Izazov za toksični kokice
Ova lekcija upoznaje studente sa procesom projektiranja (EDP) - inženjeri procesa koriste se za rješavanje izazova dizajna. Studenti rade u timovima kako bi riješili izazov dizajnirajući i proizvod i postupak kako biste sigurno uklonili „otrovne“ kokice i spasili grad.
- Primijenite postupak inženjerskog dizajna da biste riješili izazov dizajna.
- Sastavite, testirajte i redizajnirajte prototip.
- Zaposlite timski rad i komunikaciju kako biste uspješno riješili izazov.
Starosne razine: 8 - 18
Građevinski materijali (za svaki tim)
Potrebni materijali
- 60 stopa užeta za odjeću (izrezano na 8 dijelova)
- 1 cijev za biciklističke gume promjera 18 ”- 22”
- 2 spremnika (32 oz)
- Zrna kokica (16 oz)
- Okrugla plastična navlaka za stol
- Odbrojavanje (sat odbrojavanja)
- Stavite dvije posude unutar kruga od 4 stope. Jedan (nesigurni spremnik) napola je pun otrovnih kokica. Drugi (siguran) spremnik dostupan je za dekontaminaciju. Studenti moraju upotrijebiti dostupne materijale kako bi pronašli način za siguran prijenos otrovnih kokica iz nesigurnog spremnika u siguran spremnik
Modifikacija
Za uzrast od 9 godina mlađi umjesto kokica koristite sljez. Što je lakši materijal koji se prenosi, to je lakši izazov. Za uzrast od 14 godina i više umjesto hula hoopa koristite kružnu stolnjaku promjera 8 '(ili zalijepljenim konopom). Što je veći promjer, to je izazov teži. Također će stariji studenti izazov predstavljati spremnici bez usana - limenke za kavu dobro funkcioniraju.
Dizajn Challenge
Vi ste tim inženjera s izazovom da spasite grad od otrovnih kokica. Limenka vrlo otrovnih kokica kontaminirala je krug promjera otprilike 4 metra. Otrovno područje proteže se do stropa. Ako se otrovne kokice ne prebace u siguran spremnik za dekontaminaciju u roku od sat vremena, tada će uništiti cijeli grad. Na ekipi je da spasi grad!
Kriteriji
- Nitko ne smije prijeći ravninu kruga s bilo kojim dijelom tijela
- Nije dopušteno izlijevanje, jer će kokice eksplodirati
- Kokice i spremnici ne mogu prelaziti ravninu kruga (mogu prelaziti samo užad i cijev gume)
ograničenja
- Popcorn se mora prenijeti u roku od 60 minuta ili će doći do katastrofe.
- Koristite samo priloženi materijal
Postupak
- Razbijte razred u timove od 4-6.
- Podijelite radni list Toxic Popcorn Design Challenge, kao i neke listove papira za skiciranje dizajna.
- Raspravite o temama u odjeljku Pozadine.
- Stavite dvije posude unutar kruga od 4 stope. Jedan (nesigurni spremnik) napola je pun otrovnih kokica. Drugi (siguran) spremnik dostupan je za dekontaminaciju. Studenti moraju upotrijebiti dostupne materijale kako bi pronašli način za siguran prijenos otrovnih kokica iz nesigurnog spremnika u siguran spremnik
- 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 prebaciti otrovne kokice iz jedne posude u drugu u roku od 60 minuta.
- Najavite da imaju 60 minuta za spas grada. Imat će 40 minuta da osmisle, izgrade, testiraju i redizajniraju svoje rješenje, a razred će imati 10 minuta da odabere najbolje rješenje klase za spas grada.
- 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 prijenos kokica. Dogovaraju se o materijalima koji će im trebati, napišu / nacrtaju svoj plan i prezentiraju svoj plan razredu.
- Timovi grade svoje dizajne.
- Timovi bi trebali dokumentirati svoj postupak prijenosa kokica i koje su materijale koristili.
- Kao razred razgovarajte o pitanjima za razmišljanje učenika.
- Za više sadržaja o toj temi, pogledajte odjeljke "Kopanje dublje" i "Primjene iz stvarnog svijeta".
Refleksija učenika (inženjerska bilježnica)
- Je li vaše rješenje spasilo grad?
- Što je dobro prošlo?
- Što nije dobro prošlo?
- Koji je vaš omiljeni korak u procesu inženjerskog dizajna i zašto?
- Koji je vaš omiljeni element dizajna i zašto?
- Da imate vremena za redizajn, koje biste promjene unijeli?
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.
Da biste razumjeli postupak inženjerskog dizajna, prvo morate razumjeti tehnologiju i inženjerstvo.
Tehnologija je svuda oko nas. Bilo koji proizvod (objekt koji je stvorila osoba) ili postupak (niz koraka koji donose rezultat) ljudi su osmislili za rješavanje problema. Većina stvari s kojima ste u kontaktu svaki dan je tehnologija. Na primjer: spajalica, čaša, čaše, klamerica, bočica i olovka itd. Koju tehnologiju svakodnevno koristite?
Inženjering je primjena znanosti i matematike na dizajn ili redizajn tehnologije za rješavanje problema i zadovoljavanje potreba. Tamo gdje znanstvenici proučavaju prirodni svijet, inženjeri dizajniraju svijet stvoren čovjekom. Inženjeri dizajniraju sve, od vreća za sendviče do podmornica, robota do roller coastera i zračnih jastuka do umjetnih srca! Možete li imenovati više tehnologija
inženjeri su dizajnirali? Pogledajte Najveća inženjerska dostignuća 20. stoljeća: (www.greatachievements.org) i pogledajte kako su inženjeri svijet učinili boljim mjestom.
Inženjerstvo je profesija s velikim brojem disciplina. Na primjer: strojarstvo, elektrotehnika, građevinarstvo, biomedicinsko inženjerstvo, inženjerstvo sustava, oceansko inženjerstvo, inženjerstvo materijala, itd. Možete li navesti još disciplina? Da biste saznali više o inženjerstvu i različitim disciplinama, posjetite www.tryengineering.org.
Proces inženjerskog dizajna Svim je inženjerima zajedničko jedno, a to je postupak koji koriste za rješavanje problema - naziva se procesom inženjerskog dizajna. Proces inženjerskog dizajna je inženjering ono što je znanstvena metoda znanosti.
- Tehnologija: Bilo koji proizvod ili postupak koji su ljudi osmislili za rješavanje problema.
- Inženjeri: Izumitelji i svjetski rješavači problema. Dvadeset i pet glavnih specijalnosti prepoznato je u inženjerstvu (vidi infografiku).
- Proces inženjerskog dizajna (EDP): Procesni inženjeri koriste za rješavanje problema.
- Inženjerske navike uma (EHM): Šest jedinstvenih načina razmišljanja inženjera.
- Kriteriji: Uvjeti koje dizajn mora zadovoljiti poput njegove ukupne veličine itd.
- ograničenja: Ograničenja s materijalom, vremenom, veličinom tima itd.
- Prototip: Radni model rješenja koje će se testirati.
- ponavljanje: Testiranje i redizajn je jedna ponavljanja. Ponovite (višestruke iteracije).
- Napetost: Vučna sila. Napetost je suprotna kompresija.
- kompresija: Sila potiskivanja. Kompresija je suprotna napetosti.
Internetske veze
- Najveća inženjerska dostignuća 20. stoljeća: grandtachievements.org
- NAE Veliki izazovi za inženjerstvo: NAE Veliki izazov za inženjerstvo
- Pregled otrovnog otpada: http://environment.nationalgeographic.com/environment/globalwarming/toxic-waste-overview.html
Preporučena literatura
- Inženjering grada: kako funkcionira infrastruktura (978-1556524196)
- Gospodarenje otpadom (978-1553193074)
Aktivnost pisanja
Timovi dizajniraju svoj proizvod i postupak samo na papiru, a zatim prosljeđuju svoj "izvještaj" (skice i pisani opis dizajna i postupka) drugom timu za izradu i testiranje. Ova će aktivnost otkriti je li izvještaj jasno napisan.
Usklađivanje s okvirima kurikuluma
Napomena: Svi planovi lekcija u ovoj seriji usklađeni su s Nacionalni standardi obrazovanja za znanost koje je izradilo Nacionalno istraživačko vijeće, a odobrilo ih je Nacionalno udruženje učitelja znanosti, a ako je primjenjivo i standardi Međunarodne asocijacije tehnološkog obrazovanja za tehnološku pismenost ili Nacionalno vijeće učitelja matematike, ravnatelji i standardi za školsku matematiku.
Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi K-4 (uzrasti 4 - 9)
SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija
Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati
- Sposobnost razlikovanja prirodnih predmeta od predmeta koje su stvorili ljudi
Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 5-8 (u dobi od 10 do 14 godina)
SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija
Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati
- Sposobnosti tehnološkog dizajna
- Razumijevanje znanosti i tehnologije
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
Standardi za tehnološku pismenost - sva vijeka
Tehnologija i društvo
- Standard 5: Studenti će razviti razumijevanje učinaka tehnologije na okoliš.
- Standard 7: Studenti će razviti razumijevanje utjecaja tehnologije na povijest.
dizajn
- Standard 10: Studenti će razviti razumijevanje uloge rješavanje problema, istraživanje i razvoj, izum i inovacije i eksperimentiranje u rješavanju problema.
scenario
Limenka vrlo otrovnih kokica kontaminirala je krug promjera otprilike 4 metra. Otrovno područje proteže se do stropa. Ako se otrovne kokice ne prebace u siguran spremnik za dekontaminaciju, tada će onečistiti i uništiti cijeli grad. Procjenjuje se da kokice imaju siguran život točno 60 minuta prije nego što eksplodiraju. Na nama je da spasimo grad!
Dizajn Challenge
Unutar kruga pronaći ćete dva spremnika. Jedan (nesigurni spremnik) napola je pun otrovnih kokica. Drugi (siguran) spremnik dostupan je za dekontaminaciju. Pronađite način za siguran prijenos otrovnih kokica iz nesigurnog spremnika u siguran spremnik, koristeći samo materijale koji su vam dostavljeni.
Kriteriji
1) Nitko ne smije prijeći ravninu kruga bilo kojim dijelom tijela.
2) Kokice i spremnici ne mogu prelaziti ravninu kruga. Samo konopi i cijev gume smiju se križati.
3) Nije dopušteno izlijevanje, jer će kokice eksplodirati.
ograničenja
1) Možete koristiti samo dostavljene materijale.
2) Kokice moraju biti prenesene u roku od 60 minuta ili će doći do katastrofe.
Članovi tima:___________________________________________________
Faza planiranja
Nađite se kao tim i razgovarajte o problemu koji trebate riješiti. Zatim razvijte i dogovorite postupak rješavanja izazova. Morat ćete odrediti koje materijale želite koristiti.
U nastavku nacrtajte svoj dizajn i obavezno navedite opis i broj dijelova koje planirate koristiti.
Faza izgradnje
Odaberite svoj najbolji dizajn proizvoda i najbolji dizajn procesa. Izradite svoj dizajn. 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 dizajn i postupak. Ako su vaš dizajn i postupak bili neuspješni, redizajnirajte i ponovno testirajte. Nastavite dok ne budete zadovoljni svojim rješenjem. Svakako gledajte testove ostalih timova i promatrajte kako su funkcionirali njihovi različiti dizajni.
Skicirajte svoj konačni PROIZVOD (obavezno označite svoju skicu):
Skicirajte svoj konačni PROCES (označite svoju skicu):
NAVEDITE KORACE PROCESA (budite što detaljniji)
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 na lekciji Izazov toksičnih kokica:
1) Je li vaše rješenje spasilo grad?
2) Što je dobro prošlo?
3) Što nije dobro prošlo?
4) Koji je vaš omiljeni korak u procesu inženjerskog dizajna i zašto?
5) Koji je vaš omiljeni element vašeg dizajna i zašto?
6) Da imate vremena za ponovni dizajn, koje biste promjene unijeli?