Kirchoffova hra: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Nudné pozadie:

Výučba elektroniky je náročná, pretože väčšina z nej je koncepčná a je ťažké ju pochopiť. Jednou z týchto ťažkých tém elektroniky sú Kirchoffove zákony (zákony o napätí a prúde so skratkami KVL a KCL). Vynechám výučbu KVL a KCL v tomto návode a nechám to na čitateľa na Googli. Namiesto toho pokryjem skvelú Kirchoffovu hru.

Túto sľubnú hru v triede som našiel od učiteľa fyziky na dôchodku Johna Coenraadsa na jeho webovej stránke v kanadskom Ontariu (https://sites.google.com/site/frugalphysics/kirchoff-game) a s veľkým úspechom som ju použil ako profesor s dvojitým zápisom. s mojou triedou Career and Technical Center so 16 a 17 ročnými stredoškolákmi. Chcel som napísať tento návod s pokynmi na kroky, ktoré som nasledoval, na výsledky a myšlienky na budúce zlepšenie.

Poďakovanie patrí aj ďalšiemu učiteľovi v tejto triede, stredoškolskému inštruktorovi mechatroniky Paulovi Lathropovi, dospelému, ktorý je znázornený na obrázkoch nižšie. Bol to on, kto si našiel čas a naučil študentov hodnotiť základy sériového a paralelného výpočtu odporu - bez ktorých by hodiny a hra Kirchoffových zákonov nemali zmysel. To je skoro spôsob, akým on a ja tag-team s týmito študentmi.

Dobre, dosť nudných vecí - do hry!

Krok 1: Hracie dlaždice

Hra sa hrá s dlaždicami, ako napríklad Scrabble. Pred hodinou ich učiteľ musí vytlačiť (najlepšie farebne) a nakrájať na jednotlivé kúsky.

Herné figúrky sú štvorcové dlaždice predstavujúce komponenty elektrického obvodu

• Batérie

• Žiarovky

• Poistky

• Prepínače

Krok 2: Nastavenie tímov

Namiesto toho, aby túto hru hrali jednotliví študenti, rozhodol som sa zostaviť tímy, aby sa tempo hry udržalo rýchlejšie. To znamená, že som musel vytvoriť celú sadu dlaždíc pre každý tím.

Tu vidíte, že miešam dlaždice a potom ich vkladám do jednotlivých tímových obálok. Každému tímu som dal „elektronicky znejúci“názov a tiež som napísal meno na zadnú stranu každej dlaždice na neskoršie vyčistenie a vyhodnotenie.

Krok 3: Tímy striedajú pri umiestňovaní herných dielov

Každý tím si náhodne vyberie 6 figúrok

Tímy striedavo pridávajú toľko dlaždíc do jedného existujúceho alebo nového okruhu, ktoré chcú.

Táto postupnosť fotografií zobrazuje tím 1, ktorý ako prvý ťahal pomocou 4 figúrok.

Krok 4: Ostatné tímy môžu skontrolovať, či je to platný obvod

Okruh vytvorený novo umiestnenými hernými figúrkami je platný, ak…

• nemá žiadne skraty (otvorené obvody sú v poriadku)
• každá žiarovka má cez KV stanovený prúd
• každá žiarovka má na sebe špecifikované napätie podľa KVL

Krok 5: Náročnosť a bodovanie

Opozičné tímy môžu vyzvať, ak majú pocit, že okruh je neplatný. Ak je výzva splnená, herné figúrky musia byť odstránené, ale ak je výzva zrušená, náročný tím stratí rad.

Bodovanie sa robí sčítaním výkonu práve pridaných žiaroviek. V tomto prípade bolo získaných celkom 24 bodov (alebo 24 wattov).

Krok 6: Zostávajúce pravidlá hry

Tímy nahradia svoje dlaždice zo zamiešanej obálky, takže majú vždy celkom 6 herných figúrok.

Zahrnuli sme aj herné prvky „prepínač“a „poistka“so špeciálnymi pravidlami uvedenými v týchto obrázkoch, ale na celkovom hraní hry príliš nepridali a pravdepodobne by som ich v budúcich iteráciách nepoužil.

Hra je ukončená, keď tím už nemá v obálke dostatok dlaždíc, ktoré by nahradili všetky ich hrané dlaždice. V tom momente sa hra zastaví a určí sa víťaz.

Krok 7: Ako to prebiehalo v skutočnom živote

V triede sme mali dobrý počet študentov a dokázali sme vytvoriť 4 veľké tímy po 5 študentov. Môžete vidieť študentov zoskupených do tímov podľa blízkosti sedadiel a tiež konečné skóre tímov na konci hry, pričom jednoznačným víťazom je „Team mu“. Môžete tiež vidieť konečné obvody, ktoré skonštruovali.

Rady pre budúce hry:

Myslím, že hracie figúrky „Switch“a „Fuse“je možné preskočiť, pretože tempo hry s takým počtom študentov sa ukázalo byť príliš pomalé. V ďalšej iterácii by som zvýšil počet žiaroviek a možno by som zvýšil počet hracích figúrok, ktoré by tím získal pri každom ťahu.