Craccare il codice

Materiali di costruzione (per ogni squadra)

Materiali richiesti

• Codici a barre di cinque diversi prodotti
• Accesso a Internet
• Carta

Design Challenge

Sei un team di ingegneri che ha la sfida di identificare i problemi associati all'attuale sistema di codici a barre e proporre un nuovo sistema o prodotto per migliorare l'attuale sistema di codici a barre.

1. Suddividi la classe in squadre di 2-4.
2. Distribuisci il foglio di lavoro Cracking the Code e alcuni fogli di carta per disegnare i progetti. 
3. Discuti gli argomenti nella sezione Concetti di base.
4. Rivedi la sfida del design. 
5. Prima che gli studenti inizino a fare brainstorming e progettare il proprio sistema di codifica o prodotto, istruire gli studenti a:
   - Visita il database Internet UPC (www.upcdatabase.com) e digita diversi codici a barre per identificare i prodotti.
   - Cerca e stampa i codici a barre per 5 articoli che potenzialmente vorrebbero acquistare.
   - Utilizzare il foglio di lavoro "Verifica del codice" per eseguire un controllo matematico sui codici a barre.
6. Istruire gli studenti a iniziare il brainstorming e delineare il loro sistema di codifica o prodotto. Prima di iniziare, chiedi loro di considerare tre carenze dell'attuale sistema di codici a barre (ad esempio, a volte il codice a barre è graffiato e il computer non può prenderlo, o talvolta la persona che effettua il check-out deve eseguirlo due o tre volte prima che il computer lo raccolga).
7. Spiega agli studenti che devono sviluppare un nuovo sistema di codifica o prodotto su carta per risolvere i problemi discussi al punto 6 sopra. Dovrebbero considerare l'aggiunta di nuovi vantaggi al sistema o al prodotto (ad esempio, un intero manuale del prodotto potrebbe essere incorporato in un chip che potrebbe indicare a una lavatrice futuristica quale temperatura impostare l'acqua per lavare in sicurezza un carico di camicie simili). 
8. Annuncia la quantità di tempo che hanno a disposizione per progettare (1 ora consigliata). 
9. Usa un timer o un cronometro in linea (funzione di conto alla rovescia) per assicurarti di rimanere puntuale. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dare agli studenti regolari "controlli del tempo" in modo che rimangano concentrati. Se hanno difficoltà, fai domande che li porteranno a una soluzione più rapida. 
10. Gli studenti si incontrano e sviluppano un piano per il loro sistema di codifica o prodotto. 
11. I team documentano il funzionamento del prodotto, disegnano i loro progetti su carta e scrivono una pubblicità per il nuovo sistema o prodotto indicando le sue tre caratteristiche principali.  
12. Le squadre presentano le loro idee alla classe in 3 forme.
    - Descrivi a parole come funziona il loro prodotto, tecnicamente.
    - Mostra gli schizzi del loro sistema / prodotto finale o di una situazione in cui viene utilizzato.
    - Condividi un annuncio pubblicitario per il nuovo prodotto indicando le sue tre caratteristiche principali. Durante la lezione, discuti le domande di riflessione degli studenti.
13. In classe, discuti le domande di riflessione degli studenti.
14. Per ulteriori contenuti sull'argomento, vedere la sezione "Scavare più a fondo".

Riflessione degli studenti (quaderno di ingegneria)

Chiedere agli studenti di leggere il comunicato stampa nei fogli di lavoro degli studenti e di rispondere alle seguenti domande sull'impatto che la tecnologia dei codici a barre e l'ingegneria del software hanno avuto sulla società:

1. In che modo pensi che la tecnologia e l'introduzione dei codici a barre abbiano influenzato la vita quotidiana del personale di cassa nei negozi di alimentari? Cos'è più facile? Cosa c'è di più difficile?
2. I codici a barre sui flaconi o sui tubi dei medicinali aiutano ad avvisare le persone degli effetti collaterali e delle linee guida per l'assunzione dei farmaci. Come pensi che questo influenzi la società?  
3. Quali considerazioni etiche discuterebbero gli ingegneri sulle donazioni di sangue con codici a barre?
4. Quali errori informatici potrebbero avere un impatto negativo sulla società attraverso il sistema di codici a barre? Dare esempi?
5. In che modo un ingegnere informatico o software può aiutare a prevenire gli errori nel sistema di codici a barre?
6. Quali altre applicazioni riesci a pensare in cui gli ingegneri potrebbero sviluppare apparecchiature per incorporare informazioni importanti? Altre implicazioni etiche?

La lezione può essere svolta in un solo periodo di lezione per gli studenti più grandi. Tuttavia, per aiutare gli studenti a non sentirsi di fretta e per assicurarne il successo (specialmente per gli studenti più giovani), dividi la lezione in due periodi dando agli studenti più tempo per fare brainstorming, testare le idee e finalizzare il loro progetto. Condurre il test e il debriefing nel prossimo periodo di lezione.

• Lettore di codici a barre: scanner ottico in grado di leggere i codici a barre
• Vincoli: limitazioni relative a materiale, tempo, dimensioni del team, ecc.
• Criteri: condizioni che il progetto deve soddisfare come le sue dimensioni complessive, ecc.
• Ingegneri: inventori e risolutori di problemi del mondo. Venticinque grandi specialità sono riconosciute in ingegneria (vedi infografica).
• Processo di progettazione ingegneristica: gli ingegneri di processo utilizzano per risolvere i problemi. 
• Engineering Habits of Mind (EHM): sei modi unici in cui pensano gli ingegneri.
• Iterazione: test e riprogettazione sono un'iterazione. Ripeti (più iterazioni).
• Prototipo: Un modello funzionante della soluzione da testare.
• UPC: sta per Universal Product Code, che è un codice a barre

Connessioni Internet

• American Mathematical Association: The Digital Revolution - Barcodes
• Ricerca di codici a barre

lettura consigliata

• Rivoluzione alla cassa: l'esplosione del codice a barre (ISBN: 0674767209)
• Codice: The Hidden Language of Computer Hardware and Software, di Charles Petzold (ISBN: 0735611319)
• Alzare il livello [Codice]: Il valore della tecnologia di identificazione automatica (ISBN: 0324300786)

Attività di scrittura 

• Studenti più giovani: scrivi un saggio o un paragrafo che descriva se ritieni che ci siano stati più errori nell'addebito di articoli in un negozio di alimentari prima o dopo l'implementazione del sistema di codici a barre scannerizzato dal computer.
• Studenti più grandi: scrivi un saggio o un paragrafo che descriva come sarebbe diverso gestire un negozio di alimentari se non ci fossero i codici a barre? Spiega come potrebbe essere stato condurre un elenco di inventario nel 1960. In che modo l'ingegneria informatica ha cambiato l'esperienza di acquisto?

Allineamento ai Curriculum Frameworks

Nota: I piani delle lezioni di questa serie sono allineati a uno o più dei seguenti gruppi di standard:  

• Standard statunitensi per l'educazione scientifica (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Standard scientifici di nuova generazione degli Stati Unitihttp://www.nextgenscience.org/) 
• Standards for Technological Literacy della International Technology Education Association (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Principi e standard del Consiglio nazionale degli insegnanti di matematica degli Stati Uniti per la matematica scolastica (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• US Common Core State Standards for Mathematics (http://www.corestandards.org/Math)
• Associazione degli insegnanti di informatica K-12 Standard di informatica (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Standard nazionali per l'educazione scientifica Gradi K-4 (età 4-9)

CONTENUTO STANDARD E: Scienza e tecnologia

Come risultato delle attività nei gradi 5-8, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Capacità di progettazione tecnologica 
• Comprensioni su scienza e tecnologia 

CONTENUTO STANDARD F: Scienza nelle prospettive personali e sociali

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di

• Rischi e benefici 
• Scienza e tecnologia nella società 

CONTENUTO STANDARD G: Storia e natura della scienza

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di

• Storia della scienza 

Standard nazionali per l'educazione scientifica Classi 5-8 (età 10-14)

CONTENUTO STANDARD E: Scienza e tecnologia

Come risultato delle attività nei gradi 5-8, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Capacità di progettazione tecnologica 
• Comprensioni su scienza e tecnologia 

CONTENUTO STANDARD F: Scienza nelle prospettive personali e sociali

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di

• Salute personale 
• Rischi e benefici 
• Scienza e tecnologia nella società 

CONTENUTO STANDARD G: Storia e natura della scienza

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di

• Natura della scienza 
• Storia della scienza 

Standard nazionali per l'educazione scientifica Classi 9-12 (età 14-18)

CONTENUTO STANDARD E: Scienza e tecnologia

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Capacità di progettazione tecnologica 
• Comprensioni su scienza e tecnologia 

CONTENUTO STANDARD F: Scienza nelle prospettive personali e sociali

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di

• Salute personale e comunitaria 
• Scienza e tecnologia nelle sfide locali, nazionali e globali 

Standard nazionali per l'educazione scientifica Classi 9-12 (età 14-18)

CONTENUTO STANDARD G: Storia e natura della scienza

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di

• Natura della conoscenza scientifica 
• Prospettive storiche 

Next Generation Science Standards Grades 3-5 (Age 8-11)

Le onde e le loro applicazioni nelle tecnologie per il trasferimento delle informazioni

Gli studenti che dimostrano comprensione possono:

• 4-PS4-3. Genera e confronta più soluzioni che utilizzano modelli per trasferire le informazioni.

Progettazione ingegneristica 

Gli studenti che dimostrano comprensione possono:

• 3-5-ETS1-1. Definire un semplice problema di progettazione che rifletta un bisogno o un desiderio che includa criteri specifici per il successo e vincoli su materiali, tempo o costi.
• 3-5-ETS1-2. Genera e confronta più possibili soluzioni a un problema in base alla probabilità che ciascuna di esse soddisfi i criteri e i vincoli del problema.

Principi e modelli di matematica scolastica

Comprendere i significati delle operazioni e il modo in cui si relazionano tra loro

• comprendere gli effetti della moltiplicazione e della divisione dei numeri interi;  
• identificare e utilizzare le relazioni tra le operazioni

Analisi dei dati e standard di probabilità 

• selezionare, creare e utilizzare rappresentazioni grafiche appropriate dei dati, inclusi istogrammi, box plot e grafici a dispersione

Risoluzione di problemi

• Risolvi i problemi che sorgono in matematica e in altri contesti 

Connessioni

• Riconoscere e applicare la matematica in contesti al di fuori della matematica 

Common Core State Standards for School Mathematics Grades 3-8 (età 8-14)

Operazioni e pensiero algebrico

• Moltiplica e dividi entro 100.
• CCSS.Contenuto.matematico.3.OA.C.7 Moltiplica e dividi fluentemente entro 100, utilizzando strategie come la relazione tra moltiplicazione e divisione (ad esempio, sapendo che 8 × 5 = 40, si conosce 40 ÷ 5 = 8) o proprietà delle operazioni. Entro la fine del grado 3, conoscere dalla memoria tutti i prodotti di due numeri di una cifra.
• Acquisisci familiarità con fattori e multipli.
• CCSS.Contenuto.matematico.4.OA.B.4 Trova tutte le coppie di fattori per un numero intero compreso tra 1 e 100. Riconosci che un numero intero è un multiplo di ciascuno dei suoi fattori. Determina se un dato numero intero compreso tra 1 e 100 è un multiplo di un dato numero di una cifra. Determina se un dato numero intero compreso tra 1 e 100 è primo o composto.

Common Core State Standards for School Mathematics Grades 3-8 (età 8-14)

Operazioni e pensiero algebrico

• Genera e analizza modelli.
• CCSS.Contenuto.matematico.4.OA.C.5 Genera un numero o un modello di forma che segue una determinata regola. Identifica le caratteristiche apparenti del modello che non erano esplicite nella regola stessa. Ad esempio, data la regola "Aggiungi 3" e il numero iniziale 1, genera i termini nella sequenza risultante e osserva che i termini sembrano alternarsi tra numeri dispari e pari. Spiega in modo informale perché i numeri continueranno ad alternarsi in questo modo.

Standard per l'alfabetizzazione tecnologica - Tutte le età

La natura della tecnologia

• Standard 1: gli studenti svilupperanno una comprensione delle caratteristiche e della portata della tecnologia.
• Standard 3: Gli studenti svilupperanno una comprensione delle relazioni tra le tecnologie e le connessioni tra la tecnologia e altri campi di studio.

Tecnologia e società

• Standard 4: gli studenti svilupperanno una comprensione degli effetti culturali, sociali, economici e politici della tecnologia.
• Standard 6: gli studenti svilupperanno una comprensione del ruolo della società nello sviluppo e nell'uso della tecnologia.
• Standard 7: gli studenti svilupperanno una comprensione dell'influenza della tecnologia sulla storia.

Design

• Standard 10: Gli studenti svilupperanno una comprensione del ruolo della risoluzione dei problemi, ricerca e sviluppo, invenzione e innovazione e sperimentazione nella risoluzione dei problemi.

Abilità per un mondo tecnologico

• Standard 13: gli studenti svilupperanno le capacità di valutare l'impatto di prodotti e sistemi.

Il mondo progettato

• Standard 17: gli studenti svilupperanno una comprensione e saranno in grado di selezionare e utilizzare le tecnologie dell'informazione e della comunicazione.

• Arabo
• Spagnolo