Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;

Transcript

1 PROFILES Μαθησιακό περιβάλλον ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος; Μια ενότητα για τη διδασκαλία της Χημείας για τους μαθητές της Γ Γυμνασίου Ανάπτυξη ενότητας από την Ομάδα Χημείας Γυμνασίου PROFILES (2013): Εύα Γιακουμή-Χατζηθεκλη, Χρυστάλλα Κουμπάρου, Λένα Κύζα-Πογιατζή, Γιάννα Συμεωνίδου, Αντρέας Χατζηστυλλής Μέλη της Ομάδας PROFILES που συμμετείχαν στο σχεδιασμό της ενότητας: Δρ. Ελένη Α. Κύζα, Γιάννης Γεωργίου Το υλικό αυτό υπόκειται στην άδεια Creative Commons Attribution-NonCommercial- ShareAlike 4.0 International License επιτρέποντας σε οποιοδήποτε εκπαιδευτικό Φυσικών και Περιβαλλοντικών Επιστημών να υιοθετήσει την ενότητα αυτή στην τάξη του. Σε κάθε περίπτωση που το υλικό αυτό χρησιμοποιείται παρακαλούμε όπως παρατίθεται η πιο κάτω αναφορά είτε στην ελληνική είτε στην αγγλική εκδοχή: Γιακουμή-Χατζηθεκλή, Ε., Κουμπάρου, Χ., Κύζα-Πογιατζή, Λ., Συμεωνίδου, Γ., Χατζηστυλλής, Α. Χ., Κύζα, Ε. Α., & Γεωργίου, Γ. (2014). Κλόπη στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος; (Μαθησιακό περιβάλλον, Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα PROFILES). Λεμεσός, Κύπρος: Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου. Giakoumi-Hadjithekli, E., Koumparou, C., Kyza-Pogiatzi, L., Symeonidou, Y., Hadjistyllis, A., Kyza, E. A., & Georgiou, Y. (2014). Robbery at a silversmith workshop: Innocent or guilty? (Learning environment, PROFILES European project). Limassol, Cyprus: Cyprus University of Technology. 1

2 Περίληψη Αυτή η ακολουθία δραστηριοτήτων επιτρέπει στους μαθητές να εργαστούν συνεργατικά σε μια καθοδηγούμενη διερώτηση, ώστε να δώσουν μια τεκμηριωμένη απάντηση στο ερώτημα: «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;», αξιοποιώντας τις πληροφορίες που θα συλλέξουν μέσα από μια πειραματική διερεύνηση. Οι δραστηριότητες αυτές θα επιτρέψουν στους μαθητές να αποκτήσουν επιστημονική γνώση που αφορά στη δραστικότητα των μετάλλων και στα κριτήρια κατάταξης των μετάλλων σε σειρά δραστικότητας, καθώς επίσης και την αξιοποίηση των γνώσεων αυτών στο πλαίσιο της διαδικασίας λήψης απόφασης. Μάθημα: Τάξη: Συνάφεια με το αναλυτικό πρόγραμμα: Είδη δραστηριοτήτων: Χημεία Γ Γυμνασίου Δραστικότητα μετάλλων, Κριτήρια ταξινόμησης μετάλλων σε σειρά δραστικότητας Εργαστηριακά πειράματα, προσομοιώσεις, βίντεο, ομαδικές συζητήσεις και συζητήσεις στην ολομέλεια της τάξης, λήψη απόφασης. Διάρκεια: Γενικοί στόχοι/ Δεξιότητες: 4 μαθήματα x 40 λεπτά Βασική επιστημονική γνώση για τη δραστικότητα των μετάλλων και τα κριτήρια ταξινόμησης μετάλλων σε σειρά δραστικότητας, πειραματικές δεξιότητες, δεξιότητες αναστοχαστικής διερώτησης, τεκμηρίωση συλλογισμών, δεξιότητες λήψης απόφασης, συνεργατικές δεξιότητες 2

3 Μαθησιακό περιβάλλον Σύνοψη Στην ενότητα του PROFILES «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;» καλείστε να διατυπώσετε υποθέσεις, να θέσετε ερωτήματα προς διερεύνηση και να διεξάγετε τα δικά σας πειράματα, προσπαθώντας να διαπιστώσετε κατά πόσο ένας νεαρός ύποπτος, ο όποιος έχει συλληφθεί για την κλοπή που έχει γίνει σε ένα εργαστήριο αργυροχοΐας, είναι τελικά αθώος ή ένοχος. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αυτής, θα αποκτήσετε κάποια βασική κατανόηση σε σχέση με τη δραστικότητα μετάλλων και την ταξινόμηση των μετάλλων σε σειρά δραστικότητας. Παράλληλα, θα κατανοήσετε τον τρόπο με τον οποίο εργάζονται οι επιστήμονες μέσα από τη διεξαγωγή πειραμάτων καθώς και την καταγραφή, ανάλυση κι ερμηνεία των παρατηρήσεών τους. Στο πλαίσιο της διερεύνησής σας θα εργαστείτε ως βοηθοί του αστυνόμου Αποστόλου, καταγράφοντας τις παρατηρήσεις και τα ευρήματά σας σε μια σειρά ερευνητικών αναφορών. Η πειραματική διερεύνηση, στην οποία θα συμμετέχετε, σε συνδυασμό με τη συμπλήρωση των ερευνητικών σας αναφορών θα σας βοηθήσουν να ολοκληρώσετε με επιτυχία την αποστολή σας. Προβολή βίντεο Σενάριο Χθες στις 03:00 π.μ., το αστυνομικό τμήμα Λευκωσίας δέχθηκε σήμα συναγερμού από ένα εργαστήριο αργυροχοΐας στο Στρόβολο. Αμέσως, κινητοποιήθηκε ένα περιπολικό της αστυνομίας που περιπολούσε στην περιοχή. Σε λιγότερο από ένα λεπτό οι αστυνομικοί του περιπολικού συνέλαβαν τον μοναδικό άνδρα που είδαν να απομακρύνεται τρέχοντας από την περιοχή. Απέκλεισαν την περιοχή και μετά από έρευνα βρήκαν τα κλοπιμαία ασημικά. Βρίσκονταν σε μια μαύρη σακούλα κρυμμένη σε κάλαθο έξω από το διπλανό κατάστημα. Η αστυνομία, μετά από εξονυχιστικό έλεγχο που διεξήγαγε, βρήκε ένα και μοναδικό στοιχείο που θα την βοηθούσε στην εξιχνίαση της υπόθεσης. Κάτω από τα παπούτσια του υπόπτου εντόπισε ρινίσματα μετάλλου. Η αστυνομία πιστεύει ότι πρόκειται για ρινίσματα αργύρου από το εργαστήριο αργυροχοΐας που έγινε η κλοπή. Ο ύποπτος ωστόσο δηλώνει αθώος. Τονίζει ότι εργάζεται σε ένα εργοστάσιο επεξεργασίας μετάλλων ψευδαργύρου, σιδήρου, μαγνησίου και χαλκού υποστηρίζοντας ότι τα ρινίσματα κάτω από τα παπούτσια του προέρχονται από το εργοστάσιο στο οποίο εργάζεται. Για διευκόλυνση της ερευνητικής διαδικασίας ο ύποπτος έχει τεθεί υπό κράτηση. Είστε μαθητευόμενοι στην εκπαιδευτική ομάδα του κυρίου Αποστόλου που εργάζεται στο Χημείο της Υπηρεσίας Εγκληματολογικών Ερευνών της αστυνομίας. Καλείστε να βοηθήσετε την αστυνομία να διαλευκάνει την υπόθεση, ώστε να αποφασίσει αν ο ύποπτος είναι ένοχος ή αθώος. Όσοι από εσάς καταφέρετε να ολοκληρώσετε με επιτυχία την αποστολή σας, θα παραλάβετε τιμητικό δίπλωμα από τον αστυνόμο Αποστόλου. Βίντεο: 3

4 Αγαπητοί μαθητευόμενοι ελπίζω να είστε έτοιμοι για την αποστολή σας και να καταφέρετε να λύσετε το μυστήριο αυτό. κ. Αποστόλου Χημείο της Υπηρεσίας Εγκληματολογικών Ερευνών Σε προηγούμενο στάδιο της εκπαίδευσής σας μάθατε ότι ορισμένα μέταλλα αντιδρούν με διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Σε αυτό το στάδιο, σας δίνονται ρινίσματα από τα μέταλλα που υπάρχουν στο εργοστάσιο επεξεργασίας μετάλλων, στο οποίο εργάζεται ο ύποπτος: ψευδάργυρος, μαγνήσιο, σίδηρος και χαλκός. Σας δίνεται επίσης διάλυμα αραιού υδροχλωρικού οξέος καθώς και δοκιμαστικοί σωλήνες. Ήρθε η ώρα για την πρώτη σας πειραματική διερεύνηση! Προβολή βίντεο Βίντεο: ΟΔΗΓΙΕΣ Για να διερευνήσετε τη δραστικότητα των τεσσάρων μετάλλων (ψευδάργυρος, μαγνήσιο, σίδηρος και χαλκός), θα πρέπει να συνεργαστείτε με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας σας ώστε, μέσα από την οργάνωση και εκτέλεση πειράματος να διερευνήσετε: (Α) Κατά πόσο τα μέταλλα αυτά αντιδρούν με το υδροχλωρικό οξύ (Β) Κατά πόσο στις περιπτώσεις που πραγματοποιείται χημική αντίδραση, η χημική αντίδραση του καθενός από τα πιο πάνω μέταλλα με διάλυμα υδροχλωρικού οξέος πραγματοποιείται με την ίδια ένταση (δηλαδή, με την ίδια ταχύτητα). Για να εκτελέσετε με επιτυχία το πείραμά σας, είναι σημαντικό να συγκρίνετε τις τέσσερις χημικές αντιδράσεις. Για να τα καταφέρετε θα πρέπει να ακολουθήσετε τις πιο κάτω οδηγίες: 1. Να μεταφέρετε 2-3 ml υδροχλωρικού οξέος σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα, 2. Να προσθέσετε ταυτόχρονα σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα ένα είδος ρινισμάτων από τα τέσσερα μέταλλα που εξετάζετε 3. Να παρατηρήσετε προσεκτικά τι συμβαίνει σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα. Καθώς εκτελείτε το πείραμά σας, θα πρέπει να συμπληρώνετε τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς που θα σας δοθούν. 4

5 Βίντεο: Προσομοίωση 1: Προσομοίωση 2: 5

6 6

7 Η μέχρι τώρα πορεία σας δείχνει ότι βρίσκεστε σε καλό δρόμο. Για να μπορέσετε όμως να καταλήξετε στο αν τα ρινίσματα στα παπούτσια του υπόπτου είναι άργυρος ή όχι, πρέπει να διερευνήσετε τη δραστικότητα του αργύρου σε σχέση με τα μέταλλα που ήδη έχετε μελετήσει. Σε αυτό το στάδιο της έρευνας σας, σας δίνονται τρία ποτήρια ζέσεως. Το πρώτο περιέχει διάλυμα θειικού χαλκού(cu ), το δεύτερο διάλυμα θειικού σιδήρου (Fe ) και το τρίτο διάλυμα νιτρικού αργύρου (AgNO 3 ). Σας δίνονται επίσης ένα έλασμα σιδήρου και δύο ελάσματα χαλκού. Ήρθε η ώρα ΟΔΗΓΙΕΣ για την επόμενη πειραματική σας διερεύνηση! Προβολή βίντεο Βίντεο: ΟΔΗΓΙΕΣ Να παρατηρήσετε τα διαλύματα καθώς και τα ελάσματα που σας έχουν δοθεί κι αφού μελετήσετε τα πιο κάτω σχήματα, να συμπληρώσετε τις ερωτήσεις που ακολουθούν Διάλυμα θειικού χαλκού Διάλυμα θειικού σιδήρου Διάλυμα νιτρικού αργύρου Cu Fe AgNO 3 Cu Cu Cu Cu Fe Fe Fe Fe Ag NO 3 Ag NO 3 NO 3 Ag Ag NO 3 Κ α τ ι ό ν τ α μ ε τ ά λ λ ο υ π ο υ υ π ά ρ χ ο υ ν σ τ ο κ ά θ ε δ ι ά λ υ μ α :.. Χ ρ ώ μ α κ ά θ ε δ ι α λ ύ μ α τ ο ς :.... Χ ρ ώ μ α μ ε τ ά λ λ ω ν : Χαλκός (Cu): Σίδηρος (Fe): Άργυρος (Ag): Για να διερευνήσετε τη δραστικότητα του αργύρου σε σχέση με τα μέταλλα που ήδη έχετε μελετήσει ακολουθήστε τις πιο κάτω οδηγίες: 1. Να τοποθετήσετε στο 1 ο ποτήρι το έλασμα σιδήρου και στα δύο άλλα τα ελάσματα του χαλκού 2. Να αφήσετε τα ποτήρια με τα ελάσματα σε ηρεμία για λίγη ώρα (περίπου πέντε λεπτά) 3. Να παρατηρήσετε τις αλλαγές των χρωμάτων στα διαλύματα και στα ελάσματα. Καθώς εκτελείτε το πείραμά σας, θα πρέπει να συμπληρώνετε τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς που θα σας δοθούν. 7

8 Βίντεο: Προσομοίωση 3: Προσομοίωση 4: Προσομοίωση 5: 8

9 9

10 Προβολή βίντεο Είμαι τώρα στη ευχάριστη θέση να σας ανακοινώσω ότι είστε έτοιμοι να λύσετε το μυστήριο και να αποφασίσετε αν ο ύποπτος είναι αθώος ή ένοχος. Για να καταφέρετε να ολοκληρώσετε την αποστολή σας, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε όσα έχετε μάθει μέχρι τώρα στη διερεύνησή σας. Η δοκιμασία αυτή θα είναι καθοριστική, ώστε να αποφασίσετε κατά πόσο ο ύποπτος λέει την αλήθεια. Ελπίζω ότι θα με βγάλετε ασπροπρόσωπο! Βίντεο: ΟΔΗΓΙΕΣ Προσοχή! Στο σημείο αυτό, θα πρέπει να συζητήσετε με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας σας και να καταγράψετε ένα πείραμα, το οποίο θα σας βοηθήσει να καταλήξετε στην απόφασή σας. Για τη διεξαγωγή του πειράματος, σας δίνονται ρινίσματα του μετάλλου που βρέθηκαν κάτω από τα παπούτσια του υπόπτου και ό, τι άλλο χρειαστείτε, όργανα και αντιδραστήρια. Ο χρόνος είναι πολύτιμος για τη διερεύνηση εγκληματικών υποθέσεων γι αυτό η γρηγορότερη αλλά συγχρόνως κι η ακριβέστερη ομάδα θα βραβευθεί. Έχετε στην διάθεση σας τριάντα λεπτά. 10

11 30:00 11