Як пояснити найменшим школярам складне фізичне явище? Таке, наприклад, як теплообмін. Звісно, через цікавий дослід на уроці: зробіть з учнями термос. Співзасновниця лабораторії навчального контенту New Generation, фізик за освітою, авторка серії курсів «Крута наука» Олеся Дерябіна ділиться лайфхаками про проведення наукових уроків із школярами початкової школи. Із цією покроковою інструкцією та навчальним відео у вас точно все вийде!
Зазвичай під наукою у школі розуміють набір природничих дисциплін, які так часто було «боляче» засвоювати. Фізика із купою незрозумілих формул та абстрактних задач, біологія із безліччю складних термінів, географія за принципом «вивчи, де розташовано…». Однак навіть із найскладнішої теми можна зробити захопливу мандрівку, а засвоєння наукових основ автоматично відбудеться дослідним шляхом!
Як приклад розглянемо, здавалось би, складну тему «Види теплообміну». Пам’ятаєте таку з курсу фізики? Може, готові назвати відповідні види чи пояснити їхню суть молодшим школярам?
Зазирнемо в підручник.
Теплообмін — процес зміни внутрішньої енергії тіла без виконання роботи.
Види теплообміну:
- теплопровідність,
- конвекція,
- випромінювання.
Все «зрозуміло»? Звісно, це визначення з підручника 8-го класу, яке передбачає наявність в учнів відповідних знань. А що робити, якщо допитлива дитина початкового шкільного віку поцікавилась, як же працює термокружка чи термос?
Радіємо допитливості дитини та стартуємо мінідослідження! Приготувались? Починаємо!
Мотивація
Навіть якщо ви так і не дочекались питання від допитливих дітлахів, можете самі підштовхнути їх до цього. Наприклад, зверніться до них по допомогу/пораду: «Що можна зробити, щоб до кінця уроку ваш чай залишився теплим?»
Оце так задачка! Обговоріть пропозиції дітей. Імовірно, хтось скаже про термочашку чи термос. Звісно ж під рукою у вас такого не буде. Доведеться вигадувати, майструвати, досліджувати, вивчати та знайти власні лайфхаки збереження тепла! Фіксуємо на дошці завдання та рухаємось далі!
Формулювання завдання
Щоб щось змайструвати, варто проаналізувати: що відбувається з нашим гарячим чаєм? Чому він остигає? Куди тікає його теплота? Чи можна її зловити? А чим і як? Руками не вхопити. А як ми зазвичай зберігаємо тепло?
Стільки питань! Кожне тягне на своє мінідослідження! Дайте змогу дітям поділитися власними гіпотезами, ідеями та зафіксуйте на дошці основний набір питань для подальшого дослідження та аналізу.
Відкриття нового
Час відшукати відповіді на наші питання! Починаємо уважно спостерігати за чашкою гарячого чаю та описувати, де ж ті теплові утікачі?
Втеча № 1
Якщо придивитись, ми бачимо пару над чашкою. Та й повітря над нею явно нагріте. Це точно втеча теплоти! І не тільки теплоти, а й самого чаю. Згадайте про перехід води в пару. Дійсно стає зрозуміло: із випаровуванням рідини в чашці стає все менше.
А що робити, щоб унеможливити таку втечу? І з цим питанням діти запросто впораються! Адже варто просто накрити чашку кришкою або блюдечком. Ура! Тепер ані пара, ані теплота нікуди не втечуть!
Фокусуйте увагу дітей на ключовому, направляйте навідними питаннями — і діти неодмінно знайдуть відповіді самостійно!
Втеча № 2
А чи все можливе ми зробили, щоб зберегти теплоту? Може вона знаходить ще якусь щілинку для втечі? Повертаємось до нашої вже накритої чашки. Якщо наблизити до неї руки, ми відчуваємо теплоту… Отже, вона втікає і з боків! І тут потрібно її хапати! А як саме? Адже всю чашку блюдечком не накриєш! Знову повертаємось до обговорення, гіпотез, пропозицій дітей.
Тут доречно згадати, що теплоту можна повернути назад, віддзеркалити. Так само, як світло відбивається дзеркалом, так і теплоту нашого чаю можна віддзеркалити і повернути назад у чашку. І побутовим «віддзеркалювачем» може бути звичайнісінька фольга! Можете продемонструвати принцип відбиття, застосувавши аналогію зі світловим променем. Варто посвітити ліхтариком на фольгу, і ми побачимо, що світло від неї відбивається. Так само і з теплотою. Фольга миттю відзеркалює її назад! Замотуємо нашу чашку у фольгу. Продовжуємо спостереження.
Втеча № 3
Знову наближуємо руки до чашки і розуміємо: теплота все одно пробивається і вже передалась фользі. Що ж іще зробити, щоб зупинити цю втечу? Знову повертаємось до обговорень. Згадуємо, що ми самі робимо, щоб зберегти власне тепло взимку? Точно! Потрібно вдягнути нашу чашку в теплу куртку! Куртку можемо зробити зі шматочків вати. Загортаємо чашку у ватну куртку, перевіряємо руками, чи ми так само відчуваємо втечу теплоти з боків і дна. І впевнюємось, що і це місце втечі ми надійно перекрили!
Побіжно згадуємо, що саме на цих принципах і працюють наші термоси! Згадайте їхню будову, продемонструйте один із прикладів.
Якщо подивитись всередину термосу, ми побачимо металічний блиск, подібний до блиску нашої фольги. Це металеве напилення «віддзеркалює» теплоту напою в термосі і не дає вийти назовні.
Як ми вже знаємо, кришка в термосі не тільки для того, щоб з нього не виливалась рідина, а й щоб втримати нашу дорогоцінну теплоту напою.
А ще в будь-якого термоса є своя фішка: він являє собою посудину з подвійними стінками, між якими викачується повітря. Так навіть повітря довкола чашки, яке забирає теплоту нашого чаю, ми виключаємо. Тому теплоті залишається лише сидіти всередині термосу. Із такої щільно закритої посудини вже не втечеш!
Первинне закріплення
Спільно повторюємо та аналізуємо місця втечі теплоти і наші дії для затримки цієї втечі. Наприклад, використовуємо метод фронтального опитування.
І переходимо до наступного кроку!
Самостійна робота
А тепер настав час самостійно опрацювати матеріал та виготовити власний мінітермос із підручних засобів. Нам знадобляться (в розрахунку на 1 термос):
- Стаканчик 0,5 л — 1 шт
- Стаканчик 0,2 л — 1 шт
- Вата
- Фольга
- Кришечка (наприклад, від кави)
Термос збирається так: великий і маленький пластикові стаканчики по черзі загортаємо у фольгу. Великий стакан зсередини заповнюємо ватою. Всередину вставляємо маленький стаканчик. Кришку можна зробити зі шматочка вати у формі диска, замотаного у фольгу. Закріплюємо кришку до поверхні стаканчика скотчем. От і готовий наш термос! Залишається перевірити його роботу. Для цього достатньо налити воду однакової температури у звичайний пластиковий стаканчик та в наш саморобний термос і через деякий час перевірити температуру в обох посудинах! Звісно, наш термос виграє!
Залишається пояснити роль кожного елемента термоса і замалювати його схему.
Вбудовування нового знання у систему знань
Залишилося побудувати додаткові зв’язки між новим та вже відомим, вивченим раніше. Зокрема, згадуємо, де ще може бути потрібним збереження теплоти. Як ми зберігаємо теплоту вдома? Особливо взимку. Як можна заощаджувати енергію, використовуючи набуті сьогодні знання?
Також обговорюємо, як зберегти холод: наприклад, вберегти морозиво від танення. Тут згадуємо термопакети, адже вони працюють за тим самим принципом! Поділіться з дітьми короткою історією винаходу — вона лише підтвердить багатофункціональність нашого термоса.
З наукової лабораторії до кухні
«Пращуром» термоса є так звана посудина Дьюара. Проводячи численні дослідження в царині низьких температур, шотландський фізик та хімік Джеймс Дьюар створив найперший «прототип» термоса. Однак насамперед не для збереження тепла, а для збереження… холоду. Саме так! Принципи збереження тепла та холоду ті самі. Тож у наш термос можна не лише налити теплий чай, а й покласти холодне морозиво.
При цьому розробка Дьюара перетворилася на звичний нам термос завдяки берлінським виробникам скляних виробів. Для зручного використання посудини Дьюара в побуті німці додали до неї металевий корпус, пробку та кришку-стаканчик. Так світ побачив сьогодні вже звичний усім нам термос.
Рефлексія
Проводимо рефлексію. Можна навіть за стаканчиком чаю з дитячих термосів!
Звісно, тут наведено багато спрощень, ще не вводиться складний науковий словник, тонкощі термінології, формули… Однак надалі згадати «щілинки втечі тепла» (вони ж — методи теплопередачі), методи їх «закриття» (принцип роботи термоса) буде значно простіше! Варто лише уявити наш саморобний термос! Саме так наука стає зрозумілою «на кінчиках пальців».
Це лише маленький приклад того, яким може бути наукове заняття для юних дослідників. Більше наукових тем, дослідів, роздаткових матеріалів вже незабаром на нашому спринті «Наука у початковій школі: системний підхід».
