1-сабақ

Жоба мақсаты

– Қоқыс жәшігін функционалды түрде жобалау арқылы инженерлік дағдыларды дамыту.
– Қоқыс жәшігін басқару үшін код жазу және микроконтроллерді бағдарламалау арқылы бағдарламалау дағдыларын жетілдіру.
– Қалдықтарды басқарудың жақсы тәжірибесі мен тұрақтылық қағидаттарына баса назар аудару арқылы экологиялық сананы ілгерілету.
 

Мұғалімге арналған нұсқаулық

– Оқушыларды 3-4 адамнан тұратын топтарға бөліңіз;
– Қайшы және картон бұйымдарымен жұмыс істеу бойынша қысқаша нұсқаулар беріңіз;

Steam сабақтарындағы қауіпсіздік техникасы

Сабақты бастамас бұрын мұғалімге қауіпсіздік техникасымен танысу ұсынылады. Қажет болған жағдайда (ҚТ-да көрсетілген заттарды пайдаланған жағдайда) оқушыларға қысқаша нұсқама жүргізу. Steam сабақтарындағы қауіпсіздік техникасы сілтемесіне өтіңіз

Пәнаралық байланыс:

• Математика: Бұл жобада оқушылар автоматты қоқыс жәшігінің физикалық компоненттерін жобалау және құрастыру үшін өлшем және геометрия сияқты математикалық ұғымдарды қолданады. Нақты әлемде математикалық принциптерді түсіну мен қолдануды жақсартатын дұрыс функционалдылық үшін дәл өлшемдер мен бұрыштарды қамтамасыз ету үшін есептеулер қажет болуы мүмкін.
• Информатика: оқушылар сервоқозғалтқыштарды басқару және сенсорлық кірістерге жауап беру үшін Arduino микроконтроллерлерімен бағдарламалаумен айналысады. Бағдарламалау арқылы олар алгоритмдерді, деректерді өңдеуді және есептерді шешуді үйренеді, біздің технологияға негізделген әлемде өзекті болып табылатын маңызды информатика дағдыларын дамытады.
• Физика: Қоқыс жәшігінің қақпағын ашу механизмін жобалау үшін физика түсініктері қажет. Студенттер күш, қозғалыс және энергияны тасымалдау принциптерін тиімді машиналар жасау үшін қолданады.
• География: Географиялық түсінік қалдықтарды басқарудың қоршаған ортаға әсерін бағалауда маңызды рөл атқарады. Оқушылар халықтың тығыздығы мен урбанизация сияқты факторларды ескере отырып, қалдықтарды бөлу заңдылықтарын талдайды. Олар қалдықтар жиналуының, соның ішінде ластану мен тіршілік ету ортасының нашарлауының әсерін зерттейді. Бұл кеңістіктік динамикаларды түсіну оқушыларға қалдықтарды тұрақты басқару, қоршаған ортаның денсаулығы мен орнықтылығын ілгерілету бойынша ақпараттандырылған стратегияларды әзірлеуге көмектеседі.

Сабақ жоспарларының мысалы.

Теориялық бөлім

1. География сабағы: Қоқыстың қоршаған ортаға әсерін зерттеу

Мақсаты: Қалдықтарды басқарудың қоршаған ортаға және халықтың денсаулығына әсерін түсіну және ресурстарды тұрақты пайдалану стратегияларын әзірлеу.

Кіріспе:

Қоршаған ортаны сақтаудағы қалдықтарды басқарудың маңыздылығын талқылаңыз.

Қалдықтарды дұрыс пайдаланбаудың таралуы мен салдарын зерттеуде географияның рөлін атап өтіңіз.

«Әлемде жыл сайын миллиардтаған тонна қалдық шығарылады, олардың бір бөлігі мұхиттарға түсіп, су экожүйесін ластайды және теңіз өмірін өлтіреді. Бұл биоәртүрлілік пен адам денсаулығына үлкен қиындықтар туғызады. Қалдықтарды басқару теріс әсерді азайтуда маңызды рөл атқарады».

«Климат, геология және демография сияқты географиялық факторлар қалдықтардың табиғатта қалай бөлінетінін анықтайды. Бұл факторларды түсіну бізге ең осал аймақтарды анықтауға және оларды қорғау стратегияларын жасауға көмектеседі. Сондай-ақ география қалдықтарды дұрыс басқарудың ландшафттарға, суға әсерін талдауға көмектеседі. ресурстар мен биоәртүрлілік, бұл қалдықтарды басқарудың тиімді тәжірибесін дамыту үшін маңызды».

Қоқысты бөлуді талдау:

Қалдықтардың жиналуының негізгі нүктелерін анықтау үшін қалдықтар картасын зерттеу.

Халықтың тығыздығы, жерді пайдалану түрлері және әлеуметтік-экономикалық факторлар сияқты қалдықтардың таралуына әсер ететін факторларды талқылау.

Талқылау мысалы:

«Ауданымыздағы қоқыстарды бөлу картасына назар аударайық. Біз қоқыстардың көп мөлшері қала орталығында, ірі сауда және өнеркәсіп орындарының маңында шоғырланғанын көреміз. Бұл біздің тұрғындардың басым бөлігінің шоғырланғандығымен түсіндіріледі. Осы аудандарда, сондай-ақ қалдықтардың айтарлықтай жинақталған ірі сауда орталықтары мен кәсіпорындары да бар.Сонымен қатар біз қаланың шетінде және қала маңындағы аудандарда қалдықтардың айтарлықтай аз екенін көреміз, бұл халықтың тығыздығы мен азаюымен байланысты».

Қоқыстың қоршаған ортаға тигізетін зардаптары:

Қалдықтарды нашар басқарудың биоәртүрлілікке, су ресурстарына және жерге әсерін талдау.

Қалдықтардың адам денсаулығына және қоғамға тигізетін әсерін талқылау.

Мысалы:

Биоәртүрлілікке, су ресурстарына және жерге әсер етуді талдау:

Биоәртүрлілік: Қалдықтарды дұрыс басқару экожүйелердің ластануына және жойылуына әкелуі мүмкін, бұл өз кезегінде түрлердің әртүрлілігіне қауіп төндіреді және табиғат тепе-теңдігін бұзады.

Су ресурстары: Өзендер мен мұхиттарға тасталатын қоқыс суды ластап, жануарлар мен өсімдіктерге қауіп төндіреді және адамдардың ауыз суының сапасын нашарлатады.

Жер: Қоқыспен көмілген жерлер топырақ құнарлылығының жоғалуына әкеледі, бұл ауыл шаруашылығы мен экожүйеге теріс әсер етуі мүмкін, соның ішінде азық-түлік қауіпсіздігіне ықтимал қатерлер де бар.

Адам денсаулығы мен қоғам үшін салдарларын талқылау:

Адам денсаулығы: Қоқыс ауа мен суды ластайтын микроорганизмдердің, токсиндердің және зиянды химиялық заттардың көзі болып табылады, бұл адамдардың тыныс алу, тері және ас қорыту жүйесі ауруларының көбеюіне әкеледі.

Әлеуметтік салдар: Қауіпсіз орта қоғамда жағымсыз әсер қалдыру, зиянкестер мен кеміргіштерді тарту және өрт пен су тасқыны сияқты төтенше жағдайлар қаупін арттыру арқылы қоғамдастықтың өмір сүру сапасын төмендетуі мүмкін.

Ресурстарды тұрақты пайдалану стратегиялары:

Ресурстарды тұрақты пайдалану стратегиялары.

Қалдықтарды өңдеу, қайта пайдалану және қалдықтарды сұрыптауды қоса алғанда, қалдықтарды басқарудағы ең жақсы тәжірибелерді зерттеңіз.

Қалдықтардың қоршаған ортаға теріс әсерін азайту үшін ресурстарды тұрақты пайдалану стратегияларын әзірлеңіз.

1. Қалдықтарды басқарудағы озық тәжірибелерді зерттеу:

• Басқа аймақтарда немесе елдерде қолданылатын қалдықтарды басқарудың заманауи әдістері бойынша зерттеулер жүргізу.
• Қалдықтарды өңдеу және кәдеге жарату, соның ішінде кәдеге жарату, өртеу және полигонды өңдеудің әртүрлі тәсілдерінің тиімділігін талдау.

2. Қайта өңдеу және қайта пайдалануды енгізу:

• Полигондарға жіберілетін қалдықтардың көлемін барынша азайтуға бағытталған қалдықтарды жинау және қайта өңдеу бағдарламаларын әзірлеу.
• Пайдаланылатын қалдықтарды азайту үшін тауарлар мен қаптамаларды қайта пайдалануды ынталандыру және ынталандыру.

3. Қалдықтарды сұрыптау мен кәдеге жаратуды ұйымдастыру:

• Қалдықтарды қайта өңделетін және қайта өңделмейтін материалдарға бөлу мүмкіндігін қамтамасыз ететін қалдықтарды жергілікті жерде сұрыптау жүйесін енгізу.
• Органикалық, пластмасса, шыны және қағаз материалдарын қоса алғанда, қалдықтардың әртүрлі түрлерін кәдеге жаратуды ұйымдастыру механизмдерін әзірлеу. 

Мысал: Жобамыздың бір бөлігі ретінде біз әлемнің әртүрлі елдерінде қолданылатын қалдықтарды қайта өңдеудің озық технологияларын зерттедік. Біз қоқыстарды өз орнында сұрыптау және қайта өңдеу жүйесі полигонға жіберілетін қалдықтардың мөлшерін азайтудың тиімді әдісі екенін анықтадық. Осының негізінде қалдықтардың қоршаған ортаға тигізетін кері әсерін азайтып, ресурстарды ұтымды пайдалануға мүмкіндік беретін осындай сұрыптау жүйесін өңірімізде енгізудің стратегиясын әзірледік.

Практикалық тапсырмалар:

– Жергілікті қалдықтарды және оның қоршаған ортаға әсерін зерттеу және талдау бойынша топтық жұмыс.

– Талдау негізінде қалдықтарды басқаруды жақсарту бойынша ұсыныстар әзірлеу.

Талқылау және кері байланыс:

– Топтық жұмыстың нәтижелерін талқылаңыз және қалдықтарды басқаруды жақсарту бойынша ұсыныстар беріңіз.

– Талдау сапасы бойынша кері байланыс пен сындарлы ескертулер мен қалдықтарды басқару стратегияларын одан әрі жетілдіру бойынша ұсыныстар беріңіз.

Қорытынды:

Сабақты қорытындылау және қоршаған ортаны сақтау үшін ресурстарды үнемді пайдаланудың маңыздылығын атап өтіңіз.

Жобаның негізгі мақсатын және оған жетудің алдағы қадамдарын еске түсіріңіз.

«Бүгін біз қоршаған ортаны сақтаудағы қалдықтарды басқарудың маңыздылығын қарастырдық. Біз қалдықтардың биоәртүрлілікке, су ресурстарына және адам денсаулығына қалай әсер ететінін қарастырдық. Біздің зерттеулеріміз ресурстарды тұрақты пайдалану стратегияларын әзірлеуге және аймағымыздағы қалдықтарды басқаруды жақсартуға көмектеседі».

2. Математика сабағы: Қоқыс жәшігін жобалау үшін математикалық түсініктерді қолдану.

Мақсаты: Автоматты қоқыс жәшігінің физикалық құрамдас бөліктерінің конструкциясы мен құрылысына өлшеу және геометрия сияқты математикалық түсініктерді қолдануды меңгеру.

Сабақтың кезеңдері:

2.1. Кіріспе.

Қоқыс жәшігін жобалау мен салудағы математиканың рөлін талқылау.

Қоқыс жәшігінің дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін дәл өлшеулер мен есептеулердің маңыздылығын атап өтіңіз.

«Бүгін біз математика сабағымызды бастаймыз, ол қоқыс жәшігін жобалау мен құрастыруда математикалық түсініктерді қолдануға бағытталған. Математика функционалды және тиімді құрылғыларды, соның ішінде автоматты қоқыс жәшіктерін жасауда маңызды рөл атқарады. Бұл жоба барысында біз дұрыс өлшемдер мен есептеулер құрылғымыздың өнімділігі мен сенімділігін қамтамасыз етуге қалай көмектесетінін зерттейміз. Дұрыс математикалық есептеулер мен өлшемдер жобамызды сәтті аяқтаудың негізгі компоненттері болып табылады. Автоматты қоқыс жәшігін жасау үшін математикалық білімімізді іс жүзінде қалай қолдануға болатынын зерттеуді бастайық».

2.2. Өлшеу және геометрия негіздері.

Ұзындығы, ені, биіктігі, бұрыштары және т.б. сияқты өлшемдер мен геометрияның негізгі ұғымдарын қарастырыңыз.

Заттарды өлшеу және олардың өлшемдерін есептеу бойынша практикалық жаттығуларды орындау.

2.3. Қоқыс жәшігінің корпусының дизайны

Қоқыс жәшігін және оның құрамдас бөліктерін жобалауға қойылатын негізгі талаптарды талқылау.

Функционалдық талаптарды ескере отырып, қоқыс жәшігінің корпусына қажетті өлшемдер мен бұрыштарды есептеу.

1. Негізгі дизайн талаптары:

• Пайдаланудың қарапайымдылығы: қоқыс жәшігі қозғалатын бөліктердің ең аз санымен пайдалануға оңай болуы керек.
• Сыйымдылығы мен өлшемдері: қорап бөлмеде тым көп орын алмастан әр түрлі қалдықтарды сақтау үшін жеткілікті орынды қамтамасыз етуі керек.
• Күш пен төзімділік: құрылым толтырылған қоқыстардың жүктемесіне төтеп беретіндей берік және ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз ететіндей берік болуы керек.

2. Өлшемдер мен бұрыштарды есептеу:

• Корпус өлшемдері: Біз қоқыс жәшігі орналасатын орынды өлшейміз және оның сыйымдылығы мен пайдаланушылар үшін қолжетімділігін ескере отырып, корпустың оңтайлы өлшемдерін анықтаймыз.
• Қақпақ бұрыштары: Біз қалдықтарды шығару үшін контейнерге оңай қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін, мүмкін болатын жарақаттардың алдын алу және эстетикалық жағымды көрініс беру үшін қақпақ бұрыштарын есептейміз. 

Өлшемдер мен бұрыштарды есептеу мысалы:

Іс өлшемдері:

Қоқыс жәшігін орналастыруға арналған кеңістіктің келесі өлшемдері бар делік: ұзындығы — 80 см, ені — 60 см, биіктігі — 100 см.Біз оның сыйымдылығы мен пайдаланушылар үшін қолжетімділігін ескере отырып, корпустың оңтайлы өлшемдерін анықтаймыз. Мысалы, қоқысты сақтау үшін жеткілікті орын және контейнерге оңай қол жеткізу үшін қоршау ұзындығы 70 см, ені 50 см және биіктігі 80 см болуы мүмкін.

Жабу бұрыштары:

Қоқыстарды алып тастау және мүмкін болатын жарақаттарды болдырмау үшін контейнерге ыңғайлы қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін қақпақтың қисаю бұрыштарын есептейміз. Мысалы, қақпақты ашу және жабу кезінде пайдаланушылардың өздерін жайлы сезінуін қамтамасыз ету үшін біз 45 градус қақпақ бұрышын таңдай аламыз. Сонымен қатар, эстетикалық тартымды көрініс корпус пен қақпақтың бұрыштары мен геометриялық пропорцияларының үйлесімі арқылы қол жеткізіледі.

2.4. Практикалық тапсырмалар

Оқушыларды топтарға бөліп, қоқыс жәшігінің әртүрлі құрамдас бөліктерін (мысалы, қабырғалар, түбі, қақпағы) жобалауға тапсырмалар беріңіз.

Есептерді шешу үшін топпен жұмыс жасаңыз және өлшемдер мен бұрыштардың дұрыстығын қамтамасыз ету үшін есептеулерді орындаңыз.

2.5. Талқылау және кері байланыс

Топтар жұмысының нәтижелерін талқылау және нәтижелі шешімдерді ұсыну.

Орындалған есептеулердің сапасы туралы кері байланыс және жобаны аяқтау бойынша ұсыныстар беру.

2.6. Қорытынды

Сабақты қорытындылайды және математикалық ұғымдарды өмірдегі жобаларға қолданудың маңыздылығын атап көрсетеді.

Жобаның негізгі мақсаты мен оны аяқтаудың келесі қадамдары туралы еске салу.

«Бүгін біз өлшеу және геометрия сияқты математикалық ұғымдардың қоқыс жәшігін жобалау мен құрастыруда маңызды рөл атқаратынын қарастырдық. Өлшемдер мен бұрыштарды дұрыс есептеу құрылғымыздың функционалдығы мен тиімділігін қаншалықты қамтамасыз ететінін көрдік. Бұл математиканың тәжірибеде қалай қолданылатыны және оның нақты өмірде жобаларды сәтті жүзеге асыру үшін қаншалықты маңызды екендігі туралы тамаша мысал».

«Біздің басты жобамыз автоматты қоқыс жәшігін жасау екенін ұмытпаңыз. Біздің сабақтарымыз осы тапсырманы сәтті жүзеге асыру үшін қажетті дағдылар мен білімді дамытуға көмектеседі. Келесі сабақта біз жобаның келесі кезеңіне көшеміз, ол бағдарламалау және басқару механизмін құрумен байланысты. Біз жоба мақсатына жету үшін математикалық және инженерлік білімімізді барынша пайдалануға тырысамыз».

Практикалық бөлім

1-сабақ. Қоқыс жәшігі

1. Қоқыс жәшігінің сырты.

1.1 Өлшемдері 60 см х 45 см болатын 2 картон алыңыз.Сызғыш пен қарындаштың көмегімен төмендегі суретте көрсетілгендей қоқыс жәшігінің корпусының сызбасын сызыңыз. Осындай сызбалардың 2 бөлігін салу керек.

1.2 Алынған макеттерді қиып алыңыз.

1.3 Төменгі оң жақ бұрышта өлшемі 3 см х 4 см болатын тіктөртбұрышты кесіңіз.

1.4 Термопластикалық желім арқылы қораптың 2 бөлігін төмендегі суретте көрсетілгендей бір-біріне жабыстырыңыз.

2. Қоқыс жәшігінің түбі.

2.1 Өлшемі 40 см х 40 см картонға төмендегі суретте көрсетілгендей сурет салыңыз.

2.2 Макетті кесіңіз.

2.3 Суреттегідей картонды сызықтар бойымен бүгіңіз.

2.4 Шеттерін бүктеп, бөлікті қораптың төменгі жағына қойыңыз. Термопластикалық желім арқылы жақтарын жабыстырыңыз.

3. Қоқыс жәшігінің қақпағы.

3.1 35 см х 35 см өлшемді картонға суретте көрсетілгендей қақпақтың суретін салыңыз.

3.2 Көрсетілген жерлерде ені 0,5 см кесінділер жасаңыз.

3.3 Ішке қарай 1,5 см артқа шегініп, шаршы сызыңыз.

3.4 Алынған шаршының 3 жағында кесінділер жасаңыз. Кесілген сызықтар бойымен қалыңдығы 0,5 см қосымша кесу жасаңыз (бұл қақпақ еркін ашылуы үшін қажет).

3.5 Қалған жағының айналасында қақпақты бірнеше рет бүгіңіз.

4. Сервомоторды және есік ашқышты орнату.

4.1 Қораптың қақпағын төмендегі суретте көрсетілгендей орналастырыңыз. Қақпақтың кесілмеген жағынан (бүктеу нүктесі) 3 см артқа шегініп, термопластикалық желім арқылы сервомоторды жабыстырыңыз.

4.2 Картоннан диаметрі 6 см шеңберді кесіңіз.

4.3 Шеңберді ортасынан екі тең бөлікке бөліңіз. Бөлшектердің ортасында суретте көрсетілгендей үстіңгі жағына жақынырақ қаламмен тесіктер жасаңыз.

4.4 Төменгі жағындағы бөліктерді бүгіңіз (бүгілу ені 0,5 см).

4.5 Қақпақтың кесілмеген бөлігінен (бүктелген аймақ) 11 см артқа шегініп, термопластикалық желім арқылы бөліктерді желімдеңіз (аумақ жасыл түспен көрсетілген).

4.6 Мақта таяқшасынан 2 см өлшемді бөлікті кесіңіз.

4.7 8,5 см өлшемді шырын сабанының бір бөлігін кесіңіз. Алынған бөліктің бір бөлігінде қаламмен тесік жасаңыз. Тесіктерге мақта таяқшасының бөлігін салыңыз.

4.8 Суретте көрсетілгендей картоннан жасалған жарты шеңберлердің тесіктеріне мақта таяқшасының бөлігін салыңыз. Термопластикалық желім арқылы шеттерін жабыстырыңыз.

4.9 Өлшемі 7,5 см болатын ағаш шпилькадан кесінді кесіңіз.Алынған бөліктің бір бөлігін суретте көрсетілгендей кесіңіз.

4.10 Сервоқозғалтқыштың пластмасса бөлігін 135 градус бұрышпен ағаш шашлық бөлігіне жабыстырыңыз (термопластикалық желім қолданыңыз).

4.11 Алынған бөлікті сервомотор мен түтікке қойыңыз.

4.12 Қақпақтың жоғарғы жағынан 4,5 см қалдырыңыз. Ультрадыбыстық модульді шеңберлермен төмен қарай орналастырып, қарындашпен жазбалар жасаңыз.

4.13 Шеңберлерді қиып, оларға ультрадыбыстық модульді қойыңыз. Термопластикалық желім арқылы шеттерін жабыстырыңыз.