Електричне поруке: некада и сада - ТриЕнгинееринг.орг Поверед би ИЕЕЕ

Електричне поруке: Тада и сада

Ова лекција усредсређена је на истраживање система електричних порука, од светлосних сигнала који користе Међународни Морзеов код, до размене текстуалних порука. Студенти конструишу једноставан телеграф користећи батерију, жице, прекидач и сијалицу и истражују утицај комуникација на друштво.

Сазнајте о електричним комуникацијама.
Сазнајте више о Морсеовом систему.
Сазнајте о ожичењу, прекидачима и једноставним круговима.
Сазнајте о тимском раду и решавању проблема.
Сазнајте о историји комуникације и њеном утицају на светске догађаје.

Старосни нивои: 8-14

Материјали и припрема

Материјали за израду (за сваки тим)

Потребни материјали

Изолована жица
Д величина батерије
Држач батерије величине Д
Грло сијалице од 1.5 волта
Сијалица од 1.5 волта

Алтернативни материјали

ПацСци Морсе Цоде Кит доступан је код многих продаваца на мрежи.

Материјали за испитивање

Велики комад картона

Тестирање материјала и процеса

Materijali

Велики комад картона

Процес

Нека сваки тим смисли „тајну“ поруку коју ће послати другом тиму користећи Морзеов систем.
Тимови би требали неколико пута увежбати упаљену кодну поруку како би била јасна и читљива. (Савет: притисните прекидач кратко време да бисте видели тачку (.), Држите га дуже да бисте приказали цртицу (-).
Поставите комад картона између два тима, тако да они неће моћи да виде „поруку“, осим у процесу дешифровања светлосног кода.
Нека сваки тим декодира поруку партнерског тима.

Изазов инжењерског дизајна

Дизајн изазов

Део сте тима инжењера који имају изазов да направе радни круг са батеријом, жицама и сијалицом. Прекидач морате додати на такав начин да укључује и искључује сијалицу.

kriterijumi

Мора имати прекидач који може укључити и искључити сијалицу.

Ограничења

Користите само достављене материјале.

Упутства и поступци активности

Разбијте разред у тимове од по 2
Поделите радни лист Електричне поруке: Тада и сада, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Прегледајте Међународни Морзеов код у одељку позадинских концепата. Ако студенти нису упознати са једноставним кругом, дајте преглед помоћу одељка Позадина.
Прегледајте процес инжењерског пројектовања, изазов дизајна, критеријуме, ограничења и материјале. Размислите о томе да питате ученике како би било да користе Морзеов систем на свом мобилном телефону.
Обезбедите сваки тим својим материјалима.
Објасните да ученици морају да направе радни круг са батеријом, жицама и сијалицом. Морају додати прекидач на такав начин да укључује и искључује сијалицу.
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.
Студенти се састају и развијају план за своје коло и прекидач. Требали би скицирати своје коло и укључити папир пре изградње.
Тимови граде своје склопове и прекидаче.
За тестирање:
- Нека сваки тим смисли „тајну“ поруку коју ће послати другом тиму користећи Морзеов систем.
- Тимови би требали неколико пута увежбати упаљену кодну поруку како би била јасна и читљива. (Савет: притисните прекидач кратко време да бисте видели тачку (.), Држите га дуже да бисте приказали цртицу (-).
- Поставите комад картона између два тима, тако да они неће моћи да виде „поруку“, осим у процесу дешифровања светлосног кода.
- Нека сваки тим декодира поруку партнерског тима
Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Идеје за продужење

Нека студенти осмисле ваш властити код за слање порука. То се може учинити светлошћу, звуком, чега год им падне на памет.
Нека трећа студентска група покуша да пресретне поруку коју преносе прва два тима.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

Шта је писала порука другог тима?
Да ли сте имали изазова да разумете поруку другог тима? Ако да, шта?
Шта је писала порука вашег тима?
Да ли је други тим разумео вашу поруку? Ако не, шта је пошло по злу?
Да је ваш тим преносио поруку кључну за светску безбедност ... шта би се догодило?

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.

Процес инжењерског дизајна

Позадине

Историја електронских комуникација

Шта је Самуел урадио
Самуел ФБ Морсе, док је професор уметности и дизајна на Универзитету у Нев Иорку 1835. године, доказао да се сигнали могу преносити жицом. Употребио је импулсе струје за одбијање електромагнета, који је померао маркер да би створио писане кодове на траци папира - изум Морсеове азбуке. Следеће године уређај је модификован да би папир утиснуо тачкама и цртицама. Дао је јавну демонстрацију 1838. године, али тек пет година касније Конгрес је - одражавајући јавну апатију - финансирао 30,000 долара за изградњу експерименталне телеграфске линије од Вашингтона до Балтимора, на удаљености од 40 миља. Шест година касније, чланови Конгреса били су сведоци слања и примања порука преко дела телеграфске линије.

Ширење вести
Данас, уз размену тренутних порука, тешко можемо да замислимо да би пре 150 година могли да прођу месеци да се прошири глас о исходу председничких избора. Али Морсеов изум искористио је потенцијал електронске комуникације која је данас толико распрострањена. 24. маја 1844. године у Балтимору у држави Мериленд одржана је Америчка демократска национална конвенција. Ван Бурен је изгледао вероватни избор, али његов противник, Јамес К. Полк, победио је у номинацији. Ова вест је одмах брзојављена у Вашингтон, али скептици су одбили да поверују. Тек након што су особе стигле возом из Балтимора да потврде извештаје, многи су се уверили у вредност телеграфа. Сада смо дошли да верујемо електронској комуникацији, па чак и да је узимамо здраво за готово! Али ... да ли сте знали да је до 1999. Међународни Морзеов код, прислушкиван на телеграфском кључу, остао међународни стандард за поморску комуникацију великог домета.

Текстуалне поруке или СМС
Размена текстуалних порука или СМС (услуга кратких порука) шаље текст између мобилних телефона или са рачунара или другог ручног уређаја на мобилни телефон. Зашто „кратко?“ Тренутно је најдужа текстуална порука 160 слова, бројева или симбола у латиници. А, за остале абецеде попут кинеске, велика слова је само 70 знакова. Ево како то функционише: ваш мобилни телефон непрекидно шаље и прима поруке о повезивању са телефонских торњева. Ово потврђује „ћелију“ у којој се физички налазите; ћелије су обично око 10 квадратних миља. Текстуална порука користи исти систем путем којег примате позиве. Али, информације се шаљу / примају у текстуалном режиму или у режиму ПДУ (јединица за опис протокола). Звучи познато? Вероватно би Самуел Морсе одобрио!

Међународна правила Морзеовог законика

Међународни Морзеов код
Оно што се данас назива Морзеовим кодом је заправо мало другачије од онога што је Самуел Морсе првобитно створио. 1848. године у Немачкој су уведене неке промене секвенци кода и једанаест слова које су данас признате као светски стандард под називом „Интернатионал Морсе“. Код се временом мало мења. На пример, симбол „@“ додан је 2004. године, комбинујући А и Ц у један знак.

Препознавање симбола
Коришћењем електричних рафала за слање порука у Морсеовом коду, информације се могу слати на релативно приватни начин. Код се може послати електричним путем звука или светла. У овој лекцији ћемо користити прекидач и апарат за осветљење да покажемо систем Морсеове азбуке. Употреба светла за писање порука у Морсеовом коду датира из 1867. године. Појавом електричних светла у 1890-има, „жаруља која светли“ постала је ефикасан алат за сигнализацију.

писмо	код	писмо	код	писмо	код	Број	код	Симболи	код
A	·-	N	-·	ä	· - · -	0	-	Раздобље [.]	· - · - · -
B	- ···	O	-	à	· - · -	1	· —-	Зарез [,]	- ·· -
C	- · - ·	P	· - ·	ĉ	- · - ··	2	·· -	Знак питања [?]	·· - ··
D	- ··	Q	- · -	ch	-	3	··· -	Апостроф [']	· —- ·
E	·	R	· - ·	ð	·· - ·	4	···· -	узвик [!]	- · - · -
F	·· - ·	S	···	è	· - ·· -	5	······	Коса црта [/]	- ·· - ·
G	- ·	T	-	é	·· - ··	6	- ····	Амперсанд [&]	· ···
H	····	U	·· -	ĝ	- · - ·	7	- ···	Дебело црево [:]	- ···
I	··	V	··· -	ĥ	- · - ·	8	- ··	Тацка зарез [;]	- · - · - ·
J	·—	W	·–	ĵ	· - ·	9	—- ·	Цртица [-]	- ···· -
K	- · -	X	- ·· -	ñ	- · -			На знаку [@]	· - · - ·
L	· - ··	Y	- · -	ö	—·			Подвући [_]	·· - · -
M	-	Z	- ··	ü	·· -

Јохн Георге Пхиллипс Легаци

Титаниц Херо
Већини људи је позната катастрофа Титаниц, када је око 1500 људи страдало док је Титаниц тонуо након удара у ледени брег 1912. Многи људи криве дизајнера брода за то што Титаниц није опремио са довољно животних чамаца да спаси све појединце на првом путовању. Али неки људи би се такође могли осврнути на дух Џона Џорџа Филипса, који се осврнуо на нову технологију телеграфа, засновану на законику Самуела Морсеа, како би непрестано слао честе вапаје за помоћ. Џона су звали "Јацк" или "Спаркс" Пхиллипс, јер је тако брзо "умро"! Захваљујући његовим напорима, спашени су многи који би вероватно страдали у леденим водама Атлантика.

У изјави коју је 1998. године дао председник Америчког радио удружења, поднетој Пододбору за односе са послодавцима и запосленима у Сједињеним Државама:

„Од тренутка када је Јохн Пхиллипс послао СОС у Морсеовом коду са С / С Титаница, радио оператори су обезбедили сигурносну комуникациону мрежу неопходну за поморце широм света. Потонуће Титаника 1912. године учинило је незаборавним важност бродског радијског оператора / радио-службеника током наредних деценија. Предани и храбри главни радио-оператер Јохн Г. Пхилипс одбио је да напусти своје место на бежичном радију док је Титаниц тонуо. Те ноћи спашено је преко 700 живота у леденим водама северног Атлантика због његових херојских поступака.
Иако је технологија пријема и преноса бежичне телеграфије напредовала много од Титаница, улога бродског радио оператера остала је константна, да одржава, поправља и користи мрежу бежичних комуникација брод-брод како би донео брз одговор на ванредне ситуације на мору. „СОС“ послан Морсеовим кодом дословно је спасио животе десетинама хиљада посаде и путника који су извучени из мора због ове сигурносне мреже и њених бродских радио оператора. Када су се несреће догодиле на мору, радиотелеграф је увек био познат као најбоља шанса за опстанак морнара и путника
Као резултат тога, потреба за посвећеним специјалистом за комуникације препозната је у Закону о бродовима из 1919. године, који је захтевао путовање бродовима преко океана да носе квалификовано радио особље за надгледање и управљање бежичном мрежом. Међународни уговори потписани након катастрофе Титаниц створили су улогу радио оператерима на теретним бродовима и основали америчку агенцију која ће на крају постати ФЦЦ (Савезна комисија за комуникације), за надгледање таласа и лиценцирање радио оператора. “

Шта је једноставан круг?

Симпле Цирцуит

Једноставно коло састоји се од три минимална елемента која су потребна за довршавање функционалног електричног кола: извора електричне енергије (батерија), путање или проводника по коме струја тече (жица) и електричног отпорника (лампе) који је било који уређај који захтева струја за рад. Илустрација испод приказује једноставан круг који садржи једну батерију, две жице, прекидач и сијалицу. Проток електричне енергије иде од терминала са великим потенцијалом (+) батерије кроз сијалицу (осветљавајући је) и назад до негативног (-) терминала, у непрекидном протоку када је прекидач у положају "укључено", тако да струја може проток.

Шематски дијаграм једноставног круга

Следи шематски дијаграм једноставног кола који приказује електронске симболе за батерију, прекидач и сијалицу.

Симулација прекидача одвајањем жице
Можете направити сирови прекидач тако што ћете искључити једну од жица и наизменично је додиривати и уклањати са металног кућишта сијалице. Зашто се светло гаси кад се жица више не додирује? Када се жица уклони, електрони би морали да струје кроз ваздух да би завршили коло. Да би електрони текли кроз ваздух потребно је много више енергије него што је доступно, јер су готово сви електрони у ваздуху чврсто везани за атоме. Исто важи и за све остале материјале познате као изолатори. Провизорни прекидач направљен одвајањем и поновним повезивањем жице ради потпуно исто као произведени прекидач, осим што су произведени поузданији. Све што раде је да ископчају и поново повежу жице када померите ручицу, притиснете дугме, окренете дугме или померите дугме.

речник

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.
Итерација: Тестирање и редизајн су једна итерација. Поновите (више понављања).
Систем Морзеовог кода: Систем слања порука који користи дуге и кратке звукове или тачке и цртице за представљање слова и бројева.
Прототип: Радни модел решења за тестирање.
Семјуел ФБ Морзе: Проналазач система Морзеове шифре.
Једноставно коло: Састоји се од три минимална елемента која су потребна за комплетирање функционисања електричног кола: извора електричне енергије (батерије), путање или проводника по коме струја тече (жица) и електричног отпорника (лампе) који је сваки уређај који захтева електрична енергија за рад.
СМС (Схорт Мессаге Сервице)/Тект Мессагинг: Шаље текст између мобилних телефона, или са рачунара или другог ручног уређаја на мобилни телефон.
Телеграф: Систем помоћу којег се поруке могу слати електронским путем. Ставља поруке у код и шаље их путем жица.

Копајте дубље

Интернет Цоннецтионс

Рецоммендед Реадинг

Морзеова азбука која ради за радио-аматере (ИСБН: 978-1625950024)

Писање активности
Напишите есеј или одломак који истражује инжењеринг који стоји иза тога како сателитски радио функционише. Који су претходни изуми били потребни да би се створила ова нова технологија? Зашто аутомобили опремљени сателитским радиом губе сигнал када су у гаражи или тунелу?

Усклађивање наставног програма

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 Б: Физичке науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

Светлост, топлота, електрицитет и магнетизам

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

Наука и технологија у друштву

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

Историја науке

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

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

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

Наука и технологија у друштву

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

Историја науке

Национални стандарди научног образовања Разреди 9-12 (узраст 14-18 година)

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

Национални стандарди научног образовања Разреди 9-12 (узраст 14-18 година)

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
Историјске перспективе

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.

Таласи и њихове примене у технологијама за пренос информација

Студенти који покажу разумевање могу:

4-ПС4-3. Генеришите и упоредите више решења која користе обрасце за пренос информација.

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.

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.

Стандарди за технолошку писменост - сва доба

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.

Способности за технолошки свет

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

Дизајнирани свет

Стандард 17: Студенти ће развити разумевање и моћи ће да бирају и користе информационе и комуникационе технологије.

Студентски радни лист

Једноставни прекидач који демонстрира међународни Морсе

Да ли сте знали?

„Електричне поруке: некада и сада“ у Међународном Морзеовом коду је:

.- ... -.-. - .-. .. -.-. / -. …… .- -. . … -… / -…. . -. / .- -. - .. / -. - .–

Изгради свој!

Први корак:

Дизајнирајте радни круг који укључује батерију и сијалицу на папиру.
Изградите свој дизајн радног кола користећи батерију, жице и сијалицу.
Затим додајте прекидач на такав начин да прекидач укључује и искључује сијалицу.

Корак други:

Смислите „тајну“ поруку коју ћете послати другој студентској групи.
Увежбавајте „слање“ поруке користећи Међународни Морсеов код док не будете сигурни да ће други тим разумети вашу поруку. (Савет: притисните прекидач кратко време да бисте видели тачку (-), држите је дуже да се прикаже даск ().
http://www.privateline.com/Cellbasics/Cellbasics.html

Необвезна идеја један:

Осмислите свој код за слање порука. Ово се може постићи светлошћу, звуком, чега год се сетите!

Необвезна идеја два:

Нека трећа студентска група покуша да пресретне поруку која се преноси у другом кораку горе.

Питања: