Látky – změny skupenství

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
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
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?
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
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
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
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
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
Pracovní listy: Které materiály zabraňují tání ledu?
Co jste udělali,
aby led neroztál
Tloušťka
použitého
materiálu
(mm); pokud
byl použit
Množství
tajícího ledu
za určený čas
(ml)
Čas měření: ………………… minut
Kresba, obrázek pozorovaného ledu
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
Jiné věci, které
jste zjistili,
vyzkoušeli nebo
vypozorovali
Pracovní listy
Materiál použitý
k zabránění tání
ledu
Tloušťka
Množství tajícího
použitého
ledu za určený čas
materiálu (mm) (ml)
Kresba, obrázek pozorovaného ledu
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
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
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
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.
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
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.
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647
Ja si myslím, že kabát ho
udrží v chladu a zabráni
tak tání.
Nedávej ten kabát na
sněhuláka, roztaje se.
.
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.
This project Pri-Sci-Net has received funding from the European Union Seventht
Framework Programme (FP7 2007 /13) under grant agreement No.266647