Napiši to
Ova lekcija istražuje kako su olovke dizajnirane i prerađivane tijekom vremena. Studenti rade u timovima kako bi od svakodnevnih materijala razvili radnu olovku.
- Saznajte više o strojarstvu.
- Saznajte više o inženjerskom dizajnu i redizajnu.
- Saznajte kako inženjerstvo može pomoći u rješavanju društvenih izazova.
- Saznajte više o timskom radu i rješavanju problema.
Starosne razine: 8-18
Građevinski materijali (za svaki tim)
Potrebni materijali
- slamke
- Papir
- Niz
- Žica
- Spajalice
- Perje / pero
- Ljepilo
- Aluminijska folija
- Plastični omot
- Lišće
- Drveni zanatski štapići
Materijali za ispitivanje
- Vodotporne igračke
- Tekuća akvarel koja se može prati ili razrijeđena periva boja
- Brašno ili kukuruzni škrob (koristi se kao sredstvo za zgušnjavanje)
- Spužva
Materijali
- Vodotporne igračke
- Tekuća akvarel koja se može prati ili razrijeđena periva boja
- Brašno ili kukuruzni škrob (za upotrebu u upravljanju protokom tinte)
- Spužva
Postupak
Timovi testiraju svoje dizajnerske instrumente pisanjem slova "A" jasno na papir. Također moraju pokazati kako zaustavljaju i započinju protok tinte.
Dizajn Challenge
Dio ste inženjerskog tima kojem je dan izazov razviti instrument za pisanje od svakodnevnih materijala koji mogu isporučiti kontrolirani protok "tinte". Slovo "A" morate svojim instrumentom moći jasno napisati na papir.
Kriteriji
- Mora sadržavati način upravljanja protokom "tinte".
- Na papiru morate jasno napisati slovo "A".
ograničenja
- Koristite samo isporučene materijale.
- Timovi mogu trgovati neograničenim materijalima.
- Razbijte razred u timove od 3-4.
- Podijelite radni list Get it Write, kao i neke listove papira za skiciranje dizajna.
- Raspravite o temama u odjeljku Pozadine. Zamolite učenike da razmotre kako olovka koju možda koriste djeluje. Zamolite ih da identificiraju nekoliko različitih vrsta olovaka i razmotrite kako su se olovke mijenjale tijekom godina.
- Pregledajte postupak tehničkog dizajna, izazov dizajna, kriterije, ograničenja i materijale.
- Osigurajte svakom timu svoje materijale.
- Objasnite da studenti moraju dizajnirati i izraditi instrument za pisanje. Instrument mora isporučivati kontrolirani protok "tinte" i oni moraju biti sposobni svojim instrumentom jasno napisati slovo "A" na papir.
- Najavite koliko im vremena treba za projektiranje i izradu (preporučuje se 1 sat).
- 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.
- Studenti se sastaju i razvijaju plan za svoj instrument za pisanje. 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.
- Timovi grade svoje dizajne.
- Timovi testiraju svoje dizajnerske instrumente pisanjem slova "A" jasno na papir. Također moraju pokazati kako zaustavljaju i započinju protok tinte.
- Kao razred razgovarajte o pitanjima za razmišljanje učenika.
- Za više sadržaja o toj temi, pogledajte odjeljak "Dublje kopanje".
Ideja za proširenje
Neka studenti razviju instrument za pisanje koji se može prebacivati između dvije različite boje "tinte".
Refleksija učenika (inženjerska bilježnica)
- Koliko je vaš originalni dizajn olovke bio sličan stvarnom olovkom koji je sagradio vaš tim?
- Ako ste utvrdili da trebate unijeti promjene tijekom faze gradnje, opišite što se dogodilo zbog čega se vaš dizajn prilagodio tijekom proizvodnje.
- Koja je olovka koju je dizajnirao drugi tim bila najučinkovitija? Zbog čega je ova olovka najbolje funkcionirala?
- Mislite li da vam je ovu aktivnost bilo korisnije raditi kao tim, ili biste radije na njoj radili sami? Zašto?
- Da ste mogli koristiti jedan dodatni materijal (traku, ljepilo, drvene palice, foliju - kao primjere) koji biste odabrali i zašto?
- Jeste li promijenili viskoznost tekućine koju ste koristili za svoju "tintu?" Ako jeste, što ste učinili i kakav mislite da je to imalo na to kako je vaš tim izašao na kraj s izazovom?
- Mislite li da bi vaš tim mogao dobiti patent za dizajn olovke? Zašto? Zašto ne?
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.
Povijest pisanih instrumenata
Pisanje kroz vijekove
Ljudi su tijekom povijesti razvili i usavršili mnogo različitih vrsta pisaćih instrumenata, od jednostavnih ogrebotina na kamenim zidovima, do složenih slika na špiljama, do kemijskih olovaka, trajnih markera, pa čak i olovaka koje mogu raditi bez gravitacije u svemiru, a također i pod vodom .
Rane olovke
Upotreba olovaka seže vrlo daleko u povijest! Mnogi drevni ljudi koristili su ptičje perje, bambusove štapiće, trsku i trave za donošenje obojenih tekućina na površine poput kore od breze i papirusa. Olovke od trske nastavile su se koristiti sve do srednjeg vijeka, ali ubrzo je uporaba pera postala popularnija. Vjeruje se da su se pera od pera koristila za pisanje nekih svitaka s Mrtvog mora koji datiraju oko 100. pr. Olovke za pero korištene su za pisanje i potpisivanje Ustava Sjedinjenih Država 1787. I, mnogi ljudi i danas koriste olovke za pero za ukrasno pisanje.
Rezervoar olovke
No, olovke koje su sadržavale spremnik za držanje tinte identificirane su još u 10. stoljeću. Kaže se da je 953. godine Ma'ād al-Mu'izz iz Egipta zatražio olovku koja nije zamrljala njegovu odjeću ili prste. Očigledno je dobio dizajn koji je držao tintu u spremniku koji je tintom davao metalnu pločicu. 1636. godine njemački izumitelj po imenu Daniel Schwenter radio je na olovci s dva pera - jednim za držanje tinte, a drugim za dostavljanje tinte na papir. Za zatvaranje tinte u pero koristila se pluta. Napredak je postignut upotrebom metalnih "pera" koje su pomogle u usmjeravanju tinte. Metalna olovka je patentirana 1803. godine, ali nikada nije bila stvarno razvijena. 1809. Bartholomew Folsch dobio je engleski patent za olovku koja je sadržavala spremnik s tintom. Pariškom studentu po imenu Rumunjka Petrache Poenaru francuska je vlada odobrila patent u svibnju 1827. za nalivpero. 1867. M. Klein i Henry W. Wynne dobili su američki patent (# 68445) za komoru s tintom i sustav za isporuku koji je bio smješten u dršci nalivpera.
Noviji dizajni
Dizajn i funkcionalnost olovaka neprestano se "preoblikuju". Postoje olovke za role, flomasteri, flomasteri, obrisive olovke i olovke koje rade pod vodom i u nultoj gravitaciji. Ipak, stariji dizajni, poput nalivpera, sada se smatraju statusnim simbolom.
- Ograničenja: Ograničenja s materijalom, vremenom, veličinom tima itd.
- Kriteriji: Uvjeti koje dizajn mora zadovoljiti poput ukupne veličine itd.
- 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).
- Strojarstvo: Grana strojarstva koja se bavi projektiranjem, konstrukcijom i uporabom strojeva.
- Patent: Patent za izum je dodjela prava vlasništva izumitelju, izdana od a
- Ured za patente i žigove zemlje.
- Prototip: Radni model rješenja za testiranje.
- Viskoznost: Mjera otpora tekućine. Za tekućine, viskoznost se može smatrati "debljinom" ili "unutarnjim trenjem" tekućine.
Internetske veze
Preporučena literatura
- Priča o pisanju Andrewa Robinsona (ISBN: 978-0500286609)
- Nevjerojatna kemijska olovka: sveobuhvatna povijest (ISBN: 978-0764304378)
Aktivnost pisanja
Napišite esej ili odlomak o tome kako su inženjeri razvili instrumente za pisanje koji rade pod vodom ili u situacijama bez gravitacije, poput vanjskog svemira.
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
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 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
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
SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi
Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje
- Znanost i tehnologija u društvu
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
- Znanost kao ljudski pothvat
- Priroda znanstvenih spoznaja
- Povijesne perspektive
Znanstveni 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. Planirajte i provedite fer 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.
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 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 17: Studenti će razviti razumijevanje i biti u mogućnosti odabrati i koristiti se informacijskim i komunikacijskim tehnologijama.
Inženjerski timski rad i planiranje
Dio ste inženjerskog tima koji ima izazov razviti instrument za pisanje od svakodnevnih materijala koji mogu isporučiti kontrolirani protok tinte (zapravo, tekuća vodena boja koja se može prati). Timski ćete razmotriti izazov, pročitati o tome kako su različiti stilovi olovaka dizajnirani tijekom godina i osmisliti svoj vlastiti dizajn. Savjet: možda ćete trebati dizajnirati i svoju "tintu" kako biste promijenili njezinu viskoznost.
Faza istraživanja
Pročitajte materijale koje vam je dostavio vaš učitelj. Razmotrite kako funkcioniraju moderni i stariji dizajni olovaka i razmislite kako biste razvili vlastitu radnu olovku koristeći materijale koji su vam dostavljeni.
Faza planiranja i dizajna
U prostor ispod ili na zasebnom papiru nacrtajte detaljan dijagram koji prikazuje plan vaše olovke, uključujući materijale koje planirate koristiti.
|
Materijali koji će vam trebati:
|
Faza prezentacije
Predstavite predavanju svoje ideje, crteže i plan olovke i poslušajte ideje koje su smislili drugi timovi.
Faza izgradnje i ispitivanja
Izgradite svoju olovku i isprobajte je. Tijekom ove faze možda ćete trebati prilagoditi svoj dizajn kako biste postigli svoj cilj. Također možete trgovati ili koristiti materijale koji drugim timovima nisu potrebni ... ili zamoliti svog učitelja za dodatne potrepštine. Trebali biste biti u mogućnosti da svojim instrumentom jasno napišete slovo "A" na papir.
Odraz
Ispunite pitanja za razmišljanje u nastavku, a zatim podijelite svoja iskustva s razredom:
- Koliko je vaš originalni dizajn olovke bio sličan stvarnom olovkom koji je sagradio vaš tim?
- Ako ste utvrdili da trebate unijeti promjene tijekom faze gradnje, opišite što se dogodilo zbog čega se vaš dizajn prilagodio tijekom proizvodnje.
- Koja je olovka koju je izradio drugi tim bila najučinkovitija? Zbog čega je ova olovka najbolje funkcionirala?
- Mislite li da vam je ovu aktivnost bilo korisnije raditi kao tim, ili biste radije na njoj radili sami? Zašto?
- Da ste mogli koristiti jedan dodatni materijal (traku, ljepilo, drvene palice, foliju - kao primjere) koji biste odabrali i zašto?
- Jeste li promijenili viskoznost tekućine koju ste koristili za svoju "tintu?" Ako jeste, što ste učinili i kakav mislite da je to imalo na to kako je vaš tim izašao na kraj s izazovom?
- Mislite li da bi vaš tim mogao dobiti patent za vaš dizajn olovke? Zašto? Zašto ne?