6-8 years Vědní oblast: Člověk a příroda / Fyzika Cílové koncepty: Změny skupenství látek, fyzikální změny látek, tání, tuhnutí. Věkové zaměření žáků:: 6-8 letí žáci Délka trvání aktivity: 2x45 (90 minut) Shrnutí:: Zkoumání změny skupenství vody v aktivitě, ve které se žáci snaží zabránit tomu, aby sněhulák roztál. Cíle: Zkoumání podmínek / faktorů, které mohou zpomalit nebo zastavit změnu ledu na vodu; zkoumání je realizováno pozorováním, měřením, zaznamenáváním a vyhodnocováním dat, tvorbou závěru ukotveného v sebraných datech. Pomůcky: Termoska se širokým hrdlem - 1ks, sada sáčků na tvorbu ledu - 1ks, do skupin: odměrný válec, teploměr, měřící pásmo, sada různých izolačních materiálů (vlněná látka, umělá tkanina, plastové sáčky, papír, polystyren, bublinková fólie) - podle toho, jaké materiály si žáci vyberou. Látky změny skupenství Authors: Jenny Byrne and 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
LÁTKY ZMĚNY SKUPENSTVÍ Plán hodiny (spolu s poznámkami pro učitele) Popis aktivity (popište činnost žáků a způsob, jakým učitel řídí aktivitu) Motivace (Formulace hypotézy) Učitel začíná aktivitu identifikací aktuálních představ žáků o jevu, který bude předmětem zkoumání. Zaměřuje se na to, co už žáci vědí a jaké jsou jejich představy? Zjišťování představ žáků umožní to, že budou zkoumané otázky pro žáky smysluplné. Na iniciaci vyjadřování aktuálních dětských představ učitel použije metodu obrázků se zobrazením pojmů (concept cartoons ; Naylor and Keogh), konkrétně téma Sněhulák, které je v příloze. Po řešení úloh učitel vede diskuzi se žáky a klade otázky: Proč sněhulák taje? Proč někdy taje rychleji a jindy pomaleji? Proč na některých místech taje sníh rychleji a na jiných pomaleji? Následně vede žáky ke stanovení výzkumné otázky: Jak můžeme přezkoumat to, jak bychom mohli zpomalit nebo úplně zastavit tání sněhuláka? Žáci přemýšlejí nad postupem, který by mohli použít na zkoumání toho, jak je možné zpomalit tání sněhuláka. Bádání Učitel specifikuje výzkumnou otázku tak, aby byli žáci schopni si ji přivlastnit a přiměřeně řešit. Zdůrazní, že cílem zkoumání bude zjistit: Jak můžeme ochránit sníh / led před táním?
Učitel žákům vysvětlí, že jejich cílem bude vytvořit skupiny po čtyřech a v daných skupinách by se měli pokusit řešit stanovenou výzkumnou otázku. Učitel pomáhá žákům tím, že jim poskytne seznam problémů, které je třeba diskutovat ve skupině, aby byli v řešení výzkumné otázky úspěšní: Jaké dílčí otázky si v rámci výzkumné otázky stanoví? Jak najdou odpověď na stanovené otázky? Jaké výsledky zkoumání předpokládají? Jaké informace potřebují pro řešení stanovených otázek? Jaké pomůcky a materiály budou potřebovat? Jak budou zaznamenávat nasbíraná data? Jak použijí informace získané zkoumáním jako důkazy? Jak budou při zkoumání postupovat (jaké budou fáze zkoumání)? Kolik času si vymezí na jednotlivé fáze zkoumání? Jak si rozdělí role ve skupině (kdo bude dělat co)? Jak budou prezentovat jejich zjištění před celou třídou? Učitel usměrňuje žáky při tvorbě předpokladů a návrhů na jejich ověření. Žáci mohou být vedeni k tomu, aby vytvořili předpoklady k následujícím otázkám: Na jakém místě by sněhulák přestal tát? Čím bychom mohli sněhuláka přikrýt, aby přestal tát? Bude rozdíl, pokud bude sněhulák ve tmě nebo na světle? Učitel chodí mezi skupinami žáků a diskutuje s nimi o plánovaném výzkumném šetření. Upozorňuje zejména na praktickou stránku realizace - ověření stanovených předpokladů a upozorňuje žáky, když vidí, že postup, který žáci připravují, nepřinese měřitelné, objektivní závěry. Cílem skupinové práce je zejména to, aby si žáci prodiskutovali: co chtějí zkoumat, jaké jsou jejich předpoklady, jak je chtějí ověřovat, jaké pomůcky budou potřebovat. Následně učitel povzbudí žáky k tomu, aby si promysleli, jakým způsobem a co budou měřit. Jak budou pozorování zaznamenávat, aby jim data posloužila pro tvorbu závěru a prezentace výsledků zkoumání. Učitel může vytvořit diskusi v celé třídě nebo může řešit individuálně návrhy jednotlivých skupin. Žáci jsou vedeni k zvážení toho, které typy záznamů mohou při zkoumání použít: graf tabulka kresba obrázek (fotka) slovní popis deník
Po zvolení si způsobů zaznamenávání údajů z pozorování a měření žáci specifikují i konkrétní podobu záznamu (například v grafu uvedou, co budou zaznamenávat na osu x a co na osu y, v jakém měřítku). Když učitel vidí, že žáci jsou na zkoumání, připraveni, poskytne jim pomůcky a žáci se věnují realizaci postupu, který navrhli. Evaluace Učitel vede žáky k tvorbě závěrů a k jejich objasnění. Prezentace závěrů se realizuje prostřednictvím frontální diskuse s celou třídou. Zástupci jednotlivých skupin prezentují svá zjištění před celou třídou. Prezentují, jaké otázky řešili a k jakým odpovědím dospěli, jaké metody použili, co je překvapilo a jaké jsou výzvy do dalšího zkoumání. Učitel povzbuzuje skupiny žáků, aby komentovaly použité metody zkoumání a závěry prezentujících skupin, aby vzájemně výsledky srovnávaly. Učitel poskytuje žákům zpětnou vazbu, zobecňuje 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, co zjistili spolužáci a nezjistili oni. Přiložené materiály: Záznamový list pro žáky (nepovinné použití), poznámky pro učitele, konceptuální obrázek o Sněhulákovi
Pracovní listy: Které materiály zabraňují tání ledu? Čas měření: minut Co jste udělali, aby led neroztál Tloušťka použitého materiálu (mm); pokud byl použit Množství tajícího ledu za určený čas (ml) Kresba, obrázek pozorovaného ledu Jiné věci, které jste zjistili, vyzkoušeli nebo vypozorovali
Pracovní listy Materiál použitý k zabránění tání ledu Tloušťka použitého materiálu (mm) Množství tajícího ledu za určený čas (ml) Kresba, obrázek pozorovaného ledu Jiné věci, které jste zjistili, vyzkoušeli nebo vypozorovali
Pracovní listy: Graf tání ledu (pro každý materiál použitý při zkoumání zpomalování tání ledu použijte jinou barvu) Roztátá voda v ml Čas v minutách
Poznámky pro učitele, rady a doporučení Vytvořte skupiny 2 až 4 žáků Zefektivněte skupinovou práci zapojením dalšího pedagoga Uvědomte si možná zdravotní a bezpečnostní rizika Zvažte, ve kterých částech zkoumání budou žáci potřebovat více učitelova vedení a kdy méně. Připravte se na to. Připravte si otázky a instrukce, pomocí kterých budete žákům pomáhat v jejich zkoumání Zvažte, zda chcete výzkumnou aktivitu žáků organizovat jako strukturovaný výzkum nebo jako výzkum s otevřeným koncem. Pokud byste upřednostnili spíše učitelem řízené zkoumání, použijte pracovní listy. Pokud chcete žákům nechat volnost v tom, jak zaznamenávat údaje, žádejte, aby si žáci vytvářeli své vlastní poznámky ke zkoumání. Teoretické pozadí ke zkoumanému tématu Většina běžných látek, které denně žáci pozorují, jsou vnímány buď jako pevné, kapalné látky nebo plyny, v závislosti na podmínkách, ve kterých jsou pozorovány. Změna skupenství vyžaduje příjem nebo předání energie, což je spojeno se snižováním, resp. zvyšováním pohybu částic, z nichž jsou látky sestaveny. Prostřednictvím změny pohybu částic lze vysvětlit nejen rozdíly mezi skupenstvím, ale i změny skupenství určité látky jako je tání, tuhnutí, vypařování, kondenzace. Jde o fyzikální změny, výsledkem není nová látka, jde o stejnou látku v jiném skupenství. Teorie částicového složení látek vysvětluje změnu skupenství právě pohybem částic, z nichž jsou látky složené. Například v ledu jsou částice velmi blízko sebe a nemohou se mnoho pohybovat. Proto má led pevný stálý tvar. Dodáním tepla získají částice energii, začnou se více a více pohybovat a získávají pro sebe větší prostor. Led začíná tát. Následně změní skupenství na kapalné. Kapaliny nemají stálý tvar a mohou téct. Pokud neustále dodáváme teplo, částice na povrchu kapaliny získají dostatek energie na to, aby mohli kapalinu opustit - dostávají se do vzduchu. Tomuto procesu říkáme vypařování. Popsaný proces probíhá i opačně, tehdy se energie naopak ztrácí. Pára se mění na vodu a ta se mění na led (viz Cross et al., 2009). Zkoumání změn skupenství pomůže žákům pochopit, co znamenají pojmy skupenství a jeho změny (pevné, kapalné a plynné skupenství, vypařování, kondenzace, tání a tuhnutí) a pomohou jim vytvořit spojitost s pojmy, které již používají - led, voda, vodní pára. Nejčastější mylné představy Žáci si často myslí, že látky jako je například vlna zahřívají předměty, které do nich jsou zabaleny a tak není možné pomocí nich zabránit tání ledu. Také mají představu, že izolační látky udržují chlad uvnitř, nepřemýšlejí nad tím, že izolační látky zabraňují průniku tepla.
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.
Nedávej ten kabát na sněhuláka, roztaje se. Ja si myslím, že kabát ho udrží v chladu a zabráni tak tání.. Ja si myslím, že je jedno, jestli bude mít sněhulák kabát nebo ne. Jeho roztávání to neovlivní. Úloha 1: Přečtěte si výroky třech dětí. Vyberte ten výrok, který je pravdivý, resp. s kterým souhlasíte. Jestliže nesouhlasíte se žádným z výroků, pokuste se zformulovat svoji vlastní představu o pozorovaném jevu. Úloha 2: Existují situace, při kterých by byl pravdivý každý nebo pouze jeden výrok? Jestliže ano, popište je. Jestliže ne, pokuste se svoji odpověď odůvodnit.