اصنعها مع طلابك
STEAM EDUCATIONS
أول منصة سعودية في تعليم STEAM
مبادرة "اصنعها مع طلابك"
انطلاقًا من رؤية 2030 التي تهدف إلى تمكين الأجيال القادمة بالمهارات الإبداعية وتعزيز الابتكار، تأتي مبادرة "اصنعها مع طلابك" لتشجيع الطلبة على خوض تجارب عملية ممتعة تجمع بين التعلم والتطبيق. نهدف من خلال هذه المبادرة إلى تكريس مفهوم التعلّم القائم على المشاريع وتعزيز مهارات القرن الواحد والعشرين لدى الطلاب، وذلك بالاستفادة من تكامل تعليم STEAM (العلوم Science، والتكنولوجيا Technology ، والهندسة Engineering، والفنون Arts، والرياضيات Mathematics) في نشاط هندسي مبسّط.
سيقوم الطلاب في هذا المشروع بتصميم "هليكوبتر تعمل برباط مطاطي" (Rubber Band Helicopter) بخطوات سهلة وممتعة، مما يفتح أمامهم آفاق الابتكار ويحفّز قدراتهم التحليلية والعملية.
آلية العمل How It Works:
1. تخزين الطاقة
يتم تخزين الطاقة في الرباط المطاطي (Sport Rubber) عبر لفّ المروحة.
2. تحرير الطاقة
عند إطلاق الهليكوبتر، يلتف الرباط بسرعة فائقة، مما يؤدي إلى دوران كل من شفرة المروحة والقطعة الورقية.
3. دور الورق (الكرتونة) في مقاومة الدوران
تقوم القطعة الورقية بمقاومة الهواء بشكل أفقي (Drag) ما يجعلها تدور بصعوبة مقارنة بالمروحة. وبسبب هذه المقاومة، يتم تحويل المزيد من طاقة الرباط إلى المروحة الأمامية (التي تدور بسهولة أكبر). يشبه هذا المبدأ دور المروحية الخلفية في الهليكوبتر الحقيقية.
4. الرفع والتحليق
عند دوران المروحة بسرعة عالية، فإنها تولّد قوة رفع (Lift) بدفع الهواء للأسفل، ومع كمية كافية من الطاقة، ستطير الهليكوبتر في الاتجاه الذي تشير إليه.
الخطوة 1: المواد اللازمة
- مروحيات بلاستيكية (Plastic Propellers) من أحجام صغيرة
- أعواد خشبية (Craft Sticks)
- مشابك ورق (Paperclips)
- أربطة مطاطية (Rubber Bands)
- ورق مقوّى (Card Stock)
- شريط لاصق ورقي (Masking Tape)
- مقص (Scissors)
الخطوة 2: تثبيت المروحة
- يجب أن تُثبَّت المروحة البلاستيكية بإحكام على أحد أطراف العود الخشبي Craft Stick.
- تأكد من أن فتحة المروحة تتناسب بشكل snug مع طرف العود لمنع ارتخائها أثناء الدوران.
الخطوة 3: مشبك الورق
- يُعد ثني مشبك الورق وتثبيته في العود الخطوة الأصعب نسبيًّا للأطفال الأصغر سنًّا (الصفوف 1-3).
- قم بإمساك طرف المشبك بين الإبهام والسبابة، وأرِ الطلاب كيف ينثني المشبك داخل بعضه.
- اسحب الثنية الداخلية للمشبك بعيدًا عن بقية الأطراف.
- لتثبيت المشبك على العود: ضع المشبك بشكل مسطح على العود ثم لفّ حوله شريطًا لاصقًا بإحكام.
- من المفيد فصل طرفي المشبك بجانبي العود كما في الصورة، ولكن ليس ضروريًّا.
الخطوة 4: القطعة الورقية
- هذه القطعة ضرورية جدًا لنجاح التجربة؛ فهي التي توفر المقاومة الجانبية Lateral Drag.
- إذا كانت صغيرة جدًا، لن تُحدِث مقاومة كافية، وبالتالي ستنتقل معظم طاقة الرباط المطاطي للعود الخشبي والمروحة دون استفادة من تأثير المقاومة المطلوبة.
- إذا كانت كبيرة جدًا، ستصبح ثقيلة وتحول دون ارتفاع المروحية.
- المقاس المثالي تقريبًا: ٩× ٤.٥ سم ، من ورق مقوّى Cardstock.
- يمكن قصّها على شكل ظلال مروحية حقيقية أو حتى أشكال مبتكرة.
- ثبّت القطعة الورقية في الجهة المقابلة لبروز مشبك الورق، حتى لا تحتك بالرباط المطاطي أثناء الدوران.
الخطوة 5: تثبيت الأربطة المطاطية
- هناك عدّة طرق للقيام بذلك، والطريقة الأسهل هي إدخال الأصابع في الرباط المطاطي وشدّه؛ فينزلق بسهولة إلى خطّاف المروحة ثم إلى مشبك الورق.
- يفضَّل استخدام رباطين مطاطيين للحصول على نتيجة أفضل، لكن يمكن تجربة أكثر من خيار.
الخطوة 6: كيفية الطيران
- قد تكون عملية الطيران أصعب من البناء نفسه، خاصةً للطلاب.
- يجب لفّ (Twist) الرباط المطاطي عدّة مرات. عدد اللفات يعتمد على نوعية الرباط. استمر في اللف حتى يتكوّم الرباط على شكل عقد ملتوية على طوله. عندما يمتلئ كامل طول الرباط بتلك اللفات المزدوجة، فعلى الأرجح أصبح مشحونًا بطاقة كافية للطيران.
- لإطلاق الهليكوبتر: أمسك برأس المروحة من الأعلى وبطرف العود من الأسفل (قرب مشبك الورق). عليك ترك الجزء العلوي أولًا، ثم السفلي بفارق زمني لا يتجاوز نصف ثانية.
- يمكن أيضًا إطلاق الهليكوبتر أفقيًّا باتباع نفس الترتيب في الإطلاق.
تكامل تعليم STEAM في النشاط
- العلوم Science: فهم المفاهيم الأساسية مثل مقاومة الهواء (Drag) وقوة الرفع Lift.
- التكنولوجيا Technology: استخدام المكونات البسيطة وربطها بالأدوات العملية والتصميم.
- الهندسة Engineering: تطبيق مبادئ التصميم الهندسي في ثني المشابك وتثبيت المروحة واختيار المواد المناسبة.
- الفنون (Arts): استغلال الجانب الإبداعي في تصميم القِطع الورقية بأشكال مميزة ومبتكرة.
- الرياضيات Mathematics: تقدير الأبعاد والقياسات وحساب عدد اللفات المناسبة للرباط المطاطي.
الربط مع الحياة الواقعية
يمثّل هذا النشاط تطبيقًا مصغرًا للمبادئ الديناميكية التي تُستخدم في عالم الطيران وصناعة المروحيات الحقيقية. من خلال التجربة العملية، يفهم الطلاب كيفيّة عمل القوى الفيزيائية في رفع وحركة الأجسام في الهواء، مما يفتح أمامهم مجالًا للتفكير في كيفيّة تطوير وتصميم آلات وأدوات حقيقية مستقبلاً، تماشيًا مع رؤية 2030 التي تُعزّز الاستثمار في العقول الشابة وتهيئتهم لتخصصات الهندسة والطاقة والطيران. هذا المشروع البسيط يمنح الطلاب خبرة تفاعلية وممتعة تحفّزهم على الاستكشاف الدائم في مجالات العلوم والتقنية وتنمية روح الابتكار.