Подготовьте практический материал для каждой группы из 2-4 учеников.
Покажите источники, на которые ученики могут ссылаться на протяжении всего урока.
(Необязательно) Распечатайте один пакет практических заданий на группу из 4 учеников.
Совет
Головы вверх!Пожалуйста, сделайте копию любых документов, которыми вы готовы поделиться с учениками. Для экономии бумаги печатайте две страницы на одной с обеих сторон.
КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ Материаловедение, свойства материалов
ОБЗОР
На этом уроке вы узнаете, как разработка пластмасс и разработка пластиковых компонентов в повседневных продуктах повлияли на мир. Учащиеся узнают об истории пластмасс, о том, чем занимаются инженеры по пластмассам, и о том, сколько продуктов было улучшено за счет добавления пластиковых компонентов. Учащиеся работают в группах, чтобы идентифицировать продукты без пластика и продукты, которые, по их мнению, не могли существовать в допластиковом мире. Они работают как команды «инженеров», чтобы посмотреть, смогут ли они изменить дизайн продукта, чтобы использовать на 50% меньше пластиковых компонентов, чем в текущих проектах.
Узнайте о пластике.
Узнайте о том, как пластмассы были разработаны для столь многих распространенных продуктов.
Узнайте о командной работе и процессе решения/проектирования инженерных задач.
Цели
Ученики будут:
Иметь базовое представление о том что такое ...
Знать о том, где применяются эти материалы
Узнайте, что тонколистная сталь, может ...
Узнайте о важности дисциплины и командной работы.
Ожидаемые результаты учащихся
После этого урока учащиеся смогут:
Определить виды тонколистной стали и проволоки
Объяснить происходит изготовление этих материалов
Описать, свойства этих материалов
Уроки
В конце этого урока проводится очень простая практическая демонстрация принципа работы ..., который можно собрать в классе.
Проведите исследование, чтобы определить ...
Объясните с доказательствами, что ...
Этот урок фокусируется на следующих аспектах трехмерного обучения:
Научная и инженерная практика
Ключевые дисциплинарные идеи
Сквозные концепции
Планирование и проведение расследований. Планируйте и проводите совместное расследование, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства, чтобы ответить на вопрос.
Участие в аргументации, основанной на доказательствах. Постройте аргумент с доказательствами в поддержку утверждения.
Структура и свойства материи. Существуют различные виды материи, и многие из них могут быть как твердыми, так и жидкими, в зависимости от температуры. Материя может быть описана и классифицирована по ее наблюдаемым свойствам.
Узоры. Можно наблюдать закономерности в мире природы и преобразованном человеком.
Вы — команда инженеров, перед которой стоит задача составить список из четырех машин или продуктов, которые, по вашему мнению, были бы невозможны без изобретения пластмасс. Затем вы решите, какие пластиковые детали вы замените в одном из этих продуктов или машин, чтобы упростить переработку. Какие материалы вы будете использовать вместо этого и как это повлияет на производительность, цену или эстетику?
Раздайте рабочий лист «Век пластмасс» и распечатку раздела «Основные понятия».
Обсудите темы в разделе «Основные понятия»
Ознакомьтесь с процессом инженерного проектирования, задачами проектирования, критериями, ограничениями и материалами.
Поручите учащимся работать в команде, чтобы выполнить первый рабочий лист для учащихся — Охота за пластиком!:
Подумайте о предметах, которые вы можете найти у себя дома, в классе или на игровой площадке. Определите и задокументируйте все предметы, у которых нет компонентов, изготовленных из пластика.
В классе обсудите вопросы для размышления:
Было ли сложнее, чем вы думали, найти продукты, не содержащие пластика?
Из продуктов, которые вы нашли без пластика, что у них было общего?
Если бы вы занимались реинжинирингом одного из найденных вами продуктов, изменили бы вы его?
какая из комплектующих к пластику? Почему? Почему бы и нет?
Как вы думаете, были бы возможны компакт-диски без пластика? Почему? Почему бы и нет?
Почему важна переработка?
Поручите учащимся работать в команде для выполнения первого шага второго рабочего листа для учащихся — «Вы — инженер»:
Составьте список из четырех машин или продуктов, которые, по вашему мнению, были бы невозможны без изобретения пластмасс. Для каждого ответьте на следующие вопросы:
Какой % продукта составляет пластик?
Почему это было бы невозможно без пластика?
Как эта машина или продукт повлияли на мир?
Поручите учащимся работать в команде над выполнением второго шага второго рабочего листа для учащихся «Ты будешь инженером»:
Замените часть пластика в любом из четырех продуктов или машин, которые вы указали в первой части, чтобы упростить их переработку. Обсудите, какие материалы вы будете использовать вместо этого, как это повлияет на производительность, цену или эстетику. Затем представьте классу свои идеи:
Опишите, что делает ваш продукт, и какой процент, по вашему мнению, состоит из пластика.
Объясните, какие компоненты вы замените другими материалами; опишите, как вы выбрали материалы для замены и как новые материалы повлияют на вес, стоимость и функциональность продукта.
Предскажите, будет ли этот продукт таким же эффективным, как текущая конструкция, может ли его производство стоить дороже и как его будет легче перерабатывать.
Опишите, как, по мнению вашей команды, превращение пластмасс в обычные продукты повлияло на мир.
Дополнительную информацию по теме см. в разделе «Копаем глубже».
Модификация времени
Урок можно провести всего за 1 урок для старших школьников. Однако, чтобы помочь учащимся не торопиться и обеспечить их успех (особенно для младших школьников), разделите урок на два периода, чтобы дать учащимся больше времени для мозгового штурма, проверки идей и окончательной доработки своего проекта. Проведите тестирование и подведите итоги на следующем занятии.
XIX век стал свидетелем огромных успехов в химии полимеров. Однако в 20 веке потребовались знания инженеров-химиков, чтобы массовое производство полимеров стало жизнеспособной экономической реальностью. Когда в 1908 году был представлен пластик под названием бакелит, это положило начало «пластиковому веку». Бакелит использовался во многих продуктах, от электрических вилок до расчесок, радиоприемников, часов и даже ювелирных изделий. Изделия из бакелита той эпохи теперь очень ценятся коллекционерами! Сегодня пластик встречается почти в каждом продукте. Трудно найти много машин, которые не включают несколько типов пластика.
Что такое пластмассы?
Пластмассы — это полимеры: длинные цепочки атомов, связанных друг с другом. Пластик — это термин, который на самом деле охватывает очень широкий спектр синтетических или полусинтетических продуктов полимеризации. Они состоят из органического конденсата или дополнительных полимеров и могут содержать другие вещества, чтобы сделать их более подходящими для приложений с различиями в термостойкости, твердости, цвете и гибкости. Пластмассы могут быть отлиты или сформированы в определенные твердые формы, или могут быть разработаны в виде пленок или волокон. На каком-то этапе производства каждый пластик способен течь. Слово пластичное произошло от того, что многие формы податливы, обладают свойством пластичности. Инженеры часто используют пластик в качестве составных частей многих продуктов, потому что он легкий, относительно недорогой и прочный. Это позволило снизить себестоимость многих продуктов,
Инженеры по пластмассам
Разработка пластмасс открыла новую область деятельности: инженеры по пластмассам! Они изучают свойства полимерных материалов и разрабатывают машины, которые могут формировать пластмассовые детали. Они изучают способы формования пластика, чтобы удовлетворить потребности других инженеров, которым нужны детали, такие как чехлы для мобильных телефонов, подошвы обуви и колеса для рюкзаков. Они также работают над улучшением характеристик пластмасс, ища новые материалы, которые лучше реагируют на высокие или низкие температуры или повторяющиеся движения.
Короткая временная шкала
1907 год: Лео Хендрик Бакеланд создал первый пластик на основе синтетического полимера — бакелита. Бакелит был первым изобретенным пластиком, который сохранял свою форму после нагревания.
1908: Целлофан был открыт швейцарским химиком Жаком Бранденбергером.
1920-е: Производство ацетата целлюлозы, акрила (Lucite & Plexiglas) и полистирола.
1957: General Electric разрабатывает поликарбонатные пластмассы.
1968: Потребление искусственных волокон превысило потребление натуральных волокон в США.
1987: Nipon Zeon разрабатывает пластик с «памятью», чтобы его можно было сгибать и скручивать при низких температурах, но при нагревании выше 37 по Цельсию он сразу же возвращается к своей первоначальной форме!
1990-е годы: широко распространены программы переработки пластика, предлагающие новое применение старому пластику.
Допластическая история предметов повседневного обихода
sangriana-bigstock.com
Зубная щетка
Самая ранняя известная зубная щетка представляла собой «жевательную палочку», сделанную из пережеванных или размятых веток. Этот стиль гигиены полости рта насчитывает тысячи лет. Совсем недавно зубные щетки стали производить с костяными ручками, а щетина или шерсть свиней скручивались вместе с помощью проволоки. Этот стиль был популярен с 1600-х до середины 1800-х годов, хотя рукоять иногда делалась из дерева. Следующее крупное изменение дизайна было вызвано появлением нейлона. Этот синтетический материал был впервые применен в зубной щетке примерно в 1938 году. К 1939 году инженеры начали разрабатывать электрические зубные щетки для повышения эффективности чистки. Первая настоящая электрическая зубная щетка была разработана в Швейцарии в 1939 году. В Соединенных Штатах Squibb представила электрическую зубную щетку в 1960 году.
bm_photo-bigstock.com
Ручка
В течение первых трех тысяч лет после изобретения бумаги пишущим инструментом большинство людей служило птичье перо (обычно гусиное), которое опускали в колодец с чернилами. Стальные наконечники для ручек массового производства начали появляться в начале 1800-х годов, что обеспечивало больший контроль над линией. Во время Первой мировой войны ручки стали изготавливать из твердого, обычно черного резинового вещества, известного как вулканит. Первые цветные пластмассы были представлены в 1920-х годах. Шиффер представил ручки из целлулоида разных цветов. Они были очень дорогими, но оказались настолько популярными, что в течение нескольких лет большинство производителей перьевых ручек предлагали ручки из нового синтетического материала, заменяя некоторые конструкции из металла и дерева. Однако, именно широкое использование пластика и разработка непротекающей шариковой ручки снизили стоимость прекрасных пишущих инструментов и сделали их доступными для большинства людей. К 1960-м годам преобладали одноразовые шариковые ручки, и, хотя перьевые ручки остаются доступными, сегодня они занимают лишь очень небольшую долю рынка.
big8183-bigstock.com
Очки
Изначально очки изготавливались из металла и стекла. Однако, если кому-то требовался особенно сильный рецепт, стекло было бы очень тяжелым для носа. Пластмассы произвели революцию в очках, заменив стеклянную линзу более легким материалом и заменив большую часть металла в оправе более легким, цветным пластиком. Однако в раме все еще есть металл, так как большинство петель по-прежнему сделаны из металла. И, конечно же, не было бы контактных линз без разработки синтетических материалов.
Напишите эссе или абзац, описывающий, возможен ли, по вашему мнению, космический полет без использования пластика. Приведите примеры, подтверждающие вашу точку зрения.
Напишите эссе или абзац, описывающий, как утилизация работает в вашем городе. Приведите примеры того, как инженеры внедряют переработанные материалы в новые продукты.
Шаг первый: Подумайте всей командой о предметах, которые вы можете найти у себя дома, в классе или на игровой площадке. Можете ли вы определить какие-либо предметы, у которых нет составных частей из пластика?
Кухонные принадлежности
Товары для ванной
Классные предметы
Спортивное оборудование
Вопросы:
Было ли сложнее, чем вы думали, найти продукты, не содержащие пластика?
Из продуктов, которые вы нашли без пластика, что у них было общего?
Если бы вы занимались реинжинирингом одного из найденных вами продуктов, заменили бы вы какие-либо из его составных частей пластиковыми? Почему? Почему бы и нет?
Как вы думаете, были бы возможны компакт-диски без пластика? Почему? Почему бы и нет?
Почему важна переработка?
Шаг первый: Вместе с командой составьте список из четырех машин или продуктов, которые, по вашему мнению, были бы невозможны без изобретения пластмасс. Для каждого ответьте на следующие вопросы:
Какой % продукта составляет пластик?
Почему это было бы невозможно без пластика?
Как эта машина или продукт повлияли на мир?
1-
2-
3-
4-
Шаг второй: Ваша задача — работать в команде «инженеров» и заменить часть пластика в любом из четырех продуктов или машин, которые вы указали в первой части этого рабочего листа, чтобы упростить их переработку. Обсудите, какие материалы вы будете использовать вместо этого, как это повлияет на производительность, цену или эстетику. Затем представьте свои идеи классу в трех формах:
опишите, что делает ваш продукт, и какой процент, по вашему мнению, состоит из пластика.
объясните, какие компоненты вы замените другими материалами; опишите, как вы выбрали материалы для замены и как новые материалы повлияют на вес, стоимость и функциональность продукта.
предсказать, будет ли этот продукт столь же эффективен, как нынешняя конструкция, может ли его производство стоить дороже и насколько легче будет его перерабатывать.
опишите, как, по мнению вашей команды, превращение пластмасс в обычные продукты повлияло на мир.
Учитель воспитывает ученика, а воспитанный ученик в свою очередь воспитывает другого ученика.
- Если тот, кто получил воспитание, находится на начальном уровне.
- То тот, кто воспитан и воспитывает других, находится на высоком уровне.
Комментариев нет:
Отправить комментарий