Учителя обнимаются за руки

Предыдущее изображение Следующее изображение

Среди кирпичных печей кузницы и литейного цеха Массачусетского технологического института Майк Тарканян налил жидкий металл в форму до тех пор, пока она не заполнилась, а затем вылил остаток в корыто. Чтобы продемонстрировать, как быстро он затвердевает при температуре окружающей среды в помещении, старший преподаватель кафедры материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института (DMSE) опрокинул корыто, и из него выпал твердый кусок металла. Демонстрация была частью ежегодного лагеря «Геном материалов» — недельного семинара по обучению учителей начальных и старших классов в области материаловедения и инженерии. Лагерем руководят межинституциональный Центр проектирования иерархических материалов и Американское общество металлов, а также Грег Олсон в Массачусетском технологическом институте, профессор практики терморасчетов в DMSE. В этом году 12 учителям со всех концов США и Канады было поручено создать «самовосстанавливающийся» металл, способный восстанавливать нанесенные ему повреждения, с использованием олова и висмута. Хотя это и не настоящий стальной сплав, этот класс ласково называет свое слепленное творение Франкенсталем. Курс согласуется с Инициативой «Геном материалов» — федеральной инициативой времен Обамы по разработке и производству материалов быстрее и дешевле, чем это делалось традиционно. В этом ключе учителя разработали свой новый металл, используя CALPHAD — методологию прогнозирования свойств многокомпонентных материалов, таких как сплавы. Франкенстил поддерживается проволокой, изготовленной из материала с памятью формы, который может принимать одну форму в другую. Если металл треснет, он может «зажить» сам при нагревании до определенной температуры. «Учителя устанавливают состав и температуру таким образом, чтобы в процессе заживления в материале локально образовывалось около 20 процентов жидкости», — говорит Джулиан Раквитц, аспирант исследовательской группы Олсона и один из координаторов лагеря. «Проволоки с памятью формы стягивают поверхности трещин, а жидкость восстанавливает все вместе, в то время как большая часть материала все еще остается твердой, чтобы сохранять свою форму». В течение недели учителя проводили эксперименты, проверяя структурные компоненты во льду и гипсе, отливая экспериментальные образцы и проводя испытания на растяжение или измеряя силу, необходимую для разрушения материалов.

Используя то, чему они научились в лагере, участники планируют разработать новые проекты для своих учеников дома. «Этот опыт действительно помог мне узнать больше о материаловедении — и дал нам множество приложений, которые мы можем применить в наших классах средней и старшей школы», — говорит Йонг Ю, учитель средней школы Риджвью в Гейтерсберге, штат Мэриленд. Она преподавала физику, науки о Земле и астрономию восьмиклассникам, а в этом году будет преподавать науки о жизни в седьмом классе. Вам понравилось экспериментировать с различными комбинациями структурного армирования в штукатурке. Бамбук, скрепки, бумага и резинки — вот лишь некоторые из предметов, которые использовались для укрепления материала. «Мы пробовали всевозможные комбинации и детали, а затем пытались понять, сколько силы нам понадобится, чтобы сломать сделанную нами штукатурку», — говорит Ю. Такие эксперименты легко перенести обратно в класс, говорит Ю. «Вы можете обучать своих студентов материалам. Как вы их укрепляете? Как сделать их сильнее?» Другая участница, Бренна Тоблан, работает учителем естественных наук и физики в Центральной мемориальной средней школе в Калгари, Альберта. Некоторые из ее занятий являются обязательными, поэтому ученики не особо интересуются наукой. «Иногда они думают об этом просто так: «Это курс, который вы заставляете меня пройти, и я его ненавижу». Тоблан хочет поделиться своим опытом практических семинаров в лагере Массачусетского технологического института со своими коллегами-преподавателями и помочь им. они понимают важность разработки увлекательных занятий, мотивированных практическим применением. Например, ей интересно поговорить с учителями подготовительной программы ее школьной системы, которые могут иметь доступ к специализированному оборудованию, необходимому для проведения испытаний на растяжение. Цель, по словам Тоблан, состоит в том, чтобы сделать науку более доступной для студентов, «дать им идеи, показать им: «В чем смысл науки?»» Тоблан говорит, что она рассматривала неделю не как работу, а как отдых. Она пыталась убедить другого учителя в своей школе, что ей следует поехать в лагерь. «Она говорит: «О, я слишком занята, я хочу провести отпуск». Нет, нет, ты не понимаешь. Это праздник. Это весело." Фактически, этот опыт вдохновил Тоблана на получение еще одной степени. Она думала о своем опыте в астрофизике и о том, как он может быть связан с материаловедением и инженерией. «Получу ли я еще одну инженерную степень? Или мне сразу поступить на степень магистра/докторанта астрофизики? Или можно как-то их объединить? Потому что это действительно увлекательно», — говорит Тоблан, которая преподает уже почти 30 лет, размышляя о том, чем она хочет заниматься на пенсии. «Ну, на самом деле я не собираюсь уходить на пенсию. Я собираюсь учиться чему-то новому и делать что-то новое».