Két gomb hangjelző áramkör

Építési anyagok (minden csapat számára)

Szükséges anyagok

• Négy kisebb tartály vagy kartondoboz az újrahasznosítható anyagok elkülönítéséhez
• Lebontott kartondobozok vagy más kartonlapok
• Papírtekercs (csomagolás, műalkotások) vagy polcbélés (szállítószalaghoz használt)
• Laza háló

Opcionális anyagok

• Ventilátorok vagy hajszárítók
• Létra vagy lépcsős széklet (a csúszdák stb. Magasságának megváltoztatásához)
• Mágneses pálcák vagy más nagy mágnesek

Vizsgálati anyagok

• Tiszta, száraz újrahasznosítható anyagok (műanyagok, üveg, fém / alumínium dobozok és papír) nagy újrahasznosító tartályban vagy dobozban
• Hosszú asztal vagy néhány rövid asztal együtt

Anyagok

• Tiszta, száraz újrahasznosítható anyagok (műanyagok, üveg, fém / alumínium dobozok és papír) nagy újrahasznosító tartályban vagy dobozban
• Hosszú asztal vagy néhány rövid asztal együtt

Folyamat

Helyezze a tervet egy hosszú asztalra (vagy néhány rövid asztalra, amelyek együtt vannak elhelyezve), adjon hozzá újrahasznosítható anyagokat a tervhez, és dokumentálja, hogy az egyes tervek milyen jól rendezik az újrahasznosítható anyagokat külön ládákba.

Tervezés Challenge

Ön mérnökök csapata, akik kihívást jelentenek egy kétgombos zümmögő áramkör kifejlesztésének vázlatos rajzolásához, amely szimulálja, hogy az első és a hátsó ajtón lévő csengők hogyan csengethetnek csengőt vagy csengőt.

Kritériumai

• Rajzot kell rajzolni.
• A csengőnek szimulálnia kell, hogyan csenget egy ajtócsengő.

megszorítások

• Csak a mellékelt anyagokat használja.

1. Bontja az osztályt 3-4 fős csapatokra.
2. Ossza ki a Kétgombos zümmögő áramkör munkalapot, valamint néhány papírlapot a tervek vázlatához.
3. Beszélje meg a témákat a Háttérfogalmak részben. Beszélje meg, hogyan működik egy ajtócsengő. Legyen példája egy kétgombos hangjelzőre, amelyet meg kell mutatnia a diákoknak.
4. Tekintse át a mérnöki tervezés folyamatát, a tervezési kihívást, a kritériumokat, a korlátozásokat és az anyagokat.
5. Biztosítsa minden csapatnak az anyagaikat.
6. Magyarázza el, hogy a tanulóknak rajzolniuk kell egy sematikus diagramot, és fel kell építeniük egy kétgombos hangjelzőt.
7. Hirdesse meg, hogy mennyi ideig kell tervezniük és elkészíteniük (ajánlott 1 óra).
8. Használjon időzítőt vagy on-line stoppert (visszaszámláló funkció), hogy biztosan tartsa az időt. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Rendszeresen adjon a hallgatóknak „időellenőrzést”, hogy maradjanak a feladaton. Ha küzdenek, tegyen fel kérdéseket, amelyek gyorsabb megoldáshoz vezetnek.
9. Utasítsa a tanulókat, hogy az építés megkezdése előtt rajzoljanak sematikus diagramot a kétgombos hangjelző beállításáról.
10. A csapatok építik a terveiket.
11. Tesztelje a zümmögő kialakítását D elemmel.
12. Osztályként beszélje meg a diákok reflexiós kérdéseit.
13. A témával kapcsolatos további információkért lásd a „Mélyebb ásás” részt.

Bővítési ötlet

A diákok kétgombos hangjelző áramkört építenek, amely az egyik osztályteremből a másikba ér! 

Student Reflection (mérnöki jegyzetfüzet)

1. Korlátozható -e a kapcsolók száma, amelyeket össze lehet kötni, hogy a zümmögés megszólaljon? Ha igen, miért? Ha nem, miért nem?
2. Ez az áramköri koncepció működne egy garázskapu -nyitónál, két gombbal (az egyik az autóban és a másik a garázsban)? Miért? Miért ne?

Az óra akár 1 óra alatt is elvégezhető az idősebb tanulók számára. Annak érdekében azonban, hogy segítse a diákokat abban, hogy ne kapkodják el magukat, és biztosítsák a diákok sikerességét (különösen a fiatalabb hallgatók számára), ossza fel az órát két időszakra, így több idő jut a hallgatóknak az ötletelésre, az ötletek tesztelésére és a tervezésük véglegesítésére. Végezze el a tesztelést és a beszámolót a következő osztályidőszakban.

Mi az egyszerű áramkör? 

Egyszerű áramkör Az egyszerű áramkör három minimális elemből áll, amelyek a működő elektromos áramkör befejezéséhez szükségesek: áramforrás (akkumulátor), áram vagy áramvezető áram (vezeték) és elektromos ellenállás (lámpa), amely bármilyen eszköz működéséhez villamos energia szükséges. Az alábbi ábra egy egyszerű áramkört mutat, amely egy akkumulátort, két vezetéket, egy kapcsolót és egy izzót tartalmaz. A villamos áram az akkumulátor nagy potenciálú (+) kivezetéséből az izzón keresztül (meggyújtva), és vissza a negatív (-) pólusra, folyamatos áramlásban, amikor a kapcsoló bekapcsolt helyzetben van, így az áram folyam.

Egyszerű áramkör vázlatos rajza  

Az alábbiakban bemutatjuk az egyszerű áramkör sematikus ábráját, amely az akkumulátor, a kapcsoló és az izzó elektronikus szimbólumait mutatja.

A kapcsoló szimulálása 

A kapcsoló szimulálása vezeték leválasztásával vagy ceruza hozzáadásával

Számos módon szimulálhat egy kapcsolót egy egyszerű áramkörben. A huzal egyszerű eltávolítása és cseréje kapcsolóként szolgálhat. Egy másik egyszerű kapcsolás történhet úgy, hogy az egyik vezeték végét gumiszalag segítségével rögzítjük egy ceruza radírvégéhez. Ezután rögzítsen egy másik gumiszalagot a ceruza másik végére, és egyszerűen úgy, hogy a másik végét az összekötő huzal tetejére fekteti, majd leválasztja, létrehozott egy kapcsolót. Más típusú vezetők is alkalmazhatók a kapcsoló tervezésében, például alumínium fólia, hajtűk, gemkapcsok, papírrögzítők és néhány fém toll.

Ajánlott olvasmányok

• Elkotródik! Építsd meg saját elektronikus ajtócsengődet (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
• DK szemtanúi sorozat: villamos energia (ISBN: 0751361321)
• Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773), szemtanúi villamos energia
• Hogyan működik a tudomány, Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)

Írási tevékenység

Írjon egy esszét vagy egy bekezdést, amely leír két példát arra, hogy két gomb (kapcsoló) működtet elektromos készüléket (garázskapu, lépcsővilágítás, számítógép, amely az elektromos hálózatra van csatlakoztatva). Miben különböznek ezek az áramkörök a zümmerező példától?

Összehangolás a tanterv-keretekkel

Jegyzet: A sorozat óratervei a következő szabványok egy vagy többéhez igazodnak:

• S. Természettudományi oktatási szabványok (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Új generációs tudományos szabványok (http://www.nextgenscience.org/)
• A Nemzetközi Technológiai Oktatási Szövetség technológiai műveltségi normái (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. A Matematikatanárok Országos Tanácsa az iskolai matematika alapelvei és szabványai (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. A matematika általános alapszintű szabványai (http://www.corestandards.org/Math)
• Számítástechnika Tanárok Szövetsége K-12 Számítástudományi Szabványok (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Országos természettudományos oktatási szabványok K-4. Osztály (4–9 éves korosztály)

A TARTALOM STANDARD: A tudomány mint vizsgálat

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A tudományos vizsgálatok elvégzéséhez szükséges képességek
• Megértés a tudományos vizsgálatokról

B TARTALOM STANDARD: Fizikai tudomány

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak meg kell alakítania a megértést

• Fény, hő, elektromosság és mágnesesség

E. TARTALOMJEGYZÉK: Tudomány és technológia

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• Megértés a tudományról és a technológiáról

Országos természettudományos oktatási szabványok 5-8. Évfolyam (10-14 éves korig)

A TARTALOM STANDARD: A tudomány mint vizsgálat

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A tudományos vizsgálatok elvégzéséhez szükséges képességek
• Megértések a tudományos vizsgálatokról

B TARTALOM STANDARD: Fizikai tudomány

Tevékenységük eredményeként minden hallgatónak meg kell alakítania a megértést

• Energiaátadás

E. TARTALOMJEGYZÉK: Tudomány és technológia

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• Megértés a tudományról és a technológiáról

A következő generációs tudományos normák 3-5. Osztály (8-11. Évfolyam)

Energia      

A megértést tanúsító hallgatók:

• 4-PS3-4. Alkalmazzon tudományos ötleteket egy olyan eszköz tervezésére, tesztelésére és finomítására, amely az energiát egyik formáról a másikra konvertálja.

A következő generációs tudományos normák 3-5. Osztály (8-11. Évfolyam)

Mérnöki tervezés

A megértést tanúsító hallgatók:

• 3-5-ETS1-1. Határozzon meg egy egyszerű tervezési problémát, amely egy igényt vagy igényt tükröz, amely tartalmazza a siker meghatározott kritériumait, valamint az anyagok, az idő vagy a költség korlátozását.
• 3-5-ETS1-2. Készítsen és hasonlítson össze több lehetséges megoldást egy problémára annak alapján, hogy mindegyik valószínűleg megfelel-e a probléma kritériumainak és korlátozásainak.

A következő generációs tudományos normák 6-8. Osztály (11-14. Évfolyam)

Mérnöki tervezés

A megértést tanúsító hallgatók:

• MS-ETS1-2 Szisztematikus eljárás segítségével értékelje a versengő tervezési megoldásokat annak meghatározására, hogy azok mennyire felelnek meg a probléma kritériumainak és korlátozásainak.

A technológiai műveltség szabványai - minden korosztály számára

Design

• 8. szabvány: A hallgatók megismerik a tervezés tulajdonságait.
• 9. szabvány: A hallgatók megismerik a mérnöki tervezés megértését.

10. szabvány: A hallgatók megismerik a hibaelhárítás, a kutatás és fejlesztés, a találmány és az innováció, valamint a kísérletezés szerepét a problémamegoldásban.

Csapatként dolgozva ki kell fejlesztenie egy kétgombos zümmögő áramkört, amely szimulálja, hogy az első és a hátsó ajtó csengői hogyan csengethetnek hangjelzőt vagy csengőt. 

1. Olvassa el a csapatának biztosított diákreferencia -lapokat.
2. Rajzolja le az alábbi kétgombos zümmögő beállításának sematikus diagramját.
3. Miután a csapata életképes diagrammal rendelkezik, építse fel az áramkört a tanár által biztosított alkatrészekkel (vezeték, akkumulátor, két gomb (kapcsoló) és hangjelző).
4. Válaszoljon az alábbi tanulói feladatlapon feltett kérdésekre.
5. A csoport terveit bemutatja az osztálynak az építés után.

Rajzolja fel a kétgombos zümmögő áramkör vázlatát az alábbi mezőbe.

Korlátozható -e azon kapcsolók száma, amelyeket össze lehet kötni, hogy a csengő megszólaljon? Ha igen, miért? Ha nem, miért nem?

Ez az áramköri koncepció működne egy garázskapu -nyitónál, két gombbal (az egyik az autóban és a másik a garázsban)? Miért? Miért ne?

Fejlett ötlet - építsen kétgombos zümmögő áramkört, amely az egyik osztályteremből a másikba ér!