Хімія. Повторне видання. 7 клас. Лашевська

§ 6. Науковий метод та інженерний дизайн у хімії

Я ПРАГНУ

дізнатися більше, що таке дизайн, чим він важливий, як пов’язаний із хімією, порівняти кроки наукового методу й інженерного дизайну, створити дизайнерський продукт.

ВИЗНАЧАЮ ПРОБЛЕМУ

Ашанті. Я мрію стати дизайнеркою інтер’єру. І вже маю з попередніх років навчання уявлення про науковий метод, інженерну діяльність, дизайн. То навіщо марнувати час на вивчення хімії? Дизайн — це про креативність, кольори, форми...

Учителька. Це добре, що ти вже зараз думаєш про майбутню професію, її особливості. Дизайнерці інтер’єру треба знатися на матеріалах, розуміти, як ефективно й безпечно використовувати їхні властивості. Не менш важливою проблемою є правильне утилізування предметів побуту. І тут без хімії не обійтися.

Ашанті. Оце вже цікаво. А в хімії використовують дизайн?

Учителька. Так, у хімії інженерний дизайн використовують для створення нових матеріалів із заданими властивостями. Продукція хімічної інженерії — нові ліки, косметичні засоби, лакофарбові покриття, поліпшувачі пального, матеріали для сучасної електроніки, будівництва тощо. А ще є молекулярний дизайн із використанням комп’ютерних технологій. З віртуальних колекцій добирають потрібні фрагменти й конструюють із них цифрові моделі нових сполук. Потім синтезують ці речовини в хімічних лабораторіях і на виробництві. Творчість та інженерія невіддільні від хімії. Хочеш пересвідчитися?

Ашанті. Ще б пак. Адже маю зрозуміти, чи насправді хімія стане мені в пригоді. А для цього треба більше аргументів, інформації врешті-решт... Нумо шукати!

ШУКАЮ ВІДПОВІДІ

Хімія в інженерному дизайні й інженерний дизайн у хімії є захопливим і корисним поєднанням науки, технології, творчості. А ще відкриває безліч можливостей для людей різного віку розвивати свої здібності й робити вагомий внесок у прогрес людства (мал. 6.1). Більше інформації знайдеш у додаткових джерелах. Повір і перевір — це справді цікаво, пізнавально, корисно!

Мал. 6.1. Як назвати цей колаж?

Що спільного між науковим методом та інженерним дизайном?

Науковий метод ґрунтується на експериментуванні для пояснення спостережень і пошуку відповідей на проблемне питання. Метою інженерного дизайну є розроблення технології розв’язання проблеми (мал. 6.2).

Мал. 6.2. Що спільного? 1. Кроки наукового методу. 2. Кроки інженерного дизайну.

НАВЧАЮСЯ ДОСЛІДЖУЮЧИ

Завдання 1

Обговоріть у групі, чи треба в хімії, інженерії, дизайнерській діяльності загалом аналізувати результати дослідження і продукцію інших фахівців та фахівчинь.

Завдання 2

Добери з поданого тексту й запиши у зошит приклади послідовних кроків інженерного дизайну. Оціни дизайнерський продукт, створений Тарасом й Ерін. Поясни, які, на твою думку, знання, вміння та стратегії досягнення результату використали підлітки.

Валерій. Мій друг Тарас, який зараз навчається в Ірландії, надіслав листа. Пише, що в школі потоваришував із дівчинкою Ерін, бо обоє цікавляться дизайном. Напередодні Хелловіну роздивлялися вітрини магазинів, шукаючи Патрику — молодшому брату Ерін — матеріал для костюма. Їхню увагу привернула тканина із чорними котами на жовтогарячому тлі. Таку Патрик напевно вподобає — адже коти на ній схожі на його муркотуна Ірузана. Прочитавши етикетку, підлітки дізналися, що і тканина, і барвники, якими її пофарбовано, синтетичні. А костюм для малюка мав би бути з природних матеріалів. Тож перед Тарасом й Ерін постало непросте завдання. Вони знайшли й проаналізували багато інформації про природні волокна й барвники, різні техніки фарбування тканин й оздоблення костюмів для Хелловіну.

Сперечалися, та зрештою дійшли згоди: треба лляне полотно пофарбувати куркумою — харчовою приправою, що містить жовтий пігмент. Котів вирішили намалювати деревним вугіллям. Підлітки ретельно спланували роботу, створили ескізи костюма. Фарбували спочатку невеликі клаптики тканини. Багаторазово змінювали масу куркуми, об’єм і температуру води, час фарбування, аж поки не отримали потрібний відтінок. Усі спроби детально описували й фотографували.

Доклали багато зусиль, щоб закріпити вугільний малюнок на тканині. Перебрали низку закріплювачів різного складу. Урешті-решт із-поміж косметичного лаку для волосся і розведеного у воді яєчного білка вибрали останній, вирішили наносити його пульверизатором. Після багаторазового вдосконалення виробу Тарас із Ейрін досягли мети. І головне: костюм, який вони створили, уподобав малий Патрик і схвалив Ірузан.

ЗАСТОСОВУЮ

Завдання 3

Опиши за малюнком 6.3 галузі застосування природних барвників. Наведи, скориставшись повсякденним досвідом, інші приклади. Поясни на котромусь із прикладів зв’язок між хімією та дизайном.

Мал. 6.3. 1. Модель молекули природного пігменту хлорофілу. 2. Хлорофіл (харчова добавка Е 140) надає оливкового відтінку десертам, соусам, косметичним виробам. 3. Мехенді — мистецтво розпису тіла хною. 4. Розмай барвників у писанкарстві, крафтовому ткацтві й килимарстві. 5. Басма й індиго — природні барвники

ТЕСТУЮ НАВЧАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ

• Пояснюю • Застосовую • Аргументую • Творю

1. Дай відповіді на запитання.

• 1) Що таке науковий метод?
• 2) У чому мета інженерного дизайну?
• 3) Як називають процес створення моделі продукту в інженерії?
• 4) У яких сферах життя використовують новітні матеріали з унікальними властивостями? Наведи приклади.
• 5) Чим різняться кроки наукового методу й інженерного дизайну?
• 6) Як в інженерії під час розроблення продукту беруть до уваги потреби споживачів? Наведи приклади.
• 7) Як впливає хімія на якість життя і добробут людей? Наведи приклади.
• 8) Чи можна розвивати творчість і креативність, займаючись інженерією? Наведи приклади.

2. Назви лабораторні операції, які використовують у побуті, виготовляючи й використовуючи природні барвники. Досліди, чи збереже колір натуральна тканина, пофарбована природним барвником, після: ручного і машинного прання водою різної температури, із мийними засобами й без них.

3. Знайди в інтернеті за ключовими словами крашанка, веселка інформацію про використання природних барвників у народній обрядовості. Поясни, якою природною сировиною скористалася / скористався б ти, щоб пофарбувати крашанки в такі самі кольори, як на малюнку 6.3 (с. 55). Сформулюй одну-дві дослідницькі проблеми, які, можливо, довелося б розв’язувати для досягнення запланованого результату.

4. Уяви себе на місці Тараса й Ерін і розкажи, як, на твою думку, треба діяти, щоб започаткувати малий бізнес із масового виготовлення такого екологічного костюма. Що треба було б дослідити додатково? Як удосконалити технологію?

5. Долучися до дискусій:

а) Андрій. Я вважаю, що всі відкриття в хімії було зроблено з використанням наукового методу.

Валентина. Як на мене, то більшість наукових відкриттів, і в хімії також, зроблено випадково.

б) Валерій. На мою думку, тим, хто працює в галузі хімії, обізнаність у дизайні не потрібна.

Катерина. Не можу з тобою погодитися, дизайн-мислення дає змогу краще зрозуміти потреби користувачів і користувачок, підвищити якість хімічної продукції, зокрема побутових хімікатів.

6. Запропонуй дизайн учнівського зошита з хімії для 7 класу¹.

Підсумуй

Чого корисного вдалося навчитися, опрацювавши матеріал і виконавши завдання? Долучи здобуток, оформивши його на власний розсуд, до особистого портфоліо досягнень.

¹ У формулюванні завдання використано педагогічну ідею Н. Повійчук.