Kirchoffs Spiel - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Der langweilige Hintergrund:

Elektronik zu unterrichten ist schwierig, weil vieles davon konzeptionell und schwer zu verstehen ist. Eines dieser schwierigen Elektronikthemen sind die Kirchoffschen Gesetze (die Spannungs- und Stromgesetze, mit Akronymen KVL bzw. KCL). Ich werde das Unterrichten von KVL und KCL in diesem Instructable überspringen und das dem Leser Google überlassen. Stattdessen werde ich ein großartiges Kirchoff-Spiel behandeln.

Ich habe dieses vielversprechende Klassenzimmerspiel des pensionierten Physiklehrers John Coenraads auf seiner Website in Ontario, Kanada (https://sites.google.com/site/frugalphysics/kirchoff-game) gefunden und habe es mit gutem Erfolg als Professor mit dualer Einschreibung verwendet mit meiner Career and Technical Center-Klasse mit 16- und 17-jährigen Gymnasiasten. Ich wollte dieses Instructable mit Anweisungen für die Schritte, die ich befolgte, die Ergebnisse und Gedanken für zukünftige Verbesserungen schreiben.

Dank geht auch an den anderen Lehrer in dieser Klasse, den High School Mechatronics Instructor Paul Lathrop, den Erwachsenen auf den Bildern unten. Er war derjenige, der sich die Zeit nahm, den Schülern die Grundlagen der Reihen- und Parallelwiderstandsberechnung zu vermitteln und zu beurteilen - ohne die der Unterricht und das Spiel der Kirchoffschen Gesetze nicht sinnvoll gewesen wären. Das ist so ziemlich die Art und Weise, wie er und ich uns mit diesen Studenten zusammentun.

OK, genug von dem langweiligen Zeug - auf zum Spiel!

Schritt 1: Die Spielplättchen

Das Spiel wird mit Kacheln gespielt, wie Scrabble. Vor dem Unterricht muss der Lehrer sie ausdrucken (am besten in Farbe) und in ihre Einzelteile schneiden.

Spielsteine sind quadratische Kacheln, die elektrische Schaltungskomponenten darstellen

•Batterien

•Glühbirnen

•Sicherungen

•Schalter

Schritt 2: Einrichten von Teams

Anstatt einzelne Schüler das Spiel spielen zu lassen, beschloss ich, Teams zu bilden, um das Spiel schneller voranzutreiben. Das bedeutet, dass ich für jedes Team einen ganzen Satz Kacheln erstellen musste.

Hier sehen Sie, wie ich die Kacheln mische, bevor ich sie in einzelne Team-Umschläge stecke. Ich gab jedem Team einen "elektronisch klingenden" Namen und schrieb den Namen auch auf die Rückseite jeder Kachel für spätere Bereinigung und Wertung.

Schritt 3: Teams platzieren abwechselnd Spielsteine

Jedes Team darf zufällig 6 Steine auswählen

Die Teams fügen abwechselnd so viele Kacheln zu einer bestehenden oder neuen Strecke hinzu, wie sie möchten.

Diese Fotosequenz zeigt Team 1 seinen ersten Zug mit 4 Spielsteinen.

Schritt 4: Andere Teams können überprüfen, ob es sich um eine gültige Strecke handelt

Der durch die neu platzierten Spielsteine erstellte Kreis ist gültig, wenn er…

• hat keine Kurzschlüsse (offene Stromkreise sind OK)
• jede Glühbirne hat den angegebenen Strom durch sie nach KVL
• jede Glühbirne hat die angegebene Spannung gemäß KVL

Schritt 5: Herausfordern und Wertung

Gegnerische Teams können herausfordern, wenn sie der Meinung sind, dass die Strecke ungültig ist. Wird die Herausforderung aufrechterhalten, müssen die Spielsteine entfernt werden, wird die Herausforderung jedoch umgedreht, verliert das herausfordernde Team seinen Zug.

Die Wertung erfolgt durch Addition der Leistung der gerade hinzugefügten Glühbirnen. Im Beispiel wurden insgesamt 24 Punkte (oder 24 Watt) verdient.

Schritt 6: Verbleibende Spielregeln

Teams legen ihre Plättchen aus ihrem gemischten Umschlag zurück, sodass sie immer insgesamt 6 Spielsteine haben.

Wir haben auch die Spielelemente "Switch" und "Fuse" mit den in diesen Bildern vermerkten Sonderregeln hinzugefügt, aber sie trugen nicht viel zum Gesamtspiel bei und ich würde sie wahrscheinlich in zukünftigen Iterationen nicht verwenden.

Das Spiel ist beendet, wenn ein Team nicht mehr genügend Plättchen in seinem Umschlag hat, um alle seine gespielten Plättchen zu ersetzen. In diesem Moment wird das Spiel gestoppt und der Gewinner wird ausgezählt.

Schritt 7: Wie es im wirklichen Leben gelaufen ist

Wir hatten eine gute Anzahl von Schülern im Klassenzimmer und konnten 4 große Teams mit jeweils bis zu 5 Schülern bilden. Sie können die Schüler sehen, die nach der Nähe der Sitzplätze in Teams gruppiert sind, und auch die Endergebnisse der Teams am Ende des Spiels, wobei "Team mu" der klare Gewinner ist. Sie können auch die von ihnen gebauten Endstromkreise sehen.

Hinweis für zukünftige Spiele:

Ich denke, die Spielsteine "Switch" und "Fuse" können übersprungen werden, weil das Spieltempo bei so vielen Schülern etwas zu langsam ausgefallen ist. In der nächsten Iteration würde ich die Anzahl der Glühbirnen erhöhen und vielleicht die Anzahl der Spielsteine erhöhen, die ein Team pro Zug erhält.