Fizika u vrtićima i osnovnim školama Teach article

Author(s): Werner Stetzenbach, Gabriele Stetzenbach

Prevoditelj Ivana Gojević. Werner i Gabriele Stetzenbach otkrivaju nam kako vrtićka i osnovnoškolska djeca otkrivaju svijet fizike pomoću srednjoškolskih učenika kao mentora. Zašto ne biste pokušali i u svojoj školi?

Kliknuti na sliku za
povećanje
Slika ljubaznošću Nicola Graf

Posljednjih nekoliko godina pojavili su se brojni projekti kojima se potiče dječja znatiželja u vrtićima i osnovnim školama. U 2001. pokrenuli smo jednu takvu inicijativuw1 u Winnweileru, koja se kasnije, uz pomoć sponzora, proširila diljem Njemačke. Zajedno s Wernerovim srednjoškolskim učenicima gimnazije Wilhelm Erbw2 u Winnweileru, razvili smo nastavne aktivnosti iz područja fizike za učenike od 4 do 10 godina. Sa srednjoškolcima kao mentorima, otišli smo u vrtiće i osnovne škole i uspješno proveli eksperimente s djecom o temama kao što su zrak, struja, magneti, svjetlost, sjene, zvuk, plivanje i munje.

Publicirana je brošura na njemačkom jeziku sa zbirkom nastavnih aktivnosti, iskustava i osnovnih informacija (THINK ING, 2007). Većina pokusa kao i opći uvod u projekt, dostupna je za preuzimanje na engleskom jeziku u pdf formatu s internetske stranice manifestacije Science on Stage Germanyw3. Ispod se nalaze korak po korak razrađene instrukcije za skup pokusa o slušanju, prikladnih za vrtićku i osnovnoškolsku dob. . Online pdf sadrži i dodatne pokuse iz ovog područja.

 

Napad na bubnjiće

Cilj je da učenici shvate funkciju i važnost uha te time smanje svoje MP3 playere kako bi spriječili oštećenja svog slušnog aparata. Objašnjen je put od izvora zvuka do unutarnjeg uha, nastanak zvuka i anatomija uha.

Slušno pješačenje

Izvedite učenike u šetnju školskim ili vrtićkim dvorištem, jednom sa i jednom bez čepića u ušima, kako bi doživjeli nedostatak doživljaja okoline kada djelomično “isključe” sluh. Učenici će, također, naučiti i o opasnostima kojima su (djelomično) izloženi ljudi oštećenog sluha.

Čujemo li zaista sve?

Ljudsko uho može čuti zvukove od 20 do 20 000 titraja u sekundi. Broj titraja u sekundi nazivamo frekvencijom. Starenjem, gubimo sposobnost da čujemo vrlo visoke frekvencije. Psi mogu čuti zvuk do 35 000 titraja u sekundi (35 kHz), šišmiši čuju i zvukove viših frekvencija. Upotrijebite obični zviždaljku i zviždaljku za pse da bi djeca mogla usporediti. Frekvencija zvuka zviždaljke za pse je najčešće u rasponu 16 – 22 kHz, a ljudsko uho može čuti samo frekvencije niže od 20 kHz (to ovisi i o individualnom sluhu osobe, neki ljudi ne mogu čuti ni to).

Prilagodite volumen generatora signala s pojačalom i zvučnicima do srednje razine zvučne frekvencije. Tada namjestite frekvenciju na 50 kHz i polako je smanjujte. Upitajte jedno dijete koje nešto čuje da opiše zvuk (piskutav zvižduk).

Imaju li naše uši omiljene zvukove? Vlastiti slušni dijagram

Ispitujući vlastiti raspon sluha, možemo procijeniti stanje našeg sluha. Spojite generator signala s osciloskopom i zvučnikom kako je prikazano (vidi sliku).

Kliknuti na sliku za
povećanje
Slika ljubaznošću Nicola Graf

Koristeći generator signala, proizvedite zvuk između 250 i 16 000 Hz prema tablici 1. Da bi zvukovi bili usporedivi, pobrinite se da sve na osciloskopu generiraju “valnu duljinu” jednake “visine”.

Zamolite svako dijete da ispuni tablicu (možete ju skinuti kao radni list s mrežne stranice Science in schoolw4), tako da zabilježe doživljaj svakoga zvuka kao vrlo glasnog, glasnog, srednje glasnog, tihog ili vrlo tihog. Ovo može biti malo varljivo.

Da bi se olakšalo, započnite sa 16 000 Hz i sparujte usporedbe između susjednih frekvencija, npr. “Kako doživljavaš zvuk od 16 000 Hz? Sad poslušaj zvuk od 8 000 Hz – kako ga doživljavaš kad ga usporediš?” I tako dalje. Tipično je ljudsko uho najosjetljivije na frekvencije zvuka govora (oko 200 – 3500 Hz).

Pomoću srednjoškolskog mentora (ili učitelja), svako dijete neka usporedi percipirani volumen (npr. glasno = 8) u odnosu na frekvencije zvuka.

Kako opažaš zvuk? Zvuk 1 Zvuk 2 Zvuk 3 Zvuk 4 Zvuk 5 Zvuk 6 Zvuk 7
Table 1: individual auditory diagram
  16000 Hz 8000 Hz 4000 Hz 2000 Hz 1000 Hz 500 Hz 250 Hz
Vrlo glasno (10)              
Glasno (8)              
Srednje glasno (5)              
Tiho (3)                
Vrlo tiho (1)              
Slušni dijagram
osmogodišnje djevojčice.
Kliknuti na sliku za
povećanje

Korisno je provesti ista mjerenja s odraslima (npr. nastavnici ili roditelji), zato jer starenjem slabije čujemo piskutave zvukove. Možda ste to primijetili kod slušanja zvukova s TV-a – mlađa djeca čuju piskutav zvižduk dok odrasli ne.

Kako zvuk stiže do uha? Zanjihana svijeća

Budući da se zvukovi prenose promjenama tlaka zraka, zvuk pomiče čestice zraka. To možemo pokazati promatrajući gibanje plamena svijeće. Zvukovi niskih frekvencija mogu čak otpuhati plamen svijeće.

Materijali

  • CD player s bas zvučnikom koji svira tehno glazbu
  • Svijeća i žigice
  • Papirnati lijevak
  • Bubanj (bas) s rupom u pozadini
  • Generator signala s pojačalom
  • Zvučnik pogodan za niske frekvencije (barem 100 Hz)
  • Kabeli
Korištenje slika dopustio/la
Werner Stetzenbach

Postupak

  1. Postavite upaljenu svijeću ispred CD playera s bas zvučnikom koji svira tehno glazbu. Plamen će treperiti zajedno s glazbom. Ako učinak nije jako vidljiv, postavite papirnati lijevak između zvučnika i svijeće da biste ga pojačali.
  2. Postavite upaljenu svijeću ispred rupe na pozadini bubnja. Udarite bubanj s druge strane i promatrajte kako se plamen miče ili se ugasi.
  3. Pomoću kabela, spojite zvučnik s generatorom signala i uključite ga na nisku frekvenciju (100 Hz). Svijeća će se ugasiti. Da biste pojačali učinak postavite papirnati lijevak između zvučnika i svijeće.

Što se događa u ušima?

Koristite plastični ili papirnati model (koji možete napraviti kod kuće) uha kako bi prikazali različite dijelove uha, koji će biti objašnjeni u sljedećim eksperimentima.

Vanjsko uho: ušna školjka i bubnjić

Ušna školjka skuplja zvukove poput lijevka. Iskoristite papirnati lijevak poput ušne trube da bi poboljšali sluh: šapćite u nj i uočite kako pojačava zvuk.

Slika ljubaznošću Werner
Stetzenbach

Vanjsko uho djeluje poput cijevi orgulja koja je zatvorena s jedne strane, tako da zrak u njoj može vibrirati. Ove vibracije se prenose na bubnjić, membranu koja se ponaša poput bubnja, i zatim preko mehaničkog spoja na tri slušne koščice (male kosti).

Pribor

  • Bas zvučnik
  • Generator signala s pojačalom ili CD player s pojačalom
  • Kablovi
  • Komadići želea

Postupak

Slika ljubaznošću Werner
Stetzenbach

Kablovim spojite bas zvučnik na generator signala ili CD player. Stavite nekoliko komadića želea na zvučnik. Promatrajte ih kako “plešu” s vibriranjem membrane zvučnika, koja u pokusu predstavlja bubnjić.

Srednje uho: slušne koščice

Pribor

  • Dva bubnja
  • Palica za bubanj
  • Loptica za stolni tenis ili loptica od stiropora vezana uzicom
  • Pladanj za pečenje
  • Drveni čekić ili sličan drveni instrument
  • Zdjela
  • Aluminijska ili prozirna folija
  • Zrna riže ili šećera
Kliknuti na sliku za
povećanje
Slika ljubaznošću Nicola Graf

Postupak

  1. Lopticu za stolni tenis ili lopticu od stiropora (koja predstavlja slušne koščice) ovjesite pred jedan bubanj, tako da dodiruju njegovu površinu (T2 na slici ispod). Palicom za bubanj udarite u drugi bubanj (T1, izvor zvuka) i promatrajte kako se loptica miče, kada zvučni valovi dosegnu T2.
  2. Prekrijte i zategnite foliju ili prozirnu foliju preko zdjele pa na nju stavite zrna riže ili šećera. Držite pladanj za pečenje blizu, udarite ga drvenim čekićem i promatrajte kako riža ili šećer (predstavlja slušne koščice) poskakuje.

Unutarnje uho: pužnica

Kliknuti na sliku za
povećanje

U dlačnim stanicama pužnice nalaze se slušni živci. Zvuk (promjene tlaka zraka) ih pomiče, što aktivira informacije koje se prenose do mozga. Što je glasniji zvuk, to se dlačice više pomiču. Jako glasni zvukovi mogu čak oštetiti dlačne stanice.

Staklena cijev se koristi kao model za odmotanu pužnicu. Čestice prašine ili talka u cijevi predstavljaju dlačne stanice.

 

Kliknuti na sliku za
povećanje
Slika ljubaznošću Werner
Stetzenbach

Pribor

  • Staklena cijev
  • Čestice prašine ili talka
  • Dva stalka (vidi sliku)
  • Generator signala
  • Zvučnik
  • Kablovi

Postupak

  1. Napunite dno staklene cijevi česticama prašine ili talkom i postavite je horizontalno na stalak.
  2. Pomoću kablova spojite zvučnik s generatorom signala i smjestite ga ispred jednog otvora staklene cijevi.
  3. Prilagodite frekvenciju zvuka (ovisi o dužini cijevi) tako da u cijevi nastane rezonancija (za bilo koju duljinu, postoji više frekvencija na kojima će doći do rezonancije), koja će izazvati vidljivo vibriranje prašine. Ono predstavlja kretanje dlačnih stanica.

 

Postavljanje sličnog projekta sa svojim učenicima

Srednjoškolski učenici imaju drukčiju perspektivu od učitelja i odgajatelja, koja može biti od velike pomoći u radu s mlađom djecom, jer će ih djeca lakše prihvatiti kao “stariju braću ili sestre”. Srednjoškolski učenici uključeni u naš projekt imali su mnogo koristi iz ovog iskustva: naučili su držati prezentacije, postali su samouvjereniji i poboljšali su svoje organizacijske sposobnosti – i sve bez pritiska standardne učioničke situacije. Osim toga, iz prve ruke su upoznali posao učitelja, odgajatelja, znanstvenika i inženjera.

Tim se mora sastojati od 4-5 srednjoškolskih učenika i učitelja mentora. Na početnom sastanku tima, oluji ideja, dopustite učenicima da iznesu svoje vlastite ideje; to će ih motivirati da budu vrlo kreativni. Koristit će im i da se konzultiraju s knjigama i mrežnim stranicama nastavnih aktivnosti. Dopustimo li da učenici rade na različitim temama, moći ćemo uključiti učenike različitih sposobnosti. Učitelj treba moderirati sastanke, osigurati sredstva za izvođenje pokusa i pomoći u njihovom postavljanju.

Da bi potaknuli zabavu i znatiželju, eksperimenti moraju biti jednostavni za postavljanje i idealno bi bilo kad bi uključivali više osjetila odjednom. Kada je mlađoj djeci omogućeno da samostalno eksperimentiraju, oni često izražavaju i testiraju svoje ideje.

Važno je prije početka projekta kontaktirati potencijalne partnere (vrtiće ili osnovne škole). Budući da su vrtići otvoreniji prema mnogim znanstvenim temama, pokusi za osnovne škole trebaju se uskladiti sa temama u kurikulumu koje se uče u znanstvenim ili prirodoslovnim predmetima, ako takvi postoje.

Zamolite srednjoškolce da svoje projekte predstave jedni drugima, jer će tako od cijelog tima dobiti prijedloge poboljšanja. Ne zaboravite unaprijed isprobati eksperimente s djecom ciljane dobi, kako biste procijenili potrebno vrijeme. Optimalna je veličina grupe do sedmero djece mlađe dobi. Prema našem iskustvu, za svaku je aktivnost potrebno oko 25-60 minuta, iako ih nismo vremenski ograničili.

Aktivnosti bi mogle potrajati duže od očekivanog jer djeca ponekad žele ponoviti dio u kojem su posebno uživali. Imajte na umu da mlađa djeca uživaju kada mogu izvesti male eksperimente kod kuće ili sudjelovati u malom natjecanju u kojem mogu osvojiti nagradu poput igračke ili slatkiša u napuhanom balonu.
Osobito, kada međusobno eksperimentiraju osnovnoškolska djeca nemaju problema koncentrirati se i do dva sata bez pauze. Prije reorganiziranja grupa ili započinjanja novog eksperimenta u pauzi ih počastite grickalicama ili pićem.

I ne zaboravite, ako je ovo novo iskustvo za sve sudionike, može se dogoditi da obje strane budu suzdržane (vrtićki ili osnovnoškolski tim i srednjoškolski tim). Međutim, to se može lako prevladati ukoliko se u pripremnoj fazi raspravi o potencijalnim problemima.

 

References

  • THINK ING (2007) Physik in Kindergarten und Grundschule II. Köln, Germany: Deutscher Institutsverlag. ISBN: 9783602147816

Web References

  • w1 – Za više informacija o širem njemačkom projektu Fizika u vrtićima i osnovnim školama posjetite: www.think-ing.de/index.php?node=1218
  • w2 – Za više informacija o Wilhem-Erb-Gimnaziji Winnweiler, posjetite: www.weg-winnweiler.de
  • w3 – Materijale na engleskom jeziku možete skinuti ovdje: www.science-on-stage.de/index.php?p=3_15&l=en
  • w4 – Tablicu 1 možete kao Word dokument preuzeti ovdje
  • w5 – Manifestacija Znanost na Pozornici okuplja nastavnike znanstvenih predmeta cijele Europe koji razmjenjuju najbolja iskustva u poučavanju znanosti. Započeta 2000. godine kao Fizika na Pozornici, proširena je 2003 kako bi obuhvatila sve znanosti. Znanost na Pozornici –Njemačka organizira brojne aktivnosti za učitelje unutar i izvan Njemačke i trenutno je domaćin ureda Znanost na Pozornici Europe. Za više informacija, posjetite: www.science-on-stage.de

Resources

Author(s)

Werner Stetzenbach je diplomirani fizičar i zadnje 33 godine predaje fiziku u srednjoj školi. Voditelj je šesteročlanog odbora (Studiendirektor) Wilhelm Erb gimnazije i školski stručnjak za metodička pitanja. Član je radne grupe “Fizika u vrtićima i osnovnim školama” za Znanost na Pozornici Njemačkew5 i organizirao je više od 25 tečajeva za nastavnike i osnovnoškolske učitelje. Također je organizirao više od 50 radionica i tečajeva za nastavnike fizike u srednjim školama na temu “Fizika u svakodnevnom životu: nisko-budžetni visoko-tehnološki hands-on pokusi“.

Gabriele Stetzenbach je asistentica liječnika (Arzthelferin ). Njezina uloga u projektu je bila osigurati prikladnost pokusa za ciljani uzrast te pomoć srednjoškolskim učenicima u praktičnom postavljanju. Ona je također i koordinirala prikupljanje povratnih informacija o projektu i odigrala glavnu ulogu u širenju ovog projekta diljem zemlje.

Review

Ovo je inovativan i poticajan način približavanja znanosti mlađoj djeci. Pokusi su jednostavni, ali dovoljno učinkoviti da objasne kako uho funkcionira. U vrijeme kada je korištenje slušalica u porastu, projekt se može koristiti da bi se naglasilo kako se uho može vrlo lako oštetiti i što se događa u takvim slučajevima.

Članak može koristiti dvjema različitim publikama: prva su vrtićki i osnovnoškolski učitelji. Oni mogu koristiti pokuse objašnjene u ovom članku i dodatne aktivnosti razvijene u sklopu projekta (dostupne online) u svojim učionicama. Kod nekih se vrtićkih i osnovnoškolskih učitelja mogu pojaviti poteškoće jer nemaju potrebnu znanstvenu podlogu; ovaj problem se može prevladati kroz raniju pripremu, pomoć znanstvenog stručnjaka ili asistiranje pripremljenog srednjoškolskog učenika, kako i stoji u predstavljenom projektu. Predloženi materijal za čitanje kao podlogu može se pronaći u poglavlju „Izvori“.

Za srednjoškolske nastavnike znanstvenih predmeta, članak osigurava pojedinosti kako provesti sličan projekt s njihovim učenicima. Ako su srednjoškolski učenici uključeni, projekt im može biti vrlo motivirajući i može im pomoći da se razviju u odgovorne mlade ljude.

Pokusi su idealni za primjenu u osnovnoškolskom/vrtićkom poučavanju znanosti, ali mogu koristiti i u integriranoj/koordiniranoj znanosti. Korisni su za nastavu biologije i učenje o uhu i sluhu, te za nastavu fizike, za učenje o prijenosu zvuka, o uhu kao stvarnoj, prirodnom uređaju za prijenos zvuka ili čišćenju pomoću ultrazvuka (koristiti čestice prašine umjesto komadića želea).

Paul Xuereb, Malta

License

CC-BY-NC-SA