Zoemercircuit met twee knoppen
Dit lesplan onderzoekt een alledaagse situatie waarin twee of meer knoppen een zoemer kunnen laten rinkelen. Studenten leren hoe dit type circuit is gestructureerd door een zoemermodel met twee knoppen te construeren uit draden, een batterij, knoppen (schakelaars) en een zoemer.
- Leer hoe schakelaars de stroom van elektriciteit regelen.
- Leer eenvoudige bedradingsschema's tekenen.
- Leer hoe het elektrische circuit in een zoemer met twee knoppen werkt.
- Leer meer over teamwork en werken in groepen.
Leeftijdsniveaus: 8-14
Bouwmaterialen (voor elk team)
Benodigde materialen
- Vier kleinere bakken of kartonnen dozen om recyclebare materialen te scheiden
- Afgebroken kartonnen dozen of andere vellen karton
- Rol papier (verpakking, kunst) of voeringvellen (gebruikt voor transportband)
- Losse netten
Optionele materialen
- Ventilatoren of haardrogers
- Ladder of opstapje (om hoogteverschillen voor glijbanen enz. mogelijk te maken)
- Magnetische toverstokken of andere grote magneten
Testmaterialen
- Verscheidenheid aan schone, droge recyclebare materialen (kunststof, glas, blikjes van metaal/aluminium en papier) in een grote prullenbak of -doos
- Lange tafel of een paar korte tafels bij elkaar geplaatst
Materialen
- Verscheidenheid aan schone, droge recyclebare materialen (kunststof, glas, blikjes van metaal/aluminium en papier) in een grote prullenbak of -doos
- Lange tafel of een paar korte tafels bij elkaar geplaatst
Proces
Plaats het ontwerp op een lange tafel (of een paar korte tafels bij elkaar), voeg recyclebare materialen toe aan het ontwerp en documenteer hoe goed elk ontwerp de recyclebare materialen in afzonderlijke bakken sorteert.
Ontwerpuitdaging
Jullie zijn een team van ingenieurs die de uitdaging hebben gekregen om een schema te tekenen van het ontwikkelen van een zoemercircuit met twee knoppen dat zou simuleren hoe deurbellen op een voor- en achterdeur zowel een zoemer als een deurbel kunnen laten rinkelen.
criteria
- Moet een schema tekenen.
- Zoemer moet simuleren hoe een deurbel gaat.
beperkingen
- Gebruik alleen de verstrekte materialen.
- Verdeel de klas in teams van 3-4.
- Deel het werkblad Two Button Buzzer Circuit uit, evenals enkele vellen papier voor het schetsen van ontwerpen.
- Bespreek de onderwerpen in de sectie Achtergrondconcepten. Bespreek hoe een deurbel werkt. Geef een voorbeeld van een zoemer met twee knoppen om aan de leerlingen te laten zien.
- Bekijk het Engineering Design Process, Design Challenge, Criteria, Constraints en Materials.
- Geef elk team hun materiaal.
- Leg uit dat de leerlingen een schematisch diagram moeten tekenen en een zoemer met twee knoppen moeten bouwen.
- Kondig de hoeveelheid tijd aan die ze hebben om te ontwerpen en te bouwen (1 uur aanbevolen).
- Gebruik een timer of een online stopwatch (aftelfunctie) om ervoor te zorgen dat u op tijd blijft. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Geef leerlingen regelmatig "tijdcontroles", zodat ze bij de les blijven. Als ze het moeilijk hebben, stel dan vragen die hen sneller tot een oplossing zullen leiden.
- Instrueer de leerlingen om een schematisch diagram te tekenen van de opstelling van de zoemer met twee knoppen voordat ze beginnen met bouwen.
- Teams bouwen hun ontwerpen.
- Test de zoemerontwerpen met een D-batterij.
- Bespreek klassikaal de reflectievragen van de leerlingen.
- Voor meer inhoud over dit onderwerp, zie het gedeelte "Dieper graven".
Uitbreiding idee
Studenten bouwen een zoemercircuit met twee knoppen dat van het ene klaslokaal naar het andere reikt!
Student Reflection (technisch notitieboek)
- Zou er een limiet zijn aan het aantal schakelaars dat u aan elkaar kunt verbinden om de zoemer te laten klinken? Zo ja, waarom? Zo nee, waarom niet?
- Zou hetzelfde circuitconcept werken voor een garagedeuropener met twee knoppen (een in de auto en een in de garage)? Waarom? Waarom niet?
Tijdswijziging
Voor oudere leerlingen kan de les in slechts 1 lesperiode worden gedaan. Om studenten echter te helpen zich gehaast te voelen en om studentensucces te garanderen (vooral voor jongere studenten), splitst u de les in twee perioden, zodat de studenten meer tijd hebben om te brainstormen, ideeën te testen en hun ontwerp af te ronden. Voer de testen en debriefing uit in de volgende lesperiode.
Wat is een eenvoudige schakeling?
Eenvoudig circuit Een eenvoudig circuit bestaat uit drie minimale elementen die nodig zijn om een functionerend elektrisch circuit te voltooien: een bron van elektriciteit (batterij), een pad of geleider waarop elektriciteit stroomt (draad) en een elektrische weerstand (lamp) die een willekeurig apparaat is die elektriciteit nodig heeft om te werken. De onderstaande afbeelding toont een eenvoudig circuit met één batterij, twee draden, een schakelaar en een lamp. De stroom van elektriciteit gaat van de hoge potentiaal (+) aansluiting van de batterij door de lamp (oplichtend), en terug naar de negatieve (-) aansluiting, in een continue stroom wanneer de schakelaar in de aan-stand staat, zodat de stroom kan stromen.
Schematisch diagram van een eenvoudig circuit
Het volgende is een schematisch diagram van het eenvoudige circuit met de elektronische symbolen voor de batterij, schakelaar en lamp.
Een schakelaar simuleren
Een schakelaar simuleren door een draad los te koppelen of een potlood toe te voegen
Er zijn verschillende manieren waarop u een schakelaar in een eenvoudig circuit kunt simuleren. Het eenvoudig verwijderen en vervangen van de draad van de lamp kan als schakelaar dienen. Een andere eenvoudige schakelaar kan worden gemaakt door het uiteinde van een van de draden met een rubberen band aan het gumuiteinde van een potlood te bevestigen. Bevestig vervolgens nog een rubberen band aan het andere uiteinde van het potlood en door eenvoudig het andere uiteinde op - en vervolgens van - de verbindingsdraad te leggen, hebt u een schakelaar gemaakt. Andere soorten geleiders kunnen ook worden gebruikt in het ontwerp van schakelaars, zoals aluminiumfolie, haarclips, paperclips, papierbevestigingen en sommige metalen pennen.
Aanbevolen Reading
- Ga weg! Bouw je eigen elektronische deurbel (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
- DK Ooggetuigenserie: Elektriciteit (ISBN: 0751361321)
- Ooggetuigen elektriciteit, door Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
- Hoe wetenschap werkt, door Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)
Schrijfactiviteit
Schrijf een essay of een paragraaf waarin andere voorbeelden worden beschreven van twee knoppen (schakelaars) die een elektrisch apparaat bedienen (garagedeur, trapverlichting, computer aangesloten op een stekkerdoos). Waarin verschillen deze circuits van het voorbeeld van de zoemer?
Afstemming op leerplankaders
Opmerking: Lesplannen in deze serie zijn afgestemd op een of meer van de volgende sets normen:
- S. Normen voor wetenschappelijk onderwijs (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- S. Volgende generatie wetenschappelijke normen (http://www.nextgenscience.org/)
- International Technology Education Association's Standards for Technological Literacy (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- S. National Council of Teachers of Mathematics' Principles and Standards for School Mathematics (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- S. Common Core State Standards voor wiskunde (http://www.corestandards.org/Math)
- Computer Science Teachers Association K-12 Computer Science Standards (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Nationale normen voor wetenschappelijk onderwijs Cijfers K-4 (leeftijd 4 - 9)
INHOUD STANDAARD A: Wetenschap als onderzoek
Als resultaat van activiteiten moeten alle leerlingen zich ontwikkelen
- Vaardigheden die nodig zijn om wetenschappelijk onderzoek te doen
- Inzicht in wetenschappelijk onderzoek
INHOUD STANDAARD B: Fysische wetenschappen
Als resultaat van de activiteiten moeten alle leerlingen inzicht krijgen in:
- Licht, warmte, elektriciteit en magnetisme
INHOUDSTANDAARD E: Wetenschap en technologie
Als resultaat van activiteiten moeten alle leerlingen zich ontwikkelen
- Inzicht in wetenschap en technologie
Nationale normen voor wetenschappelijk onderwijs Cijfers 5-8 (leeftijd 10 - 14)
INHOUD STANDAARD A: Wetenschap als onderzoek
Als resultaat van activiteiten moeten alle leerlingen zich ontwikkelen
- Vaardigheden die nodig zijn om wetenschappelijk onderzoek te doen
- Begrippen over wetenschappelijk onderzoek
INHOUD STANDAARD B: Fysische wetenschappen
Als resultaat van hun activiteiten moeten alle leerlingen inzicht krijgen in:
- Overdracht van energie
INHOUDSTANDAARD E: Wetenschap en technologie
Als resultaat van activiteiten moeten alle leerlingen zich ontwikkelen
- Begrippen over wetenschap en technologie
Next Generation Science Standards Grades 3-5 (leeftijden 8-11)
Studenten die begrip tonen kunnen:
- 4-PS3-4. Pas wetenschappelijke ideeën toe om een apparaat te ontwerpen, testen en verfijnen dat energie van de ene vorm in de andere omzet.
Next Generation Science Standards Grades 3-5 (leeftijden 8-11)
Engineering Design
Studenten die begrip tonen kunnen:
- 3-5-ETS1-1.Definieer een eenvoudig ontwerpprobleem dat een behoefte of wens weerspiegelt, inclusief gespecificeerde criteria voor succes en beperkingen op materiaal, tijd of kosten.
- 3-5-ETS1-2.Genereer en vergelijk meerdere mogelijke oplossingen voor een probleem op basis van hoe goed elk ervan waarschijnlijk zal voldoen aan de criteria en beperkingen van het probleem.
Next Generation Science Standards Grades 6-8 (leeftijden 11-14)
Engineering Design
Studenten die begrip tonen kunnen:
- MS-ETS1-2 Evalueer concurrerende ontwerpoplossingen met behulp van een systematisch proces om te bepalen hoe goed ze voldoen aan de criteria en beperkingen van het probleem.
Normen voor technologische geletterdheid – alle leeftijden
Design
- Standaard 8: Studenten ontwikkelen inzicht in de kenmerken van design.
- Standaard 9: Studenten ontwikkelen inzicht in technisch ontwerp.
Standaard 10: Studenten ontwikkelen inzicht in de rol van probleemoplossing, onderzoek en ontwikkeling, uitvindingen en innovatie, en experimenten bij het oplossen van problemen.
Als team moet je een zoemercircuit met twee knoppen ontwikkelen dat simuleert hoe deurbellen op een voor- en achterdeur zowel een zoemer als een deurbel kunnen laten rinkelen.
- Lees de leerlingreferentiebladen die aan uw team zijn verstrekt.
- Teken hieronder een schematisch diagram van de opstelling van de zoemer met twee knoppen.
- Zodra je team een levensvatbaar diagram heeft, bouw je je circuit met de onderdelen die door je leraar zijn geleverd (draad, batterij, twee knoppen (schakelaars) en zoemer).
- Beantwoord de vragen die volgen op dit leerlingenwerkblad.
- Presenteert het ontwerp van uw groep aan de klas na de bouw.
Teken een schema van het ontwerp van het zoemercircuit met twee knoppen in het onderstaande vak.
|
Zou er een limiet zijn aan het aantal schakelaars dat u aan elkaar kunt verbinden om de zoemer te laten klinken? Zo ja, waarom? Zo nee, waarom niet?
Zou hetzelfde circuitconcept werken voor een garagedeuropener met twee knoppen (een in de auto en een in de garage)? Waarom? Waarom niet?
Geavanceerd idee - bouw een zoemercircuit met twee knoppen dat van het ene klaslokaal naar het andere reikt!
Vertaling van het lesplan