Περιγραφή
Ανακρίνοντας το Θαλασσινό Νερό Ελένη Θαρουνιάτη, Ερμιόνη Κοντογούλα Καλλιτεχνικό Γυμνάσιο Γέρακα με Λυκειακές Τάξεις Περίληψη: Πόσο αλμυρό είναι το θαλασσινό νερό; Μπορούμε να επικοινωνήσουμε τους προβληματισμούς και τα συμπεράσματά μας στους συμμαθητές μας και σε έναν ερευνητή επιστήμονα; Μια δραστηριότητα διερευνητικής μάθησης που περιλαμβάνει πειραματική μέτρηση της αλατότητας του θαλασσινού νερού και μαθηματική αναπαράσταση των αποτελεσμάτων της. Κρύσταλλοι άλατος μετά την εξάτμιση θαλασσινού νερού Ετικέτες: Διδακτικά αντικείμενα: Μαθηματικά, Χημεία, Περιβαλλοντική εκπαίδευση, Γεωγραφία Εκπαιδευτική βαθμίδα : Γυμνάσιο Ηλικία: 13-15 Διάρκεια: 2-3 διδακτικές ώρες
Διερευνητική Μάθηση: Ανάπτυξη συνεργατικών δεξιοτήτων, οργάνωση και υλοποίηση πειραματικής δραστηριότητας, επίλυση προβλήματος, διατύπωση υποθέσεων, διερεύνηση σχέσεων με xρήση λογισμικού, εξαγωγή και επικοινωνία συμπερασμάτων. Χώρος εργασίας: Οι μαθητές αναλαμβάνουν το ρόλο επιστήμονα ερευνητή σε κέντρο θαλάσσιων ερευνών διερευνώντας τρόπους μέτρησης της αλατότητας του θαλασσινού νερού. Τα επαγγέλματα που σχετίζονται με την προτεινόμενη δραστηριότητα είναι αυτά του χημικού, του ωκεανολόγου, του μηχανικού περιβάλλοντος. Πρόβλημα: Το νερό είναι μια χημική ένωση που παίζει σπουδαίο ρόλο για τη ζωή στον πλανήτη. Καλύπτει το 70% αυτού και περισσότερο από το μισό της μάζας ενός ανθρώπινου οργανισμού. Αφετηρία της δραστηριότητας είναι μια ζωτικής σημασίας ιδιότητα του νερού: η μεγάλη διαλυτική του ικανότητα. Το μεγαλύτερο ποσοστό του νερού στη Γη βρίσκεται σε μορφή διαλύματος με διαλυμένες ουσίες ποικιλία αλάτων. Τα διαλυμένα στο νερό άλατα φαίνεται να μην είναι ορατά αλλά μπορούν να ανακτηθούν από το διάλυμα μέσω της φυσική διαδικασίας της εξάτμισης. Η αλατότητα του θαλασσινού νερού είναι μια μετρήσιμη παράμετρος η οποία χρησιμοποιείται από τους ερευνητές για εξαγωγή συμπερασμάτων σε θέματα όπως η κίνηση θαλάσσιων ρευμάτων, η βιοποικιλότητα κ.α. Στη δραστηριότητα αυτή καλείστε να μετρήσετε την αλατότητα δείγματος θαλασσινού νερού. Κατά τη διάρκεια της πρακτικής δραστηριότητας θα μάθετε σχετικά με τη φύση των διαλυμάτων και ειδικότερα για τη σύνθεση του θαλασσινού νερού. Πιθανή Λύση: Οι μαθητές συλλέγουν δείγμα θαλασσινού νερού, το φιλτράρουν, μετρούν τον όγκο και τη μάζα του, και αναζητούν τρόπο διαχωρισμού των συστατικών του διαλύματος θαλασσινού νερού ώστε να απομείνει το αλάτι. Μετά την εξάτμιση του νερού διαπιστώνουν την κρυσταλλική δομή του άλατος και μετρούν τη μάζα του. Η σχέση αναλογίας μεταξύ μάζας ή όγκου διαλύματος (θαλασσινό νερό) και μάζας διαλυμένης ουσίας (άλατος) μπορεί να αναπαρασταθεί αλγεβρικά, γραφικά και να συμπληρωθεί από συγκεκριμένα παραδείγματα. Προκλήσεις: Οι μαθητές ενδέχεται να συναντήσουν δυσκολίες στο σχεδιασμό και την υλοποίηση του πειράματος καθώς και στην ορθή μέτρηση των εμπλεκόμενων μεγεθών. Στη μαθηματική αναπαράσταση της σχέσης αναλογίας μεταξύ μάζας ή όγκου διαλύματος και μάζας διαλυμένης ουσίας, οι μαθητές μπορεί να δυσκολευτούν στη μετάβαση από την κατανόηση συγκεκριμένων παραδειγμάτων στην έκφραση ενός γενικότερου κανόνα που συνδέει τα εμπλεκόμενα μεγέθη. Παιδαγωγικά Θέματα: Μέσα από την προτεινόμενη δραστηριότητα οι μαθητές θα πραγματευθούν την έννοια της περιεκτικότητας διαλύματος, τις μεθόδους διαχωρισμού μειγμάτων, όλα τα εμπλεκόμενα στα παραπάνω φυσικά μεγέθη και τις μονάδες μέτρησής τους. Επίσης, θα δουλέψουν πάνω στην
αλγεβρική και γραφική αναπαράσταση της σχέσης που συνδέει τη μάζα ή τον όγκο του διαλύματος με τη μάζα της διαλυμένης ουσίας. Ο βιωματικός χαρακτήρας της δραστηριότητας δίνει στον εκπαιδευτικό τη δυνατότητα να επιλέξει σε πιο βαθμό θα σχεδιάσει το μάθημά του ως εισαγωγή στις παραπάνω έννοιες ή ως εφαρμογή τους. Δίνεται ιδιαίτερη σημασία στο να μάθουν οι μαθητές να συνεργάζονται, να ακούνε ο ένας τον άλλο, να εκφράζουν την άποψή τους, να επιχειρηματολογούν, να κρίνουν και να συναποφασίζουν. Οργανώνοντας μια δραστηριότητα με αρχή τη διερευνητική μάθηση, γίνεται σαφής η ανάγκη για δόμηση του τρόπου επικοινωνίας των μαθητών μεταξύ τους, δηλαδή, του τρόπου που επικοινωνούμε τις σκέψεις, τα επιχειρήματα και τα αποτελέσματα των ερευνών μας. Είναι απαραίτητο οι μαθητές να επικοινωνούν κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας τακτά, με σαφείς οδηγίες ως προς το περιεχόμενο και καθοδήγηση ως προς τους τρόπους παρουσίασης της εργασίας τους.
Φύλλο εργασίας 1:Συζητήστε στην ομάδα σας και καταγράψτε τις πρώτες σκέψεις σας γύρω από τα παρακάτω ερωτήματα: Ημερομηνία... Τμήμα... Ομάδα... Μέλη: 1. Στο ξεκίνημα της δραστηριότητας ποια σκέπτεστε να είναι τα πρώτα σας βήματα; 2. Τι σκέπτεστε να κάνετε στη συνέχεια ώστε να μετρήσετε με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια την αλατότητα του θαλασσινού νερού; 3.Τι υλικά και όργανα σκέπτεστε ότι θα χρειαστείτε; 4. Τι προβλήματα υποψιάζεστε ότι θα αντιμετωπίσετε και πως σκέπτεστε να τα επιλύσετε; 5. Μέθοδος που επιλέχτηκε τελικά και βήματα για την υλοποίησή της: Συλλέγουμε και χαρακτηρίζουμε το δείγμα νερού Αν κριθεί απαραίτητο, φιλτράρουμε το δείγμα ώστε να διαχωριστούν πιθανές στερεές διαλυμένες ουσίες. Μετράμε στη ζυγαριά την μάζα του πιάτου με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια και σημειώνουμε το αποτέλεσμα στο φύλλο αποτελεσμάτων, στην ένδειξη mπ Μεταγγίζουμε προσεχτικά θαλασσινό νερό στο πιάτο. Μετράμε στη ζυγαριά τη μάζα πιάτου και νερού μαζί, mπ+ν Αφήνουμε το νερό να εξατμιστεί στον ήλιο για όσες μέρες χρειαστεί ώστε να απομείνουν μόνο οι κρύσταλλοι του άλατος χωρίς υγρασία Παίρνουμε στη ζυγαριά την τελική μέτρηση της μάζας του πιάτου και του άλατος mπ+α Υπολογίζουμε την αλατότητα a Μάζα άλατος: mα = mπ+α mπ (g) b Μάζα θαλασσινού νερού: mθν = mπ+θν mπ (g) c Υπολογίζουμε την Απόλυτη Αλατότητα (Absolute salinity), με χρήση της παρακάτω σχέσης SS = mmmm mmmmmm ΧΧ1000 (g/kg)
ΦΥΛΛΟ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Τμήμα... Ομάδα Νο... Μάζα πιάτου: mπ =... (g) Μάζα πιάτου + θαλασσινού νερού: mπ+θν =...(g) Μάζα πιάτου + άλατος: mπ+α =... (g) Μάζα άλατος: mα = mπ+α mπ =... (g) Μάζα θαλασσινού νερού: mθν = mπ+θν mπ=...(g) Απόλυτη Αλατότητα (Absolute salinity): (Υπολογίζετε από τη παρακάτω σχέση) S = mα/mθν Χ 1000 =... (g/kg)
Αλατότητα - Φύλλο Εργασίας Με βάση το πείραμα που κάνατε στο μάθημα της Χημείας συλλέξατε δεδομένα και καταλήξατε σε ένα μοντέλο όπου η αλατότητα υπολογίσατε να έχει την τιμή... w/w για το θαλασσινό νερό της Αττικής. 1. Υπολογίστε, σύμφωνα με το μοντέλο σας, τη μάζα του άλατος που αναμένουμε να βρούμε στις παρακάτω ποσότητες θαλασσινού νερού και συμπληρώστε τον Πίνακα 1. 2. Ανοίξτε τώρα το αρχείο salinity.ggb και σώστε το αρχικά με το όνομα της ομάδας σας. Στο πλαίσιο κειμένου που εμφανίζεται πάνω στον καμβά του Geogebra συμπληρώστε τα ονόματά σας. 3. Ένας άλλος τρόπος για να οπτικοποιήσουμε τα δεδομένα του Πίνακα 1 είναι να τα παραστήσουμε γραφικά. Εισάγετε τα δεδομένα του Πίνακα 1 ως συντεταγμένες σημείων στο αρχείο σας. 4. Παρατηρείτε οτιδήποτε σχετικά με τα σημεία που εμφανίσατε στην οθόνη σας;......... 5. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το λογισμικό για να ελέγξετε τον ισχυρισμό σας;......... 6. Προσπαθήστε να εκφράσετε την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας y ως συνάρτηση της ποσότητας του διαλύματος x:... 7. Διακρίνετε το ρόλο της αλατότητας στην παραπάνω έκφραση;...... Ονόματα Μελών Ομάδας...... Πίνακας 1
Ποσότητα θαλασσινού νερού (σε gr) Ποσότητα διαλυμένης ουσίας (σε gr)
The mascil project has received funding from the European Union s Seventh Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement no 320 693 2015 mascil project (G.A. no. 320693), lead partner: University of Education Freiburg; CC BY_NC_SA 4.0 license granted Original idea of this task: Mascil Team The Netherlands