المختبر في الفصل - 💡 Fix My Ideas

المختبر في الفصل

المختبر في الفصل


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

ظهر هذا المقال لأول مرة في يصنع: المجلد 41.

على الرغم من المليارات المستثمرة في التقنيات التعليمية في المدارس كل عام ، إلا أن القليل من الدراسات البحثية التي يتم التحكم فيها يمكنها توثيق المكاسب القابلة للتطوير في التعلم. التقنيات الحديثة لا تترجم تلقائيًا إلى تحسين التعلم. أصبحت الطابعات ثلاثية الأبعاد لسطح المكتب الآن ميسورة التكلفة بما يكفي لوضعها في المدارس ، التي يكتسبها الآلاف ، ويسرت ذلك بمبادرات من مصادر حشد مثل Donors Choose و Kickstarter.

في عام 2010 ، تحدى هود ليبسون ، مدير مختبر الآلات الإبداعية بجامعة كورنيل ، مجموعة من المعلمين في القمة الوطنية لقيادة التكنولوجيا للتخطيط لإدخال طابعات ثلاثية الأبعاد في المدارس ، متسائلاً: "إذا كان بإمكانك الترجيع على مدار الساعة وإدخال الحواسيب الصغيرة في المدارس" مرة أخرى ، ماذا يمكنك أن تفعل بشكل مختلف؟ "

ما كان يسأل ليبسون هو: كيف يمكن نشر التقنيات الناشئة لخلق فرص جديدة للتعلم الفعال والمثير في المدارس؟ بصفتنا أساتذة وأعضاء هيئة تدريس في جامعة فرجينيا ، استجبنا ، بالتعاون مع المدارس المحلية لإنشاء مختبر تصميم K-12. كان من المفترض أن تكون قاعدة اختبار لتطوير المناهج الدراسية القائمة على التصنيع الرقمي ، بما في ذلك الطباعة ثلاثية الأبعاد.

طالب مدرسة مختبر يفحص 3D الطباعة في التقدم.

أدت النتائج الواعدة إلى مشروع مشترك بين نظامي مدرسة شارلوتسفيل وألبيمارل وجامعة فرجينيا ، التي تم إنشاؤها بدعم من المنح المقدمة من المؤسسة الوطنية للعلوم وكومنولث فرجينيا والحكومة المحلية. تم إطلاق موقعين من المدارس المتوسطة ، أكاديمية بوفورد للتصميم الهندسي وأكاديمية ساذرلاند للتصميم الهندسي ، في بداية العام الدراسي 2013-2014.

تكشف لمحة عن أحد الفصول الدراسية في مدرسة لاب عن الطلاب الذين يعملون في مشاريع في مجموعات صغيرة ، مع طابعات ثلاثية الأبعاد مصنّفة على الجدران - واحدة لكل أربعة طلاب. تتوفر تقنيات تصنيع أخرى ، مثل قواطع القوالب التي يتم التحكم فيها عن طريق الكمبيوتر ، وأدراج المكونات الإلكترونية الدقيقة ، وأجهزة الاستشعار والمحركات والمشغلات ومحطات اللحام والأدوات اليدوية وحتى قواطع الليزر وآلات CNC. المشاريع الطلابية مفتوحة لدمج التصميم الهندسي في تدريس العلوم.

استخدم طلاب مدرسة Lab الطباعة ثلاثية الأبعاد لإعادة بناء تتابع التلغراف Morse-Vail.

هنا ، بمساعدة من المنسقين من المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي في سميثسونيان ، قام طالبان من مدرسة لاب ، هما جين و نيت ، بإعادة بناء تلغراف وترحيل مورس فيل. استخدموا وصف جهاز Alfred Vail لعام 1845 لتصميم نسخة حديثة باستخدام تقنيات التصنيع الرقمية.

إن أعمال صانعي مثل Samuel Morse و Benjamin Franklin و Joseph Henry و Alexander Graham Bell تضيء عملية الاختراع والابتكار. يمكن الوصول إلى اكتشافاتهم البسيطة وأسهل على المبتدئين فهمها مقارنة بالعديد من التقنيات الحديثة. تشتمل وظائف الأنظمة الكهروميكانيكية في هذا العصر على مكونات ملموسة يمكن تفكيكها وفهمها. خلال السنوات الأولى لمكتب براءات الاختراع في الولايات المتحدة ، كان من الضروري تقديم نموذج عمل كإثبات للمفهوم لبراءة الاختراع. توجد الآن مجموعة مختارة من نماذج براءات الاختراع هذه في شركة Smithsonian.

نموذج براءة اختراع محرك 1854 Page، US Patent # 10480.

استنساخ 1885.

لذا يتعاون سميثسونيان مع مدرسة لاب لتحويل رقمنة الاختراعات الرئيسية لصناع الشباب مثل جين ونيت لعكس هندسة. يتيح مستكشف سميثسونيان ثلاثي الأبعاد (http://3d.si.edu) للطلاب قياس كل زاوية وحتى تحليل المقاطع العرضية للكائنات. مع اختراع مدرسة لاب - من التلغراف إلى محرك تشارلز بيج الكهربائي في وقت مبكر - إلى رقمنة ، سيوفر الموقع ملفات ثلاثية الأبعاد ومواد داعمة لمساعدة المدارس الأخرى على تكرار العملية.

الهدف ليس نسخة متماثلة مادية دقيقة ، ولكن إعادة تفسير للجهاز باستخدام تقنية التصنيع الحديثة. تعد عمليات المسح ثلاثية الأبعاد للقطع الأثرية مصدر إلهام لتصميمات الطلاب ، مما يتيح لهم إنشاء منتج فريد من نوعه.

ساعد إعادة الإعمار جين و نيت على فهم العلاقة بين العلوم والهندسة. قاموا بتطبيق المبادئ التي تعلموها في فصل العلوم على تصميم مرحل التلغراف لتحديد مقدار التيار في الملف الأساسي اللازم لتنشيط الدائرة الثانوية.

لقد استمتعوا بعملية الاستكشاف والاكتشاف العلمي. لقد تعلموا ، على عكس ما اعتقدوا ، أن هناك أشياء كثيرة لا يعرفها العلماء أو يفهمونها. لقد رأوا أن فيل ومور واجهتا مشاكل موازية لمشاكلهما ، في كل من العلوم والهندسة. في العلوم: لم يفهم العلماء (عام 1840) ولا الطلاب (2014) خواص الكهرباء تمامًا. في الهندسة: كان لدى كل من المخترعين والطلاب صعوبة في تصنيع مرحل موثوق به مع اتصال من ثلاث نقاط.

مثال على الأعمال الفنية التي تم إنشاؤها باستخدام ملصقات الدوائر.

شارك كادر رائد من طلاب كلية المختبر في أكاديمية التصميم الهندسي هذا الصيف. تعلم الطلاب الطلاب حول مرحلات التلغراف ، ومحركات الملف اللولبي ، والمحركات الخطية. واجهت الفرق تحديًا لتصميم وتصنيع جهاز تسلسل لهجة كهروميكانيكية قادر على تشغيل النغمة ، وقام الطلاب بدمج المرحلات والملفات اللولبية والمحركات الخطية لإنشاء منظم كهروميكانيكي يعيد إنتاج نسخ الدقائق المتميزة لبيج بن في لندن ، وقدموا اختراعهم في سميثسونيان . في المستقبل ، سيتم عرض الاختراعات المثالية في متحف الأشياء الإلكترونية والمتحركة في كل مدرسة.

هذا العمل مع الاختراعات الكهروميكانيكية بمثابة نقطة انطلاق للاختراعات التي تتضمن التقنيات الحديثة. على سبيل المثال ، تم تصميم لوحة جدارية تفاعلية لكل مدرسة من شأنها أن تدمج ملصقات الدوائر الإلكترونية - قشر وعصا الإلكترونيات لصياغة الدوائر - لإعادة تشغيل آلة الموسيقى الكهروميكانيكية للطلاب.

لقد أثرت مدرسة لاب بالفعل على التوجهات التعليمية لطالبين على الأقل: قررت جين أن تصبح مهندسة طبية حيوية ، واختارت نيت التركيز على الهندسة الميكانيكية.

ومع ذلك ، فإن النقطة ليست أن على جميع الطلاب اختيار وظائف في الهندسة ؛ الهدف هو التأكد من أن جميع الطلاب يمكنهم استكشاف تقنيات تصنيع سطح المكتب. مثل أي أدوات أخرى ، يمكن تطبيقها بطرق لا تعد ولا تحصى لإثراء حياة الأطفال وجعل التعلم أكثر جاذبية.

مع دخول المدارس المعملية عامها الثاني ، يتم دمج تقنيات التصنيع المتقدمة في جميع مناهج العلوم الفيزيائية. يخلق الطلاب اختراعاتهم الخاصة ، ويشاركون عملهم من خلال شبكة FabNet ، وهي شبكة من المدارس تتعاون في بناء طرق جديدة للتدريس والتعلم في هذه المساحة المشتركة.



قد تكون مهتمة

إطلاق خيالك في هيوستن ميني صانع فير

إطلاق خيالك في هيوستن ميني صانع فير


زي غيبوبة القط وغيرها من أقنعة زاحف

زي غيبوبة القط وغيرها من أقنعة زاحف


كيف: بناء صاروخ القط الكرتون

كيف: بناء صاروخ القط الكرتون


الفلاش باك: بناء صاروخ القط الكرتون

الفلاش باك: بناء صاروخ القط الكرتون