Isang Siglo ng Plastics

Ang araling ito ay sinisiyasat kung paano ang pag-unlad ng mga plastik - at ang engineering ng mga plastik na sangkap sa pang-araw-araw na mga produkto - ay nakakaapekto sa mundo. Nalaman ng mga mag-aaral ang tungkol sa kasaysayan ng mga plastik, kung ano ang ginagawa ng mga inhinyero ng plastik, at kung gaano karaming mga produkto ang pinahusay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga sangkap na plastik. Nagtatrabaho ang mga mag-aaral sa mga koponan upang makilala ang mga produktong walang plastik, at mga produktong sa palagay nila ay hindi maaaring magkaroon sa isang pre-plastic na mundo. Nagtatrabaho sila bilang mga pangkat ng "mga inhinyero" upang makita kung maaari nilang muling idisenyo ang isang produkto upang magamit ang 50% na mas mababa sa mga plastik na bahagi kaysa sa mga kasalukuyang disenyo.

Alamin ang tungkol sa mga plastik.
Alamin ang tungkol sa kung paano ininhinyero ang mga plastik sa maraming mga karaniwang produkto.
Alamin ang tungkol sa pagtutulungan at ang proseso ng paglutas ng problema / disenyo ng proseso.

Mga Antas ng Edad: 8-18

Paglalahad ng Lesson Plan

I-download ang PDF ng Presentasyon

I-download ang Presentation Powerpoint

Mga Materyales at Paghahanda

Mga Materyal na Bumuo (Para sa bawat mag-aaral)

Mga Kinakailangan na Materyales

Mga Worksheet ng Mag-aaral
Mga Seksyon ng Mga Paksa sa Background

Hamon sa Disenyo ng Engineering

Disenyo Hamon

Ikaw ay isang pangkat ng mga inhinyero na binigyan ng hamon na nagmumula sa isang listahan ng apat na machine o mga produkto na sa palagay mo ay imposible nang walang pag-imbento ng mga plastik. Pagkatapos, magpapasya ka kung aling mga bahagi ng plastik ang papalitan mo sa isa sa mga produktong iyon o makina upang gawing mas madali ang pag-recycle. Anong mga materyal ang gagamitin mo sa halip at paano ito makakaapekto sa pagganap, presyo, o estetika?

Mga Tagubilin at Pamamaraan sa Aktibidad

Hatiin ang klase sa mga koponan ng 3-4.
Ipamahagi ang worksheet ng Siglo ng Plastics at i-print-out ng Seksyon ng Mga Konsepto sa Background.
Talakayin ang mga paksa sa Seksyon ng Mga Konsepto sa Background
Suriin ang Proseso ng Disenyo ng Engineering, Hamon sa Disenyo, Pamantayan, Paghihigpit at Materyales.
Magturo sa mga mag-aaral na magtrabaho bilang isang koponan upang makumpleto ang unang worksheet ng mag-aaral - Plastic Hunt !:
- Mag-isip tungkol sa mga item na maaari mong makita sa iyong bahay, silid-aralan, o sa palaruan. Kilalanin at idokumento ang anumang mga item na walang mga bahagi ng bahagi na gawa sa plastik.
Bilang isang klase, talakayin ang mga katanungang sumasalamin:
- Mas mahirap ba kaysa sa naisip mong makahanap ng mga produktong walang plastik?
- Sa mga produktong iyong nahanap na walang plastik, ano ang pareho sa kanila?
- Kung muling binubuo mo ang isa sa mga produktong nahanap mo, magbabago ka ba
- alinman sa mga bahagi ng bahagi sa plastik? Bakit? Bakit hindi?
- Sa palagay mo magiging posible ang mga CD nang walang mga plastik? Bakit? Bakit hindi?
- Bakit mahalaga ang pag-recycle?
Magturo sa mga mag-aaral na gumana bilang isang pangkat upang makumpleto Hakbang One ng pangalawang worksheet ng mag-aaral - Ikaw ang Maging Engineer:
- Bumuo ng isang listahan ng apat na machine o mga produkto na sa palagay mo ay imposible nang walang pag-imbento ng mga plastik. Para sa bawat isa, sagutin ang mga katanungang ito:
  - Ano ang% ng produkto ay plastik?
  - Bakit ito magiging imposible kung walang plastic?
  - Ano ang epekto sa makina o produktong ito sa buong mundo?
Magturo sa mga mag-aaral na gumana bilang isang pangkat upang makumpleto Pangalawang Hakbang ng pangalawang worksheet ng mag-aaral - Ikaw ang Maging Engineer:
- Palitan ang ilan sa mga plastik sa alinman sa apat na mga produkto o makina na iyong nakilala sa Bahagi Uno upang mas madali silang ma-recycle. Pag-usapan kung anong mga materyales ang gagamitin mo sa halip, kung paano ito makakaapekto sa pagganap, presyo, o estetika. Pagkatapos iharap ang iyong mga ideya sa klase:
  - Ilarawan kung ano ang ginagawa ng iyong produkto, at ang porsyento nito na sa tingin mo ay plastik.
  - Ipaliwanag kung aling mga bahagi ang papalitan mo ng iba pang mga materyales; ilarawan kung paano mo napili ang mga kapalit na materyales at kung paano ang mga bagong materyales ay makakaapekto sa timbang, gastos, at pagpapaandar ng produkto.
  - Hulaan kung ang produktong ito ay magiging epektibo tulad ng kasalukuyang disenyo, kung maaaring mas malaki ang gastos sa paggawa, at kung paano mas madaling mag-recycle.
  - Ilarawan kung paano naniniwala ang iyong koponan na ang engineering ng mga plastik sa mga karaniwang produkto ay nakaapekto sa mundo.
Para sa higit pang nilalaman sa paksa, tingnan ang seksyong "Digging Deeper".

Pagbabago ng Oras

Ang aralin ay maaaring gawin sa kasing liit ng 1 panahon ng klase para sa mga matatandang mag-aaral. Gayunpaman, upang matulungan ang mga mag-aaral mula sa pakiramdam na nagmamadali at upang matiyak ang tagumpay ng mag-aaral (lalo na para sa mga mas batang mag-aaral), hatiin ang aralin sa dalawang panahon na nagbibigay sa mga mag-aaral ng mas maraming oras upang mag-utak, subukan ang mga ideya at tapusin ang kanilang disenyo. Isagawa ang pagsubok at debrief sa susunod na panahon ng klase.

Proseso ng Disenyo ng Engineering

Mga Konsepto sa Background

Ano ang mga Plastics?

Isang Siglo ng Plastics

Ang 19th Century ay nakakita ng napakalaking pagsulong sa polymer chemistry. Gayunpaman, kinailangan nito ang mga insight ng mga inhinyero ng kemikal noong ika-20 Siglo upang gawing isang mabubuhay na realidad sa ekonomiya ang mass produced polymers. Nang ang isang plastik na tinatawag na Bakelite ay ipinakilala noong 1908 inilunsad nito ang "Plastic Age." Ang Bakelite ay ginawang maraming produkto mula sa mga saksakan ng kuryente, sa mga hairbrush, sa mga radyo, orasan, at kahit na alahas. Ang mga produktong Bakelite mula sa panahong ito ay napakakokolekta na ngayon! Ngayon, ang mga plastik ay matatagpuan sa halos lahat ng produkto. Mahirap maghanap ng maraming makina na hindi naglalaman ng ilang uri ng plastic.

Ano ang Mga Plastiko?

Ang mga plastik ay mga polimer: mahabang tanikala ng mga atomo na pinagbuklod sa bawat isa. Ang plastik ay isang term na talagang sumasaklaw sa isang napakalawak na hanay ng mga produktong gawa ng tao o semi-gawa ng tao na polimerisasyon. Ang mga ito ay binubuo ng organikong paghalay o karagdagang mga polymer at maaaring maglaman ng iba pang mga sangkap upang gawing mas angkop ang mga ito para sa isang application na may pagkakaiba-iba sa pagpapaubaya sa init, kung gaano kahirap, kulay, at kakayahang umangkop. Ang mga plastik ay maaaring hulma o nabuo sa mga partikular na matitigas na hugis, o mabubuo bilang mga pelikula o hibla. Sa ilang yugto sa paggawa nito, ang bawat plastik ay may kakayahang dumaloy. Ang salitang plastik ay nagmula sa katotohanang maraming mga form ang malleable, pagkakaroon ng pag-aari ng plasticity. Ang mga inhinyero ay madalas na lumiliko sa isang plastik bilang mga bahagi ng sangkap sa maraming mga produkto dahil ito ay magaan, medyo magastos, at matibay. Nabawasan nito ang gastos ng maraming mga produkto, at maraming mga produkto ang hindi magkakaroon ngayon kung walang plastic.

Mga Engineer ng Plastics

Ang pag-unlad ng mga plastik ay naglunsad ng isang bagong larangan ng trabaho: Mga Plastiko Engineers! Pinag-aaralan nila ang mga katangian ng mga materyal na polimer, at bumubuo ng mga makina na maaaring humubog sa mga bahagi ng plastik. Ginalugad nila ang mga paraan upang magkaroon ng hulma ng mga plastik upang matugunan ang mga pangangailangan ng iba pang mga inhinyero na nangangailangan ng mga bahagi, tulad ng mga pabalat ng cell phone, soles ng sapatos, at mga gulong sa backpack. Gumagawa rin sila upang mapabuti ang pagganap ng mga plastik, naghahanap ng mga bagong materyales na mas mahusay na tumutugon sa mataas o mababang temperatura o paulit-ulit na paggalaw.

Maikling Timeline

1907: ang unang plastik batay sa isang gawa ng tao polimer - Bakelite - ay nilikha ni Leo Hendrik Baekeland. Ang Bakelite ay ang unang plastik na naimbento na nagtataglay ng hugis nito matapos na maiinit.
1908: Ang Cellophane ay natuklasan ng Swiss chemist na si Jacques Brandenberger.
1920's: Ang cellulose acetate, acrylics (Lucite & Plexiglas), at polystyrene ay ginawa.
1957: Ang General Electric ay bumuo ng mga plastik ng polycarbonate.
1968: Ang pagkonsumo ng mga fibers na gawa ng tao ay nangunguna sa natural fibers sa US
1987: Bumuo si Nipon Zeon ng plastik na may "memorya" upang maaari itong baluktot at baluktot sa mababang temperatura, ngunit kapag pinainit sa itaas ng 37 Celsius ay tumalbog ito pabalik sa orihinal na hugis nito!
1990's: Ang mga programa sa pag-recycle ng plastik ay karaniwan, na nag-aalok ng bagong paggamit para sa mga lumang plastik

Pre-Plastic History ng Pang-araw-araw na Mga Bagay

Sapatos ng Sanggol

Ang pinakamaagang kilalang sipilyo ng ngipin ay isang "chew stick" na gawa sa chewed o mashed twigs. Ang estilo ng kalinisan sa ngipin na ito ay nagsimula nang libu-libong taon. Kamakailan lamang, ang mga sipilyo ay gawa ng mga humahawak ng buto na may bristles o buhok ng mga baboy na nasugatan kasama ang wire. Ang istilong ito ay tanyag mula pa noong 1600 na rin hanggang kalagitnaan ng dekada ng 1800, bagaman ang hawakan ay minsang gawa sa kahoy. Ang susunod na pangunahing pagbabago ng disenyo ay sinenyasan ng pagpapakilala ng Nylon. Ang materyal na gawa ng tao na ito ay unang inilapat sa sipilyo ng ngipin noong mga 1938. Noong 1939 ang mga inhinyero ay nagsimulang gumawa ng mga electric toothbrushes upang mapabuti ang bisa ng brushing. Ang kauna-unahang tunay na elektrikal na sipilyo ng ngipin ay binuo sa Switzerland noong 1939. Sa Estados Unidos, ipinakilala ng Squibb ang isang electric toothbrush noong 1960, sinundan ng General Electric na nagpakilala ng isang rechargeable cordless toothbrush noong 1961. Kahit na ang floss ng ngipin, na orihinal na gawa sa sutla thread, ay hindi hindi naisapopular hanggang sa pagdating ng mga plastik at gawa ng tao na materyales.

Panulat

Sa unang tatlong libong taon mula nang likhain ang papel, ginamit ang instrumento sa pagsusulat na ginagamit ng karamihan sa mga tao ay isang quill ng isang ibon - karaniwang isang gansa - na isinasawsaw sa isang balon ng tinta. Ang mga puntos na gawa sa panulat na bakal na panulat ay nagsimulang lumitaw noong unang bahagi ng 1800s, na nagbibigay ng higit na kontrol sa linya. Sa panahon ng World War I, ang mga panulat ay nagsimulang gawin ng isang matigas, karaniwang itim, goma na sangkap na kilala bilang vulcanite. Ang maagang may kulay na mga plastik ay ipinakilala noong 1920's. Ipinakilala ng Sheaffer ang mga panulat na gawa sa celluloid sa iba't ibang kulay. Napakamahal nito, ngunit napatunayan na napakapopular sa loob ng ilang taon na ang karamihan sa mga tagagawa ng fountain pen ay nag-aalok ng mga panulat sa bagong materyal na gawa ng tao, na pinapalitan ang ilang mga disenyo ng metal at kahoy. Gayunpaman, ito ay ang laganap na paggamit ng mga plastik at ang engineering ng di-leaky ball pen na nagdala ng halaga ng magagaling na mga instrumento sa pagsulat at maabot ng karamihan sa mga tao. Pagsapit ng 1960s, naalis na, ang mga bolpen ay kinuha, at habang ang mga panulat ng fountain ay mananatiling magagamit, mayroon lamang silang napakaliit na bahagi ng merkado ngayon.

Salamin sa mata

Ang mga salamin sa mata ay orihinal na gawa sa metal at baso. Kung ang isang tao ay nangangailangan ng isang partikular na malakas na reseta, gayunpaman, ang baso ay magiging napakabigat na nakasalalay sa ilong. Ang mga plastik ay nag-rebolusyon ng baso, sa pamamagitan ng pagpapalit ng baso ng salamin ng mas magaan na materyal na timbang, at pinapalitan ang karamihan sa metal sa mga frame ng mas magaan, makulay, plastik. Mayroon pa ring metal sa frame gayunpaman, dahil ang karamihan sa mga bisagra ay gawa pa rin sa metal. At, syempre, walang mga contact lens nang walang pagbuo ng mga synthetic na materyales.

Bokabularyo

Mga Limitasyon: Mga limitasyon sa materyal, oras, laki ng koponan, atbp.
Mga Pamantayan: Mga kundisyon na dapat matugunan ng disenyo tulad ng kabuuang sukat nito, atbp.
Mga Inhinyero: Mga Imbentor at tagalutas ng problema ng mundo. Dalawampu't limang pangunahing specialty ang kinikilala sa engineering (tingnan ang infographic).
Proseso ng Disenyo ng Inhinyero: Ginagamit ng mga inhinyero ng proseso upang malutas ang mga problema.
Engineering Habits of Mind (EHM): Anim na natatanging paraan na iniisip ng mga inhinyero.
Pag-ulit: Ang pagsubok at muling pagdidisenyo ay isang pag-ulit. Ulitin (maraming pag-ulit).
Prototype: Isang gumaganang modelo ng solusyon na susuriin.
Pagre-recycle: Proseso ng pagkuha ng mga materyales na handa nang itapon at ginagawang (pagbabago) ng mga ito sa mga materyales na magagamit muli.

Humukay mas malalim

Mga Koneksyon sa Internet

Kasaysayan ng Plastics

Inirerekumendang Reading

American Plastic: Isang Kasaysayan sa Kultura ni Jeffrey L. Meikle (ISBN: 978-0813522357) Plastics Engineering ni RJ Crawford (ISBN: 978-0750637640)

Gawain sa Pagsulat

Sumulat ng isang sanaysay o isang talata na naglalarawan kung sa tingin mo ay posible ang spaceflight nang walang pagpapakilala ng mga plastik. Magbigay ng mga halimbawa upang suportahan ang iyong pananaw.
Sumulat ng isang sanaysay o isang talata na naglalarawan kung paano gumagana ang pag-recycle sa iyong bayan. Magbigay ng mga halimbawa kung paano isinasama ng mga inhinyero ang mga recycled na materyales sa mga bagong produkto.

Pagkahanay sa Kurikulum

Pagkahanay sa Mga Framework ng Kurikulum

Tandaan: Lahat ng Mga Plano ng Aralin sa seryeng ito ay nakahanay sa US Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham (ginawa ng Pambansang Konseho ng Pananaliksik at itinataguyod ng Pambansang Agham ng Mga Guro ng Agham), at kung naaangkop, sa Mga Pamantayan ng International Technology Education Association para sa Teknolohikal na Pagbasa at sa Pambansang Konseho ng Mga Prinsipyo at Pamantayan ng Mga Guro ng Matematika para sa Paaralan Matematika.

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Mga Gradong K-4 (edad 4-9)

NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal

Bilang isang resulta ng mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na bumuo ng isang pag-unawa sa

Mga katangian ng mga bagay at materyales

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Mga kakayahan ng disenyo ng teknolohikal
Mga kakayahang makilala sa pagitan ng mga likas na bagay at bagay na ginawa ng mga tao

NILALAMAN PAMANTAYAN F: Agham sa Personal at Pananaw ng Panlipunan

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

Mga uri ng mapagkukunan
Mga pagbabago sa mga kapaligiran

NILALAMAN PAMANTAYAN G: Kasaysayan at Kalikasan ng Agham

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

Agham bilang isang pagsisikap ng tao

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 5-8 (edad 10-14)

NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal

Bilang isang resulta ng kanilang mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na bumuo ng isang pag-unawa sa

Mga pag-aari at pagbabago ng mga pag-aari sa bagay

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Mga kakayahan ng disenyo ng teknolohikal
Mga pag-unawa tungkol sa agham at teknolohiya

NILALAMAN PAMANTAYAN F: Agham sa Personal at Pananaw ng Panlipunan

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

Mga panganib at benepisyo
Agham at teknolohiya sa lipunan

NILALAMAN PAMANTAYAN G: Kasaysayan at Kalikasan ng Agham

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

Kasaysayan ng agham

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 9-12 (edad 14-18)

NILALAMAN PAMANTAYAN B: Agham Pisikal

Bilang isang resulta ng kanilang mga gawain, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na magkaroon ng pag-unawa sa

Istraktura at mga katangian ng bagay

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

Mga kakayahan ng disenyo ng teknolohikal
Mga pag-unawa tungkol sa agham at teknolohiya

NILALAMAN PAMANTAYAN F: Agham sa Personal at Pananaw ng Panlipunan

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

Kalidad sa kapaligiran

NILALAMAN PAMANTAYAN G: Kasaysayan at Kalikasan ng Agham

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

Makasaysayang pananaw

Mga Pamantayan para sa Teknikal na Pagbasa at Pagsulat - Lahat ng Edad

Ang Kalikasan ng Teknolohiya

Pamantayan 3: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa mga ugnayan sa mga teknolohiya at mga koneksyon sa pagitan ng teknolohiya at iba pang larangan ng pag-aaral.

Teknolohiya at Lipunan

Pamantayan 4: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa mga epekto sa kultura, panlipunan, pang-ekonomiya, at pampulitika ng teknolohiya.
Pamantayan 5: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa mga epekto ng teknolohiya sa kapaligiran.
Pamantayan 7: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa impluwensya ng teknolohiya sa kasaysayan.

Disenyo

Pamantayan 8: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa mga katangian ng disenyo.
Pamantayan 9: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa disenyo ng engineering.

Mga Kakayahan para sa isang Teknikal na Mundo

Pamantayan 13: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng mga kakayahan upang masuri ang epekto ng mga produkto at system.

Ang Dinisenyo na Daigdig

Pamantayan 19: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa at magagawang pumili at gumamit ng mga teknolohiya sa pagmamanupaktura.

Worksheet ng Mag-aaral

Plastic Hunt!

Hakbang One: Bilang isang koponan na nag-iisip tungkol sa mga item na maaari mong makita sa iyong bahay, silid-aralan, o sa palaruan. Maaari mo bang makilala ang anumang mga item na walang mga bahagi ng bahagi na gawa sa plastik?

Mga Item sa Kusina

Mga Item sa Banyo

Mga Item sa Silid-aralan

Kagamitan sa Palakasan

Katanungan:

Mas mahirap ba kaysa sa naisip mong makahanap ng mga produktong walang plastik?

Sa mga produktong iyong nahanap na walang plastik, ano ang pareho sa kanila?

Kung muling binubuo mo ang isa sa mga produktong nahanap mo, papalitan mo ba ang alinman sa mga bahagi ng bahagi sa plastik? Bakit? Bakit hindi?

Sa palagay mo magiging posible ang mga CD nang walang mga plastik? Bakit? Bakit hindi?

Bakit mahalaga ang pag-recycle?

Hakbang One: Bilang isang koponan, makabuo ng isang listahan ng apat na machine o mga produkto na sa palagay mo ay imposible nang walang pag-imbento ng mga plastik. Para sa bawat isa, sagutin ang mga katanungan sa ibaba:

	Anong% ng produkto ang plastik?	Bakit ito magiging imposible kung walang plastic?	Ano ang epekto sa makina o produktong ito sa buong mundo?
1-
2-
3-
4-

Pangalawang Hakbang: Ang iyong hamon ay upang gumana bilang isang pangkat ng mga "inhinyero" upang mapalitan ang ilan sa mga plastik sa alinman sa apat na mga produkto o makina na iyong nakilala sa unang bahagi ng worksheet na ito upang gawing mas madali silang mag-recycle. Pag-usapan kung anong mga materyales ang gagamitin mo sa halip, kung paano ito makakaapekto sa pagganap, presyo, o estetika. Pagkatapos iharap ang iyong mga ideya sa klase sa tatlong anyo:

ilarawan kung ano ang ginagawa ng iyong produkto, at ang porsyento nito na sa tingin mo ay plastik.
ipaliwanag kung aling mga sangkap ang papalitan mo ng iba pang mga materyales; ilarawan kung paano mo napili ang mga kapalit na materyales at kung paano ang mga bagong materyales ay makakaapekto sa timbang, gastos, at pagpapaandar ng produkto.
hulaan kung ang produktong ito ay magiging epektibo tulad ng kasalukuyang disenyo, kung maaaring mas malaki ang gastos sa paggawa, at kung paano ito mas madaling mag-recycle.
ilarawan kung paano naniniwala ang iyong koponan na ang engineering ng mga plastik sa mga karaniwang produkto ay nakakaapekto sa mundo.