Шта је Нанометар?

Материјали за израду (за сваки тим)

Потребни материјали

• Владар
• гумица
• Оловка
• Зарезивач
• Остали предмети у учионици по вашем избору (нпр. Дечије маказе, коришћена бојица, индексна карта, комад креде, калкулатор, квака, колут траке)

Дизајн изазов

Део сте тима инжењера који је добио изазов да мери десет предмета у вашој учионици нано скалом - у нанометрима (нм). Измерите сваки предмет у милиметрима, а затим претворите помоћу следеће формуле: 1 милиметар = 1,000,000 нанометара или 1 центиметар = 10,000,000 нанометара.

kriterijumi

• Измерите сваки објекат у милиметрима, а затим претворите помоћу формуле

Ограничења

• Користите само достављене материјале

Поступак

1. Поделите класу на тимове од 2-3.
2. Поделите радни лист Шта је нанометр, као и неке листове папира за скицирање дизајна.
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти.
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале.
5. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
6. Објасните да ученици морају да раде тимски како би одредили мерење у нанометрима десет предмета у учионици.
7. Најавите колико им времена треба да изврше задатак (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 извршавају задатак.
10. Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
11. За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Опционално проширење за израду модела

Нека студенти направе модел који представља како се током рада на нано скали може повећати површина. То би се могло урадити помоћу кошарке која има столове за стони тенис или пинг понг по целој површини. Ово ће вам помоћи да визуелно илуструјете како се површином може манипулисати нано скалом.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Шта је било највише изненађујуће што сте научили о нанотехнологији током ове активности?
2. Да ли мислите да бисте могли да видите елемент ширине 10 нанометара без помоћи технологије?
3. Ако је лист папира дебео око 100,000 30 нанометара, како мислите да би инжењер кренуо да помера елемент дебео само XNUMX нанометара - попут честице злата удесно?
4. Да ли мислите да инжењери који раде на нано скали теже раде свој посао од инжењера који раде са већим предметима, попут батерија, ракета или челичних лимова? Зашто?
5. Да ли мислите да би нанотехнологија могла највише утицати на развој материјала, побољшање енергетских опција или напредак у здравству? Зашто?

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

• Национална нанотехнолошка иницијатива
• Дартмоутх Елецтрон Мицросцопе Фацилити Имагес

Рецоммендед Реадинг

• Нанотехнологија за лутке (ИСБН: 978-0470891919)
• Нанотехнологија: Разумевање малих система (ИСБН: 978-1138072688)

Писање активности

Напишите есеј или одломак са три примера о томе како је проналазак електронског микроскопа утицао на свет.

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)

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 активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Особине предмета и 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 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 
• Разумевање научног испитивања 

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 
• Разумевање науке и технологије 

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

Материја и њене интеракције 

Студенти који покажу разумевање могу:

• 5-ПС1-1. Развити модел који ће описати да је материја сачињена од премалих честица да би се виделе.

Принципи и стандарди за школску математику (узрасти од 6 до 18 година)

Број и оперативни стандард

• Разумевање бројева, начина представљања бројева, односа међу бројевима и бројевних система
• Разумевање значења операција и њиховог међусобног односа 
• Рачунајте течно и правите разумне процене 

Мера

• разумеју мерљиве атрибуте објеката и јединице, системе и процесе мерења. 
• применити одговарајуће технике, алате и формуле за одређивање мерења. 

Принципи и стандарди за школску математику (узрасти од 6 до 18 година)

Решавање проблема

• граде нова математичка знања кроз решавање проблема.
• решавају проблеме који се јављају у математици и у другим контекстима.
• применити и прилагодити низ одговарајућих стратегија за решавање проблема. 
• надгледати и размишљати о процесу математичког решавања проблема. 

veze

• препознају и примењују математику у контекстима ван математике.

представљање

• креирају и користе репрезентације за организовање, бележење и комуникацију математичких идеја. 
• одабрати, применити и превести између математичких приказа да би се решили проблеми. 

Уобичајени основни државни стандарди за школску математику, разреди 2-8 (узраст 7-14 година)

Мерење и подаци

• Измерите и процените дужине у стандардним јединицама.
• ЦЦСС.Матх.Цонтент.2.МД.А.1 Измерите дужину предмета избором и употребом одговарајућих алата као што су лењири, аршини, мерни штапићи и мерне траке.
• Представљају и тумаче податке.
• ЦЦСС.Матх.Цонтент.2.МД.А.3 Процените дужине користећи јединице инча, стопе, центиметре и метре.

Уобичајени основни државни стандарди за школску математику, разреди 2-8 (узраст 7-14 година)

Мерење и подаци (наставак)

• Решити проблеме који укључују мерење и конверзију мерења.
• ЦЦСС.Матх.Цонтент.4.МД.А.1 Знати релативне величине мерних јединица у оквиру једног система јединица, укључујући км, м, цм; кг, г; лб, оз .; л, мл; хр, мин, сек. Унутар једног система мерења изразите мерења у већој јединици у смислу мање јединице. Еквиваленте мерења забележите у табелу од две колоне. На пример, знајте да је 1 фт 12 пута дужи од 1 ин. Изразите дужину змије од 4 фт као 48 ин. Израдите табелу претворбе за стопе и инче са пописом бројевних парова (1, 12), (2, 24 ), (3, 36),…
• Претворите као мерне јединице унутар датог мерног система.
• ЦЦСС.Матх.Цонтент.5.МД.А.1 Претворите међу стандардне мерне јединице различитих величина унутар датог мерног система (нпр. Претворите 5 цм у 0.05 м) и користите ове претворбе у решавању проблема у стварном свету у више корака.

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.

Дизајн

• Стандард 9: Студенти ће развити разумевање инжењерског дизајна.

Способности за технолошки свет

• Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.

Колики је мали?

Може бити тешко замислити колико су мале ствари на наноразмери. Следећа вежба може вам помоћи да замислите колико мали могу бити!

Следе цртежи предмета које можда препознајете…. кугла за куглање, билијар, тениска лоптица, лоптица за голф, мермер и грашак. Размислите о релативној величини ових предмета.

Сада погледајте доњу табелу коју је развио Национални институт за рак (САД) и размислите колико су различити предмети мањи ... померајући се са познате тениске лоптице. „.“ на овој страници је 1,000,000 микрона - прилично гигантски у поређењу са вирусом или једним молекулом воде (Х₂КСНУМКС).

Може бити изазов замислити колико је мали нанометар!

Шта је Нанометар?

Лист папира је дебео око 100,000 1 нанометара. Али колико је то велико? Графикон у наставку треба да вам помогне да схватите колико је нано заправо мали. Приметите да је центиметар 100/XNUMX^th од метра. То такође значи да је метар сто пута већи од центиметра. Да је објекат широк метар, такође би био широк 100 нанометара. Дакле, нешто што је широко само 1,000,000,000 нм је заиста врло мало.

Слика десно је од појединачних кристала наночестица злата насталих радиолизом у објекту за гама зрачење Националне лабораторије Сандиа.

Наночестица злата је приближно 30 нм.

Мерење у нанометрима:

Део сте тима инжењера који је добио изазов да мери десет предмета у вашој учионици нано скалом - у нанометрима (нм).

Измерите сваки објекат у милиметрима, а затим претворите помоћу следеће формуле:

1 милиметар = 1,000,000 нанометара

or

1 центиметар = 10,000,000 XNUMX XNUMX нанометара

Дакле, ако је коришћена бојица била дуга 4 центиметра, такође би била дуга 40,000,000 нанометара.

Фаза мерења

Следите следећа мерења као група:

Фаза евалуације
Следећа питања попуните у групи:

1. Шта је било највише изненађујуће што сте научили о нанотехнологији током ове активности?

2. Да ли мислите да бисте могли да видите елемент ширине 10 нанометара без помоћи технологије?

3. Ако је лист папира дебео око 100,000 нанометара, како мислите да би инжењер кренуо да помера елемент дебео само 30 нанометара - попут честице злата удесно?

4. Да ли мислите да инжењери који раде на нано скали теже раде свој посао од инжењера који раде са већим предметима, попут батерија, ракета или челичних лимова? Зашто?

5. Да ли мислите да би нанотехнологија могла највише утицати на развој материјала, побољшање енергетских опција или напредак у здравству? Зашто?

Превод плана лекције

[пребацивач језика]

Додатни преводилачки ресурси

• арапски (ПДФ)