Дизајни на диспензерот
Оваа лекција истражува како работат инженерите во тим за решавање проблеми. Студентите работат во тимови за да развијат нов дизајн за диспензерот за рачни ленти што може лесно да го управува лице кое има ограничена сила и има употреба само на едната рака.
- Дознајте како потребите, материјалите, трошоците и производствените процеси на корисникот влијаат врз дизајнот на секојдневните предмети.
- Дознајте за процесот на реинженеринг на производи.
- Дознајте за патентите и прашањата за етика.
- Дознајте како инженерските тимови се справуваат со решавање на проблеми.
- Дознајте за тимска работа и работа во групи.
Возрасни нивоа: 11-18
Изградба на материјали (за секој тим)
Потребни материјали
- Ролни лента од целофан
- Картонски лимови
- Картонски ролни (хартиени крпи или тоалетна хартија)
- Алуминиумска фолија
- Пластична фолија
- Спајалици
- Стринг
- жица
- лепак
- popsicle стапчиња
Материјали за тестирање
- Пример за рачен диспенсер за ленти
материјали
- Пример за рачен диспенсер за ленти
Процесот на
Тестирајте го дизајнот на секој тим со тоа што тимот покажа како се издава лентата. Ова треба да се направи со користење на едната рака, притоа преправајќи се дека имате ограничена сила.
Дизајн предизвик
Вие сте тим инженери на кои им е даден предизвик да дизајнираат диспензер за рачни ленти што ќе го користи лице со ограничена сила и употреба на само една рака.
Критериуми
- Дизајнот мора да прими некој што има ограничена сила и употреба на само една рака.
- Дизајнот мора да биде креативен и различен од постојниот дизајн.
Ограничувања
- Користете ги само дадените материјали.
- Екипите можат да тргуваат со неограничени материјали.
- Пауза од часови во тимови од 2-4.
- Поделете го работниот лист тркачи од гумени ленти, како и неколку листови хартија за дизајнирање скици.
- Дискутирајте за темите во Делот за концепти на позадината. Покажете им на студентите разни примери на диспензери за ленти (мини, рачна, десктоп, за еднократна употреба, што можат да се полнат, ниска цена, висока цена). Дискутирајте за какви потреби станува збор за секој дизајн.
- Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвик за дизајн, критериуми, ограничувања и материјали.
- Обезбедете им на секој тим свои материјали.
- Објаснете дека учениците мораат да дизајнираат и изградат диспензерот за ленти за некој со ограничена сила и со употреба на само една рака. Охрабрете ги студентите да бидат креативни во нивните дизајни, така што новиот диспензерот е целосно различен од оние што се произведуваат во моментов.
- 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.
- Пред студентите да започнат бура на идеи, замолете ги да изберат два дизајни на диспензерот за ленти и да ги споредат одговарајќи на следниве прашања како тим:
● Кој дизајн според вас беше помалку скап за производство? Зошто мислите дека чини помалку да се направи? (разгледајте ги материјалите, големината, другите фактори)
● Кои се потребите што ги исполнува поскапиот диспензер? Што мислите, за што инженерите најмногу се грижат за потенцијалните корисници? (размислете за естетика, издржливост, други фактори) - Студентите се среќаваат и развиваат план за нивниот диспензерот за ленти. 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.
- Тестирајте го дизајнот на секој тим со тоа што тимот покажа како се издава лентата. Ова треба да се направи со користење на едната рака, притоа преправајќи се дека имате ограничена сила.
- Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
- За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.
Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)
- Со кои предизвици се соочивте при извршувањето на вашиот работен модел?
- Дали откривте дека треба да го преработите вашиот план кога поминувате низ фазата на моделот? Ако направивте, како се смени вашиот дизајн?
- За кој дизајн создаден од друг тим, сметате дека најдобро функционира? Зошто?
- Врз основа на она што го видовте како се развиваат другите тимови, дали мислите дека сега би можеле да создадете уште подобар дизајн? Кои аспекти од другите дизајни би ги вметнале во моделот на вашиот тим? Зошто?
- Дали откривте дека има многу начини да се реши овој предизвик? Ако е така, што ви кажува тоа за инженерството на секојдневните производи создадени во реалниот живот?
- Дали мислите дека ќе бидете во можност да го креирате вашиот нов дизајн ако не работевте во тим? Кои се предностите на тимската работа наспроти работењето сам?
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.
Детали за диспензерот за ленти
Леплива тема
Дали некогаш сте размислувале за инженерството што се развило во про transparentирна лента или диспензерите што ги користите за да ги исечете во употребливи ленти?
Што е Транспарентна лента?
Транспарентната лента или „Леплива лента“ како Скот-лента и Селотејпот е базирана на целулоза и е транспарентна. Леплива лента е лента за прицврстување обложена со лепило што се користи за привремено или, во некои случаи, трајно лепење помеѓу предметите. Леплива лента што ќе лепи само со притисок (т.е. без активирање од вода, растворувач или топлина) е позната како лента чувствителна на притисок.
Леплива лента е измислена во 1926 година од Ричард Дру од 3М. Оригиналната лента беше лента за маскирање поддржана од хартија. Транспарентни и други ленти израснаа од овој изум. Како „Хувер“, што се однесуваше на правосмукалките воопшто, Скот-лента (во САД и други земји, како што се Аргентина), Селотејп (во Велика Британија), Тиксо (во Австрија) и Теса (во Германија) станаа скоро генеризирани трговски марки, што се користат за упатување на лепливи ленти воопшто.
Но, како да го исечеме?
Многу системи беа развиени за да се намали про transparentирната лента во помали, покорисни ленти. Имало стотици диспензери низ целата историја на ленти! Некои се поефикасни од другите во различни ситуации.
- 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.
- Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
- Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
- Транспарентна лента: на база на целулоза и транспарентна лента.
Интернет конекции
Препорачано четиво
Дизајнот на секојдневните работи од Доналд А. Норман (ISBN: 978-0465050659)
Активност за пишување
Напишете есеј или пасус што ги опишува потребите на инженерите додека го дизајнираа и редизајнираа отворот за конзерви - секојдневна ставка со многу варијации во цената, структурата, функцијата и дизајнот. Разгледајте ги прашањата за патент и етика во вашата работа.
Усогласување со рамки на наставните програми
Забелешка: Плановите за лекции во оваа серија се усогласени со еден или повеќе од следниве групи на стандарди:
- Стандарди за образование на науки во САД (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Научни стандарди на следната генерација на САД (http://www.nextgenscience.org/)
- Стандарди за меѓународна технолошка асоцијација за технолошка писменост (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- Национален совет на наставници по математика на САД, принципи и стандарди за училишна математика (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- Заеднички основни државни стандарди на САД за математика (http://www.corestandards.org/Math)
- Здружение на наставници по компјутерски науки К-12 Стандарди за компјутерски науки (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
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
- 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
- Лично здравје
- 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
- 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
- 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
- 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
- Историски перспективи
Стандарди за наука на следната генерација оценки 3-5 (8-11 возраст)
Инженерски дизајн
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- 3-5-ЕТС1-1. Дефинирајте едноставен проблем во дизајнот што рефлектира потреба или желба што вклучува специфицирани критериуми за успех и ограничувања на материјалите, времето или трошоците.
- 3-5-ETS1-2. Создадете и споредете повеќе можни решенија за проблем заснован на тоа колку веројатно секој ги исполнува критериумите и ограничувањата на проблемот.
- 3-5-ETS1-3.Планирајте и извршете фер тестови во кои се контролираат променливите и се сметаат точките на неуспех за да се идентификуваат аспектите на моделот или прототипот што може да се подобри.
Стандарди за наука на следната генерација оценки 6-8 (11-14 возраст)
Инженерски дизајн
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- MS-ETS1-2 Оценете конкурентни решенија за дизајн користејќи систематски процес за да утврдите колку добро ги исполнуваат критериумите и ограничувањата на проблемот.
Стандарди за наука на следната генерација оценки 9-12 (14-18 возраст)
Инженерски дизајн
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- ХС-ЕТС1-2. Дизајнирајте решение за комплексен проблем од реалниот свет со распаѓање во помали, податливи проблеми што можат да се решат преку инженерство.
Стандарди за технолошка писменост - сите векови
Природата на технологијата
- Стандард 3: Студентите ќе развијат разбирање за односите меѓу технологиите и врските помеѓу технологијата и другите области на студии.
Технологија и општество
- Стандард 6: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на општеството во развојот и употребата на технологијата.
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 11: Студентите ќе развијат способности за примена на процесот на дизајнирање.
- Стандард 13: Студентите ќе развијат способности за проценка на влијанието на производите и системите.
Вие сте тим инженери што треба да се справат со предизвикот за реинженерирање на диспензерот за рачни целофански ленти што треба да го користи лице со ограничена сила и употреба на само една рака.
Чекори на активност
- Прегледајте ги различните листови на студенти.
- На вашиот тим му беа дадени примери за различни дизајни на диспензери за целофан. Прегледајте ги овие и утврдете ги одлуките што ги донеле инженерите (цена, издржливост, дизајн, потреби на корисникот) при развивање на оваа варијација на производот. Пополнете ги прашањата подолу:
Изберете два дизајни на диспензерот и споредете ги, а потоа одговорете на прашањата подолу:
а Кој дизајн според вас беше помалку скап за производство? Зошто мислите дека чини помалку да се направи? (разгледајте ги материјалите, големината, другите фактори)
б Кои се потребите што ги исполнува поскапиот диспензер? Што мислите, за што инженерите најмногу се грижат за потенцијалните корисници? (размислете за естетика, издржливост, други фактори)
|
- Следно, вашиот тим од „инженери“ мора да развие нов дизајн за диспензерот што може да го користи лице со ограничена сила и употреба на само една рака. Размислете за потребите на корисникот и како вашиот дизајн може да биде подобрување на достапното во моментов. Разгледајте ја естетиката и етиката да направите само мали прилагодувања на нечиј туѓ патентиран дизајн.
- Нацртајте скица на вашиот дизајн на посебна страница, а потоа изградете работен модел и презентирајте го на часот.
- Додека работниот модел на вашиот тим ќе биде изработен од едноставни материјали во училницата, наведете од кои материјали би бил направен вашиот финален диспензерот.
- Како ова би влијаело на производствениот процес?
- Која е цената за која би го продале овој диспензер? Можете ли да го направите за оваа цена?
- Какви права има носителот на патент на оригиналниот производ при редизајнирање на производот? Дали тие треба да бидат компензирани ако вашиот нов дизајн продава добро?
- Проценете / размислете за вашиот дизајн и оние развиени од другите „инженерски“ тимови во вашиот клас користејќи го приложениот работен лист.
Користете го овој работен лист за да оцените различни дизајни развиени од тимовите „инженери“ во вашиот час.
- Со кои предизвици се соочивте при извршувањето на вашиот работен модел?
- Дали откривте дека треба да го преработите вашиот план кога поминувате низ фазата на моделот? Ако направивте, како се смени вашиот дизајн?
- За кој дизајн создаден од друг тим, сметате дека најдобро функционира? Зошто?
- Врз основа на она што го видовте како се развиваат другите тимови, дали мислите дека сега би можеле да создадете уште подобар дизајн? Кои аспекти од другите дизајни би ги вметнале во моделот на вашиот тим? Зошто?
- Дали откривте дека има многу начини да се реши овој предизвик? Ако е така, што ви кажува тоа за инженерството на секојдневните производи создадени во реалниот живот?
- Дали мислите дека ќе бидете во можност да го креирате вашиот нов дизајн ако не работевте во тим? Кои се предностите на тимската работа наспроти работењето сам?