Можеш ли бакарити?

Безбедносна напомена:

Нека студенти носе гумене рукавице када уклањају материјале из раствора или када одлажу раствор. Ову активност треба обављати у добро проветреном простору, јер раствор може дати мирис након поступка облагања.

• Не користите вредне новчиће, јер ће завршна обрада бити промењена и може утицати на вредност колекционарских новчића.
• Студенти не би требало да пију сок од лимуна или раствор сирћета ни пре ни после потапања новчића.

Материјали за израду (за сваки тим)

Потребни материјали (по тиму)

• Гумене рукавице
• Стаклене тегле (тегле за желе или конзерве добро раде)
• 25 гроша, евра или било који други новчић са бакарним премазом

Потребни материјали (табела могућности)

• Гвоздени ексери, завртњи или вијци (не поцинковани)
• Со
• Бело / бистро сирће
• Сок од лимуна
• сок од поморанџе
• Прашак за пециво
• Подлога за рибање
• вода

Материјали за испитивање

• Гумене рукавице
• Извор воде
• Подручје канте или судопера 
• Стотине прљавих гроша, евра или других кованица или материјала са високим садржајем бакра

Дизајн изазов

Део сте тима инжењера који имају изазов да нанесу бакарну површину на други метал. Можете одабрати металне предмете које желите да обложите плочама, а такође и хемијско решење и време које сматрате да ће најбоље радити. Развићете две различите методе и видећете која најбоље делује.

kriterijumi 

• Морају се развити две различите методе бакрачења
• Морате користити стаклену посуду

Ограничења

• Користите само достављене материјале

1. Поделите класу на тимове од 2-4.
2. Поделите радни лист Цан Иоу Цопперплате, као и неке листове папира за скицирање дизајна. 
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Размислите о томе да ученицима покажете неколико различитих вијака или ексера са различитим завршним обрадама и питајте их зашто се производе различити завршни облици.
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале. 
5. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
6. Објасните да студенти морају развити два различита плана за облагање једног од својих предмета. Могу да користе различита решења, материјале, временске оквире итд. Сваки од њих мора да користи старије новчиће, евре или друге новчиће или материјале са високим спољним садржајем бакра - и да користи стаклену посуду. 

• Корак КСНУМКС: Идентификујте предмете и одредите две методе за њихово позлаћивање. Можда бисте требали размислити о постављању више предмета у једно од решења. Али треба да будете свесни да ће се сваки бакар који се ослободи од гроша или других новчића на бази бакра разблажити између више металних предмета. Документујте следеће за свако од 2 решења:
  • Опишите решење (укључите количину сваке ставке која ће бити укључена
  • Опишите предмете који ће бити обложени
  • Опишите методу (време, методе испирања итд.)
  • Очекивани резултат
• Корак КСНУМКС: Представите предавању свој план и очекивани исход. Размотрите идеје других тимова и прилагодите свој план, ако желите.
• Корак КСНУМКС: Тестирајте две методе и забележите своја запажања за сваку од њих:
  

• Шта се догодило са решењем?
• Шта се догодило са предметима које сте покушавали да поставите?
• Шта се догодило са грошима или предметима / новчићима на површини бакра?
• Да ли је ова метода успела?

7. Најавите колико им је времена потребно да изврше 1. корак (препоручује се 1 сат).
8. Користите тајмер или он-лине штоперицу (функција одбројавања) како бисте били сигурни да држите време. (ввв.онлине-стопватцх.цом/фулл-сцреен-стопватцх). Дајте ученицима редовне „временске провере“ како би остали на задатку. Ако се муче, поставите питања која ће их брже довести до решења.
9. Студенти се састају и развијају план. Слажу се око материјала и метода.
10. Тимови завршавају планирање 1. корака.
11. Тимови довршавају презентацију из корака 2.
12. Тимови завршавају тестирање и посматрање у 3. кораку. Погледајте одељак „Испитивање материјала и процеса“.

• Зашто овај процес функционише?
  • Смеша сирћета и соли ствара раствор киселине. Бакров оксид се раствара када је изложен раствору.
  • Гвоздени материјали су пресвучени бакром, јер када се грош налази у раствору, део површинског бакра ће се растворити. Али када атоми бакра напусте пени, они оставе део својих електрона за собом .... Стварно позитивно наелектрисани бакарни јони (атоми бакра којима недостају два електрона).
  • Део метала у гвожђу се раствара и у раствору плутају позитивно наелектрисани јони гвожђа са позитивно наелектрисаним јонима бакра. Када јони гвожђа напусте ексер / вијак, предмет постаје негативно наелектрисан и тако привлачи позитивно наелектрисане јоне у раствору.
  • Јоне бакра снажније привлаче гвожђе него атоми гвожђа, па га превлаче танким премазом бакра.

13. Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
14. За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Да ли је ваш тим успео да бакрени метални предмет? Који фактори мислите да су допринели успеху или неуспеху ваше методе?
2. Ако сте утврдили да требате да измените метод након преслушавања метода које су планирали други тимови, опишите зашто је ваш тим одлучио да изврши ревизије.
3. Који је метод који је други тим усвојио био најуспешнији? Зашто мислите да је ова метода тако добро функционисала?
4. Да ли мислите да вам је ову активност било корисније радити као тим, или бисте више волели да радите сами на њој? Зашто?  
5. Да ли мислите да инжењери хемије морају много пута да покушају да постигну циљ? Шта мислите, како би изгледало да увек изнова пропадате пре него што постигнете успех?
6. Шта индустрија или посао мислите да би желели да користе метод који сте развили?

Лекција се може изводити за само 1 час за старије ученике. Међутим, да бисте ученицима помогли да се осећају пожуривано и да би им осигурали успех (посебно за млађе ученике), поделите наставу на два периода дајући ученицима више времена за мозгање, тестирање идеја и дораду њиховог дизајна. Спроведите тестирање и извештавање у наредном периоду наставе.

Интернет Цоннецтионс

• НАСА лабораторија за технологију корозије

Рецоммендед Реадинг

• Приручник за галванизацију (ИСБН: 978-1475708561)  
• Полирање и облагање метала (ИСБН: 978- 1246867176)  
• Електро-таложење метала (ИСБН: 978- 1176590250) 

Писање активности 

Напишите есеј или одломак о томе зашто су ексери коришћени у грађевинарству поцинковани.

Усклађивање са оквирним програмима

Белешка: Планови лекција у овој серији усклађени су са једним или више следећих скупова стандарда:  

• Амерички стандарди за научно образовање (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Амерички научни стандарди следеће генерације (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарди за технолошку писменост Међународног удружења за технолошко образовање (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Амерички национални савет наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“ (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Заједнички основни амерички државни стандарди за математику (http://www.corestandards.org/Math)
• Удружење наставника информатике К-12 Стандарди рачунарске науке (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Национални стандарди научног образовања Разреди К-4 (узраст 4-9 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 
• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине предмета и материјала 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Д: Наука о Земљи и свемиру

Као резултат својих активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине земљаних материјала 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија 

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 
• Разумевање науке и технологије 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Врсте ресурса 
• Наука и технологија у локалним изазовима 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Наука као људски подухват 

Национални стандарди научног образовања Разреди 5-8 (узраст 10-14 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке

Као резултат својих активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине и промене својстава у материји 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија

Као резултат активности у 5-8 разредима, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Наука и технологија у друштву 

Национални стандарди научног образовања Разреди 5-8 (узраст 10-14 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Наука као људски подухват 
• Историја науке 

Национални стандарди научног образовања Разреди 9-12 (узраст 14-18 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности неопходне за научно испитивање 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Б: Физичке науке 

Као резултат својих активности, сви ученици би требало да развију разумевање

• Хемијске реакције
• Структура и својства материје 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 
• Разумевање науке и технологије 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Природни ресурси 
• Наука и технологија у локалним, националним и глобалним изазовима 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Наука као људски подухват 
• Историјске перспективе 

Научни стандарди следеће генерације - разреди 2-5 (узраст 7-11)

Материја и њене интеракције

• 2-ПС1-2. Анализирајте податке добијене испитивањем различитих материјала како бисте утврдили који материјали имају својства која су најприкладнија за предвиђену намену.

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• 3-5-ЕТС1-1.Дефинишите једноставан дизајн проблем који одражава потребу или потребу која укључује одређене критеријуме за успех и ограничења на материјале, време или трошкове.
• 3-5-ЕТС1-2. Генеришите и упоредите више могућих решења проблема на основу тога колико је вероватно да ће свако од њих испунити критеријуме и ограничења проблема.
• 3-5-ЕТС1-3.План и извршити фер испитивања у којима се контролишу променљиве и узимају у обзир тачке отказа како би се идентификовали аспекти модела или прототипа који се могу побољшати.

Научни стандарди следеће генерације - разреди 6-8 (узраст 11-14)

Материја и њене интеракције

• МС-ПС1-2. Анализирајте и протумачите податке о својствима супстанци пре и после интеракције супстанци да бисте утврдили да ли је дошло до хемијске реакције. 

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• МС-ЕТС1-1. Дефинишите критеријуме и ограничења проблема дизајна са довољно прецизношћу да обезбедите успешно решење, узимајући у обзир релевантне научне принципе и потенцијалне утицаје на људе и природно окружење који могу ограничити могућа решења.
• МС-ЕТС1-2. Процените конкурентска решења дизајна користећи систематски поступак да бисте утврдили колико добро испуњавају критеријуме и ограничења проблема.

Стандарди за технолошку писменост - сва доба

Природа технологије

• Стандард 1: Студенти ће развити разумевање карактеристика и домета технологије.
• Стандард 3: Студенти ће развити разумевање односа између технологија и веза између технологије и других поља студија.

Технологија и друштво

• Стандард 4: Студенти ће развити разумевање културних, социјалних, економских и политичких ефеката технологије.
• Стандард 6: Студенти ће развити разумевање улоге друштва у развоју и употреби технологије.
• Стандард 7: Студенти ће развити разумевање утицаја технологије на историју.

Дизајн

• Стандард 8: Студенти ће развити разумевање својстава дизајна.
• Стандард 9: Студенти ће развити разумевање инжењерског дизајна.
• Стандард 10: Студенти ће развити разумевање улоге решавања проблема, истраживања и развоја, проналаска и иновација и експериментисања у решавању проблема.

Способности за технолошки свет

• Стандард 11: Студенти ће развити способности за примену процеса дизајнирања.
• Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.

• Свахили