Igralište elektrona

Ishodi učenja:

  • prikazati elektronsku konfiguraciju električki neutralnih i nabijenih atomskih vrsta na temelju položaja u periodnom sustavu elemenata (D)
  • prepoznati tvari na temelju emisijskog spektra (A)
  • prepoznati tvari na temelju apsorpcijskog spektra (C)
  • izračunati energiju elektromagnetskog zračenja (A, B, C)
  • povezati promjene u elektronskom omotaču s pojavama u svakodnevnom životu (B, C, D)

 

*U zagradama su navedena slova koja označavaju aktivnosti ovog scenarija poučavanja, a njihovom se realizacijom doprinosi ostvarenju dotičnog ishoda.

 

 

Opis aktivnosti

 

A Vatrena duga

Učenicima podijeljenima u skupine razdijelite po nekoliko uzoraka kemikalija u epruvetama označenim slovima A, B, C i D. Zadajte im da prepoznaju tvari koje se nalaze u epruvetama metodom bojenja plamena. Uz uzorke im dajte i popis tvari koje se nalaze u epruvetama, ali im nemojte otkriti njihov raspored. Uz pomoć alata OneNote pripremite upute za izvođenje pokusa i tablicu u kojoj učenici mogu vidjeti kako određeni elementi mijenjaju boju plamena. Boje plamena za neke ione mogu vidjeti i u videozapisu 34 Boje plamena vatromet, od 4:55 do 7:16 minute. Pokus mogu izvesti tako da pripreme otopine i stave ih u bočice s raspršivačem, kojim će zatim unijeti otopljenu tvar u plamen. Tijekom izvođenja pokusa učenici neka fotografiraju boju plamena i fotografije unesu u tablicu u kojoj će u prvom stupcu pisati slovo kojim je njihov uzorak označen, u drugom stupcu staviti sliku plamena, u trećemu stupcu ione od kojih bi mogla potjecati boja plamena te u četvrtome stupcu naziv kemikalije.

Poželjno je da učenicima za prepoznavanje zadate tvari koje se upotrebljavaju u domaćinstvu ili su dostupne u trgovinama u slobodnoj prodaji; primjerice kuhinjska sol (najvećim dijelom natrijev klorid) – natrijevi ioni boje plamen žutom bojom;
sol za ceste, koja se posipa radi sprečavanja zaleđivanja ceste pri vrlo niskim temperaturama (kalcijev klorid) – kalcijevi ioni boje plamen narančastom bojom; dijetalna sol (smjesa natrijeva i kalijeva klorida) – natrijevi ioni boje plamen žutom bojom, a kalijevi ljubičastom bojom; modra galica (bakrov(II) sulfat pentahidrat), upotrebljava se se u vinogradarstvu – bakrovi ioni boje plamen zelenom bojom.

 

Napomena: Bojenje plamena dijetalnom soli potrebno je gledati kroz kobaltno staklo kako bi se filtrirala žuta boja koja potječe od natrijevih iona i vidjela ljubičasta boja koja potječe od kalijevih iona – time se otvara prostor za razgovor o miješanju i filtriranju boja. Zadajte svim skupinama iste ione koji boje plamen, ali koji se nalaze u različitim uzorcima tvari. Primjerice, jedna skupina može umjesto natrijeva klorida imati sodu bikarbonu. Na taj način možete na kraju aktivnosti učenicima zadati da proslijede učeniku u drugoj skupini tablicu sa slikama plamena i popisom tvari, a drugi učenik neka upari slike s tvarima. Isto to možete napraviti i uz pomoć alata LearningApps.
Nemojte davati učenicima da upotrebljavaju tvari koje su otrovne primjerice, barijeve soli; s takvim solima izvedite pokus demonstracijski.

Na temelju izvedenog pokusa učenici trebaju povezati boju plamena s građom elektronskog omotača i emisijskim spektrom alkalijskih/zemnoalkalijskih metala. Uputite učenike da u stručnoj literaturi istraže primjenu izvedene metode u kvalitativnoj analizi minerala i soli, ali i pirotehnici.

Napomena: Navedeni pokus učenici mogu izvesti i u sklopu izvanučioničke nastave, posjetom interaktivnom muzeju u Ljubljani – Hiši eksperimentov (Kući pokusa).

 Postupci potpore

Ako u razredu imate učenika koji  „ne vidi boje“, slike u udžbeniku, na fotografijama, videozapisu, uzorcima, otapalima i sl. mogu predstavljati teškoću. S obzirom na to da postoje velike individualne razlike među učenicima, zamolite ih da podijele svoje iskustvo s ostalim učenicima, odnosno neka navedu što vide, a što ne, na odabranim izvorima za gledanje. Svijest o mogućim teškoćama učenika, a još više potrebama u nastavi, možete povezati sa scenarijem poučavanja iz Fizike Svijet u boji. Poučite učenike kako postoje mogućnosti korekcije, primjerice proizvode se leće sa specijalnim slojem koji služi kao filtar. Kratko opišite uzorke tvari pridjevima, olakšat ćete učenicima  „da vide“ sve što radite zajedno s učenicima. Izvedbu aktivnosti potaknite radom u parovima. Izradite simulacijske naočale ili barem na zaslonu računala na trenutak  „isključite opciju boja“. Kako su kao ishodi navedeni:  „identificirati tvari na temelju emisijskog spektra i izračunati energiju elektromagnetskog zračenja“ potrebno je učenicima s teškoćama (ADHD-om, poremećajem čitanja i pisanja, učenicima oštećena sluha i dr.) uz svaki pokus dati sažetak sa zaključkom pokusa, slikom i kratkim pitanjima. Taj sažetak trebao bi biti koncipiran tako da zorno povezuje pokus s ishodima i da učenike vodi do zaključaka tako da sami mogu odgovoriti na pitanja i napisati zaključak.

 

 

B Pogled ispod kože

Učenicima postavite pitanje: Znate li na koji način različite vrste zračenja (gama-zrake, rendgenske zrake, mikrovalovi, radiovalovi… ) utječu na naše zdravlje? Učenici neka navedu što više izvora zračenja u okolišu i podijele ih uz pomoć alata Web Whiteboard. Zatim neka svaki izvor zračenja razvrstaju u dio spektra kojemu zračenja pripada. Učenicima za tu namjenu možete podijeliti predložak spektra elektromagnetskog zračenja. Treba naglasiti da alfa-zračenje nije elektromagnetsko zračenje, nego isključivo čestično, ali ima visoku energiju. Za svaki dio spektra treba istaknuti na koji način djeluje na ljudsko tijelo i ima li primjenu u medicini. Zadajte učenicima da iz svakoga dijela spektra, uz pomoć Planckove jednadžbe, izračunaju energiju monokromatskog zračenja poznate valne duljine. Cijeli spektar zračenja na kojem će biti istaknute navedene vrste zračenja učenici neka prikažu uz pomoć plakata, koji mogu napraviti u alatu Canva. Na plakatu neka istaknu i koje vrste zračenja ovise o promjenama koje se zbivaju u elektronskom omotaču. S obzirom na sve češću upotrebu mikrovalnih pećnica u domaćinstvima, organizirajte debatu na temu:  „Je li štetno konzumirati hranu podgrijanu u mikrovalnoj pećnici ili ne?“ Ako debatu želite proširiti na veći krug učenika, organizirajte je online, uz pomoć alata MyWeJIT. Na taj način možete organizirati debatu između više razrednih odjela ili više škola.
Debata se može provesti i o poznatim i potvrđenim učincima drugih segmenata elektromagnetskog spektra, primjerice UV zračenja, ionizirajućeg rendgenskog i gama-zračenja kao opasnih zračenja, ali i infracrvenog zračenja, koje se može povezati s biološkim senzorima kod zmija.
Svakako je važno prije organiziranja debate istražiti stručnu literaturu o navedenoj temi, a učenike usmjeriti na uporabu relevantnih izvora informacija.

 Postupci potpore

Tema je iznimno važna radi podizanja svijesti učenika (i nastavnika, roditelja) o opasnostima od utjecaja zračenja svake vrste te zaštiti zdravlja svih (učenika, nastavnika, roditelja i šire).

Aktivnost navođenja izvora zračenja u alatu Web Whiteboard prikladna je za većinu učenika s teškoćama. Učenicima s intelektualnim teškoćama ili učenicima na spektru autizma ponudite nekoliko sličica koje će ih dodatno potaknuti na asociranje izvora zračenja. Istraživanje spektra elektromagnetskog zračenja (izdvojite nekoliko pojmova), kao i izradu plakata u predloženim alatima, potaknite radom u paru. Zajedno s učenicima izradite kratki slikovni podsjetnik s osnovnim podatcima o zaštiti od utjecaja UV zračenja. Zanimljiv predložak možete pronaći na stranicama Državnog hidrometeorološkog zavoda ili, još bolje, na aplikaciji HRTmeteo. U svrhu aktivnog sudjelovanja u debati u malom ili velikom krugu učenika pripremite predložak s ključnim pojmovima. Učenicima s teškoćama (npr. učenicima na spektru autizma, učenicima s oštećenjem sluha i dr.) dobro je dati slikovni prikaz sa sažetkom s istaknutim ključnim pojmovima i pitanjima. Preporuka vrijedi za sve učenike s teškoćama koji radi perceptivnih teškoća, posebnih jezičnih ili pak teškoća radne memorije pokazuju sporije usvajanje nastavnih sadržaja te imaju teškoće razumijevanja nastavnih sadržaja (često obilježje učenika s poremećajem čitanja i pisanja i učenika na spektru autizma).

 

 

C Svijetleći elementi

„Nikad nećemo znati od čega se sastoje zvijezde“, izjavio je 1842. godine August Comte, poznati filozof iz 19. stoljeća. Mislio je da su zvijezde predaleko da bismo mogli istražiti njihov kemijski sastav. No samo nekoliko desetljeća kasnije, propuštanjem zvjezdane svjetlosti kroz prizmu, otkriven je sastav zvijezda i rođena je nova grana znanosti – spektroskopija, koja je doprinijela otkriću mnogih elemenata u svemiru, ali i na Zemlji. Učenici u parovima mogu napraviti spektroskop i na njemu ispitati načelo rada spektroskopije te ispitati emisijske i apsorpcijske spektre nekih izvora svjetlosti i elemenata. Uputu za izradu spektroskopa učenici mogu vidjeti u videozapisu 34 Boje plamena vatromet, u prve 3 minute. Izrađenim spektroskopom učenici neka istraže koji se elementi nalaze u različitim izvorima svjetlosti (obična žaruljica, Sunce, laser). To će učiniti tako da propuste zračenje s izvora kroz spektroskop i snime pripadajuće emisijske spektre. Dobivene snimke neka umetnu u svoju bilježnicu u alatu OneNote, a uz pomoć tablica na 11. i 12. stranici izvora 1 neka odrede koji se elementi nalaze u različitim žaruljama. Na temelju otkrića neka istraže gdje se i kako takve žarulje mogu sigurno zbrinuti nakon što prestanu raditi.

 Postupci potpore

Za potrebe izrade spektroskopa pripremite slikovni predložak s kratkom uputom te svakako i model spektroskopa za promatranje. Potaknite učenike radom u malim četveročlanim skupinama. Učenicima s motoričkim oštećenjima, posebno gornjih ekstremiteta, osigurajte podršku pridržavanjem njihove ruke. Poželjno je osigurati potporu učenicima radom pomoćnika u nastavi, a značajno možete pomoći i sami. Pri svemu obratite pažnju na veličinu dijelova za sastavljanje te potreban pribor. Učenici s motoričkim oštećenjima gornjih ekstremiteta će biti uspješniji u izvedbi krupnih pokreta i sastavljanju krupnih dijelova, a za sastavljanje sitnih dijelova mogu predložiti mjesto postavljanja. Uradak mogu slikati i poslati na razmjenu. Osigurajte im potrebno vrijeme rada. Radom kod kuće svi učenici s teškoćama mogu ponovno pregledati videozapis 34 Boje plamena, posebno prvi dio, te uz potporu roditelja izraditi kućni spektroskop. Nijedan od opisanih pokusa učenici ne smiju izvoditi kod kuće bez nadzora, a kad se neki od pokusa izvodi radom u kabinetu Kemije, važno je naglasiti mjere opreza. Svjetlosni efekti i mirisi koji nastaju tijekom sagorijevanja kod učenika na spektru autizma mogu zbog njihove preosjetljivosti izazvati različite reakcije pojačanog nemira (zaklanjanje lica rukama, vikanje i dr.). Važno je učenike, ali i njihove roditelje upozoriti da se razgovorom kod kuće pripreme za pokuse sa svjetlosnim i mirisnim efektima.

 

 

D Elektronski bingo

Zašto neki elementi ne postoje u prirodi u elementarnom stanju, nego se vrlo brzo udružuju u spojeve, dok se drugi elementi „drže“ plemenitima i ne teže se povezati s drugim elementima? Jedan od modela uz pomoć kojega možemo odgovoriti na tu činjenicu jest elektronska konfiguracija atoma. Učenici često pokušavaju raspored elektrona u elektronskom omotaču naučiti napamet, a dovoljno je samo predočiti im periodni sustav elemenata, na kojem će biti istaknut raspored podljuski i moći će uz pomoć njega izgraditi raspored elektrona u elektronskom omotaču za bilo koji element. Pri pisanju elektronske konfiguracije neka učenici zapisuju raspored elektrona u podljuskama, periodu po periodu, slijeva nadesno. Slijed popunjavanja podljuski mogu pročitati u predloženom periodnom sustavu, a broj elektrona u pojedinoj podljusci prebrojati prema broju polja u svakoj pojedinoj podljusci.
Evaluaciju naučenog pisanja konfiguracija možete provesti igranjem bingo elektronske konfiguracije. Igru možete provesti tako što će učenici odabrati 25 elemenata iz periodnog sustava elemenata i u listić za bingo (tablicu veličine 5 x 5 polja) upisati 25 pojmova (simbola elemenata ili njihove elektronske konfiguracije). Listić možete pripremiti u alatu Excel online. Zatim nasumično izgovarajte elektronske konfiguracije ili simbole različitih elemenata, a učenici neka na listićima zaokružuju element. Primjerice, ako kažete kisik, učenici zaokružuju elektronsku konfiguraciju kisika ili njegov simbol. Igra završava nakon što učenici zaokruže 5 elemenata u istome redu ili stupcu.

Ako se u aktivnosti želite koristiti listićima za bingo u kojima će učenicima već biti upisani pojmovi, možete ih napraviti u alatu Bingo Card Generator. Svaki učenik dobiva drukčiji listić s pojmovima (elektronskom konfiguracijom ili simbolom elementa). Vi čitate nazive elemenata, a učenici koji na svojoj kartici imaju simbol ili elektronsku konfiguraciju navedenog elementa prekriže polje na kojem se nalazi. Učenik koji ima pet prekriženih polja u redu stupcu ili dijagonali pobjednik je i uzvikuje Bingo!

Učenike prije i po potrebi tijekom igre upozorite na poštovanje drugih igrača i pravila igre.

 Postupci potpore

Upute za rad s digitalnim alatima te igrama u nastavi možete pronaći u Didaktičko-metodičkim uputama za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama.

Prvi krug igre odigrajte zajedno s učenicima. Za učenike na spektru autizma izdvojite manji broj elemenata, poželjno one elemente koje učenici dobro poznaju i lako pronalaze u pretraživanju e-periodnog sustava elemenata. Microsoft Windows 10 pruža različite mogućnosti prilagodbe PSE-a, posebno za učenike oštećena vida (npr. slijepi učenici, slabovidni učenici). Smjernice se nalaze u Postavkama – Olakšani pristup. Na poveznici se nalaze detaljne upute kako olakšati pristup učenicima oštećena vida.

Važno je da provjerite zna li pojedini učenik s teškoćom (npr. učenici s ADHD-om, učenici s oštećenjem sluha, učenici s motoričkim oštećenjem, učenici s oštećenjem vida i dr.) raditi samostalno s alatom Excel online ili mu je u nekoj mjeri potrebna podrška – ako je potrebna, vi mu je morate osigurati. Cijelu aktivnost prođite zajedno s učenikom. Vremenska je dimenzija zadatka važna za učenike koji su znatno sporiji od drugih (npr. učenici s motoričkim oštećenjima gornjih ekstremiteta, učenici na spektru autizma), njima zadajte parcijalan zadatak.

 

 

Za učenike koji žele znati više 

Skupina učenika u Danskoj uzgajala je salatu između dva mrežna rutera, no salata nije uspijevala rasti. Kao razlog naveli su utjecaj mrežnog zračenja. Učenici koji žele znati više mogu kritički promotriti provedeno istraživanje i svojim ga istraživanjem potvrditi ili opovrgnuti. Takav i slični problemi zadaju se na Turniru prirodoslovaca, na koji se učenici do 16 godina mogu prijaviti uz svojeg profesora mentora iz škole.

Koje tvari mogu zaštititi kožu od UV zračenja? Možda ste čuli savjet da je dovoljno namazati se maslinovim uljem kako biste spriječili opekline od sunca. U suradnji s profesorom Fizike omogućite učenicima da osmisle i izrade uređaj kojim bi mjerili intenzitet UV zračenja koje prolazi kroz tanak sloj kreme. Uz pomoć izrađenog uređaja učenici neka usporede koliko dobro različite tvari apsorbiraju UV zračenje. Pokušajte im nabaviti što više pojedinačnih sastojaka komercijalnih krema za sunčanje i neka otkriju koja je tvar najučinkovitija u blokiranju UV zračenja.

 

 

Dodatna literatura, sadržaj i poveznice:

Dodatna pojašnjenja pojmova možete potražiti na relevantnim mrežnim stranicama – Google znalac, Struna (Hrvatsko strukovno nazivlje), Hrvatska enciklopedija i sl.

  1. Cota Bekavac, M., Grozdanić, V., Benge Kletzien, S. (2005): Suradničko i iskustveno učenje. Aktivno učenje i kritičko mišljenje u visokoškolskoj nastavi. Zagreb: Forum za slobodu odgoja.
  2. Ivančić, Đ., Stančić, Z. (2015): „Razlikovni pristup u inkluzivnoj školi „“. U: Igrić, Lj. i sur. Osnove edukacijskog uključivanja. Škola po mjeri svakog djeteta je moguća (str. 159–203.). Zagreb: Edukacijsko-rehabilitacijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Školska knjiga.
  3. Sekušak-Galešev, A., Stančić, Z., Igrić, Lj. (2015): „Škola za sve, razvrstavanje učenika i čimbenici učenja „“. U: Igrić, Lj. i sur. Osnove edukacijskog uključivanja. Škola po mjeri svakog djeteta je moguća (str. 203–249). Zagreb: Edukacijsko-rehabilitacijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Školska knjiga.
  4. Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J. (1999): Osnove analitičke kemije, 6. izdanje, (str. 489–620). Zagreb: Školska knjiga.
  5. Filipović, S. Lipanović, (1997): Opća i anorganska kemija. Zagreb: Školska knjiga.
  6. Silberberg, M. S. (2000): Chemistry, 2. izd., New York: McGraw-Hill.
  7. Sarta Deković, M., Kotnik-Karuza, D.: Fizički praktikum IV (interni nastavni materijal Odjela za fiziku, Rijeka, 2009); Spektroskopija, 8. poglavlje.
  8. Poljak, D. (2006): Izloženost ljudi neionizirajućem zračenju. Zagreb: Kigen.
  9. članak Kako napraviti dugu od obojenih plamenova

Napomena: Valjanost svih mrežnih poveznica posljednji je put utvrđena 9. 5. 2017.

 

 

Primijenili ste ovaj scenarij poučavanja u nastavi? Recite nam svoje mišljenje popunjavanjem upitnika na ovoj poveznici
Creative Commons licenca
Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna. Prilikom korištenja ovog djela trebate označiti autorstvo djela na ovaj način: CARNET (2017) e-Škole scenarij poučavanja ˝(upisati naslov scenarija poučavanja)˝, https://scenariji-poucavanja.e-skole.hr/.

Informacije o scenariju

Predmet:
Razred: ,

Razina izvedbene složenosti: srednja

Korelacije i interdisciplinarnost:

- Fizika
- Matematika
- Astronomija
- Zdravstveni odgoj


Savjete i upute za primjenu digitalnih alata u nastavi pronađite
na e-Laboratoriju. e-Laboratorij logo