ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΤΜΗΜΑ ΗΜΟΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΚΛΙΜΑΚΙΟ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΣ ΠΑΝΤΟΓΝΩΣΤΗΣ ΤΑΞΗ Ε ( ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ, ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΥΛΙΚΑ, ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ ) Κυριάκος Νίκας ( Σύμβουλος Σ. Τ. ) 1
ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ- ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ Μεταβλητός παντογνώστης Περιοχή μελέτης Κάθε προϊόν παράγεται για να καλύψει μια ή περισσότερες ανάγκες. Ταυτόχρονα αχρηστεύει κάποια προϋπάρχοντα προϊόντα και δημιουργεί νέες ανάγκες που αφορούν είτε την υποστήριξη είτε τη βελτίωση του. Η ανάγκη για συνεχή βελτίωση, είναι η παράμετρος που τροφοδοτεί και συντηρεί τη σύγχρονη τεχνολογία και τη συνδεδεμένη με αυτή, βιομηχανία. Αρκετές φορές προϊόντα που παράγονται, έστω και αν καλύπτουν τον στόχο κατασκευής τους, αποτυγχάνουν λόγω κακού σχεδιασμού ή διότι δεν προβλέφθηκαν κάποιες παράμετροι ή ιδιαιτερότητες. Πολλές εταιρίες ξοδεύουν μεγάλα ποσά για μελέτη, πρόβλεψη και αποφυγή λαθών ή παραλήψεων στα προϊόντα τους ή αναγκάζονται εκ των υστέρων να τα αποσύρουν με τεράστιο κόστος, για να προφυλάξουν το καλό τους όνομα. Στόχοι Θωμάς Έντισον Σ αυτή την ενότητα τα παιδιά αναμένεται να μάθουν: 1. Να καθορίζουν τη σειρά εξέλιξης συγκεκριμένων προϊόντων. 2. Να εντοπίζουν το λόγο που κάθε φορά οδηγούσε σε μια συγκεκριμένη βελτίωση. 3. Να εντοπίζουν ατέλειες σε συγκεκριμένα παιχνίδια που έχουν και να εισηγούνται βελτιώσειςπροεκτάσεις. Μεταξύ αυτών και ο παντογνώστης. 4. Να φτιάχνουν απλό ηλεκτρικό κύκλωμα και να εξηγούν τα μέρη και τη λειτουργία του. 5. Να συναρμολογούν ανοικτό κύκλωμα και να του δίνουν πολλές διαδρομές κλεισίματος. 2
Πρόβλημα ιερευνήστε το παιχνίδι παντογνώστης, εντοπίστε πιθανές ατέλειες και εισηγηθείτε αλλαγές βελτιώσεις. Με βάση της επισημάνσεις αυτές, κατασκευάστε ένα νέο παντογνώστη, πιο αξιόπιστο, στερεό και αρεστό στα παιδιά της ηλικίας σας. Καθορίστε τις προδιαγραφές, που πρέπει να ληφθούν υπόψη στο σχεδιασμό της κατασκευής. 2 Μικρές εργασίες 1. ιερεύνηση διαφόρων λύσεων, για την κατασκευή της βάσης του παντογνώστη. 2. ιερεύνηση και κατασκευή απλού ηλεκτρικού κυκλώματος, των μερών του, ανοικτό - κλειστό κύκλωμα, βραχυκύκλωμα, εναλλακτικές διαδρομές. 3. ιερεύνηση και κατασκευή διαφορετικών ακροδεκτών. 4. ιερεύνηση διαφορετικών τρόπων σταθεροποίησης των καρτελών πάνω στη βάση. 5. ιερεύνηση τρόπων σύνδεσης των καλωδίων έτσι, που να μας επιτρέπουν την αλλαγή θέσεων. 3
ΠΟΡΕΙΑ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΜΑΘΗΜΑ 1 ο ( 1Χ80 ) - Ο δάσκαλος/α έχεις μπροστά του/της διάφορα αντικείμενα, όπως εργαλεία, οικιακές συσκευές, είδη γραφικής ύλης, παιχνίδια κ.ά. Παρουσιάζοντας τα πιο πάνω, προσπαθεί να εκμαιεύσει από τα παιδιά την ανάγκη, που καλύπτει το καθένα, δηλαδή το λόγο κατασκευής τους, και όπου είναι δυνατόν, τι κάλυπτε αυτή την ανάγκη στο παρελθόν. Όπου είναι εφικτό, για ορισμένα απ αυτά τα αντικείμενα, είναι καλό να έχει μέρος ή ολόκληρη τη σειρά εξέλιξης τους, είτε σε πραγματικά αντικείμενα, είτε σε εικόνες. Χρησιμοποιώντας αυτά τα εποπτικά μέσα, καλεί τα παιδιά να τα τοποθετήσουν στη σωστή χρονική σειρά εξέλιξης να εντοπίσουν την αλλαγήβελτίωση του κάθε σταδίου και να προσπαθήσουν να την δικαιολογήσουν. Εργαλεία Σ.-Τ., γραφική ύλη, μαγειρικά σκεύη - Κάθε μια από τις τέσσερις ομάδες έχουν μπροστά τους τη σειρά εξέλιξης κάποιου προϊόντος, που επέλεξαν και έφεραν από το σπίτι, σε εικόνες ή πραγματικά αντικείμενα. Κάθε ομάδα παρουσιάζει τη σειρά εξέλιξης του προϊόντος της, δικαιολογεί και όπου είναι δυνατόν αξιολογεί το κάθε στάδιο. - Τα παιδιά της κάθε ομάδας έχουν μπροστά τους ένα παιχνίδι το οποίο αναλαμβάνουν να αξιολογήσουν και να παρουσιάσουν, συμπληρώνοντας πρώτα το σχετικό φύλλο εργασίας. Η παρουσίαση τους πρέπει να περιλαμβάνει πληροφορίες, που αφορούν την εμφάνιση του, τη συσκευασία και τις πληροφορίες που αναγράφονται σ αυτή, την τιμή του, τα υλικά κατασκευής του, πως παίζεται από πόσα παιδιά, καθώς και στοιχεία αξιολόγησης όπως τι τους αρέσει και τι όχι στο παιχνίδι, τι θα άλλαζαν τι θα πρόσθεταν σ αυτό, τι φθείρεται πιο εύκολα, αν είναι ασφαλές, για ποιες ηλικίες κ.ά. Πένες, μολύβια, μολυβόπενες, μαρκαδόρους, ανοικτήρια για κονσέρβες κ.ά. Παιχνίδι από το σπίτι Φύλλο παρουσίασης και αξιολόγησης προϊόντος - Ακολούθως ζητά από τα παιδιά να κάνουν παρόμοια παρουσίαση - αξιολόγηση του παντογνώστη που κυκλοφορεί στο εμπόριο. Στην εξέλιξη της παρουσίασης, αν τα παιδιά δεν εντοπίσουν τα μειονεκτήματα του, τα κατευθύνει μέσω προβληματισμού ( βασικό μειονέκτημα είναι ότι η αντιστοίχηση θέσεων ερωτήσεων - απαντήσεων είναι πάντα σταθερή και έτσι τα παιδιά μαθαίνουν τις θέσεις και βρίσκουν την ορθή απάντηση, χωρίς απαραίτητα να την ξέρουν. 4
ΜΑΘΗΜΑ 2 ο ( 1Χ80 ) - Τα παιδιά καθορίζουν προδιαγραφές για την κατασκευή ενός νέου βελτιωμένου παντογνώστη. Οι προδιαγραφές μπορεί να αφορούν την λειτουργικότητα, το κόστος, τη στερεότητα, την αισθητική, την ασφάλεια, την επαναχρησιμοποίηση υλικών κ.ά. - ίνονται στα παιδιά της κάθε ομάδας τα υλικά για να φτιάξουν απλό ηλεκτρικό κύκλωμα. Μέσω προβληματισμού επαναφέρουν στην μνήμη τους προηγούμενη γνώση από το μάθημα της επιστήμης, όπως, ηλεκτρική πηγή, καλώδια, αντίσταση μονάδα κατανάλωσης, διακόπτης, ανοικτό κλειστό κύκλωμα, βραχυκύκλωμα κ.ά. Τα ηλεκτρικά εξαρτήματα που θα χρησιμοποιήσουν στην κατασκευή τους. - Αφού φτιάξουν ένα ανοικτό κύκλωμα, χρησιμοποιούν τα άκρα του κυκλώματος, στο σημείο που είναι ανοικτό, ως ακροδέκτες ενός πρόχειρου παντογνώστη και δοκιμάζουν διάφορες διαδρομές κλεισίματος του κυκλώματος για να κατανοήσουν την λειτουργία του. - Ακολούθως αποφασίζουν για το μέγεθος των καρτελών, για τις διαστάσεις τα υλικά και τον τρόπο κατασκευής κατασκευή της βάσης του παντογνώστη, για το είδος των κουμπιών επαφής, για τους ακροδέκτες κ.ά. Τα παιδιά ενθαρρύνονται στη επαναχρησιμοποίηση υλικών όχι όμως σε βάρος της λειτουργικότητας και γενικά της ποιότητας της κατασκευής. Αφού πειραματιστούν με τις διαφορετικές λύσεις της κάθε περίπτωση, συμπληρώνουν το φύλλο σχεδιασμού και καταγράφουν τη σειρά εργασίας για την κατασκευή. Στη πορεία κάνουν διορθώσεις, αν χρειαστεί. Φύλλο σχεδιασμού ΜΑΘΗΜΑ 3 ο ( 3Χ80 ) - Κατασκευή μεταβλητού παντογνώστη. - Προεκτάσεις. Οι προεκτάσεις αφορούν κυρίως τους μαθητές, που θα τελειώσουν πιο νωρίς από τα άλλα παιδιά, αλλά είναι και ιδέες για προέκταση του μαθήματος, αν αυτό κριθεί αναγκαίο από το/τη δάσκαλο/α. -Τα υλικά καθορίζονται από τις επιλογές των παιδιών στο φύλλο σχεδιασμού. -Φύλλο προεκτάσεων - Αξιολόγηση -Φύλλο αξιολόγησης 4 5
ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΠΑΙΧΝΙ ΙΟΥ ( δείγμα ) Όνομα παιχνιδιού : 1. Ποια ανάγκη εξυπηρετεί ; 2. Πως παίζεται και από πόσα παιδιά ; 3. Υπάρχουν οδηγίες ή άλλα αντικείμενα που υποστηρίζουν το παιχνίδι ; 4. Σας αρέσει το παιχνίδι αυτό και γιατί ; Έχει ελκυστική εμφάνιση ; 5. Από ποια υλικά είναι κατασκευασμένο ; Είναι στερεό ; Ποια νομίζετε θα είναι η πρώτη βλάβη που θα υποστεί ; ικαιολογήστε. 6. Το κουτί συσκευασίας είναι πρακτικό και ελκυστικό ; Ποιες πληροφορίες αναγράφονται σ αυτό ; 7. Σε ποιες ηλικίες απευθύνεται ; Είναι ασφαλές ; 8. Η τιμή του είναι λογική ; ικαιολογήστε. 9. Τι θα αλλάζατε ή τι θα προσθέτατε στο παιχνίδι για να το βελτιώσετε ; 6
ΦΥΛΛΟ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ ( είγμα ) Όνομα: Τάξη Ημερ. 1. Σχεδίασε ή περίγραψε τη βάση του παντογνώστη. Καθόρισε τα υλικά, τον τρόπο συναρμολόγησης και σύνδεσης των μερών της, τις διαστάσεις και δικαιολόγησε τις επιλογές σου. 2. Καθόρισε το μέγεθος των καρτελών που θα χρησιμοποιήσεις. εκ. Χ εκ. 3. Σχεδίασε πως θα είναι οι ακροδέκτες και καθόρισε τα υλικά. 4. Χρησιμοποιώντας τα πιο κάτω σύμβολα, σχεδίασε το ηλεκτρικό κύκλωμα του παντογνώστη. καλώδια μπαταρία διακόπτης λάμπα ακροδέκτης 7
7 5. Σχεδίασε ή περίγραψε τον τρόπο, που θα γίνεται η μετακίνηση των καλωδίων, για να αλλάζει η αντιστοίχιση των καρτελών και καθόρισε τα υλικά που θα χρησιμοποιήσεις. 6. Σχεδίασε πως θα φαίνεται ο παντογνώστης σου από πάνω και πως από κάτω και δείξε, που θα τοποθετηθούν τα κουμπιά επαφής, από ποιο υλικό και πως θα σταθεροποιούνται οι καρτέλες πάνω στη βάση. 7. Γράψε τη σειρά εργασίας, που θα ακολουθήσεις για να κατασκευάσεις τον μεταβλητό παντογνώστη. 8
ΕΙΣΗΓΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΡΟΕΚΤΑΣΕΙΣ 1. Ετοιμασία σετ καρτελών για διάφορα θέματα. 2. Κατασκευή κουτιού συσκευασίας με συγκεκριμένες προδιαγραφές. ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΙΣΤΟΣΕΛΙ ΕΣ 1. http://www.baddesigns.com/examples.html Αυτή η ιστοσελίδα εντοπίζει κακοσχεδιασμένες κατασκευές και εισηγείται βελτιώσεις. 2. http://www.clipart.com/en/index Ιστοσελίδα με πλούσιο φωτογραφικό υλικό και εικόνες. 3. http://www.freefoto.com/index.jsp Ιστοσελίδα με πλούσιο φωτογραφικό υλικό ( δωρεάν ). 4. http://www.edison.me.uk/ Πληροφορίες και φωτογραφικό υλικό για τον Thomas Edison. 9
ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΥ ΠΑΝΤΟΓΝΩΣΤΗ ( δείγμα ) Όνομα: Τάξη Ημερ. 1. Ποιες αλλαγές έκανες στις αρχικές σου επιλογές στο φύλλο σχεδιασμού και γιατί ; 2. Το κύκλωμα του παντογνώστη σου δουλεύει ; 3. Οι καρτέλες σου σταθεροποιούνται εύκολα και καλά στη βάση ; 4. Τα κινητά άκρα των καλωδίων μετακινούνται εύκολα και συνδέονται στη νέα τους θέση σταθερά ; 5. Στις περιπτώσεις που επέλεξες απαναχρησιμοποιήσιμα υλικά κάλυψαν με επιτυχία την εναλλακτική χρήση που τους έδωσες ; 6. Είσαι ευχαριστημένος/η από την τελική εμφάνιση και λειτουργία του μ. παντογνώστη σου ; 7. Τι θα ήθελες να προσθέσεις ή να αλλάξεις στην κατασκευή σου ; 10
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ιερεύνηση της λειτουργίας του παντογνώστη ( υλικά και βοηθητική κατασκευή ) Φωτ. 1 Υλικά: - 1 χαρτονάκι Α4-6 κομμάτια αλουμινόχαρτο περίπου 3εκ.Χ2εκ. - 6 συνδετηράκια - 5 καλώδια με κροκοδειλάκια - 1 μπαταριοθήκη - 2 μπαταρίες - 1 λάμπα 2,5 volt Οι επαφές με κροκοδειλάκια, επιτρέπουν αλλαγές στην αντιστοίχιση ερωτήσεων και απαντήσεων. Φωτ. 2 Η βοηθητική κατασκευή είναι απλή στην κατασκευή και στη χρήση και θα βοηθήσει τα παιδιά να κατανοήσουν τη λειτουργία του μεταβλητού παντογνώστη. Φωτ. 3 11
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ( Κατασκευή ακροδέκτη υλικά και τεχνικές ) Υλικά : ιπλόκαρφο, ένα κομμάτι απογυμνωμένο καλώδιο στις άκρες, άχρηστο φλομάστερ, ή κομμάτι από κυψελωτή πλαστική επιφάνεια (κυ.πλ.ε), ή κομμάτι από διαφανή ελαστικό σωλήνα, ή καλαμάκι. Φωτ. 4 Τυλίγουμε το απογυμνωμένο άκρο του καλωδίου στο διπλόκαρφο. Φωτ. 5 Περνούμε το καλώδιο μέσα από τον πλαστικό σωλήνα. Φωτ. 6 Σφηνώνουμε το διπλόκαρφο στο σωλήνα. Φωτ. 7 Φωτ. 8 12
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ( Ιδέες και τεχνικές λεπτομέρειες ) Μια φθηνή και αποτελεσματική λύση για την κατασκευή των καλωδίων αντιστοίχισης είναι η χρήση διπλόκαρφων όπως φαίνεται στις φωτ. 9 και 10. Φωτ. 9 Φωτ. 10 Φωτ. 11 Στη δεξιά πλευρά τα καλώδια είναι τυλιγμένα μόνιμα πάνω στα ποδαράκια των διπλόκαρφων, ενώ στην αριστερή πλευρά έχουμε τις κινητές επαφές, που φαίνονται πιο καλά στις φωτ. 9 και 10 και οι οποίες επιτρέπουν αλλαγές στην αντιστοίχηση ερωτήσεων και απαντήσεων. Η χρήση λωρίδων κόριφλουτ κολλημένες στις άκρες και στη μέση ( γομοπίστολο ), είναι μια λύση για συγκράτηση των καρτελών στην βάση, όπως φαίνονται στη φωτ. 13. Φωτ. 12 13
Ολοκληρωμένος μεταβλητός παντογνώστης. Φωτ. 13 Μια άλλη επιλογή για συγκράτηση των καρτελών, είναι το άσπρο επίπεδο λάστιχο, που στερεώνεται πάνω στη βάση με πινέζες, όπως φαίνεται στη φωτ. 15. Φωτ. 14 Προσοχή!!! Πιέζουμε το κεφάλι της πινέζας χρησιμοποιώντας νόμισμα στην επαφή με το δάκτυλο. Φωτ. 15 Φωτ. 16 14