توسعه کارگاه STEAMبا آپ سایکلینگ بطری‌های PETو طراحی کامپیوتری
هر روزه از بطری‌های PET زیادی استفاده می‌شود. اگرچه این بطری‌های پلاستیکی به عنوان کالای یکبار مصرف طراحی شده اند، اما دوام آنها امکاناتی را برای سایر اهداف فراهم می‌کند. با این حال، بسیاری از این بطری‌ها که همچنان قابل استفاده هستند، به سطل زباله و محل‌های دفن زباله انداخته می‌شوند. این کار نه تنها پتانسیل بطری‌های پلاستیکی را هدر می‌دهد، بلکه با رها کردن آنها محیط زیست نیز آلوده می‌شود. این بطری‌ها را تا قبل از تجزیه 450 ساله شان می‌توان برای استفاده بهتر دوباره فرآوری کرد. بطری‌های PET باتوجه به دسترسی بالا، عملکردهای احتمالی و کاربردهای خلاقانه می‌توانند مطالب آموزشی بسیار مفیدی برای آموزش STEAM داشته باشند. این مقاله دستورالعمل‌هایی برای معلمان در قالب یک برنامه درسی STEAM با موضوع آپ سایکلینگ بطری‌های پلاستیکی فراهم می‌کند. دانش آموزان با بررسی بطری‌ها و مواد پلاستیکی، مشاهده و شناسایی مشکلات طراحی آنها، استفاده از نرم افزار CAD و چاپگرهای سه بعدی به منظور ایجاد نمونه اولیه ممکن است بر تفکر طراحی، مهارت‌های حل مسئله و مدل سازی سه بعدی تسلط پیدا کنند. با برگزاری کارگاه آموزشی، تلاش‌های موفقیت آمیزی درجهت ارتقاء پروژه‌های آپ سایکلینگ دانش آموزی انجام شد.
بطری‌های پلاستیکی امروزه در همه جا وجود دارند. هر روزه تقریبا 1.3 میلیارد بطری در سراسر جهان فروخته می‌شود. بیشتر این بطری‌های پلاستیکی به صورت یکبار مصرف طراحی شده اند که پس از استفاده در محل‌های دفن زباله دور ریخته می‌شود. در سال 2015، تحقیقات نشان داد که تنها 9 درصد از پلاستیک‌های تولید شده بازیافت شدند؛ 12 درصد سوزانده شده و 79 درصد در زمین دفن شده و یا در محیط‌های طبیعی رها شده اند. این زباله‌های قابل استفاده نه تنها زمین ارزشمند را برای دفع خود در بر می‌گیرند بلکه محیط زیست را نیز با سمیت خود آلوده می‌کنند. این بطری‌ها را تا قبل از تجزیه 450 ساله شان می‌توان برای استفاده بهتر دوباره فرآوری کرد. باتوجه به استفاده گسترده از بطری‌های پلاستیکی در دنیای مدرن، این بطری‌های استفاده شده می‌توانند بسیار در دسترس بوده و جمع آوری آنها را برای دانش آموزان در خانه آسان کند. بطری‌های PET با درنظر گرفتن دوام، وزن سبک، مقاومت شیمیایی، ایمنی و طراحی آزاد ممکن است حاوی مطالب آموزشی مهمی درمورد آپ سایکلینگ پیشرفته باشند. دانش آموزان نیز ممکن است از فرصت جمع آوری پلاستیک بهره گرفته و با ادغام بطری‌های پلاستیکی استفاده شده طرح‌هایی ایجاد کنند؛ بنابراین طول عمر مواد PET را افزایش می‌دهند.
STEAM (علم، فناوری، مهندسی، هنر و ریاضیات) شکلی از استراتژی آموزشی بین رشته‌ای است. با تحقیقاتی که موفقیت و محبوبیت آن را در سراسر جهان ثابت کرده است، این استراتژی ساختاری از پروپوزال مقالات درمورد کارگاه آپ سایکلینگ را پیشنهاد می‌کند. با استفاده از بطری‌های درپوش پیچی استاندارد و تولید کنندگان در سراسر جهان، دانش آموزان ممکن است به نگرش‌هایی از فناوری امروزی در تولید دست یابند. با برگزاری کارگاه آپ سایکلینگ بطری‌های PET، دانش آموزان می‌توانند علم و خواص PET یا پلاستیک‌های مرتبط را بیاموزند. دانش آموزان همچنین ممکن است حس تحلیلی، مهارت‌های حل مسئله، توانایی‌های طراحی-تفکر و خلاقیت خود را با شرکت در این کارگاه آموزشی تقویت کنند. درنهایت، استفاده از نرم افزارهای چاپگرهای سه بعدی و طراحی رایانه ای نیز ممکن است فرصت‌هایی را برای دانش آموزان فراهم کند تا بر مفهوم و قابلیت‌های نمونه سازی سریع، CAD (طراحی به کمک رایانه) و CAM (تولید به کمک رایانه) درصورت وجود تسلط پیدا کنند. طراحی و ساختار کارگاه آپ سایکلینگ بطری استفاده شده کاملا با ایدئولوژی استراتژی آموزشی STEAM مطابقت دارد.
بررسی اجمالی
باتوجه به مزایا و ارزش بالقوه ذکر شده در بالا، بطری‌های پلاستیکی بازیافتی می‌توانند حاوی مطالب آموزشی درمورد STEAM باشند. در اینجا به بیان دستورالعمل‌ها و گام‌های پیشنهادی برای معلمان در کارگاه STEAM درمورد آپ سایکلینگ بطری‌های پلاستیکی می‌پردازیم. دانش آموزان با مطالعه بطری‌ها و مواد پلاستیکی، مشاهده و شناسایی مشکلات پیش روی طراحی آنها و استفاده از نرم افزار CAD و چاپگرهای سه بعدی برای ایجاد نمونه اولیه ممکن است در تفکر طراحی، مهارت‌های حل مسئله و مدل سازی سه بعدی تسلط پیدا کنند. آموزگاران نیز ممکن است درصورت نیاز محتوا را با توجه به دانش آموزان و تجهیزات موجود تنظیم کنند.
مرحله اول: بازیافت خانه
قبل از شروع کارگاه، به دانش‌آموزان آموزش داده می‌شود تا بطری‌های استفاده شدۀ خود را در خانه یا دیگر مکان‌ها جمع آوری کنند. زمان پیشنهادی برای جمع آوری بطری یک تا دو هفته قبل از شروع کارگاه است تا دانش آموزان امکان خرید بطری‌های پلاستیکی اضافی برای پروژه را نداشته باشند. این بطری‌ها برای کارگاه‌ها بسیار مهم خواهند بود زیرا طراحی، مدل سازی و نتیجه نهایی بر پارامترها و انواع بطری‌های جمع آوری شده متکی هستند. باتوجه به بطری‌های PET جمع آوری شده، به دانش آموزان توصیه می‌شود بطری‌هایی با اندازه‌های یکسان یا مشابه را به منظور جلوگیری از مشکلات غیرضروری در کارگاه های بعدی جمع آوری کنند. علاوه براین، دانش آموزان نیز باید شرایط استفاده از بطری‌ها را یادآوری کنند تا از مفید بودن بطری در کارگاه بعدی اطمینان حاصل کنند. دانش‌آموزان ممکن است بطری‌های اضافی را درصورت نیاز در مرحله نمونه‌سازی جمع کنند. در این فرایند، دانش آموزان برای اولین بار بازیافت مواد و درک عمیقی از بطری‌های PET جمع آوری شده را درک می‌کنند.
مرحله دوم: مطالعه مواد
مطالعه خواص مواد برای دانش آموزان باهدف دستیابی به نگرشی از پتانسیل و طراحی آنها بسیار مهم است. معلمان از دانش آموزان می‌خواهند تا بطری‌ها و مواد پلاستیکی را ازطریق آزمایشات ساده مانند آزمایشات بارگذاری عمودی و افقی بررسی کنند. دانش آموزان با تکیه بر مطالعات دست اول درمورد شکل، ساختار و دوام بطری‌ها امکانات و محدودیت‌های فنی این بطری‌های استفاده شده را بهتر درک می‌کنند. آنها همچنین باید با تکیه بر کتب، مقالات و منابع آنلاین به انجام تحقیقات درمورد برخی از کاربردهای پلاستیک‌های بازیافتی تشویق شوند. ازطرفی، با الهام گرفتن از دیگر دانش آموزان ممکن است خلاصه‌ای از طراحی خود را در کارگاه بعدی ارائه دهند.
مرحله سوم: خلاصه طراحی
با درک قابل توجهی از پتانسیل PET، دانش آموزان باموفقیت طراحی را باتوجه به الزامات و معیارهای موردنیاز انجام می‌دهند. معلمان باتوجه به اختیاراتی که دارند، ممکن است از دانش آموزان بخواهند تا به طورکلی درمورد پروژه بحث کنند. پس از ارزیابی توانایی دانش آموزان، موضوعاتی همچون مبلمان، وسایل خانه یا حتی وسیله نقلیه شخصی برای بحث و تبادل نظر بیشتر به آنها پیشنهاد می شود. دانش آموزان ملزم به مطالعه و تحلیل سناریوهای خود هستند؛ بنابراین نقاط ضعف و فرصت‌ها در ارائه خلاصه طراحی پروژه را شناسایی می‌کنند.
جمع بندی
با طراحی بطری‌های پلاستیکی PET یکبار مصرف و بادوام ازجمله بطری‌های قابل استفاده مجدد، انباشت ضایعات و میزان آسیب‌های زیست محیطی نگران کننده است. در پاسخ به این شرایط، این مقاله بطری‌های پلاستیکی PET آپ سایکل را ماده آموزشی مفیدی در برنامه‌های درسی STEAM معرفی می‌کند. از آنجایی که طراحی و ساختار کارگاه آپ سایکلینگ بطری‌های استفاده شده با ایدئولوژی استراتژی آموزش STEAM کاملا مطابقت دارد، این کارگاه شامل پنج مرحله است: بازیافت خانگی، مطالعه مواد، خلاصه طراحی، طراحی به کمک رایانه و نمونه سازی سریع. این کارگاه باهدف ارائه آموزش مهارت‌های نرم مانند تحقیق ابتکاری، تحلیل موقعیتی، تفکر انتقادی، توانایی‌های فضایی و تفکر منطقی؛ و مهارت‌های سخت مانند طراحی، صنایع دستی، مدل سازی سه بعدی و نمونه سازی سریع برگزار می‌شود. به منظور توسعه کارگاه STEAM، دانش‌آموزان فیلامنت‌های چاپی خود را با بطری‌های PET آسیاب شده و کابل‌های بازیافتی اکسترود شده باهدف الهام بخشیدن به نسل‌های آینده برای طراحی دورانی محلی توسعه خواهند داد.
