نشاط بناء الصواريخ الورقية

نشاط بطريقة STEM

بناء الصواريخ الورقية

المدة المتوقعة للنشاط: حصتين دراسية

ارتباط درس STEM بالمناهج السعودية

المواد : STEM

الصف : ابتدائي + متوسط

الفصل الدراسي : طوال العام

الدروس :

الأشكال الهندسية – الحركة – السرعة – قوانين نيوتن – المستطيل والعمليات الحسابية – التمثيل البياني – السقوط الحر - ... الخ

التكامل في تعليم STEM :

 الفيزياء:

  دراسة حركة الجسم وميكانيكا الطيران لفهم سلوك الصاروخ في الهواء.

  حسابات التسارع، السرعة، والقوة للتأكد من أن الصاروخ سيصل إلى ارتفاع ومسافة معينة.

فهم الديناميكا الحرارية للتعامل مع تأثيرات درجات الحرارة العالية أثناء ارتفاع الصاروخ.

 الكيمياء:

دراسة تفاعلات الوقود لاختيار مركبات الوقود المناسبة للصاروخ.

  اختيار المواد المناسبة لهياكل الصاروخ مع الأخذ في الاعتبار التحمل للحرارة والضغط.

 الهندسة:

تصميم هيكل الصاروخ بحيث يكون خفيف الوزن ومتين في الوقت نفسه.

  حسابات الاستقرار للتأكد من أن الصاروخ سيطير بشكل مستقيم.

  اختيار واختبار المواد المناسبة للصواريخ وتحديد الأبعاد المثلى.

 الرياضيات:

  استخدام المعادلات الرياضية لحساب الارتفاع، الزمن، وسرعة الصاروخ.

  حسابات للزاوية المثلى لإطلاق الصاروخ بحيث يتجنب الاصطدام بالأرض.

 التقنية:

  استخدام التكنولوجيا المناسبة لتتبع ورصد حركة الصاروخ أثناء الإطلاق.

  تطبيق أحدث التقنيات في إنتاج المواد وتصنيع الأجزاء الحيوية للصاروخ.

 الرسم والتصميم:

استخدام البرامج الحاسوبية لتصميم هيكل الصاروخ ومكوناته.

  رسم الخرائط والمخططات التفصيلية لكل جزء في الصاروخ.

 البيئة والاقتصاد:

  دراسة تأثير إطلاق الصواريخ على البيئة المحيطة واتخاذ التدابير الواجبة للحد منها.

  تحديد التكاليف واستخدام الموارد بكفاءة لتحقيق الهدف المطلوب.

مهارات القرن الحادي والعشرين:

التفكير النقدي وحل المشكلات:

1 - يشجع نشاط بناء الصواريخ الطلاب على التفكير النقدي لفهم تصميم الصاروخ وميكانيكا الطيران.

2 - يواجه الطلاب تحديات معينة أثناء بناء الصاروخ ويحثون على تطبيق مهارات حل المشكلات للتعامل معها.

 التعاون والعمل الجماعي:

  1 - يعمل الطلاب في فرق لبناء الصواروخ، مما يعزز تعلمهم من خلال التعاون وتبادل الأفكار.

  2 - يواجهون التحديات معًا ويعملون كفريق واحد للوصول إلى أفضل النتائج.

التحصيل الأكاديمي والتعلم المستمر:

  1 - يتعلم الطلاب مفاهيم فيزياء وكيمياء جديدة في سياق بناء الصاروخ، مما يعزز التحصيل الأكاديمي.

  2 - يحثهم النشاط على استمرار التعلم وتوسيع معرفتهم في المواد STEM.

الابتكار والإبداع:

  1 - يشجع بناء الصواريخ الطلاب على الابتكار والإبداع في تصميم وتحسين الصواريخ.

  2 - يمكنهم تجربة أفكار جديدة وتطوير تقنيات مبتكرة لتحسين أداء الصواريخ.

التواصل والعرض:

  1 - يحتاج الطلاب إلى التواصل الفعال لتبادل الأفكار وتوضيح خططهم في بناء الصاروخ.

  2 - يقدمون مشروعهم أمام الآخرين، مما يعزز مهارات العرض والتواصل.

التحليل والاستنتاج:

  1 - يجري الطلاب تحليلات لأداء الصاروخ ونتائج التجارب، ويستنتجون النتائج والتحسينات الممكنة.

 التكنولوجيا والتقنية:

  1 - يستخدم الطلاب أحدث التقنيات والبرمجيات لتصميم واختبار الصواريخ.

  2 - يتعلمون استخدام الأدوات الحديثة لتحسين الأداء والدقة.

عند تكامل المواد STEM في نشاط بناء الصواريخ الورقية، يكتسب الطلاب مجموعة متنوعة من المهارات الحديثة والمطلوبة في القرن الحادي والعشرين. تعزز هذه المهارات قدراتهم الأكاديمية والعملية، بالإضافة إلى تطوير مفاهيم علمية وهندسية عميقة. كما يتم تحفيزهم على التفكير الإبداعي والابتكار، مما يؤهلهم للمساهمة في التطور التكنولوجي والعلمي في المستقبل.

مقدمة:

هل سبق لك أن لعبت بنموذج أو لعبة صاروخية، أو شاهدت إطلاق صاروخ حقيقي على شاشة التلفزيون؟ في هذا المشروع سوف تصنع صواريخ بسيطة من الورق وتطلقها عن طريق النفخ في ماصة الشرب. هل يمكنك صنع الصاروخ الذي يطير إلى أبعد الحدود؟

الأدوات اللازمة لكل مجموعة:

قطعتين من الورق الملون

 مقص

 قلم

 مصاصات ملونة

 مسطرة

مكان مخصص لاختبار النماذج

متر للقياس (اختياري)

خطوات النشاط:

1 - قص قطعة واحدة من الورق إلى أربع مستطيلات أصغر، بقصها من المنتصف بالطول والعرض.

2 - سيسمح لك ذلك بصنع أربعة صواريخ. لف أحد المستطيلات الورقية حول قلم رصاص لتشكيل أسطوانة، بحيث تكون الحافة الطويلة للورقة بطول القلم الرصاص.

3 - ألصق الأسطوانة بشريط لاصق مغلقًا حتى لا تنكسر (لكن لا تلصقها بالقلم الرصاص). أزح الأسطوانة عن القلم الرصاص.

4 - أغلق أحد طرفي الأسطوانة وأغلقه بشريط لاصق. (هذه هي النهاية "الأمامية" لصاروخك).

5 - اترك الطرف الآخر مفتوحًا.

 6- سيكون هذا أول صاروخ لك بدون زعانف. مع وجود مساحة كبيرة أمامك - ولا توجد عوائق، استعد لإطلاق صاروخك الأول! حركه فوق ماصة للشرب. صوب الماصة للأمام، ثم انفخ فيها بأقصى ما تستطيع. شاهد صاروخك وهو يطير.

سؤال:

إلى أي مدى يذهب؟ هل تطير بشكل مستقيم أم تتعثر في الجو؟

الجواب:

7 - أطلق صاروخك عدة مرات لمعرفة ما إذا كان يطير بنفس الطريقة.

إذا كنت ترغب في تسجيل مسافات طيران الصاروخ، فتأكد من إطلاقه من نفس المكان في كل مرة ، وقم بالقياس إلى نقطة الهبوط باستخدام شريط قياس.

8 - اصنع صاروخًا ورقيًا آخر باتباع الخطوات السابقة.

9 - تذكر أن تضغط على أحد الطرفين وتغلقه بالشريط اللاصق.

10 - بالنسبة لهذا الصاروخ، سوف تصنع الأجنحة.

11 - اقطع مثلثين على اليمين (بزاوية 90 درجة في أحد الأركان) من قطعة الورق الأخرى. يجب أن تكون الأضلاع الطويلة للمثلثين حوالي ثماني سنتيمترات. سوف تطوي كل مثلث لعمل جناحين، بحيث يكون لديك إجمالي أربعة أجنحة.

12 - ارسم خطًا يقسم مثلثًا واحدًا إلى نصفين (من الزاوية 90 درجة إلى منتصف الجانب الطويل من المثلث).

13 - ارسم خطين موازيين للخط الأول (واحد على كل جانب) ، على بعد حوالي خمسة ملليمترات منه. الآن، قم بطي المثلث لأعلى على طول هذين المستقيمين.

14 - يجب أن تكون النتيجة مثلثين يبرزان في الهواء (الأجنحة) ، مع جزء مسطح يربط بينهما. ألصق الجزء المسطح على جانب الأسطوانة باتجاه النهاية المفتوحة (قاعدة الصاروخ أو أسفله).

15 - كرر هذه الخطوات للمثلث الآخر وألصقه بالأسطوانة على الجانب المقابل للمثلث الأول. يجب أن تكون النتيجة أربع أجنحة تشكل شكل "+" عندما تنظر إلى الصاروخ من كلا الطرفين. إذا لزم الأمر ، قم بثني الأجنحة بحيث تكون متباعدة بمقدار 90 درجة عن بعضها البعض. حرك الصاروخ الجديد على ماصة الشرب وأطلقه.

سؤال:

إلى أي مدى يذهب هذا الصاروخ؟ كيف تقارن رحلتها بصاروخك الأول الذي لا نهاية له؟ هل تذهب أبعد من ذلك؟ هل تتعثر أم تطير بشكل مستقيم؟ هل تعتقد أن الزعانف تساعد في استقرار صاروخك؟

ماذا حدث؟

كان يجب أن ترى أن صاروخك الذي لا نهاية له طار بشكل مستقيم في البداية لكنه سرعان ما خرج عن نطاق السيطرة. ربما تكون قد هبطت في الهواء ورفرفت على الأرض، تقريبًا مثل سقوط ورقة من الشجرة. هذا لأن الصاروخ لم يكن به أجنحة لإبقائه مستقرًا. إذا بدأت في الدوران قليلاً، فستبدأ في الدوران بسرعة أكبر حتى تفقد السيطرة تمامًا. في المقابل، كان من المفترض أن يطير صاروخك الثاني الذي كان به أجنحة بشكل مستقيم، وأن ينتقل لمسافة أبعد نتيجة لذلك. وذلك لأن الأجنحة تساعد في الحفاظ على استقرار الصاروخ أو توجيهه في نفس الاتجاه. إذا استدار الصاروخ قليلاً، فإن الأجنحة تساعد في إعادته إلى الاتجاه الأصلي.

التعمق في النشاط:

تشترك جميع الأجسام الطائرة، من الصواريخ إلى الطائرات إلى الطيور، في شيء مشترك - فهي بحاجة إلى أن تظل مستقرة عندما تطير. ربما تكون على دراية كبيرة بما يعنيه "الاستقرار" بالنسبة للأشياء الموجودة على الأرض. هل استخدمت عجلات التدريب عندما تعلمت ركوب الدراجة؟ تساعد عجلات التدريب في الحفاظ على ثبات الدراجة حتى لا تسقط. نفس المفهوم ينطبق على الأشياء التي تطير. يجب أن يظلوا موجهين في نفس الاتجاه عندما يطيرون إلى الأمام، دون الدوران أو الهبوط، مما قد يتسبب في تحطمهم.

ربما لاحظت أن الصواريخ والقذائف عادة ما يكون لها زعانف مثلثة في قواعدها. الأمر نفسه ينطبق على الأشياء الطويلة والنحيلة الأخرى التي تطير في الهواء بسرعة، مثل الأسهم. في هذا المشروع، اكتشفت كيف يمكن لهذه الزعانف أن تساعد صاروخًا في الطيران بشكل مستقيم. تتأكد الزعانف من أن مركز ضغط الصاروخ (النقطة التي تعمل فيها القوة المكافئة من مقاومة الهواء) يقع خلف مركز كتلته ("منتصف" الصاروخ، أو النقطة المكافئة حيث تتركز كل كتلته).

للمزيد من البحث والاستكشاف:

جرب أعدادًا مختلفة من الزعانف. على سبيل المثال، ماذا يحدث إذا استخدمت زعنفتين فقط بدلاً من أربعة؟ جرب أشكالًا مختلفة للزعانف. على سبيل المثال، ماذا يحدث إذا صنعت زعانف نصف دائرية بدلاً من مثلثات؟ حاول تثبيت الزعانف في نقاط مختلفة على طول صاروخك. هل ما زالت الزعانف تعمل إذا وضعتها في منتصف أو أمام الصاروخ بدلاً من الخلف؟

رابط النشاط :

التقييم النهائي

اختياري لمدرب STEM

تقويم شفهي

تقويم المشاريع باستخدام بطاقة تقييم مهارات الأداء عن طريق الرابط التالي :

https://steam-educations.com/YEZBZm

المصدر الأصلي للنشاط :

https://www.sciencebuddies.org/stem-activities/paper-rocket