XNUMX버튼 부저 회로

빌드 재료(팀별)

필수 자료

• 재활용품을 분리하기 위한 XNUMX개의 작은 쓰레기통 또는 판지 상자
• 파손된 판지 상자 또는 기타 판지 시트
• 롤지(포장지, 아트지) 또는 선반 라이너 시트(컨베이어 벨트에 사용)
• 느슨한 그물

선택적 재료

• 선풍기 또는 헤어드라이어
• 사다리 또는 발판(슈트 등의 높이 변경을 허용하기 위해)
• 자기 지팡이 또는 기타 큰 자석

시험 재료

• 대형 재활용 쓰레기통 또는 상자에 담긴 다양한 깨끗하고 건조한 재활용품(플라스틱, 유리, 금속/알루미늄 캔, 종이)
• 긴 테이블 또는 몇 개의 짧은 테이블을 함께 배치

소스

• 대형 재활용 쓰레기통 또는 상자에 담긴 다양한 깨끗하고 건조한 재활용품(플라스틱, 유리, 금속/알루미늄 캔, 종이)
• 긴 테이블 또는 몇 개의 짧은 테이블을 함께 배치

방법

긴 테이블(또는 몇 개의 짧은 테이블을 함께 배치)에 디자인을 놓고 디자인에 재활용품을 추가하고 각 디자인에서 재활용품을 별도의 쓰레기통에 얼마나 잘 분류하는지 문서화합니다.

디자인 도전

당신은 앞문과 뒷문의 초인종이 어떻게 부저나 초인종을 울릴 수 있는지 시뮬레이션하는 XNUMX버튼 부저 회로를 개발하는 개략도를 그리는 도전을 받은 엔지니어 팀입니다.

기준

• 도식을 그려야 합니다.
• 부저는 초인종이 울리는 방식을 시뮬레이션해야 합니다.

제약

• 제공된 재료만 사용하십시오.

1. 수업을 3-4명의 팀으로 나눕니다.
2. Two Button Buzzer Circuit 워크시트와 설계 스케치용 종이 몇 장을 나누어 주십시오.
3. 배경 개념 섹션의 주제에 대해 토론합니다. 초인종이 어떻게 작동하는지 토론하십시오. 학생들에게 보여줄 XNUMX버튼 버저의 예를 드십시오.
4. 엔지니어링 설계 프로세스, 설계 과제, 기준, 제약 조건 및 재료를 검토합니다.
5. 각 팀에 자료를 제공합니다.
6. 학생들은 개략도를 그리고 XNUMX버튼 버저를 만들어야 한다고 설명합니다.
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 정기적인 "시간 확인"을 하여 과제를 계속 수행하도록 합니다. 그들이 어려움을 겪고 있다면 더 빨리 해결책을 찾을 수 있는 질문을 하십시오.
9. 학생들에게 조립을 시작하기 전에 두 개의 버튼 버저 설정에 대한 개략도를 그리도록 지시합니다.
10. 팀은 자신의 디자인을 만듭니다.
11. D 배터리를 사용하여 부저 디자인을 테스트합니다.
12. 학급에서 학생 성찰 질문에 대해 토론합니다.
13. 주제에 대한 자세한 내용은 "더 깊이 파고들기" 섹션을 참조하십시오.

확장 아이디어

학생들은 한 교실에서 다음 교실로 이어지는 두 개의 버튼 부저 회로를 구축합니다! 

학생 성찰(엔지니어링 노트)

1. 버저가 울리도록 함께 연결할 수 있는 스위치의 수에 제한이 있습니까? 그렇다면 왜? 그렇지 않다면 왜 안됩니까?
2. 이 동일한 회로 개념이 두 개의 버튼이 있는 차고 도어 오프너(차에 하나, 차고에 하나)에 대해 작동합니까? 왜요? 왜 안 돼?

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.

단순 회로 란 무엇입니까? 

간단한 회로 간단한 회로는 기능하는 전기 회로를 완성하는 데 필요한 세 가지 최소 요소로 구성됩니다. 전원(배터리), 전기가 흐르는 경로 또는 도체(와이어) 및 모든 장치인 전기 저항기(램프) 작동하려면 전기가 필요합니다. 아래 그림은 배터리 XNUMX개, 전선 XNUMX개, 스위치 및 전구가 포함된 간단한 회로를 보여줍니다. 전기의 흐름은 배터리의 고전위(+) 단자에서 전구를 통해(점등), 다시 음극(-) 단자로, 스위치가 켜짐 위치에 있을 때 전류가 계속 흐르므로 전류가 흐를 수 있습니다. 흐름.

간단한 회로의 개략도  

다음은 배터리, 스위치 및 전구에 대한 전자 기호를 보여주는 간단한 회로의 개략도입니다.

스위치 시뮬레이션 

와이어를 분리하거나 연필을 추가하여 스위치 시뮬레이션

간단한 회로에서 스위치를 시뮬레이션할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 전구에서 와이어를 제거하고 교체하기만 하면 스위치 역할을 할 수 있습니다. 또 다른 간단한 스위치는 와이어 중 하나의 끝을 고무줄을 사용하여 연필의 지우개 끝에 부착하여 만들 수 있습니다. 그런 다음 연필의 다른 쪽 끝에 다른 고무 밴드를 부착하고 다른 쪽 끝을 연결 와이어 위에 놓고 떼어내면 스위치가 만들어집니다. 알루미늄 호일, 헤어 클립, 클립, 종이 패스너 및 일부 금속 펜과 같은 다른 유형의 도체도 스위치 설계에 사용할 수 있습니다.

추천 도서

• 오프 버즈! 나만의 전자 초인종 만들기(Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
• DK 목격자 시리즈: 전기(ISBN: 0751361321)
• 목격자 전기, 스티브 파커(DK Publishing, ISBN: 0789455773)
• 과학이 작동하는 방식, Judith Hann(Readers Digest, ISBN: 0762102497)

쓰기 활동

전기 장치(차고 문, 계단 조명, 멀티탭에 연결된 컴퓨터)를 작동하는 두 개의 버튼(스위치)의 다른 예를 설명하는 에세이 또는 단락을 작성하십시오. 이 회로는 버저 예제와 어떻게 다릅니까?

커리큘럼 프레임워크에 맞게 조정

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

• S. 과학 교육 기준(http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. 차세대 과학 표준(http://www.nextgenscience.org/)
• 국제 기술 교육 협회의 기술 문해력 기준(http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. 전국 수학 교사 협의회의 학교 수학 원칙 및 표준(http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. 수학에 대한 공통 핵심 국가 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
• 과학적 탐구에 대한 이해

내용 표준 B: 물리학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 빛, 열, 전기 및 자기

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술

활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학 기술에 대한 이해

국가 과학 교육 기준 5-8학년(10-14세)

내용 표준 A: 탐구로서의 과학

활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학적 탐구에 필요한 능력
• 과학적 탐구에 대한 이해

내용 표준 B: 물리학

활동의 결과로 모든 학생들은 다음 사항에 대한 이해를 발전시켜야 합니다.

• 에너지 전달

콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술

활동의 결과로 모든 학생들은

• 과학 기술에 대한 이해

차세대 과학 표준 3-5학년(8-11세)

에너지 산업      

이해를 보여주는 학생은 다음을 할 수 있습니다.

• 4-PS3-4. 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 장치를 설계, 테스트 및 개선하기 위해 과학적 아이디어를 적용합니다.

차세대 과학 표준 3-5학년(8-11세)

공학 설계

이해를 보여주는 학생은 다음을 할 수 있습니다.

• 3-5-ETS1-1. 재료, 시간 또는 비용에 대한 제한과 성공에 대한 특정 기준을 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.

차세대 과학 표준 6-8학년(11-14세)

공학 설계

이해를 보여주는 학생은 다음을 할 수 있습니다.

• MS-ETS1-2 시스템 프로세스를 사용하여 경쟁 설계 솔루션을 평가하여 문제의 기준 및 제약 조건을 얼마나 잘 충족하는지 확인합니다.

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 해결에서 문제 해결, 연구 및 개발, 발명과 혁신, 실험의 역할에 대한 이해를 개발합니다.

팀으로 일하면서 앞문과 뒷문에 있는 초인종이 어떻게 부저나 초인종을 울릴 수 있는지 시뮬레이션하는 XNUMX버튼 부저 회로를 개발해야 합니다. 

1. 팀에 제공된 학생 참조 시트를 읽으십시오.
2. 아래에 XNUMX버튼 부저 설정의 개략도를 그립니다.
3. 팀에 실행 가능한 다이어그램이 있으면 교사가 제공한 부품(와이어, 배터리, 두 개의 버튼(스위치) 및 부저)으로 회로를 구성합니다.
4. 이 학생 워크시트에 나오는 질문에 답하십시오.
5. 구성 후 그룹의 디자인을 학급에 발표합니다.

아래 상자에 XNUMX버튼 부저 회로 설계의 개략도를 그립니다.

버저가 울리도록 함께 연결할 수 있는 스위치의 수에 제한이 있습니까? 그렇다면 왜? 그렇지 않다면 왜 안됩니까?

이 동일한 회로 개념이 두 개의 버튼이 있는 차고 도어 오프너(차에 하나, 차고에 하나)에 대해 작동합니까? 왜요? 왜 안 돼?

고급 아이디어 — 한 교실에서 다음 교실로 이어지는 두 개의 버튼 부저 회로를 구축하십시오!