Бродот и Буба

Изградба на материјали (за секој тим)

Потребни материјали

• Моделирање глина / пластелин
• Скала за разбивање на глина за моделирање на парчиња
• Чамци / бродови со играчки
• Боички и листови за боење со тема за брод

Материјали за тестирање

• Базен / резервоар за надувување или голем сад со вода
• Пластично покритие за маса

материјали

• Базен / резервоар за надувување или голем сад со вода
• Пластично покритие за маса 

Процесот на

Додека учениците ги вајаат своите чамци, дозволете им да тестираат колку плови нивниот дизајн. Потоа можат да го сменат (редизајнираат) својот брод и повторно да тестираат сè додека не имаат дизајн што плови.

Дизајн предизвик

Вие сте инженер со задача да изградите брод од глина за моделирање. Нацртајте слика за вашиот планиран дизајн, извајајте го вашиот брод, тестирајте го лебдејќи го на вода. Ако потоне, сменете го (редизајнирајте го) вашиот брод и повторно тестирајте го додека вашиот брод не плови. 

Критериуми 

• Нацртајте слика на дизајнот
• Извајајте го бродот од моделирање на глина

Ограничувања

• Можете да ја користите глината за моделирање само за да го изградите вашиот брод

Прегледајте ги и споделете ги темите на листот со ресурси за наставници. Прегледајте ги темите во Делот за концепти на позадината. Следниот расказ може да се користи како почетник за да ги вклучи учениците во практична активност.

Некогаш имаше буба која сакаше да им кажува на сите колку брзо може да трча. „Јас сум најбрзиот инсект во паркот“, ќе рече тој. Неговиот бавен и стабилен пријател полжавот, уморен од слушање како се фали, го предизвика на трка. „Ха“, си помисли бумбарот, „нема шанси некогаш полжав да победи против мене“.

На денот на трката, сите инсекти во паркот се собраа да гледаат. Стоногалката вееше карирано знаме за да ја започне трката. Бубата ја зумираше почетната линија најбрзо што можеше, додека полжавот внимателно се навлече напред малку по малку. Бубата извика: „Никогаш нема да ја добиете оваа трка со тоа бавно и бавно темпо“.

Без здив од трчање, бубата на крајот достигна мало езерце вода. Тој помисли: „Имам многу време. Само ќе одам околу езерцето “. Бубата се оддалечила по својот пат.

Инчи по инч полжавот ползеше по патеката. Додека стигна до езерцето, таа помисли: „beе биде многу пократко ако можам некако да лебдам преку водата“. Можеби би можел да изградам брод. 

Полжавот собра лисја, гранчиња и лоза. Таа обликуваше мал брод што и помогна непречено да се лизне преку водата на езерцето. Кога стигна на другата страна, скокна од бродот и можеше да ги види сите нејзини пријатели како ја чекаат на целта.

Малку по малку полжавот пролази по патеката сè додека не ја премина крајната линија на крај. Сите нејзини пријатели навиваа. „Ура за полжав!“ тие плачеа. Миг подоцна бубата трча преку целта. „Не можам да верувам дека ме победиш!“ тој рече. „Знаете“, одговори полжавот со насмевка, „да се биде најбрз не е секогаш сè“. „Понекогаш ако само забавите за момент и размислите за вашиот предизвик, можете да излезете со одлични решенија“.

1. Скршете го часот во 2-3 помали групи. 
2. Поставете ја вашата училница така што Групата 1 има пристап до вода и глина за моделирање. Група 2 ќе ги нацрта и обои нивните планирани дизајни.Можете да изберете да имате трета група што може да се занимава со активности со играчки чамци / бродови или боја на чаршафи со водена тема (обојте го едрилото на едрилица).
3. Следно, поставете го работниот простор со базен или резервоар со вода и пластично покритие за маса за да ги заштитите површините од истурање.
4. Подгответе неколку парни грутки од моделирање на глината со иста големина и тежина, но оставете неподготвена глина. Објаснете им на студентите зошто грутките од глина се исти, па затоа е „фер тест“ за сите ученици.
5. Дајте му на секој студент парче глина за моделирање за да ги изваја своите чамци. Можеби сакате да ги одржувате учениците во 2-3 мали групи додека тие вајаат за да овозможат подобар надзор.
6. Побарајте од учениците прво да размислат како ќе изгледа нивниот брод. Тие треба да нацртаат слика за нивниот планиран дизајн.
7. Откако ќе го нацртаат планираниот дизајн, студентите треба да го извајаат својот брод. Додека ги создаваат своите чамци, дајте им пристап до базенот за вода за да тестираат колку добро лебди нивниот брод. Секој пат кога ќе тестираат, тие можат да направат промени (редизајн) на нивниот брод за да му помогнат подобро да плови.
8. Бидејќи учениците ги планираат и вајаат своите чамци, користете зборови за вокабулар додека комуницирате со нив:
   Плови - да се одмори на врвот на вода (или течност)
   Мијалник - да се спушти под површината на водата
   Хул - главниот дел на бродот или бродот: палубата, страните и дното на бродот или бродот
   Поместување - кога лебдечки предмет физички истурка вода од патот
   Поместување - волумен или тежина на вода поместена од пловечко тело (како брод) со еднаква тежина
   Пловидбеност - способност на објект да лебди на вода
9. Откако учениците успешно извајаа брод што плови, дискутирајте на час и разговарајте за прашањата за рефлексија подолу.

Активност по изборна наставка

Учениците нека додадат тежина на нивниот брод (мали играчки, монети, предмети што тежат приближно иста количина) за да се преправаат дека има полжав во нивниот брод. Повторно, натерајте ги учениците да тестираат и да направат промени (редизајн) на нивните чамци врз основа на резултатите.

Рефлексија на студентите

1. Дали вашиот брод потона или плови? Ако не лебдеше, како го сменивте за да се измести повеќе вода?
2. Колку пати требаше да го тестирате и скулптирате вашиот брод повторно пред да лебди?
3. Дали требаше да го смените обликот на трупот на вашиот брод?
4. Што ви се допадна кај чамците на другите студенти?
5. Дали научивте со средства за пловност?

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.

Вообичаени заблуди

Површинска напнатост - некои деца ќе бидат запознаени со бубачки кои можат да „скејтуваат“ преку површината на водата, користејќи ја површинската напнатост и ќе го дадат ова објаснување зошто бродот може да плови. Можеби виделе клип за хартија како „лебди“ (всушност тој балансира, а не лебди) на менискусот на вода. Повторно, ова е површинска напнатост. 

Ниту еден предмет со дупки во него не може да лебди - некои деца ќе помислат дека бидејќи трупот на нивните чамци не може да остане да лебди со празнини, тогаш тоа ќе биде секогаш така.

Лесните работи лебдат, тешките работи тонат - Ако претходно сте им дозволиле на децата да играат во вода, (се надевам дека е така !!!) тие веќе ќе бидат запознаени со принципите на лебдење и тонење и ќе имаат некое претходно знаење. Ова значи дека тие ќе имаат некои идеи што би можеле да ги генерализираат и треба нежно да ги исправите.

Металот е претежок за да лебди - затоа што често им дозволуваме на децата да експериментираат со материјали на мал начин (пред да ги замолиме да ги генерализираат своите идеи, тие можат да презентираат заблуди како овие). Ова е поврзано со горенаведената заблуда.

Површинската напнатост е навистина посебен научен принцип - браво за што знаете за ова, многу е интересно! Меѓутоа, во случај на оваа активност, ги кршиме врските помеѓу молекулите на водата со трупот на бродот. Значи, напнатоста е изгубена и бродот ќе потоне одеднаш… како хартиениот клип или бубачка, ако напнатоста се прекине со капка сапун или голем бран.

Исправување на објаснувања 

Ниту еден предмет со дупки во него не може да лебди - во случај на брод, како што сте го направиле, ова е вистина. Видовме дека ова е поради раселување. Во чамец во кој има дупка, водата не се оддалечува од патот, таа протекува назад и го исполнува трупот и бродот тоне. (Покажете им го ова со ваш сопствен модел на брод. Пробијте разумна дупка во неа за да работи брзо.) 

НО, некои предмети имаат дупки во нив и тие сè уште пловат. Предмети како пемзамен, сунѓери и дрво. Тоа е затоа што во нив има џебови заробен воздух. Ова го прави предметот многу полесен од водата и затоа тие сè уште лебдат на врвот (поради пловидбата). Некои работи (на пр. Сунѓер) ќе ги полнат воздушните џебови со вода и постепено ќе потонат, но други, како дрвото нема. Ова е причината зошто многу луѓе прават чамци со весла и кану од дрво, тоа е многу плови. 

Лесните работи лебдат, тешките работи тонат - Ова е навистина добро набудување, бидејќи генерално е точно. Побарајте од децата да смислат неколку примери каде тоа е во ред - на пр. Плута, гумена патка, чамци со играчки наспроти карпи, цврсти предмети како вилушка или клуч. Но, поради пловидбата и поместувањето, можеме да направиме тешки работи да лебдат, ако ги дизајнираме и обликуваме на начин на којшто работевте во оваа активност. Дали децата можат да зборуваат за траект или друг голем тежок предмет што го виделе или го доживеале како се вози? Ако не, можете да им раскажете приказна од сопственото искуство на крстарење или друго возење со брод. 

Металот е претежок за да плови - користете го горенаведеното објаснување, можеби ќе сакате да го надополните ова со слики од големи метални бродови на море, како што се танкери, носачи на авиони итн.

• Труп: главниот дел на брод или чамец: палубата, страните и дното на бродот или чамецот
• Пловност: способност на објектот да лебди по вода
• Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
• Критериуми: Услови кои дизајнот мора да ги задоволува како неговата вкупна големина итн.
• Поместување - кога лебдечки предмет физички истурка вода од патот
• Поместување - волумен или тежина на вода поместена од пловечко тело (како брод) со еднаква тежина
• Плови: да се потпре на вода (или течност)
• 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.
• Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
• Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
• Мијалник: да се спушти под површината на водата
• Површински напон: Ефект каде што површината на течноста е силна.
  

Активност за пишување 

• Нацртајте слика за тоа што се случило со вашиот брод во базенот. (Ова може да се користи како проценка на разбирањето на ученикот за активноста). 
• Нека ученикот напише реченица или збор (зависи од возраста / способноста) опишувајќи ја активноста заедно со нивната слика: на пр. „Мијалник“ или „плови“. На некои деца ќе им треба модел со точки за да ги препознаат зборовите: Мојот брод плови.

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 научно образование Оценки К-4 (возраст од 4 до 9 години) СОДРИНА СТАНДАРД А: Наука како истрага

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  

Стандарди за наука на следната генерација - 3-5 одделение (8-11 возраст) Инженерски дизајн

Студентите кои демонстрираат разбирање можат: 

• 3-5-ETS1-1. 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 технолошка писменост - сите векови

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.

Во системот за рециклирање со еден поток, серија машини се користат за сортирање на мешани рециклирање во нивните точни категории. Во оваа активност, ќе работите во тимови и како класа за да дизајнирате систем за сортирање мешани рециклирачки материјали (пластика, стакло, челични конзерви и хартија) во нивните четири категории.

1) Работа во тимови од 3 или 4 лица, идеи за начини да се оддели секој вид на рециклирање од мешаната корпа за отпадоци. Треба слободно да станете и да ги испитате различните достапни материјали. На вашиот тим му е дозволено да помогне во извршувањето на системот, дејствувајќи како дел од машинеријата (студентите можат да влечат материјали на подвижна лента, да испакнати и да агитираат материјали, итн.), Но вие не можете директно да ракувате со рециклирање. Исто така, рециклирачките материјали за хартија треба да останат суви.

2) Како тим, изберете ги вашите најдобри идеи за одделување на секој вид рециклирање. Потоа комбинирајте ги овие идеи заедно за да создадете целосен систем за сортирање на целата корпа за отпадоци.

3) Скицирајте го вашиот дизајн и презентирајте ги плановите на вашиот тим пред часот.

4) Часот ќе гласа за најдобрите идеи и ќе создаде нов, конечен дизајн.

5) Назначен член на секој тим ќе работи на изградба на овој систем користејќи ги достапните материјали.

6) Градежниот тим ќе го тестира системот. Погледнете како работи системот.

7) Дискутирајте со часот што работи, а што не. Бура на идеи за подобрување на системот и одлучување кои промени треба да се направат.

8) Градежниот тим ќе ги направи промените и ќе го тестира подобрениот систем.

9) Дискутирајте со часот што работи, а што не. Кои промени помогнаа во подобрувањето на системот? Кои промени не? Ако требаше да изградите трета верзија, кои други промени би ги направиле?

2) Колку мислите дека би биле важни човечките очи и процес на сортирање со еден поток? Кога и за кои материјали мислите дека луѓето ќе бидат најпотребни?

3) Со оглед на предностите и недостатоците на рециклирање со еден поток, дали сметате дека тоа е исплатлив систем? Зошто да или зошто не?

4) Што мислите дека може да се направи за да се подобри рециклирањето таму каде што живеете?

• Swahili