Respire - Activité
Coup d'oeil
Niveau scolaire: 5 (3-5) Durée: 50 minutes Expendable Coût / Grp
Bien que sans frais ou des frais est nécessaire pour utiliser le matériel scolaire TeachEngineering dans votre classe, les leçons et les activités nécessitent souvent des fournitures matérielles.
Le coût est consomptible le coût estimatif des fournitures nécessaires pour chaque groupe d'étudiants participant à l'activité.
Tout équipement réutilisable qui est nécessaire pour enseigner l'activité ne figure pas dans cette estimation; voir les matériaux Liste / Fournitures pour les détails.
US $ 2.00 Taille du groupe: 2 Dépendance activité
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Saupoudrez Associated indique qu'une version abrégée de cette activité est disponible. Ces 60 minutes ou moins, « le goût de l'ingénierie » facile à préparation des activités sont destinées aux milieux d'apprentissage informel.
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programme d'études connexes
La plupart des matières scolaires dans TeachEngineering sont organisés hiérarchiquement; i.e. .. la plupart des activités pratiques font partie des leçons. cours sont regroupés en unités scolaires et ceux-ci à nouveau plusieurs jours sont regroupés dans les matières.
Certaines activités ou des cours, cependant, ont été développés pour rester seul, et par conséquent, ils pourraient ne pas être conforme à cette hiérarchie stricte.
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Les élèves explorent le processus inhalation / exhalation qui se produit dans les poumons lors de la respiration. L'utilisation de matériaux de tous les jours, chaque équipe d'étudiants crée une paire de modèle de poumons. Ce programme d'ingénierie rencontre de la prochaine génération des normes scientifiques (NGSS).
Connexion d'ingénierie
En étudiant le système respiratoire, les ingénieurs ont créé des technologies telles que la machine cœur-poumon, qui maintient en vie les patients lors de transplantations cardiaques. Les ingénieurs travaillent actuellement sur la création d'un poumon implantable, artificiel pour aider les personnes atteintes de maladies pulmonaires graves. Une façon que les ingénieurs étudient les systèmes complexes est en créant des modèles similaires, à la façon dont les élèves créent leurs propres poumons modèle dans cette activité.
Objectifs d'apprentissage
Après cette activité, les élèves devraient pouvoir:
- Décrire la fonction de l'appareil respiratoire.
- Créer un modèle des poumons et d'expliquer ce qui leur arrive lorsque vous inspirez et expirez.
- Donner des exemples de progrès techniques qui ont contribué à des systèmes respiratoires.
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Inspire, expire
Les étudiants sont introduits dans le système respiratoire, les poumons et l'air. Ils apprennent sur la façon dont les poumons et le diaphragme travail, la façon dont la pollution de l'air affecte les poumons et les fonctions respiratoires, des problèmes respiratoires généralisés et comment les ingénieurs nous aident à rester en bonne santé en concevant des machines et des médicaments qui su.
Middle School Leçon
Air = Polluted Poumons Pollués
Afin de mieux comprendre les rôles et les fonctions des composants du système respiratoire humain et notre besoin d'air pur, les étudiants construisent poumons modèles qui comprennent un diaphragme et la cavité thoracique. Les équipes d'étudiants conçoivent et construisent un masque visage prototype filtre de la pollution et d'utiliser leur modèle pulmonaire.
Moyen activité scolaire
Le cœur du problème
Cette leçon décrit comment fonctionne le système circulatoire, y compris le cœur, les vaisseaux sanguins et le sang. Les élèves apprennent les chambres et les valves du cœur, la différence entre les veines et les artères, et les différents composants du sang. Cette leçon couvre également les ingénieurs technologiques ont dev.
normes d'éducation
Chaque leçon de TeachEngineering ou l'activité est corrélée à un ou plusieurs scientifiques K-12, technologie, ingénierie ou mathématiques (STEM) normes éducatives.
Tous 100.000+ K-12 normes SOUCHES couvertes dans TeachEngineering sont recueillis, conservés et emballés par le réseau Normes de rendement (ASN). un projet de D2L (www.achievementstandards.org).
Dans l'ASN, les normes sont structurées hiérarchiquement: d'abord par la source; par exemple .. par état; dans la source par type; .. ou la science par exemple les mathématiques; dans le type de sous-type, puis par année d'études, etc.
NGSS: nouvelle génération des normes scientifiques - Science
- Définir un problème de conception simple qui reflète un besoin ou un désir qui comprend des critères précis pour la réussite et les contraintes sur les matériaux, le temps ou le coût. (3e année - 5) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Technology Association internationale et les éducateurs Ingénierie - Technologie
- Les progrès technologiques ont permis de créer de nouveaux dispositifs, de réparer ou de remplacer certaines parties du corps, et de fournir un moyen de mobilité. (3e année - 5) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
- Les matériaux ont de nombreuses propriétés différentes. (3e année - 5) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Colorado - Science
- Évaluer d'autres explications scientifiques concernant les fonctions de base du système du corps humain (5e année) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
- Créer et évaluer des modèles de systèmes du corps humain et des organes (5 e année) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Liste des matériaux
Chaque groupe a besoin:
- 2 litres bouteille en plastique vide avec bouchon
- 2 pailles en plastique; disponible à peu de frais dans les magasins d'alimentation de restaurants ou donnés par des chaînes de restauration rapide; ne pas utiliser les pailles flexibles
- 2 ballons 9 pouces
- Une plus grande ballonnet; par exemple, pour une boule de poinçon
- 2 bandes de caoutchouc
- Feuille de calcul du poumon. un par élève
Introduction / Motivation
Avez-vous déjà été dans le métro bondé ou bus? Vous avez probablement ne pouvait pas attendre de sortir où il n'y avait pas tant de gens et vous pouvez déplacer librement. Ceci est similaire au processus qui provoque l'air de circuler dans et hors de vos poumons. Les molécules d'air sont soit bondés en dehors (dans l'environnement) et veulent entrer dans les poumons où il y a moins de molécules d'air (inhalation), ou ils veulent aller dehors parce qu'ils sont trop serrés à l'intérieur des poumons (exhalation).
Les ingénieurs doivent comprendre le processus respiratoire afin de concevoir des machines et des médicaments pour aider les personnes dont le système respiratoire fonctionne correctement ou avec difficulté. Avez-vous déjà connu quelqu'un qui souffre d'asthme ou d'une pneumonie? Eh bien, les ingénieurs chimiques dispositifs de conception et de médicaments, tels que les inhalateurs remplis d'un bronchodilatateur adrénergique pour aider les gens à mieux respirer. Les ingénieurs ont également développé des poumons artificiels qui aident les gens à respirer tout en luttant contre les infections. Et les ingénieurs conçoivent aussi les systèmes qui aident les astronautes respirent facilement pendant un vol spatial, quand ils sont loin de l'atmosphère de la Terre.
Les ingénieurs utilisent des modèles pour étudier les processus complexes et mieux les comprendre. Dans cette activité, vous agirez comme des ingénieurs en construisant des modèles des poumons afin d'étudier le processus de respiration et ce qui se passe lorsque vous inspirez et expirez.
Vocabulaire / Définitions
bronches: Deux grands tubes reliés à la trachée qui transportent l'air vers et depuis les poumons.
Membrane: Une tablette de muscle étendant à travers le fond de la cage thoracique.
poumons: spongieuses, les organes respiratoires qui en forme de sac occupent la cavité thoracique, ainsi que le cœur. Ils fournissent de l'oxygène dans le sang et éliminer le dioxyde de carbone de celui-ci.
Avant l'activité
- Rassembler le matériel et faire des copies de la feuille de travail pulmonaire.
- Dans chacune des capsules de bouteilles de 2 litres, 2 trous forage qui sont juste assez grand pour une paille pour passer à travers. Astuce: Assurez-vous de percer les trous assez éloignés que les trous ne deviennent pas un grand trou!
- En utilisant une paire de ciseaux, couper le fond de chaque bouteille de 2 litres.
Avec les étudiants
- Décoller les étiquettes, le cas échéant, sur les bouteilles de 2 litres.
- Dites aux élèves que la bouteille de 2 litres représente la cavité thoracique humaine.
- Collez deux pailles à boire à travers les deux trous dans le bouchon de la bouteille.
- Placer un ballon de 9 pouces à la fin de chaque paille et les fixer avec des bandes de caoutchouc, comme représenté sur la figure 2.
- Dites aux élèves que les pailles représentent les bronches et les ballons représentent les poumons.
- Coller les extrémités du ballonnet de la paille à travers l'ouverture de la bouteille et visser fermement sur le couvercle.
- Étirer le plus grand ballon et placez-le sur le fond ouvert de la bouteille.
- Dites aux élèves que ce ballon représente plus le diaphragme. Maintenant, ils ont un modèle fini des poumons! (Voir la figure 3,) Ensuite, il est temps de faire le travail des poumons!
- Demandez aux élèves de compléter la feuille de calcul.
- Pour conclure, les équipes ont de faire des présentations de leurs poumons modèle, comme décrit dans la section d'évaluation.
Pièces jointes
Des conseils de dépannage
Lors de la coupe du fond de la bouteille en plastique, assurez-vous que les bords sont aussi lisse que possible pour ne pas déchirer le ballon au fond. Si les bords sont rugueux, les lier avec masquage ou du ruban adhésif.
Scellez toutes les fuites potentielles avec amure d'affiches.
Évaluation
- Comment les poumons fonctionnent-ils? Comment inspirez-vous et expirez?
- Votre changement de respiration lorsque vous exercer? Comment?
Activité d'évaluation intégrée
Présentation et discussion informelle: Avoir un ou plusieurs groupes utilisent leurs projets pour montrer comment le travail des poumons. Ensuite, avec la classe émettent l'hypothèse: Que se passerait-il au système respiratoire si l'on crevé il? Avoir un groupe percer la cavité (bouteille) ou un diaphragme (fond en caoutchouc) et montrent ce qui se passe dans les poumons si cette partie du corps est endommagée. (Réponse: Les poumons sont incapables de gonfler et / ou dégonfler si la cavité thoracique a une fuite Les poumons ne peuvent pas maintenir la différence de pression..) Discutez avec la classe: Ce que les ingénieurs pourraient faire pour aider à réparer une crevaison dans les poumons d'une personne?
Extensions d'activité
Demandez aux élèves de maladies respiratoires de recherche et la façon dont ils affectent la fonction du système respiratoire. Peuvent-ils modifier leur modèle pour montrer ce qui se passe dans les poumons avec ces maladies? Peuvent-ils démontrer sur leurs modèles ce qui a été fait pour aider les personnes ayant des problèmes respiratoires?
Les ingénieurs ont mis au point un poumon artificiel pour aider les gens à combattre l'infection. Le poumon artificiel est d'environ 18 pouces de long et se compose de membranes qui passent l'oxygène au sang et éliminer le gaz carbonique. Il est inséré dans une veine de la jambe et introduite dans la veine principale (la veine cave) passage du sang vers le cœur. Le sang est ré-oxygéné à travers un cathéter fixé à une alimentation en oxygène. Demandez aux élèves de créer un dessin d'une machine qui pourrait aider leurs poumons modèle « respirer » sans les tirer vers le bas ou pousser sur le ballon inférieur. Expliquez que c'est comment les ingénieurs pourraient commencer à développer des machines salvateurs.
Mise à l'échelle d'activité
Pour les grades inférieurs, les élèves font un poumon plutôt que deux. Utilisez une bouteille d'eau plutôt qu'une petite bouteille de 2 litres et un poumon ballon plutôt que deux.
Les références
Collaborateurs
Programme de soutien
Intégré programme d'enseignement et d'apprentissage, College of Engineering, Université du Colorado Boulder