보트와 딱정벌레

빌드 재료(팀별)

필수 자료

• 클레이/플라스티신 모델링
• 모델링 점토를 조각으로 나누기 위한 크기 조정
• 장난감 보트/배
• 보트를 테마로 한 크레용과 색칠공부

시험 재료

• 팽창식 놀이 수영장/탱크 또는 물의 큰 그릇
• 플라스틱 테이블 커버

소스

• 팽창식 놀이 수영장/탱크 또는 물의 큰 그릇
• 플라스틱 테이블 커버 

방법

학생들이 보트를 조각할 때 디자인이 얼마나 잘 뜨는지 테스트하게 합니다. 그런 다음 보트를 변경(재설계)하고 떠 있는 디자인이 될 때까지 다시 테스트할 수 있습니다.

디자인 도전

당신은 모델링 점토로 보트를 만드는 임무를 맡은 엔지니어입니다. 계획한 디자인의 그림을 그리고, 보트를 조각하고, 물 위에 띄워 테스트하십시오. 가라앉으면 보트를 변경(재설계)하고 보트가 떠 있을 때까지 다시 테스트하십시오. 

기준 

• 디자인의 그림을 그립니다
• 점토 모델링으로 보트 조각하기

제약

• 모델링 점토만 사용하여 보트를 만들 수 있습니다.

교사 자료 시트의 주제를 검토하고 공유합니다. 배경 개념 섹션의 주제를 검토하십시오. 다음 짧은 이야기는 실습 활동에 학생들을 참여시키기 위한 시작으로 사용할 수 있습니다.

옛날 옛적에 자신이 얼마나 빨리 달릴 수 있는지 모든 사람에게 말하기를 좋아하는 딱정벌레가 있었습니다. "나는 공원에서 가장 빠른 곤충입니다."라고 그는 말했습니다. 그의 느리고 꾸준한 친구 달팽이는 그의 자랑을 듣는 데 지쳐서 그에게 경주에 도전했습니다. "하." 딱정벌레는 속으로 생각했다.

대회 당일에는 공원에 있던 벌레들이 모두 모여서 구경했습니다. 지네는 경주를 시작하기 위해 바둑판 무늬 깃발을 흔들었다. 딱정벌레는 최대한 빨리 출발선을 지나쳤고, 달팽이는 조심스럽게 조금씩 앞으로 나아갔습니다. 딱정벌레는 "너는 그 느리고 느린 속도로 이 경주에서 절대 이길 수 없다"고 외쳤다.

딱정벌레는 뛰다가 숨이 차서 마침내 작은 연못에 도달했습니다. 그는 “나는 시간이 많다. 난 그냥 연못 주위를 돌아다닐 거야.” 딱정벌레는 그의 길에 속도를 냈다.

달팽이는 조금씩 길을 따라 기어갔습니다. 연못에 다다르자 그녀는 “내가 어떻게든 물 위를 떠다닐 수 있다면 훨씬 짧을 텐데”라고 생각했습니다. 아마도 나는 배를 만들 수 있을 것입니다. 

달팽이가 잎사귀와 나뭇가지, 덩굴을 모았습니다. 그녀는 연못의 물 위를 부드럽게 미끄러지듯 미끄러지듯 이동할 수 있도록 작은 배를 만들었습니다. 반대편에 도착했을 때 그녀는 배에서 내렸고 결승선에서 그녀를 기다리고 있는 모든 친구들을 볼 수 있었습니다.

달팽이는 마침내 결승선을 통과할 때까지 길을 따라 조금씩 기어갔다. 그녀의 친구들은 모두 환호했다. “달팽이 만세!” 그들은 울었다. 잠시 후 딱정벌레가 결승선을 가로질러 달려왔습니다. "네가 날 이겼다는게 믿기지 않아!" 그는 말했다. 달팽이는 미소를 지으며 대답했습니다. "가장 빠른 것이 항상 전부는 아닙니다." "때로는 잠시 속도를 늦추고 도전에 대해 생각하면 훌륭한 솔루션을 찾을 수 있습니다."

1. 학급을 2-3개의 작은 그룹으로 나눕니다. 
2. 그룹 1이 물과 모델링 점토에 접근할 수 있도록 교실을 설정하십시오. 그룹 2는 계획된 디자인을 그리고 색칠합니다.세 번째 그룹은 장난감 보트/배와 함께 놀이 활동에 참여하거나 물 테마로 시트에 색칠하기(범선의 돛 색칠하기)를 선택할 수 있습니다.
3. 다음으로, 웅덩이 또는 물 탱크와 유출로부터 표면을 보호하기 위해 플라스틱 테이블 덮개로 작업 공간을 설정합니다.
4. 동일한 크기와 무게의 모형용 점토를 여러 개 준비하되 준비되지 않은 점토는 남겨둡니다. 점토 덩어리가 왜 모든 학생들에게 '공정한 시험'이 되도록 동일한지 설명합니다.
5. 각 학생에게 모형용 점토 조각을 주어 보트를 조각하게 합니다. 더 나은 감독을 위해 조각할 때 학생들을 2-3개의 소그룹으로 유지하는 것이 좋습니다.
6. 학생들에게 보트가 어떻게 생겼는지 먼저 생각하게 합니다. 그들은 계획된 디자인의 그림을 그려야 합니다.
7. 계획된 디자인을 그린 후 학생들은 보트를 조각해야 합니다. 보트를 만들 때 물웅덩이에 접근할 수 있도록 하여 보트가 얼마나 잘 떠 있는지 테스트합니다. 테스트할 때마다 보트가 더 잘 뜨도록 변경(재설계)할 수 있습니다.
8. 학생들이 보트를 계획하고 조각할 때 학생들과 상호작용할 때 어휘를 사용하세요.
   Float - 물(또는 액체) 위에 떠 있다
   Sink - 수면 아래로 내려가는 것
   선체 – 선박 또는 보트의 주요 부분: 선박 또는 보트의 갑판, 측면 및 바닥
   변위 – 떠 있는 물체가 물리적으로 물을 밀어내는 경우
   변위 - 같은 무게의 부유체(선박)에 의해 변위된 물의 부피 또는 무게
   부력 - 물체가 물 위에 뜨는 능력
9. 학생들이 떠 있는 보트를 성공적으로 조각했다면, 학급 토론을 하고 아래의 반성 질문에 대해 이야기하십시오.

선택적 확장 활동

배에 달팽이가 있는 척하기 위해 학생들에게 배에 무게를 추가하게 합니다(작은 장난감, 동전, 무게가 거의 같은 물건). 다시 학생들에게 결과에 따라 보트를 테스트하고 변경(재설계)하게 합니다.

학생 반영

1. 당신의 배가 가라앉았나요, 뜨었나요? 그것이 뜨지 않았다면 더 많은 물을 옮기도록 어떻게 바꾸셨습니까?
2. 배가 뜨기 전에 몇 번이나 다시 테스트하고 조각해야 했습니까?
3. 보트 선체의 모양을 변경해야 했습니까?
4. 다른 학생들의 보트는 어땠나요?
5. 부력 수단으로 배웠습니까?

수업은 고학년 학생의 경우 1회 수업 시간에 완료할 수 있습니다. 그러나 학생들이 서두르지 않도록 하고 학생의 성공을 보장하기 위해(특히 어린 학생의 경우) 수업을 두 기간으로 나누어 학생들에게 브레인스토밍, 아이디어 테스트 및 디자인을 완성할 더 많은 시간을 제공합니다. 다음 수업 시간에 테스트 및 보고를 수행합니다.

일반적인 오해

표면 장력 – 일부 어린이는 표면 장력을 사용하여 물 표면을 가로질러 '스케이트'할 수 있는 벌레에 익숙할 것이며 보트가 뜨는 이유에 대한 설명을 제공할 것입니다. 그들은 물의 반월판에서 '떠다니는' 종이 클립을 보았을 것입니다(실제로는 떠 있는 것이 아니라 균형을 잡고 있는 것입니다). 다시 말하지만, 이것은 표면 장력입니다. 

구멍이 있는 물체는 뜰 수 없습니다. 일부 어린이는 배의 선체에 틈이 있는 상태로 떠 있을 수 없기 때문에 항상 그럴 것이라고 생각할 것입니다.

가벼운 것은 뜨고, 무거운 것은 가라앉습니다. - 이전에 아이들이 물놀이를 하게 했다면(그러길 바랍니다!!!) 아이들은 이미 물에 뜨고 가라앉는 원리에 익숙해지고 사전 지식이 있을 것입니다. 이것은 그들이 지나치게 일반화할 수 있는 몇 가지 아이디어를 갖게 될 것이며 부드럽게 수정해야 합니다.

금속은 너무 무거워서 뜨기 어렵습니다. 우리는 종종 아이들이 작은 방법으로 재료를 실험하도록 허용하기 때문입니다(아이디어를 일반화하도록 요청하기 전에 이와 같은 잘못된 개념을 제시할 수 있음). 이것은 위의 오해와 연결됩니다.

표면 장력은 정말 특별한 과학적 원리입니다. 이것에 대해 잘 알고 계시네요. 매우 흥미롭습니다! 그러나 이 활동의 ​​경우 우리는 배의 선체와 물 분자 사이의 연결을 끊습니다. 그래서 긴장이 풀리고 배가 갑자기 가라앉습니다… 종이 클립이나 벌레처럼, 비누 한 방울이나 큰 파도에 긴장이 끊어지면.

설명 수정 

구멍이 있는 물체는 뜰 수 없습니다. 여러분이 만든 것처럼 보트의 경우 이것이 사실입니다. 우리는 이것이 변위 때문이라는 것을 알았습니다. 구멍이 있는 보트에서 물은 방해가 되지 않고 다시 새어 들어와 선체를 채우고 보트는 가라앉습니다. (자신의 모형 보트로 이것을 보여줍니다. 빨리 작동하도록 적당한 구멍을 뚫습니다.) 

그러나 일부 물체에는 구멍이 있고 여전히 떠 있습니다. 부석, 스폰지, 나무와 같은 물건. 그 이유는 내부에 갇힌 공기 주머니가 있기 때문입니다. 이렇게 하면 물체가 물보다 훨씬 가벼워지므로 (부력 때문에) 여전히 맨 위에 떠 있습니다. 어떤 것(예: 스폰지)은 공기 주머니를 물로 채우고 점차 가라앉지만 나무와 같은 다른 것들은 그렇지 않습니다. 많은 사람들이 나무로 노 젓는 배와 카누를 만드는 이유는 매우 부력적입니다. 

가벼운 것은 뜨고 무거운 것은 가라앉는다 – 이것은 일반적으로 사실이기 때문에 정말 좋은 관찰입니다. 코르크, 고무 오리, 장난감 보트 대 바위, 포크나 열쇠와 같은 단단한 물체와 같이 이것이 올바른 예를 몇 가지 생각해 보라고 어린이들에게 요청하십시오. 그러나 부력과 변위 때문에 이 활동에서 했던 방식으로 디자인하고 모양을 만든다면 무거운 물건을 뜨게 할 수 있습니다. 어린이들이 보거나 타본 경험이 있는 페리 보트나 기타 크고 무거운 물건에 대해 이야기할 수 있습니까? 그렇지 않다면 유람선이나 다른 보트 타기에 대한 자신의 경험을 이야기할 수 있습니다. 

금속은 너무 무거워서 뜨기 어렵습니다. 위의 설명을 사용하여 유조선, 항공모함 등과 같은 바다에 있는 대형 금속 선박의 사진으로 보충할 수 있습니다.

• 선체: 선박 또는 보트의 주요 부분: 선박 또는 보트의 갑판, 측면 및 바닥
• 부력: 물체가 물 위에 뜨는 능력
• 제약: 재료, 시간, 팀 규모 등의 제한
• 기준: 전체 크기 등 디자인이 충족해야 하는 조건
• 변위 – 떠 있는 물체가 물리적으로 물을 밀어내는 경우
• 변위 - 같은 무게의 부유체(선박)에 의해 변위된 물의 부피 또는 무게
• Float: 물(또는 액체) 위에 떠 있다
• 엔지니어: 세계의 발명가이자 문제 해결사. 엔지니어링 분야에서 XNUMX개의 주요 전문 분야가 인정됩니다(인포그래픽을 보다).
• 엔지니어링 설계 프로세스: 프로세스 엔지니어가 문제를 해결하는 데 사용합니다. 
• EHM(Engineering Habits of Mind): 엔지니어가 생각하는 XNUMX가지 고유한 방식.
• 반복: 테스트 및 재설계는 한 번의 반복입니다. 반복합니다(여러 번 반복).
• 프로토타입: 테스트할 솔루션의 작업 모델.
• Sink : 수면 아래로 내려가는 것
• 표면장력: 액체의 표면이 강한 효과.
  

쓰기 활동 

• 수영장에서 당신의 보트에 무슨 일이 일어났는지 그림을 그립니다. (이는 활동에 대한 학생의 이해도를 평가하는 데 사용할 수 있습니다.) 
• 학생에게 그림과 함께 활동을 설명하는 문장이나 단어(나이/능력에 따라 다름)를 쓰게 하십시오: 예: 'sink' 또는 'float'. 일부 어린이는 다음과 같은 단어를 추적하기 위해 점선 모델이 필요합니다. My boat floats.

커리큘럼 프레임워크에 맞게 조정 

참고 : 이 시리즈의 수업 계획은 다음 표준 세트 중 하나 이상에 맞춰져 있습니다.  

• 미국 과학 교육 표준  

(http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962) 

• 미국 차세대 과학 표준(http://www.nextgenscience.org/)  • 국제 기술 교육 협회의 기술 문해력 기준(http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf) 
• 미국 수학 교사 협의회의 학교 수학 원칙 및 표준(http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909) • 수학에 대한 미국 공통 핵심 주 표준  

(http://www.corestandards.org/Math) 

• 컴퓨터 과학 교사 협회 K-12 컴퓨터 과학 표준(http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html) 

국가 과학 교육 표준 K-4 학년(4 – 9세) 내용 표준 A: 탐구로서의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은 

• 과학적 탐구에 필요한 능력  
• 과학적 탐구에 대한 이해  

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술  

활동의 결과로 모든 학생들은 

• 기술 설계 능력  

차세대 과학 표준 – 3-5학년(8-11세) 엔지니어링 설계

이해를 보여주는 학생은 다음을 할 수 있습니다. 

• 3-5-ETS1-1. 성공에 대한 특정 기준과 재료, 시간 또는 비용에 대한 제약을 포함하는 필요 또는 욕구를 반영하는 단순한 설계 문제를 정의합니다. 
• 3-5-ETS1-2.각각이 문제의 기준 및 제약 조건을 얼마나 잘 충족하는지에 따라 문제에 대한 여러 가능한 솔루션을 생성하고 비교합니다. 
• 3-5-ETS1-3.개선할 수 있는 모델 또는 프로토타입의 측면을 식별하기 위해 변수를 제어하고 실패 지점을 고려하는 공정한 테스트를 계획하고 수행합니다. 

기술 문해력 표준 – 모든 연령대

디자인 

• 표준 8: 학생들은 디자인의 속성에 대한 이해를 발전시킬 것입니다.
• 표준 9: 학생들은 엔지니어링 설계에 대한 이해를 발전시킵니다. 
• 표준 10: 학생들은 문제 해결, 연구 및 개발, 발명 및 혁신, 문제 해결에서의 실험의 역할에 대한 이해를 개발합니다.

단일 스트림 재활용 시스템에서는 일련의 기계를 사용하여 혼합 재활용품을 올바른 범주로 분류합니다. 이 활동에서는 팀과 학급 단위로 작업하여 혼합 재활용품(플라스틱, 유리, 강철 캔 및 종이)을 네 가지 범주로 분류하는 시스템을 설계합니다.

1) 3명 또는 4명으로 구성된 팀으로 작업하여 각 유형의 재활용품을 혼합 쓰레기통에서 분리하는 방법을 브레인스토밍합니다. 자유롭게 일어나서 사용 가능한 다양한 자료를 조사해야 합니다. 귀하의 팀은 기계의 일부로 작동하여 시스템 실행을 도울 수 있지만(학생들은 컨베이어 벨트에서 재료를 잡아당기고 재료를 부딪치고 흔들 수 있음) 재활용품을 직접 처리할 수는 없습니다. 종이 재활용품도 건조 상태를 유지해야 합니다.

2) 팀으로 각 유형의 재활용품을 분리하기 위한 최선의 아이디어를 선택하십시오. 그런 다음 이러한 아이디어를 결합하여 전체 상자를 분류하기 위한 전체 시스템을 만듭니다.

3) 디자인을 스케치하고 학급에서 팀의 계획을 발표합니다.

4) 학급은 최고의 아이디어에 투표하고 새롭고 최종적인 디자인을 만듭니다.

5) 각 팀의 지정된 구성원은 사용 가능한 자료를 사용하여 이 시스템을 구축하기 위해 작업합니다.

6) 건물 팀이 시스템을 테스트합니다. 시스템이 어떻게 작동하는지 확인하십시오.

7) 무엇이 효과가 있었고 무엇이 효과가 없었는지 반원들과 토론한다. 시스템을 개선하고 변경해야 할 사항을 결정하는 방법을 브레인스토밍합니다.

8) 건물 팀이 변경 사항을 적용하고 개선된 시스템을 테스트합니다.

9) 무엇이 효과가 있었고 무엇이 효과가 없었는지 반원들과 토론한다. 시스템 개선에 도움이 된 변경 사항은 무엇입니까? 어떤 변화가 없었습니까? 세 번째 버전을 구축할 예정이라면 다른 어떤 변경 사항을 적용하시겠습니까?

2) 단일 스트림 분류 프로세스에서 사람의 눈과 손이 얼마나 중요하다고 생각하십니까? 언제, 어떤 자료를 위해 사람들이 가장 필요하다고 생각합니까?

3) 단일 스트림 재활용의 장점과 단점을 고려할 때 가치 있는 시스템이라고 생각하십니까? 그 이유는 무엇?

4) 귀하가 거주하는 지역의 재활용을 개선하기 위해 무엇을 할 수 있다고 생각하십니까?

• 스와힐리어