Дизајнирајте и направите бољу торбу за слаткише

Материјали за израду (за сваки тим)

Потребни материјали

• Комадићи танког, пластичног материјала од 8 ”к 12” (предлажемо да кројимо платнену фарбу или пластичну фолију)
• Виски и селотејп трака
• Канап
• Оловке / Маркери

Материјали за испитивање

• Скала
• Посуде за мерење
• Бомбоне, коцкице, шљунак, пиринач или неки други предмет који ћете користити као тежину

Materijali

• Скала
• Посуде за мерење
• Бомбоне, коцкице, шљунак, пиринач или неки други предмет који ћете користити као тежину

Proces

Тестирајте чврстоћу дизајна торбе сваког тима тако што ћете члана тима држати торбу за ручку (е), док ставља тежину у торбу (комад по комад). Циљ је присилити торбу да пропадне додавањем превелике тежине. Једном када кеса закаже, измерите врећу и садржај. Документујте тежину сваке вреће коју је могла да задржи пре распадања и израчунајте запремину торбе за поређење између тимова. Запремина се израчунава мерењем дужине, ширине и висине сваке торбе. Затим, израчунавање запремине = дужина к ширина к висина.  

Сваки тим ће затим редизајнирати и направити другу торбу, а затим поново довршити поступак тестирања. Циљ је да њихова друга торба има већу тежину од прве.

Дизајн изазов

Ви сте тим инжењера којем је изазов да дизајнирате и направите чврсту, функционалну и атрактивну торбу за држање слаткиша. Торба треба да има дршку (е). Предвидећете запремину и тежину торбе.

Након израде и тестирања ваше прве торбе, редизајнират ћете и направити другу торбу и поново тестирати. 

kriterijumi 

• Торба мора имати дршку (е).
• Обратите пажњу на то колико је дизајн атрактиван. 

Ограничења

• Користите само достављене материјале. 
• Тимови могу трговати неограниченим материјалом. 

1. Разбијте разред у тимове од по 2
2. Поделите радни лист Дизајн и направите бољу торбу за слаткише, као и неке листове папира за скицирање дизајна. 
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Поразговарајте о производњи папирних кеса и наведите неколико примера дизајна кеса које можете поделити. Замолите студенте да упореде дизајн торби и погоди који би могао да има највећи волумен и највећу тежину.
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале. 
5. Упутите студенте да почну мозгати и скицирати своје нацрте.
6. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
7. Објасните да ученици морају развити врећицу слаткиша која је чврста, функционална и атрактивна. Торба мора имати ручку и бити дизајнирана да држи материјале одабране за тестирање (бомбоне, блокове, шљунак, пиринач итд.) Циљ је да торба држи тежину што већег броја предмета пре пуњења или распадати се.
   
   Студенти ће дизајнирати, израдити и тестирати своју прву торбу, а затим редизајнирати, направити и тестирати другу торбу. Циљ је да њихова друга торба има већу тежину од прве.
8. Најавите колико им је времена потребно за дизајн и израду (препоручује се 1 сат).
9. Користите тајмер или он-лине штоперицу (функција одбројавања) како бисте били сигурни да држите време. (ввв.онлине-стопватцх.цом/фулл-сцреен-стопватцх). Дајте ученицима редовне „временске провере“ како би остали на задатку. Ако се муче, поставите питања која ће их брже довести до решења. 
10. Студенти се састају и развијају план за своју врећицу слаткиша. Договарају се о материјалима који ће им требати, напишу / нацртају свој план и презентују свој план предавању. Тимови могу да тргују неограничено са другим тимовима како би развили своју листу идеалних делова.
11. Тимови граде своје дизајне. 
12. Тестирајте чврстоћу дизајна торбе сваког тима тако што ћете члана тима држати торбу за ручку (е), док ставља тежину у торбу (комад по комад). Циљ је присилити торбу да пропадне додавањем превелике тежине. Једном када кеса закаже, измерите врећу и садржај. Документујте тежину сваке вреће коју је могла да задржи пре распадања и израчунајте запремину торбе за поређење између тимова. Запремина се израчунава мерењем дужине, ширине и висине сваке торбе. Затим, израчунавање запремине = дужина к ширина к висина.
    
    Сваки тим ће затим редизајнирати и направити другу торбу, а затим поново довршити поступак тестирања. Циљ је да њихова друга торба има већу тежину од прве.
13. Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
14. За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Када сте тестирали свој прототип, колика је била приближно запремина торбе? 
2. Колику је тежину имала ваша торба? 
3. Да ли сте морали да редизајнирате свој почетни прототип? Ако да, зашто? Шта сте открили због свог редизајна? Ако не, зашто верујете да је ваш прототип тако добро радио први пут? 
4. Шта вам се свидело у вашем дизајну? 
5. Шта вам се у дизајну није свидело?
6. Шта бисте једну ствар могли променити у свом дизајну на основу свог искуства?
7. Које концепте технологије, науке и математике сте користили када сте дизајнирали прототип?

Лекција се може изводити за само 1 час за старије ученике. Међутим, да бисте ученицима помогли да се осећају пожуривано и да би им осигурали успех (посебно за млађе ученике), поделите наставу на два периода дајући ученицима више времена за мозгање, тестирање идеја и дораду њиховог дизајна. Спроведите тестирање и извештавање у наредном периоду наставе.

Историја папирне торбе и проналазачи 

Током година створени су различити дизајни за врећице слаткиша. Грађене су од различитих материјала (папир, пластика, картон) и дизајниране су у разним облицима. Жена проналазач из Јорка, МЕ, по имену Маргарет Книгхт (1838-1914) заслужна је за проналазак поступка за аутоматско пресавијање и лепљење папира како би се формирало квадратно или правоугаоно дно папирне кесе. Као дете, Маргарет је често дизајнирала или редизајнирала механичке делове за све, од змајева до санк. Када је одрасла, у почетку је радила у компанији Цолумбиа Папер Баг Цомпани у Спрингфиелду, МА. У то време су се папирне кесе пресавијале и лепиле слично ковертама. После радног времена, Маргарет је почела да дизајнира машински део који ће аутоматски преклопити и залепити квадратна или правоугаона дна потребна за папирне кесе. 

На крају је смислила дизајн за који је мислила да ће успети. Она је из бостонског машинисте израдила гвоздени модел дела како би могла да се пријави за патент за дизајн. У почетку се њен дизајн занемарио јер су радници у фабрици испитивали шта би „жена знала о дизајну машина“. Маргарет Книгхт је 1870. године добила патент за своју машину, али је прво морала да прође парницу са човеком по имену Цхарлес Аннан који је покушао да јој украде дизајн и сам патентира машину! Сада се Маргарет Книгхт често сматра мајком торбе са намирницама. На крају се удружила са човеком из Невтон-а, МА и основала компанију у Хартфорду, ЦТ 1870. године, са својим изумом: Еастерн Папер Баг Цомпани. Сада је Маргаретина машина изложена у институцији Смитхсониан у Вашингтону, ДЦ. Посетите ввв.смитхсонианлегациес.си.еду/објецтдесцриптион.цфм?ИД=92 да бисте погледали фотографију њене машине.

• Ограничења: Ограничења у погледу материјала, времена, величине тима итд.
• Критеријуми: Услови које дизајн мора да задовољи као његова укупна величина итд.
• Инжењери: проналазачи и решавачи проблема света. У инжењерству је признато двадесет пет главних специјалности (види инфографику).
• Процес инжењерског пројектовања: Процесни инжењери користе за решавање проблема. 
• Инжењерске навике ума (ЕХМ): Шест јединствених начина на које инжењери размишљају.
• Итерација: Тестирање и редизајн су једна итерација. Поновите (више понављања).
• Прототип: Радни модел решења за тестирање.
• Волумен: количина простора коју објекат заузима. Другим речима, запремина је мера величине објекта, баш као што су висина и ширина начини да се опише величина.
• Капацитет тежине: Количина тежине коју контејнер може држати.

Интернет Цоннецтионс

Пројекат води пут
Национално веће наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“

Рецоммендед Реадинг

Маргарет Книгхт: Гирл Инвентор, аутор Марлене Тарг Брилл (Миллброок Пресс, ИСБН: 0761317562)
Прототипови паковања: Основе дизајна, Едвард Денисон и Рицхард Цавтхраи (Ротовисион, ИСБН: 2880463890)
50 трговачких тајни сјајног дизајна: амбалажа, аутор Стаффорд Цлифф (Роцкпорт Публисхерс, ИСБН: 1564968723)

Писање активности 

Напишите есеј (или одломак) у коме ћете објаснити како је картонска кутија за млеко дизајнирана да буде довољно чврста да задржи течни садржај. 

Усклађивање са оквирним програмима

Напомена: Сви планови лекција у овој серији усклађени су са САД Национални стандарди научног образовања (произвео Национални савет за истраживање и које је одобрило Национално удружење наставника науке), и ако је примењиво, на Стандарде за технолошку писменост Међународног удружења за технолошко образовање и Национално веће наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“.

Национални стандарди научног образовања Разреди К-4 (узраст 4 - 9)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 
• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине предмета и материјала 

Национални стандарди научног образовања Разреди 5-8 (узраст 10 - 14 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 
• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат својих активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине и промене својстава у материји 

Принципи и стандарди за школску математику (узрасти од 6 до 18 година)

Анализа података и стандарди вероватноће 

- Наставни програми од предшколског вртића до 12. разреда треба да омогуће свим ученицима: 

• формулисати питања којима се могу обратити подаци и сакупљати, организовати и приказивати релевантне податке како би се на њих одговорило.
• развијати и процењивати закључке и предвиђања заснована на подацима.

Стандарди за технолошку писменост - сва доба

Дизајн

• Стандард 8: Студенти ће развити разумевање својстава дизајна.
• Стандард 9: Студенти ће развити разумевање инжењерског дизајна.
• Стандард 10: Студенти ће развити разумевање улоге решавања проблема, истраживања и развоја, проналаска и иновација и експериментисања у решавању проблема.