Gra Kirchoffa: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Nudne tło:

Nauczanie elektroniki jest trudne, ponieważ wiele z nich ma charakter koncepcyjny i może być trudne do uchwycenia. Jednym z tych trudnych tematów w elektronice są prawa Kirchoffa (prawa napięcia i prądu, odpowiednio z akronimami KVL i KCL). Pominę nauczanie KVL i KCL w tej instrukcji i zostawię to czytelnikowi w Google. Zamiast tego omówię świetną Grę Kirchoffa.

Znalazłem tę obiecującą grę w klasie autorstwa emerytowanego nauczyciela fizyki Johna Coenraadsa na jego stronie internetowej w Ontario w Kanadzie (https://sites.google.com/site/frugalphysics/kirchoff-game) i używałem jej z dużym powodzeniem jako wykładowca podwójnego naboru z moją klasą Centrum Kariery i Technikum z 16 i 17-letnimi uczniami liceum. Chciałem napisać ten Instruktaż z instrukcjami dotyczącymi kroków, które wykonałem, wyników i przemyśleniami na temat przyszłych ulepszeń.

Podziękowania kierujemy również do drugiego nauczyciela tej klasy, instruktora Mechatroniki z liceum Paula Lathropa, dorosłego pokazanego na zdjęciach poniżej. Był tym, który poświęcił czas, aby nauczyć i ocenić uczniów podstaw obliczania serii i równoległego oporu - bez których lekcje i gra z prawami Kirchoffa nie miałyby sensu. W ten sposób on i ja łączymy się z tymi studentami.

OK, dość nudnych rzeczy - do gry!

Krok 1: Kafelki gry

Gra toczy się za pomocą płytek, takich jak Scrabble. Przed zajęciami nauczyciel będzie musiał je wydrukować (najlepiej w kolorze) i pokroić na pojedyncze kawałki.

Elementy gry to kwadratowe kafelki przedstawiające elementy obwodu elektrycznego

•Baterie

•Żarówki

•Bezpieczniki

• Przełączniki

Krok 2: Konfigurowanie zespołów

Zamiast kazać grać w tę grę poszczególnym uczniom, postanowiłem utworzyć zespoły, aby utrzymać tempo gry szybciej. Oznacza to, że musiałem stworzyć cały zestaw kafelków dla każdej drużyny.

Tutaj widzisz, tasuję kafelki, zanim włożę je do indywidualnych kopert zespołu. Nadałem każdej drużynie nazwę „brzmiącą elektroniką”, a także napisałem nazwę z tyłu każdego kafelka do późniejszego oczyszczenia i oceny.

Krok 3: Drużyny na zmianę układają elementy gry

Każda drużyna może wybrać losowo 6 sztuk

Zespoły na zmianę dodają tyle płytek do jednego istniejącego lub nowego toru, ile chcą.

Ta sekwencja zdjęć pokazuje Drużynę 1 wykonującą swój pierwszy ruch przy użyciu 4 pionów.

Krok 4: Inne zespoły mogą sprawdzić, czy jest to prawidłowy tor

Obwód utworzony przez nowo umieszczone elementy gry jest ważny, jeśli…

• nie ma zwarć (otwarte obwody są OK)
• każda żarówka ma przez nią określony prąd zgodnie z KVL
• każda żarówka ma określone napięcie na niej zgodnie z KVL

Krok 5: Rzucanie wyzwań i zdobywanie punktów

Drużyny przeciwne mogą rzucić wyzwanie, jeśli uważają, że tor jest nieprawidłowy. Jeśli wyzwanie zostanie podtrzymane, elementy gry muszą zostać usunięte, ale jeśli wyzwanie zostanie odwrócone, drużyna, która wyzywała, traci swoją turę.

Punktacja odbywa się poprzez dodanie mocy właśnie dodanych żarówek. W tym przykładzie uzyskano łącznie 24 punkty (lub 24 waty).

Krok 6: Pozostałe zasady gry

Drużyny wymieniają swoje kafelki z potasowanej koperty, tak aby zawsze mieć w sumie 6 pionków.

Dołączyliśmy również elementy gry „przełącznik” i „bezpiecznik” ze specjalnymi zasadami opisanymi na tych obrazach, ale nie wniosły one wiele do ogólnej rozgrywki i prawdopodobnie nie użyłbym ich w przyszłych iteracjach.

Gra kończy się, gdy drużyna nie ma już wystarczającej ilości płytek w swojej kopercie, aby zastąpić wszystkie zagrane przez siebie płytki. W tym momencie gra zostaje zatrzymana, a zwycięzca zostaje wyliczony.

Krok 7: Jak poszło w prawdziwym życiu

Mieliśmy dużą liczbę uczniów w klasie i byliśmy w stanie stworzyć 4 duże zespoły po 5 uczniów każdy. Możesz zobaczyć uczniów pogrupowanych w zespoły według bliskości miejsc siedzących, a także końcowe wyniki drużyn na koniec gry, z „Drużyną mu” wyraźnym zwycięzcą. Możesz także zobaczyć końcowe tory, które zbudowali.

Porady dotyczące przyszłych gier:

Myślę, że fragmenty gry „Przełącznik” i „Bezpiecznik” można pominąć, ponieważ tempo gry przy tak dużej liczbie uczniów okazało się trochę za wolne. W następnej iteracji zwiększyłbym liczbę żarówek i być może zwiększyłbym liczbę elementów gry, które drużyna otrzymuje w każdej turze.