İnteraktif Gumball Makinesi

Materyal Oluşturma (Her ekip için)

Faaliyet 2 ve 3 için Gerekli Malzemeler (Olasılıklar Tablosu)

• Karton kutular  
• 2 Litre plastik şişeler  
• Kağıt bardaklar  
• Popsicle çubukları  
• Dübeller 
• Şiş  
• kil  
• Boru temizleyiciler  
• Makas  
• Lastik bantlar 
• dizi  
• Kağıt tutacağı  
• Bağlama klipsleri  
• Stok kartı ve / veya dosya klasörleri  
• Karton parçalar (birkaç kutuyu farklı boyutlarda parçalara ayırın)  
• Maskeleme bandı  
• 6 'Boru (boru izolatörü boyuna ikiye kesilmiş) - takım başına 1  
• Xacto Bıçağı (Öğretmen İçin)   

Test Malzemeleri

• Gumballs (veya okulunuz sakıza izin vermiyorsa sakızları temsil eden bilyeler)
• Kağıt bardaklar
• Atık kağıt sepeti (küçük öğrenciler için)

1. Sınıfı 3-4 kişilik takımlara ayırın.
2. İnteraktif Gumball Makinesi çalışma sayfasının yanı sıra tasarımların eskizini yapmak için bazı kağıt parçalarını dağıtın.
3. Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın.
   • Aktivite 1: Sakız makinelerinin arkasındaki geçmişi okuyun ve ana tasarım zorluğuna bir yol gösterici olarak tartışın. Öğrencilere daha önce ne tür otomatik satış makineleri gördüklerini ve okulda veya kasabalarında / şehirlerinde ne tür satış makineleri olmasını istediklerini sorun.
   • Aktivite 2: Gumball slaydı - Öğrencilere sakız kaydırmalarını yaparken yerçekimini ve enerjiyi keşfedeceklerini açıklayın.
   • Etkinlik 3: Gumball Makinesi - Etkileşimli veya etkileşimin ne anlama geldiğini tartışmak için zaman ayırın. Öğrencilerden bunu tanımlamalarını ve ardından bazı örnekler vermelerini isteyin.
     • Etkileşim - iki veya daha fazla nesnenin birbirini etkilemesi nedeniyle ortaya çıkan bir eylem türüdür.
     • Etkileşimli - birbirleriyle oyunculuk.
       • Örnek: Video Oyunları- kullanıcı ve oyun arasındaki etkileşim. Etkileşimli çünkü oyunun ilerlemesi için kullanıcının oyuna katılmasını gerektiriyor.
     • Öğrencilerin sakız makinelerinin nasıl etkileşimli olacağını düşünmelerini sağlamak için aşağıdaki fotoğrafları gösterebilirsiniz: (Resimleri getirin)
4. Her Aktivite için Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin.
5. Her takıma malzemelerini sağlayın.
6. Öğrencilerin 3 etkinliği tamamlaması gerektiğini açıklayın.
   • Etkinlik 1: Sakız makinesinin tarihini öğrenin.
   • Aktivite 2: Bir sakız slaytı tasarlayın ve oluşturun.
   • Etkinlik 3: Etkileşimli bir sakız makinesi tasarlayın ve inşa edin.
7. Tasarlamaları ve inşa etmeleri gereken süreyi duyurun:
   • Etkinlik 1: Gumball Makinesinin Tarihçesi (1/2 saat).
   • Etkinlik 2: Gumball Kaydırağı (1 saat).
   • Etkinlik 3: Etkileşimli Sakız Makinesi (1-2 saat).
8. Zamanında kalmanızı sağlamak için bir zamanlayıcı veya çevrimiçi bir kronometre (geri sayım özelliği) kullanın. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Öğrencilere, görevde kalmaları için düzenli "zaman kontrolleri" verin. Mücadele ediyorlarsa, onları daha hızlı çözüme götürecek sorular sorun.
9. Öğrenciler buluşur ve Etkinlik 2 için bir plan geliştirir: sakız slaytları.
10. Takımlar sakız slaytlarını oluşturur.
11. Her ekip, mermeri slaytlarının üstüne yerleştirerek ve bir bardağa yuvarlanmasına izin vererek slayt tasarımlarını test eder. Öğrenciler bardağı nereye yerleştirmek istediklerine karar verebilirler. Öğrenciler, mermerin yolda kalıp kalmadığını ve kupaya düşüp düşmediğini belgelemelidir.
12. Aşağıdaki soruları kullanarak bir sınıf tartışması yapın:
    • Sakızın slaytta aşağı doğru hareket etmesine neden olan nedir? (Yerçekimi)
    • Siz onu bırakmadan önce sakızın ne tür bir enerjisi var? (Potansiyel enerji)
    • Sakız salgıladıktan sonra ne tür bir enerjiye sahip olur? (Kinetik enerji)
    • En yüksek miktarda potansiyel enerjiyi nerede bulacaksınız? Neden? (Slaydın üst kısmı, çünkü slayttaki en yüksek nokta, PE = mgh)
    • En fazla kinetik enerji miktarını nerede bulacaksınız? Neden? (Slaydın alt kısmı, çünkü sakız orada en hızlı hareket edecek, KE = 1 / 2mv2)
    • Sakız işe yarıyor mu? Neden? (Evet, üzerine etki eden bir kuvvete sahiptir ve kızakta bir mesafe aşağı hareket eder, W = fd)
    • Sakızınızın kaydırakta daha hızlı gitmesini nasıl sağladınız? (Sürgünün eğimini veya uzunluğunu veya her ikisini birden artırın.)
    • Sakızın içine düşmesi için bardağınızı nereye koyacaksınız? (Bu her takım için farklı olacaktır.)
    • Sakız neden devam etmek istiyor? (İtme)
    • Sakızı nasıl yavaşlatabilirsin? (Sürtünme yaratın)
13. Öğrenciler, Etkinlik 3: interaktif sakız makinesi ile tanışır ve bir plan geliştirir.
14. Takımlar interaktif sakız makinelerini oluşturur.
15. Her takım, sakızı makinelerinin içindeki bir başlangıç ​​noktasına yerleştirerek ve bir bardağa düşene kadar yolu takip etmesine izin vererek sakız makinesi tasarımını test eder. Öğrenciler etkileşimli öğelerin ve döngülerin nasıl çalıştığını göstermelidir. Öğrenciler, sakızın başlangıç ​​noktasından bardağa gitmesinin ne kadar sürdüğünü belgelemelidir. Küçük öğrenciler için sakızları yakalamak için bardak yerine atık kağıt sepeti kullanın.
16. Sınıf olarak, öğrenci yansıtma sorularını tartışın.
17. Konuyla ilgili daha fazla içerik için "Daha Derin Kazma" bölümüne bakın.

Öğrenci Yansıması (mühendislik defteri)

1. Ne iyi gitti?
2. Ne iyi gitmedi?
3. İnteraktif sakız makinenizin en sevdiğiniz öğesi nedir?
4. Yeniden tasarlamak için zamanınız olsaydı, ne gibi değişiklikler yapardınız?

Ders, daha büyük öğrenciler için 1 ders dönemi kadar kısa bir sürede yapılabilir. Bununla birlikte, öğrencilerin acele hissetmelerine yardımcı olmak ve öğrenci başarısını sağlamak için (özellikle daha genç öğrenciler için) dersi iki döneme ayırın, öğrencilere beyin fırtınası yapmaları, fikirleri test etmeleri ve tasarımlarını tamamlamaları için daha fazla zaman verin. Bir sonraki sınıf döneminde testi ve sorgulamayı gerçekleştirin.

• Hızlanma: Bir cismin hızını değiştirme hızı. Bir cisim hızını veya yönünü değiştiriyorsa hızlanıyor demektir. Bir nesne hızını değiştiriyorsa hızlanıyordur (hem hızlanıyor hem de yavaşlıyor). 
• Kısıtlamalar: Malzeme, zaman, ekibin büyüklüğü vb. ile ilgili sınırlamalar.
• Kriterler: Tasarımın genel boyutu vb. gibi karşılaması gereken koşullar.
• Enerji: İş yapabilme kapasitesi. Harekete neden olmak için bir kuvvet (itme veya çekme) kullandığınızda çalışırsınız.  
• Mühendisler: Dünyanın mucitleri ve problem çözücüleri. Mühendislikte yirmi beş ana uzmanlık tanınır (infografiğe bakın).
• Mühendislik Tasarım Süreci: Süreç mühendisleri sorunları çözmek için kullanır. 
• Mühendislik Zihni Alışkanlıkları (EHM): Mühendislerin düşündüğü altı benzersiz yol.
• Kuvvet: Bir nesnenin başka bir nesneyle etkileşiminden kaynaklanan bir nesneyi itme veya çekme.  
• Sürtünme: Bir cismin hareketine karşı koyan kuvvet.
• Yerçekimi: Nesnelerin dünyanın merkezine doğru düşme eğiliminde olan çekim kuvveti.  
• Etkileşim: İki veya daha fazla nesnenin birbirini etkilemesiyle meydana gelen bir tür eylem.  
• Etkileşimli: Birbirleriyle hareket etmek. 
• Kinetik Enerji: Hareket enerjisi. Hareket eden tüm cisimlerin kinetik enerjisi vardır. Kinetik enerji miktarı bir cismin kütlesine ve hızına bağlıdır. Kinetik enerji formülü KE=1/2mv2'dir. [m = cismin kütlesi, v = cismin hızı]
• Yineleme: Test ve yeniden tasarım bir yinelemedir. Tekrarla (birden çok yineleme).
• Kütle: Bir cisimdeki madde miktarı.  
• Hareket: Bir referans çerçevesinde belirli bir gözlemci tarafından ölçülen zamana göre bir cismin pozisyonundaki değişiklik. 
• Potansiyel Enerji: Konumun enerjisi. Potansiyel enerji miktarı, bir cismin kütlesine ve yüksekliğine bağlıdır. Potansiyel enerji formülü PE=mgh'dir. [m = cismin kütlesi, g = yerçekimine bağlı ivme (9.8 m/s2 ), h = cismin yüksekliği]  
• Prototip: Test edilecek çözümün çalışan bir modeli.
• Hız: Bir nesnenin ne kadar hızlı hareket ettiği.  
• Hız: Bir cismin konumunu değiştirme hızı. Momentum: Hareket halindeki kütle. Momentum miktarı, ne kadar maddenin hareket ettiğine ve maddelerin ne kadar hızlı hareket ettiğine bağlıdır. 
• Ağırlık: Dünyanın yerçekimi kuvvetinin vücut üzerindeki kuvveti.  
• İş: Bir cismi belli bir mesafe boyunca hareket ettirmeye zorlamak. İş formülü W = fd'dir. [f= cisme uygulanan kuvvet, d = cismin yer değiştirmesi].

Önerilen Kaynaklar

• Otomat Makineleri: Bir Amerikan Sosyal Tarihi (ISBN: 978-0786413690) Otomat Makineleri (ISBN: 978-0981960012)

Yazma aktivitesi 

• Öğrencilere sakız makinelerinin "hayatındaki bir gün" hakkında kısa hikayeler yazmalarını sağlayın. Sakız makinesi kiminle tanışır ve ne olur? Sakız makinesi ondan sakız alan çocukların hayatını nasıl değiştiriyor?  
• Öğrenciler ayrıca oyuncak mağazasına daha fazla müşteri çekmek için bir reklam oluşturabilirler. Reklamda etkileşimli sakız makinesini içermelidirler. Çocuklar neden bu oyuncak mağazasına gelsin? Etkileşimli sakız makinesi neden ziyaret edilmeli?

Müfredat Çerçevelerine Uyum

Not: Bu serideki ders planları, aşağıdaki standartlardan bir veya daha fazlasıyla uyumludur:  

• ABD Bilim Eğitimi Standartları (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• ABD Yeni Nesil Bilim Standartları (http://www.nextgenscience.org/) 
• Uluslararası Teknoloji Eğitimi Derneği'nin Teknolojik Okuryazarlık Standartları (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• ABD Ulusal Matematik Öğretmenleri Konseyi'nin Okul Matematiği İlkeleri ve Standartları (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Matematik için ABD Ortak Çekirdek Eyalet Standartları (http://www.corestandards.org/Math)
• Bilgisayar Bilimleri Öğretmenleri Derneği K-12 Bilgisayar Bilimleri Standartları (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları K-4 Sınıfları (4-9 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler 
• Bilimsel sorgulamayı anlama 

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

• Işık, ısı, elektrik ve manyetizma 

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji 

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilim ve teknolojiyi anlamak 

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler 
• Bilimsel sorgulama ile ilgili anlayışlar 

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

• Maddedeki özelliklerin özellikleri ve değişiklikleri 
• Enerji transferi 

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar 

Yeni Nesil Bilim Standartları 3-5. Sınıflar (8-11 Yaş)

Madde ve Etkileşimleri 

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• 2-PS1-2. Hangi malzemelerin amaçlanan bir amaca en uygun özelliklere sahip olduğunu belirlemek için farklı malzemelerin test edilmesinden elde edilen verileri analiz edin.
• 5-PS1-3. Materyalleri özelliklerine göre belirlemek için gözlem ve ölçümler yapın

Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar

Dizayn

• Standart 10: Öğrenciler sorun giderme, araştırma ve geliştirme, icat ve yenilik ve problem çözmede deney yapmanın rolüne ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.

• Arapça
• Çince
• Fransızca
• Almanca
• Japonca
• Portekizce
• Rusça
• İspanyolca