Можеш ли кану?

Може ли кану?

Оваа лекција истражува како инженерството влијаело на производството на кану со текот на времето, вклучително и развој на нови, издржливи и полесни материјали. Студентите работат во тимови за да дизајнираат и градат свои кану.

Дознајте за инженерството на материјали.
Дознајте за инженерскиот дизајн.
Дознајте за планирање и изградба.
Дознајте за тимска работа и работа во групи

Возрасни нивоа: 8-18

Материјали и подготовка

Изградба на материјали (за секој тим)

Потребни материјали

popsicle стапчиња
Дрвени лажици
Мали парчиња дрво (балса)
Wireица што може да се свитка (како што се цвеќарница, занаетчиска жица или средства за чистење цевки)
Стринг
Спајалици
Гумени ленти
Четки за заби
Алуминиумска фолија
Пластична фолија
Дрвени долови
лепак

Материјали за тестирање

Вода
Голем слив или мијалник
Чаша за мерење или уред за истурање

Тестирање на материјали и процес

материјали

Вода
Голем слив или мијалник
Чаша за мерење или уред за истурање

Процесот на

Пред-наполнете слив со вода или мијалник со доволно вода за да дозволите кану да плови. Тестирајте го дизајнот на кану на секој тим со поставување тајмер 3 минути и ставање во слив / мијалник. Екипите набveудуваат што се случува со дизајнот и ја документираат состојбата на нивното кану по 3-минутниот тест со плови.

Предизвик за инженерски дизајн

Дизајн предизвик

Вие сте дел од тим инженери на кои им е даден предизвик да дизајнирате сопствено кану од секојдневните материјали. Вашето кану ќе треба да лебди три минути, без да се распадне, да потоне или да се преврти. Исто така, мора да биде минимум 8 инчи во должина.

Критериуми

Мора да лебди 3-минути.
Должината мора да биде најмалку 8 инчи.

Ограничувања

Користете ги само дадените материјали.
Екипите можат да тргуваат со неограничени материјали.

Инструкции и процедури за активност

Пауза од часови во тимови од 2-3.
Поделете кану? работен лист, како и некои листови хартија за скицирање на дизајни.
Дискутирајте за темите во делот за концепти во заднина. Размислете да ги прашате учениците дали некогаш биле на кану. Разговарајте за тоа што треба да направите на кану за да не се преврти и како да го натерате да се движи напред.
Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвик за дизајн, критериуми, ограничувања и материјали.
Обезбедете им на секој тим свои материјали.
Објаснете дека учениците мора да дизајнираат и да градат кану од секојдневни материјали. Кану ќе треба да може да плови три минути, без да се распадне, тоне или преврти. Запомнете, да имате предвид дека многу од деловите ќе бидат изложени на вода.
Најавете го времето што треба да го дизајнираат и изградат (се препорачува 1 час).
Користете тајмер или он-лајн стоперка (одбројување одлика) за да се осигурате дека ќе бидете навреме. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Дајте им редовни „проверки на времето“ на студентите за да останат на задачата. Ако се борат, поставете прашања што побрзо ќе ги доведат до решение.
Студентите се среќаваат и развиваат план за нивното кану. Тие се согласуваат за материјалите што ќе им бидат потребни, го напишуваат / нацртаат својот план и го презентираат својот план на часот. Екипите можат да разменуваат неограничени материјали со други тимови за да го развијат својот идеален список со делови.
Екипите ги градат своите дизајни.
Пред-наполнете слив со вода или мијалник со доволно вода за да дозволите кану да плови. Тестирајте го дизајнот на кану на секој тим со поставување тајмер 3 минути и ставање во слив / мијалник.
Екипите набveудуваат што се случува со дизајнот и ја документираат состојбата на нивното кану по 3-минутниот тест со плови.
Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.

Идеја за продолжување

За постарите студенти, побарајте од тимовите да развијат кану што може да плови додека држи товар, како што е куп парички.

Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)

Дали успеавте да создадете кану што лебдеше три минути? Ако не, зошто не успеа?
Дали одлучивте да го ревидирате вашиот оригинален дизајн или да побарате дополнителни материјали додека сте во фаза на изградба? Зошто?
Дали преговаравте за какви било материјални занаети со други тимови? Како работеше тој процес за вас?
Ако можевте да имате пристап до материјали што беа различни од предвидените, што ќе бараше вашиот тим? Зошто?
Дали мислите дека инженерите треба да ги прилагодат своите оригинални планови за време на изградбата на системи или производи? Зошто би можеле?
Ако требаше да го сторите тоа одново, како би се сменил вашиот планиран дизајн? Зошто?
Кои дизајни или методи ги видовте другите тимови како се обидоа, за кои мислевте дека функционираат добро?
Дали мислите дека би можеле полесно да го завршите овој проект ако работевте сами? Објасни
Ако дизајнирате нов, целосен размер, кану - во кои карактеристики би сакале да дизајнирате? Дали за ова би биле потребни нови материјали?

Модификација на времето

Лекцијата може да се заврши во период од само 1 час за постари ученици. Сепак, за да им помогнете на студентите да се почувствуваат избрзани и да обезбедат успех на студентите (особено за помладите ученици), поделете ја лекцијата во два периоди, давајќи им на студентите повеќе време за бура на идеи, тест идеи и финализирање на нивниот дизајн. Спроведете тестирање и дебрифија во следниот час.

Процес на инженерско дизајнирање

Концепти во позадина

Кану структура и материјали

Делови од кану

Лак
Стерн
Хал
Седиште
Thwart - хоризонтална попречна греда близу до горниот дел од трупот
Gunwale - горниот раб на трупот
Палубата

Први материјали за кану

Најраните кануа биле изработени од достапни, природни и обично локални материјали. Најраните кануа биле направени од дрво, понекогаш издлабени стебла на дрвјата. Дрвените кануа почесто се изработуваат во процес на „лента од дрво“, каде што лентите од дрво се свиткани и прицврстени за да формираат рамка. Рамката првично би била покриена со кора од бреза или други природни материјали. Многу домородни народи на Америка изградиле кануа од кора од дрво, зашиени со корени на дрвја и запечатени со смола. Домородното население на Амазон најчесто користело дрвја Химена. Во умерената Северна Америка, белиот кедар се користеше за рамката и кората на „Бреза од хартија“ за надворешноста, со јаглен и маснотии измешани во смолата за да се помогне водоотпорно. Овој вид кану и денес се прави рачно, а за некои е најпосакувано кану. Има некои кои сè уште покриваат со кора, и други кои користат платно наместо нив. Сепак, количината на време и занаетчиството што е потребно за да се изгради дрвено кану може да го направи крајниот производ многу скап. Тие можат да се сметаат за уметнички дела!

Нови материјали

Со текот на годините, многу компании развија или вметнаа нови материјали за да помогнат во подобрување на издржливоста, намалување на тежината и промена на перформансите на кануата. Кануа од алуминиум за првпат беа изработени од компанијата Груман во 1944 година, кога почна да опаѓа побарувачката за авиони за Втората светска војна. Алуминиумските кануа беа многу полесни и потенцијално издржливи од дрвните кану. Но, и алуминиумот имаше недостатоци! Капизирани алуминиумски кану ќе потонат освен ако краевите не се полнат со материјали за флотација. Алуминиумските кануа можат да бидат многу бучни и би го исплашиле дивиот свет, па дури и ќе го отежнат разговорот со другите во близина.

Кану структура и материјали

Инженерски материјали

Пред околу педесет години, нови материјали како фиберглас, кевлар и јаглеродни влакна почнаа да се користат во конструкцијата на кану. Новите инженерски материјали беа многу полесни од дрвото, многу цврсти и резултираа со кану што беше полесно за маневрирање. Покрај тоа, може да се постигнат различни ширини и длабочини, што овозможува каноа прилагодени за разни функции. На пример, пошироко, лесно кану може да биде избрано од рекреативни кануа со малку искуство - поширокиот кану ќе биде постабилен и со помала веројатност да се преврти. Исто така беа развиени повеќе рационализирани верзии за трки или посилни поискусни кануери. Новите материјали беа исто така поотпорни на времето и можеа да се справат со суровите зими оставени надвор од вратите. Имаше недостатоци и на новите материјали. На пример, фиберглас може да попушти на удар. Но, и фибергласот може да се поправи! Честопати комплетите за поправка се носат на патувања по нерамен терен.

Користени се многу материјали и нови методи за подобрување на перформансите на кану, намалување на трошоците и зајакнување на безбедноста. Но, некои компании сепак нудат и рачно стокмено дрво и платно заедно со новите материјали. На пример, Old Town Canoes (Old Town, Maine, USA) работи во бизнисот повеќе од еден век, но неодамна воведе нова иновација во композитните кануа. Според компанијата, новиот „Кору“ ™ ги меша карактеристиките на изведбата на ловечките канути на домородните американци со воздушната композитна технологија и модерните карактеристики на дизајнот. „Кору“ може да се судри, а потоа ќе се врати во првобитната форма. Може да се изработи и со многу остри точки на влез и излез што го прават кануто побрзо во водата отколку другите форми. Инженерните материјали дозволија кану кое е долго 17.5 стапки, а сепак тежи само 50 килограми.

Инженерски форми!

И… инженерството не е ограничено на нови материјали! На пример, додека многу луѓе сакаат да ги носат своите миленици на чамци, едно возење со кајак беше малку предизвикувачко. Но, неодамна дизајнерите од Old Town Canoe го претставија она што тие го нарекуваат „Sidekick“ - придружна платформа за патници кои не веслаат - со две нозе или четири.

Вокабулар

Лак: напред дел од трупот на брод или чамец.
Кану: тесен чамец без јаболка со зашилени краеви, придвижуван со лопатка или лопатки.
Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
Критериуми: Услови кои дизајнот мора да ги задоволува како неговата вкупна големина итн.
Инженери: Пронаоѓачи и решавачи на проблеми на светот. Дваесет и пет главни специјалитети се препознаени во инженерството (види инфографик).
Процес на инженерско дизајнирање: Процесните инженери користат за да решаваат проблеми.
Инженерски навики на умот (EHM): Шест уникатни начини на кои размислуваат инженерите.
Gunwale: Горниот раб на трупот.
Хул: Водонепропустливо тело на брод, чамец или летечки брод.
Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
Стерн: Заден дел на брод или чамец.
Спречување: Хоризонтален попречен зрак во близина на врвот на трупот.

Копаат подлабоко

Интернет конекции

Препорачано четиво

Изградба на кану лента (ISBN: 978-1565234833)
Ова старо кану: Како да го вратите вашето кано-платно (ISBN: 978- 0994863300)

Активност за пишување

Напишете есеј или пасус за тоа како инженерството ги сменило товарни бродови во текот на изминатите 100 години.

Усогласување на наставната програма

Усогласување со рамки на наставните програми

Белешка: Сите планови за лекции во оваа серија се усогласени со Национални стандарди за образование во наука кои беа произведени од Национален совет за истражување и одобрен од Националната асоцијација на наставници по наука, и доколку е применливо, исто така, на Стандардите за меѓународна технолошка асоцијација за технолошка писменост или Националниот совет на наставници по математички принципи и стандарди за училишна математика.

Национални стандарди за образование во наука Оценки К-4 (возраст 4 - 9)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

Способности неопходни за вршење на научни истражувања
Разбирање за научни истражувања

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

Способности на технолошки дизајн

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

Наука и технологија во локалните предизвици

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

Науката како човечки потфат

Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10 до 14 години)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

Способности неопходни за вршење на научни истражувања
Разбирање за научни истражувања

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности во 5-8 одделение, сите ученици треба да се развиваат

Способности на технолошки дизајн
Разбирање за науката и технологијата

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

Ризици и придобивки
Наука и технологија во општеството

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

Науката како човечки потфат
Историја на науката

Национални стандарди за образование во наука Одделение 9-12 (возраст од 14-18)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

Способности неопходни за вршење на научни истражувања
Разбирање за научни истражувања

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

Способности на технолошки дизајн
Разбирање за науката и технологијата

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

Лично здравје и здравје во заедницата
Наука и технологија во локални, национални и глобални предизвици

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

Природа на научното знаење
Историски перспективи

Стандарди за технолошка писменост - сите векови

Природата на технологијата

Стандард 1: Студентите ќе развијат разбирање за карактеристиките и обемот на технологијата.

Технологија и општество

Стандард 4: Студентите ќе развијат разбирање за културните, социјалните, економските и политичките ефекти на технологијата.
Стандард 6: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на општеството во развојот и употребата на технологијата.
Стандард 7: Студентите ќе развијат разбирање за влијанието на технологијата врз историјата.

дизајн

Стандард 8: Студентите ќе развијат разбирање за атрибутите на дизајнот.
Стандард 9: Студентите ќе развијат разбирање за инженерскиот дизајн.
Стандард 10: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на смена на проблеми, истражување и развој, пронајдоци и иновации и експериментирање во решавање проблеми.

Способности за технолошки свет

Стандард 13: Студентите ќе развијат способности за проценка на влијанието на производите и системите.

Дизајнираниот свет

Стандард 17: Студентите ќе развијат разбирање за и ќе можат да изберат и да користат информатички и комуникациски технологии.

Работен лист за студенти

Вие сте дел од тим инженери на кои им е даден предизвик да дизајнирате сопствено кану од секојдневните предмети. Вашето кану ќе треба да може да издржи триминутен тест на вода, без да потоне или да се преврти. Даден ви е избор на материјали од кои може да се изгради вашето кану. Можете да разменувате материјали со други тимови ако сакате.

Фаза на планирање

Запознајте се како тим и разговарајте за проблемот што треба да го решите. Потоа развијте и договорете се за дизајнот на вашето кану. Е треба да одредите кои материјали сакате да ги користите - и чекорите што ќе ги преземете во процесот на производство. Имајте на ум дека многу од вашите делови ќе бидат изложени на вода. Нацртајте го вашиот дизајн во полето подолу и задолжително наведете го описот и бројот на делови што планирате да ги користите. Презентирајте го вашиот дизајн пред часот. Може да изберете да го ревидирате планот на вашите тимови откако ќе добиете повратни информации од часот.

Потребни материјали:

Фаза на градба

Изградете го вашето кану. За време на изградбата може да одлучите дека ви требаат дополнителни материјали или дека треба да се смени вашиот дизајн. Ова е во ред - само направете нова скица и ревидирајте го списокот на материјали.

Фаза на тестирање

Секој тим ќе го тестира своето кану во слив во училница. Гледајте ги тестовите на другите тимови и наб howудувајте како функционираат нивните различни дизајни.

Фаза на евалуација

Оценете ги резултатите на вашите тимови, пополнете го работниот лист за евалуација и презентирајте ги наодите на часот.

Користете го овој работен лист за да ги оцените резултатите на вашиот тим: