Kirchoffova hra: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Nudné pozadí:

Výuka elektroniky je obtížná, protože její velká část je koncepční a může být těžké ji pochopit. Jedním z těchto obtížných témat elektroniky jsou Kirchoffovy zákony (zákony o napětí a proudu se zkratkami KVL a KCL). Vynechám výuku KVL a KCL v tomto Instructable a nechám to na čtenáři Googlu. Místo toho budu pokrývat skvělou Kirchoffovu hru.

Našel jsem tuto slibnou hru ve třídě od učitele fyziky v důchodu Johna Coenraadse na jeho webových stránkách v kanadské Ontariu (https://sites.google.com/site/frugalphysics/kirchoff-game) a s velkým úspěchem jsem ji použil jako profesor dvojí registrace s mou třídou Career and Technical Center s 16 a 17 letými středoškoláky. Chtěl jsem napsat tento Instructable s pokyny pro kroky, které jsem následoval, výsledky a myšlenky pro budoucí zlepšení.

Poděkování patří také dalšímu učiteli v této třídě, středoškolskému instruktorovi mechatroniky Paulovi Lathropovi, dospělému, který je znázorněn na obrázcích níže. Byl to on, kdo si udělal čas a naučil studenty hodnotit základy sériového a paralelního výpočtu odporu - bez nichž by lekce a hra Kirchoffových zákonů neměly smysl. To je způsob, jakým on a já označujeme tým s těmito studenty.

Dobře, dost nudných věcí - do hry!

Krok 1: Dlaždice hry

Hra se hraje s dlaždicemi, jako je Scrabble. Před hodinou je učitel bude muset vytisknout (nejlépe barevně) a nastříhat na jednotlivé kousky.

Herní figurky jsou čtvercové dlaždice představující součásti elektrického obvodu

• Baterie

• Žárovky

• Pojistky

• Přepínače

Krok 2: Nastavení týmů

Než abych tuto hru hráli jednotliví studenti, rozhodl jsem se sestavit týmy, aby se tempo hry zrychlilo. To znamená, že jsem pro každý tým musel vytvořit celou sadu dlaždic.

Tady vidíte, jak míchám dlaždice, než je vložím do obálek jednotlivých týmů. Každému týmu jsem dal „elektronicky znějící“název a také jsem napsal název na zadní stranu každé dlaždice pro pozdější vyčištění a bodování.

Krok 3: Týmy střídají umisťování herních figurek

Každý tým si náhodně vybere 6 figurek

Týmy střídavě přidávají tolik dlaždic do jednoho stávajícího nebo nového okruhu, které chtějí.

Tato sekvence fotografií ukazuje, že tým 1 provedl svůj první tah pomocí 4 herních figurek.

Krok 4: Ostatní týmy mohou zkontrolovat, zda se jedná o platný obvod

Okruh vytvořený nově umístěnými herními figurkami je platný, pokud…

• nemá žádné zkraty (otevřené obvody jsou v pořádku)
• každá žárovka má specifikovaný proud přes KVL
• každá žárovka má na sobě specifikované napětí podle KVL

Krok 5: Náročné a bodování

Soupeřící týmy mohou vyzvat, pokud mají pocit, že okruh je neplatný. Pokud je výzva přijata, musí být herní figurky odstraněny, ale pokud je výzva zrušena, náročný tým ztratí svůj tah.

Bodování se provádí přidáním síly právě přidaných žárovek. V tomto příkladu bylo získáno celkem 24 bodů (nebo 24 wattů).

Krok 6: Zbývající pravidla hry

Týmy vyměňují své žetony ze zamíchané obálky, takže mají vždy celkem 6 herních figurek.

Zahrnuli jsme také herní prvky „přepínač“a „pojistka“se speciálními pravidly uvedenými na těchto obrázcích, ale na celkovém hraní hry to moc nepřidalo a pravděpodobně bych je v budoucích iteracích nepoužil.

Hra končí, když tým již nemá v obálce dostatek žetonů, které by nahradily všechny jejich odehrané žetony. V tu chvíli je hra zastavena a je sčítán vítěz.

Krok 7: Jak to probíhalo v reálném životě

Ve třídě jsme měli dobrý počet studentů a dokázali jsme vytvořit 4 velké týmy po 5 studentech. Můžete vidět studenty, seskupené do týmů podle blízkosti sedadel, a také konečná skóre týmů na konci hry, přičemž „Team mu“je jasným vítězem. Můžete také vidět finální obvody, které sestrojili.

Rady pro budoucí hry:

Myslím, že herní kousky „Switch“a „Fuse“lze přeskočit, protože tempo hry s tak velkým počtem studentů se ukázalo být příliš pomalé. V další iteraci bych zvýšil počet žárovek a možná bych zvýšil počet herních figurek, které by tým získal při každém tahu.