بناء نموذج مصغر تقريبي لجسم ما
المصدر مأخوذ من: موقع Teach Engineering (تعليم الهندسة)
المصدر الأصلي: Build an Approximate Scale Model of an Object
علاقة النماذج المصغرة بالهندسة
بناء النماذج المصغرة خطوة مهمة في عملية الهندسة. قبل بدء العمل على مشروع جديد، يطوّر المهندسون نماذج مصغرة لما يريدون أن يروا في النتيجة النهائية للمشروع. تمثل النماذج المصغرة كأمثلة للعاملين على تطوير المشروع وللزبائن أيضًا.
أهداف التعليم
- سيتعلم الطلاب ما هو النموذج التقريبي وكيفية بناءه.
- وسيتعلم الطلاب عن استخدامات النماذج المصغرة ولماذا تُبنى.
قائمة المواد
المواد التي يمكن أن نحتاجها لبناء النموذج:
- قطع الليغو
- أعواد البوظة
- أشرطة لتنظيف الغليون
- مكعبات سكر
- كرتون
- حلوى (ملبس)
- أعواد الأسنان (مسواك)
- شريط لاصق وغراء
- ورقة وقلم رصاص
مقدمة/تحفيز
هل حدث أن بنيت أو رأيت مُجسّمًا لسيارة أو طائرة؟ إنها تبدو كسيارات وطائرات حقيقية، لكنها أصغر بكثير جدًا. هذه ما تُسمى بالنماذج المصغرة لأنها نسخة دقيقة أصغر من الجسم الحقيقي. تُبنى عادة النماذج المصغرة كهواية، لكن المهندسين يبنون النماذج المصغرة كجزء من عملية التصميم الهندسي عندما يقومون بتصميم أجسام أو مباني. هنالك الكثير من الطرق لتعريف عملية التصميم الهندسي، ولكن جميعها تتضمن الخطوات الأساسية الآتية:
- تحديد الحاجة أو المشكلة
- جمع المعلومات
- عصف ذهني للأفكار التي قد تساعد في حل المشكلة أو توفير الاحتياج
- تطوير نموذج مصغر (نموذج بدئي)
- اختبار النموذج وتحليله
- إدخال بعض التحسينات على التصميم
- عرض النتائج
تطوير نموذج مصغّر (أو نموذج بدئي لمباشرة العمل) هو خطوة مصيرية في كل تعريف لعملية التصميم الهندسي. تُبنى النماذج المصغرة لمحاكاة أجسامٍ أو مبانٍ حقيقية أكبر. تُجرى بعض التجارب على هذه النماذج البدئية لاختبار ما إذا كانت تعمل على نحو جيد وتحديد ما إذا كان التصميم آمن وفعال قبل بناء المبنى في القياس الحقيقي. ومن الأسهل والأسلم وأقل تكلفة أن تُجرى تصحيحات تصميمية على النموذج المصغر من إجرائها على الجسم الحقيقي.
على سبيل المثال، إن كانت مهندسة طيران (أو مهندسة فضاء) مسؤولةً عن تصميم قمر اصطناعي ليصل إلى كوكب المشتري، ستبني وفريق عملها نموذجًا مصغرًا للقمر الاصطناعي الحقيقي. لكن، إن تخطت هذه الخطوة في التصميم، أي بناء نموذجٍ واختباره، ولم يقم القمر الاصطناعي بعمله كما ينبغي، ستتحمل نتائج تبذير الملايين من الدولارات من الموارد المالية لـ"ناسا" (الإدارة الوطنية [الأمريكية] للملاحة الفضائية والفضاء). من المهم جدًا للمهندسين أن يفهموا أهمية بناء نموذج مصغر.
المفردات
|
مقياس الرسم: |
مقاس صورة جسم ما أو خارطته أو نموذجه بالمقارنة بمقاس الشيء ذاته |
|
النموذج المصغر: |
نسخة صغيرة ودقيقة عن شيء ما |
|
المسوّدة: |
رسم تقريبي يمثل الملامح الأساسية في جسم أو منظر ما |
عملية البناء
التجهيز
- اجمع مواد البناء.
- أحضِر أو اصنع نموذجًا مصغرًا لشيء يعرفه الطلاب.
- اجعل الطلاب يختارون الأشياء التي يريدون أن يبنوا نماذج لها (نصيحة: قد تضع أمامهم بعض الخيارات (الأشياء) لينتقوا منها؛ هذا يساعدهم في اختيار أشياء ليست صعبة جدًا للإنجاز في الوقت المُعطى).
العمل مع الطلاب
- اشرح للطلاب ما هو القياس. أظهر للصف مثالاً وناقش مع الطلاب لماذا يظنون أن المهندسين يحتاجون إلى صنع نماذج قبل البدء في العمل الفعلي.
- اجعل الطلاب يعملون كل بمفردة أو في أزواج لبناء نماذج مصغرة مستخدمين المواد المعطاة لهم. اطلب من الفرق أن ترسم مسودات للأجسام قبل بنائها وأن يقوموا بتعديل النماذج عند الضرورة، أثناء تقدهم في العمل.
- قد تختار أن تطلب من الطلاب أن يبنوا شيئًا محددًا، أو أن يبنوا أشياء متعلقة بموضوع معين مشابه للجميع، أو تختار أن تترك الأمر مفتوحًا لمخيلتهم. أحد الخيارات السهلة هو أن تجعل الطلاب يبنون شيئًا موجودًا في غرفة الصف، وبهذه الطريقة، تتوفر أمامهم تشكيلة من الأشياء. ويستطيع الطلاب أيضًا أن يأتوا بأشياء من بيوتهم.
أسئلة للفحص
- ما هو النموذج المصغر؟
- كيف يمكن وصف جسم بلا أن يكون لدينا الجسم ذاته؟
- ما الفائدة من النماذج المصغرة؟
- أين يمكن استخدامها؟
- ما الذي قمت ببنائه؟
- كيف بنيته؟
- ما هي استخداماته أو وظائفه؟
- ما المواد الأخرى التي قد تستخدمها لبناء الجسم الحقيقي؟