Planting med presisjon

Bygg materiale (for hvert lag)

Nødvendige materialer (handel / tabell over muligheter)

• Papir- og plastkopper
• Papir- og plastskåler
• Tomme bokser eller flasker
• straws
• Tørkepapir
• Gummibånd
• Binders,
• Brusflasker
• Lim
• String
• Aluminiumsfolie
• Plastfolie
• Bøybare metallrør
• Slange eller rør

Testmateriale

• Gresskar- eller solsikkefrø (matkvalitet, spiselig)
• Bomullsbatteri eller håndkle (fungerer som jord)

materialer

• Gresskar- eller solsikkefrø (matkvalitet, spiselig)
• Bomullsbatteri eller håndkle (fungerer som jord)

Prosess

Legg et håndkle eller bomull og slå på et bord. Plasser en linjal, målebånd eller linjal med trykkpapir langs kanten av materialet. Lagene tester plantesystemene sine ved å demonstrere hvordan det dispenserer frøet hver 15 cm over en 60 cm avstand.

Design Utfordring

Du er en del av et team av ingeniører som får utfordringen med å utvikle et system som kan slippe et gresskar eller solsikkefrø hver 15. cm over en 60 cm avstand.

Kriterier

• Må slippe 1 frø hver 15. cm over en 60 cm avstand.

begrensninger

• Hender kan ikke berøre frøet når det faller.
• Bruk bare det medfølgende materialet.
• Lag kan handle ubegrenset med materialer.

1. Bryt klassen inn i lag på 3-4.
2. Del ut regnearket Planting with Precision, samt noen ark for skissemønstre.
3. Diskuter emnene i delen Bakgrunnskonsepter. For å introdusere leksjonen, kan du vurdere å spørre elevene hvordan frø blir plantet i kornåker. Be dem tenke på utstyret og systemene som kreves for effektivt å håndtere planting av frø.
4. Gjennomgå Engineering Design Process, Design Challenge, Criteria, Constraints and Materials.
5. Gi hvert lag materialet.
6. Forklar at elevene må designe og bygge et system som kan slippe et gresskar eller solsikkefrø hver 15. cm over en 60 cm avstand.
7. Annonser hvor lang tid de har til å designe og bygge (1 time anbefales).
8. Bruk en tidtaker eller et online stoppeklokke (nedtellingsfunksjon) for å sikre at du holder deg i tide. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Gi elevene regelmessige "tidskontroller" slik at de holder på med oppgaven. Hvis de sliter, still spørsmål som vil føre dem til en løsning raskere.
9. Studentene møtes og utvikler en plan for plantesystemet. De blir enige om materialer de trenger, skriver / tegner planen og presenterer planen for klassen. Lag kan handle ubegrenset med andre lag for å utvikle deres ideelle deleliste.
10. Lag bygger designene sine.
11. Legg et håndkle eller bomull og slå på et bord. Plasser en linjal, målebånd eller linjal med trykkpapir langs kanten av materialet. Lagene tester plantesystemene sine ved å demonstrere hvordan det dispenserer frøet hver 15 cm over en 60 cm avstand.
12. Drøft studentens refleksjonsspørsmål som en klasse.
13. For mer innhold om emnet, se "Digging Deeper" -delen.

Alternativ metode

Studentene kan plante faktiske frø (hagekress for eksempel) enten i en utendørs skolehage eller på bomullsbatteri (hagekress vokser godt omtrent hvor som helst), slik at elevene kan observere veksten av frøene. Dette kan føre til diskusjoner knyttet til arealbruk, effektivitet i frøplassering, overplanting eller andre emner relatert til arealbruk.

Utvidelseside

Krev studentene å innlemme en sensor eller datamaskin i designet.

Studentrefleksjon (teknisk notatbok)

1. Hvor lik var det originale designet ditt med selve såmaskinen teamet ditt bygde?
2. Hvis du fant ut at du trengte å gjøre endringer i byggefasen, beskriv hvorfor teamet ditt bestemte seg for å gjøre endringer.
3. Hvilket såsystem som et annet team laget viste seg å være det mest presise? Hva med designet deres gjorde det mer presist?
4. Tror du at denne aktiviteten var mer givende å gjøre som et team, eller hadde du foretrukket å jobbe alene med den? Hvorfor?
5. Hvis du kunne ha brukt et ekstra materiale (tape, lim, en datamaskin, sensorer - som eksempler), hva ville du velge og hvorfor?
6. Hvordan måtte du justere såmaskinen din hvis du i stedet skulle plante mais? Hva med orkideer?
7. Hvordan påvirket fremskritt innen utstyr den "grønne revolusjonen?"

Leksjonen kan gjøres i så lite som en klasseperiode for eldre studenter. For å hjelpe studentene til å føle seg forhastet og for å sikre studentens suksess (spesielt for yngre studenter), del leksjonen i to perioder, og gi studentene mer tid til å tenke brainstorm, teste ideer og fullføre designet. Gjennomfør testingen og debrief i neste klasseperiode.

Såmaskiner og planter   

Såmaskin

En såmaskin er en såenhet som nøyaktig plasserer frø i jorden og deretter dekker dem. Før innføringen av såmaskinen var vanlig praksis å plante frø for hånd. Dette viste seg å være veldig bortkastet, ettersom plantingen var upresis dårlig distribuert - så det var mye sløsing med frø og brukbar jord.

I eldre metoder for å plante ble det utarbeidet et felt med en plog som gravde rader eller furer. Åkeren ble så sådd ved å kaste frøene over åkeren, noen ganger kalt "manuell kringkasting." Noen frø landet i furen og ble beskyttet, som andre kan bli utsatt for ... ikke veldig effektive! Bruk av såmaskin kan øke forholdet mellom avlingsutbyttet med opptil ni ganger, ved å plassere frø akkurat der det er behov for det.

planter

Som en såmaskin blir en planter slept bak en traktor. Plantemaskiner legger frøet på presis måte langs rader. Frøene distribueres gjennom enheter kalt radenheter som er fordelt langs baksiden av planterne (den til høyre har evnen til 4 rader om gangen. For øyeblikket har den største i verden en kapasitet på 48 rader: John Deere DB120.

Eldre planter kan ha en såkasse for hver rad og en gjødselkasse for to eller flere rader. I hver frøbøtte er det installert plater med "tenner" som tilsvarer størrelsen på frøtypen som skal såes og hvor raskt frø skal kunne komme ut. Mengden mellomrom mellom hver “tann” ville være akkurat stor nok til å la ett frø komme om gangen, men ikke stort nok for to.

Plantehistorie og presisjon 

Historie

Sumererne brukte primitive enkeltrørs såmaskiner rundt 1500 f.Kr., og rørbaserte såmaskiner ble oppfunnet av kineserne i det 2. århundre f.Kr. Noen mener at såmaskinen ble introdusert i Europa etter kontakter med Kina. Illustrasjonen til høyre viser en kinesisk såmaskin med dobbeltrør, publisert av Song Yingxing i Tiangong Kaiwu-leksikonet fra 1637.

Den tidligste europeiske såmaskinen ble tilskrevet Camillo Torello og patentert av det venetianske senatet i 1566. Og en såmaskin ble beskrevet i detalj av Tadeo Cavalina fra Bologna i 1602.

I England ble såmaskinen ytterligere raffinert av Jethro Tull, som sies å ha perfeksjonert en sådd såmaskin i 1701 som økonomisk sådde frøene i pene rader. Imidlertid ville frøøvelser ikke bli brukt i Europa før på midten av 19-tallet.

Avansert teknologi

Gjennom årene har såmaskiner blitt mer avanserte og sofistikerte. For eksempel anbefaler mange selskaper og universiteter som fokuserer på forskning på jordbruk nå bruk av elektroniske målesystemer for å måle frøavstanden nøyaktig.

Noen bruker et system kalt “PhotoGate” som bruker en lysemitter med en sensor der frøene faller fra en såmaskin. Når et frø passerer åpningen, blokkerer det lyset fra en eller flere av sensorene og sender et signal til en datamaskin som indikerer at et frø har falt. Programvare sporer deretter plasseringen og tidspunktet for frøplasseringen og kan veldig nøyaktig rapportere mellomrom mellom individuelle frø.

• Begrensninger: Begrensninger med materiale, tid, størrelse på team, etc.
• Kriterier: Forutsetninger som designet må tilfredsstille som dens totale størrelse osv.
• Ingeniører: Verdens oppfinnere og problemløsere. Tjuefem store spesialiteter er anerkjent innen ingeniørfag (se infografikk).
• Engineering Design Process: Prosessingeniører bruker for å løse problemer. 
• Engineering Habits of Mind (EHM): Seks unike måter ingeniører tenker på.
• Iterasjon: Test og redesign er én iterasjon. Gjenta (flere iterasjoner).
• Plantemaskin: Tauet bak en traktor legger plantekasser frøet ned på en presis måte langs rader. Frøene fordeles gjennom enheter som kalles radenheter som er plassert langs baksiden av plantekassen.
• Presisjon: Kvaliteten, tilstanden eller faktumet for å være nøyaktig og nøyaktig.
• Prototype: En arbeidsmodell av løsningen som skal testes.
• Såmaskin: En såmaskin som nøyaktig plasserer frø i jorden og deretter dekker dem.

Internett-tilkoblinger

• Frøområdet

Anbefalt lesing

• Landbruksutstyr i den romerske verden (ISBN: 978-0521134231)
• Århundredet gårdsverktøy og redskaper (Dover Pictorial Archives) (ISBN: 978-0486421148)

Skriveaktivitet

Skriv et essay eller et avsnitt hvordan frøoppdrett har endret seg det siste århundret: identifiser tre store fremskritt som har forbedret økonomien ved oppdrett.

Tilpasning til læreplanens rammer

OBS: Leksjonsplaner i denne serien er tilpasset ett eller flere av følgende sett med standarder:  

• US Science Education Standards (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• USAs neste generasjons vitenskapelige standarder (http://www.nextgenscience.org/) 
• International Technology Education Association's Standards for Technological Literacy (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• US National Council of Teachers of Mathematics 'Prinsipper og standarder for skolematematikk (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• US Common Core State Standards for Mathematics (http://www.corestandards.org/Math)
• Informatikk lærerforening K-12 datavitenskap standarder (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Nasjonale vitenskapsutdanningsstandarder Grad K-4 (4-9 år)

INNHOLDSTANDARD A: Vitenskap som forespørsel

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle seg

• Evner som er nødvendige for å gjøre vitenskapelig undersøkelse 
• Forståelse om vitenskapelig undersøkelse 

INNHOLDSTANDARD B: Naturvitenskap

Som et resultat av aktivitetene, bør alle studenter utvikle en forståelse av

• Egenskaper til gjenstander og materialer 
• Plassering og bevegelse av objekter 

INNHOLDSSTANDARD E: Vitenskap og teknologi 

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle seg

• Evner til teknologisk design 
• Forståelse om vitenskap og teknologi 

INNHOLDSSTANDARD F: Vitenskap i personlige og sosiale perspektiver

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Typer ressurser 
• Vitenskap og teknologi i lokale utfordringer 

INNHOLDSTANDARD G: Historie og vitenskapens natur

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Vitenskap som en menneskelig innsats 

Nasjonale vitenskapsutdanningsstandarder Grad 5-8 (10-14 år)

INNHOLDSTANDARD A: Vitenskap som forespørsel

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle seg

• Evner som er nødvendige for å gjøre vitenskapelig undersøkelse 

INNHOLDSTANDARD B: Naturvitenskap

Som et resultat av aktivitetene sine, bør alle studenter utvikle en forståelse av

• Bevegelser og krefter 

INNHOLDSSTANDARD E: Vitenskap og teknologi

Som et resultat av aktiviteter i 5.-8. Klasse, bør alle studenter utvikle seg

• Evner til teknologisk design 

INNHOLDSSTANDARD F: Vitenskap i personlige og sosiale perspektiver

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Befolkning, ressurser og miljøer 
• Risiko og fordeler 
• Vitenskap og teknologi i samfunnet 

Nasjonale vitenskapsutdanningsstandarder Grad 5-8 (10-14 år)

INNHOLDSTANDARD G: Historie og vitenskapens natur

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Vitenskap som en menneskelig innsats 
• Vitenskapshistorie 

Nasjonale vitenskapsutdanningsstandarder Grad 9-12 (14-18 år)

INNHOLDSTANDARD A: Vitenskap som forespørsel

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle seg

• Evner som er nødvendige for å gjøre vitenskapelig undersøkelse 

INNHOLDSTANDARD B: Naturvitenskap 

Som et resultat av aktivitetene sine, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Bevegelser og krefter 
• Interaksjoner mellom energi og materie 

INNHOLDSSTANDARD E: Vitenskap og teknologi

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle seg

• Evner til teknologisk design 
• Forståelser om vitenskap og teknologi 

INNHOLDSSTANDARD F: Vitenskap i personlige og sosiale perspektiver

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Miljøkvalitet 
• Naturlige og menneskeskapte farer 
• Vitenskap og teknologi i lokale, nasjonale og globale utfordringer 

INNHOLDSTANDARD G: Historie og vitenskapens natur

Som et resultat av aktiviteter, bør alle studenter utvikle forståelse for

• Historiske perspektiver 

Neste generasjons vitenskapelige standarder grad 3-5 (alder 8-11)

Ingeniørdesign 

Studenter som viser forståelse kan:

• 3-5-ETS1-1 Definer et enkelt designproblem som reflekterer et behov eller et behov som inkluderer spesifiserte kriterier for suksess og begrensninger på materialer / tid / kostnad.
• 3-5-ETS1-2 Generer og sammenlign flere / løsninger til et problem basert på hvor godt hver sannsynlig oppfyller kriteriene og begrensningene for problemet.
• 3-5-ETS1-3.Planlegg og utfør rettferdige tester der variabler kontrolleres og feilpunkter vurderes for å identifisere aspekter ved en modell eller prototype som kan forbedres.

Neste generasjons vitenskapelige standarder grad 6-8 (alder 11-14)

Ingeniørdesign 

Studenter som viser forståelse kan:

• MS-ETS1-1 Definer kriteriene og begrensningene for et designproblem med tilstrekkelig presisjon for å sikre en vellykket løsning, med tanke på relevante vitenskapelige prinsipper og potensielle påvirkninger på mennesker og det naturlige miljøet som kan begrense mulige løsninger.
• MS-ETS1-2 Evaluer konkurrerende designløsninger ved hjelp av en systematisk prosess for å bestemme hvor godt de oppfyller kriteriene og begrensningene for problemet.

Standarder for teknologisk leseferdighet - Alle aldre

Naturens teknologi

• Standard 3: Studentene skal utvikle en forståelse av forholdet mellom teknologier og sammenhenger mellom teknologi og andre studieretninger.

Teknologi og samfunn

• Standard 4: Studentene skal utvikle en forståelse av de kulturelle, sosiale, økonomiske og politiske effektene av teknologi.
• Standard 5: Studentene skal utvikle en forståelse av effekten av teknologi på miljøet.
• Standard 6: Studentene skal utvikle forståelse for samfunnets rolle i utvikling og bruk av teknologi.
• Standard 7: Studentene skal utvikle forståelse for teknologiens innflytelse på historien.

utforming

• Standard 8: Studentene skal utvikle en forståelse av attributtene til design.
• Standard 9: Studentene skal utvikle en forståelse av ingeniørdesign.
• Standard 10: Studentene skal utvikle en forståelse av rollen som feilsøking, forskning og utvikling, oppfinnelse og innovasjon, og eksperimentering i problemløsning.

Evner for en teknologisk verden

• Standard 11: Studentene skal utvikle evner til å anvende designprosessen.
• Standard 13: Studentene skal utvikle evner til å vurdere effekten av produkter og systemer.

Den designede verden

• Standard 15: Studentene skal utvikle forståelse for og være i stand til å velge og bruke landbruksrelatert bioteknologi.

Engineering teamarbeid og planlegging

Du er en del av et team av ingeniører som får utfordringen med å utvikle et system av hverdagslige materialer som kan slippe et gresskar eller solsikkefrø hver 15. cm over en 60 cm avstand.

Du har et bredt spekter av materialer å bruke, og du kan drive enheten på en hvilken som helst måte du ønsker så lenge hendene ikke berører frøet når det faller.

Forskningsfase

Les materialet du har fått av læreren din. Hvis du har tilgang til internett, bør du vurdere forskjellige typer såmaskiner og bestemme et design du tror vil fungere best i klasserommet.

Planleggings- og designfase

Tegn et diagram over såmotordesignet på baksiden av dette papiret, og i boksen nedenfor lager du en liste over alle delene du tror teamet ditt trenger for å bygge det.

Presentasjonsfase
Legg frem planen din og tegningen for klassen, og vurder planene til andre lag. Det kan være lurt å finjustere ditt eget design.

Bygg det! Test det!
Bygg deretter såmaskinen din og test den. Du kan dele ubrukt byggemateriale med andre team, og også handle med materialer. Sørg for å se på hva andre lag gjør og vurder aspektene ved forskjellige design som kan være en forbedring av teamets plan.

Refleksjon

Fullfør refleksjonsspørsmålene nedenfor:

1. Hvor lik var det originale designet ditt med selve såmaskinen teamet ditt bygde?

2. Hvis du fant ut at du trengte å gjøre endringer i byggefasen, beskriv hvorfor teamet ditt bestemte seg for å gjøre endringer.

3. Hvilket såsystem som et annet team laget viste seg å være det mest presise? Hva med designet deres gjorde det mer presist?

4. Tror du at denne aktiviteten var mer givende å gjøre som et team, eller hadde du foretrukket å jobbe alene med den? Hvorfor?

5. Hvis du kunne ha brukt et ekstra materiale (tape, lim, en datamaskin, sensorer - som eksempler), hva ville du velge og hvorfor?

6. Hvordan måtte du justere såmaskinen din hvis du i stedet skulle plante mais? Hva med orkideer?

7. Hvordan påvirket fremskritt innen utstyr den "grønne revolusjonen?"

Leksjonsplanoversettelse

[språkbytter]