วงจร Buzzer สองปุ่ม
แผนการสอนนี้จะสำรวจสถานการณ์ในแต่ละวัน โดยที่ปุ่มตั้งแต่สองปุ่มขึ้นไปจะส่งเสียงกริ่ง นักเรียนจะเรียนรู้ว่าวงจรประเภทนี้มีโครงสร้างอย่างไรโดยการสร้างโมเดลออดแบบสองปุ่มจากสายไฟ แบตเตอรี่ ปุ่ม (สวิตช์) และออด
- เรียนรู้ว่าสวิตช์ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร
- เรียนรู้การวาดไดอะแกรมการเดินสายพื้นฐาน
- เรียนรู้ว่าวงจรไฟฟ้าในตัวกริ่งสองปุ่มทำงานอย่างไร
- เรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานเป็นทีมและการทำงานเป็นกลุ่ม
ระดับอายุ: 8-14
วัสดุก่อสร้าง (สำหรับแต่ละทีม)
วัสดุที่จำเป็น
- ถังขยะขนาดเล็กหรือกล่องกระดาษแข็งสี่ใบเพื่อแยกขยะรีไซเคิล
- กล่องกระดาษแข็งที่ชำรุดหรือแผ่นกระดาษแข็งอื่นๆ
- ม้วนกระดาษ (ห่อ อาร์ต) หรือแผ่นบุรองหิ้ง (ใช้สำหรับสายพานลำเลียง)
- ตาข่ายหลวม
วัสดุเสริม
- พัดลมหรือไดร์เป่าผม
- บันไดหรือสตูลขั้นบันได (เพื่อให้เปลี่ยนความสูงของราง ฯลฯ)
- แท่งแม่เหล็กหรือแม่เหล็กขนาดใหญ่อื่นๆ
วัสดุทดสอบ
- ความหลากหลายของวัสดุรีไซเคิลที่สะอาดและแห้ง (พลาสติก แก้ว กระป๋องโลหะ/อลูมิเนียม และกระดาษ) ในถังขยะหรือกล่องรีไซเคิลขนาดใหญ่
- โต๊ะยาวหรือโต๊ะสั้นสองสามตัววางชิดกัน
วัสดุ
- ความหลากหลายของวัสดุรีไซเคิลที่สะอาดและแห้ง (พลาสติก แก้ว กระป๋องโลหะ/อลูมิเนียม และกระดาษ) ในถังขยะหรือกล่องรีไซเคิลขนาดใหญ่
- โต๊ะยาวหรือโต๊ะสั้นสองสามตัววางชิดกัน
กระบวนการ
วางการออกแบบบนโต๊ะยาว (หรือวางโต๊ะสั้นสองสามโต๊ะไว้ด้วยกัน) เพิ่มวัสดุรีไซเคิลลงในการออกแบบ และจัดทำเอกสารว่าการออกแบบแต่ละชิ้นแยกประเภทขยะรีไซเคิลออกเป็นถังขยะแยกกันได้ดีเพียงใด
การออกแบบที่ท้าทาย
คุณคือทีมวิศวกรที่ได้รับความท้าทายในการวาดแผนผังของการพัฒนาวงจรออดแบบสองปุ่มซึ่งจะจำลองว่ากริ่งประตูทั้งด้านหน้าและด้านหลังจะส่งเสียงกริ่งหรือกริ่งประตูได้อย่างไร
เกณฑ์
- ต้องวาดแผนผัง
- Buzzer ควรจำลองว่ากริ่งประตูดังขึ้นอย่างไร
ข้อ จำกัด
- ใช้เฉพาะวัสดุที่ให้มา
- แบ่งชั้นเรียนออกเป็นทีม 3-4
- แจกแผ่นงานวงจร Buzzer สองปุ่ม และกระดาษบางแผ่นสำหรับการออกแบบร่างภาพ
- อภิปรายหัวข้อในส่วนแนวคิดเบื้องหลัง อภิปรายว่ากริ่งประตูทำงานอย่างไร มีตัวอย่างเสียงออดแบบสองปุ่มให้นักเรียนดู
- ทบทวนกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม ความท้าทายด้านการออกแบบ เกณฑ์ ข้อจำกัด และวัสดุ
- จัดหาวัสดุให้แต่ละทีม
- อธิบายว่านักเรียนต้องวาดแผนผังและสร้างออดสองปุ่ม
- ประกาศระยะเวลาที่พวกเขาต้องออกแบบและสร้าง (แนะนำ 1 ชั่วโมง)
- ใช้ตัวจับเวลาหรือนาฬิกาจับเวลาออนไลน์ (คุณสมบัตินับถอยหลัง) เพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะตรงต่อเวลา (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch) ให้ "การตรวจสอบเวลา" เป็นประจำแก่นักเรียนเพื่อให้พวกเขาทำงานต่อไปได้ หากพวกเขาประสบปัญหา ให้ถามคำถามที่จะนำพวกเขาไปสู่ทางแก้ไขได้เร็วขึ้น
- แนะนำให้นักเรียนวาดแผนผังของการตั้งค่าออดสองปุ่มก่อนเริ่มสร้าง
- ทีมสร้างการออกแบบของพวกเขา
- ทดสอบการออกแบบออดโดยใช้แบตเตอรี่ D
- ในชั้นเรียน ให้อภิปรายคำถามสะท้อนความคิดของนักเรียน
- สำหรับเนื้อหาเพิ่มเติมในหัวข้อ ให้ดูส่วน "ขุดลึก"
แนวคิดส่วนขยาย
นักเรียนสร้างวงจรออดสองปุ่มที่ส่งจากห้องเรียนหนึ่งไปยังอีกห้องหนึ่ง!
ภาพสะท้อนของนักเรียน (สมุดบันทึกวิศวกรรม)
- มีการจำกัดจำนวนสวิตช์ที่คุณสามารถต่อเข้าด้วยกันเพื่อให้เสียงกริ่งดังขึ้นหรือไม่ ถ้าใช่ ทำไม? ถ้าไม่มีทำไมไม่?
- แนวคิดวงจรเดียวกันนี้จะใช้ได้กับที่เปิดประตูโรงรถที่มีปุ่มสองปุ่ม (ปุ่มหนึ่งอยู่ในรถและอีกปุ่มหนึ่งในโรงรถ) ทำไม? ทำไมจะไม่ล่ะ?
การปรับเปลี่ยนเวลา
บทเรียนสามารถทำได้ในเวลาเพียง 1 คาบสำหรับนักเรียนที่มีอายุมากกว่า อย่างไรก็ตาม เพื่อช่วยให้นักเรียนไม่รู้สึกเร่งรีบและรับประกันความสำเร็จของนักเรียน (โดยเฉพาะสำหรับนักเรียนที่อายุน้อยกว่า) ให้แบ่งบทเรียนออกเป็นสองช่วงเพื่อให้นักเรียนมีเวลาระดมสมองมากขึ้น ทดสอบแนวคิด และสรุปการออกแบบ ดำเนินการทดสอบและซักถามในคาบเรียนถัดไป
Simple Circuit คืออะไร?
วงจรอย่างง่าย วงจรอย่างง่ายประกอบด้วยองค์ประกอบขั้นต่ำสามอย่างที่จำเป็นสำหรับวงจรไฟฟ้าที่ใช้งานได้: แหล่งกำเนิดไฟฟ้า (แบตเตอรี่) เส้นทางหรือตัวนำที่กระแสไฟฟ้าไหล (ลวด) และตัวต้านทานไฟฟ้า (หลอดไฟ) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ใด ๆ ที่ต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงาน ภาพประกอบด้านล่างแสดงวงจรง่ายๆ ที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่หนึ่งก้อน สายไฟสองเส้น สวิตช์ และหลอดไฟ การไหลของไฟฟ้ามาจากขั้วไฟฟ้าศักย์สูง (+) ของแบตเตอรี่ผ่านหลอดไฟ (ทำให้สว่างขึ้น) และย้อนกลับไปยังขั้วลบ (-) ในกระแสต่อเนื่องเมื่อสวิตช์อยู่ในตำแหน่งเปิด เพื่อให้กระแสไฟสามารถ ไหล.
แผนผังของวงจรอย่างง่าย
ต่อไปนี้เป็นแผนผังของวงจรอย่างง่ายที่แสดงสัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์ของแบตเตอรี่ สวิตช์ และหลอดไฟ
การจำลองสวิตช์
จำลองสวิตช์โดยถอดสายไฟหรือใส่ดินสอ
มีหลายวิธีที่คุณสามารถจำลองสวิตช์ในวงจรอย่างง่ายได้ เพียงแค่ถอดและเปลี่ยนสายไฟจากหลอดไฟก็สามารถใช้เป็นสวิตช์ได้ สวิตช์แบบง่ายๆ อีกแบบหนึ่งสามารถทำได้โดยติดปลายสายไฟด้านหนึ่งเข้ากับปลายยางลบของดินสอโดยใช้หนังยาง จากนั้นติดแถบยางอีกอันเข้ากับปลายอีกด้านของดินสอ และเพียงแค่วางปลายอีกข้างหนึ่งทับบน – จากนั้นปิด – ลวดเชื่อมต่อ คุณได้สร้างสวิตช์แล้ว ตัวนำไฟฟ้าประเภทอื่นๆ ยังสามารถนำไปใช้ในการออกแบบสวิตช์ได้อีกด้วย เช่น ฟอยล์อลูมิเนียม กิ๊บติดผม คลิปหนีบกระดาษ ที่หนีบกระดาษ และปากกาโลหะบางชนิด
อ่านหนังสือที่แนะนำ
- ฉวัดเฉวียน! สร้างออดไฟฟ้าของคุณเอง (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
- ซีรี่ส์ผู้เห็นเหตุการณ์ DK: การไฟฟ้า (ISBN: 0751361321)
- ผู้เห็นเหตุการณ์ไฟฟ้า โดย Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
- How Science Works โดย Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)
กิจกรรมเขียน
เขียนเรียงความหรือย่อหน้าที่อธิบายตัวอย่างอื่นๆ ของปุ่มสองปุ่ม (สวิตช์) ที่ใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้า (ประตูโรงรถ ไฟบันได คอมพิวเตอร์ที่เสียบปลั๊กไฟ) วงจรเหล่านี้แตกต่างจากตัวอย่างออดอย่างไร?
การปรับให้เข้ากับกรอบหลักสูตร
หมายเหตุ แผนการสอนในชุดนี้สอดคล้องกับมาตรฐานชุดใดชุดหนึ่งดังต่อไปนี้:
- ส. มาตรฐานการศึกษาวิทยาศาสตร์ (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- S. มาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไป (http://www.nextgenscience.org/)
- มาตรฐานของสมาคมการศึกษาเทคโนโลยีระหว่างประเทศเพื่อการรู้หนังสือทางเทคโนโลยี (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- ส. สภาครูคณิตศาสตร์แห่งชาติ หลักการและมาตรฐานวิชาคณิตศาสตร์ของโรงเรียน (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- S. มาตรฐานของรัฐแกนกลางทั่วไปสำหรับคณิตศาสตร์ (http://www.corestandards.org/Math)
- สมาคมครูวิทยาการคอมพิวเตอร์ K-12 มาตรฐานวิทยาการคอมพิวเตอร์ (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
มาตรฐานการศึกษาวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เกรด K-4 (อายุ 4 – 9)
เนื้อหามาตรฐาน A: วิทยาศาสตร์เป็นการสอบถาม
จากการทำกิจกรรม นักเรียนทุกคนควรพัฒนา
- ความสามารถที่จำเป็นในการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์
- ความเข้าใจเกี่ยวกับการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์
เนื้อหามาตรฐาน ข: วิทยาศาสตร์กายภาพ
จากการทำกิจกรรม นักเรียนทุกคนควรพัฒนาความเข้าใจใน
- แสง ความร้อน ไฟฟ้า และแม่เหล็ก
เนื้อหามาตรฐาน E: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
จากการทำกิจกรรม นักเรียนทุกคนควรพัฒนา
- ความเข้าใจเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
มาตรฐานการศึกษาวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เกรด 5-8 (อายุ 10 – 14 ปี)
เนื้อหามาตรฐาน A: วิทยาศาสตร์เป็นการสอบถาม
จากการทำกิจกรรม นักเรียนทุกคนควรพัฒนา
- ความสามารถที่จำเป็นในการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์
- ความเข้าใจเกี่ยวกับการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์
เนื้อหามาตรฐาน ข: วิทยาศาสตร์กายภาพ
จากการทำกิจกรรม นักเรียนทุกคนควรพัฒนาความเข้าใจใน
- การถ่ายโอนพลังงาน
เนื้อหามาตรฐาน E: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
จากการทำกิจกรรม นักเรียนทุกคนควรพัฒนา
- ความเข้าใจเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
Next Generation Science Standards เกรด 3-5 (อายุ 8-11 ปี)
นักเรียนที่แสดงความเข้าใจสามารถ:
- 4-PS3-4. นำแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการออกแบบ ทดสอบ และปรับแต่งอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง
Next Generation Science Standards เกรด 3-5 (อายุ 8-11 ปี)
การออกแบบทางวิศวกรรม
นักเรียนที่แสดงความเข้าใจสามารถ:
- 3-5-ETS1-1 กำหนดปัญหาการออกแบบอย่างง่ายที่สะท้อนถึงความต้องการหรือความต้องการที่มีเกณฑ์ที่กำหนดไว้สำหรับความสำเร็จและข้อจำกัดด้านวัสดุ เวลา หรือต้นทุน
- 3-5-ETS1-2 สร้างและเปรียบเทียบวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้หลายอย่างกับปัญหาโดยพิจารณาว่าแต่ละวิธีมีแนวโน้มที่จะตรงตามเกณฑ์และข้อจำกัดของปัญหามากน้อยเพียงใด
Next Generation Science Standards เกรด 6-8 (อายุ 11-14 ปี)
การออกแบบทางวิศวกรรม
นักเรียนที่แสดงความเข้าใจสามารถ:
- MS-ETS1-2 ประเมินโซลูชันการออกแบบที่แข่งขันกันโดยใช้กระบวนการที่เป็นระบบเพื่อกำหนดว่าโซลูชันเหล่านี้ตรงตามเกณฑ์และข้อจำกัดของปัญหาได้ดีเพียงใด
มาตรฐานการรู้หนังสือทางเทคโนโลยี – ทุกวัย
ออกแบบ
- มาตรฐานที่ 8: นักเรียนจะพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับคุณลักษณะของการออกแบบ
- มาตรฐานที่ 9: นักศึกษาจะพัฒนาความเข้าใจในการออกแบบทางวิศวกรรม
มาตรฐานที่ 10 นักศึกษาจะได้พัฒนาความเข้าใจในบทบาทของการแก้ไขปัญหา การวิจัยและพัฒนา การประดิษฐ์และนวัตกรรม และการทดลองในการแก้ปัญหา
การทำงานเป็นทีม คุณต้องพัฒนาวงจรออดแบบสองปุ่มที่จะจำลองว่ากริ่งประตูทั้งด้านหน้าและด้านหลังสามารถส่งเสียงกริ่งหรือกริ่งประตูได้อย่างไร
- อ่านเอกสารอ้างอิงสำหรับนักเรียนที่จัดให้กับทีมของคุณ
- วาดแผนผังของการตั้งค่าออดสองปุ่มด้านล่าง
- เมื่อทีมของคุณมีแผนภาพที่ใช้งานได้แล้ว ให้สร้างวงจรด้วยชิ้นส่วนที่ครูของคุณจัดให้ (สายไฟ แบตเตอรี่ ปุ่มสองปุ่ม (สวิตช์) และออด)
- ตอบคำถามที่ตามมาในใบงานของนักเรียนนี้
- นำเสนอการออกแบบกลุ่มของคุณต่อชั้นเรียนหลังการก่อสร้าง
วาดแผนผังของการออกแบบวงจรออดสองปุ่มในกล่องด้านล่าง
|
มีการจำกัดจำนวนสวิตช์ที่คุณสามารถต่อเข้าด้วยกันเพื่อให้เสียงกริ่งดังขึ้นหรือไม่ ถ้าใช่ ทำไม? ถ้าไม่มีทำไมไม่?
แนวคิดวงจรเดียวกันนี้จะใช้ได้กับที่เปิดประตูโรงรถที่มีปุ่มสองปุ่ม (ปุ่มหนึ่งอยู่ในรถและอีกปุ่มหนึ่งในโรงรถ) ทำไม? ทำไมจะไม่ล่ะ?
แนวคิดขั้นสูง — สร้างวงจรออดสองปุ่มที่ส่งจากห้องเรียนหนึ่งไปยังอีกห้องหนึ่ง!
แปลแผนการสอน