7-8岁美式少儿工程课教案：测试照明系统.docx

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1、18设计照明系统1 .下面我们将变生光学工程师，利用这两个科学概念去帮助奥马尔设计照明系统。大家看, 这是一个秃鹫壁画它代表模型坟墓，我们需要看到光去看到坟墓里秃鹫的全部细节。要想看到秃鹫的全部细节，我们需要光的强度越强越好还是越弱越好？怎样测量光的强度呢? 我们来探究一下光的远近与强度的关系。教师拿着手电筒照射墙壁，慢慢靠近墙壁，学生观 察光线的强度变化情况。通过实验得出结论“光线越近，光线亮度越强J2.掌握了这个知识，下面我们就开始我们的实验测试，纸盒代表模型坟墓，坟墓里的秃鹫模 拟壁画。向学生介绍了光强度计，学生使用该工具评估模型坟墓内的光强度。光的强度计分 为5个强度等级“4,3,2,

2、 1,0”，手电筒光源挖洞固定在南窗正下方，秃鹫坟墓4个侧面右上 角上开四个窗口 “东窗、西窗、北窗、南窗”。南窗右上角一张秃鹫壁画，东窗中间有一张 秃鹫壁画，北窗右下角一张秃鹫壁画，西窗右上角三张秃鹫。壁画孩子通过光的强度计去观 察秃鹫壁画，从不同的窗口去看看哪一个光的强度等级能看清秃鹫壁画。学生观察测试并完 成记录单。（记录单）.最后再次带着学生总结光的强度与距离之间的关系:光线距离越远，光的强度越弱。光线距 离越近，光的强度越强。3.目标：.在团队合作中使用工程设计流程来设计和测试照明系统，以照亮模型埃及坟墓（复 印纸箱）中的象形文字。他们的目标是设计一种照明系统，该系统将使用一个手电筒

3、和一系 列镜面以最大的光照强度来点亮最多数量的象形文字。回顾灯光所学知识：光的直线传播，光的反射，光的距离决定光的强度。,在箱子中放入标 有刻度的网格纸来记录光的反射角度大小北窗北窗西窗东窗南窗4利用他们在上一课和故事书中学到的知识，团队可以决定他们将在墓穴中使用的镜子的数 量和位置，根据每个象形文字上的光强度以及照明系统设计的总本钱来评估其设计。（记录 单）使用材料价格表:价格清单:名称单价数量总价大镜子2小镜子1索引卡：1小木棍0.1白纸0.05夹子0.25细绳0.1橡皮泥0.8总本钱得分:光线强度得分:川可鸟的数量光卡得分东1南1西3北1价格得分:价格得分:光线强度得分:5,“计划”和“

4、创立”他们的照明系统设计:A.首先，单独然后以小组的形式，学生“想象”几种不同的方法来设计照明系统，并思考每 种想法的优缺点。小组选择一种照明系统设计并制定包括详细图表的“计划”。（记录单）在照明系统设计中使用材料的可能方式索引卡折成N角形以支撑镜子。活页夹夹在镜子上以获得支撑。线和胶带在墓顶 上悬挂一面镜子（盒子）盖）。工艺棒和活页夹更改镜子的高度。B.学生可以按照计划“创立”照明系统，并计算设计本钱。学生通过翻开光源（手电筒）并使用光强度计评估每个象形文字上的光强度来测试其设计。小组对设计进行评分，并分析其优缺点。学生们集思广益地“改进”他们的设计。各小组实施并评估他们改进的照明系统设计。C.在这个设计挑战中，学生们专注于最大化两个分数：强度和 本钱。他们可能会注意到，随着强度得分的增加（因为他们用 更强的光照亮了更多的象形文字），他们的本钱得分通常会下 降（因为这样做需要使用其他材料）。D.需要权衡以优化设计中的变量是几乎所有工程师都面临的现实问题。在这种 情况下，学生必须在光照强度/被照亮的象形文字数量与设计本钱之间进行权衡。 象形文字上的光线越强，通过光强度计可以更清楚地看到其细节。但是，要点 亮多个象形文字并在每个象形文字上加亮，通常需要使用更多的材料，从而降 低了团队的本钱得分.