Radnóti Katalin Környezeti nevelés a fizikaórán. A) Általános megjegyzések

Átírás

1 Radnóti Katalin Környezeti nevelés a fizikaórán A) Általános megjegyzések A természettudományos nevelés és azon belül a fizikaoktatás megújulásának lehetőségét a következőkben látjuk: A gyermeki előismeretek, a gyermektudomány elemeinek minél szélesebb körű figyelembevétele a tanulási folyamat megtervezésekor. Az új ismeretek feldolgozásakor minden esetben a diákok életének valóságos viszonyaihoz köthető helyzetekben kell bemutatni a jelenségeket, amelyhez szükségesnek tartjuk, hogy a környezeti problémák és történeti elemek is megjelenjenek. A gyerekek megfelelően választott kísérletek alapján történő tapasztalatszerzésének megszervezése, az elmélet irányító szerepének figyelembevétele mellett. A tanulási folyamat megtervezésekor számításba kell venni, hogy az ismeretszerzés során az egyéni tudások megkonstruálása társas folyamatokban zajlik, ezért különböző jellegű kollektív munkaformák alkalmazása is szükséges. A különböző tantárgyakban szereplő ismeretanyag összehangolása, közös szaknyelv alkalmazása annak érdekében, hogy a diákok a természetet egységes egészként fogják fel. Az olyan témakörök feldolgozása, amelyeknek környezeti vonatkozásai is vannak, sokat segíthetnek abban, hogy a fizika tanítása életszerűbb lehessen. A következőkben néhány konkrét feladatot, tevékenységet javasolunk az egyes fizikai témák feldolgozásához, amelyek hozzájárulhatnak a helyes környezeti szemlélet kialakításához. B) Konkrét példák a fizika egyes területeihez Mechanika Sebességrekordok (gyűjtőmunka) Az állatvilág leggyorsabb és leglassabb élőlényei és mozgásának sebességadatai. A közlekedési eszközök átlagos sebességének utazósebességének változása az őskortól napjainkig A közúti közlekedésben használt gépkocsik maximális sebességeinek alakulása a gépkocsi megjelenésétől napjainkig A különböző sebességi versenyeken elért rekordok, A különböző repülőgépek sebesség adatainak feldolgozása, Azonos távú futó- és úszószámok eredményeinek vizsgálata, A különböző sporteszközök sebességének gyűjtése. Különböző menetrendek tanulmányozása, a menetidő és a távolság adatokból az átlagsebesség kiszámítása Válasszátok ki a kiinduló és a célállomást! Mérjétek meg térkép segítségével, hogy mekkora a távolság a két helyiség között! Nézzétek meg, hogy mekkora idő alatt teszik meg a különböző járművek ezt a távolságot, majd számítsátok ki minden egyes jármű átlagsebességét! Melyik jármű a leggyorsabb / leglassabb? Ti mivel utaznátok, ha adott célállomás eléréséhez többféle válaszlehetőség is fennáll? Ennek eldöntéséhez a jegy árának ismerete sem mellékes, sőt az sem, hogy mely évszakban akartok utazni, sőt, környezeti szempontokat is érdemes figyelembe venni. Melyik utazási lehetőség milyen típusú energiát alakít át? Próbáljátok megbecsülni azt is, hogyan viszonyulnak egymáshoz az egy ember szállításához felhasznált energiamennyiségek?

2 Középiskolásoknak: Jármű Autóbusz Vonat Repülőgép Személygépkocsi becslése távolság (m) idő (s) sebesség Fogyasztott s m energia v = t s Egy utaskilométerre jutó energiafelhasználás Sűrűség olajszennyezés A sűrűség témakör feldolgozásakor célszerű megbeszélni az olajszállító tankhajók katasztrófájának következményeit. A szállított olaj nagy területen szétterül a tengeren, hiszen az olaj nem oldódik a vízben, továbbá kisebb a sűrűsége, mint a tengervízé. Ezért nagy területről kell összegyűjteni a kiömlött olajat. Ennek biológiai következményeiről is célszerű szót ejteni. De érdemes feltenni azt a kérdést is, hogy jobb lenne-e, ha olyan üzemanyagot használnánk, ami oldódik a vízben, pl. alkoholt (etil- és metilalkoholt)? Vízszennyezés A közlekedőedények téma feldolgozásakor érdemes megbeszélni, hogy a vízbe került szennyezések nagy távolságra is eljuthatnak bekerülési helyüktől, hiszen a víz föld alatt is vándorol. Így bekerülhet a kútba és a talajba is, majd a növények felszívhatják (hajszálcsövesség!). Hőtan, energia - Szedjétek össze, hogy milyen energiaátalakulások történnek akkor, amikor egy autó elkezd gyorsítani! Hogyan változik az energiafelhasználás, ha világítani kell, vagy ha netán működik a légkondicionáló berendezés is? Milyen jellegű terhelés éri a környezetet? - Egy város energiaellátása nem megoldott. Többféle lehetőség is felmerül, végül is két lehetőség közül kell választani. A vita a körül folyik, hogy az építendő erőmű milyen energiahordozó felhasználásával nyerjen elektromos áramot. A város lakossága kétpártra szakadt. Az egyik csoport vízi erőmű építését javasolja. Fő érvük az, hogy szerintük ez semmilyen környezetkárosító hatással nem jár, sőt a víztározó környékén pihenőhely is létesíthető, s így az amúgy is sok védett természeti értékben gazdag környezet még vonzóbbá válna az idegenforgalom számára. Egy másik csoport ezzel szemben a széntüzelésű erőmű építése mellett érvel, mert így a város közelében lévő bánya sok embernek jelentene biztos munkahelyet, s megfelelő szűrőberendezésekkel az erőmű okozta levegőszennyezés nagyon alacsonnyá tehető. Játsszátok el, hogyan dönt a város vezetősége! Szervezzétek meg, majd bonyolítsátok le a vitát! Alakítsatok csoportokat a különböző álláspontok képviseletére! Külön csoport alakuljon a város vezetőségének modellezésére, akik majd döntenek a kérésben! - Becsüljétek meg, hogy mennyi energia szükséges egy átlagos szoba levegőjének 0 C-ról 20 C-ra való felmelegítéséhez! Mennyi földgázt kell ehhez elégetni. Milyen környezeti terhelést jelent ez? A szükséges adatokat a Függvénytáblázatból keressétek ki! - Gyűjtsétek össze, hogy otthon milyen tüzelőanyagokat használtok a lakások fűtésére, ebből mennyi fogy el egy családnál, s átlagosan mennyit költenek az osztályba járó gyerekek családjai a fűtésre egy év alatt. (Ugyanez az iskola esetében is elvégezhető.)

3 - Az energiatakarékosság lehetőségei a hétköznapokban Gyűjtsétek össze azokat a lehetőségeket, amelyekkel ésszerűen csökkenthető lenne az energiafelhasználás otthon, az iskolában, illetve egyéb helyeken! Szervezzetek olyan megmozdulást (plakátok, röplapok, iskolarádió stb.), melyek segítségével felhívjátok az iskolaközösség figyelmét az energiatakarékosság lehetőségeire és annak fontosságára! - Sajtófigyelés az energiatakarékosság témakörében Gyűjtsenek össze olyan újságcikkeket, amelyek valamilyen energiatakarékos eszközzel kapcsolatosak. Gyűjtsenek ilyen témájú termékismertetőket is! - Gondoljátok át az életeteket, milyen tevékenységeitek vannak! Ezek közül melyik és milyen mértékben járulhat hozzá a globális felmelegedéshez, környezetszennyezéshez? Folyadékok hőtágulása, szilárd anyagok lineáris hőtágulása Egyre többen tartanak a globális felmelegedés egyik olyan következményétől, hogy megemelkedik a világóceán szintje, és ezáltal több, napjainkban sűrűn lakott terület kerülhet víz alá. Szerintetek jogos-e ez a félelem? Az alábbi pontok segítenek az eldöntésben. 1. Tegyetek vizespohárba csapvizet, majd néhány jégkockát. Figyeljétek meg a vízszint változását a jég elolvadásáig! Mit vártok, fog e változni a vízszint a folyamat közben? Magyarázzátok meg a tapasztalatokat! Gondolkozzatok el azon is, hogy eredményében van-e különbség a között, hogy az óceánon úszó jégtömb olvad el, vagy hogy a szárazföldről (a vízszintnél magasabbról) kerül jég a tengerbe! 2. A víz hőtágulási együtthatójának meghatározása. 3. Szilárd testek vonalas hőtágulási együtthatójának meghatározása. Mivel a folyadékok hőtágulási együtthatója három nagyságrenddel nagyobb, mint a szilárd anyagoké, felmelegedéskor nagyobb mértékben tágulnak. A földi tengerfenék és az óceánfenék szilárd anyag, ezért a tágulásának jóval kisebb a mértéke, mint a folyadékoké. Tehát: 5 km-es átlagos óceánmélység esetében 1 C-os hőmérsékletnövekedés 1 m szintemelkedést eredményez. Elektromosságtan - Írjátok le, hogy átlag hétköznap és hét végi nap milyen elektromos eszközöket és kb mennyi ideig használ a családotok. Gyűjtsetek adatokat arról mennyi energiát fogyasztanak ezek a használt készülékek. Az adatok alapján számoljátok ki mennyi a család átlgfogyasztása, az eredményt ellenőrizzétek a villanyszámlán. - Válasszatok ki egy általatok minden nap használt elektromos eszközt (pl. izzólámpa)! Vizsgáljátok meg, hogyan változott ennek az eszköznek az energiafelhasználása több, egymást követő generációnál! - Nézzetek körül otthonotokban és készítsetek felmérést arról, hogy mely eszközök működnek villamos energia átalakításával! Milyen energiaátalakulás megy végbe az egyes eszközökben? Honnan jut el hozzátok a villamos energia? Milyen energiaátalakítás történik ott, és mi annak a környezeti terhelése? Készítsetek szemléletes magyarázó ábrákat, majd ezekből posztert! - Nézzetek utána, hogy hány világítótest van az iskolában! Becsüljétek meg, hogy ezek mennyi ideig működnek, s nézzetek utána annak, hogy mennyit fizet az iskola! - Gondoljátok végig, hogy mi történne, ha máról holnapra kiiktatnák életünkből a villamos energia átalakítási lehetőséget? Írjátok erről cikket az iskola újságjába!

4 Optika Levegőszennyezés - A levegőben lévő por és egyéb szennyeződés kimutatását lámpával is megtehetjük. Ha rés és lencse segítségével párhuzamos fénynyalábot hozunk létre, és lekapcsoljuk a villanyt, akkor, ha tiszta a levegő, oldalról nem látjuk a fénynyalábot. Ellenben ha szennyeződés (pl. füst) kerül a fény útjába, akkor az arról visszavert fény már látható lesz. A kísérlet lézerfénnyel is elvégezhető, akkor nem kell a párhuzamosítással sem foglalkozni. Üvegházhatás - Két hőmérő közül az egyiket lombikban helyezzük el, majd mindkettőt megvilágítjuk. - A levegő szén-dioxid tartalmának hatása a hőmérsékletre Vegyünk két nagyméretű lombikot, amelyeknek a belsejébe hőmérőt helyezünk. Világítsuk meg a lombikokat egy lámpával. Az egyik lombikba vezessünk szén-dioxid gázt. Figyeljük a hőmérséklet alakulását a két lombikban! Modern fizika A nukleáris erőmű egy lehetséges alternatíva az emberiség által felhasználható energia előállítására. Annyit mindenképpen el kell érni, hogy ne érzelmi alapon alakítsanak ki a gyerekek negatív álláspontot a kérdésben. Legyenek tisztában azzal, hogy ez is egy lehetőség, melynek természetesen kockázata is van éppúgy, mint a többi energiahordozónak. Mutassunk rá, hogy az egyedüli környezetkímélő energia a fel nem használt energia. C) Egy foglalkozás részletes leírása A példa Nahalka István Wagner Éva: Porszemek című, a Közoktatási és Modernizációs Közalapítvány (KOMA) számára készített projektgyűjteményből származik. Energiavadászat (Hasonló feladat található az Energia fejezetben!) A gyerekekkel együtt írjuk össze az iskolában azokat a helyeket, amelyeken emberi mulasztásból, szerkezeti hibákból, pazarlásból, az épület hibájából, vagy akármilyen más okból következően szökik az energia, vagyis indokolatlanul sok energia vész el úgy, hogy valamilyen változtatással takarékosabb módon is bánhatnánk vele. 1. Beszéljük meg a gyerekekkel, hogy milyen formában használ az iskola energiát! 2. Osszuk a tanulócsoportot 3-4 fős csoportokra! Adjuk ki a feladatot a csoportoknak: gondolják végig, hogy milyen energiapazarlással járó jelenségek, folyamatok, emberi tevékenységek lehetnek az iskolában, majd egy alapos bejárás után mérjék is fel, hogy milyen az energiával való gazdálkodás az iskolában. Ne adjuk meg előre a lehetőségeket, ezeket a csoportokban a gyerekek találják ki. A bejárás során jegyzeteljenek, ha van rá mód, akkor készítsenek fényképeket, videofelvételeket. 3. Tartsunk csoportbeszámolókat! Ennek során csoportosítsuk a felfedezett energia-pazarlási eseteket! A csoportosítás szempontjait a gyerekekkel közösen alakítsuk ki.

5 4. A tapasztalatok alapján fogalmazzunk meg néhány teendőt az energiatakarékosság iskolai feladatait illetően! Ezeket is csoportosíthatjuk, a szempontokat itt is a gyerekekkel közösen alakítsuk ki! Gondoljunk arra, hogy vannak egyszerűbben, könnyebben megvalósítható energia-takarékossági feladatok, s vannak nehezebb, több pénzt igénylő, nem az iskola lehetőségeitől függő megoldások is. Külön emeljük ki annak a kérdésnek a megtárgyalását, hogy saját tanulócsoportunk, illetve benne az egyes tanulók mit tehetnek az energiatakarékosabb iskolai felhasználása érdekében. Kiegészítés: 1. Gyűjtessünk dokumentumokat a gyerekekkel az iskolai energiapazarlásról (fényképek, videofilm, rajzok készítése, kis beszélgetések, interjúk az iskola gazdasági vezetőjével, pedagógusokkal, gyerekekkel, ezek leírása stb.)! 2. Készíthetünk posztert az összegyűjtött dokumentumokból (fényképek, rajzok stb.). 3. Javaslatokat fogalmazunk meg az iskola vezetősége számára. Irodalom Havas Péter (szerk.) (1997): A környezeti nevelés és a helyi tanterv. Infogroup, Budapest. Hobson, Art (1999): Physics. Concepts and Connections. Prentice Hall, Upper Saddle River. Kedves Ferenc (1998): Fizika az élővilágban. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. Marx György (1993): Napfény, üvegház, éghajlat. Fizikai Szemle 4. sz Nahalka István Wagner Éva: Porszemek. KOMA Radnóti Katalin (1995): Környezetvédelemről leendő fizikatanároknak. Módszertani Lapok, Fizika 3. sz Radnóti Katalin (1996): Az atomenergia megítélése és a természettudományos tanárképzés. Iskolakultúra 4. sz Radnóti Katalin (Szerk.)(2000): Modern fizika emberközelben. CD KOMA, Part Kft.