Bir Plastik Yüzyıl

Bu ders, plastiklerin geliştirilmesinin ve plastik bileşenlerin günlük ürünlere dönüştürülmesinin dünyayı nasıl etkilediğini araştırıyor. Öğrenciler plastiklerin tarihini, plastik mühendislerinin ne yaptığını ve plastik bileşenlerin eklenmesiyle kaç ürünün geliştirildiğini öğrenirler. Öğrenciler, plastik içermeyen ürünleri ve plastik öncesi bir dünyada var olamayacağını düşündükleri ürünleri belirlemek için takımlar halinde çalışırlar. Bir ürünü mevcut tasarımlara göre% 50 daha az plastik bileşen kullanacak şekilde yeniden tasarlayıp tasarlayamayacaklarını görmek için "mühendis" ekipleri olarak çalışırlar. 

  • Plastikler hakkında bilgi edinin.  
  • Plastiklerin bu kadar çok yaygın üründe nasıl tasarlandığını öğrenin.  
  • Takım çalışması ve mühendislik problem çözme / tasarım süreci hakkında bilgi edinin.

 Yaş seviyeleri: 8-18

Materyal Oluşturma (Her öğrenci için)

Gerekli malzemeler

  • Öğrenci Çalışma Sayfaları 
  • Arka Plan Konuları Bölümü

Tasarım Yarışması

Siz, plastik icat edilmeden imkansız olacağını düşündüğünüz dört makine veya üründen oluşan bir liste ortaya çıkarmanın zorluğu göz önüne alındığında bir mühendis ekibisiniz. Ardından, geri dönüşümü kolaylaştırmak için bu ürünlerden veya makinelerden birinde hangi plastik parçaları değiştireceğinize karar vereceksiniz. Bunun yerine hangi malzemeleri kullanacaksınız ve performansı, fiyatı veya estetiği nasıl etkileyecek?

  1. Sınıfı 3-4 kişilik takımlara ayırın.
  2. Century of Plastics çalışma sayfasını ve Arka Plan Kavramları Bölümünün çıktısını dağıtın. 
  3. Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın
  4. Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin. 
  5. Öğrencilere ilk öğrenci çalışma sayfasını tamamlamaları için bir ekip olarak çalışmalarını öğretin - Plastic Hunt !: 
    • Evinizde, sınıfınızda veya oyun alanında bulabileceğiniz eşyaları düşünün. Plastikten yapılmış hiçbir bileşen parçası olmayan öğeleri tanımlayın ve belgeleyin.
  6. Sınıf olarak, yansıtma sorularını tartışın:
    • Plastik içermeyen ürünleri bulmak sandığınızdan daha mı zordu?
    • Plastiksiz bulduğunuz ürünler arasında ortak yönleri nelerdi?
    • Bulduğunuz ürünlerden birini yeniden tasarlıyor olsaydınız,
    •  herhangi bir bileşen parçası plastik mi? Neden? Neden olmasın?                                                             
    •  Plastik olmadan CD'lerin mümkün olacağını düşünüyor musunuz? Neden? Neden olmasın?    
    •  Geri dönüşüm neden önemlidir?
  7. Öğrencilere tamamlamaları için bir ekip olarak çalışmalarını öğretin Birinci adım İkinci öğrenci çalışma sayfasının - Sen Mühendis Olun:
    • Plastik icat edilmeden imkansız olacağını düşündüğünüz dört makinenin veya ürünün bir listesini bulun. Her biri için şu soruları yanıtlayın:
      • Ürünün yüzde kaçı plastik?
      • Plastik olmadan bu neden imkansız olsun?
      • Bu makine veya ürün dünyayı nasıl etkiledi?
  8. Öğrencilere tamamlamaları için bir ekip olarak çalışmalarını öğretin Adım İkinci öğrenci çalışma sayfasının - Sen Mühendis Olun:
    • Bölüm Bir'de tanımladığınız dört üründen veya makineden herhangi birindeki plastiğin bir kısmını değiştirin ve geri dönüştürülmelerini kolaylaştırın. Bunun yerine hangi malzemeleri kullanacağınızı, performansı, fiyatı veya estetiği nasıl etkileyeceğini tartışın. Ardından fikirlerinizi sınıfa sunun: 
      • Ürününüzün ne yaptığını ve plastik olduğunu düşündüğünüz yüzdesini açıklayın.
      • Hangi bileşenleri diğer malzemelerle değiştireceğinizi açıklayın; Yedek malzemeleri nasıl seçtiğinizi ve yeni malzemelerin ürünün ağırlığını, maliyetini ve işlevselliğini nasıl etkileyeceğini açıklayın.
      • Bu ürünün mevcut tasarım kadar etkili olup olmayacağını, üretilmesinin daha maliyetli olup olmayacağını ve geri dönüştürmenin nasıl daha kolay olacağını tahmin edin.
      • Ekibinizin, plastiklerin ortak ürünlere dönüştürülmesinin dünyayı nasıl etkilediğine inandığını açıklayın.
  9. Konuyla ilgili daha fazla içerik için "Daha Derin Kazma" bölümüne bakın.

Zaman Değişikliği

Ders, daha büyük öğrenciler için 1 ders dönemi kadar kısa bir sürede yapılabilir. Bununla birlikte, öğrencilerin acele hissetmelerine yardımcı olmak ve öğrenci başarısını sağlamak için (özellikle daha genç öğrenciler için) dersi iki döneme ayırın, öğrencilere beyin fırtınası yapmaları, fikirleri test etmeleri ve tasarımlarını tamamlamaları için daha fazla zaman verin. Bir sonraki sınıf döneminde testi ve sorgulamayı gerçekleştirin.

Plastik nedir?  

Bir Plastik Yüzyıl 

19. Yüzyıl polimer kimyasında muazzam ilerlemeler kaydetti. Bununla birlikte, seri üretilen polimerleri uygulanabilir bir ekonomik gerçeklik haline getirmek için 20. yüzyılda kimya mühendislerinin anlayışlarına ihtiyaç vardı. 1908'de Bakalit adlı bir plastik piyasaya sürüldüğünde “Plastik Çağı” başlattı. Bakalit, elektrik fişlerinden saç fırçalarına, radyolara, saatlere ve hatta mücevherlere kadar birçok üründe işlendi. Bu dönemin Bakalit ürünleri artık yüksek oranda tahsil edilebilir! Günümüzde plastikler hemen hemen her üründe bulunmaktadır. Birkaç tür plastik içermeyen birçok makine bulmak zor.  

Plastik Nedir? 

Plastikler polimerlerdir: birbirine bağlı uzun atom zincirleri. Plastik, aslında çok geniş bir yelpazedeki sentetik veya yarı sentetik polimerizasyon ürünlerini kapsayan bir terimdir. Organik yoğuşma veya ek polimerlerden oluşurlar ve ısı toleransı, ne kadar sert, renk ve esneklikte farklılıklar içeren bir uygulamaya daha uygun hale getirmek için başka maddeler içerebilirler. Plastikler, belirli sert şekillerde kalıplanabilir veya şekillendirilebilir veya film veya elyaf olarak geliştirilebilir. İmalatının bir aşamasında her plastik akabilir. Plastik kelimesi, birçok formun esneklik özelliğine sahip olan dövülebilir olmasından türetilmiştir. Mühendisler çoğu üründe komponent parçalar olarak plastiğe yönelirler çünkü hafiftir, nispeten ucuzdur ve dayanıklıdır. Birçok ürünün maliyetini düşürdü ve bugün birçok ürün plastik olmadan var olamazdı.  

Plastik Mühendisleri 

Plastiklerin geliştirilmesi yeni bir çalışma alanı başlattı: Plastik Mühendisleri! Polimer malzemelerin özelliklerini inceler ve plastik parçalara şekil verebilen makineler geliştirirler. Cep telefonu kılıfları, ayakkabı tabanları ve sırt çantalarının tekerlekleri gibi parçalara ihtiyaç duyan diğer mühendislerin ihtiyaçlarını karşılamak için plastik kalıplamanın yollarını araştırıyorlar. Ayrıca, yüksek veya düşük sıcaklığa veya tekrarlayan harekete daha iyi tepki veren yeni malzemeler arayarak plastiklerin performansını iyileştirmeye çalışırlar.  

Kısa Zaman Çizelgesi 

  • 1907: Sentetik bir polimer olan Bakalit bazlı ilk plastik Leo Hendrik Baekeland tarafından yaratıldı. Bakalit, ısıtıldıktan sonra şeklini koruyan icat edilen ilk plastiktir. 
  • 1908: Selofan İsviçreli kimyager Jacques Brandenberger tarafından keşfedildi. 
  • 1920'ler: Selüloz asetat, akrilikler (Lucite & Plexiglas) ve polistiren üretildi. 
  • 1957: General Electric, polikarbonat plastikler geliştirdi. 
  • 1968: Suni ve sentetik elyaf tüketimi ABD'de doğal elyafların başında 
  • 1987: Nipon Zeon, düşük sıcaklıklarda bükülebilmesi ve bükülebilmesi için "hafızalı" plastik geliştirdi, ancak 37 Santigrat derecenin üzerinde ısıtıldığında hemen orijinal şekline geri dönüyor! 
  • 1990'lar: Plastik geri dönüşüm programları yaygındır ve eski plastikler için yeni kullanım sunar

Gündelik Nesnelerin Pre-Plastik Tarihçesi   

sangriana-bigstock.com

Diş fırçası 

Bilinen en eski diş fırçası, çiğnenmiş veya ezilmiş dallardan yapılmış bir "çiğneme çubuğu" idi. Bu tür diş hijyeni binlerce yıl öncesine dayanmaktadır. Daha yakın zamanlarda, kıllar veya domuz kılları tel kullanılarak birbirine sarılmış kemik saplı diş fırçaları üretildi. Bu tarz, 1600'lerin başlarından 1800'lerin ortalarına kadar popülerdi, ancak sap bazen ahşaptan yapılmıştı. Bir sonraki büyük tasarım değişikliği, Naylonun piyasaya sürülmesiyle ortaya çıktı. Bu sentetik malzeme ilk olarak 1938'de diş fırçasına uygulandı. 1939'da mühendisler fırçalamanın etkinliğini artırmak için elektrikli diş fırçaları geliştirmeye başladı. İlk gerçek elektrikli diş fırçası 1939'da İsviçre'de geliştirildi. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Squibb 1960 yılında elektrikli bir diş fırçası, ardından 1961'de General Electric şarj edilebilir bir kablosuz diş fırçası çıkardı. Başlangıçta ipek ipliğinden yapılmış diş ipi bile wasn Plastik ve sentetik malzemelerin ortaya çıkmasına kadar popüler hale geldi.  

bm_photo-bigstock.com

Kalem 

Kağıdın icadından bu yana ilk üç bin yıl boyunca, çoğu insanın kullandığı yazı aracı, bir kuyucuğa batırılmış bir kuş tüyü - genellikle bir kazdı. Seri üretilen çelik kalem uçları, hat üzerinde daha fazla kontrol sağlayan 1800'lerin başında ortaya çıkmaya başladı. Birinci Dünya Savaşı sırasında kalemler, vulkanit olarak bilinen sert, genellikle siyah, kauçuk bir maddeden yapılmaya başlandı. Erken renkli plastikler 1920'lerde tanıtıldı. Sheaffer, farklı renklerde selüloitten yapılmış kalemleri tanıttı. Bunlar çok pahalıydı, ancak o kadar popülerdi ki, birkaç yıl içinde çoğu dolma kalem üreticisi, bazı metal ve ahşap tasarımların yerine yeni sentetik malzemeden kalemler sunmaya başladı. Bununla birlikte, ince yazı aletlerinin maliyetini aşağıya ve çoğu insanın ulaşabileceği yere getiren şey, plastiklerin yaygın kullanımı ve sızdırmaz tükenmez kalem mühendisliğiydi. 1960'lara gelindiğinde, tek kullanımlık tükenmez kalemler devraldı ve dolma kalemler bulunmaya devam ederken, bugün piyasada çok küçük bir paya sahip.  

big8183-bigstock.com

Gözlük 

Gözlükler orijinal olarak metal ve camdan yapılmıştır. Bununla birlikte, birisi özellikle güçlü bir reçete isterse, bardak burun üzerinde çok ağır dururdu. Plastikler, cam merceği daha hafif malzemelerle değiştirerek ve çerçevelerdeki metallerin çoğunu daha hafif, renkli plastiklerle değiştirerek camlarda devrim yarattı. Ancak menteşelerin çoğu hala metalden yapıldığı için çerçevede hala metal var. Ve tabii ki, sentetik malzemeler geliştirilmeden kontakt lens olmazdı.

  • Kısıtlamalar: Malzeme, zaman, ekibin büyüklüğü vb. ile ilgili sınırlamalar.
  • Kriterler: Tasarımın genel boyutu vb. gibi karşılaması gereken koşullar.
  • Mühendisler: Dünyanın mucitleri ve problem çözücüleri. Mühendislikte yirmi beş ana uzmanlık tanınır (infografiğe bakın).
  • Mühendislik Tasarım Süreci: Süreç mühendisleri sorunları çözmek için kullanır. 
  • Mühendislik Zihni Alışkanlıkları (EHM): Mühendislerin düşündüğü altı benzersiz yol.
  • Yineleme: Test ve yeniden tasarım bir yinelemedir. Tekrarla (birden çok yineleme).
  • Prototip: Test edilecek çözümün çalışan bir modeli.
  • Geri Dönüşüm: Atılmaya hazır malzemelerin alınması ve yeniden kullanılabilir malzemelere dönüştürülmesi (değiştirilmesi) işlemidir.

İnternet Bağlantıları

Önerilen Kaynaklar

  • American Plastic: A Cultural History, Jeffrey L. Meikle (ISBN: 978-0813522357) Plastik Mühendisliği, RJ Crawford (ISBN: 978-0750637640)

Yazma aktivitesi 

  • Plastikler kullanılmadan uzay uçuşunun mümkün olup olmayacağını açıklayan bir makale veya paragraf yazın. Bakış açınızı desteklemek için örnekler verin.  
  • Şehrinizde geri dönüşümün nasıl çalıştığını açıklayan bir makale veya paragraf yazın. Mühendislerin geri dönüştürülmüş malzemeleri yeni ürünlere nasıl dahil ettiklerine dair örnekler verin.

Müfredat Çerçevelerine Uyum

Not: Bu serideki tüm Ders Planları ABD ile uyumludur Ulusal Bilim Eğitimi Standartları (tarafından üretilen Ulusal Araştırma Konseyi ve Ulusal Fen Bilimleri Öğretmenleri Derneği) ve varsa Uluslararası Teknoloji Eğitimi Derneği Teknolojik Okuryazarlık Standartları ve Ulusal Matematik Öğretmenleri İlkeleri ve Okul Matematiği Standartları Konseyi tarafından onaylanmıştır.

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları K-4 Sınıfları (4-9 yaş)

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

  • Nesnelerin ve malzemelerin özellikleri 

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji 

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri 
  • Doğal nesneler ve insanlar tarafından yapılan nesneler arasında ayrım yapma yetenekleri 

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Kaynak türleri 
  • Ortamlardaki değişiklikler 

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Bir insan çabası olarak bilim 

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş)

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

  • Maddedeki özelliklerin özellikleri ve değişiklikleri 

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri 
  • Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar 

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Riskler ve faydalar 
  • Toplumda bilim ve teknoloji 

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Bilim tarihi 

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 9-12. Sınıflar (14-18 yaş)

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler 

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Maddenin yapısı ve özellikleri 

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

  • Teknolojik tasarım yetenekleri 
  • Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar 

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Çevre kalitesi 

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

  • Tarihsel bakış açıları

Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar

Teknolojinin Doğası

  • Standart 3: Öğrenciler, teknolojiler arasındaki ilişkiler ve teknoloji ile diğer çalışma alanları arasındaki bağlantılar hakkında bir anlayış geliştireceklerdir.

Teknoloji ve Toplum

  • Standart 4: Öğrenciler teknolojinin kültürel, sosyal, ekonomik ve politik etkilerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
  • Standart 5: Öğrenciler teknolojinin çevre üzerindeki etkilerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
  • Standart 7: Öğrenciler teknolojinin tarih üzerindeki etkisine dair bir anlayış geliştirecekler.

Dizayn

  • Standart 8: Öğrenciler tasarımın niteliklerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
  • Standart 9: Öğrenciler bir mühendislik tasarımı anlayışı geliştireceklerdir.

Teknolojik Bir Dünya İçin Yetenekler

  • Standart 13: Öğrenciler, ürünlerin ve sistemlerin etkisini değerlendirme becerilerini geliştireceklerdir.

Tasarlanmış Dünya

  • Standart 19: Öğrenciler, üretim teknolojileri hakkında bir anlayış geliştirecek ve bunları seçebilecek ve kullanabilecektir.

Plastik Avı!

Birinci Adım: Ekip olarak evinizde, sınıfınızda veya oyun alanında bulabileceğiniz eşyalar hakkında düşünün. Plastikten yapılmış hiçbir bileşen parçası olmayan herhangi bir öğe belirleyebilir misiniz?

Mutfak eşyaları Banyo Ürünleri Sınıf Öğeleri   Spor malzemeleri
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sorular:

  1. Plastik içermeyen ürünleri bulmak sandığınızdan daha mı zordu?

 

 

 

 

  1. Plastiksiz bulduğunuz ürünler arasında ortak yönleri nelerdi?

 

 

 

 

  1. Bulduğunuz ürünlerden birini yeniden tasarlıyor olsaydınız, herhangi bir bileşen parçasını plastiğe dönüştürür müydünüz? Neden? Neden olmasın?

 

 

 

 

  1. Plastik olmadan CD'lerin mümkün olacağını düşünüyor musunuz? Neden? Neden olmasın?

 

 

 

 

  1. Geri dönüşüm neden önemlidir?

 

 

 

 

Birinci Adım: Ekip olarak, plastik icat edilmeden imkansız olacağını düşündüğünüz dört makinenin veya ürünün bir listesini hazırlayın. Her biri için aşağıdaki soruları yanıtlayın:

 

  Ürünün% kaçı plastiktir? Plastik olmadan bu neden imkansız olsun? Bu makine veya ürün dünyayı nasıl etkiledi?
1-

 

 

 

 

 

2-

 

 

 

 

 

3-

 

 

 

 

 

4-

 

 

 

 

 

 

Adım İki: Buradaki zorluk, bu çalışma sayfasının ilk bölümünde belirlediğiniz dört ürün veya makinenin herhangi birindeki plastiğin bir kısmını geri dönüştürmeyi kolaylaştırmak için değiştirmek üzere bir "mühendisler" ekibi olarak çalışmaktır. Bunun yerine hangi malzemeleri kullanacağınızı, performansı, fiyatı veya estetiği nasıl etkileyeceğini tartışın. Ardından fikirlerinizi sınıfa üç şekilde sunun:

  • Ürününüzün ne yaptığını ve plastik olduğunu düşündüğünüz yüzdesini tanımlayın.
  • Hangi bileşenleri başka malzemelerle değiştireceğinizi açıklayın; Yedek malzemeleri nasıl seçtiğinizi ve yeni malzemelerin ürünün ağırlığını, maliyetini ve işlevselliğini nasıl etkileyeceğini açıklayın.
  • Bu ürünün mevcut tasarım kadar etkili olup olmayacağını, üretilmesinin daha maliyetli olup olmayacağını ve geri dönüştürmenin nasıl daha kolay olacağını tahmin edin.
  • Ekibinizin plastiklerin ortak ürünlere dönüştürülmesinin dünyayı nasıl etkilediğine inandığını açıklayın.

İndirilebilir Öğrenci Tamamlama Sertifikası