Хере Цомес тхе Сун

Дизајн изазов

Ви сте тим инжењера који има задатак да растави калкулатор на соларни погон и истражи компонентне делове. Затим ћете проучити соларну плочу и видети како је повезана са осталим деловима калкулатора. Као тим предложите побољшања дизајна калкулатора како бисте побољшали перформансе.

kriterijumi 

• Уклоните све мале завртње који држе врх и дно заједно
• Одврните плочицу са предње плоче
• Пазљиво додирујте соларну плочу и ЛЦД (екран са течним кристалима) јер ивице стакла могу бити оштре.

Ограничења

• Користите само достављене материјале.

1. Поделите класу на тимове од 3-4.
2. Поделите радни лист Хере Цомес тхе Сун, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти.
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале. Објасните ученицима да треба да буду сигурни да су уклонили све мале завртње који држе горњи и доњи део калкулатора заједно, неки су често скривени испод јастучића или гумених трака. Требаће и да одврну плочицу са предње плоче калкулатора - има много вијака. Такође би требали бити врло опрезни додирујући соларну плочу и ЛЦД (екран са течним кристалима) јер ивице стакла могу бити оштре.
5. Упутите студенте да почну мозгати и скицирати своје нацрте.
6. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
7. Објасните да студенти морају да изврше 4 корака:
   • Први корак: Као тим, посматрајте да ли калкулатор ради када потпуно блокирате соларну плочу. Шта се дешава ако делимично блокирате соларни панел? У наставку напишите своја запажања и објашњења онога што сте пронашли. 
   • Други корак: Предложите пет других производа којих се можете сетити, а који се у потпуности или делимично напајају соларним плочама. 
   • Трећи корак: Тимски раставите нови (јефтин) или стари неупотребљив калкулатор на соларну енергију, користећи материјале који су вам достављени. 
   • Четврти корак: Као тим, посматрајте соларни панел и погледајте како је повезан са осталим деловима калкулатора. Испитајте све остале делове калкулатора и разговарајте о ономе што сте пронашли. Затим дајте предлоге за побољшање калкулатора.
8. Најавите колико им је времена потребно за растављање и проучавање калкулатора.
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. Тимови растављају и проучавају свој калкулатор.
11. Тимови би требало да документују како је соларни панел повезан са осталим деловима калкулатора. Као тим, требало би да разговарају и документују предлоге о томе како се перформансе могу побољшати.
12. Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
13. За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Колико појединачних делова сте пронашли? Опиши их.
2. Шта вас је највише изненадило у унутрашњим деловима калкулатора?
3. Како је соларни панел био повезан са плочом?
4. Ако је за овај калкулатор била резервна батерија, како је била повезана са плочом?
5. Неки калкулатори ће и даље радити у растављеном стању, све док су жице соларне плоче и батерије и даље повезане са плочом. Да ли ваш калкулатор и даље ради? Ако поново повежете жице шкотском траком, да ли и даље ради?
6. Зашто мислите да је постојала гумена или пластична фолија која је одвајала плочицу од тастера које притискате?
7. Шта мислите која је врста материјала уграђена испод пластичног или гуменог лима и плоче? Зашто мислите да су инжењери укључили овај лист у свој дизајн?
8. Под претпоставком да бисте могли да ојачате свој калкулатор, да ли бисте калкулатор реконструисали са свим дугмадима у различитим положајима, да ли би и даље радио исправно? Зашто Зашто не?
9. Да ли постоји нешто што бисте препоручили као део инжењерског тима за побољшање функционалности калкулатора који сте растављали? Приложите цртеж или скицу предложеног компонентног дела или побољшања и одговорите на доња питања:

• Који ће вам нови материјали требати (ако постоје)
• Које ћете материјале или делове елиминисати (ако постоје)
• Како ће овај нови производ побољшати функционалност калкулатора?

Како мислите да ће ваш нови дизајн утицати на трошкове овог калкулатора? Зашто?

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.

• 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.
• Соларни: Произведен или направљен да ради дејством сунчеве светлости или топлоте сунчеве енергије.
• Соларне ћелије: Правите струју директно од сунчеве светлости.
• Соларна енергија: Енергија произведена директно из сунчеве светлости
• Соларни панел: Направљен од соларних ћелија, што је део који претвара сунчеву енергију у сунчеву светлост у електричну енергију.

Интернет Цоннецтионс

• С. Одељење за енергетику, Програм технологија соларне енергије
• Национална лабораторија за обновљиву енергију
• Историја соларне енергије

Рецоммендед Реадинг

• Приручник за соларну електричну енергију, издање 2010: Једноставни практични водич за соларну енергију - пројектовање и инсталирање фотонапонских соларних електричних система, Мицхаел Боквелл (ИСБН: 978-1907670008)
• Снага са сунца: Практични водич за соларну електричну енергију, Дан Цхирас (ИСБН: 978-0865716216)

Писање активности

Напишите есеј или одломак који описује како су соларне плоче претворене у производ који ћете наћи у свом дому или школи. Објасните зашто је соларна енергија добар избор за напајање овог производа.

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

• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине предмета и материјала 
• Светлост, топлота, електрицитет и магнетизам 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија 

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 
• Разумевање науке и технологије 

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

• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат својих активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Пренос енергије 

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 

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

• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке 

Као резултат својих активности, сви ученици би требало да развију разумевање

• Интеракције енергије и материје 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 
• Разумевање науке и технологије 

Научни стандарди следеће генерације - разреди 3-5 (узраст 8-11)

енергија

Студенти који покажу разумевање могу:

• 4-ПС3-4. Примените научне идеје за дизајн, тестирање и дораду уређаја који претвара енергију из једног облика у други.

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.

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 5: Студенти ће развити разумевање ефеката технологије на животну средину.
• Стандард 6: Студенти ће развити разумевање улоге друштва у развоју и употреби технологије.

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.

Способности за технолошки свет

• Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.

Дизајнирани свет

• Стандард 16: Студенти ће развити разумевање и моћи ће да бирају и користе технологије енергије и енергије.

• арапски
• Свахили