Semena, která se šíří vzduchem. zkoumání odporu vzduchu 6-8. Authors: Jenny Byrne a Willeke Rietdijk. years

Transkript

1 6-8 years Vědní oblast: Člověk a příroda / Biologie a fyzika Cílové koncepty: tah, tlak, rychlost, vzdálenost, čas, odpor vzduchu, gravitace Věkové zaměření žáků:: 6-8 letí žáci Délka trvání aktivity: 2 x 45 až 3x45 minut Shrnutí: Zkoumání odporu vzduchu během pozorování různých druhů semen šířících se vzduchem, jak se pohybují od mateřské rostliny. Zkoumání odporu vzduchu při výrobě vlastního návrhu křidélka pro semeno. Vědomostní předpoklady: Existují různé druhy rostlin; většina rostlin se skládá z kořene, stonku, listů a květů; rostliny tvoří semena, pomocí kterých se rozmnožují ze semena vyroste nová rostlina; předměty padají směrem ke středu Země z důvodu přitahování gravitační silou padání směrem dolů. Cíle: Zjistit, jak vypadají různá semena a jak se pohybují; zjistit, jak je možné vytvořit semeno, šířící se vzduchem, které, přestože bude mít velký odpor vzduchu, odletí, co nejdále od mateřské rostliny. Pomůcky: semena pampelišek a jiná semena šířící se vzduchem, pravítko, stopky, lupy, měřící pásmo, sada papírů různé tloušťky (ubrousek, kancelářský papír, výkres), nůžky, klubko tenkého provázku, lepidlo, spony na spisy (balení 50). Semena, která se šíří vzduchem zkoumání odporu vzduchu Authors: Jenny Byrne a Willeke Rietdijk The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein. This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventh

2 SEMENA, KTERÁ SE ŠÍŘÍ VZDUCHEM ZKOUMÁNÍ ODPORU VZDUCHU obrázek: jronaldlee Plán hodiny (spolu s poznámkami pro učitele) Popis aktivity Motivace (Formulace hypotézy) Učitel začíná aktivitu identifikací aktuálních představ žáků o jevu, který bude předmětem zkoumání. Zaměřuje se na to, co už žáci znají a jaké jsou jejich představy. Aktualizace představ žáků nám umožní, aby byly výzkumné otázky pro žáky smysluplné. Jako motivaci použije učitel několik odkvetlých pampeliškových hlav s dozrálými semeny s chmýrem. Vyzve žáky, aby sledovali, jak se po fouknutí do pampelišky semena pohybují. Žáci foukají do pampelišek, a ve skupinách diskutují o tom, jak semena vypadají a jak se pohybují. Následně učitel navodí diskusi v celé třídě a ptá se žáků, co způsobuje pozorovaný pohyb pampeliškových semen. Tím je zadána základní výzkumná otázka aktivity. Motivace trvá asi 10 minut. Bádání (Návrh a průběh experimentů, jejich pozorování) Zkoumání bude zaměřeno na pozorování toho, jak se semena rostlin pohybují a dostávají se co nejdále od mateřské rostliny. Celé zkoumání trvá asi 65 minut, z toho 10 minut na frontální přípravu na zkoumání, 40 minut na samotné zkoumání ve skupinách a 15 minut na prezentaci zjištění. Učitel zdůrazní cíl zkoumání. Vzhledem k tomu, že jde o otevřený výzkum, který řídí zejména žáci, musí se ve skupinách prodiskutovat následující problémy: Jaké dílčí otázky si v rámci výzkumného problému stanoví? Jak najdou odpověď na stanovené otázky? Jaké výsledky zkoumání předpokládají? Jaké informace potřebují k řešení stanovených otázek? Jaké pomůcky a materiály budou potřebovat? Jak budou zaznamenávat získaná data? Jak použijí informace získané zkoumáním jako důkazy? Jak budou při zkoumání postupovat (jaké budou fáze zkoumání)?

3 Kolik času si vymezí na jednotlivé fáze zkoumání? Jak si rozdělí úlohy ve skupině (kdo bude co dělat)? Jak budou prezentovat svá zjištění před celou třídou? Učitel nabídne žákům otázky, které specifikují výzkumné zaměření, pomáhá žákům v jejich vlastním zkoumání. Jak vypadá semeno pampelišky? Jak se pohybuje? Co pomáhá semenu v pohybu? Jak je to s jinými druhy semen? Věděli byste, jak vytvořit zařízení, které pomůže semenu letět dále? Učitel vede žáky k výběru způsobu zaznamenávání dat. V celé třídě s nimi diskutuje o tom, jaká data bude třeba měřit, jak je budou měřit a jak je budou zaznamenávat tak, aby jim údaje pomohly při tvorbě výsledku zkoumání. Společně uvažují využití: Výzkumná otázka: grafu tabulky kresby fotografie slovního popisu deníku Pozorování a zakreslování semen pampelišky a jiných semen, která se šíří vzduchem, a diskuze o tvaru, struktuře semen. Následně učitel usměrní žáky k tomu, aby ve skupinách řešili, jak budou zkoumat pohyb semen při jejich vypuštění (odfouknutí z ruky). Žáci vytváří postup, jak budou pozorovat a měřit pohyb semena od jeho vypuštění určují si například, do jaké vzdálenosti se semeno dostane, kolikrát se otočí apod. Po určení toho, co budou pozorovat a měřit určují to, jak to budou měřit a zaznamenávat (kresba, fotografie, graf, tabulka, slovní popis, deník). Po ukončení příprav na samotné pozorování učitel vyzve žáky k samotnému pozorování a měření. Doporučuje žákům, aby pozorování a měření opakovali a vyhnuli se tak případným chybám v měření. Žáci jsou dále vedeni ke srovnávání způsobu padání různých druhů semen, přičemž jsou zvažovány tvary semen a jejich křidélek. Následně učitel vyzve žáky k tomu, aby popsali svá zjištění během frontální diskuze. Nejdůležitější zjištění si žáci samostatně zapisují, doplňují si zejména zjištění ostatních skupin do jejich vlastních záznamů.

4 Tímto je zkoumání semen ukončeno. Pokud chce učitel v tématu pokračovat, může ho propojit s technologicky řešenou výzvou, přičemž propojuje učivo biologie s učivem fyziky. Zadává následující výzvu ke zkoumání. Na realizaci jsou potřebné další dvě vyučovací hodiny (dalších 90 minut). Výzkumná otázka: Dokázali byste vytvořit pro semeno křidélko, které semeno odnese dále od jeho mateřské rostliny? Učitel shrne zjištění z řešení předchozí výzkumné otázky, protože žáci mohou výsledky použít při řešení aktuálně stanovené výzkumné otázky. Aby bylo propojení se získanými vědomostmi účinné, povzbudí žáky k tomu, aby se v diskusi pokusili vyjádřit, co zjistili o tvaru semen a o tom, jak se tyto pohybovaly. Učitel zaměřuje žáky k tomu, aby posuzovali: tvar semena a křidélka hmotnost semena a křidélka vyvažování semena při letu (žáci diskutují o tom, co je vyvažování) Následně učitel vede diskusi k tomu, aby žáci přemýšleli o tom, co způsobuje pohyb semena. Diskusi ve třídě (nebo v jednotlivých skupinách) dále rozšiřuje tím, že klade žákům následující otázky: Jak je možné použít to, co víte o pohybu semen s křidélky při přípravě vašeho vlastního návrhu křidélka pro semeno? Jaké materiály budou pro tvorbu křidélka vhodné? Učitel zahájí samotné zkoumání toho, jak je možné připravit funkční křidélko pro semeno. Pozornost žáků zaměřuje na následující proměnné, které je zapotřebí během tvorby návrhu prodiskutovat: Jakou velikost by mělo mít křidélko? Jaké materiály bychom měli na jeho tvorbu použít? Jaký tvar by mělo křidélko mít, aby využilo proudění vzduchu? Jak upravit tvar, aby semeno setrvalo ve vzduchu, co nejdéle? Jak upravit tvar, aby bylo semeno na křidélku vyvážené? Diskutujte a vytvářejte předpoklady o tom, jak dobře budou jednotlivé návrhy fungovat, případně si stanovte předpoklad o tom, jak dlouho vydrží semeno s křidélkem ve vzduchu (porovnejte si své představy). Následně jsou žáci vedeni k tvorbě návrhů. Učitel obchází skupiny a pomáhá tam, kde je to třeba. Po samotné konstrukci navrhnutého křidélka měří žáci let semena na vytvořeném křidélku a na základě pozorování upravují zpětně své návrhy. Všechna měření, pozorování a změny si zaznamenávají (tabulkou, grafem, kresbou, fotografií apod.), aby mohli vytvořit závěr.

5 Po ukončení zkoumání si žáci vyzkouší výsledná křidélka se semeny v prostoru mimo třídu vytvoří tak soutěž o semeno s křidélkem, které vydrží ve vzduchu nejdéle, respektive uletí největší vzdálenost od své mateřské rostliny. Učitel se ubezpečí, že všichni žáci mají zaznamenané vše, co v rámci zkoumání realizovali. Na závěr zrealizuje učitel diskuzi, ve které jednotlivé skupiny prezentují cíle, průběh a výsledky svého zkoumání. Učitel formuluje nejdůležitější zjištění a žáci si je zapisují k záznamům ze svého zkoumání. Evaluace (záznam výsledků) Vyhodnocení výzkumu se realizuje ve dvou fázích. V první fázi žáci prezentují zjištění z pozorování semen a jejich křidélek. Zástupci jednotlivých skupin prezentují zjištění před celou třídou. Prezentují, jaké otázky řešili a k jakým závěrům dospěli, jaké metody použili, co je překvapilo a jaké jsou výzvy do dalšího zkoumání. Učitel povzbuzuje skupiny, aby komentovaly metody zkoumání a závěry prezentujících skupin, aby výsledky vzájemně porovnávaly. Učitel poskytuje žákům zpětnou vazbu, zevšeobecňuje výsledky všech skupin a vyzdvihuje 3 nejzajímavější zjištění. Učitel žákům pomáhá i ve formulaci toho, na co by se mohli spolužáků zeptat a upozorňuje je na to, aby si zapisovali do svých poznámek to, na co sami nepřišli, ale jejich spolužáci ano. Ve druhé fázi vyhodnocení se žáci zaměřují na prezentaci výsledků konstrukce svých vlastních křidélek pro semena. Všechny návrhy jsou vystaveny. Žáci chodí a návrhy si prohlížejí. K jednotlivým křidélkům píšou poznámky, ve kterých vyjadřují: 2 věci, které byly pro ně zajímavé; 1 doporučení na změnu co by mohlo být ve zkoumání realizované jinak, lépe. Učitel vede diskusi k následujícím dvěma otázkám: Které jsou tři nejdůležitější věci, které se žáci během zkoumání naučili o tvaru a pohybu semen? Které návrhy křidélek se semeny byly nejúspěšnější a proč?

6 Rozšíření aktivity: Aktivita zaměřená na podporu divergentního myšlení a tvořivosti. Učitel klade otázky: Co by se stalo, kdyby nebyl žádný vítr? Co by se stalo se semeny a jak by vypadalo naše přírodní prostředí? Byl by to problém? (15 minut) Učitel vede ve třídě filozofickou diskusi poskytuje provokační a protikladné argumenty, syntetizuje je, klade nové otázky, vytváří přechodný závěr z diskuse (počasí, oddychové aktivity, vzájemná konkurence rostlin při získávání optimálních podmínek pro růst, přelidnění). Uvedená aktivita může být zařazena před samotné zkoumání nebo po zkoumání na měření efektu badatelského rozvoje žáků a jejich vědeckého přemýšlení. Přílohy: Záznamový list pro žáky (nepovinné použití), poznámky pro učitele

7 Pohyb semen pracovní list Název semena Obrázek, kresba semena Jak daleko doletí semeno, když do něj fouknete? (cm) Jak dlouho letí semeno, než padne na zem? (sekundy) Jak se pohybuje? Slovně popiš. Například: kroutí se. Jiné věci, které jste pozorovali?

8 Název semena Obrázek, kresba semena Jak daleko doletí semeno, když do něj fouknete? (cm) Jak dlouho letí semeno, než padne na zem? (sekundy) Jak se pohybuje? Slovně popiš. Například: kroutí se. Jiné věci, které jste pozorovali?

9 Deník konstrukce křidélka pro semínko Přidal jsem nebo jsem změnil na svém křidélku: Původní návrh: Obrázek nebo kresba Jak daleko doletí po změně? Jak dlouho trvá, než se dotkne země po realizované změně? Jak se pohybuje? Co funguje dobře a co je třeba změnit? 2 3

10 Přidal jsem nebo jsem změnil na svém křidélku: 4 Obrázek nebo kresba Jak daleko doletí po změně? Jak dlouho trvá, než se dotkne země po realizované změně? Jak se pohybuje? Co funguje dobře a co je třeba změnit? 5 6

11 Poznámky pro učitele, rady a doporučení Vytvořte skupiny o 2 až 4 žácích. Zefektivněte skupinovou práci v terénu zapojením dalšího pedagoga. Uvědomte si možná zdravotní a bezpečnostní rizika, jako jsou například pylové alergie; po příchodu z terénu upozorněte žáky, aby si důkladně umyli ruce; upozorněte je také na to, aby si během aktivity nevkládali prsty do úst, nosu a aby se nedotýkali očí. Připravte si otázky a instrukce, pomocí kterých budete pomáhat žákům v jejich zkoumání. Zvažte, zda chcete výzkumnou aktivitu žáků zorganizovat jako strukturovaný výzkum nebo jako otevřený výzkum. Pokud byste upřednostnili spíše učitelem řízené zkoumání, použijte pracovní listy. Pokud chcete nechat žákům volnost v tom, jak zaznamenávat údaje a jak nalezené rostliny třídit, požádejte žáky, aby si vytvářeli své vlastní poznámky ke zkoumání. Diskutujte se žáky o tom, jak by se měli chovat k rostlinám při jejich pozorování. Objasněte, jak je třeba se o rostliny starat a proč. Aktivita s přípravou vlastního křidélka pro semeno hraničí s fyzikálním tématem o odporu vzduchu. Při řešení úlohy mohou vzniknout otázky týkající se u tohoto jevu právě fyzikálních principů. Učitel se buď na tuto možnost připraví, respektive k ní žáky přímo vede nebo se snaží výzkumné aktivitě v tomto směru vyhnout. Teoretické pozadí ke zkoumanému tématu Kvetoucí rostliny tvoří semena, kterými se šíří dále do prostředí, rozmnožují se. Semena jsou výsledkem procesu opylení a po dozrání se potřebují od původní rostliny dostat co nejdále, aby získaly co nejlepší podmínky pro klíčení. Semena rostlin se procesu šíření v prostředí přizpůsobují různým způsobem. Některé se přizpůsobují unášením větrem, jiné vodou či živočichy. Hmyz, savci a ptáci pomáhají rostlinám se reprodukovat a to tím, že přenášejí pyl ze samčích orgánů jednoho květu na samičí orgány jiných květů. Aktivitou je možné upozornit na důležitost biologických jevů, jako je například adaptace na prostředí, mechanismus šíření v prostředí a celkově důvod existence semen. Též je možné soustředit se na fyzikální jevy spjaté s pozorovaným jevem zde mohou žáci zkoumat síly a pohyb. Další zkoumání a s ním spojený rozvoj představ může být zaměřený na padání předmětů. Mnoho z vysvětlení jevů spojených s padáním předmětů si žáci vytvářejí intuitivně a obvykle si myslí, že věci prostě padají k zemi a nepřemýšlejí nad tím, že by mohly být přitahovány silou (gravitace) a že tření o vzduch (odpor vzduchu) může pád předmětů zpomalit. Čím větší (objemnější) předmět máme, tím větší odpor vzduchu na něj působí a tím pomaleji padá. Nejčastější naivní představy žáků: Semena nejsou živá; stávají se živými jen tehdy, když je zasadíme a když rostou (avšak semena jsou považována za neaktivní a stávají se aktivními, když jsou jim poskytnuty vhodné podmínky). Semena obsahují malou rostlinu. Literatura Allen, M. (2010) Misconceptions in primary science. Maidenhead, Berkshire: Open University Press. Cross, A. and Bowden, A. (2009) Essential Primary Science. Maidenhead, UK: Open University Press. Gillespie, H. and Gillespie, R. (2008) Science for Primary School Teachers. Buckingham, UK: Open University Press. Loxley, P., Dawes, L., Nicholls, L., Dore, B. (2010) Teaching primary science promoting enjoyment and developing understanding. Harlow, UK: Pearson Education Limited.