Предизвик за високи кули

Материјали (по тим)

• 1 топка за голф или слична топка со големина / тежина

Процесот на

Тестирајте ја јачината на секоја структура со поставување на топката на кулата во точка не повеќе од 20% под горната висина на кулата.

Големи кули на светот

Бурџ Калифа: Големите кули на светот

Дизајн предизвик

Вие сте дел од тим инженери со оглед на предизвикот за изградба на највисоката можна кула што ќе ја издржи тежината на топката за голф за 2 минути.

Критериуми

• Кулата мора да ја издржи тежината на топката за голф 2 минути.
• Тежината на топката за голф мора да биде поддржана во близина на горниот дел од кулата, со дното на топката не повеќе од 20% под горната висина на кулата.

Ограничувања

• Може да се користат само 50 сламки, 50 средства за чистење цевки и 25 клипови за хартија за дизајнот.
• Лентата не може да се користи за поврзување на материјалите.
• Дизајнирајте решение во даденото време.

1. Пауза од часови во тимови од 2-4.
2. Поделете ја високата кула - примена на технологија за решавање на работниот лист, како и неколку листови хартија за скицирање на дизајни.
3. Дискутирајте за темите во Делот за концепти за позадина.
4. Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвикот за дизајн, критериумите, ограничувањата и материјалите. Ако времето дозволи, прегледајте ги „Апликации во реалниот свет“ пред да го спроведете предизвикот за дизајн.
5. Пред да им наложите на учениците да започнат бура на идеи и да ги скицираат своите дизајни, замолете ги да размислат за следново:
   ● Кои се различните начини на кои можете да ги свиткате или менувате облиците на вашите материјали?
   ● Која е најсилната форма?
   ● Како може да ги засилите материјалите за да бидат посилни?
   ● Како ќе ги поврзете вашите материјали без лента?
6. Обезбедете им на секој тим свои материјали.
7. Објаснете дека студентите мора да развиваат кула од секојдневни предмети и дека кулата мора да ја издржува тежината на топката за голф 2-минути. Тежината на топката за голф мора да биде поддржана во близина на горниот дел од кулата, со дното на топката не повеќе од 20% под горната висина на кулата.
8. Најавете го времето што треба да го дизајнираат и изградат (се препорачува 1 час).
9. 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.
10. Студентите се среќаваат и развиваат план за нивната кула. 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.
11. Екипите ги градат своите дизајни.
12. Тестирајте ги дизајните на кулата со поставување на топка за голф во близина на горниот дел од кулата, со дното на топката не повеќе од 20% под горната висина на кулата.
13. Екипите треба да ја документираат висината на нивната кула и колку материјали користеле за да ја изградат својата кула.
14. Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
15. За повеќе содржини на темата, видете ги деловите „Апликации во реалниот свет“ и „Копање подлабоко“.

Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)

1. Опишете го обликот или конструкцијата на кулата која беше највисока и го освои предизвикот? Како се разликуваше оваа кула од твојата, ако твојата не победи?
2. Ако имате можност повторно да го направите овој проект, што би направил вашиот тим поинаку?
3. Дали мислите дека оваа активност беше повеќе наградува да се направи како тим, или би сакале да работите сами на тоа? Зошто?
4. Ако можевте да користите еден дополнителен материјал (лента, лепак, дрвени стапови, фолија - како примери), што би избрале и зошто?
5. Дали мислите дека откако зградата е дизајнирана и одобрена за градба, многу аспекти се менуваат за време на процесот на градење? Зошто да или зошто не?
6. Што мислите, колку време ќе биде потребно пред да се изгради зграда што ја надминува зградата
   висина на Бурџ Калифа? Каде мислите дека ќе се гради? Зошто?

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.

• Инженери: Пронаоѓачи и решавачи на проблеми во светот. Дваесет и пет главни специјалитети се признати во инженерството (види инфографик).
• Инженерски навики на умот (ЕХМ): Шест уникатни начини на кои мислат инженерите.
• Процес на инженерско дизајнирање (EDP): Инженерите на процеси користат за решавање на проблеми.
• Критериуми: Услови што дизајнот мора да ги задоволи како неговата вкупна големина, итн.
• Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот, итн.
• Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
• Повторување: Тестот и редизајнот е една повторување. Повторете (повеќе повторувања).
• Тежина: Силата што ја извршил објектот со помош на гравитацијата. (Единици: lbs / tутнс).
• Процент: Дел од целина изразена во стотици (½ = 50%).

Интернет конекции

• Големи кули Бурџ Калифа
• Дизајн и конструкција на кула
• CN кула

Препорачано четиво

• Колку е висок висок?: Споредување на згради (ISBN: 978-1432939557)
• Армирано-бетонски дизајн на високи згради (ISBN: 978-1439804803)
• Градежна технологија за високи згради (ISBN: 978-9812818614)

Активност за пишување

Напишете есеј или пасус за тоа како инженерскиот напредок довел до експлозивен раст на вертикалните градби на крајот на 20 век.

Усогласување со рамки на наставните програми

Забелешка: Плановите за лекции во оваа серија се усогласени со еден или повеќе од следниве групи на стандарди:

• С. Стандарди за научно образование (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Научни стандарди за следната генерација (http://www.nextgenscience.org/)
• Стандарди за меѓународна технолошка асоцијација за технолошка писменост (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Национален совет на наставници по математички принципи и стандарди за училишна математика (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• С. Заеднички основни државни стандарди 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

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

• Карактеристики и промени во популациите
• 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

• Разбирање за научни истражувања

СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки

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

• Население, ресурси и околина
• Ризици и придобивки
• Наука и технологија во општеството

Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10-14) СОДРИНА СТАНДАРД Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите студенти треба да развијат разбирање за Историјата 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 ученици треба да развијат разбирање за движењата и силите

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
• Пораст на популација
• Квалитет на животната средина
• Наука и технологија во локални, национални и глобални предизвици

Стандарди за наука на следната генерација оценки 2-5 (7-11 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.

Движење и стабилност: Сили и интеракции

• 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-ЕТС1-3. 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-ETS1-1. Дефинирајте ги критериумите и ограничувањата на дизајнерскиот проблем со доволна прецизност за да се обезбеди успешно решение, земајќи ги предвид релевантните научни принципи и потенцијалните влијанија врз луѓето и природната средина што можат да ги ограничат можните решенија.

Стандарди за наука на следната генерација оценки 6-8 (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 5: Студентите ќе развијат разбирање за ефектите на технологијата врз животната средина.
• 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.

Дизајнираниот свет

• Стандард 20: Студентите ќе развијат разбирање за и ќе можат да избираат и користат градежни технологии.

Инженерска тимска работа и планирање

Вие сте дел од тим инженери со оглед на предизвикот да се изгради највисоката кула што може да ја изградите користејќи само 50 сламки, 50 средства за чистење цевки и 25 спојници за хартија.

Не треба да ги користите сите материјали, но вашата кула мора да ја издржи тежината на топката за голф две минути. Топката за голф мора да биде поддржана во близина на горниот дел од кулата, со дното на топката не повеќе од 20% под горната висина на кулата.

Фаза на планирање и дизајнирање

Размислете за различните начини на кои можете да ги свиткате или менувате облиците на сламки, средства за чистење цевки и клипови за хартија. Може да ги исечете овие предмети, но не можете да користите лента или други материјали за да ги поврзете заедно. Во полето подолу, нацртајте го вашиот план за кулата.

Фаза на градба

Изградете ја својата кула и тестирајте ја дали може да ја поддржи топката за голф. Потоа, одговорете на прашањата подолу:

1. Колку вашиот дизајн беше сличен на реалната кула што ја градевте?

2. Ако откривте дека треба да направите промени за време на фазата на изградба, опишете зошто вашиот тим одлучи да направи ревизии.

3. Дали ги користевте сите делови што ви се дадени? Дали некој од деловите се користел само за да се зголеми висината на кулата?

Презентација и мерење

Презентирајте ја својата кула на час и од вашиот учител нека ја измери висината на кулата. Имајте на ум дека топката за голф мора да биде поддржана во близина на горниот дел од кулата, со дното на топката не повеќе од 20% под горната висина на кулата. Ако топката е помала за 10% од врвот, вашата кула ќе биде дисквалификувана. Пополнете ја полето подолу за вашата кула:

Евалуација

Пополнете ги прашањата за евалуација подолу:

1. Опишете го обликот или конструкцијата на кулата која беше највисока и го освои предизвикот? Како се разликуваше оваа кула од твојата, ако твојата не победи?

2. Ако имате можност повторно да го направите овој проект, што би направил вашиот тим поинаку?

3. Дали мислите дека оваа активност беше повеќе наградува да се направи како тим, или би сакале да работите сами на тоа? Зошто?

4. Ако можевте да користите еден дополнителен материјал (лента, лепак, дрвени стапови, фолија - како примери), што би избрале и зошто?

5. Дали мислите дека откако зградата е дизајнирана и одобрена за градба, многу аспекти се менуваат за време на процесот на градење? Зошто да или зошто не?

6. Што мислите, колку време ќе биде потребно пред да се изгради зграда што ја надминува висината на Бурџ Калифа? Каде мислите дека ќе се гради? Зошто?

• Swahili