. Non obstante, para evitar que os estudantes se sintan apresurados e para garantir o éxito dos estudantes (especialmente para os máis novos), divida a lección en dous períodos dándolle aos estudantes máis tempo para facer unha pluja de ideas, probar ideas e finalizar o seu deseño. Realice as probas e o resumo no seguinte período de clases.

• Aceleración: a velocidade á que un obxecto cambia a súa velocidade. Un obxecto está acelerando se está cambiando a súa velocidade ou dirección. Un obxecto está a acelerar se está cambiando a súa velocidade (tanto acelerando como ralentizando). 
• Limitacións: limitacións de material, tempo, tamaño do equipo, etc.
• Criterios: Condicións que debe cumprir o deseño como o seu tamaño global, etc.
• Enerxía: Capacidade de traballar. Traballas cando usas unha forza (empuxar ou tirar) para provocar o movemento.  
• Enxeñeiros: inventores e solucionadores de problemas do mundo. Recoñécense vintecinco grandes especialidades en enxeñaría (ver infografía).
• Proceso de deseño de enxeñería: os enxeñeiros de procesos usan para resolver problemas. 
• Engineering Habits of Mind (EHM): Seis formas únicas de pensar os enxeñeiros.
• Forza: empurrar ou tirar dun obxecto como resultado da interacción dun obxecto con outro.  
• Fricción: Forza que resiste o movemento dun obxecto.
• Gravidade: a forza de atracción pola cal os obxectos tenden a caer cara ao centro da terra.  
• Interacción: un tipo de acción que ocorre cando dous ou máis obxectos teñen un efecto sobre o outro.  
• Interactivo: actuar uns cos outros. 
• Enerxía cinética: Enerxía do movemento. Todos os obxectos en movemento teñen enerxía cinética. A cantidade de enerxía cinética depende da masa e da velocidade dun obxecto. A fórmula da enerxía cinética é KE=1/2mv2. [m = masa do obxecto, v = velocidade do obxecto]
• Iteración: probar e redeseño é unha iteración. Repetir (múltiples iteracións).
• Masa: A cantidade de materia nun corpo.  
• Movemento: cambio de posición dun corpo con respecto ao tempo medido por un observador particular nun marco de referencia. 
• Enerxía potencial: enerxía da posición. A cantidade de enerxía potencial depende da masa e da altura dun obxecto. A fórmula da enerxía potencial é PE=mgh. [m = masa do obxecto, g = aceleración da gravidade (9.8 m/s2), h = altura do obxecto]  
• Prototipo: un modelo de traballo da solución que se vai probar.
• Velocidade: a rapidez con que se move un obxecto.  
• Velocidade: velocidade á que un obxecto cambia de posición. Momento: masa en movemento. A cantidade de impulso depende da cantidade de cousas que se moven e da rapidez con que se moven. 
• Peso: A forza da atracción gravitatoria da Terra sobre o corpo.  
• Traballo: Forza que actúa sobre un obxecto para movelo a unha distancia. A fórmula do traballo é W = fd. [f= forza aplicada ao obxecto, d = desprazamento do obxecto].

Lectura recomendada

• Máquinas expendedoras: unha historia social americana (ISBN: 978-0786413690) Máquinas expendedoras (ISBN: 978-0981960012)

Actividade escrita 

• Pida aos alumnos que escriban historias curtas sobre un "día na vida" da súa máquina de goma. A quen se atopa a máquina de goma e que pasa? Como cambia a máquina de goma de goma a vida dos nenos que conseguen unha goma de goma?  
• Os estudantes tamén poderían crear un anuncio para atraer máis clientes á tenda de xoguetes. Deberían incluír a máquina interactiva de goma na publicidade. Por que os nenos deberían vir a esta xoguetería? Por que é imprescindible visitar a máquina de goma-bola interactiva?

Aliñación aos marcos curriculares

Nota: Os plans de lección desta serie están aliñados a un ou máis dos seguintes conxuntos de estándares:  

• Normas de educación científica dos EUA (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Normas científicas de próxima xeración dos EUA (http://www.nextgenscience.org/) 
• Normas de alfabetización tecnolóxica da International Technology Education Association (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Principios e estándares para as matemáticas escolares do Consello Nacional dos Profesores de Matemáticas dos EUA (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Normas estatais comúns comúns dos Estados Unidos para matemáticas (http://www.corestandards.org/Math)
• Asociación de Profesores de Informática K-12 Normas de Informática (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Normas nacionais de educación científica Graos K-4 (de 4 a 9 anos)

ESTÁNDAR DE CONTIDO A: a ciencia como investigación

Como resultado das actividades, todos os estudantes deberían desenvolverse

• Capacidades necesarias para facer investigación científica 
• Comprensión sobre a investigación científica 

ESTÁNDAR DE CONTIDO B: Ciencia Física

Como resultado das actividades, todos os estudantes deben comprender

• Luz, calor, electricidade e magnetismo 

ESTÁNDAR DE CONTIDO E: Ciencia e Tecnoloxía 

Como resultado das actividades, todos os estudantes deberían desenvolverse

• Comprensión sobre ciencia e tecnoloxía 

Normas nacionais de educación científica 5o a 8o (de 10 a 14 anos)

ESTÁNDAR DE CONTIDO A: a ciencia como investigación

Como resultado das actividades, todos os estudantes deberían desenvolverse

• Capacidades necesarias para facer investigación científica 
• Comprensión sobre a investigación científica 

ESTÁNDAR DE CONTIDO B: Ciencia Física

Como resultado das súas actividades, todos os estudantes deben comprender

• Propiedades e cambios de propiedades na materia 
• Transferencia de enerxía 

ESTÁNDAR DE CONTIDO E: Ciencia e Tecnoloxía

Como resultado das actividades, todos os estudantes deberían desenvolverse

• Comprensión sobre ciencia e tecnoloxía 

Estándares científicos de próxima xeración de 3o a 5o (idades 8-11)

A materia e as súas interaccións 

Os estudantes que demostren comprensión poden:

• 2-PS1-2. Analiza os datos obtidos da proba de diferentes materiais para determinar que materiais teñen as propiedades máis adecuadas para o propósito previsto.
• 5-PS1-3. Realiza observacións e medicións para identificar materiais en función das súas propiedades

Normas para a alfabetización tecnolóxica - Todas as idades

Proxecto

• Norma 10: os estudantes desenvolverán unha comprensión do papel da resolución de problemas, investigación e desenvolvemento, invención e innovación e experimentación na resolución de problemas.

• árabe
• chinés
• francés
• alemán
• xaponés
• portugués
• ruso
• español