• آشنایی با مفهوم مواد دانه ای
• آشنایی با مفهوم متغیر های مستقل و وابسته و نحوه ی تاثیر آن ها بر هم
• آشنایی با مفهوم آزمایش شاهد و نحوه ی تحلیل نتایج بر اساس آن

• انواع مواد دانه ای مختلف مثل شكر، نمك،‌ براده ی آهن و چوب،‌ شن گلدان،‌ ماسه بادی، دانه های پلیمری. افزودن مواد دانه ای دیگر هم به این طرح درس ممكن است.
• ساعت شنی به تعداد گروه های آزمایش كننده
• قیف آزمایشگاهی به تعداد گروه ها
• گیره و پایه ی قابل تنظیم نگه دارنده لوله آزمایش
• كاغذ بزرگ (‌ مثلا A₃)‌
• یك سطح شیشه ای بزرگ تقریبا به اندازه ی A₃
• یك سطح چوبی بزرگ تقریبا به اندازه ی A₃

کار علمی، تحقیقی، آزمایشی:

1. 1- ( زمان تخمینی:10 دقیقه) مواد دانه ای مختلف را كه در لیست مواد لازم ذكر شده، با خودتان سر كلاس ببرید. مواد را روی میز بچینید و از بچه ها بخواهید خوب آن ها را نگاه كنند و بگویند چه شباهتی بین آنهاست. بعد از این كه بچه ها به این نكته اشاره كردند كه همه ی مواد دانه دار هستند، از آن ها بخواهید تفاوت مواد مختلف را پیدا كنند و هدایت شان كنید تا به تفاوت اندازه ی دانه ها اشاره كنند. در هر دو مورد توضیحات بچه ها را كامل كنید و نمونه ها را به دقت به بچه ها نشان بدهید. خوب است اجازه بدهید بچه ها دانه ها را با دست امتحان كنند تا دانه دار بودن و ریزی و درشتی دانه ها را لمس كنند.
2. 2- ( زمان تخمینی:7 دقیقه) حالا به هر گروه یك ساعت شنی بدهید و از بچه ها بخواهید به فرآیند ریختن دانه های شن و تشكیل تپه داخل ساعت خوب نگاه كنند. از آنها بخواهید چند بار ساعت را برگردانند و مشاهده شان را تكرار كنند تا بتوانند فرآیند را خوب توضیح دهند. اگر بتوانند به تشكیل تپه و افزایش ارتفاع آن تا مقدار معین اشاره كنند، كافی و راضی كننده است.
3. ( زمان تخمینی:15 دقیقه) یك ماده ی دانه دار با دانه های نسبتا ریز انتخاب كنید. در این مرحله ماسه بادی انتخاب خوبی است. از بچه ها بخواهید با ماسه بادی تپه درست كنند. مكانیزم هایی را كه بچه ها برای تشكیل تپه پیش نهاد می كنند به بحث بگذارید. بچه ها را هدایت كنید كه از مكانیزمی شبیه ساعت شنی استفاده كنند.
4. یك مكانیزم خوب این است:‌ قیف آزمایشگاه را روی گیره و پایه ی لوله آزمایش ثابت كنید. ارتفاع آن را نسبت به سطح میز تنظیم كنید. ماسه بادی را در قیف بریزید تا روی كاغذ بریزد و تپه اش را تشكیل دهد.
   اگر بچه ها پیش نهاد سازنده تری داشتند رد نكنید و از مكانیزم پیش نهادی آن ها استفاده كنید.
5. ( زمان تخمینی:45 دقیقه) حالا با مكانیزم پیش نهادی بچه ها،‌ تپه را بسازید. اگر چند گروه همزمان آزمایش می كنند، شرایط انجام آزمایش را بین گروه های مختلف تغییر دهید. این شرایط شامل ارتفاع قیف نسبت به سطح میز، جنس سطحی كه دانه ها روی آن می ریزند و تپه را می سازند (‌مثلا كاغذ،‌ شیشه و چوب )‌، و تغییر قطر سوراخ لوله ی قیف است. در صورتی كه فقط یك گروه آزمایش می كند، چند بار آزمایش را با شرایط مختلف تكرار كنید ولی نتیجه ی هر آزمایش را تا آخر نگه دارید.
   
   در هر صورت ( چه با یك گروه كار می كنید یا چند گروه) تپه هایی را كه در شرایط مختلف ساخته شده اند با هم مقایسه كنید. این سوال را به بحث بگذارید: شكل تپه به چه چیزهایی بستگی دارد؟ از بچه ها بخواهید با توجه به نتایج آزمایش ها به پاسخ این سوال نزدیك شوند. پاسخ های بچه ها را روی تخته لیست كنید. از حدس های جسورانه ی بچه ها كه شاید به جواب های ذهنی شما نزدیك نباشند استقبال كنید اما به خاطر داشته باشید تنها عواملی را می توانید بپذیرید و روی تخته بنویسید كه قابل آزمودن باشند. جواب های غیر قابل اندازه گیری(آزمایش) بچه ها را بهبود بدهید. در غیر این صورت برای آنها توضیح دهید كه چرا پاسخ شان قابل آزمایش نیست و نمی توان اثر آن را اندازه گیری كرد.
6. ( زمان تخمینی:10 دقیقه) با بچه ها در این باره بحث كنید كه چه طور می توان تاثیر هر كدام از این عوامل را بر شكل تپه بررسی كرد. بحث را به این سمت هدایت كنید كه برای فهمیدن تاثیر یك عامل، باید بقیه ی عوامل را ثابت نگه داریم و فقط همان یك عامل را تغییر دهیم. سپس با ثبت نتایج و تحلیل داده ها تاثیر هر عامل مشخص خواهد شد. می توانید مثال های ساده ای از آزمایش های شاهد برای بچه ها بزنید.
7. ( زمان تخمینی:10 دقیقه) با توجه به توضیحاتی كه در مرحله ی قبل به بچه ها داده اید، از آن ها بخواهید روند كار را در پروژه پیش بینی كنند. این روند باید تقریبا به این شكل باشد: تپه را با یك مكانیزم واحد تشكیل خواهیم داد. در آزمایش های مختلف،‌ نوع ماده، جنس سطح ‌و ارتفاع ریختن دانه ها را تغییر خواهیم داد و نتایج را ثبت خواهیم كرد. از همه ی فرآیند ها فیلم خواهیم گرفت تا بعدا فرآیند و نتیجه در دست باشد. خوب است از بچه ها بخواهید روند پروژه را مرحله به مرحله روی كاغذ بنویسند و به شما نشان بدهند.

    

   • بچه ها باید فهمیده باشند كه عوامل مختلف بر نتیجه ی یك آزمایش تاثیر می گذارد. و با تغییر این عوامل نتیجه آزمایش هم تغییر می كند. یعنی نتیجه ی آزمایش به این عوامل وابسته است.
   • بچه ها باید مفهوم آزمایش شاهد را درك كرده باشند و بتوانند توضیح دهند كه چه طور در یك روند علمی می توان اثر عوامل مختلف را بررسی و تحلیل كرد.