Znanstvenici u igri: izumi za razvoj vještina u znanstvenim postupcima Teach article
Prijevod Iva Mrša i Petra Peloza. U drugom od dva članka o razvoju postupaka istraživanja, postavljanja i ispitivanja pretpostavki, Alfredo Tifi, Natale Natale i Antonietta Lombardi opisuju izradu i primijenu nekih jeftinih nastavnih sredstava koja su osmislili.
Ponavljamo, učenje vještina znanstvenog rada, koje osposobljava za vođenje istraživanja i dolaženja do zaključaka, ključno je za razvoj znanosti. Uvjereni smo da u ovom području postoji ozbiljan manjak poduke, kako u razvijanju tih vještina u učionici tako i u uvježbavanju nastavnika kako da ih implemetiraju. S ciljem olakšavanja uvođenja znanstveno-istraživačkih principa u škole, osmislili smo skup laboratorijskih aktivnosti za osnovne i srednje škole. U prvom od dva članka (Tifi i drugi 2006.) razmatramo razvoj ovih aktivnosti i opisujemo igre uključujući „ transformere“ (vrsta igračke). U nastavku su opisana naprave, fizikalne crne kutije za poticanje istraživanja, pretpostavljanja i ispitivanja pretpostavki.
Naprave
Princip naprava je sličan uputama o upravljanju strojevima opisanim u našem prvom članku, ali ovo su fizikalne crne-kutije, naprave kojr imaju bar dva vanjska pomična dijela koja djeluju kao ulaz i izlaz. Dijelovi mogu biti obojani konci, rotirajuća dugmad ili markice, prodirajući štapići ili nagnute poluge. Dva dijela su spojena pomoću unutarnjeg mehanizma zupčanika, kolotura i pojaseva, kotača ili mehanizama Technic Lego®. Eventualno, mogu se koristiti i slični predmeti, poput npr valjčića u korektor-olovkama.
Učenici istražuju napravu i izvode pokuse. Rukujući jednim od vanjskih dijelova (izlaza) i uspoređuju svoje pretpostavke o tome što će se dogoditi sa stvarnim ponašanjem modela.
Zupčanici i koloturni strojevi mogu imati dva ili više kotača istih ili različitih promjera. Mogu biti povezani koncem ili kontinuiranim pojasom, stvarajući tako mogućnost izbora skrivenih mehanizama. Vidi dolje konstrukcijski plan naprave – vrpca.
Jednostavnim namotanim kalemom s dva obojana konca izvučenima u dva suprotna smjera, skrivenima u kutiji za karte, možete napraviti uređaj u kojem potezanje crvenog konca uzrokuje uvlačenje bijelog konca na suprotnoj. Ako su konci namotani u suprotnim smjerovima na dva koaksijalna kalema dosta različitih promjera, potezanjem obaju konaca kutija se pomakne uspravno, dok potezanje jednog konca izaziva zaostajanje drugog konca u kutiji u određenoj mjeri. Vidi dolje za konstrukcijski plan naprave.
Rad s kutijom je bio najpopularniji u četvrtim i petim razredima osnovne škole (u dobi od 10 do12 godina): ideje su raspravljane u istraživačkim grupama od po tri do četiri učenika, a djeca su zainteresirano tragala za djelotvornim modelima, koristeći vrpce, kotače, osovine načinjene od kemijske olovke, i papirnate trakew1.
Ne samo da su učenici izbliza promatrali ponašanje uređaja i bilježili opažanja, prepostavljali, usavršavali, raspravljali i branili svoje modele, nego su se izrazili kreativno konstruirajući vlastite prototipe modela. Jedna je grupa iskoristila princip naprave s koncem za konstrukciju zgodnih napravica namijenjenih svojima majkama, u kojima su na vrpce ispisali različite emotivne poruke majkama.
Aspekt rukovanja ovim napravama potiče slikovito predočavanje i kinestetički način mišljenja, oba momenta ključna za znanstveno promatranje i «mozganje». Nadalje, djeca se osjećaju ugodno novom aktivnošću, istražujući u grupama vršnjaka jednakih kognitivnih razina. To je u značajnoj suprotnosti s osjećajem niskog samopoštovanja kojeg djeca često trpe u klasičnoj nastavi predmeta orijentiranih na savladavanje sadržaja.
Nije rijetkost naići na djecu koja uspješno izlaze na kraj i aktivno sudjeluju u ovim kreativnim aktivnostima s modelima, unatoč tome što u tradicionalnim školskim aktivnostima pokazuju niske rezultate.
Konstrukcijski plan za naparvu s koncem
Materijali
- Kartonska kutija
- Dva čvrsta, obojena konca, duljine 50-70 cm
- Dva komada stiropora s rupama u sredini, izrezana tako da odgovaraju nasuprotnim stijenkama kutije
- Plastična cijev (primjerice od kemijske olovke) i osovina koja se u nju umeće duljine razmaka nasuprtonih strana kutije (vanjska cijev može slobodno klizati i rotirati; cijev je kraća od unutarnje osovine pa se može slobodno vrtjeti nakom što ju se namjesti u kutiji)
- Kalem koji može biti učvršćen na cijev većeg radijusa
- Jedna ili dvije pločice prilagođene na rotirajuću cijev, za kontrolu unutarnjih konaca
- Dva oraha.
Postupak
- Otvorite spajalicu i zagrijte ju na plamenu; zagrijanim vrhom izbušite rupicu u plastičnom kalemu na mjestu gdje želite pričvrstiti konac i gdje će konac biti namotan. Provucite konac kroz rupicu i učvrstite ga velikim čvoro.
- Privežite još jedan komad konca, privezujuci ga čvrsto blizu središnjeg dijela cijevi.
- Ubacite kalem gotovo na sredinu cijevi, zatim učvrstite čvor s malo brzosušećeg ljepila. Dva konca moraju biti privezana što je moguće bliže sredini cijevi.
- Ako želite možete ubaciti drugi disk na suprotan kraj velikog kalema. Ako žljeb kalema nije dovoljno dubok, upotrijebite još jedan disk za razdvajanje dviju niti i spriječavanje njihovog zapetljavanja. Učvrstite sve dijelove preko cijevi brzosušećim ljepilom.
- Odrežite 50-70 cm svakog konca; izbušite dvije uske rupe blizu sredine suprotnih strana kutije pazeći da budu pod pravim kutom na rotirajući osovinu. Provucite konac kroz te dvije rupe. Samo jedan konac treba biti u potpunosti provučen oko svog ležišta. Napravite dva čvora na slobodnim krajevima svakog konca.
- Ubacite osovinu unutar tube i montirajte rotirajuću os preko dva nasuprotna pravokutnika od stiropora, koji stoje izvan kutije
- Umetnite mehanizam u kutiju, ostavljajući konce tako da mogu slobodno ulaziti i izlaziti. Zatvorite kutiju i začepite je kada budete sigurni da naprava dobro radi; a onda je dajte djeci.
Rukovanje
Kada su oba konca izvučena, kutija se pomiče gore – dolje po koncu zamotanom oko manjeg koloturnika. Smanjujući silu kojom djelujete na konce, kutija će slobodno padati zbog svoje težine. Brzina pojavljivanja i nestajanja dvaju konaca je razmjerna promjeru koloturnika na kojem su konci pričvršćeni!
Preporučljivo je započeti igru sličnom napravom kod koje nema velikom koloturnika, a konci nisu omotani oko istog kalema. Djeca ce smisliti jednostavniji model; tada ce im biti jednostavnije prijeći na model s dva “kotača”.
Plan Konstrukcije
- Otvorite staru audio kasetu za snimanje.
- Odblokirajte jedan kraj kazete, izrežite većinu trake ostavljajući 20-25 cm i ponovno privežite slobodni kraj na kalem (vidi sliku).
- Zatvorite kasetu u kutiju i učvrstite ljepljivom trakom.
- Napravite u kutiji dvije male rupe koje se podudaraju s dva kalema kasete.Prekrijte zupčanike da se ne vide izvana pa zatim zatvorite kutiju.
- Oblikujte dvije odgovarajuce olovke i prilagodite ih zupčanicima iza rupa.
Naprava je veoma zagonetna djeci i najbolje ju je uvesti nakon što se upoznaju s jednostavnijim sličnim napravama. Napravas trakom može biti napravljena kompliciranije tako da se jedan od kalemova kasete zamijeni većim.
References
- Tifi A, Natale N & Lombardi A (2006) Scientists at play: teaching science process skills. Science in School 1: 37-40.
Web References
Resources
- Americko udruženje za razvoj znanosti ističe da se ključni znanstveni koncepti trebaju predstaviti u kontekstu izvornog razumijevanja rada znanstvenika i metoda kojima dolaze do zaključaka. Npr. vidi ovdje.
Review
Članak opisuje učenje znanstvenog procesa u školi i preporučam ga nastavnicima osnovnih i srednjih škola. Daje praktilne opise sastavljanja crnih kutija sa skrivenim sadržajima. Navodi dobre primjere razlicitih vrsta kutija koje mogu koristiti ucenici razlicitih dobi i sposobnosti. Slike koje prikazuju kutije i pokuse na raspolaganju su nastavnicima za pomoć pri sastavljanju.
Sølve Marie Tegner Stenmark, Norveška