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凯撒的最后一口气

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材料


凯撒的最后一口气

目的

通过探索构成我们呼吸的空气的物质,制定深入了解科学和技术进步的性质,以及科学与社会之间的联系。


上下文

本课程使用这本书《凯撒的最后一口气:破解我们周围空气的秘密》(Caesar 's Last Breath: Decoding the Secrets of the Air Around Us)由山姆·基恩。这本书被选为决赛作品2018年manbetx注册与登录AAAS/斯巴鲁SB&F科学书籍卓越奖在年轻的成人类别中。SB&F,科学书籍和电影,是美国科学促进协会的项目。

凯撒的最后一口气探讨构成呼吸空气的物质,涵盖了广泛的主题,从物理和化学性质的讨论,从事故事,了解人们如何发现我们周围的气体,如何开发技术以利用气体的性质,人类如何影响大气。

尽管凯撒的最后一口气解释了与大气和其组件相关的科学概念,这是与这些概念有关的故事 - 例如如何被发现或如何应用它们 - 真正吸引读者。在接受访谈中凯撒的最后一口气山姆·基恩(Sam Kean)谈到用英雄和恶棍的故事让科学更容易理解。这本书的故事围绕着如何将这些发现了超越有限的描述可能会发现在科学教科书(如果他们提到),为学生提供一个机会来了解和考虑什么是参与实践的科学与社会科学之间的联系,不仅仅是孤立的科学事实。在这节课中,学生关注贯穿全书的概念链,这些概念链与科学的历史和实践以及科学和社会之间的联系有关。学生还将探索一系列科学和技术领域的主题,如物理、化学和地球科学,但这些领域的学习目标在本课中不直接评估。

这本书分为三个部分:

  • “吹空气:我们的前四个大气中”看着大气如何在地球首次形成的时候开始,以及与空气主要成分有关的科学和工程进步。
  • 《利用空气:人类与空气的关系》着眼于科技进步,让人类在日常生活中使用气体的特性。
  • “边界:新天”看着人们如何改变气氛,或者至少试图。

除了最后一章与涵盖与本章相关联的较短故事的插曲配对。

凯撒的最后一口气是为一般的观众写的,很少有必要的先决科学知识。学生应该对物质的状态、原子和分子理论有一个大致的熟悉,很可能在中年级就已经学过了。然而,多个章节应对科技进步推动了政治和军事重点和相关的道德考虑,尤其是故事核测试和化学武器的发展因此,德国在第二次世界大战期间的一些知识,第一次世界大战,第二次世界大战,以及冷战是理解和讨论这些章节的重要背景。

凯撒的最后一口气识别并解决许多误解。一个重要的误解,学生可能对科学的做法是科学发现通常由个人独自工作的人。这可以通过关于科学发现的故事来加强,因为它通常更简单地谈论一个或多个人,而不是包括贡献的每个人。Though the author’s interest in finding heroes and villains can at times reinforce this misconception, students may notice references to the teams behind the main hero—such as Anton Lavoisier’s wife Anne-Marie pointing out issues with the theory of phlogiston in Chapter Three, or the stories about the former Manhattan Project researchers and “computers.” If students seem to have this misconception during discussions or presentations, you may want to ask questions to make them think about all the work that goes into discoveries, such as, “Who else may have played a role in those experiments?”

学生们也可能产生误解,即气氛不变。这是直接在本书的第一部分进行解决。此外,学生们将观看Sam Kean的网络研讨会凯撒的最后一口气和我们呼吸的空气的迷人科学和历史在“开发”部分中有助于解决这种误解。

本课程中的想法也与下一代科学标准中的概念有关:

  • HS-PS2-6。沟通科学和技术信息有关为什么分子水平结构在设计材料的运行中很重要。

本课程中的想法也与在这些共同的核心国家标准中发现的概念有关:

  • CCSS.ELA-LERSICACY.RST.11-12.1引用特定的文本证据支持科学和技术文本的分析,参加作者的重要区别以及账户中的任何差距或不一致。
  • 确定一篇文章的中心思想或结论;用更简单但仍然准确的术语来解释文本中复杂的概念、过程或信息。
  • CCSS.ELA-incaryacy.rst.11-12.6分析了提交人的目的,提供了一个解释,描述了文本中的程序或讨论实验,确定了仍未解决的重要问题。
  • CCSS.ELA-incaryacy.rst.11-12.7集成并评估以各种格式和媒体(例如,定量数据,视频,多媒体)呈现的多种信息来源,以便解决问题或解决问题。
  • ccss.ela-wtith.whst.9-12.2写信息性/解释性文本,包括历史事件,科学程序/实验或技术过程的叙述。
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提前计划

如果可能的话,在课堂上复印凯撒的最后一口气上的手。

由于本书的长度,本课程计划是通过指定学生专注于八章(和附带的Interlude)中的一个,然后,在组中将该章的摘要呈现给班级的其余部分。课程的长度可以根据您的学生阅读他们的章节并完成阅读日志需要多长时间而有所不同。以下是关键活动列表和所需时间的估计值:

  • 介绍活动(在动机部分中描述):所有课堂,持续30-45分钟
  • 观看美国化学学会(ACS)网络研讨会并填写学生表:如果学生观看课外的视频,请留出几天或周末;如果在课堂上查看,请允许35分钟查看视频(32:45分钟)
  • 视频表办理登机手续和阅读分配介绍:课堂,30分钟
  • 阅读章节并完成阅读日志:大多数课程,偶尔签到核心核对,以确保学生在跟踪,允许至少一周
  • 在团体中工作的学生开发和赋予演示:一对课堂上的课堂上讨论章节和计划,加上至少一周大多出现课程来发展演示

您可以考虑将学生分配给三个部分中的一个(每个章节)而不是一章。在这种情况下,读数至少计划至少两到四周,并为演示一周一周到一半。

这节课的重点是学习目标有关的科学和工程是如何实践和科学与社会之间的联系,这是在整个书中提出。这本书还涉及了特定科学和技术领域的概念,其中许多主题只在一章中出现。在计划时,考虑是否有任何章节(或章节的部分)与你的课程主题特别相关;如果是的话,你可以让所有的学生阅读这些章节或段落。

凯撒的最后一口气使许多批判作品,涉及可能成为语言艺术或历史课程的一部分的主题,为您的学生其他课程提供有机会。例如,您可以对相关主题的重点讨论和相应的段落凯撒的最后一口气:

文学

  • 荒凉山庄由查尔斯狄更斯
  • 猫的摇篮由Kurt Vonnegut.
  • 诗人Samuel Coleridge(第四章的参与者)
  • 诗歌中提到了沃尔特·惠特曼,罗伯特·弗罗斯特,e·e·卡明斯诗歌跨越科学将诗歌纳入科学教学

历史主题

  • 法国革命
  • 第一次世界大战
  • 第二次世界大战
  • 冷战

您可能在准备方面有用的资源是:

  • 实验室大声采访针对教育工作者与萨姆·埃基恩的幕后讨论,包括他在写这本书的选择(24分钟;面试在3分钟内开始)。
  • C-Span采访Sam Kean提供了味道的味道(9分钟,44秒)。

动机

从介绍的第一页上描述的练习开始凯撒的最后一口气。让你的学生采取一些缓慢,深呼吸,想想他们呼吸的空气中的内容。有关一些建议的问题,请参阅下面。您希望确保学生开始不仅仅是关于具体事实的思考,而是如何发现它们以及如何使用信息。

  • 你刚才吸入的空气里有什么?
  • 你认为这些物质来自哪里?
  • 你认为空气与一百年前有人呼吸的空气是一样的吗?
  • 你怎么知道空中的东西?
  • 你认为科学家发现什么是空中的东西?
  • 你认为人们为什么决定研究空气的成分?
  • 科学家和工程师如何使用这种知识?这对我们的世界有何影响?

(答案可能会有所不同。鼓励您的学生解释他们的答案。)

接下来,目前的学生们的思想练习,这本书被命名为:“你采取的下一个呼吸有什么可能性,将有一个朱利叶斯凯萨的最后一口气?”You can describe it yourself or ask students to read Sam Kean’s description of the scenario in the book’s introduction with the paragraph starting, “Even more startling…” (In the hardcover, this starts on p. 4.) Students should stop reading at the paragraph that ends with: “You can open a vein into the ocean, but you don’t expect a pint of blood to wash ashore two thousand years later.” (In the hardcover, this is near the top of page 7.) Instead of having them read Kean’s solution, ask them to speculate and consider what information they would need to reason out the answer—key questions and the book’s answers are listed below. Students should then reason out the thought experiment in class and you can help them with the math involved if they don't know how to do it themselves.

  • 呼吸有多少空气?
    (正常呼吸大约半升,但对于凯撒的最后一口气,这本书假设空气充满钢气被驱逐出来,导致1升空气。)
  • 这些分子还在周围还是在大气中分解或循环?
    (大多数分子不是非常有反应,所以不会分解或循环从大气中循环。)
  • 在最后一次呼吸中的分子会在世界各地传播吗?太快了?
    (大气中的气体扩散率将在全世界遍布全球1升空气,在一年内。)
  • 最后一口气有多少分子?
    (通过一些化学方程和温度和压力假设,1升空气转化为25的21次方(2.5 X 1022分子。)
  • 大气层有多大?
    (这本书把地球的大气描述为体积约为20亿立方英里,那1升是大气的0.00000000000000000001(也就是小数点和1:1 × 10之间的19个零)-20。学生可以更容易使用实际体积而不是百分比来计算:将20亿立方英里转换为Liters给出了大约8 x 1021升(或8 sextillion)。)

对于基本计算:凯撒的最后一口气中的分子数量大约是大气中升空气数量的三倍,所以我们所采取的每一个半升呼吸可能含有一个凯撒的最后一口气的分子。


发展

凯撒的最后一口气是一本有三个部分的长书。虽然后面的章节可能会简要介绍早期的信息或轶事,但可以自己读取每个章节或部分。每个章节(最后)之后是一个简短的插曲,一个与本章主题相关的更加集中的故事。应该一起阅读章节和插入。对于本课程,您应该将类​​分为组并分配前八章中的每一个读取(可选地,您可以要求它们读取整个部分)。然后,这些组将向班级其余部分呈现主要概念,事实和故事。如果您希望在某些概念股票或技术主题上讨论更加集中的课程讨论,则可能需要分配章节的子集。看看凯撒的最后一口气建议的教师表。

要给学生一个介绍,他们应该使用他们的凯撒的最后一口气学生esheet要看凯撒的最后一口气和我们呼吸的空气的迷人科学和历史为家庭作业。他们应该回答他们的问题凯撒的最后一口气学生表,您可以找到关于教师表中的问题的答案。

在这个演讲中,Sam Kean讨论了前四个大气,这是第一部分的主题,这将为学生提供一个关于地球大气变化背后的科学概览。它还介绍了爱因斯坦试图发明更好的冰箱的故事。有三个测验式的投票(在6:00,15:00和28:23),学生们不需要做。演示结束于32:45,问答环节可以跳过。

在学生观看网络研讨会后,您应该将学生表中的问题作为引入概念股,并为学生提供他们的阅读日志任务。特别是,重点讨论了对爱因斯坦和制冷的故事以及相关问题可以帮助将学生引入故事的想法凯撒的最后一口气对科学的做法以及社会和科学如何连接的实践以及社会和科学事实的实践。您可以提出关于学生超越化学和物理学的问题的问题,跟进有关关于研究的问题以及如何(以及相关工作)影响社会的问题。

从那里,你应该向学生提供凯撒的最后一口气阅读日志并介绍列出的概念股。股票分为两大类:

  • 科学的实践:股线1-3涉及科学探究与工程进步的过程。学生将阅读科学如何通过在过去的工作中进行建立并纳入新信息;除了寻找新信息之外,科学结果如何纠正误解;以及公开沟通科学发现的重要性以及与该目标发生冲突的因素。
  • 科学与社会:4-6股关于科学和社会如何相互联系。学生将探讨科学影响社会以及社会如何影响科学的方式,以及科学和道德的相关问题。

无论你是自己介绍概念还是指导学生自己审查他们,你都希望让他们有机会提问并确保他们理解股票。您可能希望注意到,股线确实有重叠区域,有些主题可能属于多个股线。例如,对于某些主题来说,科学影响社会和社会影响科学可能是一个反馈回路。在阅读日志中,学生应总结一下故事和科学事实和概念,并跟踪每个章节和Interlude对的概念股线。

接下来,将学生指派阅读前八章​​和书的内部。除非您选择分配整个部分而不是单独的章节,否则第九章应跳过,因为它与其他章节极大。确定学生需要多少时间阅读章节并插入并填写阅读日志。您可以计划至少一周允许学生阅读本章并完成阅读日志的时间。

要监控学生进度,您应该要求学生确保在每周内与他们一起阅读课程,您已经向他们分配给他们来完成阅读。留出时间为学生提出任何问题,他们可能对他们正在阅读的部分,并检查他们的日志,以确保他们正在研究它们。

一旦学生完成阅读日志,他们应该与其他学生见面,以便通过他们所学到的,并计划演示。他们应该共同努力,从他们的部分中拔出最重要的观点。学生可以使用凯撒最后一口气的呈递学生表格来帮助他们组织他们的观点,你应该给他们提供报告的格式和组织要求。你应该在课堂上安排一到两次30-45分钟的时间让学生讨论阅读日志中最重要的内容。


评估

对于评估,学生应使用他们的讨论说明和演示学生表中的其他部分,以制定关于他们读取的章节的演示。您应该根据类主题和资源确定演示文稿的格式,长度和组织。让学生足够的时间发展他们的演示 - 另一个到两周。

对于介绍的内容,主要部分应包括故事情节摘要,重要的科学发现和技术进步,以及每个概念股。更详细的建议包含在学生演示表中。

对于可选的活动,您可以通过指定学生来编写关于本书中描述的科学或技术进步之一的上下文和条件的文章来扩展课程并添加另一个评估。虽然论文应该包括科学发现或工程成就的描述,但它应该专注于科学和科学和社会学习目标的实践,基于以下问题:

  • 为什么在那个时间和地点做出的进步?
  • 有社交,经济或政治条件,开展了发现吗?
  • 是否有能够使发现可能的技术进步?
  • 发现的短期影响是什么?长期影响?

根据您的课程,您可以要求学生对其主题进行研究,并在当时的时间和/或发现的影响提供额外的背景。

对于评估,考虑开发与您的课程和课程有关的详细规范。在上面的情况下,专注于内容的示例演示文稿标题凯撒最后一口气评估教师表。如果你使用这个,你也应该有一个相应的标题,与陈述技巧和组织相对应,适合选择的格式和你的学生的水平。

互联网上有几个资源描述了在K-12教室中使用rubrics,其中一些在这里突出显示。

要了解有关红色的更多信息,请参阅为rubrics腾出空间在学术网站上。

有关Rubrics的具体示例,更多信息和与其他资源的链接,请查看以下站点:

最后,你可以去教师标题制造商在Teach-nology.com网站上创建自己的Rubrics。在本网站上,您可以填写表格以创建适合您特定学生的标准,然后从计算机即时打印它们。


延期

空气群众是9-12科学网行链意甲赞助商万博路课程,帮助学生培养对空气群众的理解,以及他们在天气和气候中发挥的作用。


诗歌跨越科学是一个K-12科学网意甲赞助商万博络网线工具,用于使用诗歌丰富科学教学的资源。这些资源可用于将一些拟合到课程中的诗歌纳入其中,甚至包括对引用的两个诗人的引用凯撒的最后一口气,e cummings和robert frost。


地球模拟器是一个6-12科学网意甲赞助商万博络网络技术有关地球模拟器的Science更新,这是一种用于建模地球系统的超级计算机,包括大气层 - 刘易斯弗莱理查森的现代继任者在第八章,天气战争中描述的工作。


气候变化是一家科学意甲赞助商万博网通集合资源,如课程和工具与气候变化有关。


让它下雨是一篇文章和播客在天气控制的尝试中不可见的99%,提供了额外的信息和不同的视角,在八章,天气战争中讨论的天气战争。文章文本和播客脚本类似但不相同;播客包括新闻公告等访谈和录音,而且文章有照片和视频。


资助信息信息
斯巴鲁
意甲赞助商万博科学网行链路很自豪地将Subaru作为该项目的资助。

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