Brod i buba
Ova lekcija dalje razvija principe lebdenja i potonuća za mlade učenike. Omogućuje djeci da istraže kako čamci i brodovi koriste princip pomicanja i uzgona da bi ostali na površini. Aktivnosti omogućuju djeci eksperimentiranje s različitim oblicima i dizajnom čamca 'trup' da vidite tko najbolje pluta.
- Sva djeca će iskusiti izradu i usavršavanje brodica modela.
- Sva će djeca testirati plovi li njihov brod i imat će priliku poboljšati svoj dizajn ako ne pluta uspješno.
- Sva će se djeca susresti i imati priliku vježbati koristeći vokabular koji je povezan s temom, npr. Plutati, sudoper, brod, trup.
- Većina će djece shvatiti da oblik trupa modela utječe na to da li pluta ili tone.
- Većina će djece moći koristiti vlastite riječi za opisivanje aktivnosti i onoga što misle da se događa kako bi omogućilo lebdenje ili potonuće.
Starosne razine: 4 - 7
Građevinski materijali (za svaki tim)
Potrebni materijali
- Glina za modeliranje / plastelin
- Skala za razbijanje gline za modeliranje na komade
- Igračke čamci / brodovi
- Olovke i listovi za bojanje s temom broda
Materijali za ispitivanje
- Bazen / spremnik za igru na napuhavanje ili velika posuda s vodom
- Plastični pokrivač za stol
Materijali
- Bazen / spremnik za igru na napuhavanje ili velika posuda s vodom
- Plastični pokrivač za stol
Proces
Dok studenti kipaju svoje brodove, omogućite im da testiraju koliko dobro pluta njihov dizajn. Tada mogu promijeniti (redizajnirati) svoj čamac i ponovno testirati dok ne dobiju dizajn koji pluta.
Dizajn Challenge
Vi ste inženjer koji ima zadatak da izradi brod od gline za modeliranje. Nacrtajte sliku planiranog dizajna, skulptirajte svoj čamac, isprobajte ga plutajući po vodi. Ako potone, promijenite (redizajnirajte) svoj čamac i ponovno ga testirajte dok vaš čamac ne ispliva.
Kriteriji
- Nacrtajte sliku dizajna
- Izvadi čamac od gline za modeliranje
ograničenja
- Glinu za modeliranje možete koristiti samo za izgradnju vašeg broda
Pregledajte i podijelite teme na listu s nastavnicima. Pregledajte teme u odjeljku Pozadine. Sljedeća se kratka priča može upotrijebiti kao početak za uključivanje učenika u praktične aktivnosti.
Jednom davno postojao je kornjaš koji je volio svima govoriti kako brzo može trčati. "Ja sam najbrži kukac u parku", rekao bi. Njegov polagani i postojani prijatelj puž, umoran od slušanja kako se hvali, izazvao ga je na trku. "Ha", pomislio je buba u sebi, "nema šanse da me puž ikad pobijedi."
Na dan utrke okupili su se svi insekti u parku kako bi gledali. Stonoga je mahala kockastom zastavom da započne utrku. Buba je zumirala kraj startne crte što je brže mogao, dok se puž pažljivo zavlačio naprijed, malo po malo. Buba je povikala "Nikada nećete pobijediti u ovoj utrci onim sporim, sporim tempom."
Bez daha od trčanja, buba je na kraju stigla do malog ribnjaka s vodom. Pomislio je: „Imam dovoljno vremena. Samo ću obići ribnjak. " Buba je ubrzala na putu.
Putar po centimetar puž je puzao stazom. Kad je stigla do ribnjaka, pomislila je: "Bilo bi puno kraće da mogu nekako plutati preko vode." Možda bih mogao sagraditi čamac.
Puž je skupio malo lišća, grančica i vinove loze. Napravila je mali čamac koji joj je pomogao da glatko klizi po jezeru. Kad je stigla na drugu stranu, skočila je s broda i vidjela sve prijatelje kako je čekaju na cilju.
Puž se malo po malo uvukao stazom sve dok napokon nije prešla cilj. Svi su joj prijatelji navijali. "Ura pužu!" plakali su. Trenutak kasnije buba je naletjela preko cilja. "Ne mogu vjerovati da si me pobijedio!" On je rekao. "Znate", odgovorio je puž sa smiješkom, "biti najbrži nije uvijek sve". "Ponekad ako samo na trenutak usporite i razmislite o svom izazovu, možete smisliti sjajna rješenja."
- Razbijte razred u 2-3 manje skupine.
- Postavite svoju učionicu tako da Grupa 1 ima pristup vodi i glini za modeliranje. Skupina 2 će nacrtati i obojiti svoje planirane dizajne.Možete odabrati treću skupinu koja se može baviti igrama s igračkim čamcima / brodovima ili bojati listove s vodenom temom (obojiti jedro na jedrilici).
- Zatim postavite radni prostor s bazenom ili spremnikom vode i plastičnim pokrivačem stola kako biste zaštitili površine od izlijevanja.
- Pripremite nekoliko ujednačenih grudica gline za modeliranje iste veličine i težine, ali ostavite malo nepripremljene gline. Objasnite učenicima zašto su grudice gline jednake, pa je to "pošten test" za sve učenike.
- Dajte svakom učeniku komad gline za modeliranje da skulptira svoje čamce. Možda ćete htjeti držati učenike u 2-3 male skupine dok kipaju kako bi se omogućio bolji nadzor.
- Zamolite učenike da prvo razmisle o tome kako će izgledati njihov brod. Trebali bi nacrtati sliku planiranog dizajna.
- Nakon što nacrtaju svoj planirani dizajn, studenti bi trebali skulptirati svoj brod. Dok stvaraju čamce, omogućite im pristup bazenu s vodom kako bi testirali koliko dobro plovi njihov brod. Svaki put kad testiraju, mogu unijeti promjene (redizajn) na svoj brod kako bi mu pomogli da bolje plovi.
- Dok studenti planiraju i skulptiraju svoje brodove, u interakciji s njima koristite riječi iz rječnika:
Float - za odmor na vrhu vode (ili tekućine)
Sudoper - spustiti se ispod površine vode
Trup - glavni dio broda ili broda: paluba, bokovi i dno broda ili broda
Pomak - kad plutajući objekt fizički potisne vodu s puta
Istisnina - zapremina ili težina vode istisnute plutajućim tijelom (kao brod) jednake težine
Uzgon - sposobnost predmeta da pluta po vodi - Nakon što studenti uspješno skulptiraju čamac koji pluta, razgovarajte u razredu i razgovarajte o pitanjima za razmišljanje u nastavku.
Neobvezna aktivnost proširenja
Neka učenici dodaju težinu svom čamcu (male igračke, novčići, predmeti koji teže približno istoj količini) kako bi se pretvarali da u njihovom čamcu ima puža. Opet, neka studenti testiraju i izvrše promjene (redizajn) svojih brodova na temelju rezultata.
Refleksija učenika
- Je li vaš brod potonuo ili plutao? Ako nije plutao, kako ste ga promijenili pa je istisnuo više vode?
- Koliko ste puta morali ponovno testirati i skulptirati svoj čamac prije nego što bi isplivao?
- Jeste li morali promijeniti oblik trupa vašeg broda?
- Što vam se svidjelo na brodovima drugih učenika?
- Jeste li naučili pomoću sredstava za uzgon?
Izmjena vremena
Lekcija se može izvoditi za samo 1 sat za starije učenike. Međutim, kako biste učenicima pomogli da se osjećaju požurjeno i kako bi osigurali uspjeh učenika (posebno za mlađe učenike), podijelite lekciju u dva razdoblja dajući studentima više vremena za mozganje, testiranje ideja i doradu njihovog dizajna. Provedite testiranje i izvođenje u slijedećem razrednom terminu.
Uobičajene zablude
Površinska napetost - neka će djeca biti upoznata s bubama koje se mogu 'klizati' po površini vode, koristeći njezinu površinsku napetost, i dat će ovo objašnjenje zašto brod može plutati. Možda su vidjeli spajalicu kako "pluta" (zapravo uravnotežuje, a ne pluta) na meniskusu vode. Opet, ovo je površinska napetost.
Nijedan objekt u kojem su rupe ne može plutati - neka će djeca pomisliti da će to, jer trup njihovih brodova ne može ostati plutati s prazninama u sebi, biti uvijek tako.
Lagane stvari plutaju, teške stvari tonu - Ako ste djeci ranije dopustili da se igraju u vodi (nadam se !!!), oni će već biti upoznati s principima plutanja i potonuća i imat će neko predznanje. To znači da će imati neke ideje koje bi mogli previše generalizirati i trebate ih nježno ispraviti.
Metal je pretežak za plutanje - jer djeci često dopuštamo da eksperimentiraju s materijalima u malom (prije nego što zatraže od njih da generaliziraju svoje ideje, mogu iznijeti zablude poput ovih). To je povezano s gornjom zabludom.
Površinska napetost uistinu je posebno znanstveno načelo - vrlo dobro, znajući za ovo, vrlo je zanimljivo! Međutim, u slučaju ove aktivnosti, prekidamo veze između molekula vode i trupom broda. Tako se napetost gubi i čamac bi iznenada potonuo ... kao što bi spajalica ili bubica pala, ako bi napetost prekinula kapljica sapuna ili veliki val.
Ispravljanje objašnjenja
Nijedan objekt u kojem su rupe ne može plutati - u slučaju čamca kakav ste napravili, to je istina. Vidjeli smo da je to zbog raseljavanja. U čamcu s rupom u sebi voda se ne miče s puta, ona curi natrag i napuni trup i brod tone. (Pokažite im ovo svojim vlastitim modelom broda. Probušite razumnu rupu u njemu tako da brzo radi.)
ALI, neki predmeti u sebi imaju rupe i još uvijek plutaju. Predmeti poput plavca, spužve i drva. To je zato što u sebi imaju džepove zarobljenog zraka. To čini objekt puno lakšim od vode i tako i dalje plutaju na vrhu (zbog uzgona). Neke će stvari (npr. Spužva) napuniti te zračne džepove vodom i postupno će tonuti, dok druge, poput drva, neće. Zbog toga puno ljudi izrađuje čamce za veslanje i kanue od drveta, vrlo je plovno.
Lagane stvari plutaju, teške stvari tonu - Ovo je stvarno dobro zapažanje, jer je to općenito točno. Zamolite djecu da smisle neke primjere u kojima je to ispravno - npr. Čepove, gumenu patku, čamce protiv kamena, čvrste predmete poput vilice ili ključa. Ali, zbog uzgona i pomicanja, možemo teške stvari plutati ako ih dizajniramo i oblikujemo na način na koji ste to učinili u ovoj aktivnosti. Mogu li djeca razgovarati o trajektu ili drugom velikom teškom predmetu koji su vidjela ili iskusila na jahanju? Ako ne, možete im ispričati priču iz vlastitog iskustva krstarenja ili druge vožnje brodom.
Metal je pretežak za plutanje - upotrijebite gornje objašnjenje, možda ćete ga htjeti nadopuniti slikama velikih metalnih brodova na moru, poput tankera, nosača zrakoplova itd.
- Trup: glavni dio broda ili čamca: paluba, bokovi i dno broda ili čamca
- Uzgon: sposobnost predmeta da pluta na vodi
- Ograničenja: Ograničenja s materijalom, vremenom, veličinom tima itd.
- Kriteriji: Uvjeti koje dizajn mora zadovoljiti poput ukupne veličine itd.
- Pomak - kad plutajući objekt fizički potisne vodu s puta
- Istisnina - zapremina ili težina vode istisnute plutajućim tijelom (kao brod) jednake težine
- Plutati: odmarati se na vodi (ili tekućini)
- Inženjeri: izumitelji i rješavači problema svijeta. U inženjerstvu je priznato dvadeset pet glavnih specijalnosti (vidi infografiku).
- Proces inženjerskog dizajna: Procesni inženjeri koriste za rješavanje problema.
- Inženjerske navike uma (EHM): Šest jedinstvenih načina na koje inženjeri razmišljaju.
- Iteracija: Test & redizajn je jedna iteracija. Ponavljanje (više ponavljanja).
- Prototip: Radni model rješenja za testiranje.
- Sudoper: spustiti se ispod površine vode
- Površinska napetost: Učinak u kojem je površina tekućine jaka.
Aktivnost pisanja
- Nacrtajte sliku onoga što se dogodilo vašem brodu u bazenu. (To se može koristiti kao procjena učenikova razumijevanja aktivnosti).
- Neka učenik napiše rečenicu ili riječ (ovisno o dobi / sposobnosti) koja opisuje aktivnost uz njihovu sliku: npr. 'Potonuti' ili 'plutati'. Nekoj će djeci biti potreban točkasti model da bi se našao preko riječi: Moj brod pluta.
Usklađivanje s okvirima kurikuluma
Bilješka: Planovi lekcija u ovoj seriji usklađeni su s jednim ili više sljedećih skupova standarda:
- Američki standardi obrazovanja za znanost
(http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Američki standardi znanosti sljedeće generacije (http://www.nextgenscience.org/) • Standardi za tehnološku pismenost Međunarodnog udruženja za tehnološko obrazovanje (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- Američko nacionalno vijeće učitelja matematike "Principi i standardi za školsku matematiku (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909) • Zajednički osnovni američki državni standardi za matematiku
(http://www.corestandards.org/Math)
- Udruženje učitelja informatike K-12 Standardi računalnih znanosti (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Nacionalni standardi za obrazovanje iz znanosti K-4 (uzrasti od 4 do 9 godina) SADRŽAJ STANDARD A: Znanost kao upit
Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati
- Sposobnosti potrebne za znanstveno istraživanje
- Razumijevanje o znanstvenom istraživanju
SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija
Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati
- Sposobnosti tehnološkog dizajna
Naučni standardi sljedeće generacije - razredi 3-5 (dob 8-11) Inženjerski dizajn
Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:
- 3-5-ETS1-1.Definirajte jednostavan dizajn problem koji odražava potrebu ili želju koji uključuje određene kriterije za uspjeh i ograničenja na materijale, vrijeme ili troškove.
- 3-5-ETS1-2. Izradite i usporedite više mogućih rješenja problema na temelju toga koliko je vjerojatno da će svako zadovoljiti kriterije i ograničenja problema.
- 3-5-ETS1-3.Plan i izvršiti poštena ispitivanja u kojima se kontroliraju varijable i uzimaju u obzir točke otkaza kako bi se identificirali aspekti modela ili prototipa koji se mogu poboljšati.
Standardi za tehnološku pismenost - sva vijeka
dizajn
- Standard 8: Studenti će razviti razumijevanje svojstava dizajna.
- Standard 9: Studenti će razviti razumijevanje inženjerskog dizajna.
- Standard 10: Studenti će razviti razumijevanje uloge rješavanja problema, istraživanja i razvoja, izuma i inovacija te eksperimentiranja u rješavanju problema.
U sustavu recikliranja s jednim tokom koristi se niz strojeva za razvrstavanje miješanih materijala koji se mogu reciklirati u njihove ispravne kategorije. U ovoj ćete aktivnosti raditi u timovima i kao razred dizajnirati sustav za razvrstavanje miješanih materijala koji se mogu reciklirati (plastika, staklo, čelične konzerve i papir) u njihove četiri kategorije.
1) Radeći u timovima od 3 ili 4, mozgajte kako odvojiti svaku vrstu recikliranog materijala iz mješovite kante. Slobodno ustanite i proučite različite dostupne materijale. Vaš tim smije pomagati u pokretanju sustava, djelujući kao dio strojeva (studenti mogu vući materijale na pokretnu traku, udarati i miješati materijale, itd.), Ali ne možete izravno rukovati recikliranim proizvodima. Papir koji se može reciklirati također mora ostati suh.
2) Kao tim odaberite najbolje ideje za odvajanje svake vrste vrste reciklaže. Zatim kombinirajte ove ideje zajedno da biste stvorili cjeloviti sustav za sortiranje cijele kante.
3) Skicirajte svoj dizajn i predstavite planove svog tima razredu.
4) Razred će glasati o najboljim idejama i stvoriti novi, konačni dizajn.
5) Određeni član svakog tima radit će na izgradnji ovog sustava koristeći dostupne materijale.
6) Građevinski tim će testirati sustav. Pogledajte kako sustav funkcionira.
7) Razgovarajte s razredom što je uspjelo, a što nije. Razmislite kako poboljšati sustav i odlučiti koje promjene treba poduzeti.
8) Građevinski tim izvršit će promjene i testirati poboljšani sustav.
9) Razgovarajte s razredom što je uspjelo, a što nije. Koje su promjene pomogle poboljšati sustav? Koje promjene nisu? Kad biste namjeravali izraditi treću verziju, koje biste još promjene unijeli?
Odraz
1) Koje su karakteristike (magnetizam, težina, itd.) Svake vrste vrste recikliranja omogućile sortiranje? Koje se još karakteristike i metode sortiranja mogu koristiti?
2) Koliko mislite da bi ljudske oči i ruke bile važne za postupak sortiranja u jednom toku? Kad i za koje materijale mislite da bi ljudi bili najpotrebniji?
3) S obzirom na prednosti i nedostatke recikliranja u jednom toku, mislite li da se to isplati? Zašto ili zašto ne?
4) Što mislite što bi se moglo učiniti za poboljšanje recikliranja tamo gdje živite?