Sinh viên tìm hiểu cách các thành phần của bê tông có thể được sửa đổi để thay đổi các đặc tính của bê tông. Họ sử dụng kiến thức của mình để làm ra những tấm lợp bê tông đáp ứng các tiêu chí thiết kế và hiệu suất cụ thể.
Bằng cách kết hợp các tài liệu hàng ngày vào các bài học khoa học, chương trình Mô-đun Thế giới Vật liệu (MWM) tại Đại học Northwestern đã tìm ra giải pháp giúp sinh viên hứng thú với việc học khoa học đồng thời giúp giáo viên đáp ứng các tiêu chuẩn giáo dục quốc gia và tiểu bang.
Các mô-đun dễ tổ chức và chạy không tốn kém. Chúng có thể được kết hợp vào bất kỳ lớp khoa học nào vì phạm vi rộng của các môn học được đề cập trong các phần Dự án Hoạt động và Thiết kế. Mỗi mô-đun là một đơn vị khoa học bổ sung, mất 1-3 tuần thời gian trên lớp (khoảng 10 giờ) để hoàn thành.
MWM sẽ mang đến cho sinh viên cơ hội để hiểu thế giới xung quanh theo cách mà họ chưa từng trải qua trước đây. Các học phần thúc đẩy nhận thức về vai trò của khoa học và công nghệ trong xã hội và hướng dẫn sinh viên kiểm soát tốt hơn công việc của họ.
Xem nhanh mô-đun
Hoạt động 1: Săn tìm các đồ vật làm bằng bê tông
Bằng cách xác định các đồ vật cụ thể trong môi trường xung quanh chúng, học sinh nhận ra việc sử dụng rộng rãi bê tông làm vật liệu cơ sở hạ tầng. Từ quan sát của mình, học sinh suy ra lý do tại sao bê tông là vật liệu cơ sở hạ tầng phổ biến nhất được sử dụng hiện nay.
Hoạt động 2: So sánh các loại xi măng khác nhau
Học sinh quan sát các thay đổi xảy ra khi xi măng đông cứng và kết luận rằng quá trình đông cứng xi măng bao gồm các biến đổi hóa học và vật lý. Học sinh cũng tìm hiểu tác dụng của phụ gia đối với xi măng.
Hoạt động 3: So sánh các công thức bê tông khác nhau
Học sinh làm các mẫu bê tông bằng các công thức khác nhau. Họ phát hiện ra rằng tỷ trọng của bê tông có thể được thay đổi bằng cách thay đổi tỷ lệ của các thành phần của nó – cốt liệu thô, cốt liệu mịn, xi măng và nước.
Hoạt động 4: Kiểm tra các tính chất của bê tông
Sử dụng các mẫu đã làm ở Hoạt động trước, học sinh quan sát tỷ lệ các thành phần của bê tông ảnh hưởng như thế nào đến cường độ và độ giòn của bê tông.
Hoạt động 5: Gia cố bê tông
Học sinh kiểm tra ảnh hưởng của ba loại vật liệu gia cố – thanh kim loại, tấm chắn và các mảnh sợi – đến cường độ và độ giòn của bê tông. Họ đưa ra kết luận về cách mà mỗi loại cốt thép cải thiện các đặc tính của bê tông.
Dự án thiết kế 1: Thiết kế ngói lợp bằng bê tông
Sử dụng những gì đã học về bê tông từ các Hoạt động, sinh viên thiết kế và thử nghiệm các nguyên mẫu của ngói lợp bê tông. Để được coi là thành công, các nguyên mẫu phải đáp ứng các tiêu chí thiết kế và hiệu suất cụ thể.
Dự án thiết kế 2: Thiết kế một sản phẩm bê tông mới
Các công dụng có thể có của bê tông được khám phá trong Dự án thiết kế này. Sinh viên thiết kế và thử nghiệm các nguyên mẫu của một sản phẩm cụ thể mới mà họ lựa chọn và dựa trên dữ liệu của họ, rút ra kết luận về tính khả thi của sản phẩm đề xuất của họ.
Hoạt động mở rộng 1: Sự phân huỷ hoá học trong bê tông
Trong phần A, học sinh so sánh độ xốp của các công thức bê tông khác nhau bằng cách đo điện trở của công thức. Trong Phần B, học sinh khám phá ảnh hưởng của tỷ lệ nước trên xi măng đến sự phân hủy hóa học của bê tông do axit. Họ sử dụng dữ liệu từ Phần A để giải thích kết quả và mô tả cơ chế mà hóa chất làm suy giảm bê tông.
Hoạt động mở rộng 2: Làm bê tông “
dẻo “ Học sinh sử dụng các lớp sợi thủy tinh để làm cho bê tông có vẻ dẻo. Họ trở nên đánh giá cao hơn tính linh hoạt của bê tông như một vật liệu cơ sở hạ tầng khi họ nhìn thấy một loại bê tông dẻo có thể uốn cong và kéo giãn dễ dàng khi có tải trọng đặt lên nó.
Kết nối với chương trình giảng dạy của bạn
Các mô-đun của Thế giới Vật liệu rất đơn giản để tổ chức và chạy không tốn kém. Chúng được thiết kế để dễ dàng kết hợp vào bất kỳ phòng thí nghiệm khoa học hoặc bài giảng khoa học cấp trung học cơ sở hoặc trung học phổ thông nào. Biểu đồ dưới đây liệt kê các chủ đề được đề cập trong các phần Hoạt động và Dự án Thiết kế của học phần này.
|
Vật lý & Khoa học Vật lý
Địa chất & Khoa học Trái đất
|
Hóa học
Nghệ thuật ngôn ngữ
|
Sinh học và Khoa học Đời sống
toán học
Giáo dục kỹ thuật
|
Xây dựng hồ bơi
| Vì vậy, bạn muốn xây dựng một đường viền bê tông xung quanh bể bơi ngoài trời của bạn.
Câu hỏi Công thức bậc hai có thể giúp bạn tìm các tham số như thế nào?
|
Giải pháp và đầu mối trong mô-đun bê tông .Căn chỉnh tiêu chuẩn
| Tiêu chuẩn điểm chuẩn AAAS |
|
Tiêu chuẩn NSES |
|
| Lớp 9-12 |  Kiểu dáng |
Lớp 9-12 | Kiểu dáng |
| 1. Bản chất của Khoa học | A. Khoa học như sự điều tra | ||
|
Nghiên cứu khoa học |
       |
Khả năng nghiên cứu khoa học |
|
|
Doanh nghiệp khoa học |
|
Tìm hiểu nghiên cứu khoa học |
|
| 2. Bản chất của Toán học |
|
B. Khoa học vật lý | |
|
Toán học, khoa học và công nghệ |
|
Cấu trúc và tính chất của vật chất |
|
| 3. Bản chất của công nghệ |
|
Phản ứng hoá học |
|
|
Công nghệ và khoa học |
|
Chuyển động và lực |
|
|
Thiết kế và hệ thống |
|
C. Khoa học Đời sống |
|
|
Các vấn đề về công nghệ |
|
Sự phụ thuộc lẫn nhau của các sinh vật |
|
| 4. Cài đặt vật lý |
|
Vật chất, năng lượng và tổ chức trong hệ thống sống |
|
|
Cấu trúc của vật chất |
|
D. Khoa học Trái đất và Không gian |
|
|
Chuyển động |
|
Năng lượng trong hệ thống trái đất |
|
|
Lực lượng của tự nhiên |
|
Chu trình địa hóa |
|
| 5. Môi trường sống |
|
E. Khoa học và Công nghệ | |
|
Dòng chảy của vật chất và năng lượng |
|
Khả năng thiết kế công nghệ |
|
| 8. Thế giới được thiết kế |
|
Hiểu biết về khoa học và công nghệ |
|
|
Vật liệu và sản xuất |
|
F. Khoa học trong quan điểm cá nhân và xã hội |
|
| 11. Chủ đề chung |
|
Tài nguyên thiên nhiên |
|
|
Hệ thống |
|
KH&CN trong những thay đổi cục bộ, quốc gia và toàn cầu |
|
|
Thường xuyên và thay đổi |
|
G. Lịch sử và Bản chất của Khoa học |
|
| 12. Thói quen của Tâm trí |
|
Khoa học như một nỗ lực của con người |
|
|
Tính toán và ước lượng |
|
Quan điểm lịch sử |
|
|
Kĩ năng giao tiếp |
|
Hoạt độngĐoạn ghi hình
| Matthew Hsu nói về Bê tông: Một mô-đun cơ sở hạ tầng | ||
 Xem video trên Youtube |
Tài nguyên
Bê tông cốt
sợi Mô tả cách sợi được sử dụng để gia cố bê tông. Bao gồm lý thuyết, đặc tính và công dụng của nó.
Hiệp hội xi măng Portland
Cung cấp thông tin về xi măng và bê tông cho nhiều nhu cầu về cơ sở hạ tầng.