گشت آلودگی

ساخت مصالح (برای هر تیم)

مواد مورد نیاز

• مقاله ساخت و ساز
• مقوا
• پوشش پلاستیکی
• کاغذ مومی
• پارچه
• رشته یا نخ
• احساس
• فیلترهای قهوه
• کارت های شاخص
• بشقاب های کاغذی
• لیوان های کاغذی
• نوار دو طرفه
• وازلین
• شربت کارو
• چوب لباسی

مواد آزمایش

• لنز دستی
• کاغذ نقشه کشی
• رشته
• اختیاری: میکروسکوپ یا دوربین دیجیتال

مواد

• لنز دستی
• کاغذ نقشه کشی
• رشته
• اختیاری: میکروسکوپ یا دوربین دیجیتال

روند

هر تیم با قرار دادن ردیاب آلودگی هوا در مکانی متفاوت در اطراف مدرسه. پس از 72 ساعت ، آنها باید بررسی کنند که آیا آزمایش کننده آنها ذرات را جمع آوری کرده است یا خیر. آنها برای بررسی ذرات جمع آوری شده باید از لنز دستی ، میکروسکوپ یا دوربین دیجیتال استفاده کنند.

تیم ها باید انواع مختلف ذرات را که می بینند (به عنوان مثال گرد و غبار ، گرده ، خاک و غیره) ، و همچنین اندازه ، رنگ ، شکل و بافت آنها را ثبت کنند. سپس ، آنها باید از رشته برای ایجاد شبکه ای از مربع های 1 سانتی متری در منطقه جمع آوری دستگاه خود استفاده کنند و آن را با استفاده از نوار محافظت کنند.

در مرحله بعد ، به دانش آموزان دستور دهید تعداد ذرات را در پنج مربع تصادفی حساب کنند. اگر تعداد زیادی برای شمارش وجود دارد ، تخمین بزنید. تعداد متوسط ​​ذرات در هر مربع را محاسبه کنید. یافته ها را برای مکان های مختلف آزمایش شده در کلاس مقایسه و نمودار کنید. برای تعیین کیفیت هوا / آلودگی هوا در مکان های آزمایش شده در اطراف مدرسه خود مقیاسی تهیه کنید.

چالش طراحی

شما یک تیم مهندس هستید که به شما پیشنهاد شده است دستگاهی را طراحی کند که بتواند وجود آلاینده های ذرات را در خارج از مدرسه شما تشخیص دهد. دستگاه باید دارای یک منطقه جمع آوری مسطح باشد که حداقل 5 سانتی متر در 5 سانتی متر باشد. دستگاه باید از محافظت نسبی در برابر عناصر برخوردار باشد و باید بتواند از آن محافظت کند (بنابراین دم نمی زند).

ضوابط

• باید دارای یک منطقه جمع آوری مسطح باشد که حداقل 5 سانتی متر در 5 سانتی متر باشد.
• باید بتواند امنیت آن را حفظ کند.

محدودیت ها

• فقط از مواد ارائه شده استفاده کنید.
• تیم ها ممکن است مواد نامحدود را تجارت کنند.

1. کلاس را به تیم های 2-3 نفره تقسیم کنید.
2. کاربرگ Pollution Patrol را بهمراه برخی از ورق های کاغذ برای ترسیم طرح ها ، به دست دهید.
3. مباحث را در بخش مفاهیم پیشینه بحث کنید. از دانش آموزان بخواهید برخی از منابع آلودگی هوا را به اشتراک بگذارند ، فکر می کنند این میزان چگونه اندازه گیری می شود و چگونه بر جامعه تأثیر می گذارد. بحث کنید که مهندسان چگونه ابزارهایی را طراحی می کنند که می تواند وجود انواع مختلف آلاینده ها را در هوا تشخیص دهد.
4. فرایند طراحی مهندسی ، چالش طراحی ، معیارها ، محدودیت ها و مواد را مرور کنید.
5. مواد هر تیم را تهیه کنید.
6. توضیح اینکه دانش آموزان باید دستگاه تشخیص ذرات معلق در هوا را طراحی کنند. باید دارای یک منطقه جمع آوری مسطح باشد که حداقل 5 سانتی متر در 5 سانتی متر باشد. دستگاه باید از محافظت نسبی در برابر عناصر برخوردار باشد و باید روشی برای ایمن سازی داشته باشد.
7. مدت زمان لازم برای طراحی و ساخت را اعلام کنید (1 ساعت توصیه می شود).
8. برای اطمینان از به موقع بودن خود از تایمر یا کرونومتر آنلاین (ویژگی شمارش معکوس) استفاده کنید. (www.online-stopwatch.com/ تمام صفحه-ساعت-توقف). به دانشجویان مرتباً «چک زمان» بدهید تا آنها در انجام وظایف خود باقی بمانند. اگر آنها در تلاش هستند ، سالاتی بپرسید که سریعتر آنها را به راه حلی برساند.
9. دانش آموزان با هم ملاقات کرده و طرحی را برای دستگاه تشخیص آلودگی هوا تهیه می کنند. آنها در مورد موادی که به آنها احتیاج دارند توافق می کنند ، برنامه خود را می نویسند / می کشند و برنامه خود را به کلاس ارائه می دهند. تیم ها ممکن است مواد نامحدودی را با تیم های دیگر تجارت کنند تا لیست قطعات ایده آل خود را تهیه کنند.
10. تیم ها طرح های خود را می سازند.
11. هر تیم با قرار دادن ردیاب آلودگی هوا در مکانی متفاوت در اطراف مدرسه. پس از 72 ساعت ، آنها باید بررسی کنند که آیا آزمایش کننده آنها ذرات را جمع آوری کرده است یا خیر. آنها برای بررسی ذرات جمع آوری شده باید از لنز دستی ، میکروسکوپ یا دوربین دیجیتال استفاده کنند.

تیم ها باید انواع مختلف ذرات را که می بینند (به عنوان مثال گرد و غبار ، گرده ، خاک و غیره) ، و همچنین اندازه ، رنگ ، شکل و بافت آنها را ثبت کنند. سپس ، آنها باید از رشته برای ایجاد شبکه ای از مربع های 1 سانتی متری در منطقه جمع آوری دستگاه خود استفاده کنند و آن را با استفاده از نوار محافظت کنند.

در مرحله بعد ، به دانش آموزان دستور دهید تعداد ذرات را در پنج مربع تصادفی حساب کنند. اگر تعداد زیادی برای شمارش وجود دارد ، تخمین بزنید. تعداد متوسط ​​ذرات در هر مربع را محاسبه کنید. یافته ها را برای مکان های مختلف آزمایش شده در کلاس مقایسه و نمودار کنید. برای تعیین کیفیت هوا / آلودگی هوا در مکان های آزمایش شده در اطراف مدرسه خود مقیاسی تهیه کنید.

12. به عنوان کلاس ، درباره س refالات انعکاس دانش آموز بحث کنید.
13. برای کسب مطالب بیشتر در مورد موضوع ، به بخش "حفاری عمیق تر" مراجعه کنید.

انعکاس دانشجویی (دفتر مهندسی)

1. آیا موفق به ایجاد یک ردیاب آلودگی هوا شده اید که بتواند وجود ذرات در هوا را تشخیص دهد؟ اگر نه ، چرا شکست خورد؟
2. آیا در مرحله ساخت تصمیم گرفتید طرح اصلی خود را اصلاح کنید یا مواد اضافی را درخواست کنید؟ چرا؟
3. آیا در مورد معاملات مواد با تیم های دیگر مذاکره کردید؟ چگونه این روند برای شما کار کرد؟
4. اگر می توانستید به مطالبی متفاوت از موارد ارائه شده دسترسی داشته باشید ، تیم شما چه درخواست می کند؟ چرا؟
5. آیا فکر می کنید مهندسان مجبورند برنامه های اصلی خود را هنگام ساخت سیستم ها یا محصولات تطبیق دهند؟ چرا ممکن است؟
6. اگر مجبور باشید این کار را دوباره انجام دهید ، طراحی شما چگونه تغییر می کند؟ چرا؟
7. دیدید تیم های دیگر چه طرح و روش هایی را امتحان کردند که فکر کردید خوب کار کرده است؟
8. فکر می کنید اگر تنها کار می کردید می توانستید این پروژه را راحت تر به پایان برسانید؟ توضیح…
9. بیشترین مقدار از کدام نوع آلودگی ذرات را یافتید؟ فکر می کنید چرا اینطور است؟
10. به نظر شما برای کاهش آلودگی ذرات اطراف مدرسه شما چه کاری می توان انجام داد؟

این درس را می توان در کمتر از 1 دوره کلاس برای دانش آموزان مسن انجام داد. با این حال ، برای کمک به دانش آموزان از احساس عجله و تضمین موفقیت دانش آموزان (به ویژه برای دانش آموزان جوان) ، این درس را به دو دوره تقسیم کنید و به دانشجویان فرصت بیشتری برای طوفان فکری ، آزمایش ایده ها و نهایی کردن طرح آنها دهید. تست و تست را در دوره کلاس بعدی انجام دهید.

• ذرات شمارنده آئروسل: تعداد ذرات موجود در هوا را بشمارید و اندازه آنها را اندازه بگیرید
• کیفیت هوا: معیاری است که نشان می دهد هوا چقدر تمیز یا آلوده است.
• محدودیت ها: محدودیت در مواد، زمان، اندازه تیم و غیره.
• ضوابط: شرایطی که طرح باید رعایت کند مانند اندازه کلی آن و غیره.
• مهندسان: مخترعان و حل کننده های جهان. بیست و پنج تخصص اصلی در مهندسی به رسمیت شناخته شده است (به اینفوگرافیک مراجعه کنید).
• فرآیند طراحی مهندسی: مهندسین فرآیند برای حل مسائل از آن استفاده می کنند. 
• عادات ذهنی مهندسی (EHM): شش راه منحصر به فرد که مهندسان فکر می کنند.
• تکرار: تست و طراحی مجدد یک تکرار است. تکرار (تکرارهای متعدد).
• شمارنده ذرات مسدود کننده نور: با عبور نور از نمونه هوا و اندازه گیری میزان مسدود شدن آن توسط ذرات، مقدار ذرات موجود در هوا را تشخیص می دهد.
• روش پراکندگی نور: میزان نور پراکنده شده توسط ذرات در یک نمونه هوا را اندازه گیری می کند.
• ذرات شمارنده: تعداد ذرات موجود در هوا را شناسایی و شمارش می کند.
• نمونه‌بردار ذرات: ذرات معلق را جمع‌آوری می‌کند تا مشخص شود چه مقدار در هوا وجود دارد و به این ترتیب ذرات ممکن است بعداً در آزمایشگاه بررسی شوند.
• آلودگی: محیطی آلوده یا کثیف شده توسط زباله، مواد شیمیایی و سایر مواد مضر. سه شکل اصلی آلودگی وجود دارد: هوا، آب و زمین.
• نمونه اولیه: یک مدل کاری از محلول مورد آزمایش.

اتصال به اینترنت

• ذرات معلق
• رهنمودهای کیفیت هوا WHO

خواندن توصیه می شود

• آلودگی هوا. (شابک: 9780761432203)
• آلودگی هوا: اندازه گیری ، مدل سازی و کاهش (شابک: 978-0415479325)

فعالیت نوشتن

در مورد روشهای کاهش آلودگی هوا در جامعه خود به سیاستمدار محلی خود نامه بنویسید.

تراز به چهارچوب برنامه درسی

توجه داشته باشید: برنامه های درسی در این مجموعه با یک یا چند مجموعه از استانداردهای زیر مطابقت دارد:  

• استانداردهای آموزش علوم ایالات متحده (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• استانداردهای علمی نسل بعدی ایالات متحده (http://www.nextgenscience.org/) 
• استانداردهای سواد فناوری انجمن بین المللی آموزش فناوری (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• اصول و معیارهای شورای ملی معلمان ریاضیات ریاضیات مدارس ایالات متحده (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• استانداردهای هسته هسته ای مشترک ایالات متحده برای ریاضیات (http://www.corestandards.org/Math)
• استانداردهای علوم کامپیوتر K-12 انجمن معلمان علوم کامپیوتر (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

استانداردهای ملی آموزش علوم کلاس K-4 (سنین 4 تا 9 سال)

استاندارد استاندارد A: علم به عنوان تحقیق

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی های لازم برای انجام تحقیقات علمی 

استاندارد محتوای D: علوم زمین و فضا

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• تغییرات در زمین و آسمان 

استاندارد استاندارد E: علم و فناوری

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی طراحی فن آوری
• درک در مورد علم و فناوری

استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• سلامت شخصی
• تغییر در محیط ها
• علم و فناوری در چالش های محلی

استانداردهای ملی آموزش علوم کلاس 5-8 (سن 10 - 14)

استاندارد استاندارد A: علم به عنوان تحقیق

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی های لازم برای انجام تحقیقات علمی

استاندارد استاندارد E: علم و فناوری

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی طراحی فن آوری
• درک در مورد علم و فناوری

استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• سلامت شخصی
• جمعیت ، منابع و محیط
• علم و فناوری در جامعه

استانداردهای ملی آموزش علوم پایه های 9-12 (سن 14-18)

استاندارد استاندارد A: علم به عنوان تحقیق

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی های لازم برای انجام تحقیقات علمی 

استانداردهای ملی آموزش علوم پایه های 9-12 (سن 14-18)

استاندارد استاندارد E: علم و فناوری

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی طراحی فن آوری
•  درک در مورد علم و فناوری

استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی

در نتیجه فعالیت ها ، دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• بهداشت فردی و اجتماعی
• کیفیت محیطی
• خطرات طبیعی و انسانی
• علم و فناوری در چالش های محلی ، ملی و جهانی

استانداردهای علوم نسل بعدی نمرات 3-5 (سنین 8-11)

زمین و فعالیتهای انسانی

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• 4-ESS3-2. برای کاهش تأثیرات فرآیندهای طبیعی زمین بر روی انسان ، چندین راه حل ایجاد و مقایسه کنید. 

طراحی مهندسی 

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• 3-5-ETS1-1. یک مسئله ساده طراحی را منعکس کننده یک نیاز یا خواسته تعریف کنید که شامل معیارهای مشخص شده برای موفقیت و محدودیت در مواد ، زمان یا هزینه باشد.
• 3-5-ETS1-2. تولید و مقایسه چندین راه حل ممکن برای یک مسئله بر اساس میزان مناسب بودن هریک از معیارها و محدودیت های مسئله.
• 3-5-ETS1-3. برنامه ریزی و انجام آزمایش های منصفانه که در آن متغیرها کنترل می شوند و نقاط شکست برای شناسایی جنبه های یک مدل یا نمونه اولیه قابل بهبود در نظر گرفته می شوند.

استانداردهای علوم نسل بعدی نمرات 6-8 (سنین 11-14)

زمین و فعالیتهای انسانی

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• اصول علمی را برای طراحی روشی برای نظارت و به حداقل رساندن تأثیر انسان بر محیط اعمال کنید.

طراحی مهندسی 

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• MS-ETS1-1 معیارها و محدودیت های یک مسئله طراحی را با دقت کافی برای اطمینان از یک راه حل موفقیت آمیز ، با در نظر گرفتن اصول علمی مربوطه و تأثیرات احتمالی بر مردم و محیط طبیعی که ممکن است راه حل های محدود را محدود کند ، تعریف کنید.
• MS-ETS1-2 ارزیابی راه حل های طراحی با استفاده از یک فرایند سیستماتیک برای تعیین میزان مطابقت آنها با معیارها و محدودیت های مسئله.

استانداردهای علمی نسل بعدی - نمرات 9-12 (سنین 14-18)

طراحی مهندسی 

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• HS-ETS1-2. طراحی یک راه حل برای یک مسئله پیچیده در دنیای واقعی با تجزیه آن به مشکلات کوچکتر و قابل کنترل تر که می تواند از طریق مهندسی حل شود.

اصول و استانداردهای ریاضیات مدرسه

استاندارد و تعداد و عملیات

• برنامه های آموزشی از کودکستان تا کلاس 12 باید همه دانش آموزان را قادر سازد:
• روان حساب کنید و تخمین های منطقی بزنید

استاندارد اندازه گیری

• برنامه های آموزشی از کودکستان تا کلاس 12 باید همه دانش آموزان را قادر سازد:
• از تکنیک های مناسب استفاده کنید، ابزارها و فرمول ها برای تعیین اندازه گیری ها.

تحلیل داده ها و استاندارد احتمال

• برنامه های آموزشی از کودکستان تا کلاس 12 باید همه دانش آموزان را قادر سازد:
• سوالات را فرموله کنید  که می تواند با داده ها آدرس دهی شود و داده های مربوطه را جمع آوری ، سازماندهی و نمایش دهد تا به آنها پاسخ دهد
• انتخاب و استفاده کنید روشهای آماری مناسب برای تجزیه و تحلیل داده ها
• توسعه و ارزیابی استنتاج و پیش بینی هایی که بر اساس داده ها است

استاندارد فرآیند (نمایندگی)

• برنامه های آموزشی از کودکستان تا کلاس 12 باید همه دانش آموزان را قادر سازد:
• برای سازماندهی ، ثبت و برقراری ارتباط ایده های ریاضی نمایندگی ایجاد و استفاده کنید
• برای مدل سازی و تفسیر پدیده های جسمی ، اجتماعی و ریاضی از نمایش ها استفاده کنید  

استانداردهای عمومی هسته اصلی برای ریاضیات مدارس کلاس 2-8 (7 تا 14 سال)

اندازه گیری و داده ها

• طول ها را در واحدهای استاندارد اندازه گیری و تخمین بزنید.
• ccss.math.content.2.md.a.1 طول یک شی را با انتخاب و استفاده از ابزارهای مناسب مانند خط کش ها ، معیارهای حیاط ، میله های اندازه گیری و نوارهای اندازه گیری اندازه بگیرید.
• ccss.math.content.2.md.a.3 طول ها را با استفاده از واحد اینچ ، فوت ، سانتی متر و متر تخمین بزنید.

استانداردهای عمومی هسته اصلی ریاضیات مدرسه: محتوا (سنین 7-10 سال)

آمار و احتمال

• از نمونه گیری تصادفی برای نتیجه گیری درباره یک جمعیت استفاده کنید.
• CCSS.Math.Content.7.SP.A.2 از داده های یک نمونه تصادفی برای نتیجه گیری در مورد جمعیتی با مشخصه ناشناخته مورد علاقه استفاده کنید. چندین نمونه (یا نمونه های شبیه سازی شده) با همان اندازه ایجاد کنید تا تغییر در تخمین ها یا پیش بینی ها را بسنجید. 

استانداردهای سواد فناوری - همه اعصار

طرح

• استاندارد 8: دانش آموزان درک درستی از ویژگی های طراحی پیدا می کنند.
• استاندارد 9: دانش آموزان درک درستی از طراحی مهندسی خواهند داشت.
• استاندارد 10: دانش آموزان درک درستی از نقش عیب یابی ، تحقیق و توسعه ، اختراع و نوآوری و آزمایش در حل مسئله خواهند داشت.

• عربی
• چینی ها
• فرانسوی
• آلمانی
• ژاپنی
• پرتغالی
• روسی
• اسپانیایی