Дві кнопкові гудзики
Цей план уроку досліджує повсякденну ситуацію, коли дві або більше кнопок можуть викликати дзвінок. Учні дізнаються, як побудований цей тип схеми, будуючи модель дзвінків із двома кнопками з проводів, батареї, кнопок (вимикачів) та зумера.
- Дізнайтеся, як комутатори керують потоком електроенергії.
- Навчіться малювати основні схеми електропроводки.
- Дізнайтесь, як працює електричний ланцюг у дзвіночку з двома кнопками.
- Дізнайтеся про командну роботу та роботу в групах.
Вікові рівні: 8-14
Будівельні матеріали (для кожної команди)
Необхідні матеріали
- Чотири менші контейнери або картонні коробки для відокремлення вторинної сировини
- Розбиті картонні коробки або інші аркуші картону
- Рулон паперу (пакувальний, художній) або вкладиші для полиць (використовується для конвеєрної стрічки)
- Сипуча сітка
Необов’язкові матеріали
- Вентилятори або фени
- Сходи або східчастий табурет (щоб дозволити зміну висоти жолобів тощо)
- Магнітні палички або інші великі магніти
Випробувальні матеріали
- Різноманітність чистих та сухих матеріалів, що підлягають вторинній переробці (пластмаси, скло, металеві / алюмінієві банки та папір) у великому сміттєвому контейнері або коробці
- Довгий стіл або кілька коротких столів, розміщених разом
Матеріали
- Різноманітність чистих та сухих матеріалів, що підлягають вторинній переробці (пластмаси, скло, металеві / алюмінієві банки та папір) у великому сміттєвому контейнері або коробці
- Довгий стіл або кілька коротких столів, розміщених разом
Процес
Помістіть дизайн на довгий стіл (або кілька коротких столів, розміщених разом), додайте в дизайн матеріали, що переробляються, і задокументуйте, наскільки добре кожна конструкція сортує матеріали, що підлягають вторинній переробці, в окремі контейнери.
Design Challenge
Ви - команда інженерів, яким поставлено завдання скласти схему розробки схеми дзвінка з двома кнопками, яка імітувала б, як дзвінки на передній і задній двері можуть дзвонити дзижкою або дзвоником.
Критерії
- Потрібно намалювати схему.
- Зуммер повинен імітувати дзвінок у двері.
Обмеження
- Використовуйте лише надані матеріали.
- Розбийте клас на команди 3-4.
- Роздайте робочий аркуш «Двух кнопок зумера», а також кілька аркушів паперу для ескізів.
- Обговоріть теми у розділі «Основні поняття». Обговоріть, як працює дзвінок у двері. Покажіть учням приклад дзвінка з двома кнопками.
- Ознайомтеся з процесом інженерного проектування, викликом проекту, критеріями, обмеженнями та матеріалами.
- Надайте кожній команді свої матеріали.
- Поясніть, що учні повинні намалювати принципову схему та створити дзвінок із двома кнопками.
- Повідомте, скільки часу їм потрібно на проектування та побудову (рекомендується 1 година).
- Використовуйте таймер або онлайн секундомір (функція зворотного відліку), щоб забезпечити своєчасне виконання. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Давайте студентам регулярні «перевірки часу», щоб вони продовжували виконувати завдання. Якщо вони борються, задайте питання, які приведуть їх до рішення швидше.
- Попросіть учнів намалювати схематичну схему налаштування дзвінків із двома кнопками, перш ніж вони почнуть будувати.
- Команди будують свої конструкції.
- Перевірте конструкцію зумера за допомогою акумулятора D.
- Під час занять обговоріть запитання студентів щодо роздумів.
- Щоб отримати додатковий зміст по цій темі, дивіться розділ “Копати глибше”.
Ідея розширення
Учні створюють ланцюжок дзвінків із двома кнопками, яка досягає від одного класу до наступного!
Роздуми студентів (інженерний зошит)
- Чи буде обмеження на кількість вимикачів, які ви можете з'єднати разом, щоб викликати звуковий сигнал? Якщо так, то чому? Якщо ні, то чому ні?
- Чи буде ця сама концепція схеми працювати для відкривача гаражних воріт з двома кнопками (одна в машині та одна в гаражі)? Чому? Чому ні?
Модифікація часу
Урок можна зробити лише за 1 клас для старших учнів. Однак, щоб допомогти студентам почуватися поспішно і забезпечити успіх студентів (особливо для молодших школярів), розділіть урок на два періоди, що дає студентам більше часу на мозковий штурм, перевірку ідей та доопрацювання їх дизайну. Проведіть тестування та опис у наступному класі.
Що таке проста схема?
Проста схема Проста схема складається з трьох мінімальних елементів, необхідних для завершення функціонування електричного кола: джерела електрики (акумулятор), доріжки або провідника, по якому тече електрика (провід) та електричного резистора (лампи), який є будь -яким пристроєм для роботи якого потрібна електрика. На малюнку нижче показано просту схему, що містить одну батарею, два дроти, вимикач та лампочку. Потік електрики надходить від клеми акумулятора з високим потенціалом (+) до лампи (запалюючи її) і назад до мінусової (-) клеми, у безперервному потоці, коли вимикач у положенні увімкнено, щоб струм міг потік.
Принципова схема простої схеми
Далі наведена принципова схема простої схеми, що відображає електронні символи для акумулятора, вимикача та лампочки.
Імітація комутатора
Імітація перемикача шляхом від'єднання дроту або додавання олівця
Є кілька способів, як можна імітувати перемикач у простій схемі. Просте виймання та заміна дроту з колби може служити перемикачем. Ще один простий перемикач можна зробити, прикріпивши кінець одного з проводів до кінця гумки олівця за допомогою гумки. Потім прикріпіть іншу гумку на інший кінець олівця, і, просто поклавши другий кінець зверху - а потім і від - сполучного дроту, ви створили вимикач. Інші типи провідників також можуть бути використані в конструкції вимикачів, такі як алюмінієва фольга, затискачі для волосся, скріпки, скріпки для паперу та деякі металеві ручки.
Рекомендована література
- Йти! Побудуйте власний електронний дверний дзвінок (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
- DK Свідок очевидців: Електроенергія (ISBN: 0751361321)
- Свідки очевидців, Стів Паркер (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
- Як працює наука, Джудіт Ханн (Дайджест читачів, ISBN: 0762102497)
Письмова діяльність
Напишіть есе або параграф, що описує інші приклади двох кнопок (вимикачів), які керують електричним пристроєм (двері гаража, світло для сходів, комп’ютер, підключений до розетки). Чим ці схеми відрізняються від прикладу зумера?
Вирівнювання навчальних програм
Примітка: Плани уроків у цій серії узгоджуються з одним або кількома з наступних наборів стандартів:
- С. Стандарти наукової освіти (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- S. Наукові стандарти наступного покоління (http://www.nextgenscience.org/)
- Стандарти Міжнародної асоціації технологічної освіти щодо технологічної грамотності (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- С. Принципи та стандарти шкільної математики Національної ради вчителів математики (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- С. Загальні основні державні стандарти з математики (http://www.corestandards.org/Math)
- Асоціація викладачів інформатики K-12 Стандарти комп'ютерних наук (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Національні стандарти наукової освіти Класи K-4 (віком 4 - 9)
ЗМІСТ СТАНДАРТ А: Наука як запит
В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися
- Здатності, необхідні для наукового дослідження
- Розуміння наукового дослідження
ЗМІСТ СТАНДАРТ B: Фізичні науки
В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння
- Світло, тепло, електрика та магнетизм
ЗМІСТ СТАНДАРТ E: Наука і техніка
В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися
- Розуміння науки та техніки
Національні стандарти наукової освіти 5-8 класи (10-14 років)
ЗМІСТ СТАНДАРТ А: Наука як запит
В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися
- Здатності, необхідні для наукового дослідження
- Розуміння щодо наукового дослідження
ЗМІСТ СТАНДАРТ B: Фізичні науки
В результаті своєї діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння
- Передача енергії
ЗМІСТ СТАНДАРТ E: Наука і техніка
В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися
- Розуміння про науку і техніку
Наукові стандарти наступного покоління 3-5 класи (віки 8-11)
Студенти, які демонструють розуміння, можуть:
- 4-PS3-4. Застосовуйте наукові ідеї для проектування, тестування та вдосконалення пристрою, який перетворює енергію з однієї форми в іншу.
Наукові стандарти наступного покоління 3-5 класи (віки 8-11)
Інженерний дизайн
Студенти, які демонструють розуміння, можуть:
- 3-5-ETS1-1. Визначте просту дизайнерську проблему, що відображає потребу або потребу, яка включає визначені критерії успіху та обмеження на матеріали, час або вартість.
- 3-5-ETS1-2. Сформувати та порівняти декілька можливих варіантів вирішення проблеми, виходячи з того, наскільки кожен з них, ймовірно, відповідає критеріям та обмеженням проблеми.
Наукові стандарти наступного покоління 6-8 класи (віки 11-14)
Інженерний дизайн
Студенти, які демонструють розуміння, можуть:
- MS-ETS1-2 Оцініть конкурентні проектні рішення, використовуючи систематичний процес, щоб визначити, наскільки вони відповідають критеріям та обмеженням проблеми.
Стандарти технологічної грамотності - всі віки
дизайн
- Стандарт 8: Студенти розвинуть розуміння атрибутів дизайну.
- Стандарт 9: Студенти розвинуть розуміння інженерного проектування.
Стандарт 10: Студенти розвинуть розуміння ролі усунення несправностей, досліджень та розробок, винаходів та інновацій та експериментів у вирішенні проблем.
Працюючи в команді, вам потрібно розробити схему дзвінка з двома кнопками, яка імітуватиме, як дзвінки на передній і задній двері можуть дзвонити дзижкою або дзвоником.
- Прочитайте довідники учнів, надані вашій команді.
- Намалюйте схематичну схему налаштувань дзвінка з двома кнопками нижче.
- Після того, як у вашої команди є життєздатна діаграма, побудуйте схему з частинами, наданими вашим учителем (дріт, акумулятор, дві кнопки (вимикачі) та зумер).
- Дайте відповіді на запитання, наведені нижче на цьому робочому аркуші.
- Представляє дизайн вашої групи класу після будівництва.
Намалюйте схему схеми дзвінків із двома кнопками у вікні нижче.
|
Чи буде обмеження на кількість перемикачів, які ви можете з'єднати разом, щоб викликати звуковий сигнал? Якщо так, то чому? Якщо ні, то чому ні?
Чи буде ця сама концепція схеми працювати для відкривача гаражних воріт з двома кнопками (одна в машині та одна в гаражі)? Чому? Чому ні?
Розширена ідея - побудуйте ланцюг дзвінка з двома кнопками, яка досягає від одного класу до іншого!
Переклад плану уроку