Izazov za lift

Građevinski materijali (za svaki tim)

Potrebni materijali

• Ping pong lopta ili super lopta

Fakultativni materijali (trgovanje / tablica mogućnosti)

• Konac ili pređa
• Sredstva za čišćenje cijevi ili savitljiva cvjetna žica
• slamke
• Cijevi od papirnatih ručnika
• Spajalice
• Kolotur ili kolut za kolut za izradu remenice
• Baloni
• Folija, plastična folija

Materijali za ispitivanje

• Studentski stolovi, mali stolovi ili stolice
• Ljepljiva traka ili druga jaka traka

Materijali

• Studentski stolovi, mali stolovi ili stolice
• Ljepljiva traka ili druga jaka traka

Postupak

Timovi testiraju svoje dizajne pričvršćujući dno sjedežnice na "dolinu" (pod, stolicu, stol ili mali stol). Zatim, pričvršćujući vrh sedežnice na „planinu” (stolica, stol ili mali stol).
Obavezno ima nagib između dna i vrha.

Saznajte kako se griju sjedala na sjedežnici Sunburst Six odmarališta Okemo Mountain Resort u središtu Vermonta. (Video 2:59)

Izvor: YouTube kanal NJ.com

Na ovom obilasku naučit ćete osnovne principe onoga što čini pogon terminala Duncan Express (Doppelmayr četveroodvojiva sjedežnica) rad. (Video 5:28)

Dizajn Challenge

Vi ste tim inženjera kojem je izazov dizajnirati i izraditi sjedežnicu od svakodnevnih materijala. Sedežnica mora nositi ping-pong loptu uz uže / žicu od doline do planine i nazad s planine do doline, a da lopta ne padne sa stolice.

Kriteriji

• Dizač stolice mora nositi loptu uz uže / žicu i natrag, a da lopta ne padne sa stolice.

ograničenja

• Može koristiti samo dostavljene materijale.
• Neiskorišteni materijali mogu se dijeliti s drugim timovima ili se njima može trgovati.

1. Razbijte razred u timove od 2-4.
2. Podijelite radni list Build a lift, kao i neke listove papira za skiciranje dizajna.
3. Raspravite o temama u odjeljku Pozadine.
4. Pregledajte postupak tehničkog dizajna, izazov dizajna, kriterije, ograničenja i materijale. Ako vrijeme dopušta, pregledajte "Primjene iz stvarnog svijeta" prije izvođenja zadatka za dizajn.
5. Prije upućivanja učenika da počnu mozgati i skiciraju svoje nacrte, zamolite ih da uzmu u obzir sljedeće:
   - Kako radi zračna sjedežnica
   - Težinu koju mora nositi vaša sedežnica
   - Sigurnosne značajke
6. Osigurajte svakom timu svoje materijale.
7. Objasnite da učenici moraju razviti sedežnicu od svakodnevnih predmeta. Sedežnica mora nositi ping-pong loptu uz uže / žicu od doline do planine i nazad s planine do doline, a da lopta ne padne sa stolice.
8. Najavite koliko im vremena treba za projektiranje i izradu (preporučuje se 1 sat).
9. Upotrijebite tajmer ili internetsku štopericu (značajka odbrojavanja) kako biste osigurali da budete na vremenu. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dajte učenicima redovite "vremenske provjere" kako bi ostali na zadatku. Ako se muče, postavljajte pitanja koja će ih brže dovesti do rješenja.
10. Studenti se sastaju i razvijaju plan za svoju sedežnicu. Dogovaraju se o materijalima koji će im trebati, napišu / nacrtaju svoj plan i prezentiraju svoj plan razredu. Timovi mogu trgovati neograničenim materijalima s drugim timovima kako bi razvili svoj popis idealnih dijelova.
11. Timovi grade svoje dizajne.
12. Testirajte dizajn dizala stolica pričvršćujući dno njihove stolice na "dolinu" (pod, stolicu, stol ili mali stol). Zatim, pričvršćujući vrh sedežnice na "planinu" (stolicu, stol ili mali stol).
    Obavezno ima nagib između dna i vrha.
13. Kao razred razgovarajte o pitanjima za razmišljanje učenika.
14. Za više sadržaja o toj temi pogledajte odjeljke "Primjene u stvarnom svijetu" i "Kopanje dublje".

Varijacije

• Dizajnirajte stolicu za prijevoz loptice za golf gore-dolje dizalom. Zatim isprobajte tenisku lopticu ... bejzbol ...
• Dizajnirajte dizalo stolica koje ima dva sjedala (noseći dvije lopte gore-dolje)
• Pokušajte da jedno mjesto ide gore, dok se drugo spušta

Refleksija učenika (inženjerska bilježnica)

1. Koliko je vaš originalni dizajn bio sličan stvarnoj žičnici koja je izgrađena u vašem timu?
2. Ako ste utvrdili da trebate unijeti promjene tijekom faze gradnje, opišite zašto je vaš tim odlučio izvršiti izmjene.
3. Je li vaša sedežnica mogla nositi ping-pong loptu gore-dolje po planini, a da nije ispala sa stolice koju ste dizajnirali?
4. Koji je sustav žičara koji je razvio drugi tim bio za vas najučinkovitiji ili najzanimljiviji? Zašto?
5. Mislite li da vam je ovu aktivnost bilo korisnije raditi kao tim, ili biste radije na njoj radili sami? Zašto?
6. Da ste mogli koristiti jedan dodatni materijal (traku, ljepilo, drvene palice, foliju - kao primjere) koji biste odabrali i zašto?

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.

• Podizanje iz zraka
  Prijevozna sredstva u kojima se kabine, automobili, gondole ili otvorene stolice vuku iznad tla pomoću jednog ili više kabela.
• Kabel
  Debeli konop od žice ili nemetalnih vlakana, koji se obično koristi za zračne liftove.
• ograničenja
  Ograničenja s materijalom, vremenom, veličinom tima itd.
• Kriteriji
  Uvjeti koje dizajn mora zadovoljiti poput ukupne veličine itd.
• Sedežnica
  Vrsta uzdignutog putničkog zračnog dizala, koja se sastoji od neprekidno kružne petlje od čeličnih kabela nanizane između dva krajnja terminala i obično preko srednjih kula, noseći niz stolica.
• Inženjeri
  Izumitelji i svjetski rješavači problema. Dvadeset i pet glavnih specijalnosti prepoznato je u inženjerstvu (vidi infografiku).
• Proces inženjerskog dizajna
  Procesni inženjeri koriste za rješavanje problema.
• Inženjerske navike uma (EHM)
  Šest jedinstvenih načina na koje inženjeri razmišljaju.
• ponavljanje
  Testiranje i redizajn je jedna ponavljanja. Ponovite (višestruke iteracije).
• Učinkovitost utovara
  Koliko brzo i sigurno stolica učitava vozače.
• Prototip
  Radni model rješenja koje će se testirati.
• Sigurnosne značajke
  Inženjeri ugrađuju mnoge sigurnosne značajke u sedežnicu (poluge za podizanje, uređaji za zaključavanje, itd.)

Internetske veze

• Pomicanje ljudi iz zraka
• Doppelmayr-ove žičare

Aktivnost pisanja

Napišite esej ili odlomak o okruženju ili mjestu na kojem mislite da bi zračni podizači mogli pomoći u smanjenju zagušenja zemaljskog prometa.

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 obrazovanja za znanost Razredi K-4 (starosti 4-9 godina)

SADRŽAJ STANDARD A: Znanost kao upit

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Sposobnosti potrebne za znanstveno istraživanje 

SADRŽAJ STANDARD B: Fizička znanost

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Svojstva predmeta i materijala 
• Položaj i kretanje predmeta 

SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija 

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Sposobnosti tehnološkog dizajna 
• Razumijevanje znanosti i tehnologije 

SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Promjene u okruženju 
• Znanost i tehnologija u lokalnim izazovima 

SADRŽAJ STANDARD G: Povijest i priroda znanosti

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Znanost kao ljudski pothvat 

Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 5-8 (dobi 10-14)

SADRŽAJ STANDARD A: Znanost kao upit

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Sposobnosti potrebne za znanstveno istraživanje 

SADRŽAJ STANDARD B: Fizička znanost

Kao rezultat svojih aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Pokreti i sile 
• Prijenos energije 

SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija
Kao rezultat aktivnosti u 5-8. Razredima, svi bi se učenici trebali razvijati

• Sposobnosti tehnološkog dizajna 
• Razumijevanje znanosti i tehnologije 
• Znanost i tehnologija u društvu 

Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 5-8 (dobi 10-14)

SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Stanovništvo, resursi i okruženja 
• Rizici i koristi 

SADRŽAJ STANDARD G: Povijest i priroda znanosti

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Povijest znanosti 

Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 9-12 (dobi 14-18)

SADRŽAJ STANDARD A: Znanost kao upit

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Sposobnosti potrebne za znanstveno istraživanje 

SADRŽAJ STANDARD B: Fizička znanost 

Kao rezultat svojih aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Pokreti i sile 

SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Sposobnosti tehnološkog dizajna 
• Razumijevanje znanosti i tehnologije 

SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Znanost i tehnologija u lokalnim, nacionalnim i globalnim izazovima 

SADRŽAJ STANDARD G: Povijest i priroda znanosti

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Povijesne perspektive 

Znanstveni standardi sljedeće generacije, razredi 3-5 (dob 8-11)

Kretanje i stabilnost: Sile i interakcije 

Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• 3-PS2-1. Planirajte i provedite istragu kako biste pružili dokaze o učincima uravnoteženih i neuravnoteženih sila na kretanje predmeta. 

energija - Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• 4-PS3-1. Upotrijebite dokaze da napravite objašnjenje koje povezuje brzinu predmeta s energijom tog predmeta.

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.

Znanstveni standardi sljedeće generacije, razredi 6-8 (dob 11-14)

Inženjerski dizajn 

Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• MS-ETS1-2 Procijenite konkurentska rješenja dizajna pomoću sustavnog postupka kako biste utvrdili koliko dobro zadovoljavaju kriterije i ograničenja problema.

Standardi za tehnološku pismenost - sva vijeka

Priroda tehnologije

• Standard 1: Studenti će razviti razumijevanje karakteristika i opsega tehnologije.
• Standard 2: Studenti će razviti razumijevanje osnovnih pojmova tehnologije.

Tehnologija i društvo

• Standard 4: Studenti će razviti razumijevanje kulturnih, socijalnih, ekonomskih i političkih učinaka tehnologije.
• Standard 5: Studenti će razviti razumijevanje učinaka tehnologije na okoliš.
• Standard 6: Studenti će razviti razumijevanje uloge društva u razvoju i korištenju tehnologije.
• Standard 7: Studenti će razviti razumijevanje utjecaja tehnologije na povijest.

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.

Sposobnosti za tehnološki svijet

• Standard 11: Studenti će razviti sposobnosti za primjenu postupka dizajniranja.
• Standard 13: Studenti će razviti sposobnosti za procjenu utjecaja proizvoda i sustava.

Dizajnirani svijet

• Standard 18: Studenti će razviti razumijevanje i moći će odabrati i koristiti se prijevoznim tehnologijama.

Izgradite sjedežnicu

Istraživanje i planiranje

Dio ste inženjerskog tima koji je dobio izazov da sagradi sedežnicu za nošenje ping pong lopte uz planinu (od poda vaše učionice do vrha stola ili stolice) koristeći materijale koji su vam dostavljeni. Podizanje mora oba nositi loptu gore i također natrag, a da lopta ne ispadne. Kako ćete dizajnirati svoju žičaru i stolicu koja će nositi loptu, a koji ćete materijali koristiti ovisi o vama!

Faza dizajna

Opskrbljeni ste mnogim materijalima iz kojih možete dizajnirati i izgraditi vlastitu žičaru i stolicu. Razmislite koje biste materijale željeli koristiti i navedite ih u donjem okviru. Na zasebnom papiru nacrtajte dijagram sustava koji namjeravate izgraditi.

Izgradite ga! Isprobajte!
Sljedeća izgradite svoju žičaru i isprobajte je. Neiskorišteni građevinski materijal možete dijeliti s drugim timovima - i trgujte materijalom. Svakako pripazite što rade drugi timovi i razmotrite aspekte različitih dizajna koji bi mogli poboljšati plan vašeg tima.

Možete odlučiti potpuno promijeniti svoj dizajn u fazi proizvodnje - a možete zatražiti dodatne materijale ili isprobati različita rješenja tijekom gradnje. 

Odraz

Ispunite pitanja za razmišljanje u nastavku:

1) Koliko je vaš originalni dizajn bio sličan stvarnoj žičnici koja je izgrađena u vašem timu?

2) Ako ste utvrdili da trebate unijeti promjene tijekom faze gradnje, opišite zašto je vaš tim odlučio izvršiti izmjene.

3) Je li vaša sedežnica mogla nositi ping-pong loptu gore-dolje po planini, a da nije ispala sa stolice koju ste dizajnirali?

4) Koji je sustav žičara koji je razvio drugi tim bio za vas najučinkovitiji ili najzanimljiviji? Zašto?

5) Mislite li da vam je ovu aktivnost bilo korisnije raditi kao tim, ili biste radije na njoj radili sami? Zašto?

6) Da ste mogli koristiti jedan dodatni materijal (traku, ljepilo, drvene palice, foliju - kao primjere) koji biste odabrali i zašto?

• swahili