Инженерство на транспортер
Оваа лекција истражува како работат инженерите за да ги решат предизвиците на општеството, како што се движење стоки и луѓе. Студентите работат во тимови за да осмислат подвижен систем користејќи секојдневни материјали што можат да поместат парчиња слатки.
- Дознајте за инженерскиот дизајн и редизајн.
- Дознајте за процесите на производство и транспортните системи.
- Дознајте како инженерството може да помогне во решавањето на предизвиците на општеството.
- Дознајте за тимска работа и решавање на проблеми.
Возрасни нивоа: 8-18
Изградба на материјали (за секој тим)
Препорачани материјали - Сите или некои може да се користат за тргување / Табела за можности
- Картонски цевки (ролни за хартиени крпи, ролни за тоалетна хартија)
- Празни шишиња вода / сода
- Црева или цевки
- Цевки од ПВЦ
- Моливи
- Гумени ленти
- Лежишта со топка
- Гумени или пластични топчиња
- Листови од ткаенина
- Стринг
- Брзини
- Хартиени / пластични чаши
- Штрауси
- Хартиени крпи
- Спајалици
- лепак
- Стринг
- Алуминиумска фолија
- Пластична фолија
- Ролни хартија за завиткување
Материјали за тестирање
- Парчиња бонбони или слични предмети со големина (секој тим треба да ги користи истите предмети)
материјали
- Парчиња бонбони или слични предмети со големина (секој тим треба да ги користи истите предмети)
Процесот на
Секој тим ги тестира своите дизајни на подвижни ленти со демонстрација на тоа како подвижниот движи слатки (или други ситници) по растојание од 4 стапки, вклучително и по вртење од 90 степени.
Дизајн предизвик
Поместете парчиња слатки од 4 стапки (120 см) со вртење од 90 степени.
Вие сте дел од тим инженери со оглед на предизвикот да развиете сопствен подвижен појас. Needе треба да поместите бонбони по ременот што треба да вклучува вртење од 90 степени.
Критериуми
- Бонбоните мора да се движат 4 стапки.
- Дизајнот мора да вклучува пресврт од 90 степени.
Ограничувања
- Бонбоните не можат да се лепат или лепат на површината на ременот.
- Бонбони не можат да паднат.
- Користете ги само дадените материјали.
- Екипите можат да тргуваат со неограничени материјали.
- Пауза од часови во тимови од 3-4.
- Поделете го работниот лист Инженеринг за транспортер, како и неколку листови хартија за дизајнирање скици.
- Дискутирајте за темите во Делот за концепти на позадината. За да ја воведете лекцијата, размислете да ги прашате студентите како аеродромот сортира и доставува багаж. Побарајте од нив да размислат за какви било „подвижни тротоари“ по кои патувале (аеродроми, трговски центри, други големи згради).
- Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвик за дизајн, критериуми, ограничувања и материјали.
- Обезбедете им на секој тим свои материјали.
- Објаснете дека студентите мора да дизајнираат и да изградат работен подвижна лента. Транспортерот мора да помести бонбони 4 стапки и да вклучува вртење од 90 степени.
- 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 нивниот подвижен појас. 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 ги дизајните демонстрирајќи како се движат бонбони (или други мали предмети) заедно за 4 стапки, вклучително и по вртење од 90 степени.
- Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
- За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.
Идеја за продолжување
Нека напредните или постарите студенти ги напојуваат своите подвижни системи со мотори или системи на запчаници.
Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)
- Колку беше сличен вашиот оригинален дизајн со реалниот транспортер што го изгради вашиот тим?
- Ако откривте дека треба да направите промени за време на фазата на изградба, опишете зошто вашиот тим одлучи да направи ревизии.
- Кој систем за транспорт кој друг тим го изработи беше најинтересен за вас? Зошто?
- Дали мислите дека оваа активност беше повеќе наградува да се направи како тим, или би сакале да работите сами на тоа? Зошто?
- Ако можевте да користите еден дополнителен материјал (лента, лепак, дрвени стапови, фолија - како примери), што би избрале и зошто?
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.
Што е подвижна лента?
Транспортните ленти може да се направат од многу различни материјали, но во нејзината најосновна форма е рамка со инсталирани ролки кои ги движат материјалите одозгора. Може да се моторизира така што ролерите се движат со одредена брзина, рачно се напојуваат или се движат со силата на гравитацијата.
Постои и апликација наречена сендвич појас во која паралелно работат два основни подвижни лента - една над друга, оставајќи доволно простор за сендвич кутија помеѓу нив. Често се користи за придвижување на стварите по стрмни наклони и е развиен во 1979 година за да се подобри ефикасноста при отстранување карпи и други материјали од рудниците.
Кој користи подвижни системи?
Транспортните системи најчесто се користат во многу индустрии, вклучително испорака, автомобилска, земјоделска, компјутерска, електронска, преработка на храна, воздушна, фармацевтска, хемикалија, флаширање и конзервирање и пакување. Иако повеќето материјали можат да се пренесат, некои од најчестите вклучуваат прехранбени производи во кутии, шишиња и лименки; автомобилски компоненти; рударски материјали и остатоци; и жито или добиточна храна. Тие исто така се користат за движење на луѓе и материјали (како кутии и багаж) на аеродромите. Заедничко место за инсталација на подвижни ленти се одделенијата за пакување, а исто така и низ областите за производство. Ремените обично се поставуваат на висина на струкот за да им се олесни на луѓето да ја надгледуваат работата и да ги набудуваат материјалите што се движат низ системот. И… во многу земји рестораните за суши користат подвижни ленти за рутирање јадења со суши низ масите за клиенти, па тие само гледаат што поминува и ја земаат чинијата што изгледа добро!
Како работи?
Транспортниот систем обично се состои од метална рамка со валјаци инсталирани во различни интервали по должината на подвижната лента. Обично овие се покриени со мазен или гумен материјал кој ги покрива ва rolаците и им помага на материјалите да се движат заедно без да бидат заглавени помеѓу ваlersаците. Некои системи за валјаци се прави, а некои се криви. Некои се рамни, а некои преместуваат материјали нагоре или надолу меѓу подови, па дури и во подземни рудници.
Што е масовно производство?
Масовното производство вклучува правење многу копии на производи, многу брзо, користење техники на склопувачки линии за испраќање делумно целосни производи на работниците кои секој работи на индивидуален чекор, наместо работник да работи на цел производ од почеток до крај.
Историја на подвижни ленти и линија на склопување
Историја и пронаоѓачи
Примитивните подвижни ленти се користат од 1800-тите години - првично се користеле при транспорт на стока до и од рудници, што имало големо влијание врз подобрувањето на брзината со која минираните материјали може да се изнесат на површина. Во 1913 година, Хенри Форд воведе линии за склопување на подвижни ленти во фабриката Хајленд Парк на компанијата Форд Мотор, Мичиген, САД Монтажната линија развиена од Форд Мотор Компани помеѓу 1908 и 1915 година ги направи склопните линии славни во следната декада преку социјалните разгранувања на масовното производство - а подвижната лента беше клучна компонента на системот, дозволувајќи им на деловите да бидат пренесени делови.
Во 1957 година, компанијата БФ Гудрич патентираше подвижна лента, на крајот наречена Систем за транспортни ленти за обрт. Вклучи половина пресврт на ременот наречен лента Möbius (видете го дијаграмот десно). Овој дизајн имаше голема предност во однос на конвенционалните ремени затоа што ја изложуваше целата своја површина на абење и така траеше подолго. Сега, лентите за ленти од möbius веќе не се произведуваат затоа што невртените модерни ремени направени од неколку слоеви на материјали се потрајни.
Најдолгиот систем на подвижна лента во светот заклучно со 2012 година е долг 98 км, што ги поврзува рудниците за фосфат Бу Бу, со брегот на Западна Сахара. За апликации за багаж, најдолгиот подвижен систем на 92 км е на меѓународниот аеродром во Дубаи.
Движење тротоари
Друг вид на подвижна систем е подвижниот тротоар, кој превезува луѓе наместо стока или куфери! Првата подвижна патека дебитираше на Светската колумбиска изложба од 1893 година, во Чикаго, ИЛ, САД. Сега овие транспортни системи се користат на аеродромите, трговските центри и секоја област каде што може да се очекува од луѓето да пешачат на долги растојанија. Првата подвижна патека на аеродром беше инсталирана во 1958 година во Лов Филд во Далас, Тексас, САД. Анимираната ТВ серија „etsетсон“ прикажува подвижни патеки насекаде, дури и во приватни домови.
- Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
- Транспортна лента: Рамка со инсталирани ролери кои ги поместуваат материјалите одозгора.
- 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).
- Масовно производство: Вклучува правење многу копии на производи, многу брзо, користејќи техники на склопување за испраќање делумно целосни производи до работниците кои секој работи на индивидуален чекор, наместо работникот да работи на цел производ од почеток до крај.
- Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
- Појас за сендвич: Два основни транспортери се движат паралелно - еден врз друг, оставајќи доволно простор за сендвич помеѓу кутијата.
Интернет конекции
Препорачано четиво
- Транспортери: Апликација, избор и интеграција (индустриска иновација) (ISBN: 978-1439803882)
- Пронаоѓање на подвижната линија на склопување: Револуција во производството (ISBN: 978-1604137729)
- Од американскиот систем до масовно производство, 1800-1932: Развојот на технологијата на производство во Соединетите држави (ISBN: 978-0801829758)
Активност за пишување
Напишете есеј или пасус за три постојни и една замислена примена на системот за подвижни ленти.
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 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
- Карактеристики на предмети и материјали
- Позиција и движење на предметите
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
- Видови ресурси
- 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 10-14)
СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување
Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат
- Способности неопходни за вршење на 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
- Движења и сили
СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија
Како резултат на активности во 5-8 одделение, 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
- Ризици и придобивки
- Наука и технологија во општеството
Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10-14)
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
СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки
Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за
- Движења и сили
- Зачувување на енергијата и зголемување на нарушувањата
- Интеракции на енергија и материја
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
- Историски перспективи
Научни стандарди за следната генерација - (8-11 возраст)
Движење и стабилност: Сили и интеракции
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- 3-ПС2-1. Планирајте и спроведете истрага за да обезбедите докази за ефектите на избалансираните и неурамнотежени сили врз движењето на некој предмет.
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.
Научни стандарди за следната генерација - (11-14 возраст)
Инженерски дизајн
- 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 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 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.
Дизајнираниот свет
- Стандард 18: Студентите ќе развијат разбирање за и ќе можат да изберат и да користат технологии за транспорт.
Инженерска тимска работа и планирање
Вие сте дел од тим инженери со оглед на предизвикот да развиете ваш сопствен подвижен појас од низа материјали. Alongе треба да носите бонбони долж ременот што треба да вклучува вртење од 90 степени. Можете да користите материјали што ви се допаѓаат и кои ви се дадени .... и може да споделувате или тргувате со други студентски тимови. Постојат неколку правила: 1. Бонбоните не можат да се залепат или да се залепат на површината на ременот, 2. Бонбоните не можат да паднат.
Фаза на истражување
Прочитајте ги материјалите што ви ги дава наставникот. Ако имате пристап до Интернет, истражете примери на подвижни системи и размислете како намирниците се префрлаат до касиерот во пазар или продавница за храна.
Фаза на планирање и дизајнирање
Нацртајте дијаграм на планираната подвижна лента на задниот дел од оваа страница и направете список и количина на сите материјали што мислите дека ќе ви требаат во полето подолу. Needе треба да размислите како ќе го поместите подвижниот појас - можете да ги користите рацете за движење ролки, запчаници или може да користите мотор - едноставно не ја допирајте чашата!
Materialsе ви требаат материјали:
|
Фаза на презентација
Презентирајте го вашиот план и цртеж на часот и разгледајте ги плановите на другите тимови. Можеби сакате да го усогласите вашиот сопствен дизајн.
Изгради го! … И редизајн ако треба!
Следно изградете ја вашата подвижна лента и тестирајте ја. Може да споделувате неискористени градежни материјали со други тимови, а исто така и трговски материјали. Бидете сигурни да гледате што прават другите тимови и да ги разгледате аспектите на различните дизајни што може да бидат подобрување на планот на вашиот тим.
Тестирај го!
Следно, класата ќе ги тестира нивните системи за подвижни ленти. Гледајте ги сите тестови за да ги видите предностите или недостатоците на другите системи.
Одраз
Пополнете ги прашањата за рефлексија подолу:
- Колку беше сличен вашиот оригинален дизајн со реалниот транспортер што го изгради вашиот тим?
- Ако откривте дека треба да направите промени за време на фазата на изградба, опишете зошто вашиот тим одлучи да направи ревизии.
- Кој систем за транспорт кој друг тим го изработи беше најинтересен за вас? Зошто?
- Дали мислите дека оваа активност беше повеќе наградува да се направи како тим, или би сакале да работите сами на тоа? Зошто?
- Ако можевте да користите еден дополнителен материјал (лента, лепак, дрвени стапови, фолија - како примери), што би избрале и зошто?