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课程概览与学习目标
本课程探讨海洋中微塑料的关键问题。学生以团队形式，运用工程设计流程制作一个从水中清除微塑料的清理装置原型。学生将结果记录在库存表中，并绘制图表以可视化结果。
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学生将
理解物理属性导致不同类型的微塑料（如纤维、薄膜和颗粒）在水中漂浮、下沉或悬浮 使用库存计数和条形图收集定量数据，分析清理装置的性能 认识到解决全球污染挑战需要工程师和科学家之间的协作
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材料与准备
用于头脑风暴/库存的纸和铅笔 方格纸 你的“海洋” 透明桶或容器 水 盘子（每队一个，用于库存） 微塑料 剪下的纱线和/或咖啡滤纸（纤维） 撕碎的保鲜膜或三明治袋（薄膜） 切碎的泡沫杯和/或棉球（泡沫） 切碎的小吸管（碎片） 小马珠（微珠） 亮片（纳米塑料） 迷你珠（颗粒） 必需的微型清理装置材料 冰棒棍、尺子、塑料餐具或纸板（手柄） 胶带 剪刀
网/网眼 尼龙 纱布 粗棉布/平纹细布 咖啡滤纸 勺子 海绵
将桶、容器或水池装满水 准备/切割微塑料材料
你在一家海洋工程设施工作，该设施收到美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的指令，要求应对一项紧迫的环境挑战。微塑料遍布海洋，威胁着海洋生物。NOAA要求你的团队设计一个微型清理装置的原型，以清除这些污染物。你的设施将进行试验，确保装置有效，然后NOAA将其部署到海洋中。 标准： 必须收集至少每种微塑料各一个 限制条件： 仅使用提供的材料 微型清理装置必须有一个手柄 你有10秒时间收集尽可能多的微塑料。
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活动步骤
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步骤1：分组
将班级分成两人一组。
步骤2：讨论图片
讨论幻灯片2上的图片，引导学生思考微塑料问题。
步骤3：复习背景概念
复习背景概念（幻灯片3-5），介绍微塑料的定义、来源和影响。
步骤4：介绍设计挑战
介绍设计挑战，讨论标准与限制条件。明确任务：在10秒内用自制装置收集至少每种微塑料各一个。
步骤5：观察微塑料
请学生志愿者将各种微塑料倒入“海洋”中。让学生观察微塑料如何与水以及彼此相互作用。思考：微塑料是漂浮、下沉还是悬浮在中间？微塑料如何彼此相互作用？
步骤6：头脑风暴与设计
向学生展示“可能性表格”。给每个团队一张纸进行头脑风暴和设计。学生绘制装置外观并标注计划使用的材料。提醒装置必须有手柄。
步骤7：制作
学生收集所需材料并开始制作装置。鼓励迭代和测试。
步骤8：测试
各团队依次到“海洋”旁测试。学生有10秒时间握住手柄在水中拖拽，目标是收集至少每种微塑料各一个。测试后将收集物放在盘子里。
步骤9：记录库存
每组清点收集的微塑料，统计每种的数量。记录在库存表中，包括纤维、薄膜、泡沫、碎片、微珠、纳米塑料和颗粒。
步骤10：绘制图表
学生将库存数据转化为条形图，展示各种微塑料的数量。
步骤11：重新设计
学生分析测试结果，重新设计并优化装置。
步骤12：重新测试
学生重新测试优化后的装置，对比是否收集到更多微塑料。
步骤13：反思讨论
学生回答反思问题，全班讨论。问题包括：你的装置成功了吗？为什么？团队如何决定材料？遇到哪些挑战？如何改进？为什么工程师和科学家需合作？你在保持海洋清洁中的角色？
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学生反思问题
你的装置成功了吗？为什么成功或为什么不成功？ 你的团队如何决定使用哪些材料？ 你在制作和/或测试装置时遇到了哪些挑战？ 如果进行第二次测试，你会改变装置的哪些方面？ 为什么工程师和科学家共同解决海洋污染问题很重要？ 你在保持海洋清洁方面扮演什么角色？
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清理建议
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清理步骤
使用水壶、碗或壶从大容器中舀水，避免残留微塑料。将水倒入水槽或室外。重复直到容器变轻。 选项1：用尼龙布盖住排水口，慢慢倒水，尼龙布捕获微塑料。 选项2：在草地上铺毛巾，慢慢倒水，毛巾捕获微塑料。 更多细节请参阅“深入探究”部分。
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背景概念
什么是微塑料？ 根据NOAA的定义，微塑料是微小的塑料颗粒，通常尺寸小于5毫米。这些微小的塑料颗粒不可生物降解，可以以多种形式存在，包括纤维、薄膜、泡沫、碎片、珠粒、纳米塑料和颗粒。 微塑料来自哪里？ 微塑料无处不在。在日常生活中，微塑料可以来自洗涤合成纤维制成的衣物、使用含有微珠的化妆品或洗面奶，以及食品包装等塑料制品随时间分解。它们也可能来自工厂和建筑工地，例如油漆和保温材料未被妥善处理。 微塑料如何影响海洋？ 当微塑料进入海洋时，它们会造成很大危害。由于它们很小，野生动物经常将微塑料误认为是食物。鱼类、贻贝甚至鲸鱼都会摄入微塑料。微塑料会吸引并携带水中的污染物，也会向水中释放化学物质。根据NOAA的实验室研究，微塑料和塑料中的化学物质可能会延缓动物的发育。
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词汇表
可生物降解 – 能够在自然环境中无害地分解 纤维 – 来自合成织物如聚酯或尼龙的线 过滤 / 筛滤 – 使用屏障将固体从液体中分离的方法 薄膜 – 来自袋子或包装纸的薄塑料片 泡沫 – 来自容器或包装的聚苯乙烯（泡沫塑料）碎片 碎片 – 较大塑料物品的破碎片 海洋生物 – 生活在海洋中的动物和植物 微珠 – 来自化妆品或清洁剂的微小塑料球体 微塑料 – 小于5毫米的塑料颗粒 纳米塑料 – 极其微小的塑料颗粒，通常不可见 颗粒（塑料原料） – 用于制造的原始塑料原料 污染物 – 被引入环境的有害物质
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资源
“什么是微塑料？” – NOAA “微塑料的影响有哪些？” – NOAA “你应该了解的所有微塑料类型” – EuroPlas “海洋塑料指南” – NOAA
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拓展活动
“塑料的一个世纪”课程计划 – TryEngineering 阅读电子书“海洋工程英雄：让海洋和世界更美好” – TryEngineering
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更多资源
探索“海洋塑料污染解析” – The Ocean Cleanup 观看视频“海洋塑料” – National Geographic 观看“GIS探索：跟踪塑料从陆地到海洋” – National Geographic 观看“追踪塑料从海洋到源头” – National Geographic 课程标准对接 美国 – 下一代科学标准（NGSS） PS4.A：波的性质 – 学生观察微塑料如何漂浮、下沉或悬浮，与波和物质的性质相联系。 PS4.C：信息技术与仪器 – 学生记录库存并绘制图表，与数据表示和交流相联系。 ETS1.A：定义和界定工程问题 – 在限制条件下设计清理装置的挑战。 ETS1.B：制定可能的解决方案 – 使用可用材料构建原型。 ETS1.C：优化设计解决方案 – 重新设计和重新测试装置以提高性能。 英国 – 国家课程（KS2–KS3） 科学课程 – 研究材料及其性质与环境影响。 设计与技术课程 – 在限制条件下进行迭代原型设计、测试和优化。 计算机课程 – 记录库存、创建条形图和分析数据。 澳大利亚 – 澳大利亚课程 科学理解 – 物理科学 – 探索材料如何与水以及环境系统相互作用。 科学探究技能 – 提出问题、收集数据、分析结果并得出结论。 设计与技术 – 通过原型和重新设计创造解决环境挑战的方案。 相关工程领域与学位 环境工程 材料工程 农业与食品工程