Питање равнотеже
Ова лекција се фокусира на употребу вага за мерење тежине и мерење од стране инжењера у производњи. Тимови ученика налазе се пред изазовом развоја система за пуњење стакленки одређене тежине или броја производа као што су кликери или спајалице.
- Сазнајте више о производном инжењерству.
- Сазнајте више о производним системима.
- Сазнајте о тежини паковања и постојаности.
- Сазнајте о тимском раду и раду у групама.
Старосни нивои: 11-18
Материјали за израду (за сваки тим)
Потребни материјали
- Дрвени типле
- Пластичне чиније или папирне чаше
- Жица
- Касета
- низ
- Четири тегле за конзервирање или мале празне кутије
Материјали за испитивање
- Скала
- Кутије мермера, спајалица или других предмета конзистентних по величини и облику
Materijali
- Скала
- Кутије мермера, спајалица или других предмета конзистентних по величини и облику
Процес
Морате одлучити колика је тежина/број голова за сваки тим, на основу ставке (мермер, спајалице) коју одаберете и јачине папирних чаша или других материјала који се користе.
Тимови тестирају свој дизајн покретањем свог система и „паковањем“ четири производа. Посматрајте процес паковања, а такође изважите све тегле да бисте се уверили да су близу циљне тежине или да се рачунају. Биће неких разлика, али разлика не би требало да буде већа од једног или два кликера, под претпоставком да је тежина за сваки иста.
Дизајн изазов
Ви сте тим инжењера производње који је добио изазов да дизајнира, а затим изгради производни систем за испоруку конзистентне тежине или броја мермера или других предмета у серију од четири кутије или тегле.
kriterijumi
- Мора испоручити конзистентну тежину или број мермера у серију од четири кутије тегли
Ограничења
- Користите само достављене материјале.
- Поделите класу на тимове од 2-3.
- Подијелите радни лист Питање биланса, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
- Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти.
- Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале.
- Обезбедите сваки тим својим материјалима.
- Објасните да ученици морају дизајнирати и изградити систем за „производњу“ четири паковања (кутије или тегле) производа (мермери, спајалице итд.) Исте тежине или броја. Идеја је да њихов систем генерише доследне крајње пакете. Ученици ће можда желети да развију рампе или покретне траке, механизме за превртање или друге методе за испоруку слаткиша до коначног паковања.
Морате одлучити колика је тежина/број голова за сваки тим, на основу ставке (мермер, спајалице) коју одаберете и јачине папирних чаша или других материјала који се користе.
Они би требали процијенити варијансу броја коју очекују да ће резултирати између четири стакленке/кутије користећи њихов производни систем. Која је дозвољена или очекивана разлика у тежини или броју између та четири паковања?
- Најавите колико им је времена потребно за дизајн и израду (препоручује се 1 сат).
- 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.
- Ученици се састају и развијају план свог производног система. Договарају се о материјалима који су им потребни, пишу/цртају свој план и представљају свој план разреду. Тимови могу да тргују неограниченим материјалом са другим тимовима како би развили своју идеалну листу делова.
- Тимови граде своје дизајне.
- Морате одлучити колика је тежина/број голова за сваки тим, на основу ставке (мермер, спајалице) коју одаберете и јачине папирних чаша или других материјала који се користе. Тимови тестирају свој дизајн покретањем свог система и „паковањем“ четири производа. Посматрајте процес паковања, а такође изважите све тегле да бисте се уверили да су близу циљне тежине или да се рачунају. Биће неких разлика, али разлика не би требало да буде већа од једног или два кликера, под претпоставком да је тежина за сваки иста.
- Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
- За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.
Рефлексија ученика (инжењерска свеска)
- Да ли сте успели да креирате производни систем? Ако не, зашто није успео?
- Да ли сте морали да мењате свој писани дизајн док сте заправо градили систем? Ако је тако, који део система је захтевао највише промена у фази изградње?
- Мислите ли да радни инжењери морају прилагодити своје првобитне планове током производног процеса? Зашто би могли?
- Како су стварна тежина или број између четири „пакета“ варирали? Како се овај резултат упоредио са вашом предпроизводњом?
- У ком делу овог процеса сте највише уживали? Зашто?
- Коју идеју коју сте видели спроведену у раду другог тима сматрали сте најиновативнијом? Зашто?
- Да ли сте открили да је у вашој учионици било много дизајна који су задовољили циљ пројекта? Шта вам ово говори о инжењерским плановима?
- Да ли сте открили да је тимски рад учинио овај пројекат успешнијим? Ако не, зашто не? Ако је тако, објасните.
- У стварном производном окружењу, мислите ли да је дизајн „паковања“ - кутије, тегле или кесе - развијен пре, после или у исто време када се производ развија? Шта би за вас имало највише смисла? Зашто?
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.
Сцале Апплицатионс
Ваге имају много користи
Ваге се користе у многим апликацијама - осим одређивања личне тежине. Они су саставни део многих система, јер тежина производа или компоненти утиче на цену производа или услуга. На пример, поштански системи у целом свету темеље трошкове испоруке на тежини писма или пакета који се транспортује. Трговине мјешовитом робом и тржнице воћа користе ваге да одреде шта ће наплатити за воће, поврће, орахе, житарице и зачине. У овим примерима, тежина може бити мало смањена на овај или онај начин без изазивања потешкоћа. Можда ћете добити додатни орах или два или завршити са прстохватом мање зачина без икаквих импликација.
Производно инжењерство
За инжењере у производњи, посебно у фармацеутској индустрији, од кључног је значаја да се тежине или производи или компоненте прецизно измере пре паковања. Произвођачи лекова морају бити сигурни да је доза тачна - близина није довољно добра! Сигурност је на првом месту у производњи!
Инжењери у производњи укључени су у процес производње од планирања до паковања готовог производа. Они раде са алатима као што су роботи, програмабилни и нумерички контролери и системи за вид за фино подешавање монтаже, паковања и отпреме. Они испитују ток и процес производње, тражећи начине да поједноставе производњу, побољшају обрт и смање трошкове. Једна од мера на коју се фокусирају је тежина. Понекад користе камере за пребројавање броја производа који иду у паковање, као што је број колачића у кутији, али врло често користе ваге како би били сигурни да је обећана количина слаткиша, житарица или чак ексера испоручена у кутија. Постоје многе веб локације које приказују радне производне системе - посетите неке од њих да видите како различити системи функционишу! На пример, Јелли Белли медузе се сипају у резервоар током процеса производње. У резервоар се убацују у систем вага који одмерава и распршује тачну количину желеа у различите врсте паковања, укључујући кесе, кутије и тегле.
Рецоммендед Реадинг
- Производно инжењерство и технологија (ИСБН: 0131489658)
- Ваге и ваге (ИСБН: 0747802270)
Писање активности
Напишите есеј или одломак о импликацијама процеса аутоматизације на друштво.
Усклађивање са оквирним програмима
Белешка: Планови лекција у овој серији усклађени су са једним или више следећих скупова стандарда:
- С. Стандарди научног образовања (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- С. 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)
- С. Национално веће наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“ (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- С. Заједнички основни 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 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
- Покрети и силе
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
- Наука и технологија у друштву
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 Б: Физичке науке
Као резултат својих активности, сви ученици би требало да развију разумевање
- Покрети и силе
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
- Наука и технологија у локалним, националним и глобалним изазовима
Научни стандарди следеће генерације, разреди 3-5 (узраст 8-11)
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.
- 3-5-ЕТС1-3.План и извршити фер испитивања у којима се контролишу променљиве и узимају у обзир тачке отказа како би се идентификовали аспекти модела или прототипа који се могу побољшати.
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.
Принципи и стандарди за школску математику (узрасти од 6 до 18 година)
Број и оперативни стандард
- Разумевање бројева, начина представљања бројева, односа међу бројевима и бројевних система
- Рачунајте течно и правите разумне процене
Меасуремент Стандард
- Разумети мерљиве атрибуте објеката и јединица, система и процеса мерења
- Примените одговарајуће технике, алате и формуле за одређивање мерења
представљање
- Створите и користите репрезентације за организовање, бележење и комуникацију математичких идеја
- Користите репрезентације за моделирање и тумачење физичких, социјалних и математичких појава
Уобичајени основни државни стандарди за школску математику: Садржај (узраст од 7 до 10 година)
Мерење и подаци
- Решите проблеме који укључују мерење и процену.
- Матх.Цонтент.3.МД.А.2Измерите и процените запремине течности и масе предмета користећи стандардне јединице грама (г), килограма (кг) и литара (л) .1 Додајте, одузимајте, множите или делите да бисте решили проблеме у једном кораку који укључују масе или запремине које дате су у истим јединицама, на пример, коришћењем цртежа (попут чаше са мерном скалом) за представљање проблема.2
Стандарди за технолошку писменост - сва доба
Природа технологије
- Стандард 1: Студенти ће развити разумевање карактеристика и домета технологије.
- Стандард 2: Студенти ће развити разумевање основних концепата технологије.
- Стандард 3: Студенти ће развити разумевање односа између технологија и веза између технологије и других поља студија.
Дизајн
- 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 12: Студенти ће развити способности за употребу и одржавање технолошких производа и система.
- Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.
Дизајнирани свет
Стандард 19: Студенти ће развити разумевање и моћи ће да бирају и користе производне технологије.
Ви сте тим инжењера производње који је добио изазов да дизајнира, а затим изгради производни систем за испоруку конзистентне тежине или броја мермера или других предмета у серију од четири кутије или тегле.
Фаза истраживања / припреме
- Прегледајте референтни лист ученика. Ако је могуће, посетите неке од виртуелних веб локација за производњу.
Планирање као тим
- Ваш учитељ је вашем тиму обезбедио неке материјале, укључујући дрвене типле, пластичне чиније или папирне чаше, жицу, траку, конац, четири тегле за конзервирање или мале празне кутије. Такође имате велику количину „производа“ који може бити мермер, спајалице или други предмети које је ваш учитељ одабрао. Ваш посао је да дизајнирате производни систем који ће одмерити одређену количину производа и испоручити га у четири тегле или кутије. Морате бити сигурни да је тежина или број на мети и да је доследан између та четири пакета.
- Почните тако што ћете се састати са својим тимом и договорити о дизајну система. Будите креативни и уживајте у процесу!
- Процијените варијацију броја коју очекујете да ће резултирати између четири стакленке/кутије користећи ваш производни систем. Која је дозвољена или очекивана разлика у тежини или броју између та четири паковања?
- Напишите или нацртајте свој план у поље испод (или на засебном папиру).
|
Фаза изградње
- Изградите свој производни систем.
- Погледајте системе које су створили тимови других класа.
- Покрените систем и „запакујте“ четири производа. Ваш учитељ ће одмерити сваки пакет за ваш тим тако да можете видети колико је ваш систем функционисао.
- Оцените резултате својих тимова, попуните радни лист за евалуацију и представите своја сазнања предавању.
Користите овај радни лист за процену резултата вашег тима у лекцији Изгради велико коло:
- Да ли сте успели да креирате производни систем? Ако не, зашто није успео?
- Да ли сте морали да мењате свој писани дизајн док сте заправо градили систем? Ако је тако, који део система је захтевао највише промена у фази изградње?
- Мислите ли да радни инжењери морају прилагодити своје првобитне планове током производног процеса? Зашто би могли?
- Како су стварна тежина или број између четири „пакета“ варирали? Како се овај резултат упоредио са вашом предпродукцијском проценом?
- У ком делу овог процеса сте највише уживали? Зашто?
- Коју идеју коју сте видели спроведену у раду другог тима сматрали сте најиновативнијом? Зашто?
- Да ли сте открили да је у вашој учионици било много дизајна који су задовољили циљ пројекта? Шта вам ово говори о инжењерским плановима?
- Да ли сте открили да је тимски рад учинио овај пројекат успешнијим? Ако не, зашто не? Ако је тако, објасните.
- У стварном производном окружењу, мислите ли да је дизајн „паковања“ - кутије, тегле или кесе - развијен пре, после или у исто време када се производ развија? Шта би за вас имало највише смисла? Зашто?
Превод плана лекције