Transcript
KLIMAT – FIZYCZNA ZAGADKA!
Opiekun : mgr inż. Elżbieta Cyran – nauczycielka fizyki
Uczestnicy: uczniowie Koła Fizycznego i Koła Ekologicznego oraz inni chętni uczniowie z Gimnazjum nr 3 w Czeladzi
1 z 19
CELE PROJEKTU: Dostrzeganie przez uczniów zjawisk fizycznych zachodzących w atmosferze wokółziemskiej mających wpływ na przebieg pogody i kształtowanie klimatu. Rozwijanie umiejętności badawczych: dokonywanie obserwacji, pomiarów i przeprowadzanie doświadczeń w celu zrozumienia zjawisk fizycznych kształtujących klimat oraz możliwości wykorzystania nauki do przeciwdziałania zmianom klimatycznym. Wyrabianie umiejętności opracowywania doświadczeń przy zastosowaniu programu Microsoft Excel oraz rozwijanie umiejętności logicznego rozumowania i wyciągania wniosków. Kształtowanie umiejętności poszukiwania informacji o klimacie i zmianach klimatycznych w różnych źródłach oraz dokonania analizy skutków globalnego ocieplenia klimatu. Wskazanie sposobów zapobiegania gwałtownym zmianom klimatycznym i uświadomienie, że znajomości praw, zasad i zjawisk fizycznych w przyrodzie jest niezbędna w ochronie środowiska. Rozwijanie umiejętności wykorzystania komputera i Internetu oraz współpracy w grupie i prezentacji własnych osiągnięć. 2
z 19
KRÓTKI OPIS PROJEKTU
Projekt poruszał aspekty fizyczne zmian klimatycznych na naszej planecie. Praca uczniów polegała na identyfikacji zjawisk fizycznych mających wpływ na klimat, ich analizę w oparciu o doświadczenie i literaturę. Zajęliśmy się również wpływem działalności człowieka na stan atmosfery, a tym samym na zmiany klimatyczne. „Efekt cieplarniany” to zjawisko ostatnio szczególnie często dostrzegane, a przecież obecne od milionów lat i warunkujący rozwój życia na naszej planecie. W projekcie staraliśmy się dokonać analizy, na ile zmiany klimatyczne wynikają z działalności człowieka, a na ile są skutkiem naturalnych cykli klimatycznych. Uczniowie śledzili też następstwa tych zmian: anomalia pogodowe, zagrożenia dla biosfery. Poszukiwali odpowiedzi na pytanie „Jak zapobiec zmianom klimatycznym na naszej planecie?” W projekcie wykorzystano Internet i techniki komputerowe. Był to projekt interdyscyplinarny łączący nauki przyrodnicze,elementy sztuki i literatury. 3 z 19
NARZĘDZIA I PROGRAMY KOMPUTEROWE I INTERNETOWE WYKORZYSTANE W PROJEKCIE: Power Point –przygotowanie sześciu prezentacji dotyczących zjawisk fizycznych w atmosferze, czynników kształtujących klimat, globalnego ocieplenia oraz jak my możemy wpłynąć na ogólny bilans cieplny Ziemi. Word – do przygotowania: dyskusji panelowej dotyczącej ocieplenia klimatu, sprawozdań z doświadczeń, wierszy i rymowanek, dekoracji związanej z promocją projektu. Excel – do opracowania wyników pomiarów i doświadczeń, wykonania wykresów temperatury , ciśnienia, wilgotności opadów. HTML– do przygotowania stron www. Paint.net – przygotowanie zdjęć na stronę www. Internet (Google ) - zgromadzenia potrzebnych informacji i zdjęć. Picture Manager – przygotowywania zdjęć dokumentujących działania uczniów. Media Player Classic – przygotowanie filmików z doświadczeń. Gimp – do przygotowania zdjęć konkursowych. Publisher – przygotowanie zaproszeń, dyplomów i ulotek.
4 z 19
ORGANIZACJA PRACY ZESPOŁÓW UCZNIOWSKICH: W projekcie brali udział uczniowie klas I i II - członkowie kół: fizycznego i ekologicznego oraz inni zainteresowani tą tematyką. Na zajęciach lekcyjnych w każdej klasie przedstawiłam założenia projektu i zachęciłam uczniów do wzięcia udziału w jego realizacji. Uczniowie pracowali w zespołach pięcioosobowych. Każdy z nich zajmował się inną częścią projektu i prezentował pozostałym efekty swojej pracy na forum projektu, aby wszyscy zapoznali się z omawianymi zagadnieniami. W każdym zespole był wyłoniony lider, który kierował pracą całego zespołu, laborant odpowiedzialny za przeprowadzenie doświadczeń, informatyk przygotowujący prezentację PowerPoint oraz fotograf i sekretarz dokumentujący osiągnięcia zespołu . Sekretarze poszczególnych grup przygotowali dyskusję panelową dotyczącą zmian klimatycznych i roli naukowców, polityków , przemysłowców i ekologów w ich minimalizowaniu. Konkurs na wierszyki i rymowanki wymyślone przez uczniów „Klimat w potrzebie” oraz plastyczny „Uwaga … ocieplenie!” , a także konkurs fotograficzny „Cuda fizyki w ... atmosferze” był koordynowany przez lidera projektu. Zespół informatyków był odpowiedzialny za stworzenie strony internetowej, na której uczniowie prezentują swoje osiągnięcia oraz przygotowanie zaproszeń na sesję popularno-naukową , ulotek i dyplomów oraz opracowanie fotografii 5 z 19 konkursowych. Nad całością czuwał lider informatyków.
ORGANIZACJA PRACY ZESPOŁÓW UCZNIOWSKICH c.d.: I zespół zadaniowy opracował temat: Atmosfera ziemska i zjawiska fizyczne. Uczniowie zajęli się wyjaśnieniem pojęcia atmosfery, wskazali na skład i własności fizyczne powietrza jako mieszaniny gazów, przedstawili budowę warstwowa atmosfery oraz niektóre zjawiska fizyczne. II zespół zadaniowy opracował temat: Obieg ciepła w atmosferze. Uczniowie wyjaśnili pojęcie klimatu i czynniki na niego wpływające. Zajęli się źródłami i sposobami przekazywania ciepła (przewodnictwo cieplne, konwekcja, promieniowanie UV, świetlne i podczerwone) oraz bilansem cieplnym Ziemi. III zespół zadaniowy opracował temat: Obieg wody w atmosferze. Uczniowie opracowali przemiany fazowe wody w atmosferze oraz przedstawili obieg wody w przyrodzie, dokonali podziału chmur. IV zespół zadaniowy opracował temat: Krążenie powietrza w atmosferze. Uczniowie zajmowali się ciśnieniem atmosferycznym, wskazali na przyczyny krążenia powietrza, omówili wyże i niże baryczne, poziome i pionowe ruchy powietrza, siłę Coriolisa, rodzaje wiatrów. Zajęli się też groźnymi zjawiskami atmosferycznymi: cyklony tropikalne , trąby powietrzne , huragany. V zespół zadaniowy opracował temat: Globalne ocieplenie. Uczniowie przygotowali informacje i przeprowadzili badania dotyczące efektu cieplarnianego i jego wpływu na zmiany klimatyczne. Przygotowali informacje dotyczące wpływu działalności człowieka na stan atmosfery i zmiany klimatyczne. Wszyscy uczestnicy projektu na zebraniu podsumowującym wskazali, jakie działania powinni podjąć , aby zminimalizować emisję CO2. Efektem tej pracy jest prezentacja PowerPoint oraz ulotki. 6 z 19
ROLA NAUCZYCIELA: Konsultacje w sprawach merytorycznych. Pomoc w przygotowaniu doświadczeń i obserwacji. Pomoc w tworzeniu wykresów w Excel . Zorganizowanie wycieczki na Wydział Nauk o Ziemi oraz do Urzędu Miasta.
Wystosowanie prośby do UM o sponsorowanie nagród w konkursach. Pomoc w przygotowaniu prezentacji projektu: sesji popularno-naukowej.
Moją najważniejszą decyzją był wybór tematyki projektu, natomiast uczniowie już samodzielnie wybierali zagadnienia którymi chcieli się zająć oraz swoją rolę w zespole zadaniowym. Wydaje mi się, że byłam niezbędna w fazie planowania projektu , organizacji wycieczek oraz selekcji zabranych informacji. Również w czasie przygotowania oraz publicznej prezentacji projektu koordynowałam działania uczniów, przygotowałam dużą salę multimedialną oraz zorganizowałam pracę szkoły tak , aby osiągnięcia uczniów mogli zobaczyć ich koledzy, nauczyciele , dyrektor oraz zaproszony gość z Urzędu Miasta Czeladź. 7 z 19
OPIS KOLEJNYCH DZIAŁAŃ UCZNIÓW:
Uczestniczą w konsultacjach z nauczycielem fizyki oraz ekspertami z innych przedmiotów.
Wyszukują informacje w Internecie, podręcznikach, słownikach, prasie.
Przeprowadzają doświadczenia i obserwacje : uczniowie zbierają potrzebne materiały i przyrządy, wykonują eksperymenty, prowadzą obserwacje, dokonują pomiarów , robią notatki, opracowują wyniki i wykonują wykresy w Excelu , sporządzają sprawozdania.
Uczestniczą w zajęciach warsztatowych „Opracowywanie meteorologicznych zdjęć satelitarnych” na Wydziale Nauk o Ziemi UŚ w Sosnowcu.
Przeprowadzają rozmowę z pracownikiem UM w Czeladzi Wydziału Rozwoju Miasta i Inżynierii Miejskiej .
8 z 19
OPIS KOLEJNYCH DZIAŁAŃ UCZNIÓW c.d.
Wykonują i opracowują zdjęcia z podejmowanych działań. Przygotowują dyskusję panelową dotyczącą zmian klimatycznych i roli naukowców, polityków , przemysłowców i ekologów w ich minimalizowaniu. Przygotowują prezentacje w Power Point . Koordynują przebieg ogłoszonych konkursów i opracowują ich wyniki.
Przygotowują dyplomy, ulotki i zaproszenia na sesję popularno-naukową . Tworzą stronę internetową, na której prezentują swoje osiągnięcia . 9 z 19
REZULTATY PRACY UCZNIÓW: Co możemy zrobić, aby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery? Zjawisko grawitacji jest spoiwem Wszechświata - jest podstawową siłą działającą pomiędzy ciałami, jest siłą powszechną, obecną w dowolnym zakątku kosmosu. Sztuka sformułowania ogólnego wzoru na grawitację udała się genialnemu uczonemu angielskiemu Izaakowi Newtonowi.
m1, m2 - masy oddziaływujących grawitacyjnie ciał r - odległość między środkami ciał G - stała grawitacji, G = 6.67·10-11Nm2/kg2.
Wartość siły przyciągania grawitacyjnego działającej między dwoma ciałami jest wprost proporcjonalna do iloczynu mas oddziaływujących ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami.
Głównym źródłem ciepła na Ziemi jest krótkofalowe promieniowanie słoneczne, które przechodząc przez atmosferę, ulega osłabieniu tak, że do powierzchni Ziemi dociera niewiele ponad jego połowę, tj. 52%. Pozostała część promieniowania jest pochłaniana przez ozon i chmury (15%) oraz odbijana od chmur i rozproszona przez aerozole (33%).
Bilans cieplny Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi jest od niej odbijane w 5% natomiast pozostałe 47% ulega pochłonięciu przez podłoże i przetworzeniu na ciepło, które Ziemia oddaje atmosferze w postaci promieniowania długofalowego. Wypromieniowane przez Ziemię ciepło ogrzewa powietrze atmosferyczne głównie przez uwalnianie ciepła w czasie kondensacji pary wodnej (23%), pochłanianie promieniowania cieplnego (15%) oraz przejmowanie ciepła i nagrzewanie się od podłoża (14%). W sumie Ziemia oddaje tyle samo ciepła, ile otrzymuje. Gwarantuje to utrzymanie stałej średniej temperatury powierzchni Ziemi 15°C. Jest to tzw. równowaga cieplna Ziemi. Bez atmosfery Ziemia miałaby średnią temperaturę około 18°C. .
huragan Rita huragan Katrina
huragan Emily Skąd te gazy cieplarniane?
Obieg wody w przyrodzie Pod wpływem ciepła słonecznego powierzchnia mórz i oceanów nieustannie paruje. Woda zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy i masy pary wodnej mieszają się z powietrzem.
Prezentacje multimedialne w PowerPoint: Atmosfera ziemska i zjawiska fizyczne. Obieg ciepła w atmosferze. Obieg wody w atmosferze. Krążenie powietrza w atmosferze. Globalne ocieplenie. 10 z 19 Co możemy My…?
REZULTATY PRACY UCZNIÓW: Przygotowanie, przeprowadzenie i opracowanie doświadczeń , pomiarów i obserwacji: Absorpcja promieni słonecznych Balon dźwigający szklanki Czy zmieni się poziom wody w słoiku? Konwekcja w gazach Model elektrofiltru Obserwacja pogody Pomiar ciśnienia atmosferycznego Badamy ciśnienie atmosferyczne! Cieplarka Jak powstają chmury? Magiczna butelka z balonem Model zachodzącego Słońca Parowanie , wrzenie i skraplanie Wyznaczamy ciśnienie atmosferyczne za pomocą strzykawki
11 z 19
REZULTATY PRACY UCZNIÓW: Przebieg temperatury
Obserwacja pogody Wilgotność powietrza
15 Temperatura (°C)
10
wilgotność %
temperatura
20
5 0
8 8 8 8 8 8 8 8 8 08 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 4. 04 04 04 04 04 04 04 04 04 .0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 0 1
Wil
1. 04 .0 8 2. 04 .0 8 3. 04 .0 8 4. 04 .0 8 5. 04 .0 8 6. 04 .0 8 7. 04 .0 8 8. 04 .0 8 9. 04 .0 8 10 .0 4. 08
data
80 70 60 50 40 30 20 10 0
data
Przebieg ciśnienia
6 5 1005 1000 Opady deszczu 995(mm) 990 985 980 975 970 965
ciśnienie (hPa)
4 2 1 0
data
Ciśnienie (hPa)
1. 04 .0 8 2. 04 .0 8 3. 04 .0 8 4. 04 .0 8 5. 04 .0 8 6. 04 .0 8 7. 04 .0 8 8. 04 .0 8 9. 04 .0 10 8 .0 4. 08
3
1. 04 .0 2. 8 04 .0 3. 8 04 .0 4. 8 04 .0 5. 8 04 .0 6. 8 04 .0 7. 8 04 .0 8. 8 04 .0 9. 8 04 . 10 08 .0 4. 08
opady deszczu (mm)
Opady deszczu
data
Obserwacje pogody prowadziliśmy od 1 do 10 kwietnia . Pomiary wykonywane były codziennie przez 10 dni o godzinie 7.50, 11.30 14.25 na placu szkolnym w odległości 160 cm od powierzchni ziemi.(…) Wyniki pomiarów ( średnie) umieszczono w tabeli i wykonano wykresy w Excelu.
12 z 19
REZULTATY PRACY UCZNIÓW: Wyznaczmy ciśnienie atmosferyczne za pomocą strzykawki Potrzebne przedmioty: siłomierz 0-50N, szklana strzykawka bez igły, plastelina, linijka. Przebieg doświadczenia
Wysuwamy całkowicie tłoczek ze strzykawki i mierzymy jego średnicę. Następnie obliczamy promień tłoczka i obliczamy powierzchnię tłoczka. Wsuwamy tłoczek do strzykawki maksymalnie głęboko i zatykamy plasteliną wylot przeznaczony do założenia igły. Do uchwytu tłoczka zaczepiamy nitką haczyk siłomierza. Trzymając strzykawkę poziomo odciągamy powoli siłomierz tak, by tłoczek w strzykawce przesuwał się i odczytujemy wskazani siłomierza. Wykonujemy 5 pomiarów i obliczamy średnią wartość siły. Obliczenia Promień tłoczka r = 20/2=10mm Pole powierzchni tłoczka 2∏r2 = 2*3,14*0,012 = 0,000314 m2
Wyniki pomiarów Średnica tłoczka 2r = 20mm Nr pomiaru
Wartość siły
1
35 N
2
32,5 N
3
35 N
Obliczamy ciśnienie 4 32,5 N atmosferyczne: 5 32,5 N p = F/S p = 33,4/0,000314 Średnia 33,4N arytmetyczna P= 106300Pa = 1063 hPa [p]= N/m2 = Pa Ciśnienie wynosiło 1063 hPa
13 z 19
REZULTATY PRACY UCZNIÓW:
Gazetka informacyjna o prowadzonym projekcie. Schemat do prezentacji „Obieg wody w atmosferze”: Przemiany energii wewnętrznej towarzyszące zmianom stanów skupienia wody. Dyskusja panelowa dotyczącą zmian klimatycznych i roli naukowców, polityków , przemysłowców i ekologów w ich minimalizowaniu. Dyplomy, ulotki i zaproszenia na sesję popularno-naukową . Prezentację zdjęć konkursowych „ Cuda fizyki … w atmosferze”. Wiersze i rymowanki z okazji Dnia Ziemi 2008 „ Klimat w potrzebie”. Plakaty z okazji Dnia Ziemi 2008 „ Uwaga …ocieplenie!” Strona internetowa, na której prezentują swoje osiągnięcia (www.kfz.orgs.pl)
14 z 19
PREZENTACJA PUBLICZNA PROJEKTU: Sesja popularno-naukowa KLIMAT- FIZYCZNA ZAGADKA!
Wstęp (przywitanie gości , informacja o Dniu Ziemi i haśle tegorocznych obchodów tego święta oraz projekcie realizowanym przez uczniów naszej szkoły). Przedstawienie prezentacji multimedialnych przygotowanych przez poszczególne zespoły, a między nimi pokazy najciekawszych doświadczeń wykonanych przez uczniów. Przeprowadzenie dyskusji panelowej dotyczącej zmian klimatycznych i roli naukowców, polityków , przemysłowców i ekologów w ich minimalizowaniu. Pokaz prezentacji „ Co możemy My…” Ogłoszenie wyników konkursów : literackiego na wierszyki i rymowanki „Klimat w potrzebie” , plastycznego „Uwaga … ocieplenie!” oraz fotograficznego „Cuda fizyki w ... atmosferze” i wręczenie dyplomów i nagród książkowych. Pokaz zdjęć konkursowych "Cuda fizyki w ... atmosferze” i recytacja nagrodzonych wierszy. Podsumowanie sesji przez panią Dyrektor szkoły. 15 z 19
Prezentacje w wykonaniu uczniów
Nasza widownia
Były też doświadczenia… 16 z 19
WNIOSKI: Czego nauczyli się uczniowie? Dostrzegania zjawisk fizycznych w otaczającej nas przyrodzie. Dokonywania obserwacji, prowadzenia pomiarów i przeprowadzania doświadczeń oraz ich opracowywania.
Wykorzystania programów komputerowych i Internetu do prowadzenia pracy badawczej, poszukiwania informacji i jej przetwarzania oraz prezentacji własnych osiągnięć. Że, problem ocieplenia klimatu jest problemem globalnym .
Co możemy zrobić, aby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery? Właściwej komunikacji i współpracy w grupie. Zasad publicznego prezentowania efektów swojej pracy
17 z 19
Wypowiedzi uczniów „Najciekawsze w tym całym projekcie były doświadczenia, trochę gorzej ,gdy trzeba było zrobić sprawozdanie…” Piotrek
„Najbardziej podobała mi się wycieczka na Wydział Nauk o Ziemi i ten triceratops. Zbieganie z dachu wieżowca też byłoby fajne, gdyby nie to mierzenie ciśnienia… Nie wiedziałam też , że tyle sztucznych satelitów kręci się wokół Ziemi!” Karolina „Byłam zła na Panią , że musiałyśmy zmieścić naszą prezentację w 7 minutach. Tak w ogóle było OK! Nie myślałam , że fizyka może być tak zajmująca. I trzymam Panią za słowo - jedziemy na wycieczkę!” Paulina 18 z 19
WNIOSKI: Co ja zyskałam realizując projekt?
Poznałam lepiej moich uczniów , dostrzegłam w nich wiele możliwości. Rozwinęłam swoje umiejętności w zakresie wykorzystania komputera w pracy dydaktycznej (zapoznałam się z programem Publisher oraz poszerzyłam swoje umiejętności w obsłudze programu Power Point). Zapoznałam się bliżej z problemem zmian klimatycznych naszej planecie. Poznałam empirycznie pracę z uczniami metodą projektu.
Projekt to dobra metoda pracy z uczniami chętnie podejmującymi nowe wyzwania. Wykorzystam ją w pracy koła fizycznego, którego zajęcia mogą być prowadzone tą metodą w okresie jednego semestru. Byłoby to wtedy bardziej rozłożone w czasie i nie wymagałoby zbyt dużo dodatkowej pracy zarówno od uczniów jak i nauczyciela. Metoda projektu może być też wykorzystana przy opracowywaniu tematów na które brakuje mi czasu w trakcie zajęć dydaktycznych.
19 z 19
