Mesin Gumball Interaktif
Pelajaran ini memberi tumpuan kepada sejarah mesin gumball dan potensi dan tenaga kinetik. Pelajar bekerjasama dalam pasukan untuk membina slaid gumball dan kemudian mesin gumball interaktif.
- Terokai potensi dan tenaga kinetik.
- Reka & bina mesin gumball interaktif.
- Laksanakan proses reka bentuk kejuruteraan untuk menyelesaikan cabaran reka bentuk.
Tahap Umur: 10-18
Bahan Binaan (Untuk setiap pasukan)
Bahan yang diperlukan untuk kedua-dua Aktiviti 2 & 3 (Jadual Kemungkinan)
- Kotak kadbod
- Botol plastik 2 liter
- cawan kertas
- kayu aiskrim
- Dowels
- Skewers
- Clay
- Pembersih paip
- Gunting
- Gelang getah
- Rentetan
- Klip kertas
- Klip pengikat
- Stok kad dan / atau folder fail
- Potongan kadbod (potong beberapa kotak menjadi kepingan ukuran yang berbeza)
- Pita pelekat
- 6 'Tubing (penebat paip dipotong separuh) - 1 setiap pasukan
- Pisau Xacto (Untuk Guru)
Bahan Ujian
- Gumballs (atau kelereng untuk mewakili gumballs jika sekolah anda tidak membenarkan gusi)
- cawan kertas
- Bakul kertas sampah (untuk pelajar yang lebih muda)
Bahan
- Gumballs (atau kelereng untuk mewakili gumballs jika sekolah anda tidak membenarkan gusi)
- cawan kertas
- Bakul kertas sampah (untuk kanak-kanak yang lebih muda)
Proses
Aktiviti 2 - Setiap pasukan menguji reka bentuk slaid mereka dengan meletakkan marmar di bahagian atas slaid mereka dan membiarkannya bergulung ke dalam cawan. Pelajar dapat memutuskan di mana mereka mahu meletakkan cawan itu. Pelajar harus mendokumentasikan sekiranya marmar itu berada di landasan dan jika ia mendarat di cawan.
Aktiviti 3 - Setiap pasukan menguji reka bentuk mesin gumball mereka dengan meletakkan gumball pada titik permulaan di dalam mesin mereka dan membiarkannya mengikuti trek sehingga mendarat ke cawan. Pelajar harus menunjukkan bagaimana elemen dan gelung interaktif berfungsi. Pelajar harus mendokumentasikan berapa lama masa yang diperlukan untuk pergi dari titik permulaan ke piala.
Untuk pelajar yang lebih muda, gunakan bakul kertas sampah dan bukannya cawan untuk menangkap gumballs.
Aktiviti 2 - Slaid Gumball: Cabaran Reka Bentuk
Anda adalah pasukan jurutera yang diberi cabaran untuk merancang dan membina slaid agar gumball bergerak secepat mungkin dan mendarat di dalam cawan. Gumball mesti berada di trek dan mendarat di dalam cawan. Slaid mesti boleh berdiri sendiri (menyokong diri).
Kriteria
- Gumball mesti terus berada di "landasan".
- Gumball mesti mendarat dalam cawan. (Di mana anda meletakkan cawan terserah pasukan anda)
- Slaid mesti menyokong diri (berdiri sendiri).
Kekangan
- Anda tidak boleh mendorong gumball untuk memulakan.
- Gunakan hanya bahan yang disediakan.
- Pasukan boleh memperdagangkan bahan tanpa had.
Aktiviti 3 - Mesin Gumball: Cabaran Reka Bentuk
Anda adalah pasukan jurutera yang diberi cabaran untuk merancang dan membina mesin gumball interaktif yang akan menarik pelanggan ke kedai mainan. Mesin mesti mempunyai satu elemen interaktif dan minimum satu gelung. Mesin itu juga mesti boleh berdiri sendiri (menyokong diri) dan se kreatif mungkin.
Kriteria
- Terus gumball di trek.
- Mempunyai satu elemen interaktif.
- Mempunyai minimum 1 gelung.
- Bersikap menyokong diri sendiri (berdiri sendiri), dan berkreatif mungkin.
Kekangan
- Gunakan hanya bahan yang disediakan.
- Pasukan boleh memperdagangkan bahan tanpa had.
- Pecahkan kelas kepada pasukan 3-4.
- Keluarkan lembaran kerja Mesin Interaktif Gumball, serta beberapa helai kertas untuk membuat lakaran reka bentuk.
- Bincangkan topik di Bahagian Konsep Latar Belakang.
- Aktiviti 1: Baca sejarah di sebalik mesin gumball dan bincangkan sebagai petunjuk dalam cabaran reka bentuk utama. Tanyakan kepada pelajar apa jenis mesin layan diri yang pernah mereka lihat sebelumnya dan jenis mesin layan diri apa yang mereka ingin ada di sekolah atau di bandar / bandar mereka.
- Aktiviti 2: Slaid Gumball - Terangkan kepada pelajar bahawa mereka akan meneroka graviti dan tenaga semasa membuat slaid gumball mereka.
- Aktiviti 3: Mesin Gumball - Luangkan masa untuk membincangkan maksud interaktif atau interaksi. Minta pelajar menentukannya dan kemudian berikan beberapa contoh.
- Interaksi- adalah sejenis tindakan yang berlaku kerana dua atau lebih objek saling mempengaruhi antara satu sama lain.
- Interaktif- bertindak antara satu sama lain.
- Contoh: Permainan Video- interaksi antara pengguna dan permainan. Ia interaktif kerana memerlukan pengguna untuk mengambil bahagian dalam permainan untuk terus maju.
- Untuk membuat pelajar berfikir tentang bagaimana mesin gumball mereka akan interaktif, anda boleh menunjukkan gambar di bawah: (Bawa gambar)
- Kaji Proses Reka Bentuk Kejuruteraan, Cabaran Reka Bentuk, Kriteria, Kekangan dan Bahan untuk setiap Aktiviti.
- Sediakan setiap pasukan dengan bahan mereka.
- Jelaskan bahawa pelajar mesti menyelesaikan 3 aktiviti.
- Aktiviti 1: Pelajari sejarah mesin gumball.
- Aktiviti 2: Merancang dan membina slaid gumball.
- Aktiviti 3: Merancang dan membina mesin gumball interaktif.
- Umumkan jumlah masa yang mereka ada untuk merancang dan membina:
- Aktiviti 1: Sejarah Mesin Gumball (1/2 jam).
- Aktiviti 2: Slaid Gumball (1 jam).
- Aktiviti 3: Mesin Gumball Interaktif (1-2 jam).
- Gunakan pemasa atau jam randik on-line (fitur undur) untuk memastikan anda tetap tepat waktu. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Beri pelajar "pemeriksaan masa" secara berkala agar mereka tetap bertugas. Sekiranya mereka bergelut, ajukan soalan yang akan membawa mereka ke penyelesaian lebih cepat.
- Pelajar bertemu dan membuat rancangan untuk Aktiviti 2: slaid gumball mereka.
- Pasukan membina slaid gumball mereka.
- Setiap pasukan menguji reka bentuk slaid mereka dengan meletakkan marmar di bahagian atas slaid mereka dan membiarkannya bergulung ke dalam cawan. Pelajar dapat memutuskan di mana mereka mahu meletakkan cawan itu. Pelajar harus mendokumentasikan jika marmar itu berada di landasan dan jika ia mendarat di cawan.
- Adakan perbincangan kelas dengan menggunakan soalan berikut:
- Apa yang membuat gumball mula bergerak ke bawah slaid? (Graviti)
- Apa jenis tenaga yang ada pada gumball sebelum anda melepaskannya? (Tenaga keupayaan)
- Apa jenis tenaga yang ada pada gumball setelah anda melepaskannya? (Tenaga kinetik)
- Di mana anda akan mendapat jumlah tenaga berpotensi yang paling besar? Kenapa? (Bahagian atas slaid, kerana titik tertinggi pada slaid, PE = mgh)
- Di manakah anda akan mendapat jumlah tenaga kinetik yang paling banyak? Kenapa? (Bahagian bawah slaid, kerana gumball akan bergerak paling cepat di sana, KE = 1 / 2mv2)
- Adakah gumball melakukan kerja? Kenapa? (Ya, ia mempunyai kekuatan yang bertindak di atasnya dan bergerak jarak ke bawah slaid, W = fd)
- Bagaimanakah anda membuat gumball anda menjadi lebih pantas di slaid? (Tingkatkan lereng slaid atau panjang atau kedua-duanya.)
- Di mana anda akan meletakkan cawan anda agar gumball mendarat di dalamnya? (Ini akan berbeza untuk setiap pasukan.)
- Mengapa gumball mahu terus berjalan? (Momentum)
- Bagaimana anda boleh melambatkan gumball? (Perkenalkan geseran)
- Pelajar bertemu dan membuat rancangan untuk Aktiviti 3: mesin gumball interaktif mereka.
- Pasukan membina mesin gumball interaktif mereka.
- Setiap pasukan menguji reka bentuk mesin gumball mereka dengan meletakkan gumball pada titik permulaan di dalam mesin mereka dan membiarkannya mengikuti trek sehingga mendarat ke cawan. Pelajar harus menunjukkan bagaimana elemen dan gelung interaktif berfungsi. Pelajar harus mendokumentasikan berapa lama masa yang diperlukan untuk pergi dari titik permulaan ke piala. Untuk pelajar yang lebih muda, gunakan bakul kertas sampah dan bukannya cawan untuk menangkap gumballs.
- Sebagai kelas, bincangkan soalan refleksi pelajar.
- Untuk lebih banyak kandungan mengenai topik ini, lihat bahagian "Menggali Lebih Mendalam".
Refleksi Pelajar (buku nota kejuruteraan)
- Apa yang berjalan lancar?
- Apa yang tidak berjalan lancar?
- Apakah elemen kegemaran anda dari mesin gumball interaktif anda?
- Sekiranya anda mempunyai masa untuk merancang semula, perubahan apa yang akan anda buat?
Pengubahsuaian Masa
Pelajaran boleh dilakukan dalam masa 1 kelas untuk pelajar yang lebih tua. Walau bagaimanapun, untuk membantu pelajar daripada berasa tergesa-gesa dan untuk memastikan kejayaan pelajar (terutamanya untuk pelajar yang lebih muda), bahagikan pelajaran kepada dua tempoh memberi pelajar lebih masa untuk sumbang saran, menguji idea dan memuktamadkan reka bentuk mereka. Menjalankan ujian dan taklimat dalam tempoh kelas seterusnya.
- Pecutan: Kadar di mana objek mengubah halajunya. Sesuatu objek sedang memecut jika ia menukar kelajuan atau arahnya. Sesuatu objek sedang memecut jika ia menukar halajunya (kedua-duanya memecut dengan perlahan).
- Kekangan: Had dengan bahan, masa, saiz pasukan, dsb.
- Kriteria: Syarat yang mesti dipenuhi oleh reka bentuk seperti saiz keseluruhannya, dsb.
- Tenaga: Keupayaan untuk melakukan kerja. Anda melakukan kerja apabila anda menggunakan daya (tolak atau tarik) untuk menyebabkan gerakan.
- Jurutera: Pencipta dan penyelesai masalah dunia. Dua puluh lima kepakaran utama diiktiraf dalam kejuruteraan (lihat infografik).
- Proses Reka Bentuk Kejuruteraan: Jurutera proses digunakan untuk menyelesaikan masalah.
- Tabiat Minda Kejuruteraan (EHM): Enam cara unik yang difikirkan oleh jurutera.
- Daya: Tolakan atau tarikan pada objek yang terhasil daripada interaksi objek dengan objek lain.
- Geseran: Daya yang menahan pergerakan objek.
- Graviti: Daya tarikan yang mana objek cenderung jatuh ke arah pusat bumi.
- Interaksi: Sejenis tindakan yang berlaku apabila dua atau lebih objek mempunyai kesan antara satu sama lain.
- Interaktif: Berlakon antara satu sama lain.
- Tenaga Kinetik: Tenaga pergerakan. Semua objek yang bergerak mempunyai tenaga kinetik. Jumlah tenaga kinetik bergantung kepada jisim dan kelajuan sesuatu objek. Formula untuk tenaga kinetik ialah KE=1/2mv2 . [m = jisim objek, v = halaju objek]
- Lelaran: Ujian & reka bentuk semula ialah satu lelaran. Ulang (berbilang lelaran).
- Jisim: Kuantiti jirim dalam badan.
- Pergerakan: Perubahan kedudukan badan berkenaan dengan masa yang diukur oleh pemerhati tertentu dalam rangka rujukan.
- Tenaga Potensi: Tenaga kedudukan. Jumlah tenaga keupayaan bergantung kepada jisim dan ketinggian objek. Formula untuk tenaga keupayaan ialah PE=mgh. [m = jisim objek, g = pecutan disebabkan graviti (9.8 m/s2 ), h = ketinggian objek]
- Prototaip: Model kerja penyelesaian yang akan diuji.
- Kelajuan: Seberapa pantas objek bergerak.
- Halaju: Kadar di mana objek mengubah kedudukannya. Momentum: Jisim dalam gerakan. Jumlah momentum bergantung pada berapa banyak bahan bergerak dan berapa pantas bahan itu bergerak.
- Berat: Daya tarikan graviti bumi ke atas jasad.
- Kerja: Daya bertindak ke atas objek untuk menggerakkannya merentasi satu jarak. Formula untuk kerja ialah W = fd. [f= daya dikenakan pada objek, d = sesaran objek].
Reading yang disyorkan
- Mesin Layan Diri: Sejarah Sosial Amerika (ISBN: 978-0786413690) Mesin Layan Diri (ISBN: 978-0981960012)
Aktiviti Menulis
- Minta pelajar menulis cerpen mengenai "hari dalam kehidupan" mesin gumball mereka. Siapa yang bertemu dengan mesin gumball dan apa yang berlaku? Bagaimana mesin gumball mengubah kehidupan anak-anak yang mendapat gumball daripadanya?
- Pelajar juga dapat membuat iklan untuk menarik lebih banyak pelanggan ke kedai mainan. Mereka mesti menampilkan mesin gumball interaktif dalam iklan. Mengapa kanak-kanak mesti datang ke kedai mainan ini? Mengapa mesin gumball interaktif mesti dikunjungi?
Penyelarasan dengan Kerangka Kurikulum
Catatan: Rancangan pelajaran dalam siri ini diselaraskan dengan satu atau beberapa set standard berikut:
- Piawaian Pendidikan Sains AS (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Piawaian Sains Generasi Seterusnya AS (http://www.nextgenscience.org/)
- Piawaian Persatuan Teknologi Pendidikan Antarabangsa untuk Literasi Teknologi (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- Majlis Nasional Prinsip dan Piawaian Guru Matematik AS untuk Matematik Sekolah (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- Piawaian Negara Teras Bersama AS untuk Matematik (http://www.corestandards.org/Math)
- Persatuan Guru Sains Komputer Standard Sains Komputer K-12 (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Piawaian Pendidikan Sains Negara Gred K-4 (umur 4 - 9)
STANDARD KANDUNGAN A: Sains sebagai Inkuiri
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan yang diperlukan untuk melakukan penyelidikan saintifik
- Memahami mengenai penyelidikan saintifik
STANDARD KANDUNGAN B: Sains Fizikal
Hasil daripada aktiviti tersebut, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Cahaya, haba, elektrik, dan daya tarikan
STANDARD KANDUNGAN E: Sains dan Teknologi
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Memahami mengenai sains dan teknologi
Piawaian Pendidikan Sains Negara Gred 5-8 (umur 10 - 14)
STANDARD KANDUNGAN A: Sains sebagai Inkuiri
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan yang diperlukan untuk melakukan penyelidikan saintifik
- Pemahaman mengenai penyelidikan saintifik
STANDARD KANDUNGAN B: Sains Fizikal
Hasil daripada aktiviti mereka, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Sifat dan perubahan harta benda
- Pemindahan tenaga
STANDARD KANDUNGAN E: Sains dan Teknologi
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Persefahaman mengenai sains dan teknologi
Piawaian Sains Generasi Seterusnya Gred 3-5 (Usia 8-11)
Perkara dan Interaksinya
Pelajar yang menunjukkan kefahaman dapat:
- 2-PS1-2. Menganalisis data yang diperoleh daripada menguji bahan yang berbeza untuk menentukan bahan mana yang mempunyai sifat yang paling sesuai untuk tujuan yang dimaksudkan.
- 5-PS1-3. Membuat pemerhatian dan pengukuran untuk mengenal pasti bahan berdasarkan sifatnya
Piawaian untuk Literasi Teknologi - Semua Umur
reka bentuk
- Standard 10: Pelajar akan mengembangkan pemahaman mengenai peranan penyelesaian masalah, penyelidikan dan pengembangan, penemuan dan inovasi, dan eksperimen dalam penyelesaian masalah.
senario
Sebuah kedai mainan tempatan perlu menarik lebih banyak pelanggan sehingga mereka meminta kelas anda untuk menolong mereka dengan membuat paparan khas yang akan dipasang di tengah-tengah kedai dan akan menyenangkan kanak-kanak - sebuah mesin gumball interaktif!
Cabaran Design
Reka dan bina mesin gumball interaktif yang menyeronokkan yang akan menarik pelanggan ke kedai mainan.
Kriteria
Semua reka bentuk mesti:
- teruskan gumball,
- mempunyai satu elemen interaktif,
- mempunyai minimum 1 gelung,
- menyokong diri (berdiri sendiri), dan
- bersikap kreatif mungkin.
Kekangan
- Anda mesti menggunakan hanya bahan yang disediakan.
Anggota kumpulan:_____________________________________________
Nama Mesin Gumball Interaktif: __________________________________________
Peringkat Perancangan
Berjumpa sebagai satu pasukan dan bincangkan masalah yang perlu anda selesaikan. Kemudian kembangkan dan persetujui reka bentuk untuk mesin gumball anda. Anda perlu menentukan bahan apa yang ingin anda gunakan. Lukiskan reka bentuk anda di kotak di bawah ini, dan pastikan anda menunjukkan keterangan dan jumlah bahagian yang anda rancangkan untuk digunakan.
Reka bentuk idea untuk slaid gumball anda:
Pilih reka bentuk terbaik anda dan lakarkannya di sini:
Fasa Pembinaan
Bina mesin gumball anda. Semasa pembinaan, anda mungkin memutuskan bahawa anda memerlukan bahan tambahan atau reka bentuk anda perlu diubah. Ini baik-baik saja - buat lakaran baru dan semak semula senarai bahan anda.
Fasa Ujian
Setiap pasukan akan menguji mesin gumball mereka. Sekiranya reka bentuk anda tidak berjaya mereka bentuk semula dan uji lagi, sehingga anda berpuas hati dengannya. Pastikan untuk menonton ujian pasukan lain dan perhatikan bagaimana reka bentuk mereka yang berbeza berfungsi.
Lakarkan Reka Bentuk Akhir anda
Fasa Penilaian
Nilaikan keputusan pasukan anda, lengkapkan lembaran kerja penilaian, dan kemukakan penemuan anda ke kelas.
Gunakan lembaran kerja ini untuk menilai keputusan pasukan anda dalam Pelajaran Mesin Gumball Interaktif:
- Apa yang berjalan lancar?
- Apa yang tidak berjalan lancar?
- Apakah elemen kegemaran anda dari mesin gumball interaktif anda?
- Sekiranya anda mempunyai masa untuk merancang semula, perubahan apa yang akan anda buat?