خوضوا مهمة بناء جسر

قبل أن تبدؤوا

• قد ترغبون في تخطيط هذا النشاط على مدار لقائين. قدموا للجميع معلومات عن الجسور والعلم المستخدم في بنائها. ثم، في اللقاء الأول ابدأوا العمل على التصاميم. وفي اللقاء الثاني، قوموا ببناء الجسور واختبارها.
• يمكنكم طلب سفير STEM للمساعدة في تنفيذ أنشطة العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) في البرنامج. للبدء، اذهبوا إلى موقع سفير STEM وسجلوا كمجموعة شبابية ومجتمعية، حتى تتمكنوا من مشاركة طلبات الدعم.
• اقطعوا المربعات من بطاقات «نوع الجسر» لكل ورقة.

هيّئوا المشهد

1. وضعوا السياق مع هذه المهمة المختصرة:

“هناك مستكشف يخطط لمغامرته القادمة وهو يبحث عن فريق متحمس للمساعدة! يحتاج فريقكم إلى مساعدته في التنقل عبر الغابة وعبور النهر الذي يمر عبرها. عليكم تصميم وبناء جسر قابل للنقل يدعمكم ومعداتكم أثناء عبور النهر. قبل البدء في هذه المغامرة، يجب بناء نموذج للجسر واختباره على نطاق أصغر.”

2. أوضحوا للجميع أن المهمة تتطلب منهم ابتكار تصميم لجسر يغطي الفجوة، باستخدام المواد المذكورة فقط. إذا كان هناك وقت (قد يستغرق كل شيء جلستين)، ضعوا في الاعتبار وزن كل جسر، والميزانية التي يمتلكها كل فريق، وادخلوا تكاليف المواد.
3. قبل أن ينقسم الجميع إلى مجموعات، يجب على الجميع الموافقة على بعض قواعد ميزات التصميم للجسور - تحديداً، كيف سيكون عرض الفجوة التي يحتاجون إلى تغطيتها. يجب على الجميع ابتكار نهر نسخة من النهر الذي يحتاجون لعبوره والموافقة على عرضه. سيظهر هذا لكل فريق مدى طول جسرهم المطلوب.

تشمل الأمور الأخرى التي يمكن الاتفاق عليها مقدار الوزن الذي يمكن للفريق حمله، وبالتالي مقدار عرض ووزن الجسور المسموح بها. يمكنهم الاتفاق على استخدام مواد محددة متاحة، أو ميزانية فردية لكل فريق لإنفاقها على عناصر من مجموعة الموارد. إليكم مجموعة من القواعد التي يمكنكم اتباعها: يجب أن يغطي الجسر فجوة بعرض 30 سم، وأن يكون قابلاً للإزالة بعد العبور دون ترك هياكل خلفه، وأن يكون بعرض 10 سم على الأقل، ووزنه بين 30 و60 جرامًا، وقادرًا على حمل 800 جرام كحد أقصى. يجب على الجميع استخدام «قائمة أسعار المواد»، والتحكم في التكاليف (على سبيل المثال، شريط لاصق - 100 جنيه إسترليني للرول، خيط - 50 جنيهًا إسترلينيًا للكرة) وميزانية 6000 جنيه إسترليني للمشروع بأكمله. يجب خصم النقاط من الفرق التي تتجاوز الميزانية في المعدات أو تنتج جسورًا أثقل مما ينبغي.

4. يجب على الجميع أيضًا الاتفاق على ما يجب حدوثه حتى يفشل الجسر. يمكن أن يكون ذلك إما انهيار الجسر بالكامل أو انحراف معين في وسط الجسر.

«الانحراف» مصطلح يستخدمه المهندسون للإشارة إلى مقدار انحناء أو تحريك الهيكل تحت الحمل. يمكن قياسه كمسافة (من الوضع الأصلي للهيكل) أو بالزاوية التي تُشكّل عند تحريك الهيكل.

5. بعد ذلك، ينبغي أن تناقش المجموعة القوى المختلفة التي تعمل على جسر عادي. هذه القوى عامل مهم إذا كنتم تصممون جسور تحتاج إلى تحمل حمل دون انحناء أو انهيار. أظهروا للجميع الصورة أدناه لتشجيعهم على التفكير في ذلك:

اصنع جسرك

1. الآن بعد أن أصبح الجميع واضحين بشأن نوع الجسور التي يحتاجون إلى بنائها، يجب على الجميع تقسيم أنفسهم إلى مجموعات صغيرة من ثلاثة أو أربعة أشخاص. أعطوا كل مجموعة مجموعة من المربعات من 'بطاقات نوع الجسر' لربطها، وأعطوهم بعض الإلهام أثناء محاولتهم ابتكار تصميم جسر خاص بهم. يجب على المجموعات استخدام أقلام الرصاص والأقلام والورق لرسم تصاميمها.
2. يجب على كل مجموعة أن تتوصل إلى تصميم من خلال قيام كل شخص بإنشاء تصميماته الفردية، ثم تجميعها معاً، بحيث يمكن للجميع رؤية أفضل الأفكار والاتفاق عليها. يُعرف هذا بالتفكير 'المتباعد-المتقارب'. آمل أن يسمح هذا للمجموعات بإنتاج جسور تستخدم مزيجًا من أفضل أفكار الجميع.
3. بمجرد رسم مفهوم مكتمل، يجب على الفرق أن تقرر أي المواد ستعمل بشكل أفضل لتصميم جسرها، وكم يجب أن يكون كبيرًا، وكيف يجب صنع الأجزاء المختلفة. يجب تعيين مهام محددة لكل شخص، سواء كان ذلك إدارة الميزانية أو الحصول على المواد أو البناء أو الاختبار.
4. ابدأوا في بناء الجسور، مع تحمل كل شخص في كل فريق مسؤولية مهامه.
5. عند الانتهاء من بناء الجسر، يجب اختباره للتأكد من أنه يلبي المعايير التي وضعتها جميع المجموعات. يجب وزن الجسور للتحقق من أنها خفيفة بما يكفي لحملها. يجب التحقق من الميزانيات مقابل الميزانية الإجمالية للتأكد من عدم تجاوز الإنفاق. قم بتركيب الجسر الواحد تلو الآخر على نهر النسخة المصغرة الذي تم صنعه مسبقاً. يجب أن يمتد الجسر عبر العرض الكامل.

6. يجب أن تعيد الفرق جسورها وتفكر في شيء واحد على الأقل يمكن تغييره أو تحسينه لمساعدة الجسر على تلبية المعايير المتفق عليها. قد يكون ميزة فشلت أثناء الاختبار، أو اقتربت من الفشل. يجب اختبار الأفكار بشكل مستقل قبل إضافتها إلى الجسر النهائي.
7. اختبروا الجسور المحسنة لمعرفة كيف أدت هذه المرة. تحتاج الفرق إلى تحديد ما إذا كانت تغييراتها قد أحدثت فرقاً - للتحسين أو للأسوأ. في أي وقت متبقٍ، يجب أن تستمر الفرق في الاختبار، واختبار أفكار أو ميزات جديدة والتحقق من نتائجها، حتى تتمكن من استخلاص استنتاجات حول أفضل المواد الممكنة، وحجم وميزات تصميمها.

بناء الجسور وفق المواصفات المطلوبة تطلب مهارات في حل المشكلات الفنية. فكروا في أي التصاميم كان أفضل، ولماذا كان أفضل، وكيف قررتم ما يجب تحسينه. هل كانت هناك فرق أخرى صممت جسراً أفضل؟

قامت الفرق بتعيين أدوار مختلفة لبعضها البعض للمساعدة في بناء الجسر. هل أعطى هذا الجميع في المجموعة كمية متساوية تقريباً من العمل؟ هل كان هذا أكثر الطرق كفاءة للعمل، أم كان يجب أن يقوم أشخاص مختلفون بمهام مختلفة؟

قوموا بالإشراف على الأعضاء الصغار بشكل مناسب عند استخدامهم المقصات. احفظوا جميع الأشياء الحادة بشكل آمن، بعيداً عن متناول الأعضاء الصغار.

علّموا الأعضاء الصغار كيفية استخدام الأدوات الحادة بأمان. راقبوهم بشكل مناسب طوال الوقت. احفظوا جميع الأدوات الحادة في مكان آمن، بعيداً عن متناول الأعضاء الصغار.

قوموا دائماً بالإشراف على الأعضاء الصغار بشكل مناسب عند استخدامهم للصمغ ومنتجات المذيبات. تأكدوا من وجود تهوية جيدة. احذروا من أي حالات طبية قد تتأثر باستخدام الصمغ أو المذيبات وقوموا بالتعديلات اللازمة.

اجعلوا هذه المهمة أكثر أو أقل تعقيداً من حيث الجسر، والميزانية، ومعايير البناء، اعتماداً على الوقت المتاح. كلما زادت العوامل التي يجب أن تفكر فيها المجموعات، زادت صعوبة هذا النشاط. قد تفضل المجموعات التنافسية الاتفاق على نظام للنقاط، مع خسارة الجسور لنقاط في حالة الفشل في الاختبارات أو تجاوز الميزانيات.

يجب أن تكون الأدوار الموكلة للفرق مناسبة للشخص الذي تُسند إليه.