შეინახეთ მაგარი

მასალების აგება (თითოეული გუნდისთვის)

საჭირო მასალები

• ქაღალდის ჭიქა
• თერმომეტრი
• ალუმინის კილიტა
• პლასტმასის ფურცლები
• ნაჭრის
• ბამბის ბურთები
• Moss
• მუყაო
• Straws
• Ქაღალდის სამაგრები
• შემკვრელი კლიპები
• ტანსაცმლის ქინძისთავები
• Wire
• სიმებიანი
• გადამუშავებული შესაფუთი ქაფი
• რეზინის შემსრულებლები

საცდელი მასალები

• წყალი
• Ice
• უფრო დიდი ქვევრი

მასალები

• წყალი
• Ice
• უფრო დიდი ქვევრი

პროცესი

გაცივდით წყალი დიდ ქვევრში ყინულით და მიიღეთ ტემპერატურის მაჩვენებელი ქვევრისგან. შეამოწმეთ თითოეული გუნდის საიზოლაციო სისტემა თითოეული გუნდის თასში თანაბარი რაოდენობის გაცივებული წყლის (ყინულის გარეშე) ჩაყრით. შემდეგ, გუნდები იზომება მათი გაცივებული წყლის ტემპერატურა ყოველ 10 წუთში 1 საათის განმავლობაში და ადგენენ შედეგებს.

დიზაინი გამოწვევა

თქვენ ხართ ინჟინრების გუნდის წევრი, რომლებიც გამოწვეულნი არიან იზოლაციის სისტემის აშენება კონტეინერის გამოყენებით, რომ გაცივებული წყლის ჭიქა არ გაათბო. თქვენი გუნდის გამოწვევაა ერთი საათის ბოლოს შეიმუშაოთ მოწყობილობა, რომლითაც გაცივებული წყალი უფრო გრილი იქნება ვიდრე სხვა გუნდის მოწყობილობებისა. თქვენ უნდა მოიფიქროთ გზა, რომ თერმომეტრი შეჩერდეს წყალში და შეძლოთ ტემპერატურის წაკითხვა საათის განმავლობაში.

კრიტერიუმები

• უნდა შეინახოთ წყლის გამაგრილებელი საათის განმავლობაში.
• უნდა იყოს თერმომეტრის წყალში შეჩერების საშუალება.
• ტემპერატურის მაჩვენებლები უნდა იქნას მიღებული ყოველ 10 წუთში 1 საათის განმავლობაში.

შეზღუდვები

• ტემპერატურის მაჩვენებლები უნდა იქნას მიღებული ყოველ 10 წუთში 1 საათის განმავლობაში.

1. გათიშეთ კლასი 2-3 გუნდში.
2. დაურიგეთ Keep It Cool სამუშაო ფურცელი, ასევე რამდენიმე ფურცელი ესკიზების დიზაინისთვის.
3. განიხილეთ თემები ფონის კონცეფციების განყოფილებაში. დაფიქრდით, ჰკითხეთ სტუდენტებს, როგორ ეხმარება თერმოსი ლანჩის ცხელ შენარჩუნებაში.
4. გადახედეთ საინჟინრო დიზაინის პროცესს, დიზაინის გამოწვევას, კრიტერიუმებს, შეზღუდვებს და მასალებს.
5. დაავალეთ მოსწავლეებს, დაიწყონ ტვინის შტორმის შეცვლა და მათი დიზაინის ესკიზირება.
6. თითოეულ გუნდს მიაწოდეთ თავისი მასალები.
7. აუხსენით, რომ მოსწავლეებმა უნდა შექმნან და ააშენონ საიზოლაციო სისტემა ჭიქის გამოყენებით, რომელიც წყალს მაქსიმალურად ცივს შეინარჩუნებს 1 საათის განმავლობაში. დიზაინმა უნდა დაუშვას თერმომეტრის შეჩერება ჭიქაში, რომლის ტემპერატურაც ჩანს. გუნდები მიიღებენ ტემპერატურის მაჩვენებლებს ყოველ 10 წუთში 1 საათში.
8. გამოაცხადეთ დროის დაპროექტება და მშენებლობა, რაც მათ აქვთ (რეკომენდებულია 1 საათი).
9. გამოიყენეთ ქრონომეტრი ან ონლაინ წამზომი (დროის უკუქცევის ფუნქცია), რომ დროულად გაატაროთ დრო. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). მიეცით სტუდენტებს რეგულარული "დროის შემოწმება", რათა ისინი შეასრულონ დავალებები. თუ ისინი იბრძვიან, დაუსვით შეკითხვები, რაც მათ პრობლემის გადაჭრისკენ უბიძგებს.
10. მოსწავლეები შეხვდებიან და შეიმუშავებენ გეგმას მათი საიზოლაციო სისტემის შესახებ. ისინი თანხმდებიან მათთვის საჭირო მასალებზე, წერენ / ადგენენ თავიანთ გეგმას და კლასს წარუდგენენ თავიანთ გეგმას. გუნდებს შეუძლიათ შეუზღუდავი მასალებით ვაჭრობა სხვა გუნდებთან, მათი ნაწილების იდეალური სიის შესაქმნელად.
11. გუნდები აშენებენ თავიანთ დიზაინს.
12. დაავალეთ მოსწავლეებს, მიიღონ ტემპერატურის მაჩვენებლები ყოველ 10 წუთში 1 საათში. შემდეგ, მათ უნდა ჩამოაყალიბონ თავიანთი კითხვები.
13. როგორც კლასს, იმსჯელეთ მოსწავლის რეფლექსიულ კითხვებზე.
14. ამ თემასთან დაკავშირებით დამატებითი შინაარსისთვის იხილეთ განყოფილება "უფრო ღრმად გათხრა".

სტუდენტური რეფლექსია (საინჟინრო რვეული)

1. რამდენად ჰგავდა თქვენი ორიგინალი დიზაინის აშენებულ იზოლირებულ ჭიქას? რა შეიცვალა? რატომ?
2. როგორ შეადარეთ თქვენი გუნდის ტემპერატურის სხვაობა დანარჩენ კლასს?
3. თუ ისევ გექნებოდათ შესაძლებლობა ეს პროექტი გამეკეთებინა, რას გააკეთებდა სხვაგვარად თქვენი გუნდი?
4. რა გითხრათ თქვენს გრაფიკში თქვენი მოწყობილობის ტემპერატურის შეცვლის სიჩქარის შესახებ?
5. თუ შეიძლებოდა გამოიყენოთ ერთი დამატებითი კომპონენტი, რომელიც არ მოგეწოდათ, რომელს აირჩევდით და რატომ?
6. გამოიყენა თუ არა თქვენსმა გუნდმა რომელიმე რამ, რაც შეიტყვეთ ვაკუუმის კოლბების შესახებ თქვენი დიზაინის დროს? თუ ასეა, როგორ და როგორ ფიქრობთ, რომ მან შეიტანა ცვლილება?
7. გუნდის სხვა დიზაინის რომელი ასპექტები მიიჩნიეთ ყველაზე ინოვაციურად? რატომ?

გაკვეთილი შეიძლება გაკეთდეს 1 კლასში, ხანდაზმული ასაკის მოსწავლეებისთვის. ამასთან, იმისთვის, რომ დაეხმარონ სტუდენტებს იჩქარონ და უზრუნველყონ სტუდენტის წარმატება (განსაკუთრებით მცირეწლოვანი სტუდენტებისათვის), გაკვეთილი გაყავით ორ პერიოდად, რაც სტუდენტებს უფრო მეტ დროს უთმობს ტვინის აზრს, იდეების შემოწმებას და მათი დიზაინის დასრულებას. შემდეგ საკვალიფიკაციო პერიოდში ჩაატარეთ ტესტირება და დებირი.

• გამტარობა: სითბოს გადაცემა ნივთიერების ნაწილაკების პირდაპირი კონტაქტით.
• შეზღუდვები: შეზღუდვები მასალასთან, დროს, გუნდის ზომასთან და ა.შ.
• კონვექცია: თერმული ენერგიის გადაცემა სითხეებში მოლეკულების მოძრაობის გამო.
• კრიტერიუმები: პირობები, რომლებსაც დიზაინი უნდა აკმაყოფილებდეს, როგორიცაა მისი საერთო ზომა და ა.შ.
• ინჟინრები: მსოფლიოს გამომგონებლები და პრობლემების გადამწყვეტი. ინჟინერიაში აღიარებულია ოცდახუთი ძირითადი სპეციალობა (იხ. ინფოგრაფიკა).
• საინჟინრო დიზაინის პროცესი: პროცესის ინჟინრები იყენებენ პრობლემების გადასაჭრელად. 
• გონების საინჟინრო ჩვევები (EHM): ინჟინრების აზროვნების ექვსი უნიკალური გზა.
• სითბოს გადაცემა: სითბოს გადაცემა შესაძლებელია სამი გზით: გამტარობა, კონვექცია და გამოსხივება.
• იზოლაცია: გამოიყენება ვაკუუმურ კოლბაში მაგარი ნივთების გრილი და ცხელი ნივთების შესანარჩუნებლად.
• გამეორება: ტესტი და ხელახალი დიზაინი არის ერთი გამეორება. გაიმეორეთ (მრავალჯერადი გამეორება).
• პროტოტიპი: შესამოწმებელი ხსნარის სამუშაო მოდელი.
• რადიაცია: სითბოს ენერგიის გადაცემა ცარიელი სივრცეში.
• ვაკუუმური კოლბა: ლითონის, მინის ან პლასტმასისგან დამზადებული ბოთლი ღრუ კედლებით. ვიწრო რეგიონი შიდა და გარე კედელს შორის არის ევაკუირებული ჰაერისგან, ამიტომ არის ვაკუუმი. ვაკუუმის იზოლატორად გამოყენება თავიდან აიცილებს სითბოს გადაცემას ორ კედელს შორის გამტარობით ან კონვექციის გზით.

ინტერნეტ კავშირი

• როგორ მუშაობს თერმოსი

რეკომენდებული საკითხავი

• შაუმის სითბოს გადაცემის მონახაზი (ISBN: 978-0070502079)
• 1001 გამოგონებამ, რომლებმაც შეცვალეს მსოფლიო (ISBN: 978-0764161360)

წერის აქტივობა

დაწერეთ ესე ან აბზაცი ინჟინერიის შესახებ, შეიცვალა სახლების იზოლირების ვარიანტები ბოლო 200 წლის განმავლობაში.

სასწავლო გეგმის ჩარჩოებთან შესაბამისობა

შენიშვნა: ამ სერიის გაკვეთილის გეგმები შეესაბამება ერთ ან რამდენიმე სტანდარტულ სტანდარტს:  

• აშშ – ს სამეცნიერო განათლების სტანდარტები (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• შემდეგი თაობის მეცნიერების სტანდარტები აშშ-ში (http://www.nextgenscience.org/) 
• საერთაშორისო ტექნოლოგიური განათლების ასოციაციის ტექნოლოგიური ცოდნის სტანდარტები (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• აშშ-ს მათემატიკის მასწავლებელთა ეროვნული საბჭო სკოლის მათემატიკის პრინციპებისა და სტანდარტების შესახებ (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• მათემატიკის შეერთებული შტატების ძირითადი ძირითადი სტანდარტები (http://www.corestandards.org/Math)
• კომპიუტერულ მეცნიერებათა მასწავლებელთა ასოციაცია K-12 კომპიუტერული მეცნიერების სტანდარტები (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

ეროვნული სამეცნიერო განათლების სტანდარტები K-4 კლასები (4-9 წლამდე)

შინაარსის სტანდარტი A: მეცნიერება, როგორც გამოკვლევა

საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლე უნდა განვითარდეს

• შესაძლებლობები, რომლებიც აუცილებელია სამეცნიერო კვლევისთვის 

შინაარსის სტანდარტი B: ფიზიკური მეცნიერება

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• ობიექტებისა და მასალების თვისებები 
• სინათლე, სითბო, ელექტროობა და მაგნეტიზმი 

შინაარსის სტანდარტი E: მეცნიერება და ტექნიკა 

საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლე უნდა განვითარდეს

• ტექნოლოგიური დიზაინის შესაძლებლობები 
• ურთიერთგაგება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების შესახებ 
• შესაძლებლობები განასხვაოს ბუნებრივი ობიექტები და ადამიანის მიერ შექმნილი საგნები 

შინაარსის სტანდარტი F: მეცნიერება პირად და სოციალურ პერსპექტივებში

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მეცნიერება და ტექნიკა ადგილობრივ გამოწვევებში 

შინაარსის სტანდარტი G: მეცნიერების ისტორია და ბუნება

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მეცნიერება, როგორც ადამიანის საქმე 

ეროვნული სამეცნიერო განათლების სტანდარტები 5-8-ე კლასები (10-14 წლამდე)

შინაარსის სტანდარტი A: მეცნიერება, როგორც გამოკვლევა

საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლე უნდა განვითარდეს

• შესაძლებლობები, რომლებიც აუცილებელია სამეცნიერო კვლევისთვის 

შინაარსის სტანდარტი B: ფიზიკური მეცნიერება

მათი საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მატერიაში არსებული თვისებები და თვისებები 
• ენერგიის გადაცემა 

შინაარსის სტანდარტი E: მეცნიერება და ტექნიკა

5-8 კლასებში აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლე უნდა განვითარდეს

• ტექნოლოგიური დიზაინის შესაძლებლობები 
• გაგება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის შესახებ 

ეროვნული სამეცნიერო განათლების სტანდარტები 5-8-ე კლასები (10-14 წლამდე)

შინაარსის სტანდარტი F: მეცნიერება პირად და სოციალურ პერსპექტივებში

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მეცნიერება და ტექნიკა საზოგადოებაში 

შინაარსის სტანდარტი G: მეცნიერების ისტორია და ბუნება

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მეცნიერების ისტორია 

ეროვნული სამეცნიერო განათლების სტანდარტები 9-12-ე კლასები (14-18 წლამდე)

შინაარსის სტანდარტი A: მეცნიერება, როგორც გამოკვლევა

საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლე უნდა განვითარდეს

• შესაძლებლობები, რომლებიც აუცილებელია სამეცნიერო კვლევისთვის 

შინაარსის სტანდარტი B: ფიზიკური მეცნიერება 

მათი საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მატერიის სტრუქტურა და თვისებები 
• ენერგიის დაზოგვა და არეულობის ზრდა 
• ენერგიისა და მატერიის ურთიერთქმედება 

შინაარსის სტანდარტი E: მეცნიერება და ტექნიკა

საქმიანობის შედეგად, ყველა მოსწავლე უნდა განვითარდეს

• ტექნოლოგიური დიზაინის შესაძლებლობები 
• გაგება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის შესახებ 

შინაარსის სტანდარტი F: მეცნიერება პირად და სოციალურ პერსპექტივებში

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• მეცნიერება და ტექნიკა ადგილობრივ, ეროვნულ და გლობალურ გამოწვევებში 

შინაარსის სტანდარტი G: მეცნიერების ისტორია და ბუნება

აქტივობების შედეგად, ყველა მოსწავლემ უნდა განავითაროს ცოდნა

• ისტორიული პერსპექტივები 

შემდეგი თაობის მეცნიერების სტანდარტები 3-5 კლასი (8-11 საუკუნეები)

ენერგეტიკის

• MS-PS3-3. გამოიყენეთ სამეცნიერო პრინციპები მოწყობილობის შესაქმნელად, კონსტრუირებისთვის და ტესტირებისთვის, რომელიც ან ამცირებს ან მაქსიმალურად ზრდის თერმული ენერგიის გადაცემას.

საინჟინრო დიზაინი 

სტუდენტებს, რომლებსაც აქვთ ურთიერთგაგების დემონსტრირება, შეუძლიათ:

• 3-5-ETS1-1. განსაზღვრეთ მარტივი დიზაინის პრობლემა, რომელიც ასახავს საჭიროებას ან სურვილს, რომელიც მოიცავს წარმატების განსაზღვრულ კრიტერიუმებს და მასალების, დროის ან ხარჯების შეზღუდვებს.
• 3-5-ETS1-2. შეადგინეთ და შეადარეთ პრობლემის მრავალი შესაძლო გადაწყვეტა იმის მიხედვით, თუ რამდენად კარგად აკმაყოფილებს თითოეული ამ პრობლემის კრიტერიუმებსა და შეზღუდვებს.
• 3-5-ETS1-3. დაგეგმეთ და ჩაატარეთ სამართლიანი ტესტები, რომლებშიც ცვლადები კონტროლდება და განიხილება ჩავარდნის წერტილები, მოდელის ან პროტოტიპის ასპექტების დასადგენად, რომელთა გაუმჯობესებაც შესაძლებელია.

შემდეგი თაობის მეცნიერების სტანდარტები 6-8 კლასი (11-14 საუკუნეები)

საინჟინრო დიზაინი 

სტუდენტებს, რომლებსაც აქვთ ურთიერთგაგების დემონსტრირება, შეუძლიათ:

• MS-ETS1-1 განსაზღვრავს დიზაინის პრობლემის კრიტერიუმებსა და შეზღუდვებს საკმარისი სიზუსტით, რათა უზრუნველყოს წარმატებული გადაწყვეტა, შესაბამისი სამეცნიერო პრინციპებისა და ადამიანებზე და ბუნებრივ გარემოზე პოტენციური ზემოქმედების გათვალისწინებით, რამაც შეიძლება შეზღუდა შესაძლო გადაწყვეტილებები.
• MS-ETS1-2 შეაფასეთ კონკურენტული დიზაინის გადაწყვეტილებები სისტემური პროცესის გამოყენებით, რათა დადგინდეს, რამდენად აკმაყოფილებენ ისინი პრობლემის კრიტერიუმებსა და შეზღუდვებს.

სტანდარტები ტექნოლოგიური წიგნიერებისათვის - ყველა საუკუნე

ტექნოლოგიის ბუნება

• სტანდარტი 1: სტუდენტებს განუვითარდებათ ცოდნა ტექნოლოგიის მახასიათებლებისა და მოცულობის შესახებ.
• სტანდარტი 3: სტუდენტებს განუვითარდებათ ურთიერთობების ცოდნა ტექნოლოგიასა და ტექნოლოგიასა და სხვა სასწავლო სფეროებს შორის.

ტექნოლოგია და საზოგადოება

• სტანდარტი 4: სტუდენტებს გაეცნობიან ტექნოლოგიური კულტურული, სოციალური, ეკონომიკური და პოლიტიკური ეფექტების შესახებ.
• სტანდარტი 5: სტუდენტებს გააცნობენ გარემოზე ტექნოლოგიის გავლენის ცოდნას.
• სტანდარტი 6: სტუდენტებს განუვითარდებათ საზოგადოების როლი ტექნოლოგიის განვითარებასა და გამოყენებაში.
• სტანდარტი 7: სტუდენტებს განუვითარდებათ ტექნოლოგიის გავლენის ისტორია.

დიზაინი

• სტანდარტი 8: მოსწავლეებს განუვითარდებათ დიზაინის ატრიბუტების გაგება.
• სტანდარტი 9: სტუდენტებს განუვითარდებათ საინჟინრო დიზაინის გაგება.
• სტანდარტი 10: სტუდენტებს გააცნობიერებენ პრობლემების გადაჭრის, კვლევისა და განვითარების, გამოგონებისა და ინოვაციების და ექსპერიმენტების როლის შესახებ.

შესაძლებლობები ტექნოლოგიური სამყაროსთვის

• სტანდარტი 11: სტუდენტებს განუვითარდებათ დიზაინის პროცესის გამოყენების უნარები.

• არაბული