Stiinta pentru urmatoarea generatie: activitati pentru scoala primara Teach article

Tradus de Monica Dobre. Wayne A Mitchell, Debonair Sherman, Andrea Choppy si Rachel L Gomes de la proiectul Noua Generatie descriu o parte din activitatile lor stiintifice menite sa prezinte stiinta din jurul nostru copiilor de scoala primara.

Sistemul de filtrare a apei

Acest experiment studiaza solidele si lichidele si examineaza o modalitate de separare a lor, punand intr-un cadru realist cunostintele acumulate de elevi in clasa. Elevii invata cum sa proiecteze si sa construiasca un sistem simplu de filtrare a apei folosind o varietate de materiale. Fiecare material este utilizat pentru separarea de apa a corpurilor solide de diferite marimi si a particulelor dizolvate in apa. Elevii invata, prin incercare si din greseli, care material este mai potrivit si pentru ce.

Pentru a pune acest subiect intr-un context, este nevoie ca sa tii elevilor o scurta introducere despre importanta tratarii apelor uzate astfel incat sa fie sigure pentru eliberarea lor in rauri. Tratamentul apelor uzate este de obicei un proces cu trei stadii, ce consta in tratamentul preliminar de filtrarea a impuritatilor solide mari, sedimentarea primara pentru a indeparta impuritatile prin sorbtie de catre solide, si tratamentul secundar pentru distrugerea sau degradarea impuritatilor ramase folosind microorganisme.

Acest experiment investigheaza procesul fizic de indepartare a impuritatilor solide de diverse marimi si procesul chimic de indepartare a particulelor dizolvate prin sorptie de catre mangal. Elevii pot discuta ce anume face ca apa sa fie murdara, punand accent pe termeni-cheie precum deseuri solide, impuritati dizolvate, filtrare si microorganisme.

Experimentul investigheaza tratamentul primar, precum indepartarea impuritatilor solide. O foaie de lucru^w1 este pusa la dispozitia elevilor pentru a o completa ca suport pentru acest experiment.

Materiale

• Vata
• Nisip
• Mangal (preferabil pudra, sau bucati de mangal care sunt apoi macinate)
• Pietris
• Ochelari de plastic
• Un sticla de apa goala cu fundul indepartat
• Un sistem de suport pentru sticla de apa, de exemplu, o planseta de lemn cu o gaura
• Apa murdara (apa cu cafea instant, faina si bucati de mangal adaugate)
• Un recipient gol pentru materialele folosite si apa murdara
• Cronometre

Metoda

1. Elevii ar trebui sa isi pregateasca sistemul de filtrare, pozitionand sticla de apa goala cu susul in jos in suport. Noi am folosit o placa de lemn pusa intre banci sau mese.
2. Pentru fiecare sistem de filtrare, dati elevilor patru materiale (vata, nisip, mangal si carbune) in pahare separate, impreuna cu un pahar de apa murdara.
3. Lasati elevii sa aleaga ordinea in care aranjeaza straturile de material in sticla de apa. Asigurati-va ca noteaza ordinea in care au pus filtrele si estimarile privind eficienta sistemului de filtrare in indepartarea impuritatilor din apa. Solicitati elevilor sa masoare timpul necesar apei sa treaca prin sistemul de filtrare si sa estimeze cum afecteaza acest lucru procesul de curatare.
4. Cand sistemul de filtrat este completat cu filtre, elevii pot adauga apa murdara. In functie de filtre, poate fi necesar un interval de timp mai lung pentru ca apa sa treaca prin straturile de filtre. Adesea, elevii uita sa puna un pahar gol dedesubt, dar isi vor aminti cu siguranta data urmatoare!

Prin incercare si esec, si prin observatie, elevii invata ca cea mai buna metoda pentru a curata apa este sa aranjeze materialele in functie de marime. Vata trebuie pozitionata la baza (in gatul sticlei), pentru a preveni celelalte materiale sa iasa din sticla. Deasupra vatei vine mangalul, apoi nisipul si la sfarsit nisipul (ca o sarcina suplimentara la acest exercitiu, poate fi variata grosimea straturilor pentru a vedea cum afecteaza acest lucru procesul de purificare.)

Din acest experiment, elevii vor invata ca fiecare tip de filtru este potrivit pentru diferite tipuri de impuritati in stare solida din apa murdara si, atunci cand sunt combinate, pentru a obtine un sistem de filtrare eficient, trebuie aranjate in ordinea marimii. Nisipul si pietrisul separa sau filtreaza particule solide de diverse marimi (nisipul inlatura particulele mai mici). Pudra de mangal adsoarbe cafeaua dizolvata, indepartand culoarea. In plus, pana cand apa murdara ajunge la mangal, se scurge foarte incet, ceea ce ii ofera un contact prelungit cu mangalul.

Cu cat apa murdara este in contact mai mult timp cu pudra de mangal, cu atat mai mult timp are la dispozitie mangalul sa adsoarba culoarea. Vata impiedica celelalte materiale de filtrare sa iasa din sticla.

Acest experiment demonstreaza ca impuritatile din apa murdara pot fi indepartate folosind o serie de bariere, care folosesc fie procese fizice (filtrarea prin nisip si pietris) fie procese chimice (sorptie folosind pudra de mangal) pentru a indeparta impuritatile. Totusi, acest tip de tratament nu ar fi eficient pentru microorganisme. Va puteti gandi ce ar putea functiona in acest caz?

Construirea unui model orbital Pamant-Luna

Constructia unui model orbital Pamant-Luna va ajuta elevii sa inteleaga miscarile de baza ale planetelor in spatiu si le va oferi o amintire placuta a activitatii. Acest mdoel orbital poate fi folosit pentru a prezenta principiile miscarii planetare in jurul Soarelui si, de asemenea, miscarea Lunii in jurul Pamantului.

Mai mult, folosind o sursa externa de lumina, precum o lampa de birou, elevii pot observa atat fazele Lunii cat si conceptele de eclipsa solara si lunara.

Materiale necesare

• O bucata de sarma de cupru (10-15 cm lungime si 3 mm grosime)
• Un betisor de lemn (15-18 cm lungime si 5 mm grosime)
• 2 mingi de tenis de masa (sau mingii de polistiren de diferite marimi)
• O placa de lemn (10 x 5 x 1cm)
• O masina de gaurit si un burghiu de 5 mm

Cum se construieste modelul orbital Pamant-Luna

1. Faceti o gaura in centrul placii de lemn.
2. Bagati betisorul de 15 cm in gaura.
3. Legati sarma de cupru de mijlocul betisorului, facand 2 ture complete in jurul acestuia. Sarma ar trebui sa ramana ferm legata de betisor.
4. Folosind un obiect ascutit (ca o unghie mica), faceti o mica incizie in cele 2 mingi de tenis.
5. Puneti una din mingiile de tenis (reprezentand fie o planeta, fie Luna) pe capatul liber al sarmei de cupru – care va actiona ca un brat orbital – si a doua minge deasupra betisorului. Ajustati sarma cu minge astfel incat cele 2 mingii sunt aliniate. Daca este construit corect, bratul orbital se va roti in jurul mingiei centrale.

Modelul poate fi folosit pentru a prezenta orbita Lunii in jurul Pamantului sau a diferitelor planete din sistemul solar in jurul Soarelui.

Folosind o sursa externa de lumina pentru a reprezenta Soarele, pozitiile relative ale Lunii si a Pamantului pot fi folosite pentru a studia diferite faze ale Lunii. De exemplu, cereti clasei sa observe ce se intampla cand Luna se afla intre sursa de lumina si Pamant (Luna nu reflecta lumina solara si aceasta din urma nu poate fi vazuta de pe Pamant – deci avem cer fara luna), sau cand Pamantul se afla intre sursa de lumina si Luna (toata lumina reflectata de Luna se poate vedea de pe Pamant – avem luna plina).

Prin plasarea Lunii in diferite pozitii relative fata de Pamant (de exemplu, schimbarea pozitiei cu 45 de grade), clasa poate descrie cantitatea de lumina a lunii vazuta de pe Pamant. Acest exemplu poate fi folosit pentru a explica diversele faze ale lunii.

Un alt proiect recomandat este acela de a cere clasei sa deseneze forma Lunii pentru fiecare noapte intr-o luna; desenele pot fi apoi folosite pentru a incadra diferitele faze ale Lunii.

Pentru a studia miscarea planetelor in jurul Soarelui, pot fi atasate orbite aditionale care sa reprezinte alte planete si sa permita clasei sa observe efectele distantelor planetelor pana la Soare asupra temperaturii planetelor, sau intervalul de timp necesar pentru a efectua o rotatie completa in jurul Soarelui.

Un site web folositor acestui proiect este demonstratia fazelor Lunii^w2 facuta de National Schools’ Observatory.

Balonul de drojdie

Acest experiment are ca scop studiul unor subiecte precum microorganismele si gazele din jurul nostru. Elevi sunt incurajati sa proiecteze un experiment pentru a testa diversele variabile ce influenteaza abilitatea drojdiei de a dospi, si sa investigheze unul din produsii secundari ai acestui proces, dioxidul de carbon.

Incepeti prin a-i intreba pe copii despre cunostintele lor privind utlizarea drojdiei si a altor microorganisme de catre oameni in viata de zi cu zi. Dati exemple precum branza albastra, painea, berea, amestecurile de ingrasaminte naturale si culturile bacteriene. Aceste exemple demonstreaza ca microorganismele sunt importante pentru supravietuirea oamenilor. Intrebati copiii care cred ei ca sunt conditiile necesare microorganismelor pentru a supravietui si cum folosesc oamenii aceste cunostinte. Va fi nevoie sa le explicati copiilor ca gazul este produs ca urmare a dospirii drojdiei; intrebati copiii daca stiu ce gaz este produs.

Cereti copiilor sa proiecteze un experiment in care sa testeze conditiile necesare pentru supravietuirea drojdiei, folosind instrumentele enumerate mai jos. Dupa ce si-au planificat experimentele, puneti instrumentele la dispozitia copiilor. Ei pot folosi diverse abordari pentru a masura caracteristicile gazului produs, precum folosirea unei sfori pentru a masura circumferinta balonului, ori sa trimita gazele intr-un cilindru gradat rasturnat si umplut cu apa.

Materiale necesare

• Trei baloane mari
• 3 sticle de plastic de 500 ml fiecare
• Apa
• Trei pachetele de drojdie de cate 7g fiecare
• Zahar
• Otet
• Un termometru
• Sfoara
• O rigla
• Indulcitori artificiali (opţionale)

Mod de lucru

1. Impartiti clasa in grupe.
2. Fiecare grup ar trebui sa proiecteze un experiment pentru a testa una sau mai multe variabile legate de productia de dioxidul de carbon din drojdie. Pentru a asigura o testare corecta, o conditie trebuie sa fie mereu indeplinita: de exemplu, se poate schimba cantitatea de drojdie din cele doua sticle, dar cantitatea de apa si temperatura trebuie sa fie constante in ambele sticle.
3. Elevii pot alege sa varieze diverse marimi, precum:
   • Temperatura, pornind de la temperatura camerei si pana la 60 ºC
   • Cantitatea de zahar
   • Tipul de zahar (de exemplu, indulcitori artificiali)
   • Aciditatea mediului (otet)
4. Fiecare grupa de elevi ar trebui sa deseneze planul experimentului si sa enunte ipotezele inainte de a incepe experimentul. Incurajati elevii sa faca presupuneri in privinta rezultatelor asteptate.
5. O data ce grupurile si-a pregatit planurile experimentale, dati fiecarui grup 2 sau 3 sticle de plastic si baloane.
6. Elevii ar trebui sa masoare si sa noteze modificarile exacte efectuate asupra fiecarei variabile.
7. Elevii pot masura cantitatea de dioxid de carbon produsa fie prin masurarea diametrului balonului ori prin scufundarea balonului intr-un cilindru gradat umplut cu apa, pentru masurarea volumului.
8. Clasa ar putea organiza o competitie pentru a vedea cine obtine cel mai mult dioxid de carbon din proba de drojdie.

Permiteti ca experimentele sa se desfasoare pentru 20 de minute inainte de a discuta rezultatele. Elevii ar trebui sa mentioneze daca rezultatele experimentelor lor sunt in acord cu predictiile facute.

Cereti copiilor ca grup sa identifice cele mai bune conditii pentru dospirea drojdiei; ei ar trebui sa propuna apa calduta si zaharul. Elevii mai pot discuta si conditiile care nu au permis drojdiei sa dospeasca: lipsa zaharului, apa rece, prezenta acizilor. Ce s-ar putea intampla daca s-ar folosi miere in loc de zahar?

Puteti extinde lectia studiind natura gazului produs – prin cantarirea balonului sau prin testarea efectului gazului asupra unor aschii aprinse si stralucitoare. Elevii ar putea experimenta si felul in care microorganismele influenteaza gazele din jurul nostru.
O descriere a aranjamentului experimental este disponibila pe site-ul web al^w3.

Alte activitati in cadrul proiectului Next Generation

In tabel se afla o parte din alte activitati desfasurate in cadrul proiectului, ca parti integrante ale acestuia. Mai multe informatii despre activitatile stiintifice folosite in proiect sunt disponibile pe site-ul web al proiectului Next Generation^w4.

Proiectul Next Generation incurajeaza parteneriate de lucru stranse intre oamenii de stiinta si profesori. Predarea stiintei intr-un mod atragator si informativ este catalizatorul necesar incurajarii unei mai bune si mai vaste intelegeri a stiintei pentru copiii nostri. Se spera ca, in timp, o parte dintre copii vor fi noua generatie de oameni de stiinta, suscitand interesul pentru stiinta in randul copiilor din viitor.