Circuit cu două butoane

Materiale de construcție (pentru fiecare echipă)

Materiale necesare

• Patru pubele mai mici sau cutii de carton pentru a separa materialele reciclabile
• Cutii de carton rupte sau alte foi de carton
• Rola de hârtie (ambalaj, artă) sau foi de căptușeală pentru rafturi (utilizate pentru banda transportoare)
• Plasa liberă

Materiale opționale

• Ventilatoare sau uscătoare de păr
• Scaun scară sau scară (pentru a permite schimbări de înălțime pentru jgheaburi etc.)
• Baghete magnetice sau alți magneți mari

Testarea materialelor

• Varietate de materiale reciclabile curate și uscate (materiale plastice, sticlă, cutii de metal / aluminiu și hârtie) într-o cutie sau cutie mare de reciclare
• Masă lungă sau câteva mese scurte așezate împreună

materiale

• Varietate de materiale reciclabile curate și uscate (materiale plastice, sticlă, cutii de metal / aluminiu și hârtie) într-o cutie sau cutie mare de reciclare
• Masă lungă sau câteva mese scurte așezate împreună

Proces

Așezați designul pe o masă lungă (sau câteva mese scurte așezate împreună), adăugați materiale reciclabile la proiect și documentați cât de bine fiecare proiect sortează materialele reciclabile în coșuri separate.

Designul Challenge

Sunteți o echipă de ingineri, dată fiind provocarea de a desena o schemă de dezvoltare a unui circuit sonor cu două butoane care să simuleze modul în care clopoțelele de pe o ușă din față și din spate ar putea ambele să sune la sonerie sau la sonerie.

Criterii

• Trebuie să desenați o schemă.
• Buzzer-ul ar trebui să simuleze modul în care sună o sonerie.

Constrângerile

• Folosiți numai materialele furnizate.

1. Divizați clasa în echipe de 3-4.
2. Împărțiți foaia de lucru cu două butoane Buzzer Circuit, precum și câteva foi de hârtie pentru schițarea proiectelor.
3. Discutați subiectele în secțiunea Concepte de fundal. Discutați despre modul în care funcționează o sonerie. Aveți un exemplu de semnal sonor cu două butoane pe care să îl arătați elevilor.
4. Examinați procesul de proiectare inginerească, provocarea de proiectare, criteriile, constrângerile și materialele.
5. Furnizați fiecărei echipe materialele lor.
6. Explicați că elevii trebuie să deseneze o diagramă schematică și să construiască un buzzer cu două butoane.
7. Anunțați timpul necesar pentru proiectare și construire (1 oră recomandată).
8. Folosiți un cronometru sau un cronometru online (funcție de numărătoare inversă) pentru a vă asigura că vă mențineți la timp. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Oferiți elevilor „verificări de timp” regulate, astfel încât să rămână în sarcină. Dacă se luptă, puneți întrebări care îi vor duce mai repede la o soluție.
9. Indicați elevilor să deseneze o diagramă schematică a configurării sonorului cu două butoane înainte de a începe construirea.
10. Echipele își construiesc proiectele.
11. Testați proiectarea soneriei utilizând o baterie D.
12. Ca o clasă, discutați întrebările de reflecție ale elevilor.
13. Pentru mai mult conținut pe această temă, consultați secțiunea „Săpând mai adânc”.

Ideea de extensie

Elevii construiesc un circuit sonor cu două butoane care ajunge de la o clasă la alta! 

Reflecția studenților (caiet de inginerie)

1. Ar exista o limită a numărului de comutatoare pe care le-ați putea conecta pentru a provoca sunetul sonorului? Dacă da, de ce? Dacă nu, de ce nu?
2. Ar funcționa același concept de circuit pentru un deschizător de uși de garaj cu două butoane (unul în mașină și unul în garaj)? De ce? De ce nu?

Lecția poate fi făcută în cel puțin o perioadă de clasă pentru elevii mai mari. Cu toate acestea, pentru a ajuta elevii să se simtă grăbiți și pentru a asigura succesul elevilor (în special pentru elevii mai tineri), împărțiți lecția în două perioade, oferindu-le elevilor mai mult timp pentru a face brainstorming, pentru a testa ideile și pentru a finaliza proiectarea lor. Efectuați testarea și descrierea în următoarea perioadă de curs.

Ce este Circuitul simplu? 

Circuit simplu Un circuit simplu constă din trei elemente minime care sunt necesare pentru a finaliza un circuit electric funcțional: o sursă de electricitate (baterie), o cale sau un conductor pe care curge electricitate (fir) și un rezistor electric (lampă) care este orice dispozitiv care necesită electricitate pentru a funcționa. Ilustrația de mai jos prezintă un circuit simplu care conține o baterie, două fire, un comutator și un bec. Fluxul de energie electrică este de la terminalul cu potențial ridicat (+) al bateriei prin bec (aprinzându-l) și înapoi la terminalul negativ (-), într-un flux continuu când comutatorul este în poziția pornit, astfel încât curentul să poată curgere.

Diagrama schematică a unui circuit simplu  

Următoarea este o diagramă schematică a circuitului simplu care prezintă simbolurile electronice pentru baterie, comutator și bec.

Simularea unui comutator 

Simularea unui comutator deconectând un fir sau adăugând un creion

Există mai multe moduri în care puteți simula un comutator într-un circuit simplu. Pur și simplu scoaterea și înlocuirea firului din bec poate servi ca întrerupător. Un alt comutator simplu poate fi realizat prin atașarea capătului unuia dintre fire la capătul de ștergere al unui creion folosind o bandă de cauciuc. Apoi, atașați o altă bandă de cauciuc la celălalt capăt al creionului și, așezând pur și simplu celălalt capăt deasupra - și apoi oprit - firului de conectare, ați creat un comutator. Alte tipuri de conductoare pot fi, de asemenea, utilizate în proiectarea comutatorului, cum ar fi folie de aluminiu, agrafe pentru păr, agrafe pentru hârtie, elemente de fixare pentru hârtie și unele pixuri metalice.

Bibliografie

• Dispari! Construiți-vă propriul sonerie electronică (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
• Seria martorilor oculari DK: Electricitate (ISBN: 0751361321)
• Electricitate martor ocular, de Steve Parker (Editura DK, ISBN: 0789455773)
• Cum funcționează știința, de Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)

Activitate de scriere

Scrieți un eseu sau un paragraf care să descrie alte exemple de două butoane (comutatoare) care acționează un dispozitiv electric (ușa garajului, lumina scării, computerul conectat la o bandă de alimentare). Cum diferă aceste circuite de exemplul sonor?

Alinierea la cadrele curriculare

Notă: Planurile de lecție din această serie sunt aliniate la unul sau mai multe dintre următoarele seturi de standarde:

• S. Standarde de educație științifică (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Următoarele generații de standarde științifice (http://www.nextgenscience.org/)
• Standardele Asociației Internaționale de Educație Tehnologică pentru alfabetizare tehnologică (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Consiliul Național al Principiilor și Standardelor Profesorilor de Matematică pentru Matematica Școlară (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. Standarde comune de stat pentru matematică (http://www.corestandards.org/Math)
• Asociația profesorilor de informatică K-12 Standarde de informatică (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Standarde naționale de educație științifică Clasele K-4 (vârste cuprinse între 4 și 9 ani)

STANDARDUL DE CONȚINUT A: Știința ca anchetă

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să se dezvolte

• Abilități necesare cercetării științifice
• Înțelegerea despre cercetarea științifică

STANDARDUL DE CONȚINUT B: Științe fizice

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să dezvolte o înțelegere a acestora

• Lumina, căldura, electricitatea și magnetismul

STANDARDUL DE CONȚINUT E: Știință și tehnologie

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să se dezvolte

• Înțelegerea despre știință și tehnologie

Standarde naționale de educație științifică Clasele 5-8 (vârstele 10-14)

STANDARDUL DE CONȚINUT A: Știința ca anchetă

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să se dezvolte

• Abilități necesare cercetării științifice
• Înțelegeri despre ancheta științifică

STANDARDUL DE CONȚINUT B: Științe fizice

Ca urmare a activităților lor, toți elevii ar trebui să dezvolte o înțelegere a acestora

• Transferul de energie

STANDARDUL DE CONȚINUT E: Știință și tehnologie

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să se dezvolte

• Înțelegeri despre știință și tehnologie

Următoarele generații de standarde științifice clasele 3-5 (vârste 8-11)

Energie      

Elevii care demonstrează înțelegere pot:

• 4-PS3-4. Aplicați idei științifice pentru a proiecta, testa și rafina un dispozitiv care convertește energia de la o formă la alta.

Următoarele generații de standarde științifice clasele 3-5 (vârste 8-11)

Proiectare inginerie

Elevii care demonstrează înțelegere pot:

• 3-5-ETS1-1. Definiți o problemă simplă de proiectare care reflectă o nevoie sau o dorință care include criterii specificate pentru succes și constrângeri privind materialele, timpul sau costurile.
• 3-5-ETS1-2. Generați și comparați mai multe soluții posibile la o problemă pe baza cât de bine este posibil ca fiecare să îndeplinească criteriile și constrângerile problemei.

Următoarele generații de standarde științifice clasele 6-8 (vârste 11-14)

Proiectare inginerie

Elevii care demonstrează înțelegere pot:

• MS-ETS1-2 Evaluați soluțiile de proiectare concurente utilizând un proces sistematic pentru a determina cât de bine îndeplinesc criteriile și constrângerile problemei.

Standarde pentru alfabetizare tehnologică - Toate vârstele

Amenajări

• Standardul 8: Elevii vor dezvolta o înțelegere a atributelor designului.
• Standardul 9: Elevii vor dezvolta o înțelegere a proiectării inginerești.

Standardul 10: Elevii vor dezvolta o înțelegere a rolului de depanare, cercetare și dezvoltare, invenție și inovație și experimentare în rezolvarea problemelor.

Lucrând ca o echipă, trebuie să dezvoltați un circuit sonor cu două butoane care să simuleze modul în care clopoțelurile de pe o ușă din față și din spate ar putea ambele să sune la sonerie sau la sonerie. 

1. Citiți foile de referință pentru elevi furnizate echipei dvs.
2. Desenați mai jos o diagramă schematică a celor două butoane.
3. Odată ce echipa dvs. are o diagramă viabilă, construiți-vă circuitul cu piesele furnizate de profesorul dvs. (fir, baterie, două butoane (comutatoare) și sonerie).
4. Răspundeți la întrebările care urmează pe această foaie de lucru pentru elevi.
5. Prezintă proiectul grupului dvs. clasei după construcție.

Desenați o schemă a designului circuitului sonor cu două butoane în caseta de mai jos.

Ar exista o limită a numărului de comutatoare pe care le-ați putea conecta pentru a provoca sunetul sonorului? Dacă da, de ce? Dacă nu, de ce nu?

Ar funcționa același concept de circuit pentru un deschizător de uși de garaj cu două butoane (unul în mașină și unul în garaj)? De ce? De ce nu?

Idee avansată - construiește un circuit sonor cu două butoane care ajunge de la o clasă la alta!