المهندس · شخص يصمّم الأشياء ويبنيها لحل المشكلاتالنموذج الأولي · أول نموذج لتصميم ما، يُبنى ليُختبرالمخطط التفصيلي · رسم مفصل يوضح كيف نبني شيئًا
الشرح
يحلّ المهندسون المشكلات بخطوات. فيسألون ما المشكلة، ويتخيلون أفكارًا كثيرة، ويخططون لأفضلها، ثم يبنونها ويختبرونها ويحسّنونها. مشكلتنا: تسخين كوب ماء باستخدام أشعة الشمس فقط. تخيّل ثلاثة رسوم أولية ثم اختر واحدًا. وفي المخطط ارسم المنظر الجانبي والمنظر العلوي وسمِّ الأجزاء: عاكس يرسل الضوء إلى الداخل، وماصّ داكن يحوّل الضوء إلى حرارة، وغطاء شفاف يحبس الحرارة. ويتقاسم الفريق الأدوار: قائد يشجع الجميع، ومسؤول عن المواد، ومهندس أول يحافظ على سلامة البناء، ومقرر يكتب كل خطوة. وبعد البناء اختبره وقِس درجة الحرارة واسأل: هل نجح كما توقعنا؟ وماذا يجعله أفضل؟ وكل مهندس جيد يحسّن التصميم الأول لأن المحاولة الأولى نادرًا ما تكون الأفضل.
اسأل→تخيّل→خطّط→ابنِ→اختبر→حسّن
أمثلة محلولة
المهمة
المادة المختارة
عاكس
ورق ألمنيوم
ماصّ
ورق أسود
غطاء
غلاف بلاستيك شفاف
يختار فريق عمر المواد بحسب الاختبارات. فيختارون ورق الألمنيوم للعاكس، والورق الأسود للماصّ، وغلاف البلاستيك الشفاف للغطاء. أي أنهم يختارون أفضل مادة لكل مهمة.
الزمن
الماء
البداية
٢١ °س
بعد ٣٠ دقيقة
٣٨ °س
يختبر الفريق نموذجه الأول ٣٠ دقيقة. يرتفع الماء من ٢١ °س إلى ٣٨ °س. فالارتفاع ٣٨ − ٢١ = ١٧ °س. كانوا يتوقعون أكثر فيسألون عن السبب.
الاختبار: ارتفاع ١٧ °س→إصلاح الورق والغطاء→اختبار ثانٍ: ارتفاع ٢٢ °س
حل المشكلات: الغطاء معتم بالبخار والورق اللامع انزلق. يعالج الفريق مشكلة واحدة في كل مرة. فيثبّت الورق ويمسح الغطاء ويختبر من جديد. والارتفاع الجديد ٢٢ °س، فنجح التحسين.
نشاط الفصل
صمّم فرنًا شمسيًا (ويقطع شخص كبير العلبة ويتولى الماء الساخن). ارسم ثلاثة أفكار على ورقة. اختر واحدة وارسم لها مخططًا بمنظر جانبي وعلوي، وسمِّ العاكس والماصّ والغطاء. ابنِه من علبة وورق ألمنيوم وورق أسود وغلاف بلاستيك. اختبره في الشمس ٣٠ دقيقة بكوب ماء، واكتب درجتي الحرارة عند البداية وعند النهاية. ثم اكتب شيئًا واحدًا تحسّنه. لا تنظر إلى لمعان الورق أبدًا، وهذا الفرن يسخّن الماء فقط، وليس لطهي الطعام.