Spedisci il Chip
In questa lezione, gli studenti imparano come gli ingegneri sviluppano i requisiti di progettazione di imballaggi e lavorano in team per valutare le sollecitazioni esterne che gli ingegneri devono considerare quando sviluppano un pacchetto o un progetto di prodotto. Gli studenti sviluppano un piano, selezionano i materiali, producono il loro pacchetto, lo testano e valutano i risultati.
- Scopri la progettazione e la progettazione di prodotti tecnici.
- Scopri come soddisfare le esigenze della società.
- Scopri il lavoro di squadra e il lavoro in gruppo.
Livelli di età: 8 - 18
Materiali di costruzione (per ogni squadra)
Materiali richiesti
- Potato Chip (Pringles® o Lay's Stax® funzionano meglio)
Materiali alternativi
- Carta / cartoncino
- Cartone
- Corda
- Batuffoli di cotone
- Involucro di plastica
- Fazzoletti o tovaglioli di carta
- stuzzicadenti
- bastoncino del ghiacciolo
Materiali di prova
- Scatola grande
Materiali
- Scatola grande
Processi
- Ogni squadra progetterà e costruirà un pacchetto e lo testerà lanciandolo all'interno del team.
- Sulla base dei risultati del test, ogni team dovrebbe quindi creare un secondo pacchetto che verrà utilizzato durante il processo di test finale.
- Ogni squadra dovrebbe etichettare il proprio pacco con un nome di squadra
- Tutti i pacchi dovrebbero quindi essere raccolti, collocati in una grande scatola e l'intera classe dovrebbe partecipare a "urtare" la scatola per simulare il processo di spedizione.
- Una volta completato il test "box bumping", i team dovrebbero raccogliere i loro pacchetti e aprirli per ispezionare il loro chip. Ogni squadra dovrebbe registrare un punteggio basato su quanto segue:
- Per ogni confezione è necessario effettuare le tre misurazioni seguenti:
- Massa del pacco in chilogrammi / once ad almeno 3 cifre significative.
- Volume della confezione in centimetri cubi / pollici ad almeno 3 cifre significative.
- Punteggio di intattezza del chip sulla seguente scala:
- 100 punti: come nuovo, perfetto 50 punti: leggermente danneggiato; incrinato ma ancora tutto intero 10 punti: rotto in 2 - 5 pezzi 5 punti: rotto in 6-20 pezzi
- 1 punto: spezzato in più di 20 pezzi o sbriciolato
- Determina il punteggio complessivo di ogni pacchetto per determinare la squadra con il punteggio più alto. Usa la seguente equazione:
- Punteggio complessivo = punteggio di intattezza diviso per la massa (kg) per il volume (cc)
- Esempio: a. massa = 0.145 kg b. volume = 240 cc c. punteggio di intattezza = 100
- Punteggio complessivo: (c) 100 / [(a) 0.145 kg x (b) 240 cc] = 2.87
- Per ogni confezione è necessario effettuare le tre misurazioni seguenti:
Cosa fa un Packaging Engineer? Dai un'occhiata da vicino a ciò che fanno gli ingegneri del packaging. (Video 2:18)
Fonte: canale YouTube globale di Design Squad
Packaging che puoi mangiare? Sì, i ricercatori stanno sviluppando modi per ridurre i rifiuti con imballaggi commestibili. (Video 2:02)
Fonte: canale YouTube dell'American Chemical Society
Design Challenge
Siete un team di ingegneri di produzione che devono affrontare la sfida di progettare il pacchetto più piccolo e leggero possibile utilizzando materiali di uso quotidiano. Il pacchetto dovrebbe essere progettato per proteggere una singola patatina fritta se dovesse essere spedito tramite un servizio postale.
Criteri
- Progetta il pacchetto più piccolo e leggero possibile
- Non puoi mangiare le patatine!
vincoli
- Può utilizzare solo i materiali forniti.
- I materiali non utilizzati possono essere condivisi con altre squadre o i materiali possono essere scambiati.
Procedura
- Suddividi la classe in squadre di 2-4.
- Distribuisci il foglio di lavoro Ship the Chip e alcuni fogli di carta per disegnare i disegni.
- Discuti gli argomenti nella sezione Concetti di base.
- Rivedi il processo di progettazione ingegneristica, la sfida di progettazione, i criteri, i vincoli e i materiali. Se il tempo lo consente, rivedere "Applicazioni del mondo reale" prima di condurre la sfida di progettazione.
- Prima di istruire gli studenti a iniziare il brainstorming e ad abbozzare i loro progetti, chiedi loro di considerare quanto segue:
• In che modo le dimensioni dell'imballaggio si riferiscono all'articolo che viene spedito.
• In che modo sia le dimensioni che il peso del pacco influiscono sui requisiti dell'ufficio postale e sui costi di spedizione.
• Quanto sopravviverà il tuo pacco se si trova in fondo a una pila di scatole pesanti durante la spedizione. - Fornisci a ogni squadra i loro materiali.
- Spiega che gli studenti devono progettare un pacchetto che protegga una patatina fritta mentre viene spedita per posta.
- Annuncia il tempo a disposizione per progettare e costruire (1 ora consigliata).
- 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.
- Gli studenti si incontrano e sviluppano un piano per il confezionamento dei chip. Concordano i materiali di cui avranno bisogno, scrivono / disegnano il loro piano e presentano il loro piano alla classe. I team possono scambiare materiali illimitati con altri team per sviluppare il loro elenco di parti ideali.
- I team costruiscono i loro progetti.
- Testare i progetti del pacchetto (vedere la sezione Processo e materiali di prova) Utilizzare il foglio di lavoro Valutazione per guidare il processo di assegnazione del punteggio.
- In classe, discuti le domande di riflessione degli studenti.
- Per ulteriori contenuti sull'argomento, vedere le sezioni "Applicazioni del mondo reale" e "Scavare più a fondo".
Riflessione degli studenti (quaderno di ingegneria)
- Quale aspetto del design della confezione che ha ottenuto il miglior punteggio complessivo pensi che abbia portato al suo successo?
- Se avessi avuto la possibilità di rifare questo progetto, cosa avrebbe fatto di diverso il tuo team?
Modifica dell'ora
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.
Cosa fanno gli ingegneri di produzione?
Gli ingegneri di produzione lavorano spesso in team. Si incontreranno spesso con altri ingegneri e altri tecnici esterni per rivedere il processo di produzione, gli obiettivi e lo stato attuale. Gli ingegneri di produzione possono essere coinvolti nella pianificazione e nell'utilizzo della forza lavoro, nel flusso di lavoro e nella progettazione e pianificazione dello spazio per il processo di produzione. Possono essere coinvolti nella pianificazione del prodotto, fornendo input nella progettazione del prodotto originale, con un occhio a ciò che sarà necessario per fabbricare il prodotto in ultima analisi. La loro esperienza nell'efficienza della produzione è utile nella progettazione del prodotto e nella pianificazione del confezionamento. I laureati con una laurea accreditata in ingegneria gestionale possono essere coinvolti anche nell'ingegneria degli imballaggi. Lavorano nella maggior parte dei settori, in particolare su progetti o programmi più grandi che richiedono un'organizzazione e una pianificazione globale per garantire il successo. Gli studenti di ingegneria gestionale seguono corsi come contabilità, finanza, marketing, gestione delle operazioni, gestione generale, gestione strategica, gestione della tecnologia, ingegneria industriale e della qualità e ingegneria di produzione e imballaggio.
Opzioni di imballaggio
Gli ingegneri lavorano spesso con il marketing, le vendite e forse un reparto creativo quando consigliano i requisiti di imballaggio per un prodotto. Un buon imballaggio deve proteggere il prodotto, eliminare qualsiasi danno durante lo spostamento, la spedizione o la conservazione dei prodotti e anche rendere il prodotto attraente se deve essere esposto in un ambiente di consumo come un negozio di alimentari, un negozio di ferramenta o un grande magazzino. Per questo motivo, l'imballaggio è una parte fondamentale del processo di progettazione e ingegnerizzazione di un prodotto e gli ingegneri devono prendere in considerazione molti fattori tra cui aspetto, funzione e costi.
Selezione del materiale
Gli ingegneri devono considerare la durata, il costo e le prestazioni dei diversi materiali quando progettano i prodotti e il pacchetto in cui verranno spediti o in cui verranno visualizzati. Molti fattori aiuteranno a determinare quali materiali utilizzare, ad esempio per quanto tempo la confezione sarà sul prodotto, quanto è fragile o costoso il prodotto e se l'esposizione alla temperatura o all'umidità influirebbe sulle prestazioni del prodotto.
- vincoli: Limitazioni con materiale, tempo, dimensioni del team, ecc.
- Criteri: Condizioni che il design deve soddisfare come le sue dimensioni complessive, ecc.
- Ingegneri: Inventori e risolutori di problemi del mondo. Venticinque principali specialità sono riconosciute in ingegneria (vedi infografica).
- Processo di progettazione ingegneristica: Gli ingegneri di processo utilizzano per risolvere i problemi.
- Abitudini mentali ingegneristiche (EHM): Sei modi unici in cui pensano gli ingegneri.
- Iterazione: Test e riprogettazione è un'iterazione. Ripeti (più iterazioni).
- Ingegnere di produzione: progettare, integrare o migliorare sistemi di produzione o processi correlati.
- Massa: Peso misurato in grammi (g) o chilogrammi (kg).
- Prototipo: Un modello funzionante della soluzione da testare.
-
Volume: Dimensioni misurate in cm cubi. Calcolato moltiplicando la lunghezza per la larghezza per l'altezza di un oggetto.
Connessioni Internet
- Linee guida per l'imballaggio di Federal Express
- Servizio postale degli Stati Uniti - Come preparare un pacco
lettura consigliata
- Design di pacchetti strutturali (ISBN: 9057680440)
- Progettazione di imballaggi alimentari di successo (ISBN: 2940361339)
- Disegni speciali per imballaggi (ISBN: 9057680548)
Attività di scrittura
Scrivi un saggio o un paragrafo sul design di un packaging che ritieni possa essere migliorato per ridurre la quantità di plastica o altri materiali utilizzati o occupare meno spazio sugli scaffali dei negozi.
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 A: Science as Inquiry
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi
- Abilità necessarie per fare ricerca scientifica
- Comprensione sull'indagine scientifica
CONTENUTO STANDARD B: Scienze fisiche
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare una comprensione di
- Proprietà di oggetti e materiali
- Posizione e movimento degli oggetti
CONTENUTO STANDARD E: Scienza e tecnologia
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi
- Capacità di progettazione tecnologica
- Comprensione di scienza e tecnologia
CONTENUTO STANDARD F: Scienza nelle prospettive personali e sociali
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di
- Scienza e tecnologia nelle sfide locali
CONTENUTO STANDARD G: Storia e natura della scienza
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di
- La scienza come impresa umana
Standard nazionali per l'educazione scientifica Classi 5-8 (età 10-14)
CONTENUTO STANDARD A: Science as Inquiry
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi
- Abilità necessarie per fare ricerca scientifica
- Comprensioni sull'indagine scientifica
CONTENUTO STANDARD B: Scienze fisiche
Come risultato delle loro attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare una comprensione di
- Proprietà e cambiamenti di proprietà nella materia
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
- Scienza e tecnologia nella società
Standard nazionali per l'educazione scientifica Classi 9-12 (età 14-18)
CONTENUTO STANDARD A: Science as Inquiry
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi
- Abilità necessarie per fare ricerca scientifica
- Comprensioni sull'indagine scientifica
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
- Scienza e tecnologia nelle sfide locali, nazionali e globali
CONTENUTO STANDARD G: Storia e natura della scienza
Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare la comprensione di
- La scienza come impresa umana
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
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
Standard per l'alfabetizzazione tecnologica - Tutte le età
La natura 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.
Design
- Standard 8: gli studenti svilupperanno una comprensione degli attributi del design.
- Standard 9: gli studenti svilupperanno una comprensione della progettazione ingegneristica.
- 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 11: gli studenti svilupperanno le capacità di applicare il processo di progettazione.
- Standard 13: gli studenti svilupperanno le capacità di valutare l'impatto di prodotti e sistemi.
Il mondo progettato
- Standard 19: gli studenti svilupperanno una comprensione e saranno in grado di selezionare e utilizzare le tecnologie di produzione.
Progettazione e lavoro di squadra
Siete un team di ingegneri di produzione che devono affrontare la sfida di progettare il pacchetto più piccolo e leggero di tutti i team di ingegneri della vostra classe che proteggerà una singola patatina spedita per posta da una posizione remota alla vostra scuola.
Fase di pianificazione e progettazione
Ad ogni squadra è stato fornito un set di materiali. Esaminali come gruppo e disegna il design del tuo packaging nella casella sottostante o usa un'altra pagina. Pensa alla forza, alle dimensioni e al peso della confezione durante la progettazione della confezione. Potresti considerare quanto bene sopravviverà il tuo pacco se si trova in fondo a una pila di scatole pesanti durante la spedizione! Ci sono anche diverse regole che devi seguire, che il tuo insegnante esaminerà con te in modo che il tuo pacchetto non venga squalificato.
|
|
Fase di costruzione
Crea il tuo pacchetto, quindi completa le domande seguenti:
1) Quanto era simile il tuo design al pacchetto effettivo che hai costruito.
2) Se hai riscontrato la necessità di apportare modifiche durante la fase di costruzione, descrivi il motivo per cui hai effettuato le revisioni.
Fase di spedizione
Il tuo insegnante metterà a punto un sistema di spedizione per tutti i pacchi creati nella tua classe.
Fase di valutazione
Una volta che tutti i pacchi sono arrivati a scuola, lavorerai in team per valutare i pacchi.
Punteggio
Le seguenti tre misurazioni devono essere effettuate per ogni pacco in entrata:
- Massa del pacco in Kg ad almeno 3 cifre significative.
- Volume della confezione in centimetri cubi ad almeno 3 cifre significative.
- Punteggio di intattezza del chip sulla seguente scala:
100 punti: come nuovo, perfetto
50 punti: leggermente danneggiato; incrinato ma ancora intero
10 punti: suddiviso in 2-5 pezzi
5 punti: suddiviso in 6-20 pezzi
1 punto: suddiviso in più di 20 pezzi; sbriciolato
Determina il punteggio complessivo di ciascun pacchetto per determinare il "team di ingegneri" con il punteggio più alto. Usa la seguente equazione:
Punteggio di intattezza (c)
Punteggio complessivo = _________________________
[massa in Kg (a) x volume in cc (b)]
Esempio: a. massa = 0.145 kg b. volume = 240 cc c. punteggio di intattezza = 100
Punteggio complessivo: (c) 100 / [(a) 0.145 kg x (b) 240 cc] = 2.87
Crea un grafico per tenere traccia dei pacchetti per ogni team di ingegneri nella tua classe e vedere chi ha il miglior punteggio complessivo.
| ID pacchetto # | Massa (KG) | Volume (CC) | Punteggio di intattezza | Punteggio totale |
Riflessione
1) Quale aspetto del design della confezione che ha ottenuto il miglior punteggio complessivo pensi che abbia portato al suo successo?
2) Se avessi avuto la possibilità di rifare questo progetto, cosa avrebbe fatto di diverso il tuo team?
Presentazione del concorso
Come gruppo, fai una presentazione alla classe su ciò che hai imparato durante questa attività.
Traduzione del piano di lezione
