Инжењер Цане
Ова лекција истражује прилагођавање помоћних уређаја. Студенти раде у тимовима на поновном инжењерству постојећих помоћних уређаја који интегришу технологију како би се задовољиле потребе „клијента“.
- Сазнајте више о помоћним уређајима и технологији.
- Сазнајте више о инжењерском дизајну и редизајну.
- Научите како инжењеринг може помоћи у решавању друштвених изазова.
- Сазнајте о тимском раду и решавању проблема.
Старосни нивои: 8-18
Материјали за израду (за сваки тим)
Потребни материјали
- Дрвени штап (око 10 УСД)
Дизајн изазов
Ви сте тим инжењера који су добили изазов да дизајнирају нови помоћни уређај који ће задовољити потребе клијента. Дизајнираћете свој дизајн на папиру и укључити производни буџет за нови штап.
- Поделите класу на тимове од 2-4.
- Поделите радни лист Руббер Банд Рацерс, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
- Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Да бисте увели лекцију, размислите о томе да питате студенте како инжењери развијају помоћне уређаје као што су инвалидска колица и шетачи. Замолите их да размисле о некоме кога познају и који има изазове у кретању, као што је неко ко је сломио ногу или старија особа са артритисом. Нека размисле како би слушање некога ко би могао користити производ могао утицати на коначни дизајн производа.
Ако време дозволи, нека студенти разговарају о томе како ће у било ком узрасту људи можда требати помоћне уређаје који ће им помоћи у обављању свакодневних задатака. Могу разговарати о појединцима које познају и размотрити разне уређаје и опрему помоћу којих им помажу. - Доделите сваком тиму од 2-3 ученика један од „клијентских“ профила из студентских листова.
- Објасните да раде као тим инжењера на реинжењерингу штапа - помоћног уређаја - како би удовољили специфичним потребама клијента.
- Тимови разговарају о потребама својих клијената и мозгају како би утврдили која технологија или друге функције могу да се додају у штап како би се помогло појединцу. Тимови истражују трошкове сваког додавања и скицирају дијаграм свог штапа на папиру или помоћу софтвера за дизајн.
- Тимови следећи представљају класу своје дизајне, заједно са детаљним трошковима производње. Можда ћете желети да подстакнете студентске тимове да додају накнаду за консалтинг или инжењерски дизајн свом дизајну.
- Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
- За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.
Идеја за продужење
Укључите особу у вашој школи која може имати физичке проблеме да учествује у овом пројекту. Нека опишу алате који ће им можда требати да помогну у побољшању њихове покретљивости или способности да изврше задатак као што је подизање шоље или ношење пакета током ходања са штапом или ходалицом. Затим нека студенти раде у тимовима на дизајнирању уређаја за подршку.
Рефлексија ученика (инжењерска свеска)
- Да ли је ваш тим развио решење за ситуацију вашег клијента? Шта сте сматрали најиновативнијом променом штапа?
- Да ли мислите да вам је ову активност било корисније радити као тим, или бисте више волели да радите сами на њој? Зашто?
- Да ли мислите да би ваш нови дизајн штапа могао бити користан стварним људима? Зашто?
- Можете ли да се сетите других помоћних уређаја који би могли да се побољшају поновним инжењерингом?
- Да ли мислите да инжењери раде у тимовима или сами? Зашто?
- Ако сте направили прототип свог новог дизајна, да ли сте открили да је дизајн требало прилагодити када сте радили са стварним материјалима уместо да цртате свој план?
Модификација времена
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.
Шта су помоћни уређаји?
Помоћни уређаји се користе за помоћ особама са инвалидитетом у различитим фазама живота. Неко може сломити ногу и требати му штаке за покретљивост док му нога не зарасте или старија особа можда нема поверења у ходање и потребна јој је подршка чврстог шетача да би одржала равнотежу и могла да хода са самопоуздањем.
Многи нису дизајнирани као помоћни уређаји за особе са инвалидитетом, већ да би свима олакшали живот - на пример, прекидач за светло осетљив на звук. У кухињи се посуђе за јело и кување може опремити превеликим ручкама ради лакшег држања. Овај „помоћни уређај“ може омогућити 85-годишњаку са артритичним прстима и рукама да и даље припрема оброке за себе.
Још један помоћни уређај који се односи на кухињу је аутоматска хранилица, којом се управља прекидачем за браду или прекидачем за руке и ноге, тако да се људи који не могу држати посуђе за јело због дрхтања или спастичности руку и руку могу сами прехранити.
Помоћни уређаји се често налазе у купатилу. Шипке око каде се лако постављају и помажу у спречавању падова. Клупе за туширање, лифтови за каду и врата на кади не само да ублажавају неке потребе за људском помоћи, већ олакшавају туширање и смањују ризик од клизања.
У спаваћој соби заштитне ограде око кревета могу олакшати и безбедно ући и изаћи из кревета. Ноћне команде за светла и друге уређаје повећавају способност особа са инвалидитетом да контролишу осветљење, температуру или друге услове свог дома без устајања из кревета.
Функционално оштећеним старијим особама које живе у више нивоа, лифтови за инвалидска колица и степенице омогућавају пуни приступ и покретљивост у целој кући. Појединци са оштећеним слухом могу имати користи од једноставног трепћућег светла уместо звона на вратима. Чешљеви и четке са великим руковањима и причвршћивачи на чичак на одећи помажу људима са ограниченим способностима ручне фине моторике.
Цанес
Штап може служити неколико различитих функција да задовољи потребе корисника: може помоћи у равнотежи, може подржати ослабљени или болни уд или зглоб и може помоћи у осећају околине. Постоји много врста штапова, а често су дизајнирани да задовоље потребе одређене популације људи. На пример, „бели штапићи“ су дизајнирани да помогну особама са оштећеним видом. Дужи су и тањи и омогућавају кориснику да „осети“ пут који предстоји. Такође упозоравају друге, као што су возачи, да знају да је корисник слеп и зато буду опрезни. У Уједињеном Краљевству, црвени трак на белом штапу указује на глуво слепог корисника.
Врсте штапова
Постоји много врста штапова, од основних дрвених конструкција које се могу јефтино произвести, до технолошки напреднијих уређаја. Основни типови укључују преклопне штапове који могу имати неколико зглобова и обично су повезани унутрашњом еластичном врпцом, четвороструке штапове који имају четири ноге у основи тако да могу самостално стајати и могу бити стабилнији, штапове са троношцем који се отварају на начин статива и понекад укључују седиште за одмор, подесиве штапове који се могу учинити краћим или вишим да задовоље висину корисника, штапове са тракама да не могу отпасти од корисника, осветљене штапове који помажу кориснику на тамним местима, па чак и неке опремљене зујалицом или уређајем за звоно који може упозорити друге да је кориснику потребна помоћ. За употребу на леду постоје металне копче које могу да се користе да помогну кориснику да остане безбедан када хода по клизавим површинама. Доступно је много различитих ручица које одговарају величини руку корисника и њиховим медицинским потребама.
Избор материјала
Материјале одабране за производњу трске могу одредити многи фактори, укључујући снагу, тежину и трајност. На пример, алуминијумски штап био би много лакши од челичног. Ово би можда волела старија особа без пуно снаге у наручју.
- Подесиви штапови: Могу се направити краћим или вишим како би одговарали висини корисника.
- Помоћни уређај: Уређаји који се користе за помоћ особама са инвалидитетом у различитим фазама живота.
- Штап: Уређај који се првенствено користи за помоћ при ходању, обезбеђивање постуралне стабилности или подршке или помоћ у одржавању доброг држања.
- 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 (погледајте инфографику).
- Процес инжењерског пројектовања: Процесни инжењери користе за решавање проблема.
- Инжењерске навике ума (ЕХМ): Шест јединствених начина на које инжењери размишљају.
- Склопиви штапови: Могу имати неколико зглобова и обично су повезани унутрашњим еластичним каблом.
- Итерација: Тестирање и редизајн су једна итерација. Поновите (више понављања).
- Прототип: Радни модел решења за тестирање.
- Четвороструки штапови: Имају четири ноге у бази како би могли самостално да стоје и да буду стабилнији
- Штапови за статив: Отворени на начин статива и понекад укључују седиште за одмор.
Интернет Цоннецтионс
Рецоммендед Реадинг
- Илустровани водич за помоћну технологију и уређаје: Алати и уређаји за самосталан живот (ИСБН: 978-1932603804)
- Комплетни медицински водич за помоћ у животу и помоћне уређаје за 21. век (ИСБН: 978-1592486830)
- Помоћни уређаји, прилагодљиве стратегије и рекреативне активности за студенте са инвалидитетом (ИСБН: 978-1571674999)
Писање активности
Напишите есеј или одломак о томе како је технологија побољшала помоћне уређаје током последњих десет година. Како су технологија и инжењеринг побољшали свакодневни живот људи или животиња који живе са физичким изазовима?
Усклађивање са оквирним програмима
Белешка: Планови лекција у овој серији усклађени су са једним или више следећих скупова стандарда:
- Амерички стандарди за научно образовање (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Амерички научни стандарди следеће генерације (http://www.nextgenscience.org/)
- Стандарди за технолошку писменост Међународног удружења за технолошко образовање (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- Амерички национални савет наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“ (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- Заједнички основни амерички државни стандарди за математику (http://www.corestandards.org/Math)
- Удружење наставника информатике К-12 Стандарди рачунарске науке (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Национални стандарди научног образовања Разреди К-4 (узраст 4-9 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 активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Особине предмета и материјала
САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности технолошког дизајна
- Разумевање науке и технологије
САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Лично здравље
- Наука и технологија у локалним изазовима
САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Наука као људски подухват
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 Е: Наука и технологија
Као резултат активности у 5-8 разредима, сви ученици би требало да се развијају
- Способности технолошког дизајна
- Разумевање науке и технологије
САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Лично здравље
- Наука и технологија у друштву
САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Наука као људски подухват
- Историја науке
Национални стандарди научног образовања Разреди 9-12 (узраст 14-18 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 Е: Наука и технологија
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности технолошког дизајна
- Разумевање науке и технологије
САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Здравље личности и заједнице
- Наука и технологија у локалним, националним и глобалним изазовима
САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Наука као људски подухват
- Историјске перспективе
Научни стандарди следеће генерације, разреди 2-5 (узраст 7-11)
Материја и њене интеракције
Студенти који покажу разумевање могу:
- 2-ПС1-2. Анализирајте податке добијене испитивањем различитих материјала како бисте утврдили који материјали имају својства која су најприкладнија за предвиђену намену.
Инжењеринг дизајн
Студенти који покажу разумевање могу:
- 3-5-ЕТС1-1.Дефинишите једноставан дизајн проблем који одражава потребу или потребу која укључује одређене критеријуме за успех и ограничења на материјале, време или трошкове.
- 3-5-ЕТС1-2. Генеришите и упоредите више могућих решења проблема на основу тога колико је вероватно да ће свако од њих испунити критеријуме и ограничења проблема.
Научни стандарди следеће генерације, разреди 6-8 (узраст 11-14)
Инжењеринг дизајн
Студенти који покажу разумевање могу:
- МС-ЕТС1-2 Процените конкурентска решења дизајна користећи систематски поступак да бисте утврдили колико добро испуњавају критеријуме и ограничења проблема.
Научни стандарди следеће генерације, разреди 6-8 (узраст 11-14)
Инжењеринг дизајн
Студенти који покажу разумевање могу:
- МС-ЕТС1-2. Процените конкурентска решења дизајна користећи систематски поступак да бисте утврдили колико добро испуњавају критеријуме и ограничења проблема.
- МС-ЕТС1-3. Анализирајте податке из тестова како бисте утврдили сличности и разлике између неколико дизајнерских решења како бисте идентификовали најбоље карактеристике сваког од њих које се могу комбиновати у ново решење како би се боље задовољили критеријуми успеха.
Научни стандарди следеће генерације, разреди 9-12 (узраст 14-18)
Инжењеринг дизајн
Студенти који покажу разумевање могу:
- ХС-ЕТС1-2.Дизајнирајте решење сложеног стварног света тако што ћете га разбити на лакше решиве проблеме који су решени инжењерингом.
Стандарди за технолошку писменост - сва доба
Природа технологије
- Стандард 1: Студенти ће развити разумевање карактеристика и домета технологије.
- Стандард 3: Студенти ће развити разумевање односа између технологија и веза између технологије и других поља студија.
Технологија и друштво
- Стандард 4: Студенти ће развити разумевање културних, социјалних, економских и политичких ефеката технологије.
- Стандард 6: Студенти ће развити разумевање улоге друштва у развоју и употреби технологије.
- Стандард 7: Студенти ће развити разумевање утицаја технологије на историју.
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.
Способности за технолошки свет
- Стандард 11: Студенти ће развити способности за примену процеса дизајнирања.
- Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.
Дизајнирани свет
- Стандард 14: Студенти ће развити разумевање и моћи ће да бирају и користе медицинске технологије.
Примена технологије за решавање проблема
Ви сте тим инжењера који су добили задатак да са клијентом развију нови помоћни уређај који одговара њиховим потребама. Започећете са стандардном дрвеном трском и преинсталираћете је са додатним уређајима и функцијама како бисте задовољили специфичне потребе клијента. Вероватно ће резултујући уређај бити користан и широј популацији, а могао би се продати другима и постати профитабилан производ за компанију у којој радите. Мораћете да развијете буџет за изградњу новог штапа како би клијент могао да узме у обзир трошкове новог уређаја. Понекад ће инжењери развити прототипове и тестирати нови дизајн пре него што пређу на широку производну и маркетиншку шему.
Фаза истраживања / припреме
- Прегледајте различите референтне листове за студенте да бисте сазнали више о помоћним уређајима и како они помажу људима. Такође ћете прочитати саопштење за штампу о студентској групи која је заправо изумела нови производ радећи на инжењерском изазову.
- Као група разговарајте о томе како ће људима у било ком узрасту требати помоћни уређаји који ће им помоћи да извршавају свакодневне задатке. Ако знате некога ко користи помоћне уређаје, можете разговарати о разним уређајима и опреми који им користе да би им помогли.
Фаза истраге
- Ви сте у тиму од 2-3 инжењера и додељен вам је „клијент“ који жели да реинжењерира свој штап у складу са њиховим специфичним потребама.
- Прегледајте профил који сте добили и разговарајте о томе које технологије или друге функције могу да се додају у штап како би се помогло појединцу.
- Истражите трошкове сваког додавања и наведите сваки део у доњем пољу или користите други лист:
Делови који ће вам требати | Цена по потребном предмету |
|
Укупно: |
Фаза дизајна
- Нацртајте дијаграм како ће изгледати ваш нови штап у доњем пољу и обележите сваки нови део који сте додали или прилагодили.
|
Фаза презентације
- Тимови представљају класу своје дизајне, заједно са детаљним трошковима израде. Можда ћете желети да подстакнете студентске тимове да додају накнаду за консалтинг или инжењерски дизајн свом дизајну.
Необавезна фаза прототипа
- Ако буџет дозвољава, старији ученици могу да направе прототип свог новог штапа како би истражили како се дизајн може променити током примене.
Процена
Попуните евалуациона питања у наставку:
- Да ли је ваш тим развио решење за ситуацију вашег клијента? Шта сте сматрали најиновативнијом променом штапа?
- Да ли мислите да вам је ову активност било корисније радити као тим, или бисте више волели да радите сами на њој? Зашто?
- Да ли мислите да би ваш нови дизајн штапа могао бити користан стварним људима? Зашто?
- Можете ли да се сетите других помоћних уређаја који би могли да се побољшају поновним инжењерингом?
- Да ли мислите да инжењери раде у тимовима или сами? Зашто?
- Ако сте направили прототип свог новог дизајна, да ли сте открили да је дизајн требало прилагодити када сте радили са стварним материјалима уместо да цртате свој план?
Профил клијента - Сузанне МацМиллан
Ситуација
Сузанне је 80-годишњакиња која живи у дому пензионера у Аустралији. Као и многи други њених година, она има потешкоћа у кретању, али ипак жели да остане активна у својој заједници. Била је талентована глумица док је била млађа и сада глуми у краткој представи сваких неколико месеци у свом дому пензионера.
Током проба и наступа, Сузанне треба брзо да се креће по поду плочице кафетерије у којој ће се представа изводити. Често користи ходалицу да се пресели из своје собе у предворје, али за наступе би радије користила штап. Понекад је мрак само са рефлекторима на одређеним глумцима, па јој је тешко да види под кад се креће.
Сузанне је дешњакиња и носиће рукавице током предстојеће представе у којој је. Не очекује се ни да памти своје редове, али са собом може да носи картице са белешкама из којих чита. Висока је пет метара и витка. Користи наочаре за читање за читање речи ситног слова.
Можете ли помоћи Сузанне да осмисли штап који ће бити савршен за перформанс?
Напомене / запажања:
Профил клијента - Марк Бурксон
Ситуација
Марк има 74 године и водио је врло активан живот. Пјешачио је у три државе, а како је остарио, и даље ужива у дугим шетњама и камповању. Не може више да носи руксак, али и даље воли сам да изађе без ослањања на то да ће неко други носити његове ствари за њега.
Марк је висок 6 ′ и просечне је тежине.
Марк користи штап само као додатну потпору и како би му пружио мало више самопоуздања у дугим стазама. Али он се плаши да би се могао изгубити у неком тренутку док је у шуми и да не би могао пронаћи пут назад или доћи до некога за помоћ. Воли да слуша музику, а такође је и фотограф дивљих животиња. Некада је са собом у походима носио неколико камера, али то више није могуће јер није толико јак као некада.
У савршеном пешачењу, Марк би планирао да хода око два сата, одмара уз ручак, а затим се враћа. Дуг је дан, али уз одређене одредбе и можда по наруџбини дизајнирани штап, сам би могао да ужива у сигурном пешачењу.
Можете ли му помоћи да дизајнира штап са карактеристикама које ће помоћи Микеу да настави активност у којој тако добро ужива?
Напомене / запажања:
Профил клијента - Рене Схеа
Ситуација
Рене има 62 године и радује се што ће за неколико недеља присуствовати венчању своје ћерке. Нажалост, исквашила је ногу и за додатну подршку јој је потребан штап. Никада раније није користила штап и открила је да јој једноножни штап који јој је обезбеђен не делује довољно чврсто.
Такође је самосвесна јер је имала прелепу ружичасту хаљину направљену да се усклађује са хаљинама деверуша. Осећа да ће дрвени штап који јој је дат изгледати лоше и не жели да га користи. Такође је желела да направи пуно фотографија на венчању, а биће тешко истовремено носити камеру и држати штап. Такође би требало да одржи кратак говор на венчању, и забринута је због коришћења штапа да би се прошетала кратким степеницама, јер нису добро осветљена.
Рене зна да штап треба да користи из сигурносних разлога, али пожелела је да и он буде функционалнији и атрактивнији.
Можете ли помоћи Ренеу тако што ћете створити штап са карактеристикама које ће јој помоћи да сигурно ужива у венчању своје ћерке?
Напомене / запажања: