مواظب باش موتور یخ نزند
اهداف:
دانش آموزان قادر خواهند بود:
جدول روی ضد یخ را بخوانند. درصد خلوص مخلوط لازم از ضد یخ و آب را با توجه به دمای هوا تعیین کنند.
درصد خلوص مایع را با محاسبه ی میزان آبی که باید از مایع خارج شود و میزان ضد یخی که باید با آن مخلوط شود، به درصد مطلوب برسانند.
مسئله های مشابه را حل کنند.
وسایل لازم:
ماشین حساب (اختیاری)
برگه ی فعالیت "نگذارید موتور ماشین یخ بزند"
طرح درس
ابتدا دانش آموزان را با مفهوم جدول ضد یخ (که روی ظرف ضد یخ می باشد)، آشنا کنید. به ویژه، ضد یخ ها در سیستم خنک کننده ی اتومبیل ها را توضیح دهید: ضد یخ مانع انجماد آب درون سیستم خنک کننده می شود. نقطه ی انجماد آب 32 درجه ی فارنهایت است. زمانی که ضد یخ به آب درون سیستم خنک کننده اضافه می شود، نقطه ی انجماد به پایین تر از 32 درجه ی فارنهایت نزول می کند و هنگام پایین آمدن دمای محیط، از موتور محافظت می کند.
هنگامی که دانش آموزان کارکرد و فایده ی ضد یخ را دانستند، برگه ی فعالیت "نگذارید موتور ماشین یخ بزند" را در میان دانش آموزان پخش کنید. یعنی بخش 1 و 2 را پخش کنید. بخش 3 در انتهای درس استفاده می شود و بعداً به دانش آموزان داده می شود.
در حالی که دانش آموزان مشغول مطالعه ی جدول روی برگه ی فعالیت هستند، سؤالات زیر را بپرسید:
- چند پیمانه ضد یخ، سیستم خنک کننده ی 18 لیتری را در دمای 10- درجه ی فارنهایت محافظت می کند؟
- اگر سیستم خنک کننده ی 10 لیتری حاوی 2 لیتر ضد یخ باشد، تا چه دمایی از منجمد شدن محفوظ است؟
- چرا بالاترین دما در جدول 26 درجه ی فارنهایت و پایین ترین دما 66- درجه ی فارنهایت است؟ در واقع، چرا دماهایی خارج از این محدوده در جدول قرار ندارند؟ (آب درون موتور در دمای بالاتر از 26 درجه یخ نمی زند و همچنین در دمای زیر 66- درجه، از وسایل نقلیه استفاده نمی شود.)
پرسش های 2 تا 7 در قسمت دوم، به خوبی چگونگی عملکرد یک مکانیک در رابطه با سیستم های خنک کننده را شبیه سازی می کند. یک مکانیک با استفاده انکسار سنج (Refractonety) میزان حفاظت فعلی مایع را می سنجد. سپس با استفاده از جدول، میزان آبی را که باید از مایع بیرون بکشد و با ضد یخ جایگزین کند، محاسبه می کند. دانش آموزان این عملیات را با استفاده از سیستم 20 لیتری و درجه ی محافظت 10 درجه ی فارنهایت شبیه سازی می کنند. از دانش آموزان بخواهید با خواندن جدول ضد یخ، اطلاعات مربوط به سیستم داده شده را تکمیل کنند.
دانش آموزان درصد خلوص را در نظر گرفته و میزان آب خارج شده را زمانی که میزان معینی از مخلوط خارج می شود، محاسبه می کنند. سپس از این اطلاعات برای تخمین مقدار مخلوطی که باید از مخلوط خارج کرد تا به درصد خلوص مورد نظر رسید، استفاده می کنند. در حالی که دانش آموزان برگه های فعالیت را پر می کنند، آن ها را زیرنظر بگیرید. آیا دانش آموزان به درستی جدول را خوانده و درصد خلوص را محاسبه می کنند؟ در صورت نیاز به آن ها کمک کنید.
هنگامی که همه ی دانش آموزان برگه های فعالیت خود را پر کردند، یک بحث کلاسی ترتیب دهید. پاسخ های داده شده به پرسش ها را مرور کرده و پرسش های دیگری از آن ها بپرسید تا اطمینان حاصل کنید مفهوم را متوجه شده اند. یک پرسش مناسب این است که از هر یک از دانش آموزان بخواهید مثالی از زندگی روزانه ی خود برای تنظیم درصد خلوص بیان کنند. آن ها می توانند همین مثال ضد یخ را بیان کنند و یا مثلاً می توانند بگویند که "برای درست کردن شیر کاکائو، 4 قاشق غذاخوری کاکائو را با یک لیوان شیر مخلوط کردم. با چشیدن آن متوجه شدم بیش از حد شیرین است. بنابراین با افزودن شیر خالص از شیرینی آن کاستم. این مثال با مسئله ی ضد یخ اندکی متفاوت است، زیرا مجبور نبودم کاکائو را از لیوان خارج کنم، مگر این که لیوان دیگر جایی برای اضافه کردن شیر نداشت." توجه کنید که دانش آموزان در صورت متفاوت بودن مثال خود با مثال ضد یخ، تفاوت این دو را ذکر کنند.
کلید سؤالات: پاسخ سؤالات برگه ی فعالیت "نگذارید موتور ماشین یخ بزند"، در برگه ی کلید این فعالیت موجود است.
در انتها دانش آموزان با استفاده از دو بخش آخر برگه ی فعالیت "نگذارید موتور ماشین یخ بزند"، به مسئله ای مرتبط با این موضوع و چند سؤال کاربردی پاسخ می گویند. مسئله ای را که در آغاز بخش سوم برگه آمده است، بخوانید و از دانش آموزان بپرسید "رابطه ی این مسئله با فعالیت های بخش 1 و 2 چگونه است؟"
این سؤال می تواند به یک بحث کلاسی مفید منجر شود و دانش آموزان باید دریابند که تفاوت عمده این است که در این مسئله آن ها مجبور به تعیین میزان خنک کننده ای که باید خارج شود نیستند. از دانش آموزان بخواهید به تنهایی به پرسش ها پاسخ دهند. پرسش های 13-9 دانش آموزان را برای رسیدن به راه حل، راهنمایی می کند. در حالی که دانش آموزان مشغول پاسخگویی به سؤالات هستند، شما می توانید در کلاس قدم زده و عملکرد آن ها را زیر نظر بگیرید. آیا آن ها به درستی با استفاده از داده های مسئله، تساوی هایی می سازند تا با استفاده از آن، مجهول را به دست آورند؟ آیا آن ها به جای نوشتن تساوی ها، سعی می کنند جدولی از اطلاعات بسازند؟ آیا راه حل دیگری غیر از موارد بالا نیز به کار می برند؟
درنهایت، پرسش های کلی مربوط به درصد خلوص را مورد بحث قرار دهید (17-14).
پرسش هایی برای دانش آموزان
چگونه درصد خلوص ضد یخ را دریک سیستم خنک کننده به دست می آورید؟
(مقدار ضد یخ تقسیم بر مقدار کل مایع موجود در سیستم و ضرب در 100)
چگونه درصد خلوص یک مخلوط را تغییر دادید؟
(با اضافه کردن مقداری از یک مخلوط با درصد خلوص متفاوت)
ارزشیابی
دانش آموزان مشغول به کار را زیر نظر داشته باشید. آیا آن ها جدول روی ظرف را به درستی می خوانند؟ آیا به درستی مقدار درصد خلوص را محاسبه می کنند؟
به بحث های میان دانش آموزان گوش دهید. آیا آن ها تحلیل عددی را به مسئله ها ربط می دهند؟
آیا آن ها از فرمول ها و متغیرها برای برقراری تساوی ها به درستی استفاده می کنند؟
تعمیم
شما می توانید یک "مهمانی مخلوط ها" برای دانش آموزان کلاس راه اندازی کنید. از یک خوار و بار فروشی یا حراجی، آبمیوه هایی با درصد های خلوص متفاوت خریداری کنید. آبمیوه ها را به دو دسته تقسیم کنید. درصد خلوص یک دسته را به %10-5 برسانید. دسته ی دیگر باید بسیار غلیظ مثلاً بین %100-80 باشد. سپس با استفاده از دستورالعمل روی جعبه ی آبمیوه ها، درصد خلوص مورد نیاز را اعلام کنید. (مثلاً اگر روی ظرف نوشته شده باشد 1 لیوان آبمیوه را با 3 لیوان آب مخلوط کنید، شما باید درصد خلوص را %25=4/1 = (1+3)/1 اعلام کنید. از دانش آموزان بخواهید مسئله را به تنهایی حل کرده و سپس در مورد آن با یکدیگر بحث کنند. پس از به دست آوردن میزان مواد اولیه، از آن ها بخواهید مخلوط را درست کرده و آن را بچشند! در صورت نادرست بودن پاسخ ها، آن ها خود به اشتباه خود پی خواهند برد!
نظرات معلم
آیا دانش آموزانی با روش های مختلف یادگیری، در بحث ها شرکت کردند؟
استانداردها و انتظارات
از عبارت های جبری برای نمایش روابط ریاضی استفاده کنید.
نتیجه گیری های منطقی در ارتباط با شرایط شبیه سازی شده، انجام دهید.
