Пластмасса и современные материалы: свойства, обработка и профессии будущего
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся объяснят связь между строением, свойствами и применением пластмасс, сравнят не менее двух способов обработки и отделки изделий, а также представят особенности профессий нанотехнолога и наноинженера.
- Сформировать представление о пластмассах, современных композитных и наноматериалах, их получении, свойствах и областях применения.
- Научить выбирать способ обработки и отделки пластмассового изделия с учётом его назначения и свойств материала.
- Развивать умение исследовать образцы, фиксировать наблюдения в таблице, моделировать изделие и аргументировать техническое решение.
- Воспитывать ответственное отношение к выбору материалов, безопасной работе с инструментами и экологическим последствиям использования пластмасс.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к современным материалам и осознают связь школьных знаний с будущим профессиональным выбором.
- Понимают необходимость рационального использования пластмасс и раздельного сбора отходов.
- Осознают личную ответственность за соблюдение правил безопасной работы с материалами и инструментами.
- Развивают готовность к самостоятельному выбору задания и уважению к мнению участников группы.
Метапредметные
- Извлекают информацию из учебного текста, изображения, видеоматериала и результатов наблюдений.
- Сравнивают материалы по заданным признакам, устанавливают причинно-следственные связи между свойствами и применением.
- Планируют исследование, фиксируют результаты в таблице и формулируют вывод на основе наблюдений.
- Сотрудничают в группе, распределяют роли, представляют результат и аргументированно отвечают на вопросы.
- Используют цифровые ресурсы для поиска и визуализации информации о современных материалах и профессиях.
Предметные
- Знать основные свойства пластмасс: малую плотность, прочность, диэлектрические свойства, химическую стойкость и способность размягчаться при нагревании.
- Объяснять, что пластмассы получают переработкой полимеров с добавлением наполнителей, красителей и других компонентов.
- Различать механическую обработку, термическое формование и способы отделки пластмассовых изделий.
- Уметь выбирать безопасный способ обработки и отделки изделия по его назначению.
- Различать трудовые функции нанотехнолога и наноинженера и приводить примеры применения наноматериалов.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к направлениям, связанным с материалами, конструированием и инженерией.
- Оценивают экологические и социальные последствия применения одноразовых пластмасс.
- Проявляют самостоятельность при выборе уровня задания и формата творческого результата.
- Осознают ценность точности, аккуратности и безопасности технологической деятельности.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель исследования свойств образцов и планируют последовательность действий.
- Распределяют время и роли при выполнении группового задания.
- Сверяют результат с критериями, выявляют ошибку и предлагают способ её исправления.
- Осуществляют самооценку понимания материала с помощью листа самооценки и сигнала «Светофор».
Познавательные УУД
- Классифицируют материалы по происхождению, свойствам и области применения.
- Устанавливают связь между составом, свойствами, способом обработки и назначением изделия.
- Проводят простое исследование образцов, сравнивают результаты и делают вывод.
- Моделируют конструкцию изделия из пластмассы и выбирают подходящую технологию обработки.
- Работают с текстом учебника, таблицей, изображением и цифровой схемой.
Коммуникативные УУД
- Распределяют обязанности в группе: исследователь, секретарь, технолог, докладчик.
- Задают уточняющие вопросы и формулируют аргументированный ответ.
- Согласуют общее решение при выборе материала и способа обработки.
- Представляют модель или проект, принимают конструктивную обратную связь.
- Соблюдают правила делового диалога и уважительно относятся к альтернативным решениям.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить безопасные образцы пластмасс: бутылочную крышку, фрагмент упаковки, пластиковую линейку, корпус изделия, кусок оргстекла или поликарбоната; острые края заранее закрыть лентой.
- Распечатать на каждого ученика лист исследователя с графами «Образец», «Наблюдаемое свойство», «Возможное применение», «Способ обработки», «Вывод».
- Подготовить на каждую группу карточки с описаниями материалов: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, оргстекло, композит и наноматериал.
- Подготовить карточки трёх уровней сложности: базовые задания на распознавание свойств, повышающие на выбор технологии, творческие на проектирование изделия.
- Вывести на экран фотографии изделий из пластмасс, композитных материалов и наноматериалов, а также схему «состав — свойство — применение».
- Подготовить короткий видеоматериал или анимацию об изготовлении пластмассового изделия и безопасный ЭОР о профессиях нанотехнолога и наноинженера.
- Подготовить для групп картон, шаблоны, цветную бумагу, маркеры, ножницы с закруглёнными концами, клей и стикеры для моделирования изделия.
- Разместить на доске памятку: «Не нагревать пластмассу самостоятельно; не использовать неизвестные вещества; работать только по инструкции; отходы сортировать».
- Подготовить проектор, компьютер, интерактивную доску, таймер и колонки; проверить доступ к ЭОР заранее.
- Распечатать по одному листу самооценки на каждого ученика и по одному комплекту критериев творческого задания на группу.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: организовать класс, вызвать интерес к теме и обозначить практическую проблему.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, что на столе есть тетрадь, ручка и лист исследователя. Сегодня мы будем не только читать текст учебника, но и работать как инженеры: наблюдать, сравнивать, выбирать материал и проектировать изделие." | Проверяют готовность, получают лист исследователя, занимают места в группах по четыре человека. |
2 мин | Учитель показывает на экране пластиковую бутылку, медицинский имплант, корпус телефона и защитное покрытие: "Перед вами изделия из материалов, созданных человеком. Почему один и тот же материал может быть одновременно лёгким, прочным и удобным для обработки? Всегда ли пластмасса вредна? Какие специалисты создают материалы с заданными свойствами?" | Высказывают предположения: "Свойства зависят от состава и обработки", "Пластмасса бывает разной", "Нужны инженеры и химики". Формулируют вопросы к уроку. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что пластмасса — не одно конкретное вещество, а большая группа материалов с разными свойствами. Теперь выясним, от чего эти свойства зависят и как технолог выбирает способ работы с изделием."
Этап 2. Актуализация знаний и постановка проблемы (6 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о материалах и выявить затруднение, которое потребует нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель организует игру «Материаловедческое бинго»: "На экране показаны предметы: ложка, окно, кабель, бутылка, корпус прибора и спортивный шлем. За одну минуту распределите их по материалам и назовите предполагаемое свойство, важное для каждого предмета." | В парах распределяют предметы, записывают признаки: прозрачность, прочность, гибкость, электроизоляция, лёгкость. |
2 мин | Учитель задаёт проблемный диалог: "Почему из металла не делают все лёгкие корпуса? Почему стекло нельзя заменить любой пластмассой? Как понять, можно ли деталь пилить, сверлить, сгибать или полировать?" Учитель фиксирует на доске слова «свойство», «назначение», «технология». | Отвечают: "Материалы отличаются прочностью, массой и температурной стойкостью"; "Способ обработки зависит от свойств и назначения". Называют неизвестные им признаки. |
2 мин | Учитель предлагает прочитать в учебнике фрагмент о полимерах и пластмассах, используя приём «Инсерт»: "Поставьте знак плюс рядом с новым, галочку рядом с известным, вопрос — рядом с непонятным. Нас интересуют состав, получение и свойства пластмасс." | Читают фрагмент, делают пометки, формулируют один вопрос по тексту и передают его учителю через стикер. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы уже умеем узнавать материал по внешнему виду, но пока не можем уверенно объяснить, какой способ обработки выбрать. Значит, нам нужно исследовать свойства пластмасс и связать их с технологией."
Этап 3. Целеполагание и план исследования (4 мин)
Цель этапа: совместно сформулировать цель урока и спланировать исследовательскую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём «Снежный ком»: "Сначала каждый запишите, что нужно узнать, чтобы изготовить безопасное и полезное пластмассовое изделие. Затем обсудите запись в паре, объединитесь с соседней парой и выберите три главных вопроса." | Индивидуально записывают вопросы, обсуждают их и формулируют: "Какие свойства имеют пластмассы? Как их получают? Чем и как их обрабатывают? Кто создаёт новые материалы?" |
2 мин | Учитель показывает план на доске: "Проверяем свойства образцов; сопоставляем свойства и применение; выбираем обработку и отделку; моделируем изделие; знакомимся с профессиями будущего. Согласны ли вы с таким планом?" | Уточняют план, записывают тему и цель урока в тетради, распределяют роли внутри группы. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "План принят. Работая по нему, мы должны прийти не к списку терминов, а к обоснованному техническому решению: какой материал выбрать и как его обработать."
Этап 4. Открытие нового знания: исследование материалов (10 мин)
Цель этапа: исследовать свойства пластмасс и установить связь между свойством, составом, получением и применением.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает правила: "Рассматриваем образцы, сравниваем их массу и гибкость только безопасными способами. Не царапаем материал острыми предметами, не нагреваем образцы и не используем неизвестные вещества. Результат фиксируем в таблице, а не полагаемся только на впечатление." | Повторяют правила, назначают в группе исследователя, секретаря, технолога и докладчика. |
5 мин | Учитель раздаёт образцы и карточки: "Исследуйте три образца. Опишите внешний вид, гибкость, предполагаемую прочность, прозрачность и возможное применение. Затем прочитайте карточку о материале и проверьте гипотезу. Запишите не только признак, но и его технологическое значение." | Рассматривают образцы, осторожно сгибают разрешённые детали, сравнивают их, заполняют таблицу. Формулируют выводы: "Полиэтилен гибкий и водостойкий, поэтому подходит для упаковки"; "Оргстекло прозрачно и легче стекла, поэтому используется в защитных экранах". |
3 мин | Учитель организует обсуждение: "Пластмассы получают на основе полимеров. В состав могут входить наполнители, красители и пластификаторы. Посмотрите на схему: состав изменяют — свойства изменяются — область применения расширяется. Какие современные материалы вы видите на экране? Чем композит отличается от обычной пластмассы? Что дают наноматериалы?" | Отвечают: "Композит сочетает свойства разных компонентов"; "Наноматериалы имеют очень малый размер структурных элементов и могут придавать материалу новые свойства". Сопоставляют свойства с применением. |
Запись в тетрадях
- Пластмассы — материалы на основе полимеров с заданными добавками и свойствами.
- Основные свойства: малая плотность, прочность, электроизоляция, химическая стойкость, возможность формования.
- Цепочка выбора материала: назначение изделия → требуемое свойство → материал → способ обработки → отделка.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Наше исследование показало: материал выбирают не по названию, а по требуемым свойствам. Теперь применим этот вывод к конкретному изделию и определим технологию его изготовления."
Этап 5. Способы обработки и творческое моделирование (9 мин)
Цель этапа: научить выбирать способ обработки и отделки пластмассового изделия через моделирование.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на экране схему: "Механическая обработка включает разметку, пиление, сверление, опиливание и шлифование. Термическое формование позволяет сгибать или придавать форму размягчённому материалу, но выполняется только на оборудовании и под контролем учителя. Для отделки применяют зачистку, полирование, окрашивание, нанесение наклеек или защитного покрытия." | Составляют в тетради краткую таблицу «Способ — результат — пример». Называют пример: "Сверление нужно для отверстий, шлифование — для удаления неровностей, окрашивание — для изменения внешнего вида". |
4 мин | Учитель предлагает творческое задание: "Спроектируйте органайзер для рабочего стола, держатель кабеля или экологичный контейнер. Выберите один материал из карточек, укажите три требуемых свойства, два способа обработки и один способ отделки. Сделайте модель из картона или эскиз с подписями. Решение должно быть не только красивым, но и обоснованным." | В группах выбирают изделие, создают эскиз или макет, подписывают материал, свойства, обработку и отделку. Сильные ученики дополнительно предлагают способ повторного использования или переработки изделия. |
2 мин | Учитель проводит мини-игру «Технологический совет»: "Каждая группа за тридцать секунд назовёт изделие и закончит фразу: ‘Мы выбрали этот материал, потому что…’. Остальные могут задать один вопрос: ‘Почему не другой материал?’" | Представляют модели, отвечают: "Мы выбрали полипропилен из-за прочности и влагостойкости; выполним разметку, сверление и зачистку; отделаем наклейкой". Задают вопросы и прикрепляют стикер с сильной стороной проекта. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы доказали, что обработка начинается с анализа назначения изделия. Теперь проверим индивидуально, каждый ли может применить алгоритм без подсказки группы."
Этап 6. Самостоятельная работа и профессии современных материалов (8 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм выбора технологии, дифференцировать задания и связать тему с профессиональным самоопределением.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель предлагает выбор уровня: "Вариант А: соотнесите четыре свойства с изделиями и выберите способ обработки. Вариант Б: объясните, почему для защитного экрана выбирают прозрачный ударопрочный материал, и составьте технологическую последовательность. Вариант В: предложите материал для лёгкого корпуса прибора и аргументируйте экологическое решение. Выберите посильный уровень, но при желании переходите выше." | Индивидуально выполняют выбранный вариант. В варианте А соединяют пары «свойство — применение»; в вариантах Б и В составляют аргументированный ответ по цепочке «назначение — свойство — материал — обработка». |
2 мин | Учитель включает короткий ЭОР о профессиях: "Нанотехнолог исследует и получает материалы со свойствами на уровне наноструктур. Наноинженер проектирует устройства и технологии, где эти материалы применяются. Внимательно выпишите, чем отличаются задачи специалистов." | Смотрят фрагмент, записывают различие: "Нанотехнолог изучает и создаёт материал, наноинженер разрабатывает конструкцию или технологию его применения". |
2 мин | Учитель проводит проверку «Светофор»: "Покажите зелёную карточку, если можете выбрать способ обработки; жёлтую, если нужна тренировка; красную, если требуется объяснение. Поднимите руку те, кто мог бы попробовать себя в одной из профессий, и назовите причину." | Показывают карточку, называют конкретное затруднение или уверенный навык, связывают интерес с профессией: "Мне интересна работа с приборами", "Мне нравится проектировать изделия". |
Эталон решения
Для изделия «держатель кабеля» возможен такой ответ: 1) назначение — удерживать кабель и не повреждать его; 2) свойства — гибкость, прочность, электроизоляция; 3) материал — пластмасса на основе полимера, подходящая для формования; 4) обработка — разметка, вырезание или формование, зачистка краёв; 5) отделка — окрашивание или нанесение маркировки; 6) проверка — держатель не имеет острых кромок, сохраняет форму и не пережимает кабель.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Индивидуальная работа показала, что алгоритм можно применять к разным изделиям. Мы также увидели, что современные материалы открывают новые профессии. Осталось подвести итог и определить, какие знания вы действительно забираете с урока."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осмыслить результат, выявить затруднения, оценить работу и объяснить домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает лист самооценки: "Закончите три фразы: ‘Сегодня я узнал…’, ‘Теперь я умею…’, ‘Мне ещё нужно разобраться…’. Оцените себя по шкале от одного до трёх: могу объяснить свой выбор материала — могу выбрать обработку — могу различить профессии." | Заполняют лист самооценки, формулируют конкретный результат и затруднение. |
1 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: "Почему пластмасса может иметь разные свойства и как технолог понимает, что с ней делать?" | Отвечают: "Свойства зависят от состава и строения материала; технолог учитывает назначение изделия и выбирает подходящую обработку". |
2 мин | Учитель объясняет домашнее задание: "Выберите базовый, повышающий или продвинутый уровень. Для всех обязательны правила безопасности и краткий вывод о рациональном использовании пластмасс. Перед выходом ответьте на контрольные вопросы на доске." | Записывают выбранный уровень, отвечают на вопросы: "Назовите два свойства пластмасс", "Какой способ отделки выберете для корпуса изделия?", "Чем нанотехнолог отличается от наноинженера?". |
Учитель завершает урок: "Сегодня вы работали как исследователи и технологи: наблюдали свойства материалов, связывали их с применением и создавали собственные модели. Важно помнить, что пластмасса — не просто бытовой предмет, а результат проектирования состава и технологии. Типичная ошибка — выбирать способ обработки, не учитывая назначение и безопасность. На следующем уроке мы продолжим работу с технологической документацией и подробнее разберём последовательность изготовления изделия."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — в модели или эскизе правильно указан материал, названы не менее трёх подходящих свойств, обоснованы два способа обработки и способ отделки, соблюдены критерии безопасности и проект представлен аргументированно.
- «4» — материал и основные свойства выбраны верно, способы обработки в целом подходят, но обоснование неполное или есть одна неточность в технологической последовательности.
- «3» — выполнена часть задания, назван материал или отдельное свойство, но связь между назначением, обработкой и отделкой раскрыта недостаточно; модель или эскиз читаемы.
- Ниже базового уровня — отсутствует объяснение выбора материала, нарушены правила безопасной работы или результат не позволяет определить назначение изделия.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какие свойства пластмасс помогают использовать их в быту и технике? | Проверка осознания ключевых предметных понятий. |
Как вы выбрали материал и способ обработки для своей модели? | Выявление умения устанавливать связь между назначением, свойством и технологией. |
Что было сложнее: исследовать образцы, выбрать обработку или представить профессию? | Определение индивидуальных точек затруднения и планирование коррекции. |
Какая профессия — нанотехнолог или наноинженер — вам ближе и почему? | Связь учебного содержания с профессиональным самоопределением. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что пластмассы получают на основе полимеров и могут иметь разные свойства благодаря составу и технологии изготовления. Мы научились выбирать обработку и отделку не случайно, а с учётом назначения изделия и безопасности. Вы попробовали себя в роли проектировщиков и познакомились с профессиями нанотехнолога и наноинженера. На следующем уроке мы продолжим превращать идею в технологически обоснованное изделие."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу по четырём изделиям из пластмассы: изделие, требуемое свойство, предполагаемый материал, способ обработки и способ отделки. Добавить два правила безопасной работы. | Закрепляет алгоритм выбора материала и технологии; при проверке обратить внимание на соответствие свойства назначению. |
Средний (повышающий) | Разработать технологическую последовательность изготовления небольшого держателя, органайзера или контейнера из пластмассы: не менее шести операций, включая разметку, обработку и отделку. Выполнить эскиз с подписями. | Развивает планирование и применение технологических знаний; проверить последовательность, реалистичность операций и безопасность. |
Продвинутый (дополнительный) | Создать мини-презентацию или инфографику о нанотехнологе и наноинженере: задачи специалистов, используемые материалы, область применения, необходимые качества и возможный экологический эффект. | Формирует исследовательские и цифровые навыки; при проверке оценить достоверность, различение профессий и аргументированность собственного вывода. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какие два свойства пластмасс вы считаете наиболее важными для техники?», «Почему способ обработки выбирают после анализа назначения изделия?», «Чем нанотехнолог занимается преимущественно, а чем наноинженер?», «Какое правило безопасности нельзя нарушать при обработке пластмассы?»
