Интерактивна машина за џвакање

Изградба на материјали (за секој тим)

Потребни материјали и за активноста 2 и 3 (Табела со можности)

• Кутии од картони  
• Пластични шишиња од 2 литри  
• хартиени чаши  
• popsicle стапчиња  
• Довели 
• Ражничи  
• Глина  
• Чистачи за цевки  
• Ножици  
• Гумени ленти 
• Стринг  
• Спајалици  
• Сврзувачки клипови  
• Акции на картички и / или папки со датотеки  
• Парчиња од картон (исечете неколку кутии на парчиња со различна големина)  
• Маскирање лента  
• 6' Цевки (изолатор на цевки исечен на половина по должина) – 1 по тим  
• Xacto Knife (за учител)   

Материјали за тестирање

• Гуми за џвакање (или џамлии за џвакање ако вашето училиште не дозволува гуми за џвакање)
• хартиени чаши
• Кошница за отпадоци (за помлади ученици)

1. Пауза од часови во тимови од 3-4.
2. Поделете го работниот лист Interactive Gumball Machine, како и неколку листови хартија за скицирање дизајни.
3. Дискутирајте за темите во Делот за концепти за позадина.
   • Активност 1: Прочитајте ја историјата зад машините за гуми за џвакање и дискутирајте како водечки предизвик за главниот дизајн. Прашајте ги учениците какви автомати виделе претходно и какви автомати би сакале да имаат на училиште или во нивниот град/град.
   • Активност 2: Слајд за џвакање – Објаснете им на учениците дека ќе ја истражуваат гравитацијата и енергијата кога го прават нивниот лизгач за џвакање.
   • Активност 3: Машина за џвакање - Одвојте време да разговарате што значи интерактивно или интеракција. Побарајте од учениците да го дефинираат, а потоа да наведат неколку примери.
     • Интеракција - е вид на дејство што се случува кога два или повеќе предмети имаат ефект еден врз друг.
     • Интерактивно- делуваат едни со други.
       • Пример: Видео игри - интеракција помеѓу корисникот и играта. Тој е интерактивен бидејќи бара од корисникот да учествува за играта да продолжи напред.
     • За да ги натерате учениците да размислуваат за тоа како нивната машина за џвакање ќе биде интерактивна, можете да ги прикажете фотографиите подолу: (Внеси слики)
4. Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвикот за дизајнирање, критериумите, ограничувањата и материјалите за секоја активност.
5. Обезбедете им на секој тим свои материјали.
6. Објаснете дека учениците мора да завршат 3 активности.
   • Активност 1: Научете ја историјата на машината за џвакање.
   • Активност 2: Дизајнирајте и изградете тобоган за џвакање.
   • Активност 3: Дизајнирајте и изградете интерактивна машина за џвакање.
7. Објавете го времето што го имаат за да дизајнираат и изградат:
   • Активност 1: Историја на машината за џвакање (1/2 час).
   • Активност 2: Слајд за џвакање (1 час).
   • Активност 3: Интерактивна машина за џвакање (1-2 часа).
8. 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.
9. Учениците се среќаваат и развиваат план за Активност 2: лизгање на нивните гуми за џвакање.
10. Тимовите го градат својот тобоган за џвакање.
11. Секој тим го тестира својот дизајн на слајдот така што ќе го стави мермерот на врвот на својот тобоган и ќе го остави да се тркала во чаша. Учениците можат да одлучат каде би сакале да ја постават чашата. Учениците треба да документираат дали мермерот останал на патеката и дали паднал во чашата.
12. Водете дискусија на час користејќи ги следниве прашања:
    • Што ја тера гумата за џвакање да почне да се движи надолу по лизгачот? (Гравитација)
    • Каква енергија има гумата за џвакање пред да ја ослободите? (Потенцијална енергија)
    • Каква енергија има гумата за џвакање откако ќе ја ослободите? (Кинетичка енергија)
    • Каде ќе најдете најголема количина на потенцијална енергија? Зошто? (Врвот на слајдот, бидејќи е највисоката точка на слајдот, PE=mgh)
    • Каде ќе најдете најголема количина на кинетичка енергија? Зошто? (Дното на слајдот, бидејќи гумата за џвакање ќе се движи најбрзо таму, KE=1/2mv2 )
    • Дали гумата за џвакање работи? Зошто? (Да, има сила што дејствува на него и се движи на растојание по слајдот, W= fd)
    • Како го направивте вашиот гумен за џвакање да оди побрзо надолу по лизгачот? (Зголемете го наклонот на лизгачот или должината или и двете.)
    • Каде ќе ја ставите вашата чаша за да слета гумата за џвакање во неа? (Ова ќе биде различно за секој тим.)
    • Зошто гумата за џвакање сака да продолжи? (Моментум)
    • Како можевте да го забавите непцето? (Воведување на триење)
13. Учениците се среќаваат и развиваат план за Активност 3: нивната интерактивна машина за џвакање.
14. Тимовите ја градат својата интерактивна машина за џвакање.
15. Секој тим го тестира дизајнот на машината за џвакање со ставање на гума за џвакање на почетна точка во својата машина и дозволувајќи му да ја следи патеката додека не слета во чаша. Учениците треба да покажат како функционираат интерактивниот елемент и циклус(и). Учениците треба да документираат колку време е потребно за џвакање да оди од почетната точка до чашата. За помладите ученици, користете корпа за отпадна хартија наместо чаши за да ги фатите гуми за џвакање.
16. Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
17. За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.

Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)

1. Што помина добро?
2. Што не помина добро?
3. Кој е вашиот омилен елемент од вашата интерактивна машина за џвакање?
4. Кога би имале време да го редизајнирате повторно, какви промени би направиле?

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.

• Забрзување: Стапката со која објектот ја менува својата брзина. Објектот забрзува ако ја менува брзината или насоката. Објектот забрзува ако ја менува својата брзина (и забрзување и забавување). 
• Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
• Критериуми: Услови кои дизајнот мора да ги задоволува како неговата вкупна големина итн.
• Енергија: Капацитет да се работи. Вие работите кога користите сила (притискање или влечење) за да предизвикате движење.  
• Инженери: Пронаоѓачи и решавачи на проблеми на светот. Дваесет и пет главни специјалитети се признати 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.
• Сила: Притискање или влечење на предмет што произлегува од интеракцијата на објектот со друг објект.  
• Триење: Сила што се спротивставува на движењето на некој предмет.
• Гравитација: Силата на привлекување со која предметите имаат тенденција да паѓаат кон центарот на земјата.  
• Интеракција: Еден вид на дејство што се случува кога два или повеќе предмети имаат ефект еден врз друг.  
• Интерактивни: Дејствуваат едни со други. 
• Кинетичка енергија: Енергија на движење. Сите предмети што се движат имаат кинетичка енергија. Количината на кинетичка енергија зависи од масата и брзината на објектот. Формулата за кинетичка енергија е KE=1/2mv2. [m = маса на објект, v = брзина на објектот]
• Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
• Маса: Количеството на материја во едно тело.  
• Движење: Промена на положбата на телото во однос на времето мерено од одреден набљудувач во референтна рамка. 
• Потенцијална енергија: Енергија на позицијата. Количината на потенцијална енергија зависи од масата и висината на објектот. Формулата за потенцијална енергија е PE=mgh. [m = маса на објект, g = забрзување поради гравитацијата (9.8 m/s2), h = висина на објектот]  
• Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
• Брзина: Колку брзо се движи објектот.  
• Брзина: Стапката со која објектот ја менува својата позиција. Моментум: Маса во движење. Количината на моментумот зависи од тоа колку работи се движат и колку брзо се движат работите. 
• Тежина: Силата на гравитациското привлекување на земјата врз телото.  
• Работа: Присилете делување на објект за да го преместите на растојание. Формулата за работа е W = fd. [f= сила применета на објект, d = поместување на објектот].

Препорачано четиво

• Вендинг машини: Американска социјална историја (ISBN: 978-0786413690) Автомати (ISBN: 978-0981960012)

Активност за пишување 

• Учениците нека напишат кратки приказни за „ден од животот“ на нивната машина за џвакање. Со кого сретнува машината за џвакање и што се случува? Како машината за џвакање ги менува животите на децата кои добиваат гума за џвакање од неа?  
• Студентите исто така може да создадат реклама за да привлечат повеќе клиенти во продавницата за играчки. Тие треба да ја прикажуваат интерактивната машина за џвакање во рекламата. Зошто децата треба да дојдат во оваа продавница за играчки? Зошто мора да се посети интерактивната машина за џвакање?

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 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 

СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки

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

• Светлина, топлина, електрична енергија и магнетизам 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија 

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Разбирање за науката и технологијата 

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 

СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки

Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за

• Својства и промени на својствата во материјата 
• Трансфер на енергија 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Разбирање за науката и технологијата 

Стандарди за наука на следната генерација оценки 3-5 (8-11 возраст)

Материјата и нејзините интеракции 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• 2-ПС1-2. Анализирајте ги податоците добиени од тестирање на различни материјали за да утврдите кои материјали имаат својства што се најпогодни за намена.
• 5-ПС1-3. Направете опсервации и мерења за да ги идентификувате материјалите врз основа на нивните својства

Стандарди за технолошка писменост - сите векови

дизајн

• Стандард 10: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на смена на проблеми, истражување и развој, пронајдоци и иновации и експериментирање во решавање проблеми.

• арапски јазик
• Кинески
• француската
• германски
• јапонски
• Португалски
• Руската
• шпански