Zvočni signal z dvema gumboma

Gradbeni materiali (za vsako ekipo)

Potrebni materiali

• Štirje manjši zaboji ali kartonske škatle za ločevanje recikliranih materialov
• Polomljene kartonske škatle ali drugi listi kartona
• Zvitek papirja (ovijalni, umetniški) ali podložni listi (za transportni trak)
• Ohlapna mreža

Izbirni materiali

• Ventilatorji ali sušilniki za lase
• Lestve ali stopniščni stolček (za spremembo višine žlebov itd.)
• Magnetne palice ali drugi veliki magneti

Preskusni materiali

• Raznolikost čistih, suhih materialov za recikliranje (plastika, steklo, pločevinke iz kovine/aluminija in papir) v velikem zaboju ali škatli za recikliranje
• Dolga miza ali nekaj kratkih miz, postavljenih skupaj

materiali

• Raznolikost čistih, suhih materialov za recikliranje (plastika, steklo, pločevinke iz kovine/aluminija in papir) v velikem zaboju ali škatli za recikliranje
• Dolga miza ali nekaj kratkih miz, postavljenih skupaj

Proces

Zasnovo položite na dolgo mizo (ali nekaj kratkih miz skupaj), dodajte zasnovi za recikliranje in dokumentirajte, kako dobro vsaka oblika razvrsti reciklirane materiale v ločene posode.

Oblikovanje Challenge

Ste ekipa inženirjev, ki imate izziv, da narišete shemo razvoja zvočniškega tokokroga z dvema gumboma, ki bi simuliral, kako bi lahko zvonjenja na sprednjih in zadnjih vratih zvonila z zvočnikom ali zvoncem.

Merila

• Morate narisati shemo.
• Zvočni signal bi moral simulirati zvonjenje vrat.

Omejitve

• Uporabljajte samo priložene materiale.

1. Razdelite razred na skupine po 3-4.
2. Izročite delovni list z zvočnikom z dvema gumboma in nekaj listov papirja za skiciranje modelov.
3. Pogovorite se o temah v razdelku Ozadje. Pogovorite se o tem, kako deluje zvonec na vratih. Učencem pokažite primer zvončka z dvema gumboma.
4. Preglejte postopek inženirskega oblikovanja, izziv oblikovanja, merila, omejitve in materiale.
5. Vsaki ekipi zagotovite material.
6. Pojasnite, da morajo učenci narisati shematski diagram in sestaviti zvočni signal z dvema gumboma.
7. Objavite, koliko časa imajo za načrtovanje in gradnjo (priporočeno 1 uro).
8. Uporabite časovnik ali spletno štoparico (funkcija odštevanja), da zagotovite, da ste na tekočem. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Omogočite učencem redno preverjanje časa, da ostanejo pri nalogi. Če se mučijo, postavite vprašanja, ki jih bodo hitreje pripeljala do rešitve.
9. Pred začetkom gradnje učencem narišite shematski diagram nastavitve zvočnikov z dvema gumboma.
10. Ekipe oblikujejo svoje zasnove.
11. Preizkusite modele zvočnikov z baterijo D.
12. Kot razred se pogovorite o vprašanjih za razmislek učencev.
13. Za več vsebine na to temo glejte razdelek »Kopanje globlje«.

Ideja za razširitev

Učenci zgradijo zvočni signal z dvema gumboma, ki sega od ene učilnice do druge! 

Razmišljanje študentov (inženirski zvezek)

1. Ali obstaja omejitev števila stikal, ki jih lahko povežete skupaj, da se oglasi zvočni signal? Če da, zakaj? Če ne, zakaj ne?
2. Ali bi isti koncept vezja deloval za odpirač garažnih vrat z dvema gumboma (enega v avtu in enega v garaži)? Zakaj? Zakaj ne?

Pouk je za starejše učence mogoče opraviti že v enem razredu. Da pa bi študentom pomagali, da se ne počutijo hitri, in da bi zagotovili uspeh študentov (zlasti za mlajše študente), razdelite lekcijo na dve obdobji, ki učencem dajo več časa za razmišljanje, preizkušanje idej in dokončanje njihove zasnove. V naslednjem razredu opravite testiranje in ponovni pregled.

Kaj je preprosto vezje? 

Enostavno vezje Preprosto vezje je sestavljeno iz treh minimalnih elementov, ki so potrebni za dokončanje delujočega električnega tokokroga: vir električne energije (baterija), pot ali vodnik, po katerem teče elektrika (žica) in električni upor (svetilka), ki je katera koli naprava ki za delovanje potrebuje elektriko. Spodnja slika prikazuje preprosto vezje, ki vsebuje eno baterijo, dve žici, stikalo in žarnico. Pretok električne energije poteka od velikega potencialnega (+) priključka akumulatorja skozi žarnico (prižge jo) in nazaj do negativnega (-) priključka, v stalnem toku, ko je stikalo v položaju za vklop, tako da lahko tok pretok.

Shematski diagram preprostega vezja  

Spodaj je shematski diagram preprostega vezja, ki prikazuje elektronske simbole za baterijo, stikalo in žarnico.

Simulacija stikala 

Simulacija stikala z odklopom žice ali dodajanjem svinčnika

Obstaja več načinov, kako lahko simulirate stikalo v preprostem vezju. Preprosto odstranjevanje in zamenjava žice z žarnice lahko služi kot stikalo. Še eno preprosto stikalo lahko naredite tako, da konec enega od žic pritrdite na konec radirke svinčnika z gumijastim trakom. Nato na drugi konec svinčnika pritrdite še en gumijast trak in tako, da preprosto položite drugi konec na - in nato s - priključne žice, ste ustvarili stikalo. Pri oblikovanju stikal se lahko uporabljajo tudi druge vrste vodnikov, kot so aluminijasta folija, sponke za lase, sponke za papir, pritrdilne sponke za papir in nekatera kovinska peresa.

Priporočena Reading

• Poberi se! Zgradite svoj elektronski zvonec (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
• DK Serija očividcev: Električna energija (ISBN: 0751361321)
• Elektrika očividca, Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
• Kako znanost deluje, avtor Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)

Pisateljska dejavnost

Napišite esej ali odstavek, ki opisuje druge primere dveh gumbov (stikal), ki upravljata električno napravo (garažna vrata, stopniščna luč, računalnik priključen na razdelilnik). V čem se ta vezja razlikujejo od primera zvočnikov?

Usklajenost z okviri učnih načrtov

Opomba: Načrti pouka v tej seriji so usklajeni z enim ali več od naslednjih sklopov standardov:

• S. Standardi znanosti o izobraževanju (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Znanstveni standardi naslednje generacije (http://www.nextgenscience.org/)
• Standardi Mednarodnega združenja za tehnološko izobraževanje za tehnološko pismenost (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Nacionalni svet učiteljev matematike "Načela in standardi za šolsko matematiko (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. Skupni osnovni državni standardi za matematiko (http://www.corestandards.org/Math)
• Združenje učiteljev računalništva K-12 Standardi računalništva (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Nacionalni standardi za izobraževanje o znanosti Razredi K-4 (stari od 4 do 9 let)

VSEBINSKI STANDARD A: Znanost kot poizvedba

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti, potrebne za znanstveno raziskovanje
• Razumevanje znanstvenega raziskovanja

VSEBINA STANDARD B: Fizikalna znanost

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Svetloba, toplota, elektrika in magnetizem

VSEBINA STANDARD E: Znanost in tehnologija

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Razumevanje znanosti in tehnologije

Nacionalni standardi za izobraževanje o znanosti 5-8 razredi (stari 10-14)

VSEBINSKI STANDARD A: Znanost kot poizvedba

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti, potrebne za znanstveno raziskovanje
• Dogovori o znanstvenih raziskavah

VSEBINA STANDARD B: Fizikalna znanost

Kot rezultat svojih dejavnosti bi morali vsi učenci razviti razumevanje

• Prenos energije

VSEBINA STANDARD E: Znanost in tehnologija

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Razumevanje znanosti in tehnologije

Znanstveni standardi naslednje generacije, razredi 3-5 (starost 8-11)

Energija      

Učenci, ki pokažejo razumevanje, lahko:

• 4-PS3-4. Uporabite znanstvene ideje za oblikovanje, testiranje in izboljšanje naprave, ki pretvarja energijo iz ene oblike v drugo.

Znanstveni standardi naslednje generacije, razredi 3-5 (starost 8-11)

Inženirsko oblikovanje

Učenci, ki pokažejo razumevanje, lahko:

• 3-5-ETS1-1.Definirajte preprost projektni problem, ki odraža potrebo ali željo, ki vključuje določena merila za uspeh in omejitve glede materialov, časa ali stroškov.
• 3-5-ETS1-2.Ustvarite in primerjajte več možnih rešitev problema glede na to, kako dobro bo vsak izpolnjeval merila in omejitve problema.

Znanstveni standardi naslednje generacije, razredi 6-8 (starost 11-14)

Inženirsko oblikovanje

Učenci, ki pokažejo razumevanje, lahko:

• MS-ETS1-2 Ocenite konkurenčne oblikovalske rešitve s sistematičnim postopkom, da ugotovite, kako dobro ustrezajo merilom in omejitvam problema.

Standardi za tehnološko pismenost - vse starosti

Oblikovanje

• Standard 8: Študenti bodo razvili razumevanje lastnosti oblikovanja.
• Standard 9: Študenti bodo razvili razumevanje inženirskega oblikovanja.

Standard 10: Študenti bodo razvili razumevanje vloge odpravljanja težav, raziskav in razvoja, izumov in inovacij ter eksperimentiranja pri reševanju problemov.

Če delate kot ekipa, morate razviti vezje z dvema gumboma, ki bi simuliralo, kako lahko zvonca na sprednjih in zadnjih vratih zvonijo z zvočnikom ali zvoncem. 

1. Preberite referenčne liste študentov, ki ste jih dobili od svoje ekipe.
2. Spodaj narišite shematski diagram zvočnike z dvema gumboma.
3. Ko ima vaša ekipa izvedljiv diagram, sestavite vezje z deli, ki jih je priskrbel vaš učitelj (žica, baterija, dva gumba (stikala) in zvočni signal).
4. Odgovorite na vprašanja, ki sledijo na tem učnem listu.
5. Po gradnji predstavi zasnovo vaše skupine razredu.

V spodnje polje narišite shemo zasnove zvočnikov z dvema gumboma.

Ali obstaja omejitev števila stikal, ki jih lahko povežete, da se oglasi zvočni signal? Če da, zakaj? Če ne, zakaj ne?

Ali bi isti koncept vezja deloval za odpirač garažnih vrat z dvema gumboma (enega v avtu in enega v garaži)? Zakaj? Zakaj ne?

Napredna ideja - zgradite zvočni signal z dvema gumboma, ki sega od ene učilnice do naslednje!