프로젝트 기반 학습: 레이스 팀 및 프로토타입 자동차를 엔지니어링 하는 방법

Project-Based Learning (PBL)는 학습과정에서 학생들이 실제 프로젝트를 수행하고 경험을 통해 지식과 기술을 습득하는 학습 방법입니다. 레이스 팀과 프로토타입 자동차를 엔지니어링하는 프로젝트는 PBL의 좋은 예시입니다. 아래는 레이스 팀과 프로토타입 자동차를 엔지니어링하기 위한 PBL 프로젝트를 수행하는 과정입니다:

목표 설정:
프로젝트의 목표와 범위를 정의합니다. 레이스 팀을 구성하고, 프로토타입 자동차를 엔지니어링하여 경기에서 최고의 성능을 발휘하는 것이 목표가 될 수 있습니다.

팀 구성:
프로젝트를 위한 팀을 구성합니다. 팀원들의 역할과 책임을 분담하고, 효율적인 협업을 위한 소통 및 일정 관리 방안을 마련합니다.

 

요구 사항 분석:
프로토타입 자동차의 요구 사항을 분석하고 명확하게 정의합니다. 성능, 안전, 속도, 조작성 등과 같은 요구 사항을 고려합니다.

설계 및 모델링:
자동차의 디자인을 설계하고, CAD (Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 3D 모델을 작성합니다. 이를 통해 자동차의 외형과 내부 구성 요소를 시각화하고 수정할 수 있습니다.

 

시뮬레이션 및 분석:
자동차의 성능을 모의실험하고 시뮬레이션을 통해 분석합니다. 동적 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 자동차의 운전 특성, 조향, 가속력 등을 시뮬레이션하고 최적화합니다.

 

프로토타입 제작:
설계한 자동차의 프로토타입을 제작합니다. 이 과정에서 실제 자동차 부품, 재료, 전기 및 전자 시스템 등을 사용하여 프로토타입을 구축합니다.

 

테스트 및 성능 개선:
제작한 프로토타입을 테스트하고 성능을 평가합니다. 속도, 조작성, 안전성 등을 검증하며 필요한 경우 개선 작업을 수행합니다.

 

경기 준비 및 참가:
레이스 팀은 자동차를 경기에 참가시키기 위한 준비를 마칩니다. 테스트 주행, 조정 작업, 드라이버 훈련 등을 통해 최적의 경기 성과를 위해 준비합니다.

 

경험 공유 및 평가:
프로젝트를 마치고 팀원들은 경험을 공유하고 프로젝트의 성과를 평가합니다. 성공한 점, 어려움, 개선할 점 등을 돌아보며 학습한 내용을 정리합니다.

 

이러한 PBL 프로젝트를 통해 학생들은 실제 엔지니어링 작업을 경험하고, 문제 해결 및 협업 능력을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 자동차 엔지니어링, 팀워크, 프로젝트 관리 등 다양한 영역에서 중요한 기술과 지식을 습득할 수 있습니다.

 

학생:

창의력, 팀워크 및 문제 해결 기술을 발휘할 수 있는 기회를 갖게 될 이 흥미진진한 프로젝트 기반 학습 Instructable에 오신 것을 환영합니다! 이 실습 프로젝트에서는 자신만의 레이싱 팀을 만들고 프로토타입 자동차를 디자인하면서 레이싱 카 엔지니어링의 세계로 뛰어들게 됩니다. 브랜딩, 예산 책정, 회로, 간단한 기계, 프로토타이핑 및 3D 프린팅을 결합한 스릴 넘치는 여정을 시작할 준비를 하십시오.

이 프로젝트를 진행하는 동안 여러분은 팀 매니저, 엔지니어, 디자이너의 역할을 맡아 성공적인 경주용 자동차를 만드는 흥미진진한 도전을 헤쳐나가게 됩니다. 아이디어를 브레인스토밍하고 매력적인 팀 브랜드를 만드는 것부터 기능적인 프로토타입을 설계하고 구축하는 것까지, 엔지니어링 프로세스의 전체 스펙트럼을 경험하게 될 것입니다.

 

교사용:

프로젝트의 동기:

뉴욕 브루클린의 I.S. 98에서 과학, 기술, 공학 및 수학(STEM)을 가르친 <>년의 경험을 바탕으로 저는 젊은이들에게 영감을 주고 실습 학습에 대한 사랑을 키우는 데 전념해 왔습니다. 수년간의 교실 경험과 끊임없이 진화하는 교육 환경을 관찰한 후, 저는 학생들의 비판적 사고, 문제 해결 및 팀워크 기술을 육성하는 데 있어 프로젝트 기반 학습의 중요성을 인식했습니다. 전통적인 교과서 기반 접근 방식은 종종 학생들을 진정으로 참여시키고 미래의 도전에 대비하는 데 부족하다는 것을 이해합니다.

변화를 만들고 잊을 수 없는 학습 경험을 제공하고자 하는 동기를 부여받은 이 프로젝트는 5년 전에 개발되었습니다. 그 이후로 수많은 학생들에게 호기심을 불러일으키고, 창의성을 불태우고, STEM에 대한 평생의 사랑을 심어주는 놀라운 여정임이 입증되었습니다. 브랜딩, 예산 책정, 프로토타이핑 및 디자인과 같은 다양한 요소를 결합함으로써 이 프로젝트는 직업 세계의 도전과 흥분을 반영하는 포괄적이고 몰입감 있는 경험을 제공하는 것을 목표로 합니다.

이 프로젝트는 차세대 엔지니어, 디자이너 및 혁신가에게 영감을 주어 기술 중심 사회에서 성공하는 데 필요한 필수 기술을 갖추도록 하는 것을 목표로 합니다. 실습 활동에 참여하고, 동료와 협력하고, 과학적 원리를 실제 과제에 적용함으로써 학생들은 중요한 기술을 개발하고 성장 마인드셋을 육성하며 복잡한 문제를 해결할 수 있는 자신감을 얻습니다.

레이스 팀, 브랜딩, 예산 책정, 프로토타이핑 및 디자인의 세계로 뛰어드는 이 놀라운 여정에 동참하세요. 상상력을 발휘하고 미래의 STEM 리더로서 잠재력을 발휘하면서 탐험, 발견 및 창의성의 길을 시작합시다. 이 흥미 진진한 프로젝트 기반 학습 경험에서 창조하고, 혁신하고, 명성을 쌓을 준비를하십시오.

NGSS 표준 다루기:

엔지니어링 설계

MS-ETS1-1입니다. 성공적인 솔루션을 보장하기 위해 설계 문제의 기준과 제약 조건을 충분히 정밀하게 정의하고, 가능한 솔루션을 제한할 수 있는 관련 과학적 원리와 사람 및 자연 환경에 대한 잠재적 영향을 고려합니다.

MS-ETS1-2입니다. 체계적인 프로세스를 사용하여 경쟁 설계 솔루션을 평가하여 문제의 기준과 제약 조건을 얼마나 잘 충족하는지 확인합니다.

MS-ETS1-3입니다. 테스트 데이터를 분석하여 여러 설계 솔루션 간의 유사점과 차이점을 파악하여 성공 기준을 더 잘 충족하기 위해 새 솔루션으로 결합할 수 있는 각 솔루션의 최상의 특성을 식별합니다.

MS-ETS1-4입니다. 최적의 설계를 달성할 수 있도록 제안된 개체, 도구 또는 프로세스의 반복적인 테스트 및 수정을 위한 데이터를 생성하는 모델을 개발합니다.

물리 과학(회로/힘 및 상호 작용):

MS-PS2-3: 전기력과 자기력의 강도에 영향을 미치는 요인을 결정하기 위해 데이터에 대해 질문합니다.

 

공급

 

1. 폼 보드(프로토타입 자동차 제작용)
2. 3V-9V 취미 모터
3. 전선 및 커넥터(전기 연결용)
4. 배터리 및 배터리 홀더
5. 스위치
6. 바퀴
7. 차축
8. 빨대(액슬 홀더용)
9. 도르래
10. 고무 밴드(구동 벨트용)
11. 옵션 홉업 부품(다양한 휠, 더 나은 모터, 차축용 베어링, 금속 차축 등).
12. 스톱 워치
13. 자동차 브랜딩 및 장식을 위한 다양한 제작 재료(예: 마커, 스티커, 테이프)
14. 자동차 섀시를 설계하기 위해 브라우저에서 Tinkercad 또는 Fusion 360에 액세스하는 컴퓨터
15. 3D 프린터 또는 3D 프린팅 서비스를 이용하여 자동차 섀시를 프린팅할 수 있습니다.
16. 건설 및 조립용 도구(예: 가위, 다용도 칼, 자, 와이어 커터, 핫 글루, 납땜 인두)
17. 타이밍을 위한 레이저 포토게이트 - (필수는 아니지만 정확도 향상)

이 목록은 일반적인 제안 사항이며 특정 설계 요구 사항 및 재료 가용성에 따라 조정해야 할 수도 있습니다.

 

1단계: 레이스 팀 구성

학생:

첫 번째 임무는 팀 이름, 로고 및 팀 구성원을 선택하여 레이스 팀을 구성하는 것입니다. 팀원들과 협업하여 팀의 정신을 반영하고 강력한 브랜드 아이덴티티를 만드는 창의적인 아이디어를 브레인스토밍하세요.

1. 레이스 팀을 구성한다는 것은 단순히 자동차를 만드는 것 이상이며, 팀의 정신과 가치를 대표하는 강력한 정체성을 확립하는 것입니다. 팀원을 모으고 팀의 이름, 사명 및 가치에 대한 아이디어를 브레인스토밍하는 것부터 시작하세요. 속도, 혁신 또는 팀워크와 같이 팀이 구현하기를 원하는 자질과 특성에 대해 논의합니다.
2. 팀에 대한 명확한 비전이 있으면 브랜드를 시각적으로 나타내는 로고를 디자인할 차례입니다. 로고는 팀을 구별하고 청중과 시각적 연결을 만드는 상징 역할을 합니다. 로고 디자인에 대한 다음 팁을 고려하십시오.
3. 단순성: 쉽게 알아볼 수 있고 기억에 남는 단순하고 깔끔한 디자인을 목표로 합니다. 로고를 다양한 크기나 형식으로 재현하기 어렵게 만들 수 있는 과도한 복잡성이나 복잡한 세부 사항을 피하십시오.
4. 상징성: 레이싱 또는 팀의 정체성과 관련된 상징이나 요소를 통합하는 것에 대해 생각해 보세요. 여기에는 자동차, 체크무늬 깃발, 스피드 라인 또는 역동적인 모양의 이미지가 포함될 수 있습니다.
5. 색상 팔레트: 팀의 개성을 반영하고 브랜드와 일치하는 색상 팔레트를 선택합니다. 시선을 사로잡고 에너지와 흥분을 불러일으키는 대담하고 생생한 색상을 사용하는 것을 고려하십시오.
6. 타이포그래피: 로고 디자인을 보완하고 전체적인 미학을 향상시키는 글꼴 또는 타이포그래피 스타일을 선택합니다. 다양한 글꼴을 실험하여 팀의 성격을 가장 잘 나타내는 글꼴을 찾으세요.
7. 독창성: 로고 디자인의 독창성을 위해 노력하고, 기존 로고나 상표권이 있는 디자인과의 유사성을 피하세요. 눈에 띄고 팀의 본질을 포착하는 독특한 것을 만드십시오.
8. 팀 구성원 또는 그룹을 지정하여 로고 디자인을 주도하게 합니다. 그래픽 디자인 소프트웨어 또는 아이디어 스케치를 위한 종이와 연필과 같은 필요한 디자인 도구를 제공하십시오. 팀 전체의 협업과 피드백을 장려하여 모든 사람의 아이디어가 고려되도록 합니다.
9. 로고 디자인이 완성되면 팀에 제출하여 피드백과 개선을 받도록 합니다. 공개 토론과 수정을 통해 최종 로고가 팀의 정체성을 진정으로 나타내고 관련된 모든 사람이 공감할 수 있도록 하세요.
10. 디자인 프로세스를 문서화하고 향후 홍보 자료, 팀 유니폼 및 기타 브랜딩 이니셔티브에 사용할 수 있도록 다양한 형식(예: JPEG, PNG, 벡터 파일)으로 로고의 디지털 사본을 보관하는 것을 잊지 마십시오.

강력한 레이스 팀을 구성하고 매력적인 로고를 디자인함으로써 눈에 띄는 정체성을 만들 수 있을 뿐만 아니라 팀의 결속력과 자부심을 키울 수 있습니다. 로고는 프로젝트 전반에 걸쳐 팀의 노력과 헌신을 시각적으로 표현하는 역할을 합니다.

 

2단계: 부품 조사 및 예산 책정

학생:

1. 레이스 팀이 구성되고 팀의 브랜드 아이덴티티를 정의했다면 이제 레이싱 카에 필요한 부품을 조사하고 선택할 차례입니다. 이 단계에는 프로토타입 자동차에 적합한 모터, 바퀴, 기어 및 기타 액세서리와 같은 다양한 구성 요소를 탐색하는 작업이 포함됩니다.
2. 팀을 더 작은 그룹으로 나누고 각 그룹은 특정 구성 요소를 조사할 책임이 있습니다. 예를 들어, 한 그룹은 모터에 초점을 맞추고 다른 그룹은 바퀴에 초점을 맞출 수 있습니다. 각 그룹이 여러 옵션을 찾고 성능, 가격, 내구성 및 디자인과의 호환성과 같은 요소를 기반으로 비교하도록 권장합니다.
3. 다양한 부품에 대한 정보를 수집할 때 해당 비용을 추적하십시오. 스프레드시트 또는 예산 책정 도구를 만들어 부품, 가격 및 부품과 관련된 추가 비용(예: 배터리, 커넥터)을 나열할 수 있습니다.
4. 경주용 자동차 부품의 총 비용을 계산하십시오. 자동차에 필요한 각 부품의 수량과 같은 요소를 고려하십시오. 이렇게 하면 팀을 위한 예산을 수립하고 지출이 사용 가능한 리소스와 일치하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
5. 연구와 예산에 따라 팀으로 논의하고 결정을 내립니다. 경주용 자동차에 성능과 비용 효율성의 최상의 균형을 제공하는 부품을 결정하십시오. 품질을 유지하면서 예산 범위 내에서 유지하는 것은 엔지니어링 및 프로젝트 관리의 중요한 측면입니다.
6. 예산 책정 과정을 되돌아보고 절충안을 논의하십시오. 귀하의 선택이 경주용 자동차의 전반적인 성능과 경쟁력에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 고려하십시오. 이러한 성찰은 프로젝트 전반에 걸쳐 정보에 입각한 결정을 내리고 자원 할당 및 재무 관리와 관련된 비판적 사고 기술을 개발하는 데 도움이 됩니다.

부품을 조사하고 팀의 비용 또는 예산을 계산함으로써 조사, 예산 책정 및 정보에 입각한 결정을 내리는 데 유용한 기술을 얻을 수 있습니다. 결과를 문서화하고 프로젝트를 진행하면서 비용을 추적하는 것을 잊지 마십시오.

 

교사:

각 팀은 예산에 특정 금액으로 시작해야 합니다. 또한 교실에서 일자리를 만들고 팀에 "급여"를 할당할 수 있습니다. 이를 통해 팀은 설정 및 정리를 지원하는 동시에 팀의 은행 계좌에 대한 이점을 확인할 수 있습니다. 또한, 도전 과제를 생성하면, 더 강력한 경주용 자동차를 만들기 위해 더 많은 부품을 구입하는 데 사용할 수 있는 추가 돈으로 보상을 받을 수 있습니다.

 

3단계: 프로토타이핑

학생:

이제 경주용 자동차에 생명을 불어넣을 시간입니다! 3V 취미용 모터와 폼 보드를 사용하여 엔지니어링 능력을 보여주는 기능적 프로토타입을 설계하고 제작합니다. 실습 실험 및 테스트를 통해 최적의 성능을 얻을 수 있도록 설계를 개선할 수 있습니다. 데이터를 측정 및 기록하여 프로토타입의 효과를 평가하고 개선을 위해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다. 조립을 하면서 진행 상황을 주시하고 어떤 도전 과제를 해결할 수 있는지 확인하세요. 

 

1. 프로토타이핑 단계는 경주용 자동차를 만드는 과정에서 중요한 단계입니다. 여기에는 취미 모터와 폼 보드를 사용하여 기능적 프로토타입을 구성하여 디자인을 테스트하고 개선하는 작업이 포함됩니다. 프로토타이핑을 통해 최종 설계를 진행하기 전에 다양한 구성을 실험하고, 조정하고, 문제를 식별할 수 있습니다.
2. 폼 보드, 취미 모터, 전선, 커넥터, 배터리 및 스위치를 포함하여 필요한 재료를 모으는 것으로 시작하십시오. 가위, 자, 다용도 칼 및 건설용 핫 글루건용 보조 장치와 같은 적절한 도구가 있는지 확인하십시오.
3. 폼 보드에 경주용 자동차의 차체를 디자인하는 것으로 시작하십시오. 연필을 사용하여 자동차 섀시의 모양과 치수를 스케치합니다. 모터, 배터리 홀더 및 기타 구성 요소의 크기를 고려하십시오. 디자인이 명확해지면 필요한 경우 성인의 도움을 받아 가위나 다용도 칼을 사용하여 조각을 조심스럽게 잘라냅니다.
4. 다음으로 모터와 차축의 풀리와 구동 벨트가 삽입될 폼 보드에 구멍을 만듭니다. 도움을 받아 풀리의 직경을 측정하고 날카로운 다용도 칼을 사용하여 적절한 위치에 구멍을 뚫습니다. 풀리 여유 공간과 구동 벨트를 위한 공간을 확보할 수 있도록 구멍의 크기가 올바른지 확인하십시오.
5. 차축을 제자리에 고정하기 위해 빨대를 차축 홀더로 사용할 수 있습니다. 빨대를 자동차 섀시 너비에 맞는 작은 부분으로 자릅니다. 빨대를 폼 섀시에 붙이고 폼 보드에 똑바로 있는지 확인합니다. 직선일수록 차가 트랙을 더 똑바로 주행합니다. *TIP* 액슬을 액슬 홀더(빨대)에 붙이지 마십시오. 이렇게 하면 차축이 회전할 수 없어 주차 브레이크와 같은 역할을 합니다.
6. 도르래와 바퀴를 차축 끝에 부착합니다. 축이 회전할 때 축과 함께 회전하도록 접착제로 붙이거나 테이프로 붙여야 합니다. 차축에 부착되지 않으면 바퀴나 도르래 내부에서 회전하고 차가 움직이지 않습니다.
7. 뜨거운 접착제 또는 다른 접착제를 사용하여 취미 모터를 폼 보드에 부착합니다. 각 모터의 바닥에 소량의 접착제를 바르고 지정된 지점에 단단히 누릅니다. 부드러운 움직임을 보장하기 위해 올바르게 정렬되고 서로 평행한지 확인하십시오.
8. 전선과 커넥터를 사용하여 모터를 배터리 홀더에 연결합니다. 전선의 끝을 벗겨내고 모터에서 해당 전선과 함께 비틀십시오. 필요한 경우 전기 테이프나 납땜을 사용하여 연결을 고정하십시오. 뜨거운 접착제 또는 기타 접착제를 사용하여 배터리 홀더를 폼 보드에 부착합니다.
9. 모든 구성 요소가 제자리에 있으면 배터리를 홀더에 삽입하고 프로토타입의 기능을 테스트합니다. 모터가 어떻게 작동하는지 관찰하고 적절한 정렬과 움직임을 보장하기 위해 필요한 조정을 수행하십시오.
10. 프로토타이핑 단계 전반에 걸쳐 자동차 성능과 관련된 데이터를 측정하고 기록합니다. 이 정보는 나중에 디자인을 평가하고 구체화하는 데 유용합니다.

취미용 모터와 폼 보드로 프로토타이핑을 하면 경주용 자동차 디자인을 테스트 및 미세 조정하고, 잠재적인 문제를 식별하고, 프로젝트의 최종 단계로 넘어가기 전에 필요한 조정을 할 수 있습니다. 이 단계에서 시간을 들여 창의적으로 솔루션을 찾는 것을 잊지 마십시오.

 

교사:

프로토타이핑 단계를 확장하여 회로, 배선도, 기계적 이점/기어비가 있는 간단한 기계 등에 대한 강의를 포함할 수 있습니다. Tinkercad는 "회로" 기능에서 회로와 배선도를 모델링하는 데 사용할 수 있습니다. 팀이 구축됨에 따라 팀에게 진행 상황을 확인하고 완료했을 수 있는 챌린지를 확인하여 자동차를 개선하기 위한 추가 자금을 확보하도록 상기시킵니다.

 

4단계: Tinkercad에서 자동차 섀시 설계

학생:

프로토타입을 성공적으로 테스트하고 측정했다면 이제 디자인을 한 단계 끌어올릴 차례입니다. 3D 프린팅과 Tinkercad의 힘을 활용하여 경주용 자동차에 경쟁 우위를 제공할 맞춤형 자동차 섀시를 설계하게 됩니다. CAD(Computer-Aided Design)의 세계로 뛰어들어 디자인을 다듬고 미학과 기능을 모두 보장하십시오.

1. Tinkercad는 디지털 모델을 만들 수 있는 사용자 친화적인 온라인 3D 디자인 도구입니다. 이 단계에서는 Tinkercad를 사용하여 경주용 자동차의 최종 조립을 위해 3D 프린팅될 자동차 섀시를 설계합니다.
2. 아직 계정을 만들지 않았다면 Tinkercad에서 계정을 만들어 시작하십시오. 로그인하면 디자인을 시작할 수 있는 빈 캔버스가 표시됩니다.
3. Tinkercad 작업 영역을 숙지합니다. 오른쪽에는 형상 생성기, 기본 모양, 조작 도구, 중앙에는 자동차 섀시를 디자인할 작업면과 같은 다양한 도구와 기능으로 구성되어 있습니다.
4. 이제 자동차 섀시의 베이스를 설계할 차례입니다. 상자나 원기둥과 같이 Tinkercad에서 사용할 수 있는 기본 모양을 사용하여 기본 구조를 만듭니다. 원하는 모양을 클릭하고 작업 평면으로 드래그한 다음 핸들을 끌어 크기를 조정합니다.
5. 모양을 결합하고 조작하여 자동차 섀시의 기초를 형성하십시오. Tinkercad의 정렬 및 그룹화 도구를 사용하여 도형을 함께 배치하고 결합합니다. 원하는 디자인을 얻기 위해 다양한 구성과 치수를 실험해 보십시오.
6. 모터 컷아웃, 차축 공간, 베어링 또는 통합하려는 공기역학적 요소와 같은 추가 기능과 세부 사항을 자동차 섀시에 추가합니다. 구멍 도구 및 모양 생성기와 같은 다양한 Tinkercad 도구를 사용하거나 필요한 경우 사용자 지정 모양을 가져올 수도 있습니다.
7. 설계할 때 자동차 섀시의 치수와 모터, 바퀴 및 배터리 홀더와 같은 기존 구성 요소와의 호환성을 고려하십시오. 이러한 구성 요소가 최종 어셈블리에 맞도록 충분한 공간과 적절한 정렬이 있는지 확인하십시오.
8. 자동차 섀시 디자인이 만족스러우면 Tinkercad의 탐색 도구를 사용하여 다양한 각도에서 검토하십시오. 균형 잡히고 기능적인 디자인을 보장하기 위해 필요한 조정 또는 미세 조정을 수행합니다. 디자인할 때 인쇄 시간이 자동차 가격의 한 요소라는 점을 명심하십시오. 인쇄하는 데 시간이 오래 걸릴수록 더 많은 예산이 사용됩니다. 디자인과 인쇄 시간을 가장 효율적으로 단순화하는 방식으로 디자인하십시오.
9. 자동차 섀시 설계가 완료되면 3D 인쇄를 위한 표준 파일 형식인 STL 파일로 내보낼 수 있습니다. STL 파일은 프로젝트의 다음 단계에 필요하므로 컴퓨터나 이동식 저장 장치에 저장합니다.

Tinkercad에서 자동차 섀시를 디자인하면 경주용 자동차의 구조를 나타내는 디지털 모델을 만들 수 있습니다. Tinkercad는 자동차 섀시에 생명을 불어넣는 데 도움이 되는 사용자 친화적인 인터페이스와 다양한 디자인 도구를 제공합니다. 창의력을 발휘하고 최종 결과에 만족할 때까지 시간을 들여 디자인을 다듬는 것을 잊지 마십시오.

 

교사:

Tinkercad 클래스룸을 만들고 학생을 추가하는 것은 매우 간단하며 Google 클래스룸과 함께 사용할 수 있습니다. 이를 통해 학생이 만든 모든 디자인을 사용하기 쉬운 한 곳에서 보고, 복제하고, 다운로드할 수 있습니다. Tinkercad에 이미 익숙한 학생이 있는 경우 Fusion 360용 교육자 라이센스에 등록하고 해당 학생을 추가하는 것을 고려할 수 있습니다. Fusion 360은 더 가파른 학습 곡선을 제공하지만 CAD 섀시 설계를 사용자화할 때 추가 기능을 제공합니다. Tinkercad 및 Fusion 360 모두에 사용할 수 있는 따라하기 쉬운 다양한 튜토리얼이 있습니다.

학생:

3D 프린팅 자동차 섀시를 손에 넣었다면 이제 최종 경주용 자동차를 조립할 차례입니다. 제공된 지침을 따르고 문제 해결 기술을 활용하여 모든 구성 요소를 결합하십시오. 조립이 끝나면 가장 흥미로운 부분인 창작물을 테스트할 차례입니다! 스릴 넘치는 레이스를 준비하고 팀의 목표에 대한 경주용 자동차의 성능을 측정하세요.

 

1. 자동차 섀시를 3D 프린팅하고 필요한 모든 구성 요소가 준비되면 자동차를 조립하고 성능을 테스트할 차례입니다. 이 단계는 디자인이 얼마나 잘 작동하는지 평가하고 개선이 필요한 영역을 식별하는 데 도움이 됩니다.
2. 조립에 필요한 모든 인쇄 부품, 모터, 바퀴, 차축 및 기타 구성 요소를 모으는 것으로 시작합니다. 필요한 도구와 부품을 함께 고정하는 데 필요한 접착제가 있는지 확인하십시오.
3. 취미 모터를 자동차 섀시의 지정된 영역에 부착하여 자동차 조립을 시작합니다. 모터가 올바르게 정렬되고 제자리에 단단히 고정되었는지 확인하십시오.
4. 자동차 섀시의 액슬 홀더에 액슬을 설치합니다. 프로토타이핑 단계에서 빨대를 액슬 홀더로 사용한 경우 액슬을 빨대에 밀어 넣습니다. 차축이 직선이고 마찰 없이 자유롭게 회전하는지 확인하십시오.
5. 바퀴를 차축에 장착합니다. 설계에 따라 적절한 정렬과 안정성을 보장하기 위해 와셔 또는 스페이서와 같은 추가 구성 요소를 사용해야 할 수도 있습니다. 바퀴가 단단히 부착되어 있고 부드럽게 회전할 수 있는지 확인하십시오.
6. 모터의 배선을 배터리 홀더 또는 전원의 해당 단자에 연결합니다. 연결이 고정되어 있고 극성이 올바른지 다시 확인하십시오. 테이프, 납땜 또는 커넥터를 사용하여 안정적인 전기 연결을 보장하십시오.
7. 테스트하기 전에 배터리가 완전히 충전되었거나 전원이 충분한지 확인하십시오. 배터리를 배터리 홀더에 삽입하고 해당되는 경우 스위치 또는 LED 조명과 같은 추가 구성 요소를 켭니다.
8. 매끄러운 표면의 테이블, 복도 또는 레이스 트랙과 같이 자동차를 테스트하기에 적합한 위치를 찾으십시오. 해당 영역에 장애물이 없고 차량이 자유롭게 움직일 수 있는 충분한 공간을 제공하는지 확인하십시오.
9. 전원을 켜고 자동차의 성능을 관찰하십시오. 얼마나 빨리 움직이는지, 얼마나 똑바로 움직이는지, 관찰한 진동이나 문제를 기록하십시오. 팀 구성원이 테스트 프로세스 중에 데이터를 기록하도록 권장합니다.
10. 자동차의 성능을 평가하고 설계 수정을 안내하는 데 도움이 되는 데이터를 수집합니다. 수집할 수 있는 유용한 데이터에는 스톱워치를 사용한 속도 측정 또는 특정 시간 프레임 내의 거리 측정이 포함됩니다. 안정성 또는 개선이 필요한 영역에 대한 관찰 결과를 기록할 수도 있습니다. 팀 데이터시트의 복사본을 보려면 다음 링크를 사용하십시오. 
11. 수집된 데이터를 분석하고 팀으로 토론합니다. 자동차의 성능이 기대에 미치지 못하는 영역이나 해결해야 할 설계 결함을 식별합니다. 무게 배분 조정, 휠 크기 변경 또는 공기 역학 개선과 같은 설계 수정을 통해 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 고려하십시오.
12. 데이터 분석을 기반으로 자동차 설계에 필요한 수정에 대해 정보에 입각한 결정을 내립니다. 잠재적인 설계 변경 사항에 대해 논의하고 팀으로 협업하여 이러한 수정 사항을 효과적으로 구현합니다.
13. 필요한 경우 3D 섀시 설계로 돌아가 수정하고 테스트 및 데이터 수집 단계를 반복합니다.
14.  

Chassis Design.svg

0.01MB

Copy of TopFuel Dragster.svg

0.01MB

Copy of HDM FALCONS 3D Model Chassis.svg

0.00MB

자동차를 조립하고 테스트함으로써 성능에 대한 귀중한 통찰력을 얻고 설계 최적화가 필요한 영역을 식별할 수 있습니다. 데이터를 수집하고 비판적으로 분석하면 필요한 수정에 대해 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 발견한 내용을 문서화하고 이를 사용하여 자동차 설계를 반복적으로 개선하는 것을 잊지 마십시오.

교사:

트랙 데이터 시트는 팀을 위한 정보를 수집하고 성능 및 관측에 대한 토론을 만들 수 있는 좋은 방법입니다. 학생들에게 데이터의 힘과 데이터가 팀이 미래의 과제와 설계에 대한 목표를 설정하는 데 어떻게 도움이 되는지를 강조합니다.

 

6단계: 팀 평가

학생:

 

데이터 수집 시트: 이 시트는 팀이 자동차 설계의 테스트 단계에서 데이터를 기록하고 분석할 수 있는 도구입니다. 여기에는 자동차의 성능을 평가하기 위해 측정할 수 있는 다양한 매개변수와 메트릭이 포함됩니다. 이 시트는 학생들이 관찰 내용을 체계적으로 수집하고 문서화하여 설계 수정에 대해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 하는 가이드 역할을 합니다. 이 시트는 특정 챌린지를 완료하기 위한 증거로도 사용할 수 있습니다.

팀 사용:

1. 데이터 기록: 팀은 데이터 수집 시트를 사용하여 속도, 이동 거리 및 자동차 테스트 실행 중 소요 시간과 같은 측정값을 기록할 수 있습니다. 각 평가판에 사용된 특정 설정 또는 구성을 기록할 수 있습니다.
2. 분석 및 비교: 팀은 수집된 데이터를 사용하여 다양한 조건에서 자동차의 성능을 분석할 수 있습니다. 추세, 패턴 및 이상값을 식별하고 다양한 요인이 결과에 어떤 영향을 미쳤는지 논의할 수 있습니다.
3. 성찰 및 의사 결정: 데이터 수집 시트는 팀이 발견한 내용을 반영하고 자동차 성능을 개선하기 위한 수정을 고려하도록 유도합니다. 데이터를 분석하여 팀은 속도, 안정성 또는 효율성을 향상시키기 위해 조정하거나 개선할 수 있는 영역을 식별할 수 있습니다.

교사 사용법 :

1. 형성 평가: 교사는 데이터 수집 시트를 검토하여 프로젝트 목표에 대한 학생들의 이해도와 데이터 수집 및 해석 능력을 평가할 수 있습니다. 기록된 측정값을 검토함으로써 교사는 학생들이 추가 지원이나 지도가 필요할 수 있는 영역을 식별할 수 있습니다.
2. 교실 토론: 데이터 수집 시트는 교실 토론의 기초로 사용할 수 있습니다. 교사는 팀이 결과를 공유하고, 결과를 비교하고, 디자인 선택의 근거를 설명하는 토론을 촉진할 수 있습니다. 이를 통해 협업, 비판적 사고, 과학 및 엔지니어링 개념에 대한 더 깊은 이해를 촉진할 수 있습니다.
3. 피드백 및 지원: 수집된 데이터를 기반으로 교사는 개별 팀 또는 전체 학급에 대상 피드백을 제공할 수 있습니다. 교사는 개선을 위한 제안을 제공하고, 성공 영역을 강조하고, 학생들이 디자인을 더욱 다듬도록 안내할 수 있습니다.

전반적으로 데이터 수집 시트는 팀과 교사 모두에게 유용한 도구 역할을 합니다. 이를 통해 팀은 진행 상황을 추적하고, 결과를 분석하고, 데이터 기반 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 동시에 교사는 학생의 진행 상황을 모니터링하고, 형성 피드백을 제공하고, 프로젝트의 과학 및 공학 원리에 대한 학생들의 이해를 심화하는 토론을 촉진할 수 있습니다.

 

 

교사:

숙달의 증거:

팀은 로고 브랜딩, 프로토타입 자동차, 3D 프린팅 자동차, 디자인 포트폴리오 및 수집된 데이터를 사용하여 숙련도를 입증할 수 있습니다. 이것은 프레젠테이션, 디지털 포트폴리오 또는 비디오로 수행할 수 있습니다.

 

또한 형성 평가는 다양한 챌린지를 사용하여 수행할 수 있습니다. 학생 팀이 목록에 추가하고 싶은 과제에 대한 피드백을 만들고 제공하도록 하는 것을 고려해 보세요.

팀 챌린지의 보상을 사용하면 팀이 집중하고 반복할 목표를 얻는 데 도움이 됩니다. 팀이 경주하고 다른 팀을 이겨서 보상을 받으면 해당 팀은 예산을 늘리고 이점을 얻는 유일한 팀이 됩니다. 레이싱은 경쟁의 정신으로 이루어져야 합니다. 이러한 과제는 평가의 한 형태이기도 합니다.

 

챌린지 및 보상의 추가 예는 다음과 같습니다.

1. 예산 책정 챌린지: 팀에는 교사로부터 부품을 "구매"할 수 있는 고정 예산이 주어집니다. 문제는 비용과 중요도에 따라 다양한 구성 요소에 자금을 할당하는 상세한 예산 계획을 수립하는 것입니다. 팀은 예산 선택을 정당화하고 비용 효율성과 우선 순위에 대한 이해를 입증해야 합니다.
2. 디자인 챌린지: 팀은 최소 무게, 최대 안정성 또는 최적의 공기 역학과 같은 특정 기준을 충족하는 자동차 섀시를 설계해야 합니다. 그들은 엔지니어링 원리에 대한 지식을 적용하고 창의성을 사용하여 혁신적이고 기능적인 디자인을 제시해야 합니다.
3. 스피드 챌린지: 팀은 예산 내에서 가장 빠른 자동차를 만들기 위해 경쟁합니다. 설계를 최적화하고, 적절한 모터와 휠을 선택하고, 가능한 최고 속도를 달성하기 위해 자동차 성능을 미세 조정해야 합니다. 가장 빠른 차를 가진 팀이 도전에서 승리합니다.
4. 정밀 챌린지: 팀은 최대 정밀도로 직선으로 이동할 수 있는 자동차를 만드는 데 도전합니다. 그들은 휠 얼라인먼트, 무게 분배 및 마찰 최소화에 중점을 두어 차량이 경로를 벗어나지 않고 트랙을 유지할 수 있도록 해야 합니다.
5. 혁신 챌린지: 팀은 고유한 기능이나 수정 사항을 자동차 디자인에 통합하도록 권장됩니다. 이 챌린지는 팀의 창의성, 독창적인 사고, 과학적 개념을 적용하여 자동차의 성능이나 미학을 개선하는 능력에 대해 보상합니다.
6. 내구성 문제: 팀은 심각한 고장이나 손상 없이 엄격한 테스트와 경주를 견딜 수 있는 자동차를 만들어야 합니다. 이 챌린지는 견고한 소재를 선택하고, 적절한 보강을 보장하고, 다양한 힘과 조건을 견딜 수 있는 자동차의 능력을 평가하는 데 중점을 둡니다.
7. 데이터 분석 과제: 팀은 테스트 중에 속도 측정, 주행 거리 또는 가속 속도와 같은 데이터를 수집하고 분석해야 합니다. 데이터를 해석하고, 결론을 도출하고, 분석을 기반으로 설계를 조정하여 성능을 최적화해야 합니다.
8. 프레젠테이션 챌린지: 팀은 자동차 디자인, 예산 계획 및 수정 사항을 심사위원 패널 또는 학급에 발표합니다. 설계 선택을 효과적으로 전달하고, 의사 결정의 이면에 있는 과학을 설명하고, 관련된 엔지니어링 원칙에 대한 이해를 보여주어야 합니다.
9. 팀워크 챌린지: 팀은 협업하고, 작업을 위임하고, 팀으로서 효과적으로 일하는 능력에 대해 평가됩니다. 이 챌린지는 팀워크, 의사 소통 및 문제 해결 기술을 강조하여 학생들이 서로에게서 배우고 서로의 강점을 활용하도록 장려합니다.
10. 성찰 과제: 팀은 설계 및 구축 프로세스를 반영하고 성공, 도전 과제 및 교훈을 식별합니다. 그들은 자신의 성장, 개선 영역 및 향후 프로젝트에 어떻게 다르게 접근할 것인지를 강조하는 서면 또는 구두 반성을 제시합니다.

이러한 챌린지는 프로젝트의 숙달도를 평가할 뿐만 아니라 참여, 경쟁 및 비판적 사고를 촉진합니다. 챌린지 완료에 대한 보상을 잠금 해제함으로써 팀은 한계를 뛰어넘고, 비판적으로 사고하고, 팀의 경주용 자동차 제작 노력에서 탁월함을 위해 노력하도록 동기를 부여받습니다.