Wysyłka na przetrwanie
Ta lekcja inżynierii pakowania i tego, jak wiele produktów, od jaj po narządy przeznaczone do przeszczepu, wymaga specjalnego opakowania, aby zapewnić, że dotrą do miejsca przeznaczenia w idealnym stanie. Uczniowie pracują w zespołach, aby zaprojektować pojemnik transportowy i system, aby bezpiecznie wysłać kwiat w wodzie, tak aby po dostawie był on wciąż świeży.
- Dowiedz się o inżynierii pakietów.
- Dowiedz się więcej o projektowaniu inżynierskim i przeprojektowaniu.
- Dowiedz się, jak inżynieria może pomóc w rozwiązywaniu problemów społecznych.
- Dowiedz się o pracy zespołowej i rozwiązywaniu problemów.
Poziomy wiekowe: 8-18
Materiały budowlane (dla każdego zespołu)
Potrzebne materiały
- Woda
- Waciki
- Plastik
- papierowe ręczniki
- Gumka recepturka
- sznur
- Spinacze
- Karton
- Gazeta
- Plastikowe opakowanie
- Folia aluminiowa
- Kołki drewniane
- patyczki od lodów
Testowanie materiałów
Świeży kwiat z łodygą przyciętą do około 7 cm (musi być taka sama we wszystkich zespołach)
Materiały
- Świeży kwiat z łodygą przyciętą do około 7 cm (musi być taka sama we wszystkich zespołach)
Przetwarzanie
Zespoły testują swoje projekty za pomocą systemu wysyłkowego stworzonego w Twojej klasie. Może to oznaczać po prostu przechowywanie pudełek przez 24 godziny lub wysłanie ich do szkoły z lokalnego urzędu pocztowego.
Gdy wszystkie paczki będą leżały przez 24 godziny lub dotarły do szkoły, uczniowie powinni pracować w zespołach, aby ocenić paczki i określić stan przychodzącego kwiatu.
- Dla każdej przesyłki przychodzącej należy dokonać następujących punktów. Pudełko o najmniejszej całkowitej objętości zyskuje dodatkowe 2 punkty.
- Dostępność wody: 0 = brak wody/1 = trochę wody/2 = dużo wody
- Świeżość kwiatów: 0 = opadająca/1 = trochę zwiędnięta/2 = świeża jak nowa
- Suchość wnętrza pudełka: 0 = wilgotne wnętrze/1 = wilgotne/2 = suche
Drużyny powinny udokumentować swój całkowity wynik.
Wyzwanie projektowe
Jesteś zespołem inżynierów produkcji, który podjął wyzwanie zaprojektowania opakowania, które może bezpiecznie wysłać świeży kwiat. Kwiat musi być zamknięty w pudełku z dostępem do wody – i nie otwierać przez 24 godziny. Kwiat musi być żywy, świeży i nie zwiędły po ponownym otwarciu opakowania, a wnętrze pudełka musi być suche.
kryteria
- Zastanów się, ile wody potrzeba, aby kwiat przetrwał.
- Pudełko nie może być mokre po otwarciu.
- Celem jest zaprojektowanie najmniejszego pudełka, które bezpiecznie przetransportuje kwiat.
ograniczenia
- Używaj tylko dostarczonych materiałów.
- Zespoły mogą handlować nieograniczoną liczbą materiałów.
- Podziel klasę na 2-3 osobowe zespoły.
- Rozdaj arkusz Shipping for Survival, a także kilka kartek papieru do szkicowania projektów.
- Omów tematy w sekcji Koncepcje tła. Aby wprowadzić lekcję, przedyskutuj, w jaki sposób inżynierowie projektują opakowania w różny sposób dla różnych przedmiotów i że gdy przedmioty muszą pozostać świeże (takie jak kwiaty) lub żywe (takie jak organ przeznaczony do przeszczepu), opakowanie wymaga planowania i inżynierii, aby zapewnić przetrwanie produktu .
- Przejrzyj proces projektowania inżynierskiego, wyzwanie projektowe, kryteria, ograniczenia i materiały.
- Dostarcz każdemu zespołowi swoje materiały.
- Wyjaśnij, że uczniowie muszą zaprojektować i zbudować system pakowania, który umożliwi bezpieczną wysyłkę świeżego kwiatu i dotarcie do miejsca docelowego jeszcze świeżego i nie zwiędłego. Zespoły uczniowskie z najmniejszym pakietem do osiągnięcia celu otrzymują dodatkowe punkty za aktywność.
Pamiętaj, że możesz trzymać zapieczętowane pudełka w klasie przez 24 godziny lub przynieść wszystkie pudełka na lokalny urząd pocztowy i odesłać je z powrotem do szkoły. - Ogłoś, ile czasu mają na zaprojektowanie i zbudowanie (zalecana 1 godzina).
- Użyj timera lub stopera on-line (funkcja odliczania), aby mieć pewność, że zdążysz na czas. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Daj uczniom regularne „kontrole czasu”, aby mogli kontynuować zadanie. Jeśli mają problemy, zadawaj pytania, które szybciej doprowadzą ich do rozwiązania.
- Studenci spotykają się i opracowują plan swojego systemu pakowania. Uzgadniają materiały, których będą potrzebować, piszą/rysują swój plan i przedstawiają go klasie. Zespoły mogą handlować nieograniczoną liczbą materiałów z innymi zespołami, aby opracować idealną listę części.
- Zespoły budują swoje projekty. Poleć uczestnikom kursu, aby oznaczyli swój pakiet, aby można go było łatwo zidentyfikować po przetestowaniu.
- Zespoły testują swoje projekty za pomocą systemu wysyłkowego stworzonego w Twojej klasie. Może to oznaczać po prostu przechowywanie pudełek przez 24 godziny lub wysłanie ich do szkoły z lokalnego urzędu pocztowego.
- Gdy wszystkie paczki będą leżały przez 24 godziny lub dotarły do szkoły, uczniowie powinni pracować w zespołach, aby ocenić paczki i określić stan przychodzącego kwiatu.
Dla każdej przesyłki przychodzącej należy dokonać następujących punktów. Pudełko o najmniejszej całkowitej objętości zyskuje dodatkowe 2 punkty.
○ Dostępność wody: 0 = brak wody/1 = trochę wody/2 = dużo wody
○ Świeżość kwiatów: 0 = opadająca/1 = trochę zwiędnięta/2 = świeża jak nowa
○ Suchość wnętrza skrzyni: 0 = wilgotne wnętrze/1 = wilgotne/2 = suche - Drużyny powinny udokumentować swój całkowity wynik.
- W klasie przedyskutujcie pytania uczniów do refleksji.
- Więcej treści na ten temat można znaleźć w sekcji „Digging Deeper”.
Refleksja studencka (zeszyt inżynierski)
- Jak podobny był twój projekt do rzeczywistego pakietu, który zbudowałeś.
- Jeśli okaże się, że konieczne jest wprowadzenie zmian na etapie budowy, opisz, dlaczego Twój zespół zdecydował się na wprowadzenie poprawek.
- Czy uważasz, że inżynierowie opakowań często zmieniają swoje pierwotne plany podczas procesu produkcyjnego lub konstrukcyjnego?
- Jak myślisz, jaki aspekt projektu opakowania, który uzyskał najlepszy wynik ogólny, przyczynił się do jego sukcesu?
- Gdybyś miał szansę ponownie wykonać ten projekt, co Twój zespół zrobiłby inaczej?
- Jak myślisz, jak zadziałałby Twój projekt, gdyby paczka musiała zostać wysłana w temperaturze 100 stopni? Poniżej zera?
- Czy uważasz, że ta aktywność była bardziej satysfakcjonująca dla zespołu, czy wolałbyś pracować nad nią sam? Czemu?
- Jakie inne względy musiałbyś wziąć pod uwagę przy projekcie, gdybyś zamiast wysyłać kwiat, wysyłał ludzkie serce do awaryjnej operacji przeszczepu?
- Jakie inne względy musiałbyś wziąć pod uwagę przy projekcie, gdybyś zamiast wysyłać kwiat, wysyłał żywność, która musi pozostać zamrożona?
Modyfikacja czasu
W przypadku starszych uczniów lekcję można przeprowadzić już za 1 lekcję. Jednak, aby pomóc uczniom w pośpiechu i zapewnić uczniom sukces (zwłaszcza młodszym uczniom), podziel lekcję na dwa okresy, dając uczniom więcej czasu na burzę mózgów, testowanie pomysłów i sfinalizowanie ich projektu. Przeprowadź test i podsumowanie w następnej lekcji.
Inżynieria opakowań i pielęgnacja kwiatów
Wiele produktów, od jajek na lokalnym targu, po narządy przewożone do szpitala, wymaga specjalnego opakowania, aby bezpiecznie i w dobrym stanie dotarły do miejsca przeznaczenia.
Opcje pakowania
Inżynierowie często współpracują z działem marketingu, sprzedaży i być może działem kreatywnym, gdy zalecają wymagania dotyczące opakowania produktu. Dobre opakowanie musi chronić produkt, eliminować wszelkie uszkodzenia podczas przenoszenia, transportu lub przechowywania produktów, a także czynić produkt atrakcyjnym, jeśli ma być eksponowany w środowisku konsumenckim, takim jak sklep spożywczy, sklep ze sprzętem lub dom towarowy. Z tego powodu opakowanie jest krytyczną częścią procesu projektowania i inżynierii produktu, a inżynierowie muszą wziąć pod uwagę wiele czynników, w tym wygląd, funkcję i koszty.
Wybór materiału
Inżynierowie muszą wziąć pod uwagę trwałość, koszt i wydajność różnych materiałów podczas projektowania produktów i opakowania, w którym będą wysyłane lub prezentowane. Wiele czynników pomoże określić, jakich materiałów użyć, np. jak długo opakowanie będzie znajdować się na produkcie, jak delikatny lub kosztowny jest produkt i czy wystawienie na działanie temperatury lub wilgoci wpłynęłoby na działanie produktu.
Dbanie o kwiaty
Kwiaty zwykle potrzebują stałego źródła wody, aby zachować świeżość i nawodnienie. Cięcie łodygi kwiatu pod kątem zamiast prosto w poprzek zwiększa powierzchnię wystawioną na działanie wody, a tym samym zwiększa zdolność kwiatów do wchłaniania wody. Usuwanie liści, które znajdują się blisko cięcia na łodydze, może pomóc kwiatowi, ponieważ woda wchłonięta przez przeciętą łodygę może trafić do kwiatu zamiast do liści. Ciepła woda może zostać wchłonięta przez kwiaty szybciej niż zimna. Istnieje wyjątek od zasady ciepłej wody: kwiaty w zimnej pogodzie, takie jak żonkile i tulipany, należy przechowywać w zimnej wodzie. Niektórzy uważają, że można przedłużyć żywotność kwiatu, używając mieszanki zamiast samej wody. Przepisy są różne, ale niektórzy twierdzą, że należy połączyć 1 litr ciepłej wody z 1 łyżeczką. cukier i 2 łyżki. soku z cytryny lub limonki i dobrze wymieszać. Niektórzy kwiaciarnie uważają, że przed sprzedażą lub wysyłką kwiatów należy odciąć pod wodą jeden cal łodygi. Gdy łodygi kwiatowe są wystawione na działanie powietrza – nawet przez krótki czas – zaczną się zasklepiać, co zapobiega lub spowalnia wchłanianie tak potrzebnych składników odżywczych.
- Ograniczenia: ograniczenia dotyczące materiału, czasu, wielkości zespołu itp.
- Kryteria: Warunki, które projekt musi spełniać, takie jak jego ogólny rozmiar itp.
- Inżynierowie: wynalazcy i rozwiązujący problemy świata. W inżynierii rozpoznawanych jest dwadzieścia pięć głównych specjalizacji (patrz infografika).
- Proces projektowania inżynierskiego: Inżynierowie procesu używają do rozwiązywania problemów.
- Inżynierskie nawyki umysłu (EHM): Sześć unikalnych sposobów myślenia inżynierów.
- Iteracja: Testowanie i przeprojektowanie to jedna iteracja. Powtórz (wiele iteracji).
- Inżynieria opakowań: Interdyscyplinarna dziedzina integrująca naukę, inżynierię, technologię i zarządzanie w celu ochrony i identyfikacji produktów przeznaczonych do dystrybucji.
- Prototyp: działający model testowanego rozwiązania.
Połączenia internetowe
Spis zalecanych lektur
- Konstrukcyjne projekty opakowań (ISBN: 9057680440)
- Udane projektowanie opakowań do żywności (ISBN: 2940361339)
- Specjalne projekty opakowań (ISBN: 9057680548)
Pisanie
Napisz esej lub akapit o tym, jak narządy są wysyłane do operacji przeszczepu. Jakie warunki muszą zapewnić inżynierowie podczas transportu organów? Czy procedura wysyłki tego przedmiotu zmieniła się w ciągu ostatnich dziesięciu lat?
Dostosowanie do ram programowych
Uwaga: Plany lekcji w tej serii są dostosowane do co najmniej jednego z następujących zestawów standardów:
- Amerykańskie standardy edukacji naukowej (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Amerykańskie standardy naukowe nowej generacji (http://www.nextgenscience.org/)
- Standardy Międzynarodowego Stowarzyszenia Edukacji Technologicznej dotyczące umiejętności technologicznych (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- US National Council of Teachers of Mathematics' Principles and Standards for School Mathematics (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- US Common Core State Standards for Mathematics (http://www.corestandards.org/Math)
- Stowarzyszenie Nauczycieli Informatyki K-12 Standardy Informatyki (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Krajowe Standardy Edukacji Naukowej Klasy K-4 (wiek 4-9)
TREŚĆ STANDARD B: Nauki fizyczne
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Właściwości przedmiotów i materiałów
TREŚĆ STANDARD C: Life Science
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Charakterystyka organizmów
- Organizmy i środowiska
TREŚĆ STANDARD E: Nauka i technologia
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni się rozwijać
- Umiejętności projektowania technologicznego
- Umiejętność rozróżniania przedmiotów naturalnych od przedmiotów wykonanych przez człowieka
STANDARD TREŚCI F: Nauka z perspektywy osobistej i społecznej
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Nauka i technologia w lokalnych wyzwaniach
TREŚĆ STANDARD G: Historia i natura nauki
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Nauka jako ludzkie przedsięwzięcie
Krajowe Standardy Edukacji Naukowej Klasy 5-8 (wiek 10-14)
TREŚĆ STANDARD B: Nauki fizyczne
W wyniku swoich działań wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Własności i zmiany własności w materii
TREŚĆ STANDARD C: Life Science
W wyniku swoich działań wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Struktura i funkcja w żywych systemach
TREŚĆ STANDARD E: Nauka i technologia
W wyniku zajęć w klasach 5-8 wszyscy uczniowie powinni się rozwijać
- Umiejętności projektowania technologicznego
- Zrozumienie nauki i technologii
STANDARD TREŚCI F: Nauka z perspektywy osobistej i społecznej
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Nauka i technologia w społeczeństwie
TREŚĆ STANDARD G: Historia i natura nauki
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Nauka jako ludzkie przedsięwzięcie
Krajowe Standardy Edukacji Naukowej Klasy 9-12 (wiek 14-18)
TREŚĆ STANDARD A: Nauka jako dochodzenie
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni się rozwijać
- Umiejętności niezbędne do prowadzenia badań naukowych
TREŚĆ STANDARD C: Life Science
W wyniku swoich działań wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Zachowanie organizmów
TREŚĆ STANDARD E: Nauka i technologia
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni się rozwijać
- Umiejętności projektowania technologicznego
- Zrozumienie nauki i technologii
STANDARD TREŚCI F: Nauka z perspektywy osobistej i społecznej
W wyniku zajęć wszyscy uczniowie powinni rozwinąć zrozumienie
- Nauka i technologia a wyzwania lokalne, krajowe i globalne
Standardy naukowe nowej generacji klasy 2-5 (w wieku 7-11 lat)
Materia i jej interakcje
Uczniowie, którzy wykażą się zrozumieniem, mogą:
- 2-PS1-2. Analizuj dane uzyskane z testowania różnych materiałów, aby określić, które materiały mają właściwości najlepiej dostosowane do zamierzonego celu.
Od cząsteczek do organizmów: struktury i procesy
Uczniowie, którzy wykażą się zrozumieniem, mogą:
- 5-LS1-1. Poprzyj argument, że rośliny pozyskują materiały potrzebne do wzrostu głównie z powietrza i wody.
Projektowanie inżynierskie
Uczniowie, którzy wykażą się zrozumieniem, mogą:
- 3-5-ETS1-1.Zdefiniuj prosty problem projektowy odzwierciedlający potrzebę lub chęć, który zawiera określone kryteria sukcesu i ograniczenia dotyczące materiałów, czasu lub kosztów.
- 3-5-ETS1-2. Wygeneruj i porównaj wiele możliwych rozwiązań problemu w oparciu o to, jak dobrze każde z nich może spełnić kryteria i ograniczenia problemu.
- 3-5-ETS1-3. Zaplanuj i przeprowadź rzetelne testy, w których zmienne są kontrolowane, a punkty awarii są brane pod uwagę, aby zidentyfikować aspekty modelu lub prototypu, które można ulepszyć.
Standardy naukowe nowej generacji klasy 6-8 (w wieku 11-14 lat)
Projektowanie inżynierskie
Uczniowie, którzy wykażą się zrozumieniem, mogą:
- MS-ETS1-2 Oceń konkurencyjne rozwiązania projektowe przy użyciu systematycznego procesu, aby określić, jak dobrze spełniają one kryteria i ograniczenia problemu.
Standardy alfabetyzacji technologicznej – w każdym wieku
Natura technologii
- Standard 1: Uczniowie zrozumieją cechy i zakres technologii.
Technologia i społeczeństwo
- Standard 5: Uczniowie rozwiną zrozumienie wpływu technologii na środowisko.
Wnętrze
- Standard 8: Uczniowie rozwiną zrozumienie atrybutów projektu.
- Standard 9: Studenci rozwiną zrozumienie projektowania inżynierskiego.
- Standard 10: Studenci rozwiną zrozumienie roli rozwiązywania problemów, badań i rozwoju, wynalazków i innowacji oraz eksperymentowania w rozwiązywaniu problemów.
Zaprojektowany świat
- Standard 19: Studenci zrozumieją i będą w stanie wybrać i wykorzystać technologie produkcyjne.
Industrial Engineering
Inżynieria komputerowaInżynieria pracy zespołowej i planowania
Jesteś zespołem inżynierów produkcji, który podjął wyzwanie zaprojektowania opakowania, które może bezpiecznie wysłać świeży kwiat. Kwiat musi być zamknięty w pudełku z dostępem do wody – i nie otwierać go ponownie przez 24 godziny. Twój nauczyciel może zdecydować się na wysłanie paczek klasowych do szkoły z lokalnego urzędu pocztowego lub po prostu odłożyć je na jeden dzień. Tak czy inaczej, po ponownym otwarciu paczki kwiat musi być nadal żywy, świeży i nie zwiędły. Dodatkowo woda zawarta w pudełku musi być wystawiona tylko na działanie łodygi kwiatu – po otwarciu pudełka reszta zawartości powinna być sucha, a nie mokra lub wilgotna. Zespoły uczniowskie z najmniejszym pakietem do osiągnięcia celu otrzymują dodatkowe punkty za aktywność.
Faza planowania i projektowania
Twój zespół otrzymał komplet materiałów. Przejrzyj je w grupie i narysuj projekt opakowania w polu poniżej lub użyj innej strony. Pomyśl o tym, jak zadbasz o to, aby Twój kwiat miał wystarczającą ilość wody, aby przetrwać w pudełku przez jeden dzień. Zastanów się również, co mogłoby się stać z kwiatem, gdyby pudełko zostało rzucone na poczcie lub było ułożone nad nim cięższe pudła.
|
|
Faza budowy
Zbuduj swój pakiet i pamiętaj, aby umieścić nazwę lub numer swojego zespołu na pudełku w celu łatwej identyfikacji. Następnie odpowiedz na poniższe pytania:
- Jak podobny był twój projekt do rzeczywistego pakietu, który zbudowałeś.
- Jeśli okaże się, że konieczne jest wprowadzenie zmian na etapie budowy, opisz, dlaczego Twój zespół zdecydował się na wprowadzenie poprawek.
- Czy uważasz, że inżynierowie opakowań często zmieniają swoje pierwotne plany podczas procesu produkcyjnego lub konstrukcyjnego?
Faza wysyłki
Twój nauczyciel opracuje system wysyłki dla wszystkich pakietów stworzonych w Twojej klasie. Może to oznaczać po prostu przechowywanie pudełek przez 24 godziny lub wysłanie ich do szkoły z lokalnego urzędu pocztowego.
Faza oceny
Gdy wszystkie paczki dotrą do Twojej szkoły, będziesz pracować w zespołach, aby ocenić paczki i określić stan przychodzącego kwiatka.
Punktacja
Dla każdej przesyłki przychodzącej należy dokonać następujących punktów. Pudełko o najmniejszej całkowitej objętości zyskuje dodatkowe 2 punkty.
| Numer paczki
|
Dostępność wody
0 – brak wody 1 – trochę wody 2 – dużo wody |
Świeżość Kwiatu
0 – opadająca 1 – trochę zwiędły 2 – świeże jak nowe |
Suchość wnętrza pudełka
0 – mokre wewnątrz 1 – wilgotny 2 – wytrawne |
Całkowity wynik |
|
|
Ocena
Wypełnij poniższe pytania ewaluacyjne:
- Jak myślisz, jaki aspekt projektu opakowania, który uzyskał najlepszy wynik ogólny, przyczynił się do jego sukcesu?
- Gdybyś miał szansę ponownie wykonać ten projekt, co Twój zespół zrobiłby inaczej?
- Jak myślisz, jak zadziałałby Twój projekt, gdyby paczka musiała zostać wysłana w temperaturze 100 stopni? Poniżej zera?
- Czy uważasz, że ta aktywność była bardziej satysfakcjonująca dla zespołu, czy wolałbyś pracować nad nią sam? Czemu?
- Jakie inne względy musiałbyś wziąć pod uwagę przy projekcie, gdybyś zamiast wysyłać kwiat, wysyłał ludzkie serce do awaryjnej operacji przeszczepu?
- Jakie inne względy musiałbyś wziąć pod uwagę przy projekcie, gdybyś zamiast wysyłać kwiat, wysyłał żywność, która musi pozostać zamrożona?
