你能建立一个湿地模型吗?

湿地通过过滤净化污水的能力非常重要。在这次调查中,你要建立一个湿地模型。

你会得到一些材料,包括一个漏斗。您将为您的过滤系统选择材料,建立模型,并进行3次试验,使一个容器的脏水尽可能干净。你需要为你的设置做一个图表,记录你在漏斗中放置的材料,观察和记录污水通过过滤系统时会发生什么。

任务所需时间:

45到60分钟。

学科核心理念

附加的学科核心思想

横切概念

  • 因果关系
  • 模式
  • 规模,比例和数量
  • 稳定和变化
  • 结构和功能
  • 系统和系统模型

华体会电脑版科学与工程实践

任务写

大想法和统一概念:
生命科学的华体会电脑版概念:
华体会电脑版个人和社会观点中的科学
调查过程技能:
数学概念:

建议的材料

我们用的是切成两半的透明塑料汽水瓶。在开始调查前几周,你可能想开始收集一些两升的瓶子。切瓶子的一个简单的方法是把每个瓶子放在一个盒盖里(保持它的稳定,以便切得均匀),同时拿着锋利的美工刀在适当的位置慢慢转动它。顶部是漏斗;底部是水排进去的容器。(一本关于使用塑料苏打水瓶进行科学调查的优秀资料书是华体会电脑版瓶生物学保罗·威廉姆斯、米尔·英格拉姆和艾米·凯利合著,肯德尔·亨特出版。)

  • 一个泥瓦罐,一半装土,一半装水
  • 3个咖啡过滤器,这样就不会把汽水瓶上的洞洗掉
  • 秒表
  • 泥炭藓
  • 沙子
  • 大小不一的岩石
  • 砾石,有细的也有粗的
  • 用报纸盖桌子(大的塑料垃圾袋也可以)
  • 一个塑料桶,用来装所有的材料给学生

可选:你还可以添加树叶,食用色素,肥皂或油,尽管我没有。你也可以加醋,并在过滤水前后检查pH值。

上下文

这个调查发生在湿地生态系统单元的中间。学生们已经研究、讨论并创建了一个布告栏,上面有图画、杂志剪报或实物。他们把象征性的图片/文物放在布告栏上,并附上一张卡片,说明它与湿地生态系统的关系。例如,杂志上一幅摇篮的剪报显示,湿地被用来保护动物的幼仔,一块海绵显示,湿地吸收雨水以防止洪水,一个大富翁的房子显示,动物把湿地作为他们的家。学生们还玩了一个标签游戏,展示污垢颗粒如何被植物材料和土壤捕获,从而产生更清洁的水。此外,学生们观看了比尔·奈(Bill Nye)关于湿地的视频。

教学阶段
任务完成了什么

这项调查展示了湿地如何作为一个过滤系统来净化污水。培养学生制作科学图表的能力,观察放入过滤器中的过滤材料的因果关系,记录数据并根据收集到的数据得出结论。学生使用一个模型来发展他们对生态系统和相互依赖的概念理解。

学生将如何调查

我引导学生的思维,首先问他们喝的水是怎么来的。大多数人说他们从水龙头里取水。接下来,我问水龙头里的水是从哪里来的,并继续询问他们,直到我们回顾了水循环。然后我将谈谈我在上学路上看到的一滩脏水,并询问如何使脏水变得干净,从而使水被重复利用。这就解释了,这项研究将模拟湿地如何通过过滤净化污水。

学生们被分成小组,得到一个装有各种天然材料的桶供他们选择。他们建造了一个湿地,并记录了他们用来建造它的材料层。当学生们准备好了,我在房间里走来走去,把脏水倒进他们的过滤器里。使用秒表,他们记录了水完全通过湿地过滤器需要多长时间。(如果这需要超过10分钟,我建议他们在10分钟后停止。)他们再做两次,每次都记录过滤器的层数。在实验结束时,他们用自己的观察记录下他们了解到的水是如何清洁的。

跨学科的联系和扩展

华体会电脑版科学/健康
学生们可以讨论,如果各种污染物通过水过滤系统,出现在我们喝的水中,会发生什么。随后可对学校和家庭供水系统的水样进行测试。学生可以探索硬水和软水之间的区别(如气味、泡沫等)。学生可以在水中加入醋,并检查pH值(前后)。

邀请学校管理员谈谈学校监控水质的法律要求。让一个徒步旅行者或军人解释他/他如何在徒步途中净化水。

社会研究
学生可以研究并创建他们所在州的地图,显示他们所在社区和/或州的湿地位置。学生可以研究他们所在地区保护湿地的法律。学生可以参观当地的湿地或当地的水过滤系统。

语言艺术
学生可以写一篇短篇故事或诗歌,描述污垢颗粒从罐子里出来,通过过滤器,看着水干净地流出时的感受。学生可以写出并举例说明如何在湿地或家庭滤水系统中过滤水的程序。

/音乐/体育运动
学生们可以创作一出戏剧,或者配合音乐表演一出哑剧,讲述土壤颗粒和水在通过过滤系统时发生了什么。

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关于科学本质的认识(见附录)华体会电脑版

教学提示和指导性问题

当学生们把不同的图层放在漏斗里时,问他们为什么把材料按这个顺序摆放。

  • 你能解释一下你把材料放在这个订单里的原因吗?
  • 你能解释一下你选择这些材料的原因吗?
  • 在第一次审判中你观察到了什么?
  • 从实验一到实验二你做了什么改变?从两点到三点?
  • 水是变干净了还是变脏了?你认为这是为什么呢?土往哪儿去了?
  • 你能描述一下水是如何通过过滤器的吗?为什么水要花这么长时间才能通过过滤器?
  • 每次通过的水是多了,少了还是等量的?你是怎么确定的呢?
  • 漏斗中物料的顺序会影响水的清洁程度吗?你是怎么确定的呢?
  • 这个模型和真正的湿地有什么相似之处?你从你的模型中学到了关于湿地的什么?
  • 关于如何清洁水,你学到了什么?
  • 如果水被污染了会发生什么?湿地能滤掉所有有害的污染物吗?
需评估的概念

(统一概念/大想法和科学概念,使用科学范例规则的标准:科学概念和相华体会电脑版关内容进行评估)

华体会电脑版个人和社会视角的科学——人口、资源和环境;华体会手机版app有信誉个人卫生:学生们寻找证据并描述人类活动如何导致植被、生态系统和/或整个景观的变化。学生理解保护和为什么需要它。

生命科学-华体会电脑版人口与生态系统:学生们看到人类活动对自然系统有影响,而改变人类行为可以减少对生态系统的影响。

科学方法:学生们看到的模型在被改变后是如何工作的,可能暗示了如果对它做同样的事情,真实的东西会如何工作。学生明白,选择一个有用的模型(不太简单/不太复杂)来探索概念可以鼓励科学、数学和工程(模型)方面的深刻和创造性思维。华体会电脑版当变量被控制时,学生观察并解释因果关系,使用数据和先验知识。

数学:学生使用精确的测量(时间)和图表。学生适当地收集、组织和分析数据。

可能的解决方案

学生可以将材料从最细到最粗,或从最粗到最粗。随意扔进漏斗的材料可能会自然地开始分层,由粗到细。当学生们完成第二和第三次试验时,水应该会变得更干净。图中应标明过滤系统中使用的材料。应记录每次试验的时间和根据观察得出的结论。

学生专题论文及专题评估笔记
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这个学生的解是不完整的。似乎只完成了一次试验,因为记录了一次。包含了一个图表,但缺乏适当的标签。该学生没有记录任何用于清洁过滤器的材料。对于观察到的现象没有任何解释。

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示例# 1

这个学生的解决方案虽然完成了,但缺乏细节。虽然进行了三次试验,但只记录了一次。该学生包括三张标有标签的图纸。似乎每次都更换了材料,但除了标签之外,实验之间没有任何变化被记录下来。学生试图在解释中展示对水循环的一些理解,但解释令人困惑。有些结果是总结的,但结论没有数据支持或推理使用科学或设计概念。

示例# 2

这个学生的解决方案虽然完成了,但缺乏细节。记录了三次试验的时间,但它们并不精确(所有的时间都是相同的)。该学生包括三张标有标签的图纸。似乎每次实验的材料都被改变了,但实验之间的变化没有被记录或解释。有些结果是总结的,但结论没有数据支持或推理使用科学或设计概念。

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这个学生的解是完整的。记录了三次试验的精确时间。该学生包括三张标有标签的图纸。更改包括在学生的图表中,显示他们如何重新排列他们测试的材料层。研究结果得到了总结,结论得到了来自观察的具体数据的支持(例如,“主要被苔藓清洁,其次是蛭石清洁”)。解释还讨论了水循环。

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这个学生的解是完整的。记录了三次试验的精确时间。学生包括三个标记和详细的图纸。每次都要更换材料,并记录和解释实验之间的变化(例如,“层与层之间的苔藓吸收更多”)。总结了研究结果,结论得到了来自观察的具体数据的支持(例如,“蛭石吸干了水”和“湿地苔藓最清洁水”)。还有一张水循环图,用适当的科学语言清楚地标注了出来。

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