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Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox - Der Zweck dieses Abschnitts

Das Ziel des Abschnitts „Spielen“ besteht darin, den Schülern die Möglichkeit zu geben, den Aufbau zu testen und ihnen dabei zu helfen, die Umwandlung von Bewegungen mit Verknüpfungen zu erforschen. Lassen Sie die Schüler testen, wie sich der Grabber bewegt. Der Abschnitt „Diskussion motivieren“ bietet Fragen, die die Schüler zum Nachdenken anregen sollen, wie Scherengestänge die Richtung einer Kraft ändern und wie der Aufbau des Grabbers verbessert werden könnte. Auf der zweiten Seite des Abschnitts „Spielen“ werden Scherengestänge vorgestellt, die in professionellen Scherenhebebühnen verwendet werden, um einen weiteren vertrauten Kontext für die Analyse bereitzustellen.
Bei der Arbeit in Gruppen können folgende Studierendenrollen zugewiesen werden:

  • Build-Experte: Verantwortlich für das Verständnis der Struktur des Grabbers und die Demonstration der Funktionsweise des Builds an verschiedenen Stellen während der Aktivität.

  • Rekorder: Verantwortlich für die Dokumentation des Feedbacks des gesamten Teams im Engineering-Notizbuch.

Wenn die Gruppen größer als zwei sind, können sich mehrere Studierende die Verantwortlichkeiten derselben Rolle teilen.

Eine Rubrik für ein teambasiertes technisches Notizbuch finden Sie hier (Google / .docx / .pdf) und eine Rubrik für die Zusammenarbeit finden Sie hier (Google / .docx / .pdf. ). Für eine Rubrik zur Bewertung einzelner technischer Notizbücher klicken Sie hier (Google / .docx / .pdf).

Schritt 1:  Untersuchen Sie den Grabber

In Schritt 2 des Grabber-Builds haben Sie eine Verbindung erstellt, indem Sie zwei Balken in der Mitte mit einem Stift aneinander befestigt haben. Dadurch entstand ein Scherengestänge. Das dürfte leicht zu merken sein, wenn man bedenkt, wie sich die Seiten einer Schere um einen Mittelpunkt bewegen.

  • Bauexperte: Halten Sie die Enden der unteren beiden Balken in jeder Ihrer Hände. Schließen und öffnen Sie den Greifer, indem Sie Ihre Hände auseinander und wieder zusammen bewegen, ähnlich wie bei der Verwendung einer einzelnen Schere, jedoch mit zwei Händen.

  • Rekorder: Skizzieren und erklären Sie in Ihrem technischen Notizbuch, wie sich die Bewegungen des Build Expert mit den Bewegungen des Grabbers vergleichen lassen. Vergleichen Sie die Bewegungsrichtung jedes Strahls und identifizieren Sie ein Muster.
    Tipp: Sehen Sie sich an, wie die Stifte die Bewegungen der Balken beeinflussen.

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox - Antworten

Das zu beachtende Muster besteht darin, dass die Stifte als Drehpunkte fungieren und die Balken sich nach innen bzw. außen bewegen, wenn der Bauexperte die Enden des Grabbers näher und weiter auseinander bewegt.

Schritt 2:  Erwägen Sie die Erweiterung des Grabbers

Der Greifer verfügt über drei Scherengestänge. Durch das Hinzufügen weiterer Scherengestänge könnte der Greifer weiter angehoben oder ausgefahren werden.

  • Bauexperte: Platzieren Sie den Grabber so, dass er halb geöffnet ist. Überlegen Sie, wie viel länger der Greifer sein würde, wenn dem Aufbau zwei weitere Scherengestänge hinzugefügt würden. Zur Schätzung können Sie die Länge der beiden unteren Balken verwenden.

  • Recorder: Skizzieren Sie, wie der erweiterte Grabber-Build aussehen würde. Erklären Sie, warum das Hinzufügen von zwei weiteren Scherengestängen möglicherweise kein guter Entwurfsplan ist. Was könnte sich an der Funktionsweise des Grabbers ändern, wenn dem Build zwei weitere Verknüpfungen hinzugefügt werden?

Symbol für die Lehrer-Toolbox Lehrer-Toolbox - Antworten

Das Hinzufügen von zwei weiteren Scherengestängen würde die erforderliche Kraft zur Steuerung des Greifers verändern und die Stabilität des Aufbaus verringern. Der längere Greifer würde mehr Kraft zum Herausschieben oder Einziehen erfordern. Das zusätzliche Gewicht würde auch die Balken und insbesondere die Stifte stärker belasten und somit die Stabilität verringern.

Symbol „Diskussion motivieren“. Diskussion motivieren

F: Wenn der Benutzer die Enden der Griffe des Greifers zusammendrückt, bewegt sich das Greifende dann näher zusammen (zwicken) oder weiter auseinander (öffnen)?
A: Das Greifende bewegt sich näher zusammen (zwickt oder greift), wenn der Benutzer die Griffe näher zusammen bewegt.

F: Bewegt sich die Kraft, die durch Drücken oder Ziehen der Griffe des Greifers entsteht, immer in die gleiche Richtung oder ändert sie die Richtung? Wenn sie ihre Richtung ändert, wo ändert die Kraft ihre Richtung?
A: Die Kraft, die durch Drücken oder Ziehen der Griffe des Greifers entsteht, ändert mehrmals die Richtung, jeweils am Drehpunkt oder an der Stiftverbindung im Aufbau.

F: Wenn weitere Verbindungen hinzugefügt werden, wie können Sie den Aufbau verbessern, um ihn steifer und stabiler zu machen?
A: Eine mögliche Lösung besteht darin, dickere Balken zu verwenden, um mehr Stabilität zu gewährleisten (ein 2x4-Balken anstelle eines 1x4-Balkens wäre ein Beispiel). Eine andere mögliche Lösung besteht darin, längere Stifte zu verwenden (einen 1x2- oder einen 2x2-Stecker anstelle eines 1x1-Steckerstifts).

Symbol „Erweitern Sie Ihr Lernen“. Erweitern Sie Ihr Lernen

Um diese Aktivität zu erweitern, erklären Sie den Schülern, dass ein einfacher Hebel ein Beispiel für eine Zweigelenkverbindung wie eine Scherenverbindung ist. Der Boden wird als eine Verbindung betrachtet, die an einem Gelenk oder Drehpunkt mit dem Hebel verbunden ist. Beim Scherengestänge gibt es kein Gelenk, das durch einen Drehpunkt entsteht, sondern einen Drehpunkt, der durch einen Stift entsteht.
Lassen Sie die Schüler komplexere Zusammenhänge untersuchen und ihre Entwürfe/Details in ihren technischen Notizbüchern aufzeichnen.

Einige Beispiele für komplexere Verknüpfungen sind:

  • Binärer Link

  • Ternärer Link

  • Quartäre Verbindung

  • Pentanary Link