درس ۸
استاد مظاهری فرد
۱۰:۰۸
۱
طراحی کنیم و بسازیم
استاد آهنگرداودی
۹:۵۱
خودروی مسابقه، وانت باربری، ماشین آتش‌نشانی—هر کدام برای رفع نیاز متفاوتی ساخته شده‌اند. تعداد چرخ، نوع و اندازهٔ چرخ، اندازه و شکل بدنه و کارکرد خودرو با هم فرق دارد. اگر تا به حال فقط «ماشین» را یک چیز می‌دیدید، صفحهٔ ۶۰ کتاب علوم ششم وادارتان می‌کند مثل طراح نگاه کنید: این وسیله برای چه کاری آمده است؟
درس طراحی کنیم و بسازیم در علوم ششم کوتاه‌تر از درس‌های مفهومی قبلی است، اما کاری‌تر است. دانش علوم تجربی را به دانشمندان و مهندسان می‌سپارند تا برای نیازهای زندگی راه‌حل و وسیله بسازند؛ حالا نوبت شماست که بر اساس دانش همین سال وسیله‌ای طراحی کنید. در نردبون چند مدرس برای همین فصل ایده و نمونه نشان داده‌اند؛ می‌توانید مسیر طراحی بدون انرژی الکتریکی را با یک مدرس و نسخهٔ برقی را با مدرس دیگر دنبال کنید.
مقایسهٔ خودروها بر اساس ویژگی
گفت‌وگوی صفحهٔ ۶۰ از شما می‌خواهد خودروهای تصویر را بر اساس این ویژگی‌ها مقایسه کنید:
- تعداد چرخ‌ها
- نوع و اندازهٔ چرخ‌ها
- اندازهٔ خودرو
- کارکرد خودرو
- شکل خودرو
طراحی و ساخت خودروهای متفاوت بر اساس نیاز انجام می‌شود. همین جمله را در دفتر علوم بنویسید و کنارش یک نیاز واقعی محلهٔ خودتان را مثال بزنید: حمل دانش‌آموز، حمل بار در کوچهٔ باریک، حرکت روی سطح ناهموار و مانند آن.
چالش اصلی: حرکت بدون انرژی الکتریکی و گرمایی
پرسش محوری درس این است: چگونه می‌توانید خودرویی (وسیله‌ای) بسازید که بدون استفاده از انرژی الکتریکی و گرمایی مسافتی طولانی روی خط راست حرکت کند و به اندازهٔ کافی محکم باشد؟ قبل از چسب و قیچی، سه سؤال کاوشگری را جواب دهید:
- یک خودرو از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟
- چه چیزهایی بر حرکت خودرو اثر می‌گذارد؟
- چگونه یک خودرو بدون انرژی الکتریکی و گرمایی می‌تواند حرکت کند؟
پاسخ‌های رایج دانش‌آموزان معمولاً به سطح شیب‌دار، انرژی ذخیره در ارتفاع، بادبان و باد، فنر یا کش کوک‌شده و انتقال نیرو با محور و چرخ برمی‌گردد. کتاب جای خالی وسایل و مواد مورد نیاز را باز گذاشته تا گروه شما فهرست خودش را بنویسد—نه اینکه از روی یک نسخهٔ واحد کپی کند. قبل از چسب زدن، روی کاغذ بنویسید نیروی جلوبرنده از کجا می‌آید و اصطکاک را کجا کم می‌کنید؛ اگر این دو را روشن ننویسید، در مرحلهٔ بهبود فقط قطعات را عوض می‌کنید بدون اینکه بدانید چرا.
از طرح فردی تا خودروی گروه
مراحل صفحهٔ ۶۲ را دقیق اجرا کنید. اول هر عضو گروه طرح و نظر خود را دربارهٔ خودرویی که می‌خواهد بسازد روی کاغذ (دفتر علوم) بنویسد یا تصویرش را نقاشی کند. بعد با همفکری طرح‌های پیشنهادی را بررسی کنید و مناسب‌ترین را انتخاب کنید؛ این طرح می‌تواند ترکیبی از ایده‌های اعضا باشد. سپس خودرو را با ابزار و مواد در دسترس بسازید و برایش نام انتخاب کنید. جای «طرح پیشنهادی من» و «طرح پیشنهادی گروه شما» در کتاب برای همین ثبت فکر است.
آزمون روی سطح شیب‌دار و جدول ویژگی‌ها
خودروی ساخته‌شده را روی سطح شیب‌دار قرار دهید و رها کنید. مشاهدات را در جدول بنویسید: حرکت روی خط مستقیم، مسافتی که می‌پیماید، استحکام. بعد در گروه تصمیم بگیرید برای اینکه مسافت طولانی‌تری روی خط مستقیم بپیماید و همچنان استحکامش حفظ شود چه تغییراتی می‌دهید. با تغییرات پیشنهادی خودروی نمونهٔ بهبودیافته بسازید، عملکرد را مشاهده و یادداشت کنید و بپرسید آیا بهتر شده است.
این چرخه—ساخت، آزمون، بهبود—همان کاری است که مهندسان می‌کنند. اگر خودرو کج می‌رود، شاید محور چرخ‌ها هم‌راستا نیست. اگر زود می‌ایستد، شاید اصطکاک زیاد است یا انرژی اولیه کم. اگر می‌شکند، استحکام اتصال‌ها باید بیشتر شود.
گام بعدی: حرکت با انرژی الکتریکی
کاوشگری صفحهٔ ۶۴ می‌گوید با توجه به دانش، تجربیات و نتایجی که به دست آورده‌اید و با به کارگیری وسایل مناسب و جدید کاوش کنید: آیا می‌توانید خودرویی بسازید که با انرژی الکتریکی حرکت کند و تا آنجا که ممکن است مسافت طولانی‌تری روی خط راست برود؟ اینجا باتری، موتور کوچک و مدار ساده وارد بازی می‌شوند؛ اما همچنان طراحی بدنه، چرخ و مسیر اهمیت دارد.
فعالیت پایانی با راهنمایی معلم مسابقه‌ای بین خودروهای ساخته‌شده برگزار می‌کند. می‌توانید از اولیا و دانش‌آموزان کلاس‌های دیگر برای تماشا دعوت کنید و با تهیهٔ عکس و فیلم گزارشی از مسابقهٔ امسال آماده کنید تا در مدرسه نگهداری شود. این گزارش خودش تمرین مشاهده و ثبت است—مهارتی که از زنگ علوم با خود آورده‌اید.
در گزارش مسابقه سه چیز را بنویسید که داور فرضی می‌پرسد: آیا روی خط راست ماند؟ چند سانتی‌متر پیش رفت؟ بعد از سه بار رها شدن هنوز سالم بود؟ همین سه معیار همان جدول ویژگی‌های کتاب است و جلوی تعریف مبهم «ماشینمان عالی بود» را می‌گیرد. اگر گروه دیگری با سطح شیب‌دار تندتر مسافت بیشتری رفت، قبل از اعتراض زاویه را اندازه بگیرید؛ مقایسه بدون کنترل شرایط، کاوشگری نیست.
نام‌گذاری خودرو را دست‌کم نگیرید. اسمی که به ویژگی واقعی اشاره کند—مثلاً «خط‌رو» یا «شیب‌سوار»—به شما یادآوری می‌کند هدف طراحی چه بوده است. فصل ۸ علوم ششم بیش از آنکه درس نام قطعات باشد، تمرین تصمیم‌گیری گروهی و بهبود تدریجی است. بعد از مسابقه یک جمله بنویسید: «دفعهٔ بعد چه قطعه‌ای را عوض می‌کنیم و چرا؟»
اگر بعد از ساخت وسیله سراغ مفهوم انرژی می‌روید، سفر انرژی نشان می‌دهد همان حرکت خودرو، تبدیل شکل‌های انرژی است؛ از ارتفاع و فنر تا برق و گرما.