Χημεία (Γυμνάσιο)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 1 ώρα

Φυσικές ιδιότητες των υλικών

Γενική περιγραφή περιεχομένου: 

Οργάνωση διδασκαλίας

Το προτεινόμενο σενάριο για τη μελέτη των φυσικών ιδιοτήτων των υλικών αποτελείται από τέσσερις διαδοχικές φάσεις. Η πρώτη φάση έχει ως πυρήνα ένα φύλλο εργασίας με το οποίο γίνεται προσπάθεια να διερευνηθούν οι προϋπάρχουσες γνώσεις των μαθητών σχετικά με τις ιδιότητες των υλικών. Στη συνέχεια δίδονται οι σωστοί ορισμοί. Στη δεύτερη φάση μελετάται η σκληρότητα των υλικών. Αξιοποιείται η προσομοίωση «Σκληρότητα υλικών» της πλατφόρμας του «Φωτόδενδρο». Η τρίτη φάση πυκνότητα έχει ως πυρήνα ένα φύλλο εργασίας στο οποίο οι μαθητές επεξεργάζονται πειραματικά δεδομένα για την εύρεση της πυκνότητας διαφόρων υλικών. Στη τέταρτη φάση μελετάται η θερμική αγωγιμότητα των υλικών. Αξιοποιείται η προσομοίωση «Θερμική αγωγιμότητα» που είναι αναρτημένη στην πλατφόρμα  «Φωτόδενδρο». 

Εκπαιδευτικό Πρόβλημα: 

Με το σενάριο «Φυσικές ιδιότητες των υλικών» γίνεται προσπάθεια να διερευνηθούν οι προϋπάρχουσες γνώσεις των μαθητών σχετικά με τις ιδιότητες των υλικών και ειδικότερα:

  1. Τι ονομάζουμε ιδιότητες των υλικών;
  2. Πόσων ειδών ιδιότητες υπάρχουν;
  3. Ποιες ιδιότητες των υλικών ονομάζονται φυσικές και ποιες χημικές;
  4. Ποιες φυσικές ιδιότητες γνωρίζουν και πώς τις ξεχωρίζουν από τις χημικές;

Υπάρχουν λανθάνουσες ιδέες των μαθητών σχετικά με τις ιδιότητες των ουσιών. Όπως οι μαθητές πιστεύουν ότι φυσικά φαινόμενα είναι αυτά που συμβαίνουν στη φύση ενώ χημικά φαινόμενα είναι αυτά που γίνονται σε ένα εργαστήριο Χημείας, παρόμοια, πιστεύουν ότι φυσικές ιδιότητες είναι τα χαρακτηριστικά που έχουν τα υλικά από τη φύση τους ενώ χημικές ιδιότητες είναι τα χαρακτηριστικά που αποκτούν μετά από την παρέμβαση του ανθρώπου σε ένα χημικό εργαστήριο. Ο καθηγητής αφού δώσει τους σωστούς ορισμούς (τι είναι φυσικές ιδιότητες και τι είναι χημικές ιδιότητες) με ένα απλό πείραμα (σχίσιμο και κάψιμο ενός φύλλου χαρτιού) δημιουργεί γνωστική σύγκρουση.

Αρχικά μελετάται η σκληρότητα των υλικών. Οι μαθητές μπερδεύουν την σκληρότητα των υλικών με την ευθραυστότητα.  Ο καθηγητής:

α) δίνει τους απαραίτητους ορισμούς σχετικά με τη σκληρότητα των υλικών,

β) αναφέρει την κλίμακα του Mosh και

γ) επιδεικνύει τη διαδραστική προσομοίωση «Σκληρότητα» που είναι αναρτημένη στην πλατφόρμα του Υ.Π.ΠΑΙ.Θ «Φωτόδενδρο».

Χρησιμοποιώντας φύλλο εργασίας εμπλέκει ενεργά τους μαθητές με το εικονικό εργαστήριο. Εστιάζει στην προετοιμασία και στη σχεδίαση της πειραματικής διαδικασίας από τους μαθητές. Είναι απαραίτητη, γιατί έρευνες έδειξαν ότι μαθητές εκτελούν μηχανικά και δεν κατανοούν πειραματικές διατάξεις που έχουν σχεδιαστεί από άλλους.

Στο επόμενο στάδιο μελετάται η πυκνότητα το οποίο έχει ως πυρήνα ένα φύλλο εργασίας στο οποίο οι μαθητές επεξεργάζονται πειραματικά δεδομένα για την εύρεση της πυκνότητας του νερού και του οινοπνεύματος. Τα πειραματικά δεδομένα προκύπτουν από την εκτέλεση απλών πειραμάτων τον καθηγητή ενώ οι υπόλοιποι μαθητές συνεργατικά συμπληρώνουν το φύλλο εργασίας.

Τέλος μελετάται η θερμική αγωγιμότητα των υλικών. Αξιοποιούνται οι δυνατότητες  που προσφέρουν οι ΤΠΕ και ιδιαίτερα η πλατφόρμα του Υ.Π.ΠΑΙ.Θ «Φωτόδενδρο» χρησιμοποιώντας τη διαδραστική προσομοίωση «Θερμική αγωγιμότητα» που είναι αναρτημένη στην πλατφόρμα. Εστιάζει στην προετοιμασία και στη σχεδίαση της πειραματικής διαδικασίας από τους μαθητές. Είναι απαραίτητη, γιατί έρευνες έδειξαν ότι μαθητές εκτελούν μηχανικά και δεν κατανοούν πειραματικές διατάξεις που έχουν σχεδιαστεί από άλλους. Η παροχή που μας παρέχει το animation «Θερμική αγωγιμότητα» έγκειται στο γεγονός ότι προσομοιώνει ένα πείραμα που δεν γίνεται εύκολα στον εργαστηριακό πάγκο της Χημείας λόγω τεχνικών δυσκολιών. Για παράδειγμα αναφέρουμε:

α) δεν είναι εύκολο να βρεθούν ελάσματα ακριβώς ίδιων διαστάσεων μετάλλων,

β) δεν είναι εύκολο να ανάψουμε ταυτόχρονα όλα τα κεράκια,

γ) δεν βρίσκεται εύκολα θερμογραφικό χαρτί στα σχολικά εργαστήρια κ.λπ.. 

Βιβλιογραφία

  1. Χημεία Β΄ Γυμνασίου – Βιβλίο μαθητή
    Σ. Αβραμιώτης κ.λπ.
  2. Χημεία Β΄ Γυμνασίου – Εργαστηριακός οδηγός
    Σ. Αβραμιώτης κ.λπ.
  3. Χημεία Β΄ Γυμνασίου – Τετράδιο εργασιών
    Σ. Αβραμιώτης κ.λπ.
  4. Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο καθηγητή
    Τ. Γεωγιάδου κ.λπ.
  5. Bybee, R. (2006). Scientific inquiry and science teaching: In Flick, L., & Lederman, N. Scientific Inquiry and Nature of Science. Kluwer Academic Publishers.
  6. http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1378
  7. https://phet.colorado.edu/el/simulation/legacy/density
  8. http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1376
Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου: 
10 λεπτά
Φάση 1: Ορισμοί
Χώρος Διεξαγωγής: Αίθουσα διδασκαλίας, η αίθουσα φυσικών επιστημών ή η αίθουσα πληροφορικής.
15 λεπτά
Φάση 2: Σκληρότητα υλικών
Χώρος Διεξαγωγής: Αίθουσα διδασκαλίας, η αίθουσα φυσικών επιστημών ή η αίθουσα πληροφορικής.
10 λεπτά
Φάση 3: Πυκνότητα υλικών
Χώρος Διεξαγωγής: Αίθουσα διδασκαλίας, η αίθουσα φυσικών επιστημών ή η αίθουσα πληροφορικής.
10 λεπτά
Φάση 4: Θερμική αγωγιμότητα
Χώρος Διεξαγωγής: Αίθουσα διδασκαλίας, η αίθουσα φυσικών επιστημών ή η αίθουσα πληροφορικής.
Διδακτικοί Στόχοι: 
  1. Να διακρίνουν τη διαφορά μεταξύ των φυσικών και των χημικών ιδιοτήτων ενός υλικού.
  2. Να προσδιορίζουν σε εικονικό εργαστήριο την σκληρότητα ενός υλικού στην κλίμακα του Mosh.
  3. Να βρίσκουν πειραματικά την πυκνότητα μιας ουσίας.
  4. Να συγκρίνουν τη θερμική αγωγιμότητα δύο μετάλλων χρησιμοποιώντας μία διαδραστική προσομοίωση.
Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: 
ιδιότητες υλικών
φυσικές ιδιότητες
σκληρότητα
πυκνότητα
θερμική αγωγιμότητα
Υλικοτεχνική υποδομή: 
Αίθουσα διδασκαλίας, ή η αίθουσα φυσικών επιστημών. Είναι απαραίτητη η ύπαρξη διαδραστικού πίνακα ή προβολικού μηχανήματος. Χρειάζονται: ογκομετρικός κύλινδρος των 100 mL, ζυγαριά, οινόπνευμα και νερό. Εάν η αίθουσα πληροφορικής είναι διαθέσιμη το σενάριο εξελίσσεται περισσότερο συνεργατικά και με μεγαλύτερη ενεργή συμμετοχή όλων των μαθητών με μικρές διαφοροποιήσεις. Στην περίπτωση αυτή απαιτούνται τροποποιήσεις στο σενάριο και θεωρούμε ότι η ολοκλήρωσή του απαιτεί δύο διδακτικές ώρες.
Δημιουργός Σεναρίου: ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΤΖΑΜΤΖΗΣ (Εκπαιδευτικός)
Έλεγχος Σεναρίου με τα Προγράμματα Σπουδών: ΜΑΥΡΟΠΟΥΛΟΣ ΑΒΡΑΑΜ (Σχολικός Σύμβουλος)
Έλεγχος Επιστημονικής Επάρκειας Σεναρίου: ΚΑΛΟΓΕΡΟΠΟΥΛΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ (Συντονιστής)