جنگل - جلسه سوم
مدلی از جنگل بسازید
اهداف:
آشنایی با مدل سازی به معنی: طراحی و انجام یک آزمایش عملی (با توجه به شرایط و امکانات آزمایشگر)، برای شبیه سازی یک پدیده طبیعی، به منظور توضیح یا بررسی آن پدیده.
آشنایی با آزمایش علمی و طراحی قدم به قدم یک آزمایش.
در پایان این جلسه دانش آموزان:
با انجام مشاهدات مختلف، کلیات آزمایش خود را طراحی کرده اند.
وسایل مورد نیاز:
راهنمای دانش آموز
کاغذ و مداد
کاغذ شطرنجی
متر
کرونومتر
پنکه
20 عدد شیشه نوشابه
حداقل 20 عدد شمع ( شمع والمر برای این کار بسیار مناسب است. این شمع دیر می سوزد و جایی را کثیف نمی کند. )
چند بسته کبریت
دستمال کاغذی
میز بزرگ آزمایشگاهی
کپسول اطفا حریق (در این آزمایش همزمان 20 شمع روشن است. برگشتن هر یک از این شمع ها و غفلت شما ممکن است فاجعه ای بسازد.
جلسه گذشته دانش آموزان با شدت و سرعت باد آشنا شدند و روشی برای اندازه گیری یکی از این دو کمیت طراحی کردند.
کار علمی، تحقیقی، آزمایشی:
می خواهیم آزمایشی طراحی و اجرا کنیم تا ببینیم جنگل چه تاثیری بر شدت جریان باد می گذارد.
چه چیزهایی برای این آزمایش ( یا مدلسازی) نیاز است؟ اجازه دهید تا گروه هر چیزی را که لازم می داند بنویسد. ممکن است جواب ها هیچ نظم خاصی نداشته باشد. برای مثال درخت یا گلدان، شمع، متر، جریان باد. گروه را راهنمایی کنید تا این نیازها را طبقه بندی کند:
کلی ترین چیزهایی که نیاز داریم:
جنگل( درختان جنگل)
باد
وسیله یا روشی برای اندازه گیری شدت یا سرعت باد
برای هر کدام چه پیشنهادی دارید؟
جنگل : گلدان، درخت های مقوایی و ...
باد : بادی که بیرون از اتاق می وزد، سشوار، پنکه، ...
وسیله یا روش اندازه گیری : ...
با وسایلی که در اختیار هست، مدل خود را بسازید. این ها ساده ترین وسایلی هستند که می توانیم استفاده کنیم. در این جلسه با این وسایل کار را شروع می کنیم. برای جلسه آینده شما می توانید وسایل بهتری را جایگزین کنید.
فعالیت :
روی میز را کاملا خالی کنید. در یک انتهای میز، پنکه را روی یک صندلی یا میز کوتاه قرار دهید به گونه ای که رو به میز آزمایش باشد و وسط پنکه درست در لبه میز قرار گیرد. شمع ها را به طور پراکنده روی میز بچینید و آنها را روشن کنید.
نکته: هنگام روشن کردن شمع ها:
نظارت کامل بر کار گروه داشته باشید.
شمع ها را با ترتیبی روشن کنید که هرگز دستتان روی شمع های روشن قرار نگیرد.
برای اینکه شمع ها را راحت تر روشن کنید، می توانید از یک باریکه چوب به جایکبریت استفاده کنید.
آستین لباس خود را بالا بزنید.
پنکه را روشن کنید و اثر باد را بر شمع ها ببینید.
پنکه و شمع ها را خاموش کنید. شیشه های نوشابه را با نظم دلخواه روی میز و به فاصله 30 سانتی متری از پنکه قرار دهید. شیشه ها را به گونه ای بچینید که با یکدیگر 5 تا 10 سانتی متر فاصله داشته باشند. شمع ها را دورتر از شیشه ها روی میز بچینید.
شمع ها را روشن کنید. پنکه را روشن کنید و اثر باد را بر شمع ها ببینید. این بار همه شمع ها خاموش نمی شوند.
چندبار دیگر آزمایش را با چینش متفاوت شیشه های نوشابه تکرار کنید. از دانش آموزان بخواهید اولین ستون فرم زیر را پر کنند:
عوامل موثر بر خاموش شدن شمع ها | آیا این عامل را بررسی می کنیم؟ | چگونه این عامل را ثابت نگه داریم؟ |
| زمان روشن ماندن پنکه | با کمک یک زمان سنج(کرنومتر) زمان روشن بودن پنکه را در همه آزمایش ها یکسان می گیریم. | |
| فاصله شیشه ها از پنکه | ||
| تعداد شیشه ها | ||
| شکل چیدن شدم شیشه ها | + | |
| نزدیکی و دوری شیشه ها از یکدیگر( تراکم شیشه ها) | + | |
| فاصله شمع ها از شیشه ها | ||
| نظم شمع ها | ||
| ..... |
اگر دانش آموزان به این نکات اشاره نکردند، با انجام آزمایش مجدد، توجه شان را به این نکات جلب کنید:
سایر عوامل در این آزمایش تاثیر چندانی ندارد. اگر توانستید دانش آموزان را مجاب کنید. در غیراین صورت بررسی آن را به جلسات بعد موکول کنید و با مشاور در تماس باشید.
می خواستیم اثر شکل و تراکم جنگل بر جریان باد را بررسی کنیم. کدام یک از عواملی که گفتید برای ما مهم است؟ بخواهید ستون دوم و سوم جدول را پر کنند.
اما اثر شکل چیده شدن و تراکم شیشه ها را نیز نمی توانیم همزمان اندازه بگیریم. پس فقط شکل چیده شدن شیشه ها را در نظر می گیریم. برای ثابت نگه داشتن تراکم، چه باید بکنیم؟
تعداد شیشه ها ثابت است. پس اگر سطحی که اشغال می کنند ( مساحت جنگل) را هم ثابت بگیریم، تراکم شان ثابت است!
به این ترتیب کلیات یک آزمایش کنترل شده، برای "بررسی اثر نظم شیشه ها ( یا شکل چیده شدن شیشه ها) بر شدت باد پنکه" مشخص شده است.
فقط باید مشخص کنیم که چه کمیتی این اثر را نشان می دهد. یا اینکه چگونه می فهمیم که یک مدل بهتر از مدل دیگر است! از دانش آموزان بخواهید تا جلسه بعد، راه حلی برای این مشکل بیابند.
با انجام این آزمایش های مقدماتی دانش آموزان بدون صرف وقت زیاد برای تهیه مقدمات آزمایش مشغول به کار می شوند.
با انجام این آزمایش ها:
دانش آموزان به راحتی گزینه های نامربوطی را که برای ساخت مدل پیشنهادکرده بودند، حذف می کنند. مثلا متوجه می شوند که درخت های کاغذی یا مقوایی نمی تواند در برابر باد پنکه مقاومت کند. یا اینکه جریان باد طبیعی بعلت ناپایداری که دارد، نمی تواند منبع باد خوبی برای این آزمایش باشد. و...
با انجام چند آزمایش اولیه (مشاهده)، عوامل موثر بر جریان باد را شناسایی می کنند. هم چنین به طور دقیق مشخص می کنند که اثر چه متغیرهایی را می خواهند اندازه بگیرند و چگونه.
با انجام چند آزمایش کم کم با خطای آزمایشگر و خطاهای محیطی آشنا می شوند و سعی در کم کردن آنها می کنند. برای مثال متوجه می شوند که در هنگام آزمایش بهتر است در اتاق راه نروند تا جریان باد پنکه آشفته نشود.
در صورت نیاز، جایگزین های مناسبی برای هرجزء مدل پیدا می کنند و برای جلسه بعد، مدل جدید را آماده می کنند.
تکلیف:
برای جلسه آینده، چند شکل مختلف برای جنگل خود پیشنهاد دهید. بهتر است در همه این مدل ها تعداد درخت ها یکسان باشد.
اگر تغییری در مدل دادید، مدل جدید را برای جلسه بعد آماده کنید.
در این جلسه کلیات یک آزمایش کنترل شده، برای "بررسی اثر نظم و تراکم شیشه ها بر شدت باد پنکه" مشخص شده است. فقط باید مشخص کنید که چه کمیتی این اثر را نشان می دهد. یا اینکه چگونه می فهمیم که یک مدل بهتر از مدل دیگر است! تا جلسه بعد، راه حلی برای این مشکل بیابید!
محل بازدید/ اردو/ خرید: پارک جنگلی پردیسان
منابع مطالعه:
بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان
تنظیم: یگانه داودی
جنگل- جلسه اول
جنگل- جلسه دوم
جنگل- جلسه سوم
جنگل- جلسه چهارم
جنگل- جلسه پنجم و ششم
جنگل- جلسه هفتم و هشتم
