Një Shekull i Plastikës
Ky mësim eksploron se si zhvillimi i plastikës - dhe inxhinieria e përbërësve plastikë në produktet e përditshme - ka ndikuar në botë. Studentët mësojnë rreth historisë së plastikës, çfarë bëjnë inxhinierët e plastikës dhe sa produkte janë përmirësuar përmes shtimit të përbërësve plastikë. Studentët punojnë në ekipe për të identifikuar produktet pa plastikë dhe produktet që ata mendojnë se nuk mund të ekzistojnë në një botë para-plastike. Ata punojnë si ekipe të "inxhinierëve" për të parë nëse mund të ridizenjojnë një produkt për të përdorur 50% më pak përbërës plastikë sesa në dizenjimet aktuale.
- Mësoni rreth plastikës.
- Mësoni se si plastikat janë inxhinierizuar në kaq shumë produkte të zakonshme.
- Mësoni rreth punës ekipore dhe procesit të zgjidhjes / projektimit të inxhinierisë.
Nivelet e moshës: 8-18
Ndërtoni materiale (për secilin student)
Materialet e kërkuara
- Fletët e punës së studentëve
- Seksioni i Temave të Historisë
Sfida dizajn
Ju jeni një ekip inxhinierësh duke pasur parasysh sfidën për të dalë me një listë me katër makina ose produkte që mendoni se do të ishin të pamundura pa shpikjen e plastikës. Pastaj, ju do të vendosni se cilat pjesë plastike do të zëvendësoni në një prej atyre produkteve ose makinerive për ta bërë riciklimin më të lehtë. Çfarë materialesh do të përdorni në vend dhe si do të ndikojë në performancën, çmimin ose estetikën?
- Pushoni klasën në ekipe nga 3-4.
- Shpërndani fletën e punës të Shekullit të Plastikës dhe shtypni pjesën e Koncepteve të Historisë.
- Diskutoni temat në Seksionin e Koncepteve të Historisë
- Rishikoni Procesin e Projektimit Inxhinierik, Sfidën e Projektimit, Kriteret, Kufizimet dhe Materialet.
- Udhëzoni studentët të punojnë si një ekip për të përfunduar fletën e parë të punës së studentëve - Gjueti Plastike !:
- Mendoni për artikujt që mund të gjeni në shtëpinë tuaj, në klasë ose në shesh lojërash. Identifikoni dhe dokumentoni çdo send që nuk ka pjesë përbërëse të bërë nga plastika.
- Si klasë, diskutoni rreth pyetjeve të reflektimit:
- A ishte më e vështirë sesa mendonit të gjeni produkte që nuk përmbajnë plastikë?
- Nga produktet që gjetët pa plastikë, çfarë kishin të përbashkët?
- Nëse do të riinxhinerizonit një nga produktet që gjetët, a do të ndryshonit
- ndonjë nga pjesët përbërëse të plastikës? Pse Pse jo?
- A mendoni se CD-të do të ishin të mundshme pa plastikë? Pse Pse jo?
- Pse është e rëndësishme riciklimi?
- Udhëzoni studentët të punojnë si një ekip për ta përfunduar Hapi i parë e fletës së dytë të punës së studentit - Ju Jini Inxhinier:
- Dilni me një listë me katër makina ose produkte që mendoni se do të ishin të pamundura pa shpikjen e plastikës. Për secilin, përgjigjuni këtyre pyetjeve:
- Sa% e produktit është plastik?
- Pse do të ishte e pamundur kjo pa plastike?
- Si ka ndikuar kjo makinë apo produkt në botë?
- Dilni me një listë me katër makina ose produkte që mendoni se do të ishin të pamundura pa shpikjen e plastikës. Për secilin, përgjigjuni këtyre pyetjeve:
- Udhëzoni studentët të punojnë si një ekip për ta përfunduar Hapi i dytë e fletës së dytë të punës së studentit - Ju Jini Inxhinier:
- Zëvendësoni disa prej plastikës në cilindo nga katër produktet ose makineritë që keni identifikuar në Pjesën Një për t'i bërë ato më të lehta për riciklimin. Diskutoni se cilat materiale do të përdorni në vend, si do të ndikojnë në performancën, çmimin ose estetikën. Pastaj prezantoni idetë tuaja në klasë:
- Përshkruani se çfarë bën produkti juaj, dhe përqindjen e tij që ju mendoni se është plastike.
- Shpjegoni cilat përbërës do të zëvendësoni me materiale të tjera; përshkruani se si keni zgjedhur materialet zëvendësuese dhe si materialet e reja do të ndikojnë në peshën, koston dhe funksionalitetin e produktit.
- Parashikoni nëse ky produkt do të jetë aq efektiv sa modeli aktual, nëse mund të kushtojë më shumë për prodhimin dhe si do të ishte më e lehtë riciklimi.
- Përshkruani se si ekipi juaj beson se inxhinieria e plastikës në produkte të zakonshëm ka ndikuar në botë.
- Zëvendësoni disa prej plastikës në cilindo nga katër produktet ose makineritë që keni identifikuar në Pjesën Një për t'i bërë ato më të lehta për riciklimin. Diskutoni se cilat materiale do të përdorni në vend, si do të ndikojnë në performancën, çmimin ose estetikën. Pastaj prezantoni idetë tuaja në klasë:
- Për më shumë përmbajtje në temë, shihni seksionin "Gërmimi më i thellë".
Modifikimi i kohës
Mësimi mund të bëhet në më pak se 1 periudhë klase për studentët më të vjetër. Sidoqoftë, për të ndihmuar studentët të ndjehen të nxituar dhe për të siguruar suksesin e studentit (veçanërisht për studentët më të vegjël), ndani mësimin në dy periudha duke u dhënë studentëve më shumë kohë për të menduar, për të provuar idetë dhe për të finalizuar modelin e tyre. Kryeni testimin dhe përmbledhjen në periudhën tjetër të orës.
Çfarë janë Plastikat?
Një Shekull i Plastikës
Shekulli i 19-të pa përparime të mëdha në kiminë e polimerit. Megjithatë, kërkoi njohuritë e inxhinierëve kimikë gjatë shekullit të 20-të për t'i bërë polimerët e prodhuar në masë një realitet ekonomik të qëndrueshëm. Kur një plastikë e quajtur Bakelite u prezantua në 1908, filloi "Epokën e plastikës". Bakeliti u krijua në shumë produkte nga prizat elektrike, furçat e flokëve, radiot, orët dhe madje edhe bizhuteritë. Produktet Bakelite nga kjo epokë tani janë shumë të koleksionueshme! Sot, plastika gjendet pothuajse në çdo produkt. Është e vështirë të gjesh shumë makina që nuk përfshijnë disa lloje plastike.
Cilat janë plastikat?
Plastikat janë polimere: zinxhirë të gjatë të atomeve të lidhur me njëri-tjetrin. Plastika është një term që në të vërtetë mbulon një gamë shumë të gjerë të produkteve të polimerizimit sintetik ose gjysmë sintetik. Ato janë të përbëra nga kondensimi organik ose polimere shtesë dhe mund të përmbajnë substanca të tjera për t'i bërë ato më të përshtatshme për një aplikim me ndryshime në tolerancën e nxehtësisë, sa e vështirë është, ngjyra dhe fleksibiliteti. Plastikat mund të formohen ose formohen në forma të veçanta të forta, ose të zhvillohen si filma ose fibra. Në një fazë të prodhimit të saj, çdo plastikë është e aftë të rrjedhë. Fjala plastik rrjedh nga fakti që shumë forma janë të lakueshme, duke pasur vetinë e plasticitetit. Inxhinierët shpesh kthehen në një plastikë si pjesë përbërëse në shumë produkte sepse është e lehtë, relativisht e lirë dhe e qëndrueshme. Ajo ka ulur koston e shumë produkteve, dhe shumë produkte nuk do të ekzistonin sot pa plastikë.
Inxhinierë të plastikës
Zhvillimi i plastikës nisi një fushë të re të punës: Inxhinierët e Plastikës! Ata studiojnë vetitë e materialeve polimer dhe zhvillojnë makineri që mund të formojnë pjesë plastike. Ata eksplorojnë mënyra për të formuar plastikën për të përmbushur nevojat e inxhinierëve të tjerë që kanë nevojë për pjesë, siç janë mbulesat e celularëve, tabanët e këpucëve dhe rrotat e çantave të shpinës. Ata gjithashtu punojnë për të përmirësuar performancën e plastikës, duke kërkuar materiale të reja që reagojnë më mirë ndaj temperaturës së lartë ose të ulët ose lëvizjes së përsëritur.
Afati i shkurtër kohor
- 1907: plastika e parë e bazuar në një polimer sintetik - Bakelite - u krijua nga Leo Hendrik Baekeland. Bakeliti ishte plastika e parë e shpikur që mbante formën e saj pasi u ngroh.
- 1908: Cellophane u zbulua nga kimisti zviceran Jacques Brandenberger.
- 1920-të: Prodhohen acetate të celulozës, akrilikë (Lucite & Plexiglas) dhe polistiren.
- 1957: General Electric zhvillon plastikë polikarbonate.
- 1968: Konsumi i fibrave të bëra nga njeriu kryeson me fijet natyrore në SH.B.A.
- 1987: Nipon Zeon zhvillon plastikë me "kujtesë" në mënyrë që të mund të përkulet dhe të përdredhet në temperatura të ulëta, por kur nxehet mbi 37 Celsius kthehet përsëri në formën e saj origjinale!
- Vitet 1990: Programet e riciklimit të plastikës janë të zakonshme, duke ofruar përdorim të ri për plastikat e vjetra
Histori para-plastike e objekteve të përditshme
furçë dhëmbësh
Furça e dhëmbëve më e hershme e njohur ishte një "shkop përtypës" i bërë nga thupra të përtypura ose pure. Ky stil i higjienës dentare daton mijëra vjet. Kohët e fundit, furçat e dhëmbëve janë prodhuar me doreza kockash me fije ose flokë derrash të plagosur së bashku duke përdorur tela. Ky stil ishte i popullarizuar që në fillim të viteve 1600 deri në mes të viteve 1800, megjithëse doreza ndonjëherë bëhej prej druri. Ndryshimi tjetër i madh në dizajn u nxit nga prezantimi i Najlonit. Ky material sintetik u aplikua për herë të parë në furçën e dhëmbëve rreth vitit 1938. Nga 1939 inxhinierët filluan të krijonin furça dhëmbësh elektrike për të përmirësuar efektivitetin e larjes së dhëmbëve. Furça e parë elektrike e dhëmbëve u zhvillua në Zvicër në vitin 1939. Në Shtetet e Bashkuara, Squibb prezantoi një furçë dhëmbësh elektrike në 1960, e ndjekur nga General Electric duke prezantuar një furçë dhëmbësh pa kabëll në vitin 1961. Edhe filli i dhëmbëve, i cili fillimisht ishte bërë me fije mëndafshi, nuk ishte nuk u popullarizua deri në ardhjen e plastikës dhe materialeve sintetike.
Stilolaps
Për tre mijë vitet e para që nga shpikja e letrës, instrumenti i shkrimit që përdorën shumica e njerëzve ishte një pendë zogu - zakonisht një patë - e cila ishte zhytur në një pus me bojë. Pikat e stilolapsit prej çeliku të prodhuar në masë filluan të shfaqeshin në fillim të viteve 1800, gjë që siguronte më shumë kontroll mbi linjën. Gjatë Luftës së Parë Botërore, lapsat filluan të bëhen nga një substancë gome e fortë, zakonisht e zezë, e njohur si vulkanit. Plastikat me ngjyra të hershme u prezantuan në vitet 1920. Sheaffer prezantoi lapsa të bëra nga celuloidi në ngjyra të ndryshme. Këto ishin shumë të shtrenjta, por u treguan aq të njohura sa që brenda pak vitesh shumica e prodhuesve të stilolapsave po ofronin stilolapsa në materialin e ri sintetik, duke zëvendësuar disa modele metali dhe druri. Sidoqoftë, ishte përdorimi i gjerë i plastikës dhe inxhinieria e stilolapsit pa pikim topi që solli koston e instrumenteve të imëta të shkrimit poshtë dhe brenda mundësive të shumicës së njerëzve. Nga vitet 1960, stilolapsat e disponueshëm, me majë të topit morën përsipër dhe ndërsa stilolapsat mbeten të disponueshëm, ato kanë vetëm një pjesë shumë të vogël të tregut sot.
Syze
Syzet e syrit fillimisht ishin prej metali dhe qelqi. Nëse dikush do të kërkonte një recetë veçanërisht të fortë, megjithatë, gota do të ishte shumë e rëndë dhe do të mbështetej në hundë. Plastikat revolucionarizuan syzet, duke zëvendësuar thjerrëzat e qelqit me material më të lehtë dhe duke zëvendësuar pjesën më të madhe të metaleve në korniza me plastikë më të lehta, me ngjyra. Megjithatë, ka ende metal në kornizë, pasi shumica e menteshave janë ende prej metali. Dhe, sigurisht, nuk do të kishte lente kontakti pa zhvillimin e materialeve sintetike.
- Kufizimet: Kufizimet me materialin, kohën, madhësinë e ekipit, etj.
- Kriteret: Kushtet që dizajni duhet të plotësojë si madhësia e tij e përgjithshme, etj.
- Inxhinierët: Shpikësit dhe zgjidhësit e problemeve të botës. Njëzet e pesë specialitete kryesore njihen në inxhinieri (shih infografike).
- Procesi i projektimit inxhinierik: Inxhinierët e procesit përdorin për të zgjidhur problemet.
- Zakonet inxhinierike të mendjes (EHM): Gjashtë mënyra unike që mendojnë inxhinierët.
- Përsëritja: Testi dhe ridizajnimi është një përsëritje. Përsëriteni (përsëritje të shumëfishta).
- Prototipi: Një model pune i zgjidhjes që do të testohet.
- Riciklimi: Procesi i marrjes së materialeve gati për t'u hedhur dhe i konvertimit (ndërrimit) të tyre në materiale të ripërdorshme.
Lidhjet në Internet
Leximi Recommended
- Plastika Amerikane: Një histori kulturore nga Jeffrey L. Meikle (ISBN: 978-0813522357) Inxhinieri Plastike nga RJ Crawford (ISBN: 978-0750637640)
Aktiviteti i të shkruarit
- Shkruani një ese ose një paragraf që përshkruan nëse mendoni se fluturimi në hapësirë do të ishte i mundur pa futjen e plastikës. Jepni shembuj për të mbështetur këndvështrimin tuaj.
- Shkruani një ese ose një paragraf që përshkruan se si funksionon riciklimi në qytetin tuaj. Jepni shembuj se si inxhinierët përfshijnë materiale të ricikluara në produkte të reja.
Përafrimi me kornizat e kurrikulave
Shënim: Të gjitha Planet e Mësimit në këtë seri janë të përafruara me SH.B.A. Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor (prodhuar nga Këshilli Kombëtar i Kërkimit dhe të miratuar nga Shoqata Kombëtare e Mësuesve të Shkencës), dhe nëse është e zbatueshme, në Standardet e Shoqatës Ndërkombëtare të Arsimit të Teknologjisë për Shkrim-leximin Teknologjik dhe Këshillin Kombëtar të Mësuesve të Parimeve dhe Standardeve të Matematikës për Matematikën e Shkollës.
Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat K-4 (moshat 4-9)
STANDARDI PTR PTRMBAJTJEN B: Shkenca Fizike
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë një kuptim të
- Karakteristikat e objekteve dhe materialeve
STANDARDI I PTRMBAJTJES E: Shkencë dhe teknologji
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillohen
- Aftësitë e dizajnit teknologjik
- Aftësitë për të bërë dallimin midis objekteve natyrore dhe objekteve të bëra nga njerëzit
STANDARDI I PTRMBAJTJES F: Shkenca në perspektivat personale dhe sociale
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Llojet e burimeve
- Ndryshimet në ambiente
STANDARDI I PTRMBAJTJES G: Historia dhe natyra e shkencës
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Shkenca si një përpjekje njerëzore
Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat 5-8 (moshat 10-14)
STANDARDI PTR PTRMBAJTJEN B: Shkenca Fizike
Si rezultat i aktiviteteve të tyre, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë një kuptim të
- Karakteristikat dhe ndryshimet e vetive në materie
STANDARDI I PTRMBAJTJES E: Shkencë dhe teknologji
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillohen
- Aftësitë e dizajnit teknologjik
- Kuptime rreth shkencës dhe teknologjisë
STANDARDI I PTRMBAJTJES F: Shkenca në perspektivat personale dhe sociale
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Rreziqet dhe përfitimet
- Shkenca dhe teknologjia në shoqëri
STANDARDI I PTRMBAJTJES G: Historia dhe natyra e shkencës
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Historia e shkencës
Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat 9-12 (moshat 14-18)
STANDARDI PTR PTRMBAJTJEN B: Shkenca Fizike
Si rezultat i aktiviteteve të tyre, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Struktura dhe vetitë e lëndës
STANDARDI I PTRMBAJTJES E: Shkencë dhe teknologji
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillohen
- Aftësitë e dizajnit teknologjik
- Kuptime rreth shkencës dhe teknologjisë
STANDARDI I PTRMBAJTJES F: Shkenca në perspektivat personale dhe sociale
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Cilësia e mjedisit
STANDARDI I PTRMBAJTJES G: Historia dhe natyra e shkencës
Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e
- Perspektivat historike
Standardet për shkrim-leximin teknologjik - të gjitha moshat
Natyra e Teknologjisë
- Standardi 3: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të marrëdhënieve midis teknologjive dhe lidhjeve midis teknologjisë dhe fushave të tjera të studimit.
Teknologjia dhe Shoqëria
- Standardi 4: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të efekteve kulturore, sociale, ekonomike dhe politike të teknologjisë.
- Standardi 5: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të efekteve të teknologjisë në mjedis.
- Standardi 7: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të ndikimit të teknologjisë në histori.
Projektimi
- Standardi 8: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të atributeve të modelit.
- Standardi 9: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të dizajnit inxhinierik.
Aftësitë për një Botë Teknologjike
- Standardi 13: Studentët do të zhvillojnë aftësitë për të vlerësuar ndikimin e produkteve dhe sistemeve.
Bota e Projektuar
- Standardi 19: Studentët do të zhvillojnë një kuptim dhe të jenë në gjendje të zgjedhin dhe përdorin teknologjitë e prodhimit.
Inxhinieri industriale
Inxhinieri kompjuterikeGjueti Plastike!
Hapi i parë: Ndërsa një ekip mendon për artikujt që mund të gjesh në shtëpinë tënde, në klasë ose në sheshin e lojërave. A mund të identifikoni ndonjë send që nuk ka pjesë përbërëse të bërë nga plastika?
| Sende kuzhine | Artikujt e banjës | Sende në klasë | Pajisje sportive |
|
|
Pyetje:
- A ishte më e vështirë sesa mendonit të gjeni produkte që nuk përmbajnë plastikë?
- Nga produktet që gjetët pa plastikë, çfarë kishin të përbashkët?
- Nëse do të riinxhinerizonit një nga produktet që gjetët, a do të ndryshonit ndonjë nga pjesët përbërëse në plastike? Pse Pse jo?
- A mendoni se CD-të do të ishin të mundshme pa plastikë? Pse Pse jo?
- Pse është e rëndësishme riciklimi?
Hapi i parë: Si një ekip, dilni me një listë me katër makina ose produkte që mendoni se do të ishin të pamundura pa shpikjen e plastikës. Për secilin, përgjigjuni pyetjeve më poshtë:
| Sa% e produktit është plastik? | Pse do të ishte e pamundur kjo pa plastike? | Si ka ndikuar kjo makinë apo produkt në botë? | |
| 1-
|
|||
| 2-
|
|||
| 3-
|
|||
| 4-
|
Hapi i dytë: Sfida juaj është të punoni si një ekip i "inxhinierëve" për të zëvendësuar disa prej plastikës në ndonjë nga katër produktet ose makineritë që keni identifikuar në pjesën e parë të kësaj fletë pune për t'i bërë ato më të lehta për riciklimin. Diskutoni se cilat materiale do të përdorni në vend, si do të ndikojnë në performancën, çmimin ose estetikën. Pastaj paraqitini idetë tuaja në klasë në tre forma:
- përshkruani atë që bën produkti juaj, dhe përqindjen e tij që ju mendoni se është plastike.
- shpjegoni se cilët përbërës do të zëvendësoni me materiale të tjera; përshkruani se si keni zgjedhur materialet zëvendësuese dhe si materialet e reja do të ndikojnë në peshën, koston dhe funksionalitetin e produktit.
- parashikoni nëse ky produkt do të jetë aq efektiv sa modeli aktual, nëse mund të kushtojë më shumë për prodhimin dhe si do të ishte më e lehtë riciklimi.
- përshkruani se si ekipi juaj beson se inxhinieria e plastikës në produkte të zakonshëm ka ndikuar në botë.
