Программа инженерного летнего лагеря

Программа инженерного летнего лагеря

Йо-хо-хо и бутылка… воды! «Пираты во времени».

Естественно-научный мейкерский досуг школьников 5-8-х классов

(12-ти дневное погружение)

Программа разработана учителем Ковалевой Е.Б.

МАОУ ОЦ «Горностай», г. Новосибирск

 

      Содержание:

• пояснительная записка
• место реализации
• срок действия программы
• участники программы
• профиль лагеря
• материально-техническое оснащение
• цели и задачи программы
• актуальность программы
• план работы детского лагеря
• содержание программы
• режим дня лагеря
• ожидаемы результаты
• приложения
• список использованной литературы
• список мультфильмов для просмотра

Программа инженерного летнего лагеря

Йо-хо-хо и бутылка… воды! «Пираты во времени».

Естественно-научный мейкерский досуг школьников 5-8-х классов (12-ти дневное погружение).

 пояснительная записка: Для школьников инженерных классов и для ребят, занимающихся в кружках инженерной направленности, было бы интересно организовать летний досуг с погружением в теорию физических экспериментов с опытами по физике, решением изобретательских задач, просмотром познавательных мультфильмов, чтобы узнать больше о воде и её свойствах. Во время отдыха на море или у реки, подростки могли бы уделить внимание творчеству, проектированию и созданию своими собственными руками макетов инженерных конструкций, связанных с водой,- с древности до наших дней. Модели можно делать виртуальные, играя электронными конструкторами и тренажерами, либо реальные, мастеря макеты из простых доступных материалов. В любом случае, школьникам надо изучить перед этим законы физики, чтобы знать по каким принципам и законам природы функционируют водяные конструкции и физические приборы на воде. Обучение основам гидродинамики, гидротехники можно организовать увлекательно и непринужденно, в форме просмотра познавательных фильмов по теме и видео-уроков в соответствии с возрастом ребят. А устройство приборов становится понятнее, если начинать изучение с простых механизмов древности. Просмотр мультфильмов мотивирует детей к творчеству, позитивному настрою на работу, хорошему настроению, а также сыграет воспитательную роль в понимании дружбы, взаимовыручки, сплочению коллектива. Летнее время подростков будет заполнено мыслительно-творческой деятельностью, проектно-мейкерской, познавательно-развлекательной и игровым досугом. А в свободное время можно купаться, гулять на свежем воздухе, обливаться водой, изобретая новые водяные игрушки и приспособления, работающие на воде. Приятного всем отдыха!

 место реализации: пришкольный лагерь, лагерь у реки, на острове, приморский лагерь.

 срок действия программы: 12 летних тематических дней.

 участники программы: школьники 5-8-х классов. Вожатые – студенты-физики технических вузов, будущие инженеры. Наставники – преподаватели инженерных вузов, школьные учителя физики, технологии, химии, биологии и других естественно-научных дисциплин.

 профиль лагеря – естественно-научный, мейкерский, познавательный. Ежедневно будут проводиться физические опыты с водой. Школьники совместно с наставниками создадут простейшие модели бумажных корабликов, деревянных плотов, водяных мельниц древности, макетов водяных устройств и водяных игрушек из простых материалов: бумаги, картона и пластиковых бутылок, деревянных палочек от мороженого. Дети также посмотрят познавательные мультфильмы, поиграют в электронные игры по теме, порешают творческие изобретательские задачи.

 материально-техническое оснащение: для поделок понадобятся - бумага, картон, пластиковые бутылки, стаканчики, пластилин, х/б веревочки, нитки, клеящий карандаш, ножницы, скотч, палочки от мороженого, прищепки, воздушные шары, соломинки.

Для просмотра мультфильмов необходимы: гаджеты с доступом в сеть Интернет, экран с проектором или кинозал с коллекцией советских мультфильмов. Для электронных игр – гаджеты, ноутбуки или компьютеры, ПО. Для распечатки чертежей макетов конструкций и рисунков – принтер.

 цели и задачи программы: Обеспечить эффективный летний досуг школьникам, сочетая отдых, купание, оздоровление и обучение естественно-научным предметам через творческую и практическую деятельность. Задачи программы:

• расширять кругозор школьников в области естественно-научных знаний о воде;
• развивать конструкторские умения учеников;
• решать инженерные изобретательские задачи;
• развивать коммуникативные навыки школьников;

 А поскольку лето – жаркое время года, то будут вполне уместны безопасные физические опыты с водой, игры, обливание, купание. Поэтому отдаленной целью является ещё оздоровление и закаливание детей.

актуальность программы для участников детского лагеря заключается в сочетании различных форм работы, направленных на дополнение и углубление естественно-научных, инженерно-конструкторских, технических знаний, с опорой на практическую и экспериментальную деятельность. Приобщение к здоровому образу жизни.

 План работы детского лагеря 12 тематических дней

№1 день. «Свистать всех наверх!». День знакомства друг с другом и с фундаментальными законами физики. Ребята изучают законы плавания тел (закон Архимеда) и мастерят простые модели плавсредств,- бумажные кораблики, мини-плоты, парусники. А девочки разрабатывают бумажные головные уборы от солнца и дизайнерские спасжилеты из пластиковых бутылок. Затем школьники вместе с вожатыми устраивают «Регату на ручье» и определяют, чей кораблик поплывёт быстрее по течению воды и не утонет. Победитель становится капитаном следующего дня.

№2 день. «По морям, по волнам… Моря на бумаге». День изучения и проектирования старинных морских приборов, а также изобретения новых механизмов и воплощения свежих идей. По древним чертежам из старейшей Александрийской библиотеки ученики мастерят простейшие приборы, необходимые в плавании: лот, лаг, водяной компас, водяной термометр-барометр, влагомер, плотномер, измеритель прозрачности воды (приложение №3). Приборы испытывают на работоспособность. Предлагают усовершенствования.

№3 день. «В Древнем мире с механикусом Героном». День конструирования ретро-моделей водяных устройств и забавных водяных игрушек древности. Будущие инженеры как бы открывают для себя заново законы природы и делают модели древних водяных игрушек по описаниям в старинных рукописях,- чашек-непроливаек, водяных часов Древней Греции - Клепсидр, модель Геронова сифона. Пожарный насос, изобретенный александрийским механиком Ктесибием. Чашку Пифагора. Модель Архимедова винта. (приложение №2). Перед конструированием дети смотрят мотивирующие мультфильмы из архивов «золотой коллекции» мультфильмов СССР.

№4 день. «Древний Восток – дело тонкое». День конструирования ретро-моделей водяных устройств Древнего Востока. Ребята моделируют бамбуковый водопровод, весы на воде, китайские водяные часы, китайский гидравлический молот и гидравлический пресс. Можно также смоделировать устройство колодцев Великого шелкового пути и систему охлаждения и увлажнения домов жителей пустыни в жаркую погоду. Ребята могут провести опыты с уменьшенными моделями устройств для подъёма воды на востоке: шадуф, ворот для подъема воды из колодца, чигирь для орошения полей, нория; можно сделать модели различных водяных колес и проверить, как они работают (приложение №2).

№5 день. «Полундра! Чтоб не тонули корабли». День физических экспериментов с водой. Школьники проводят ряд экспериментов с давлением столба жидкости на стенки и дно сосуда (закон Паскаля), проводят опыты с кессоном (стакан, перевернутый вверх дном и опущенный в воду). Ребята проводят дискуссию об опасности подводных погружений и о кессонной болезни. А также решают изобретательские задачи, как поднять затонувший корабль со дна? Как спасти тонущего человека с берега, не ныряя за ним? Каким приспособлением выловить бревна и топляк из воды? (приложение №1).

№6 день. «Остров Робинзонов». День приключений и поиска чистой питьевой воды на территории лагеря. Попытка добыть пресную воду различными способами, очистить её различными способами. Как приспособиться к выживанию на необитаемом острове? Ребята мастерят солнечную водогрейку, солнечный опреснитель воды, дождемер из пластиковой бутылки, самодельный термос (приложение №3). Для наглядности природных явлений, можно сделать действующую модель круговорота воды в природе.

№7 день. «С левого борта - мельницы средневековья». День починки старого мельничного колеса у замшелой мельницы. Ученики конструируют модели старинных водяных мельниц с различными типами колес и различными механическими конструкциями. Школьники могут соорудить гидротехнические сооружения из песка и запустить туда воду, проверив, по какому руслу или каналу вода потечет. Правильно ли было спроектировано гидротехническое сооружение с системой каналов, запруд и мельниц?

№8 день. «Фонтаны Петергофа». День конструирования макетов фонтанов, шутих, брызгалок. Школьники изучают историю строительства фонтанов Петергофа, понимают принципы работы этих устройств, основанных на природных явлениях (без насосов и дополнительной энергии). Ребята разбираются в планировке и устройстве современных крупных портовых городов и портов. Ученики конструируют макеты необходимых для судоходства и подъема/спуска судов из реки в море шлюзов и других полезных гидротехнических сооружений. Можно смастерить макет артезианского колодца для понимания того, почему вода течёт вверх фонтаном?

№9 день. «Мы - рыцари удачи. Морские солёные брызги». День физико-химических опытов с водой. В этот день запасаемся пластиковыми бутылками, воронками для переливания воды. Ребята будут очищать морскую воду от солей различными доступными и простыми методами: для начала - выпариванием. А затем - очищать морскую воду от солей вымораживанием. Можно провести опыты по очистке грязной воды фильтрованием, используя различные бумажные и тряпичные фильтры. При этом определить, какой фильтр очищает воду эффективней? В этот день можно провести опыты по выделению растворенных газов из минеральной воды, откупоривая бутылку с минеральной водой, натянув на горлышко бутылки воздушный шарик. Собрав, таким образом, газ в шарике, и завязав его, можно его отпустить. Шарик не полетит, потому, что углекислый газ тяжелее воздуха. Но можно определить объем растворенного в бутылке углекислого газа, одновременно решая качественные задачи по физике. От чего зависит растворимость газов в жидкостях? В какой воде холодной или горячей содержится больше кислорода? И другие задачи.

№10 день. «Море любит смелых да умелых. Полный вперед!» День погружения в мир физических теорий, законов и формул. Школьники изучат закон Паскаля, закон Бернулли, повторят опыт Рене Декарта, смастерив водяную игрушку «Картезианский водолаз».

№11 день. «Рыбацкие байки о морских обитателях». День биофизических экспериментов и рассказов о науке бионике. Как приспособить природные хитрые устройства морских животных, живущих в воде, на пользу человека? Ребята поговорят о природных живых опреснителях, плавучих «галерах», глубоководных рыбах, живых «батискафах». Школьники разберутся в «патентах природы» морских обитателей и подумают на тему, какие ещё, удобные для жизни в воде приспособление можно «подсмотреть» у обитателей глубоких соленых океанов и мелких пресных лужиц. (приложение №4).

№12 день. «Окунёмся на хронокате в будущие миры. От волны волны не ищут». День мечтателей и фантастических идей. Школьники фантазируют на тему новых гидротехнических сооружений, интересных инновационных водных устройств и конструкций будущего. Ребята дискутируют об альтернативной энергии, получаемой в будущем из воды или с помощью воды. Ученики предлагают новые способы очистки воды, необычные природные фильтры. В этот день ребята ничего не мастерят руками, обмениваются информацией, отдыхают, беседуют, поют песни под гитару у прощального костра.

 Содержание программы

режим дня:

8.30 – подъем, умывание

8.40 - утренняя зарядка

9.00 - завтрак

9.30 – занятия инженерного кружка (теория: просмотр познавательных мультфильмов)

11.00 – спортивная пятиминутка, купание

11.00 – занятия инженерного кружка (практика: опыты, инженерные эксперименты)

12.30 - прогулка, игры на воздухе

13.30 - обед

14.00 - послеобеденный отдых

15.00 - занятия инженерного кружка (мейкерство: мастерим руками гидравлические модели)

16.30 - полдник

16.45 - спортивные игры, прогулки

18.00 - занятия инженерного кружка (игра: электронные игровые конструкторы)

19.30 - ужин

20.00 - отрядные и общие лагерные мероприятия

21.00 - подготовка ко сну

 ожидаемы результаты и их оценка: Выполняя проектные задачи, в основе которых лежат физические опыты с водой, школьники будут решать простейшие, но уникальные инженерные задачи. Это поспособствует не только развитию инженерных навыков, но и самовыражению школьника, развитию его творческих способностей. Оценить результаты мейкерской деятельности можно будет по поделкам водных устройств и водяных игрушек. Оценить творческие и конструкторские способности ребят можно будет по тому, как успешно они изобретают и решают проектные и задачи.
 

 Приложения

 Приложение №1. Список примерных изобретательских задач:

1. проектировать и сделать подводную лодку или батискаф, работающий автономно на экологически чистой энергии.
2.  Придумать и спроектировать модель водяного насоса, добывающего воду из скважин (колодцев). Система управления моделью должна: а) управлять частотой вращения двигателя, б) вести расчет числа качаний, в) обеспечить защиту от аварии.
3.  Предложить метод беспроводной передачи видеоданных из глубокого колодца
4.  Разработать бионический дизайн-проект водного транспортного средства, используя функциональность и пропорциональность живых объектов (нарисовать лодку в форме рыбы, например, или батискаф в виде осьминога и т.д.).
5.  Предложить новый способ эффективной фильтрации и очистки сточных вод.
6.  Предложить способ, как поднять мусор со дна мелкого водоёма.
7.  Придумать, как поднять глубоководное затонувшее судно.
8.  Придумать маломощную мини-гидроэлектростанцию на ручье, чтобы зарядить батарейку, не портя экологию берегов и чистоту воды ручья.
9.  Придумать переносную мини-гидроэлектростанцию, экологически безопасную.
10.  Волноломы защищают берег от разрушения волнами. Это сооружения из бетонных плит. Их строительство отнимает много труда, времени и денег. Они портят вид и не всегда эффективны. Иногда они мешают судоходству, сужая фарватер. Предложить, как сделать так, чтобы волноломы не мешали кораблям, но была бы надежная защита от ударов прибрежных волн. Продумать возможность сборно-разборной конструкции.
11.  Предложить идею или простое устройство, позволяющее прямо с берега оказать тонущему человеку быструю помощь, не ныряя спасателям.
12.  Придумать простое и эффективное устройство для вытаскивания на берег плавающих в воде бревен и топляка, чтобы они не мешали купающимся людям.
13.  Найти способ паромной переправы, избавляющий от долгих ожиданий и не препятствующий судоходству на реке.
14.  Придумать способ проверки на прочность ледовой переправы для пешехода и транспорта в зимнее время года. Как проверить, выдержит ли толщина льда груз?
15.  Придумать, как резко остановить корабль, плывущий по воде.
16.  Кто сумеет без хлопот перекрыть трубопровод? Особенно, если трубопровод или газопровод проходит по дну моря?
17.  Придумать автоматическую поилку для коров на ферме.
18.  Придумать устройство для автоматической поливки комнатных растений.
19.  Придумать переносной термос на батарейках.
20.  Придумать лодку или корабль с реактивным двигателем на воде (как у кальмара)
21. Придумать необычную конструкцию водяных часов по аналогии с древними китайскими водяными часами (в емкость с дырочкой во дне, положенную на воду, просачивается вода по каплям, отмеряя время).

 Приложение №2. Список водяных ретро-конструкций древности, макеты которых могут смастерить школьники: «Неиссякаемый кувшин» изобретенный Героном из Александрии, автомат по раздаче воды для омовения рук, термоскоп Герона Александрийского. Шприц для вытягивания гноя, изобретенный Героном Александрийским. Геронов фонтан и сифон. Пожарный насос, изобретенный александрийским механиком Ктесибием. Кружка Пифагора - сосуд, в который можно наливать жидкость только до определённой отметки, но если налить выше, всё вытечет. Водяные часы древних греков – Клепсидры. Китайский водяной компас и китайский гидравлический молот. Модели устройств для подъёма воды: архимедов винт, шадуф, журавель, ворот для подъема воды из колодца, чигирь для орошения полей, нория. Модели водяных колес, средневековых водяных мельниц.

Приложение №3. Список детских поделок водяных конструкций.

1. Изготовить простой солнечный водонагреватель.
2. Изготовить простой солнечный опреснитель воды из полиэтиленовой пленки и тарелки.
3. Изготовить из картонной упаковки “турбину”, демонстрировать её работу под проточной водой.
4. Изготовить простую паровую турбину на примере чайника со свистком.
5. Изготовить из трубочки и баночки водяной термометр.
6. Изготовить простую модель дождемера из пластиковой бутылки.
7. Очистить морскую воду от солей выпариванием.
8. Очистить морскую воду от солей вымораживанием.
9. Очистить грязную воду фильтрованием.
10. Провести опыты по выделению растворенных газов в минеральной воде, откупоривая бутылку с минеральной водой.
11. Изготовить работающую мини-модель гидравлического домкрата.
12. Изготовить работающую мини-модель артезианского колодца.
13. Создать простой прибор для измерения влажности (гигрометр) на основе волоса.
14. Сделать действующую модель водяных часов.
15. Сделать модель водяных горок аквапарка.
16. Сделать модель «Картезианского водолаза» Рене Декарта
17. Придумать детскую игрушку. Принцип работы игрушки должен быть основан на свойствах воды (водяные мельницы, лейки, брызгалки, непроливайки).

 Приложение №4. Живые синоптики. На море о приближающемся шторме можно узнать по рачкам бокоплавам, если они вдруг начинают выползать на берег. О шторме можно узнать по дельфинам, если они прячутся за скалы, и особенно по поведению медуз, которые опускаются на глубину за несколько часов до начала шторма.

Живые барометры: Птицы чувствительны к изменениям атмосферного давления, к уменьшению освещенности и скоплению электричества. Поэтому, перед непогодой певчие птицы перестают петь, а чайки, утки, наоборот, начинают кричать. Лягушки в непогоду выходят на сушу и долго квакают.

Перед дождем речные рыбы, такие как сом, вьюн и голец, обычно спокойно лежащие на дне водоема, становятся беспокойными перед грозой. За сутки до дождя всплывают на поверхность сомы и вьюны, а гольцы мечутся в воде вверх-вниз.

Живые навигаторы. У некоторых водных обитателей есть способности к навигации.

Искусными навигаторами являются морские черепахи, лососевые рыбы, рыбы угри. Далекие миграции совершают сельдь, тюлька, треска, некоторые тюлени, морские котики и киты.

 список использованной литературы:

1. http://rifmovnik.ru/lib/2/book15_2.htm - самодельные конструкции
2. https://www.youtube.com/watch?v=Em6mCdU0ykg - Герон Александрийский и его изобретения
3. http://eor-np.ru/taxonomy/term/611 - ЭОР «Виртуальная лаборатория»
4. http://praktikum7.narod.ru/p49aa1.html - лабораторный практикум
5. http://jtdigest.narod.ru/dig3_01/beis.htm - как сделать бейсболку
6. https://www.youtube.com/watch?v=Wsps3fPLgX8 - водяные мельницы
7. https://www.youtube.com/watch?v=kcu_DoXkAzU - как сделать воду питьевой
8. https://www.youtube.com/watch?v=ydM_XEYGcWA - как добыть воду в лесу
9. https://www.youtube.com/watch?v=H2wIls7gsSM - фонтаны Петергофа
10. https://www.youtube.com/watch?v=nyCsrFfY4jY - аквапарк
11. https://www.karusel-tv.ru/video/9854 - свойства воды
12. http://jtdigest.narod.ru/dig1_02/nasos.htm - как вода воду поднимает
13. https://www.youtube.com/watch?v=m8n_cAP5S_U Картезианский водолаз
14. http://fanread.net/book/11501855/?page=8 изобретательские задачи

 список мультфильмов:

1. https://www.youtube.com/watch?v=DIekBn99cV4 «Секреты воды» от РусГидро
2. https://www.youtube.com/watch?v=jAjak-0KEjo «Зачем пирату голова»? Песня
3. https://www.youtube.com/watch?v=RvYs0iFrJMg «Сокровища затонувших кораблей» мультфильм в пионерском лагере
4. https://www.youtube.com/watch?v=vrJMjUhqlJY рассказы старого моряка «Необычайное путешествие» планктон и морские обитатели
5. https://www.youtube.com/watch?v=KPazb9f_wUo «Коля Оля и Архимед»
6. https://www.youtube.com/watch?v=8azmy5MBQmM «Мореплавание Солнышкина»
7. https://www.youtube.com/watch?v=IVmqSOvr1Fg&t=37s «Трое на острове»
8. https://www.youtube.com/watch?v=aSUSGuTQ_6U рассказы старого моряка «Необитаемый остров»
9. https://www.youtube.com/watch?v=QIofYpPC7Qo рассказы старого моряка «Антарктида»
10. https://www.youtube.com/watch?v=L60gc-2PIAk&list=PLmBLb1TzzKSRbdpGaR4jgHK7JBom40Vir&index=13 мультфильм «Главный звездный
11. https://www.youtube.com/watch?v=zcBu1aRgscQ «На задней парте №1»
12. https://www.youtube.com/watch?v=G-tZklItcuw «На задней парте №3»
13. https://www.youtube.com/watch?v=MTf3VcHpkys «На задней парте №4»
14. https://www.youtube.com/watch?v=1NB8be6VMXI «Тайна далекого острова»
15. https://www.youtube.com/watch?v=1-J9rhSYkjA «Легенда о старом маяке» (мультфильм про войну)
16. https://www.youtube.com/watch?v=mCBUHVdNmNI мультфильм пин-код «Вода»
17. https://www.youtube.com/watch?v=1foiT3vtz5E «В гостях у лета»
18. https://www.youtube.com/watch?v=0hEj1fW4tS4&t=9s «Приключение на плоту»
19. https://www.youtube.com/watch?v=cU455QmoBhs «Пустомеля-изобретатель»
20. https://www.youtube.com/watch?v=TI-4W6Hm6QQ «Кораблик» по сказке Сутеева
21. https://www.youtube.com/watch?v=UQuEsTmPC6k&t=113s «Засуха»