멀리 항해

빌드 재료(팀별)

필요한 재료(거래/가능성표)

• 빈 왁스 코팅 우유 또는 주스 상자
• 뚜껑이 있는 빈 물병
• 서
• 판지
• 아교
• 끈
• 알루미늄 호일
• 플라스틱 랩
• 구조
• 풍선
• 이쑤시게
• 아이스 스틱
• 고무 밴드
• 철사 

시험 재료

• 표준 중량(모래, 자갈, 수족관용 돌 등으로 채워진 동일한 액수의 동전 또는 작은 플라스틱 용기)
• 물
• 물통, 얕은 길이의 용기 또는 어린이용 수영장(최소 길이 1m)
• 다양한 속도의 헤어 드라이어 또는 소형 선풍기
• 테이프를 측정

소스

• 표준 중량(모래, 자갈, 수족관용 돌 등으로 채워진 동일한 액수의 동전 또는 작은 플라스틱 용기)
• 물
• 물통, 얕은 길이의 용기 또는 어린이용 수영장(최소 길이 1m)
• 다양한 속도의 헤어 드라이어 또는 소형 선풍기
• 테이프를 측정

방법

보트가 뜰 수 있도록 물통에 물을 미리 채우십시오. 일관성을 위해 각 팀의 보트를 배치할 시작점을 표시합니다.

보트에 정해진 무게를 싣고 출발점의 물통에 보트를 놓아 각 팀의 보트 디자인을 테스트합니다. 헤어드라이어/팬을 보트의 돛 쪽으로 향하게 하십시오. 모든 테스트에 대해 헤어 드라이어/팬을 동일한 속도로 설정하고 각 보트에서 동일한 거리를 유지합니다. 팀은 정지하거나 가라앉기 전에 보트가 이동한 거리를 측정하고 문서화해야 합니다.

디자인 도전

당신은 팬의 풍력 에너지를 이용하여 교실 수로를 가로질러 1미터를 항해하면서 정해진 무게를 지탱할 수 있는 범선을 설계하는 도전을 받은 해양 엔지니어 팀입니다.

기준

• 디자인은 정해진 무게(교사가 결정)를 유지해야 합니다.
• 헤어드라이어/선풍기의 힘으로 교실 수로를 따라 1미터 이동해야 함

제약

• 제공된 재료만 사용하십시오.
• 팀은 무제한 재료를 거래할 수 있습니다.

1. 수업을 2-3명의 팀으로 나눕니다.
2. Sail Away 워크시트와 스케치 디자인을 위한 종이 몇 장을 나누어 주십시오.
3. 배경 개념 섹션의 주제에 대해 토론합니다. 학생들에게 보트가 움직이는 동안 안정성을 위해 보트에 실어야 하는 무게가 보트에 어떻게 분산되어야 하는지 생각해 보라고 합니다. 그들은 또한 돛 재료가 무엇이며 보트에 부착하는 방법에 대해서도 생각해야 합니다.
   시간이 허락한다면 다음을 사용하여 항해 및 항해 시뮬레이터의 물리학을 검토하십시오.
   ● WB-Sails DynaSim http://www.wb-sails.fi/en/sail-technology/dynasim
   ● 항해의 물리학 http://newt.phys.unsw.edu.au/~jw/sailing.html
4. 엔지니어링 설계 프로세스, 설계 과제, 기준, 제약 조건 및 재료를 검토합니다.
5. 각 팀에 자료를 제공합니다.
6. 학생들은 배를 설계하고 제작해야 한다고 설명합니다. 보트는 헤어드라이어나 선풍기의 바람 에너지를 사용하여 교실 수로를 가로질러 1미터를 항해하는 동안 정해진 무게를 유지해야 합니다.
7. 설계 및 구축에 소요되는 시간을 알립니다(1시간 권장).
8. 타이머나 온라인 스톱워치(카운트다운 기능)를 사용하여 시간을 잘 지키십시오. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). 학생들에게 정기적으로 "시간 확인"을 하여 과제를 계속 수행하도록 합니다. 그들이 어려움을 겪고 있다면 더 빨리 해결책을 찾을 수 있는 질문을 하십시오.
9. 학생들은 만나서 보트 계획을 세웁니다. 그들은 필요한 자료에 동의하고, 계획을 작성/그리며, 계획을 학급에 발표합니다. 팀은 이상적인 부품 목록을 개발하기 위해 다른 팀과 무제한 재료를 교환할 수 있습니다.
10. 팀은 자신의 디자인을 만듭니다.
11. 보트가 뜰 수 있도록 물통에 물을 미리 채우십시오. 일관성을 위해 각 팀의 보트를 배치할 시작점을 표시합니다.
    보트에 정해진 무게를 싣고 출발점의 물통에 보트를 놓아 각 팀의 보트 디자인을 테스트합니다. 헤어드라이어/팬을 보트의 돛 쪽으로 향하게 하십시오. 모든 테스트에 대해 헤어 드라이어/팬을 동일한 속도로 설정하고 각 보트에서 동일한 거리를 유지합니다. 팀은 정지하거나 가라앉기 전에 보트가 이동한 거리를 측정하고 문서화해야 합니다.
12. 팀은 정지하거나 가라앉기 전에 보트가 이동한 거리를 기록해야 합니다.
13. 학급에서 학생 성찰 질문에 대해 토론합니다.
14. 주제에 대한 자세한 내용은 "더 깊이 파고들기" 섹션을 참조하십시오.

재설계 아이디어

학생들이 첫 번째 테스트 후에 보트를 다시 디자인할 수 있도록 충분한 재료를 갖고 두 디자인 간의 결과를 비교하는 것을 고려하십시오.

학생 성찰(엔지니어링 노트)

1. 무게를 지탱하고 바람을 잡고 XNUMX미터를 이동할 수 있는 배를 만들 수 있었습니까?
2. 그렇다면 테스트 과정에서 보트를 다시 작업해야 했습니까? 문제를 해결하기 위해 보트에서 무엇을 변경해야 했습니까?
3. 귀하의 디자인이 확장되어 전체 크기 범선으로 작동할 수 있다고 생각하십니까? 그 이유는 무엇?
4. 다른 팀의 보트에서 어떤 부분이 흥미로웠나요? 자신의 팀 보트에 통합했으면 하는 다른 디자인의 측면이 있습니까?
5. 모든 최종 보트는 얼마나 달랐습니까? 문제 해결에 대해 무엇을 알려 주었습니까?
6. 이 프로젝트를 다시 할 수 있는 기회가 있었다면 당신의 팀은 무엇을 다르게 했을까요?
7. 그룹으로 작업하지 않았다면 성공적인 보트를 만들 수 있었을 것이라고 생각합니까? 그룹 상호 작용이 설계 및 문제 해결 프로세스에 무엇을 추가했습니까?

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.

• 제약: 재료, 시간, 팀 규모 등의 제한
• 기준: 전체 크기 등 디자인이 충족해야 하는 조건
• 엔지니어: 세계의 발명가이자 문제 해결사. XNUMX개의 주요 전문 분야가 엔지니어링에서 인정됩니다(인포그래픽 참조).
• 엔지니어링 설계 프로세스: 프로세스 엔지니어가 문제를 해결하는 데 사용합니다. 
• EHM(Engineering Habits of Mind): 엔지니어가 생각하는 XNUMX가지 고유한 방식.
• 뜨다: 가라앉지 않고 액체의 표면이나 그 근처에서 쉬거나 움직입니다.
• 반복: 테스트 및 재설계는 한 번의 반복입니다. 반복합니다(여러 번 반복).
• 짐: 운반 중이거나 운반하려고 하는 무겁거나 부피가 큰 물건.
• 해양 엔지니어 및 해군 건축가: 선박, 보트 및 관련 장비의 설계, 건설 및 유지 관리에 참여합니다.
• 프로토타입: 테스트할 솔루션의 작업 모델.
• 항해(Sailing): 수역을 가로질러 범선이나 범선의 움직임을 제어하는 ​​솜씨 있는 기술.

인터넷 연결

• WB-세일 DynaSim
• 항해의 물리학
• 국제 요트 연맹

추천 도서

• 해양 공학 입문, 제0750625309판(ISBN: XNUMX)
• 완전한 선원: 항해의 기술 배우기(ISBN: 0070571317)
• 장난감 보트, 1870-1955: 화보 역사(ISBN: 0684159678)

쓰기 활동

해양 엔지니어가 전 세계를 여행할 유람선을 설계할 때 전 세계 수온 범위를 통합해야 하는 방법에 대한 에세이 또는 단락을 작성하십시오.

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 기준 K-4학년(4-9세)

내용 표준 A: 탐구로서의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학적 탐구에 필요한 능력 

내용 표준 B: 물리학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 물체 및 재료의 속성 
• 물체의 위치와 움직임 

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술 

활동의 결과로 모든 학생들은

• 기술 설계 능력 
• 과학 기술에 대한 이해 

내용 표준 F: 개인 및 사회적 관점의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 지역 문제의 과학 기술 

내용 표준 G: 과학의 역사와 본질

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 인간의 노력으로서의 과학 

국가 과학 교육 기준 5-8학년(10-14세)

내용 표준 A: 탐구로서의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학적 탐구에 필요한 능력 

내용 표준 B: 물리학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 운동과 힘 
• 에너지 전달 

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술

5-8학년 활동의 결과로 모든 학생들은

• 기술 설계 능력 
• 과학 기술에 대한 이해 

내용 표준 F: 개인 및 사회적 관점의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 사회의 과학 기술 

국가 과학 교육 기준 9-12학년(14-18세)

내용 표준 A: 탐구로서의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학적 탐구에 필요한 능력 

내용 표준 B: 물리학 

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 운동과 힘 
• 에너지 보존 및 무질서 증가 
• 에너지와 물질의 상호작용 

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술

활동의 결과로 모든 학생들은

• 기술 설계 능력 
• 과학 기술에 대한 이해 

내용 표준 F: 개인 및 사회적 관점의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 자연 및 인간 유발 위험 
• 지역, 국가 및 글로벌 과제의 과학 및 기술 

기술 문해력 표준 – 모든 연령대

기술의 본질

• 표준 1: 학생들은 기술의 특성과 범위에 대한 이해를 발전시킵니다.
• 표준 2: 학생들은 기술의 핵심 개념에 대한 이해를 발전시킵니다.
• 표준 3: 학생들은 기술 간의 관계 및 기술과 다른 연구 분야 간의 연결에 대한 이해를 개발합니다.

기술과 사회

• 표준 6: 학생들은 기술 개발 및 사용에서 사회의 역할에 대한 이해를 개발합니다.

디자인

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

기술 세계를 위한 능력

• 표준 11: 학생들은 디자인 프로세스를 적용하는 능력을 개발할 것입니다.

디자인된 세계

• 표준 18: 학생들은 교통 기술을 이해하고 선택하고 사용할 수 있게 됩니다.
• 표준 20: 학생들은 건설 기술을 이해하고 선택하고 사용할 수 있습니다.

나만의 선박 만들기

엔지니어링 팀워크 및 계획

당신은 정해진 무게를 지탱하고 선풍기의 풍력 에너지를 이용하여 교실 수로를 따라 4피트를 이동할 수 있는 일상적인 재료를 사용하여 범선을 설계하는 도전을 받은 해양 엔지니어 팀입니다.

계획 및 설계 단계

각 팀에는 재료 세트가 제공되었습니다. 이를 그룹으로 검토하고 아래 상자에 보트 디자인에 대한 계획을 그립니다. 보트가 움직이는 동안 안정성을 위해 보트에 운반해야 하는 무게가 어떻게 배분되어야 하는지 생각해 보십시오. 또한 돛 재료가 무엇이며 보트에 어떻게 단단히 부착될지 생각하십시오.

건설 단계

팀으로 보트를 만들고 아래 질문을 완성하세요.

1. 당신의 디자인은 당신이 만든 실제 보트와 얼마나 비슷했습니까?

2. 건설 단계에서 변경이 필요하다고 판단되면 수정한 이유를 설명하십시오.

3. 건설 단계에서 보트에 추가 재료를 추가해야 한다는 사실을 알았습니까? 그렇다면 어떤 부분을 추가해야 했습니까?

테스트 단계

당신의 선생님은 당신의 선박을 시험할 수로를 만들었습니다. 보트를 테스트하십시오! 돛 또는 보트 디자인이 처음에 작동하지 않는 경우 보트를 다시 디자인하고 다시 시도할 기회가 있습니다. 처음에 실패하더라도 걱정하지 마십시오. 엔지니어링의 일부는 최적의 설계가 달성될 때까지 제품을 테스트하고 설계하는 것입니다.

평가 단계

항해 활동에 대한 경험을 요약하려면 다음 질문에 답하십시오. 팀으로 작업하여 그룹 의견을 제시합니다.

1. 무게를 지탱하고 바람을 잡고 XNUMX피트를 이동할 수 있는 배를 만들 수 있었습니까?

2. 그렇다면 테스트 과정에서 보트를 다시 작업해야 했습니까? 문제를 해결하기 위해 보트에서 무엇을 변경해야 했습니까?

3. 귀하의 디자인이 확장되어 전체 크기 범선으로 작동할 수 있다고 생각하십니까? 그 이유는 무엇?

4. 다른 팀의 보트에서 어떤 부분이 흥미로웠나요? 자신의 팀 보트에 통합했으면 하는 다른 디자인의 측면이 어디에 있습니까?

5. 모든 최종 보트는 얼마나 달랐습니까? 문제 해결에 대해 무엇을 알려 주었습니까?

6. 이 프로젝트를 다시 할 수 있는 기회가 있었다면 당신의 팀은 무엇을 다르게 했을까요?

7. 그룹으로 작업하지 않았다면 성공적인 보트를 만들 수 있었을 것이라고 생각합니까? 그룹 상호 작용이 설계 및 문제 해결 프로세스에 무엇을 추가했습니까?

발표자:

그룹으로 이 활동을 통해 배운 내용에 대해 반원들에게 발표합니다.

• 아랍어
• 중국어
• 프랑스어
• 독일 사람
• 일본제
• 러시아인
• 스페인어