Działanie nr 4
Nazwa działania
Budowa maszyny Rube Goldberga przy użyciu materiałów pochodzących z recyklingu
Wprowadzenie tematu
Goldberg zaczął rysować swój cykl „Wynalazki profesora Lucyfera Gorgonzoli Butts”. Komiksy zawsze były takie same. Lucyfer, którego nigdy nie było w komiksach, eksperymentował z niezwykle skomplikowanymi maszynami, które wykonywały bardzo proste zadania: używanie serwetki, podlewanie roślin czy robienie soku pomarańczowego. Goldberg zmarł w 1970 r., jednak jego dziedzictwo trwa nadal. „Maszyny Rube Goldberga” to gatunek na YouTube i TikTok, który pojawił się w wielu filmach i serialach telewizyjnych. Maszyny te mają nawet swój własny Rekord Guinnessa.
To powiedziawszy, dzięki temu planowi lekcji nauczyciele mogą zaprojektować lekcję opartą na ćwiczeniach , która uwzględnia wszystkie pięć elementów procesu projektowania. W ramach ćwiczenia rozwiązywania problemów uczniowie mają za zadanie zaprojektować maszynę Rube Goldberga , która może zgasić świecę. Maszyna powinna składać się z co najmniej trzech oddzielnych elementów i zawierać dmuchawę . Ponadto maszyna powinna być zbudowana z materiałów pochodzących z recyklingu. Po zakończeniu i przetestowaniu dmuchawę należy ponownie wykorzystać i wykorzystać jako wir ogrodowy.
Przykład maszyny Rube Goldberga:
FOTO
Źródło
https://www.youtube.com/watch?v=k6nhID36eA4
Cele kształcenia
- Uczestnicy kursu zrozumieją koncepcje STEAM i proces projektowania inżynierskiego oraz zastosują je przekrojowo w praktyce.
- Uczestnicy dowiedzą się o procesie projektowania inżynierskiego oraz o tym, jak zastosować go do zaprojektowania i zbudowania funkcjonalnej maszyny Rube Goldberga.
- Uczniowie wykorzystają swoją kreatywność i umiejętności krytycznego myślenia, aby znaleźć innowacyjne rozwiązania tego wyzwania związanego z upcyklingiem.
Materiały
Do budowy maszyny Rube Goldberga uczniowie mogą wykorzystać dowolny materiał z recyklingu, jednak pierwszeństwo powinny mieć materiały pochodzące z odpadów szkolnych. Na przykład używanie puszek (puszek po napojach), kubków (kubek po jogurcie) i pojemników (pudełek na chusteczki dla niemowląt) pozwala zaoszczędzić dużo pieniędzy na materiałach do zajęć i uczy dobrych nawyków środowiskowych.
Więcej przykładów -
- Materiały pochodzące z recyklingu: między innymi pudełka kartonowe, plastikowe butelki, stare zabawki (marmurki lub kulki).
- Materiały rzemieślnicze i artykuły papiernicze: Klej, taśma, nożyczki, narzędzia pomiarowe (m.in. linijka, kątomierz)
Grupowanie i/lub interakcja
Czas trwania: 2-3 godziny zajęć (w zależności od złożoności projektu)
Interakcja: Zespoły (3–4 osoby w grupie)
Jak to zrobić - opis Wykonanie
Uczniowie projektują i budują maszynę Rube Goldberga, korzystając z materiałów pochodzących z recyklingu. (Podejście STEAM i proces projektowania inżynierskiego zostały włączone poprzecznie do tego planu lekcji).
Koncepcje STEAM:
- Nauka: grawitacja, ruch, energia, siła.
- Technologia: użycie narzędzi i materiałów do budowy maszyny.
- Inżynieria: zastosowanie procesu projektowania inżynieryjnego do stworzenia funkcjonalnej maszyny.
- Sztuka: zaprojektowanie maszyny tak, aby była atrakcyjna wizualnie.
- Matematyka: mierzenie i obliczanie odległości, kątów i innych zmiennych.
Proces projektowania inżynierskiego > Proces projektowania inżynieryjnego to seria kroków, które inżynierowie wykonują, aby znaleźć rozwiązanie problemu ( więcej informacji na ten temat można znaleźć w module 4 ).
Dzień 1
Wstęp:
- Przedstaw koncepcję maszyn Rube Goldberga i pokaż przykłady różnych maszyn w akcji (możesz skorzystać z tego filmu https://youtu.be/k6nhID36eA4).
- Wyjaśnij uczniom, że sesja obejmuje szereg kroków, które muszą wykonać (proces projektowania inżynierskiego). Powiedz im również, że zajęcia, w których będą brać udział, wystawią na próbę ich kreatywność, ponieważ będą eksperymentować z różnymi sposobami przekształcenia zwykłych rzeczy w maszynę zdmuchującą świeczki.
- Proces projektowania https://www.pbslearningmedia.org/resource/adptech12.sci.engin.design.idsprocess/the-design-process/
Procedura:
- Kroki 2 i 3 > Burza mózgów/projektowanie — Wyjaśnij cel projektu (patrz Wprowadzenie do tematu) i przejrzyj proces projektowania inżynierskiego.
- Pomoc nauczania:
- Proste maszyny i wyzwanie Rube Goldberga https://www.youtube.com/watch?v=nf094faga5w&list=RDCMUCpRCG3gGtWqieJe-LGmi93w&index=3
- Ćwiczenie praktyczne – Zaprojektuj i zbuduj Rube Goldberga https://www.teachengineering.org/activities/view/cub_simp_machines_lesson05_activity1
- Podziel uczniów na małe grupy i rozdaj materiały. Uczniowie przeprowadzają burzę mózgów na temat pomysłów na swoje maszyny i rozpoczynają projektowanie projektu lub szkicu.
- Uczniowie kontynuują projektowanie swojej maszyny, wykorzystując koncepcje STEAM i postępując zgodnie z etapami procesu projektowania inżynierskiego.
- Zachęcaj uczniów, aby w miarę możliwości korzystali z materiałów pochodzących z recyklingu. Monitoruj i pomagaj uczniom podczas pracy nad projektami. Pod koniec pierwszego dnia uczniowie powinni mieć jasny plan i projekt swojej maszyny.
Dzień 2
- Krok 4 > Budowa (testowanie i ocena / przeprojektowanie) — uczniowie rozpoczynają budowanie swojej maszyny, kierując się swoim planem i dokonując niezbędnych zmian.
- Zachęcaj uczniów do współpracy i skutecznej komunikacji w grupie. Monitoruj i pomagaj uczniom podczas budowania maszyny.
Dzień 3
*W zależności od stopnia złożoności do planowania można dodać jeszcze jeden dzień.
- Uczniowie kończą budowę swojej maszyny. Grupy testują swoją maszynę i dokonują niezbędnych regulacji.
- Zachęć uczniów, aby ocenili wydajność swojej maszyny i rozważyli sposoby jej ulepszenia.
Dzień 4
- Krok 5 > Dzielenie się rozwiązaniami – uczniowie prezentują klasie swoją maszynę i wyjaśniają stosowane przez siebie koncepcje STEAM (np. grawitacja, ruch, użyte narzędzia).
- Zachęcaj uczniów do kreatywności i włączania elementów artystycznych do swoich prezentacji. Koledzy z klasy zadają pytania i przekazują opinie na temat maszyny każdej grupy.
Zastosowanie stworzonego przez Ciebie urządzenia – trwałość artefaktu
Ponieważ są to maszyny, które nie są przeznaczone do długotrwałej pracy, w tym ćwiczeniu uwzględniono wytyczne dotyczące oceniania dla nauczycieli.
Uczniowie będą oceniani pod kątem umiejętności:
- Współpracuj i skutecznie komunikuj się w swojej grupie.
- Zastosuj koncepcje STEAM i proces projektowania inżynieryjnego, aby zaprojektować i zbudować funkcjonalną maszynę Rube Goldberga.
- Wykorzystuj materiały pochodzące z recyklingu w sposób kreatywny i efektywny.
- Oceń wydajność swojej maszyny i dokonaj niezbędnych regulacji.
- Zaprezentuj swoją maszynę i wyjaśnij koncepcje STEAM oraz proces projektowania inżynieryjnego, z którego korzystali.
Dodatkowe zajęcia
Zaangażowanie NASA w STEM: NASA zapewnia szeroką gamę działań i zasobów STEM dla uczniów w każdym wieku. Można znaleźć wyzwania projektowe inżynieryjne związane z eksploracją kosmosu.
https://www.nasa.gov/stem
Przeglądaj obszerną bibliotekę zajęć, lekcji i wyzwań K12 w ramach programu nauczania STEM na stronie TeachingEnglish.org : www.teachengineering.org/curriculum/browse?EngineeringCategory=Full%20design
