Spasilački rover
Ova lekcija usredotočuje se na alate i opremu koji se koriste tijekom tehničkih spasilačkih operacija. Timovi učenika konstruiraju uređaj od svakodnevnih materijala za spašavanje šteneta iz bunara.
- Dizajnirajte i izradite uređaj za spašavanje
- Ispitajte i doradite njihove dizajne
- Komunicirajte njihov postupak dizajniranja i rezultate
Starosne razine: 8-18
Građevinski materijali (za svaki tim)
Fakultativni materijali (trgovanje / tablica mogućnosti)
- 3 metra strune
- Građevinski papir
- Plastične vrećice
- Spajalice
- Mesingani zatvarači
- Gumene trake
- Spajalice
- clothespins
- čaše od papira
- Papirnati tanjuri
- sladoled na štapiću štapići
- Plastične žlice
Materijali za ispitivanje
- Koš za smeće ili spremnik visok najmanje 1 metar (za bunar)
- Malo štene plišanih životinja
- Štoperica
- Utezi za dodavanje štenetu (novčići, podloške, male igračke itd.)
- Skala
Materijali
- Koš za smeće ili spremnik visok najmanje 1 metar (za bunar)
- Mali plišani psić
- Štoperica
- Težina za dodavanje štenetu (kovanice, podloške, male igračke itd.)
- Skala
Proces
Koristite koš za smeće ili drugu posudu koja je visoka najmanje 1 metar. Stavite štene na dno posude (štenetu se može dodati težina za bolji izazov). Dopustite učenicima da pomoću svog uređaja spase štene dok ih tempirate.
Dizajn Challenge
Vi ste tim inženjera koji zajedno rade na dizajniranju i izradi uređaja koji može sigurno spasiti štene iz bunara s visine od jednog metra. U bunaru je ograničen kisik pa je presudno da štene spasite u roku od tri minute.
Kriteriji
- Spasite štene s visine od jednog metra
- Kompletno spašavanje u roku od 3 minute
ograničenja
- Koristite samo isporučene materijale
- Timovi mogu trgovati neograničenim materijalima
- Razbijte razred u timove od 2-4.
- Podijelite radni list Dizajn spasilačkog uređaja, kao i neke listove papira za skiciranje dizajna.
- Raspravite o temama u odjeljku Pozadine. Pitajte učenike jesu li ikada vidjeli vijesti ili na televiziji kako se neka osoba ili životinja spašava iz opasne situacije. Pozovite učenike da podijele o vrstama situacija koje su potaknule ova spašavanja i o kojoj je vrsti opreme riječ. Razgovarajte o tome da inženjeri moraju dizajnirati opremu kako bi se suprotstavili raznim izazovima spašavanja.
- Pregledajte postupak tehničkog dizajna, izazov dizajna, kriterije, ograničenja i materijale.
- Uputite učenike da počnu mozgati i skicirati svoje nacrte.
- Osigurajte svakom timu svoje materijale.
- Objasnite da studenti moraju dizajnirati i izraditi uređaj koji može sigurno spasiti štene iz bunara s visine od jednog metra. U bunaru je ograničen kisik, pa je presudno da štene spasu u roku od tri minute.
- 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 uređaj za spašavanje. 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.
- Ispitajte uređaje za spašavanje uklanjanjem šteneta iz bunara (koš za smeće) u roku od 3 minute. Štencu se može dodati težina za bolji izazov.
- Timovi bi trebali dokumentirati količinu vremena koje im je bilo potrebno za spašavanje šteneta.
- Kao razred razgovarajte o pitanjima za razmišljanje učenika.
- Za više sadržaja o toj temi, pogledajte odjeljak "Dublje kopanje".
Refleksija učenika (inženjerska bilježnica)
- Jeste li uspjeli stvoriti uređaj koji bi mogao spasiti štene iz bunara za manje od tri minute? Ako da, koliko je vremena trebalo? Ako ne, zašto nije uspio?
- Jeste li tijekom revizije odlučili revidirati svoj izvorni dizajn ili zatražiti dodatne materijale? Zašto?
- Jeste li pregovarali o bilo kakvim materijalnim poslovima s drugim timovima? Kako vam je taj proces uspio?
- Da ste mogli imati pristup materijalima koji se razlikuju od ponuđenih, što bi tražio vaš tim? Zašto?
- Mislite li da inženjeri moraju prilagoditi svoje originalne planove tijekom gradnje sustava ili proizvoda? Zašto bi mogli?
- Ako biste morali sve ponoviti, kako bi se promijenio vaš planirani dizajn? Zašto?
- Koje ste dizajne ili metode vidjeli da su drugi timovi pokušali za koje mislite da su dobro funkcionirali?
- Mislite li da biste lakše mogli dovršiti ovaj projekt da radite sami? Objasniti…
- Koje biste prilagodbe trebali napraviti u svom dizajnu da morate istodobno spašavati dva šteneta? Probaj!
- Mislite li da bi ovaj izazov bio drukčiji da spašavate osobu? Ako da, kako?
Izmjena za starije studente
Za starije učenike mogu se povećati specifikacije visine i težine. Za zdenac se može koristiti viši spremnik, a težeg šteneta ili čak 2 šteneta treba spasiti. Ako proučavaju jednostavne strojeve, studenti mogu dobiti vremenski bonus (npr. Dodatnih 30 sekundi) za svaki jednostavni stroj koji ugrade u svoj dizajn.
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.
Tehničko spašavanje
Tehnička oprema za spašavanje
Tehničke akcije spašavanja koriste profesionalci u ekstremnim hitnim situacijama. Prirodne katastrofe, strukturni kolapsi ili ozbiljne nesreće ponekad uzrokuju da žrtve budu zarobljene u zatvorenom ili složenom prostoru. Ove vrste hitnih slučajeva zahtijevaju od spasilačkih stručnjaka da iznad i izvan uobičajenih sredstava dođu do žrtava i pruže im pomoć. U tim su slučajevima potrebni specijalizirani alati i vještine za spašavanje života. Inženjeri moraju dizajnirati opremu za spašavanje kako bi udovoljili zahtjevima ovih vrlo teških operacija spašavanja.
Spas odozgo
U određenim hitnim slučajevima akcije spašavanja moraju se provoditi odozgo. Te bi situacije mogle uključivati spašavanje osobe ili životinje iz špilje, planine, mine ili krova. Nakon razornog uragana Katrina koji je 2005. pogodio SAD, mnoge je ljude trebalo spasiti s krovova helikopterom zbog ekstremnih poplava. Spašavanje užeta uključuje upotrebu najlonskih užadi, sidra i sustava remenica za spašavanje žrtava s visine. Spašavanje užetom koristi mehaničku prednost za podizanje žrtava na sigurno. Spasioci moraju biti vješti u skakanju i sigurnom vezivanju različitih vrsta čvorova prilikom spašavanja užetom. Spašavanje mina može biti posebno izazovno zbog požara, eksplozija, poplava, opasnih plinova ili upada, što zahtijeva dodatnu opremu i tehnike spašavanja.
Spašavanje u vodi koja se kreće
Kada se žrtva spašava iz vode koja se kreće, poput rijeka ili kanala za kontrolu poplava, to je također poznato kao "brzo spašavanje". Ova spašavanja obično se događaju tijekom poplava ili brodskih nesreća ili raftinga. U tim se situacijama često koriste oprema i tehnike za spašavanje užeta. Međutim, s obzirom na činjenicu da je u pitanju pokretna voda, potrebna je jača oprema i veća preciznost prilikom spašavanja cilja koji se kreće. Profesionalci koji provode brzi spas na vodi moraju razumjeti fiziku vode koja se kreće unutar kanala kako bi znali prepoznati gdje su opasnost i sigurnost. Također moraju razumjeti kretanje predmeta poput krhotina, automobila i ljudi u vodi koja se kreće. Brojni su izazovi uključeni u brzo spašavanje na vodi, uključujući prepreke, zavoje, zahvate i hipotermiju. Žrtve se mogu spasiti izvlačenjem konopa ili predmeta na sigurno, pomoću plutajućih uređaja, izravnim kontaktom ili helikopterom.
Spašavanje iz zatvorenog prostora
Ponekad se osoba ili životinja mora spasiti iz zatvorenog prostora poput kanalizacije, silosa ili podzemnog trezora. U tim je situacijama vrijeme najvažnije jer kisik može biti ograničen u tim malim prostorima. Mora se koristiti ventilacijska oprema kako bi se osiguralo da žrtve i spasioci dobivaju dovoljno kisika i da nisu izloženi otrovnim plinovima. Video i zvučna oprema često se koristi da bi se vidjela i čula žrtva zarobljena u zatvorenom prostoru. Komad opreme poznat kao narukvica često se koristi za oslobađanje zarobljenih žrtava iz zatvorenih prostora. Zglob se zavoji i povuče oko zgloba ili gležnja žrtve, a zatim se koristi za izvlačenje žrtve iz prostora.
Skijaško spašavanje
Spašavanja često treba provoditi u snježnim uvjetima. Ove se tehnike spašavanja koriste tijekom nezgoda na skijanju ili snowboardu ili tijekom lavina. Profesionalci koji su obučeni za pomoć i spašavanje ljudi u tim situacijama poznati su kao Skijaška patrola. Skijaška patrola često koristi opremu poput helikoptera, opreme za spašavanje užeta, tobogana i motornih sanki tijekom spasilačkih akcija.
Ako je žrtvu snijeg zakopao u slučaju lavine, mogu se koristiti svjetionici ili sonde. Svjetionik je oprema koja koristi radio signale za komunikaciju s drugim svjetionikom koji nosi žrtva. Što se netko više približi žrtvi, to jače zvuči signal. Nedavno je razvijena i nova vrsta svjetionika poznata kao digitalni pas za spašavanje od lavina, koji je programiran za rad pomoću mobitela. Jednom kada je poznata opća blizina žrtve, dugačak instrument poput štapa poznat kao sonda može se gurnuti u snijeg i pronaći njegovo točno mjesto. Gušenje je ozbiljan rizik za žrtve pokopane u lavini. Kako bi produžio vrijeme preživljavanja, denverski psihijatar i strastveni skijaš dr. Thomas Crowley izumio je uređaj sličan praćki nazvan Avalung. Avalung osigurava kisik žrtvi zakopanoj u lavini uvlačeći svježi zrak iz snježnog pokrivača i preusmjerava ugljični dioksid. Avalung može spasiocima kupiti dodatno vrijeme kada pokušavaju locirati i doći do zarobljene žrtve.
Spašavanje vozila
Kada se dogode automobilske nesreće, žrtve se ponekad zaglave u svojim vozilima. U nekim se slučajevima vozilo toliko ošteti da se vrata ne mogu otvoriti ili se žrtva prikvači za sjedalo ili ne može izaći iz vozila zbog ozljede. U tim se situacijama često mora koristiti hidraulična oprema za spašavanje, uključujući rezače, posipače i ovnove (poznate i kao Čeljusti života). Rezači se koriste za presijecanje metalnih dijelova automobila, poput okvira. Rasipači se koriste za odvajanje dijelova automobila koji su možda skršeni tijekom nesreće. Ovnovi se koriste za odgurivanje dijelova automobila, poput armaturne ploče, od žrtve. Ovi alati štede dragocjeno vrijeme kada pokušavaju doći do zarobljene žrtve.
Spašavanje iz urušene strukture
Kad se zgrada ili mina sruše, žrtve mogu biti zarobljene ispod planina krhotina. U ovom scenariju spasilački stručnjaci moraju se koristiti raznim tehnikama kako bi podigli ili ustalili smeće. Ovo je opasna operacija jer postoji rizik da krhotine mogu dodatno ozlijediti žrtvu. Ponekad spasilački stručnjaci mogu ručno iskopati žrtve. U drugim se slučajevima poluge ili uređaji na napuhavanje mogu koristiti za podizanje krhotina sa žrtve. Dizalice, buldožeri, pile, lanci, kablovi i užad mogu se koristiti za uklanjanje većih vrsta otpadaka. Krhotine se također mogu stabilizirati stvaranjem drvene konstrukcije, poznate kao jasle, koja se postavlja ispod krhotina. Nakon potresa magnitude 7.0 na Haitiju u siječnju 2010. godine, spasilački stručnjaci i stanovnici koristili su mnoge od ovih tehnika kako bi spasili i oporavili tisuće žrtava zarobljenih ispod ruševina iz urušenih građevina.
- 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).
- Prototip: Radni model rješenja za testiranje.
- Spas: Spasiti nekoga iz opasne ili uznemirujuće situacije.
- Tehničko spašavanje: Operacije koje koriste profesionalci u ekstremnim hitnim situacijama
Internetske veze
- Spašavanje uragana Katrina (http://videos.howstuffworks.com/discovery/35043- obalna straža-spašavanje-uragan-katrina-video.htm)
- ITEA standardi za tehnološku pismenost: sadržaj za proučavanje tehnologije (www.iteaconnect.org/TAA)
- Nacionalni standardi obrazovanja za znanost (www.nsta.org/publications/nses.aspx)
Preporučena literatura
- Inženjerski praktični sustavi za spašavanje užetom, Mike Brown (ISBN: 978- 0766801974)
Aktivnost pisanja
Napišite novinski članak u kojem ćete detaljno opisati smjelo spašavanje šteneta iz zdenca.
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
SADRŽAJ STANDARD F: Znanost u osobnoj i društvenoj perspektivi
Kao rezultat aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje
- Znanost i tehnologija u lokalnim izazovima
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 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 društvu
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 aktivnosti, svi bi učenici trebali razviti razumijevanje
Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 9-12 (dobi 14-18)
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 treba razviti razumijevanje
- Znanost i tehnologija u lokalnim, nacionalnim i globalnim izazovima
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.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.
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
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.
Dizajnirajte spasilački uređaj
Vi ste tim inženjera koji su dobili izazov da osmisle uređaj koji će moći spasiti štene iz bunara s visine od jednog metra. U kanalizaciji je ograničen kisik pa je presudno da štene spasite u roku od tri minute.
Faza planiranja
Nađite se kao tim i razgovarajte o problemu koji trebate riješiti. Zatim izradite i dogovorite dizajn vašeg uređaja za spašavanje. Morat ćete odrediti koje materijale želite koristiti.
Nacrtajte svoj dizajn u donjem okviru i obavezno navedite opis i broj dijelova koje planirate koristiti. Predstavite svoj dizajn razredu.
|
Nakon što primite povratnu informaciju od predavanja, možete revidirati plan svojih timova.
Faza izgradnje
Izgradite svoj uređaj za spašavanje. Tijekom gradnje možete odlučiti da su vam potrebni dodatni materijali ili da vaš dizajn treba promijeniti. Ovo je u redu - samo napravite novu skicu i revidirajte svoj popis materijala.
Faza ispitivanja
Svaki će tim testirati svoj uređaj za spašavanje. Svakako gledajte testove ostalih timova i promatrajte kako su funkcionirali njihovi različiti dizajni.
Faza procjene
Procijenite rezultate svojih timova, popunite radni list za evaluaciju i predstavite svoja saznanja predavanju.
Koristite ovaj radni list za ocjenu rezultata vašeg tima u lekciji "Rescue Rover":
- Jeste li uspjeli stvoriti uređaj koji bi mogao spasiti štene iz bunara za manje od tri minute? Ako da, koliko je vremena trebalo? Ako ne, zašto nije uspio?
- Jeste li tijekom revizije odlučili revidirati svoj izvorni dizajn ili zatražiti dodatne materijale? Zašto?
- Jeste li pregovarali o bilo kakvim materijalnim poslovima s drugim timovima? Kako vam je taj proces uspio?
- Da ste mogli imati pristup materijalima koji se razlikuju od ponuđenih, što bi tražio vaš tim? Zašto?
- Mislite li da inženjeri moraju prilagoditi svoje originalne planove tijekom gradnje sustava ili proizvoda? Zašto bi mogli?
- Ako biste morali sve ponoviti, kako bi se promijenio vaš planirani dizajn? Zašto?
- Koje ste dizajne ili metode vidjeli da su drugi timovi pokušali za koje mislite da su dobro funkcionirali?
- Mislite li da biste lakše mogli dovršiti ovaj projekt da radite sami? Objasniti…
- Koje biste prilagodbe trebali napraviti u svom dizajnu da morate istodobno spašavati dva šteneta? Probaj?
- Mislite li da bi ovaj izazov bio drukčiji da spašavate osobu? Ako da, kako?