Ideje za navodnjavanje

Građevinski materijali (za svaki tim)

Potrebni materijali (trgovanje / tablica mogućnosti)

• slamke
• Karton
• papirnate čaše ili zdjele
• Glina
• cijevi
• aluminijska folija
• gumene trake
• staklenke
• Čačkalice
• Spajalice
• Plastični cjevovodi

Materijali za ispitivanje

• 1 sliv vode (najmanje 3 metra duljine) 
• Vodotporne igračke
• 1 čaša - mjerna čaša
• 2 plastične posude ili šalice (za odredišne ​​spremnike)

Dizajn Challenge

Vi ste tim inženjera koji zajedno rade na dizajniranju i izgradnji sustava za navodnjavanje koji će nositi dvije šalice vode na udaljenost od tri metra i podijeliti vodu u dva odvojena odredišta. Ako vaš sustav funkcionira, na kraju ćete dobiti točno jednu šalicu vode u svakom od odredišnih spremnika. 

Kriteriji 

• Morate nositi dvije šalice vode na udaljenost od tri metra
• Morate podijeliti vodu u dva odvojena odredišta

ograničenja

• Koristite samo isporučene materijale
• Timovi mogu trgovati neograničenim materijalima

1. Razbijte razred u timove od 2-4.
2. Podijelite radni list Osmislite vlastiti sustav navodnjavanja, 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. 
5. Uputite učenike da počnu mozgati i skicirati svoje nacrte.
6. Osigurajte svakom timu svoje materijale.
7. Objasnite da studenti moraju dizajnirati i izgraditi sustav za navodnjavanje koji će nositi dvije šalice vode na udaljenost od tri metra i podijeliti vodu u dva odvojena odredišta. Ako sustav funkcionira, na kraju ćete dobiti točno jednu šalicu vode u svakom odredišnom spremniku. 
8. Prije nego što učenici počnu graditi, razmislite o raspravi o tome što je navodnjavanje korištenjem tema u odjeljku Pozadinski koncepti plana lekcije.
9. Najavite koliko im vremena treba za projektiranje i izradu (preporučuje se 1 sat). 
10. 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. 
11. Studenti se sastaju i razvijaju plan za svoj sustav navodnjavanja. 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.
12. Timovi grade svoje dizajne. 
13. Testirajte sustav navodnjavanja svakog tima tako da ga stavite u vodni bazen i u njega ulijete 2 šalice vode. Kao odredišne ​​posude upotrijebite 2 plastične čaše ili zdjelice. Svaka momčad imat će tri prilike testirati svoj sustav navodnjavanja. Na kraju svakog ispitivanja izmjerit će količinu vode u svakom odredišnom spremniku. Cilj je završiti s jednom šalicom vode u svakoj. Snimit će se najbolji pokušaj svake momčadi. 
14. Timovi bi trebali izmjeriti količinu vode u odredišnim spremnicima za svako od 3 ispitivanja i dokumentirati te količine. 
15. Kao razred razgovarajte o pitanjima za razmišljanje učenika.
16. Za više sadržaja o toj temi, pogledajte odjeljak "Dublje kopanje".

Refleksija učenika (inženjerska bilježnica)

1. Jeste li uspjeli stvoriti sustav navodnjavanja za razdvajanje dvije šalice vode u dva odvojena spremnika za odredište? Koji je bio vaš najbolji rezultat? 
2. Ako je vaš sustav zakazao, što mislite da je pošlo po zlu? 
3. Što je bilo jedinstveno u dizajnu ili konstrukciji sustava za navodnjavanje koji su u vašoj učionici postigli najbolje rezultate u vezi s ovim izazovom?
4. Jeste li odlučili revidirati svoj izvorni dizajn dok ste bili u fazi gradnje? Zašto? Kako? 
5. Mislite li da inženjeri moraju prilagoditi svoje originalne planove tijekom gradnje sustava ili proizvoda? Zašto bi mogli? 
6. Ako biste morali sve ponoviti, kako bi se promijenio vaš planirani dizajn? Zašto? 
7. Što mislite, kako bi se vaš dizajn morao promijeniti da je materijal koji ste distribuirali med? 
8. Mislite li da biste lakše mogli dovršiti ovaj projekt da radite sami? Objasniti…

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.

• 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.
• Etička razmatranja: Odluke o tome koja je upotreba resursa najvažnija.
• Navodnjavanje: Sustav koji umjetno usmjerava vodu u područje gdje nije prirodno prisutna.
• Iteracija: Test & redizajn je jedna iteracija. Ponavljanje (više ponavljanja).
• Prototip: Radni model rješenja za testiranje.

Internetske veze

• Odjel za razvoj zemljišta i voda Organizacije za hranu i poljoprivredu Ujedinjenih naroda 
• Znanost o vodi za škole - Američki geološki zavod

Preporučena literatura

• Inženjering za navodnjavanje (ISBN: 1408626241)
• Navodnjavanje: njegovi principi i praksa kao grana tehnike (ISBN: 1408626306)

Aktivnost pisanja 

Napišite esej ili odlomak o tome kako navodnjavanje utječe na život u Južnoj Africi, gdje je „siromaštvo vodom“ rašireno. Otprilike trećina od 36 milijuna stanovnika zemlje nema odgovarajuće zalihe pitke vode.

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 (uzrasti 4 - 9)

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 
• Sposobnost razlikovanja prirodnih predmeta od predmeta koje su stvorili ljudi 

SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Vrste resursa 
• 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 (u dobi od 10 do 14 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 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 

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 
• Znanost i tehnologija u društvu 

Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 5-8 (u dobi od 10 do 14 godina)

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 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 
• Razumijevanje o znanstvenom istraživanju 

SADRŽAJ STANDARD B: Fizička znanost 

Kao rezultat svojih aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Pokreti i sile 
• Interakcije energije i materije 

SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Razumijevanje znanosti i tehnologije 

SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi

Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje

• Osobno zdravlje i zdravlje zajednice 
• Prirodni resursi 
• Kvaliteta okoliša 
• Prirodne i ljudske opasnosti 
• 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 
• 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. 

Inženjerski dizajn 

Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• 3-5-ETS1-1.Definirajte jednostavan problem dizajna koji odražava potrebu ili želju koji uključuje određene kriterije za uspjeh / 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 5-8 (dob 11-14)

Zemlja i ljudska aktivnost

Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• MS-ESS3-3. Primijenite znanstvene principe za dizajniranje metode za praćenje i minimiziranje utjecaja čovjeka na okoliš. *

Inženjerski dizajn 

Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• MS-ETS1-1 Definirajte kriterije i ograničenja problema dizajna s dovoljno preciznosti kako biste osigurali uspješno rješenje, uzimajući u obzir relevantna znanstvena načela i potencijalne utjecaje na ljude i prirodni okoliš koji mogu ograničiti moguća rješenja.
• MS-ETS1-2 Procijenite konkurentska rješenja dizajna pomoću sustavnog postupka kako biste utvrdili koliko dobro zadovoljavaju kriterije i ograničenja problema.

Znanstveni standardi sljedeće generacije, razredi 9-12 (dob 14-18)

Inženjerski dizajn 

Studenti koji pokažu razumijevanje mogu:

• HS-ETS1-2.Dizajnirajte rješenje složenog stvarnog svijeta raščlanjivanjem na manje, rješive probleme koji se mogu riješiti inženjeringom.

Standardi za tehnološku pismenost - sva vijeka

Priroda tehnologije

• Standard 3: Studenti će razviti razumijevanje odnosa između tehnologija i veza između tehnologije i drugih područja studija.

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 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 15: Studenti će razviti razumijevanje i moći će odabrati i koristiti poljoprivredne i srodne biotehnologije.

• arapski
• swahili