UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
KARMEN URBANC
PREDŠOLSKI OTROCI SPOZNAVAJO VIRE ELEKTRIČNE ENERGIJE
Diplomsko delo
Šoštanj, 2016
2
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA Študijski program: Predšolska vzgoja
KARMEN URBANC
Mentorica: viš. pred. dr. Ana Gostinčar Blagotinšek
PREDŠOLSKI OTROCI SPOZNAVAJO VIRE ELEKTRIČNE ENERGIJE
Diplomsko delo
Šoštanj, 2016
3
ZAHVALA
Z diplomsko nalogo zaključujem eno in začenjam novo poglavje v moji knjigi življenja.
Najprej se želim zahvaliti mentorici dr. Ani Gostinčar-Blagotinšek za pomoč, nasvete in strokovno vodenje pri pisanju diplomske naloge.
Hvala mag. Bojani Urbanc za prevode.
Hvala vsem, ki ste z mano sodelovali in reševali študijske naloge, me v času študija podpirali, spodbujali, mi svetovali in verjeli vame.
4
POVZETEK
Diplomska naloga Predšolski otroci spoznavajo vire električne energije je sestavljena iz teoretičnega in empiričnega dela.
V teoretičnem delu je povzeta kognitivna razvojna teorija Jeana Piageta in raziskava otroških predstav o električnem toku Davida Shipstona. Dodan je tudi kratek opis ključnih besed s katerimi so se otroci seznanili v raziskovalnem delu.
Drugi del diplomske naloge je empirični. Z individualnimi intervjuji sem ugotavljala predstave, ki jih imajo pet do šest let stari otroci o pojmih s področja elektrike in na ta način preverila svoje hipoteze o tem. Na osnovi analize odgovorov otrok na vprašanja med individualnimi intervjuji pred začetkom dejavnosti sem načrtovala dejavnosti, namenjene spoznavanju nekaterih pojmov s področja elektrike.
Po izvedenih dejavnostih sem otrokom ponovno zastavila enaka vprašanja kot pred njimi.
Analiza odgovorov otrok na vprašanja pred in po izvedenih aktivnostih nakazuje, da so se predstave otrok o pojmih, povezanih z električno energijo, dopolnile ali spremenile. V zaključku diplomske naloge je podan tudi predlog za nadaljne aktivnosti s področja raziskovanja električnega omrežja od vira do porabnika in električne napeljave od razdelilne omarice do končnega porabnika.
Ključne besede: začetno naravoslovje, električni krog, električni tok, baterija.
5
ABSTRACT
The bachelor's degree titled Preschool Children Explore the Sources of Electrical Energy consists of theoretical and empirical part.
The theoretical part is based on the theory of child cognitive development by Jean Piaget and on research on electric current perception of children by David Shipston. A short description of key words, introduced to the children in the research work, is added to the degree.
The second part of the Bachelor's degree is empirical. During the research period hypotheses on electric current perception of 5- to 6-year-old children were proven. The research was based on children's response analysis of the investigative questions, received during individual interviews at the very beginning of the research.
After the conclusion of the research, the children were tested again to check their gained knowledge on the electric current. The analysis of the questions before and after the research implies some changes in children's electric current perception, which was either improved or changed. In the conclusion of this degree there is a suggestion on how to continue the research on the electric power system from the source to its users and on electric installations from the junction box to the final consumer.
Key words: basic natural sciences, electric circuit, electric current, light bulb.
6
KAZALO
1 UVOD 11
2 TEORETIČNI DEL 12
2.1 Jean Piaget – Teorija kognitivnega razvoja otroka 12
2.1.1 Piagetova teorija razvoja mišljenja 13
2.1.2 Dejavniki intelektualnega razvoja po Piagetu 13
2.1.3 Razvoj besednega zaklada in matematičnih pojmov 14
2.2 Raziskovanje električnega kroga 16
2.3 Naravoslovje v Kurikulumu za vrtce 19
2.4 Električna energija 20
2.5 Električni tok 20
2.6 Statična elektrika 22
2.7 Baterija in galvanski členi 22
2.8 Generator 23
2.9 Dinamo 23
2.10 Viri električne energije 24
3 EMPIRIČNI DEL 25
3.1 Cilji raziskave 25
3.2 Raziskovalna vprašanja 25
3.3 Metode dela 25
3.4 Vzorec 26
3.5 Vprašalnik za preverjanje otroških predstav o virih električne energije 26
3.6 Od kod pride elektrika 26
3.6.1 Statična elektrika 27
3.6.2 Gibanje elektronov – gibalna dejavnost 37
3.6.3 Potovanje elektrike – gibalna dejavnost 40
3.6.4 Baterija 42
3.6.5 Naravni elektrolit 47
3.6.6 Vetrnica 52
3.6.7 Dinamo in ročna svetilka 56
3.6.8 Sončna energija 61
3.7 Analiza in primerjava rezultatov pred in po izvedenih dejavnostih 66
7
4 ZAKLJUČEK 73
5 LITERATURA IN VIRI 74
8
KAZALO SLIK
Slika 1 Vzporedna vezava 21
Slika 2 Zaporedna vezava 21
Slika 3 Preizkus privlačnosti 27
Slika 4 Odbijanje balonov 28
Slika 5 Preprosti elektroskop 28
Slika 6 Elektroskop 29
Slika 7 Beleženje napovedi 30
Slika 8 Balon in koščki papirja 31
Slika 9 Lepljenje papirjev 31
Slika 10 Pobiranje papirjev z baloni 32
Slika 11 Risanje napovedi 33
Slika 12 Glavnik in lasje 33
Slika 13 Preverjanje 34
Slika 14 Odmikanje balonov 34
Slika 15 Gibanje balonov 35
Slika 16 Naelektritev balona 36
Slika 17 Preverjanje električnega naboja 36
Slika 18 Preverjanje električnega naboja 2 36
Slika 19 Gibanje elektronov 37
Slika 20 Gibanje skozi tunel 39
Slika 21 Ožanje tunelov 39
Slika 22 Potovanje skozi tunele 40
Slika 23 Potovanje elektrike 41
Slika 24 Baterija vir električne energije 42
Slika 25 Razpredelnica preizkusov 44
Slika 26 In žarnica sveti 44
Slika 27 Preverjanje vpliva polaritete 1 45
Slika 28 Preverjanje vpliva polaritete 2 45
Slika 29 Električni krog brez porabnika 46
Slika 30 Toplotni učinek električnega toka 47
Slika 31 Privijanje žarnic 47
Slika 32 Naravni elektroliti 48
9
Slika 33 Limona in žarnica 49
Slika 34 Galvanski člen iz krompirja 50
Slika 35 Jabolko in žarnica 50
Slika 36 LED dioda ne sveti 50
Slika 37 Merjenje napetosti z voltmetrom 51
Slika 38 Preverjanje s pomočjo škatle 51
Slika 39 LED dioda sveti 52
Slika 40 Sestavljanje vetrnice 52
Slika 41 Pritrjevanje vijakov 53
Slika 42 Sestavljanje vetrnice s pomočjo načrta 54
Slika 43 Preizkus vrtenja 54
Slika 44 Deluje 55
Slika 45 Ročna svetilka in dinamo 56
Slika 46 Kolo in dinamo 56
Slika 47 Notranjost ročne svetilke 57
Slika 48 Priklapljanje dinama 58
Slika 49 Vrtenje pogonskega kolesa dinama 58
Slika 50 Postavitev kolesa 59
Slika 51 Večji učinek 60
Slika 52 Žarnica sveti manj intenzivno 60
Slika 53 Ponazoritev z vrtavko 61
Slika 54 Namizni kalkulatorji 61
Slika 55 Solarna luč 62
Slika 56 Igra s kalkulatorji 63
Slika 57 Pokrite sončne celice 64
Slika 58 Polnjenje s pomočjo sončnih žarkov 64
Slika 59 Polnjenje baterij 65
Slika 60 Sedaj pa bo 66
10
KAZALO GRAFOV
Graf 1 Kaj se zgodi, če balona naelektrimo in ju približamo? 66 Graf 2
Graf 3
Kaj je električni krog?
Kaj bi se zgodilo z vklopljeno svetilko, če električni krog ne bi bil sklenjen?
67
68 Graf 4 Kaj bi se zgodilo z žarnico, ki je priklopljena na baterijo, če bi
zamenjali položaje krokodilčkov na držalu za žarnico? 69 Graf 5 Kaj se zgodi z LED lučko, če zavrtimo vetrnico na vetrni
elektrarni?
70
Graf 6 Zakaj je na kolesu dinamo? 71
Graf 7 Kako dobi sončna svetilka elektriko, da lahko sveti? 72
KAZALO TABEL
Tabela 1 Izmerjena napetost 49
11
1 UVOD
Narava so predmetni svet in sile, ki v njem delujejo neodvisno od človeka. Narava človeka že generacije navdihuje, da jo opazuje in raziskuje od rojstva dalje. Otrokova prva doživetja z naravo ostanejo temelj vseh nadaljnih predstav o naravi in njeni stvarnosti. S seznanjanjem otroka z naravoslovnimi vsebinami vplivamo na razvoj otrokove osebnosti in na otrokov odnos do narave (Katalinič, 2010).
Zgodnje učenje naravoslovja se začne že v predšolskem obdobju preko otroških aktivnosti in otroške radovednosti, ki se izraža kot otroška igra s presipanjem, z iskanjem, nabiranjem in opazovanjem različnih materialov v okolju. Ob spodbudi staršev ali vzgojiteljev naj bi te aktivnosti pri otroku spodbujale razvoj mišljenja, sklepanja, reševanja problemov, sposobnost razvrščanja in iskanja vzročnih zvez (Katalinič, 2010).
Iznajdba uporabe elektrike v začetku 19. stoletja je povzročila najpomembnejše iznajdbe sodobne zgodovine človeštva. Daje nam svetlobo in energijo, ki poganja najmočnejše stroje.
V diplomski nalogi sem predstavila in evalvirala načrtovane-izvedene dejavnosti. Pri načrtovanju dejavnosti sem izhajala iz interesa otrok, učnih ciljev in analiz odgovorov otrok na raziskovalna vprašanja. Dejavnosti sem načrtovala tako, da so se otroci skozi samostojno delo seznanjali z začetnim naravoslovjem, osvajali osnove raziskovalnih aktivnosti in med raziskovanjem na osnovi poskusov in napak pridobili nova znanja s področja naravoslovja.
Poudarek načrtovanih aktivnosti je na seznanjanju otrok z viri električne energije. Otroci med dejavnostmi z aktivnim raziskovanjem skozi igro osvajajo veščine (naravoslovnega) raziskovanja ter intuitivne in napačne pojme nadomeščajo z znanstvenimi pojmi.
12
2 TEORETIČNI DEL
2.1 Jean Piaget – Teorija kognitivnega razvoja otroka
Jean Piaget, švicarski psiholog, si je pridobil mednarodno priznanje s študijami razvoja procesa mišljenja otrok. Spoznal in sprejel je dejstvo, da sta otrok in odrasel človek različna. V svojih raziskavah je poslušal vse, kar so otroci govorili, in se ni osredotočal le na pravilne odgovore, kot bi bilo tipično za odraslo osebo. Ravno vzorci nepravilnih odgovorov otrok so bili povod za njegova raziskovanja miselnih procesov, ki so razlog za odgovore otrok (Labinovicz, 2010).
Na osnovi teh raziskav je ločil štiri stopnje kognitivnega razvoja:
Senzomotorična stopnja (od rojstva do 2 let),
je predverbalno obdobje, v katerem otrok uporablja zaznavne in gibalne sposobnosti za razumevanje sveta (Batistič Zorec, 2006).
Stopnja predoperativnega mišljenja (2-7 let),
je obdobje, ko otroci že govorijo in z besedami predstavljajo stvari in dogodke, ki so se že zgodili ali se bodo zgodili. Za to obdobje je značilna bujna domišljija, razcvet simbolne igre, egocentrična uporaba govora in velika odvisnost od zaznavanja pri reševanju problemov (Thomas, 1992, povz. po Batistič Zorec, 2006).
Stopnja konkretnih operacij (7-11 let),
mišljenje otrok postane bolj fleksibilno in logično in ni več odvisno le od vizualne zaznave. Otroci začnejo uporabljati miselne operacije le ob konkretnih, jasnih in znanih objektih, ne pa v zvezi s hipotetičnimi idejami in abstraktnimi dogodki (Zigler in Stevenson, 1993: 416, povz. po Batistič Zorec, 2006).
Stopnja formalnih operacij (11-15 let),
je stadij razvoja, ko mladostniki lahko razmišljajo abstraktno logično in sistematično rešujejo probleme.
Piaget je razvil metodo opazovanja, ki jo Batistič Zorčeva (2006) omenjena kot kvazi opazovanje. Po tej metodi pred otroka postavimo predmete iz njegovega okolja. Spraševalec otroka opazuje pri rokovanju s predmeti, ga posluša in upošteva otrokove odgovore ne glede na to ali so pravilni ali ne.
13 Ključnega pomena za Piagetovo metodo intervjuja je fleksibilnost spraševalca in sposobnost prilagajanja posameznemu otroku (Labinovicz, 1989).
2.1.1 Piagetova teorija razvoja mišljenja
Mišljenje je kompleksen proces sestavljen iz treh komponent: vsebine, miselne strukture in miselnih procesov oz. funkcije (Shaffer, 1989, povz. po Batistič Zorec, 2006). Vsebina je to, kar oseba miselno izraža oz. izjavlja. Piaget je v zgodnjih letih svoje kariere posvečal več pozornosti vsebini, kasneje pa je spoznal, da sta za razumevanje otrokovega razvoja bistvenejša miselna struktura in miselni procesi (prav tam).
Miselna sturktura je način mišljenja, ki je vezan na določen stadij miselnega razvoja in se kaže v posameznikovem vedenju (Zigler in Stevenson, 1993, povz. po Batistič Zorec, 2006). Piaget je v zvezi s strukturo govoril o shemah, ki so organizirani vzorci misli ali aktivnosti, ki jih otrok uporablja za interpretacijo posameznega vidika svojih izkušenj (Batistič Zorec, 2006).
Na razvoj mišljenja vplivajo miselni procesi, ki so sestavljeni iz organizacije in adaptacije.
Miselna organizacija je otrokova težnja, da uskladi obstoječe miselne sheme v skladen sistem (Batistič Zorec, 2006).
Adaptacija ali prilagajanje je proces vzdrževanja ravnotežja med miselno strukturo in okoljem.
Adaptacijo sestavljata asimilacija in akomodacija, dva nasprotna si procesa. Asimilacija je proces vključevanja novega znanja v obstoječe miselne sheme. Akomodacija je proces s katerim spreminjamo obstoječe miselne strukture in jih nadomeščamo z novimi (Batistič Zorec, 2006).
2.1.2 Dejavniki intelektualnega razvoja po Piagetu
Piaget omenja štiri dejavnike intelektualnega razvoja, naštete v nadaljevanju (Batistič Zorec, 2006).
Dednost ali notranja zrelost
Piaget je ključno vlogo razvoja pripisoval interakciji med okoljem in dednostjo. Z odraščanjem oz. zorenjem se otroku odpirajo nove razvojne možnosti, ki so nujni pogoj,
14 da lahko otrok ob spodbudah iz okolja napreduje in osvoji določeno miselno sposobnost (Batistič Zorec, 2006).
Izkušnje
Piaget omenja fizične in logično-matematične izkušnje. Pri fizičnih izkušnjah so pomembne izkušnje otrok s predmeti iz njegovega okolja, saj s tem razvija razumevanje in pridobiva nova znanja o predmetih, o njihovi sestavi in delovanju. Tudi logično- matematične izkušnje izhajajo iz rokovanja s predmeti, vendar so pridobljene iz aktivnosti, ki jih na predmetih vršimo (Batistič Zorec, 2006).
Socialna transmisija
Prenos znanja poteka tudi v interakciji otroka z vrstniki, s starši, z učitelji ter drugimi udeleženci v socialnem okolju in predstavlja izobraževanje v najširšem smislu. Več kot ima otrok socialnih izkušenj, več različnih pogledov bo spoznal in pri razmišljanju ne bo omejen le na lastno perspektivo (Batistič Zorec, 2006).
Uravnoteženost oz. ekvilibracija
Intelektualni razvoj je kombinacija vseh štirih dejavnikov razvoja. Piaget meni, da ima ekvilibracija glavno usklajevalno nalogo in je najpomembnejši dejavnik intelektualnega razvoja, saj usklajuje prve tri dejavnike. Otrok kot pobudnik lastnega razvoja, s svojo aktivnostjo odkriva nove probleme in s tem povzroča neravnotežje vendar z iskanjem in doseganjem rešitev gradi višji nivo ravnotežja (Labinovicz, 1989).
2.1.3 Razvoj besednega zaklada in matematičnih pojmov
Pri razvoju govora ima pomembno vlogo posnemanje. Otrok v starosti petih let kaže že dobro razumevanje pogovornega jezika, razvoj govora pa se kaže v povečevanju otrokovega besednega zaklada in v uporabi jezikovnih pravil. V postopnem usvajanju slovnične strukture jezika otrok govor sam aktivno izgrajuje s svobodnim eksperimentiranjem z besedami in besednimi zvezami, npr. »človek«, »človeki«, »sem bil« in »bom bil« (Labinovicz, 1989).
Drugi primer otrokove aktivne izgradnje se kaže v njegovih zgodnjih stavčnih strukturah, kjer pri postopnem usvajanju slovnične strukture teži k temu, da okrni stavek odraslega na najkrajšo potrebno informacijo, s katero izraža pomen. »Očka popravlja avto.« okrni na »Očka avto.«
Otrok si svoj besedni zaklad bogati tudi z izumljanjem novih besed (Labinovicz, 1989).
15 Jezik je ena od oblik predstavljanja. Usvajanje jezika je tesno povezano z drugimi oblikami predstavljanja: posnemanje, simbolna igra in domišljija, ki se v razvoju pojavljajo istočasno (Labinovicz, 1989).
Logika se lahko pojavi nekaj let pred jezikom. Otroci svoje logično mišljenje v zvezi s konkretnimi materiali izražajo še preden obvladujejo probleme na verbalnem predoperacionalnem nivoju. Zaostajanje govora za logiko se nadaljuje tudi na naslednjih stopnjah, kar Piaget pojasnjuje s tem, da se akcijski vzorci ne morejo takoj prenesti na miselni nivo, temveč se morajo pred ponotranitvijo ponovno naučiti. Ta postopen proces povzroča pojavljanje zaostajanja verbalnega razumevanja za fizičnim razumevanjem. Piaget v svojih raziskavah ugotavlja, da se otroci, ki ne obvladajo konzervacije, pri opisovanju razlik med predmeti omejijo le na eno spremenljivko in niso sposobni uporabiti izrazov primerjave, kot so več, manj, daljši, krajši in podobno. Nasprotno pa lahko tisti, ki konverzacijo obvladajo, operirajo z dvema variablama (Labinovicz, 1989).
Misli ne spremljajo vedno besede, kot tudi jezik ni odločilen za razvoj logike. Besede se oblikujejo šele potem, ko so misli na novo zgrajene v novem simbolnem sistemu, govor pa je le eden od načinov izražanja misli, ni pa mišljenje samo. Kljub temu ostaja jezik potreben pogoj za razvoj logične misli (Labinovicz, 1989).
Pri usvajanju novih besed je bistvenega pomena asimilacija besede. Prava asimilacija novih informacij se nanaša na razumevanje, kar se odraža v ustrezni uporabi pojma v drugačnem okolju ali v ponovnem izražanju in razumevanju definicije pojma (Labinovicz, 1989).
Eden od sistemov usvajanja novih miselnih shem je proces od konkretnega k abstraktnemu.
Mary Baratta-Lorton je razvila številne dejavnosti s področja matematike, s pomočjo katerih lahko otroci v aktivnostih, prilagojenih njihovi razvojni stopnji, gledajo na matematiko kot na način mišljenja. Zaporedje aktivnosti upošteva obstoj ogromnega razkoraka med sposobnostjo šestletnih otrok za izvajanje matematičnih operacij s predmeti in med njihovo sposobnostjo simboliziranja teh dejavnosti s tradicionalnimi matematičnimi izrazi. Dejavnosti zagotavljajo dovolj časa za postopni razvoj teh sposobnosti (Labinovicz, 1989).
Na intuitivnem pojmovnem nivoju mora otrok najprej raziskati številčne odnose na naraven način, ne da bi ga pri tem odrasli obremenjevali s svojim pristopom in simboli. Otrok se najprej igra z materiali in sam oblikuje različne kombinacije, ki jih ustno opiše, bolj je usmerjen v samo dogajanje kot v odgovor (Labinovicz, 1989).
16 Na prehodnem nivoju se otrok ukvarja z znanimi aktivnostmi, ki jih predstavlja s tradicionalnimi matematičnimi simboli. Otroci delajo v parih: en otrok izvaja kombinacije s predmeti, drugi jih beleži s polaganjem natisnjenih numeričnih kartic na skico. Še vedno je pomemben proces in ne odgovori (Labinovicz, 1989).
Na simbolnem nivoju bodo otroci numerični odnos predstavili z matemtičnimi simboli, ki jih bodo zapisali sami (Labinovicz, 1989).
Od konkretnega k abstraktnemu ni cilj ene učne ure, temveč je dolgoročni cilj, katerega namen je narediti abstraktno otrokom razumljivo (Labinovicz, 1989).
2.2 Raziskovanje električnega kroga
Piaget je na številnih področjih odkril razvojne nivoje razumevanja, ki so predhodni obsežnemu in formaliziranemu spoznanju končnega stadija. O postopnem razvoju spoznanja pravi: »Otrok mora iti skozi določeno število stadijev, za katere so značilne predstave, za katere se bo kasneje pokazalo, da so zmotne, vendar so nujne za doseganje končnih pravilnih rešitev.« (Labinovicz, 1989).
Spoštovanje otrokovega načina mišljenja se kaže v tem, da mu omogočimo izkusiti napačne poglede in mu nudimo širok spekter izkušenj, s pomočjo katerih bo te poglede reorganiziral (Labinovicz, 1989).
Piaget je pri svojem raziskovanju zastavljal tudi naloge iz naravoslovja: mešanje dveh tekočin, ohranjanje oblike in količine, plovnost in neplovnost predmetov.
Z raziskavo razumevanja pojma električni krog pri otrocih je Piaget podal zaporedje poteka raziskave.
Raziskovanje materialov
Raziskovalec je predstavil aktivnost in nato razdelil material. Vsak otrok je dobil po eno žarnico, žico in baterijo ter navodilo, naj najdejo načine, da bo žarnica svetila.
Raziskovalec je otroke spodbujal k samostojnemu raziskovanju in reševanju problema.
Za nekatere otroke in tudi odrasle je začetno raziskovanje zelo težavno, zato je raziskovalec po nekaj minutah samostojnega raziskovanja otrok razdelil napovedovalne
17 pole in tako preprečil, da sodelujoči otroci pridejo do frustracijske točke. (Labinovicz, 1989).
Odkritje pojma električni tok
Napovedovalna pola postane beležka za beleženje napovedi in končnih rezultatov – kombinacij, pri katerih žarnica sveti in pri katerih ne sveti. Otroci so bili pri delu razdeljeni v manjše skupine, ki so pri iskanju rešitev samostojne. Raziskovalec je spodbujal posamezne skupine otrok, da iz izbranih podatkov generalizirajo pravilo (Labinovicz, 1989).
Diskusija in izmenjava mnenj
Do diskusije lahko pride v vseh fazah raziskovanja. Kratka in učinkovita diskusija poveže delo različnih skupin in odpre nove probleme, ki omogočijo nadaljni potek aktivnosti. Zavest o občutkih drugih prispeva k razvoju vzajemnega spoštovanja med otroki. V fazi odkrivanja se organizirajo intelektualna soočanja, usmerjena v oblikovanje odnosov. Vedno se lahko zgodi, da pride do spontanih diskusij, ki zmotijo načrtovani proces (Labinovicz, 1989).
Uporaba in razširitev pojma tokokroga
Raziskovalec je otrokom predstavil problem – prižgati žarnico z dvema žicama in baterijo, z omejitvijo, da povezava dveh žic v eno ni poštena rešitev. Pri iskanju rešitve problema so bili očitni znaki deskvilibracije, saj so se otroci zatekali k »nepošteni rešitvi«. Rešitev pogosto pomeni preverjanje prejšnjih ugotovitev, kar še bolj poudari pomen vseh štirih stičnih točk. Za rešitev problema si otroci pomagajo med seboj in preizkušajo različne povezave med danimi sredstvi (Labinovicz, 1989).
Preizkušanje prevodnosti
Z dodatkom tretje žice postane tokokrog primeren za preizkušanje prevodnosti. Otroci samostojno iščejo in preizkušajo različne predmete, ki jih imajo v prostoru. Na osnovi številnih poizkusov otroci razvijejo občutek za vrsto materiala, ki prevaja elektriko, ga generalizirajo, in v to kategorijo vključijo vse podobne materiale. Ko otroci dosežejo to stopnjo, je potrebna vpeljava drugega materiala, da se okrepi razumevanje otrok. Med diskusijo na podlagi novo pridobljenega znanja, da ni pomemben položaj žarnice, ampak je pomembno, da se žarnica dotika električnega kroga ob strani in na koncu, raziskovalec vpelje nov izraz električni prevodnik. Otroci se soglasno odločijo, da izraz
18 žica v sklenjenem električnem krogu zamenjajo z izrazom električni prevodnik (Labinovicz, 1989).
Raziskava variabel v električnem tokokrogu
Raziskovalec je dal otrokom na razpolago še več materiala in jih spodbudil, da v paru naredijo svoj električni krog. Otroci, ki so težje začeli, so ideje povzeli od drugih. Večina otrok je prišla do ugotovitve, da več baterij povzroči močnejšo luč, da dve enaki žarnici v tokokrogu svetita, dve različni žarnici pa ne svetita in da tako elektični tokokrogi niso enaki, seveda ob predpostavki, da so ostali deli električnega tokokroga enaki. Od moči žarnice je tudi odvisno, koliko baterij je potrebno povezati, da žarnica pregori. S pomočjo drevesa idej so otroci zabeležili na koliko različnih načinov lahko spremenijo žarenje žarnice. Med potekom raziskave je raziskovalec zaznal kritično mišljenje otrok in njihovo vztrajnost. V nadaljevanju jih je spodbudil, da preko različnih dejavnosti samostojno nadaljujejo z raziskovanjem in razumevanjem pojma električni krog (Labinovicz, 1989).
Predstave otrok o električnem toku
David Shipstone je v knjigi Children`s Ideas In Science predstavil zamisli učencev starih 10 do 16 let o električni energiji, električnem toku, napetosti, moči in naboju. V knjigi so zapisane ideje in predstave otrok na začetku učne ure ter spreminjanje predstav učencev med procesom učenja.
Shipstone je ugotovil, da otroci pridejo k uram naravoslovja z že izoblikovanimi idejami in predstavami, ki so rezultat njihovih dotedanjih izkušenj z izbranim pojavom. Otroci uporabljajo pojme elektrika, električna napetost, električni tok, moč in naboj kot sinonim, izoblikujejo pa jih preko konceptualnih modelov in so prepričani, da razumejo njihov pomen. Izoblikovani koncepti so v otrocih močno zasidrani in jih je zelo težko nadomestiti z novimi.
Shipstone omenja, da je proces učenja o elektriki v ZDA najprej usmerjen v učenje koncepta o električni energiji in šele nato v učenje o električnem toku. O električnem uporu se učijo v povezavi z električnim tokom. O napetosti, Ohmovem zakonu, izračunih moči in energije se učenci učijo v višjih razredih, saj so to bolj abstraktni in težje razumljivi pojmi.
Aktivno sodelovanje pri eksperimentih otrokom olajša razumevanje vloge žarnice, žice in baterije. Pred začetkom učenja otroci vedo, da obstajata vir in porabnik. Vir je baterija, v kateri
19 je shranjena elektrika, električni tok ali nekakšen sok, ki teče od izvora do cilja, kjer jemalec porabi ta sok (Shipstone, 1985).
V študiji je omenjena raziskava iz Nemčije, v kateri je sodelovalo 400 otrok starih od 13 do 15 let. Na koncu učne ure o električnem toku se je 85 % vseh vprašanih otrok strinjalo s trditvijo, da je v bateriji shranjena določena količina električnega toka, ki bo po določenem času uporabe baterije porabljen. Kar 67 % vprašanih otrok je trditev, da se lahko napetost pojavi neodvisno od električnega toka označilo za nepravilno. Za pravilno pa so označili trditev, da je napetost del električnega toka. (Shipstone, 1985).
Ker je otroški koncept, kaj je tisto kar je porabljeno, nejasen, ni vedno očitno, kaj otroci mislijo z uporabljenimi pojmi. Ker v prvih urah učenja o elektriki največ pozornosti namenjamo električnemu toku, otroci lastnost, da ga lahko skladiščimo, (napačno) pripisujejo njemu.
Veliko težavo otrokom predstavlja tudi razločevanje med električno napetostjo in električnim tokom. Zato se učitelji pri poučevanju o električnem toku, poslužujejo primerjave električnega kroga s krogom ogrevanja (Shipstone, 1985).
2.3 Naravoslovje v Kurikulumu za vrtce
Kurikulum za vrtce (1999) je nacionalni dokument, namenjen strokovnim delavcem zaposlenim na področju vzgoje in izobraževanja predšolskih otrok. V njem so opredeljeni globalni in operativni cilji šestih področij ter primeri dejavnosti za obe starostni obdobji.
V Kurikulumu za vrtce (1999) je zapisano tudi, da mora predšolska vzgoja graditi na otrokovih sposobnostih in otroka voditi k pridobivanju novih doživetij in izkušenj. Učenje predšolskega otroka mora temeljiti na neposrednih aktivnostih s predmeti in pridobivanju neposrednih izkušenj z ljudmi in predmeti. Temeljna dejavnost za pridobivanje izkušenj je otroška igra. Le- ta na najbolj naraven način združuje temeljna načela predšolske vzgoje in je v primeru, da je opredeljena dovolj široko, razumljena kot način otrokovega razvoja in učenja. Otroška igra je dejavnost, ki se izvaja zaradi nje same, spremeni odnos do realnosti in je notranje motivirana, svobodna, odprta in za otroka prijetna.
Krnel je v knjigi Otrok in vrtec zapisal, da otroci odkrivajo, doživljajo in spoznavajo okolje hkrati z razvojem lastnih miselnih sposobnosti in osebnim razvojem. Naravoslovje povezuje mišljenje in dejavnosti, oblikujejo se stališča in pojmi, razvijajo se naravoslovni postopki, ki
20 morajo biti prilagojeni razvojni stopnji otrok. Z neposrdno aktivnostjo otroci spoznavajo pomen pojavov v naravi.
Zgodnje naravoslovje v vrtcu, naj bi postavilo temelji za nadaljno izobraževanje s področja naravoslovja, katerega cilj je naravoslovno pismen posameznik, ki je sposoben reševati probleme in odkrivati naravo na logičen in znanstven način (Krnel, 2001).
Fizika je naravoslovna znanost, ki preučuje spremembe snovi, pri katerih se kemijska zgradba ne spreminja. Namen fizike ni le približen opis naravnih pojavov, ampak na znanstven način raziskati naravne zakone, kvantitativne odnose med pojavi in iskanje zvez med njimi (Ambrožič idr., 2000).
Cilje, ki se navezujejo na fizikalne vsebine zasledimo tudi v Kurikulumu za vrtce (1999) v poglavju Narava. Cilji se nanašajo na odkrivanje in spoznavanje lastnosti zraka, zvoka, svetlobe, vode in drugih tekočin, na spoznavanje gibanja teles po zraku, v vodi in na kopnem in na merjenje časa. Dejavnosti v prvem starostnem obdobju so vezane na spoznavanje snovi skozi igro. Dejavnosti za drugo starostno obdobje so kompleksnejše, povezane s poskušanjem, opazovanjem, razmišljanjem in sklepanjem.
Elektrika, magnetizem, toplota, svetloba in sence, gibanje, sile, tlak in barve so vsebine začetnega naravoslovja s področja fizike, katere lahko raziskujemo že s predšolskimi otroki.
2.4 Električna energija
Besedi elektrika in energija sta besedi grškega izvora. Beseda elektrika izvira iz besede elektron, ki pomeni jantar. Beseda energija izvira iz besed energeia, ki pomeni dejavnost ter besede energos, ki pomeni dejaven oz. delaven.
2.5 Električni tok
Električni tok je usmerjeno gibanje električno nabitih delcev skozi prevodnik. Tok merimo v amperih (A). Naprava s katero merimo električni tok skozi tokokrog, je ampermeter.
Ampermeter vežemo zaporedno v točki, v kateri želimo izmeriti moč toka.
Električna napetost je razlika potencialov med dvema različnima točkama v električnem tokokrogu. Če s prevodnikom povežemo dve točki z različnim električnim potencialom, po njem steče električni tok. Električno napetost merimo v voltih (V). Z voltmetrom merimo
21 napetost med dvema točkama tokokroga. Voltmeter v tokokrog vežemo vzporedno z elementom, na katerem merimo napetost.
Električni tok lahko teče samo po zaključeni prevodni poti oz. tokokrogu. Če tokokrog prekinemo, električni tok ne teče več.
Preprost električni krog sestavljajo vir in porabniki, ki so z vodniki povezani v sklenjen krog.
Elemente električnega tokokroga lahko med seboj vežemo vzporedno ali zaporedno.
Pri vzporedni vezavi se električni tok razdeli po vseh vejah. Napetost na posameznem elementu oziroma veji tokokroga je enaka napetosti vira. Celotni tok je enak vsoti tokov skozi posamezne elemente oziroma veje. Če odstranimo en element, bo tok skozi ostale veje še vedno tekel, saj ostanejo električni krogi ostalih vej neprekinjeni.
Slika1:Vzporedna vezava (http://www2.arnes.si/~oturniscems)
Pri zaporedni vezavi teče enak tok skozi vse elemente, napetost vira se razdeli med elemente.
Pri tej vezavi prekinemo tokokrog, če odstranimo katerikoli element, ki je vezan na tokokrog (Wingate, 1993).
Slika 2: Zaporedna vezava (http://www2.arnes.si/~oturniscems)
Baterija in generator enosmerne napetosti dajeta enosmerni tok. Tok teče ves čas v isto smer.
Preko daljnovodov pa priteka v naše hiše izmenični tok, pri katerem se smer toka spremeni stokrat v sekundi. Elektroni v žicah potujejo nekaj časa v eno in nekaj časa v drugo smer. Vzrok za to je izmenična napetost generatorja, ki ves čas spreminja predznak (Wingate, 1993).
22 2.6 Statična elektrika
Snovi so sestavljene iz atomov ali molekul, ki so sestavljene iz enega ali več atomov. Atomi so sestavni delci snovi in so sestavljeni iz še manjših delcev.
Središče vsakega atoma sestavlja jedro, ki ga sestavljajo nevtroni in protoni. V zunanjem oblaku atoma, ki obkroža jedro, so elektroni. Elektroni imajo negativni (-) osnovni naboj, protoni pa pozitivni (+) osnovni naboj. Nevtroni so brez naboja. Atomi imajo enako število elektronov in protonov in so električno nevtralni. Elektroni so vezani na atom, vendar jih lahko odstranimo (Pople, 1992).
Kadar se elektroni npr. zaradi drgnjenja prenesejo iz enega predmeta na drugega, postaneta predmeta naelektrena, ker to poruši električno ravnovesje. En od predmetov dobi presežek negativnih, drugi pa presežek pozitivnih nabojev. Predmet s presežkom ene vrste nabojev privlači predmet s presežkom druge vrste nabojev (Preprosti poskusi, 1994).
2.7 Baterija in galvanski členi
Galvanski člen sestavljajo pozitivna in negativna elektroda, to sta npr. cinkova in bakrena ploščica ter elektrolit. Elektrolit je snov, ki prevaja električni tok.
Alessandro Volta je leta 1800 izdelal prvo baterijo, ki jo poznamo kot Voltov steber. Vsak člen baterije je sestavljen iz ploščic bakra in cinka, med kateri je vstavil papir, namočen v elektrolit iz slanice. Volta je med seboj povezal več členov in tako povečal gonilno napetost baterije. Po Volti imenujemo tudi enoto za napetost, volt (V) (ur. Žnideršič, 2000).
Danes so baterije nepogrešljive pri delovanju različnih elektronskih naprav, ki jih uporabljamo doma ali v javnosti. Nekatere niso večje od gumba, druge so tako velike, da jih ne moremo dvigniti. Skupno vsem baterijam je, da je v njih uskladiščena kemijska energija, ki jo baterija oddaja v obliki električnega dela. Po dogovoru tok zunaj baterije teče od pozitivnega k negativnemu priključku. Baterija je generator enosmernega toka, saj poganja tok ves čas v isto smer.
Glede na agregatno stanje elektrolita ločimo suhe in mokre baterije. Baterije ločimo tudi po gonilni napetosti. Najmanjšo napetost ima baterija z 1,5 V in jo sestavlja en galvanski člen.
Baterija z oznako 9 V pa je sestavljena iz šestih galvanskih členov. Večina avtomobilskih akumulatorjev ima 12 V baterijo, ki je sestavljena iz šestih akumulatorskih celic z gonilno
23 napetostjo po 2 V. Elektrodi iz svinca in svinčevega oksida sta potopljeni v elektrolit iz žveplove kisline.
Kislina v sadežih, kot so jabolka, grenivke, limone in krompir lahko deluje kot elektrolit in prevaja električni tok. V sadež vtaknemo bakreno in cinkovo ploščico. Elektroni ostajajo na cinkovi ploščici, ioni pa stopajo v sadež. Cinkova ploščica postane anoda oz. negativna elektroda, bakrena ploščica pa katoda oz. pozitivna elektroda. Elektroni tečejo po žicah od cinkove proti bakreni ploščici in ustvarjajo električni tok (Preprosti poskusi, 1994).
2.8 Generator
Generatorji, nasprotno od elektromotorjev, mehansko delo pretvarjajo v električno. Delovanje generatorjev temelji na elektromagnetni indukciji: kadar se vodnik giblje po elektromagnetnem polju, nastane v njem električna napetost. Električna napetost nastane tudi kadar vodnik miruje, magnet pa se giblje ali spreminja moč. S pomočjo velikih generatorjev v elektrarnah proizvajajo električno energijo, ki po daljnovodih teče do porabnikov.
2.9 Dinamo
Dinamo je majhen generator, ki pretvarja mehansko energijo v električno energijo. Ob vrtenju kolesa se vrti kolesce dinama. To vrtenje se prenese na trajni magnet v bližini manjše tuljave, ki je navita na železno jedro. Vrtenje magneta povzroči spreminjanje magnetnega polja, kar povzroči nastanek električne napetosti med priključkoma tuljave. V tuljavi se inducira električna napetost, kar imenujemo elektromagneta indukcija (Naravoslovje-enciklopedija znanosti, 2000).
24 2.10 Viri električne energije
Po podatkih Statističnega urada Republike Slovenije za leto 2013, 67 % električne energije pridobimo iz fosilnih in 33 % iz obnovljivih virov energije.
Obnovljivi viri električne energije:
Energija vetra
Veter je posledica gibanja zračnih mas. Z vrtenjem vetrnega kolesa se kinetična energija vetra spremeni v mehansko energijo, generator na pogonski osi pa spreminja energijo vetra v električno energijo (Rožman, 2012).
Vodna energija
Najpomembnejši obnovljivi vir električne energije je voda. V Sloveniji tretjino električne energije proizvedejo vodne elektrarne. Gradnja elektrarne zahteva velika investicijska sredstva, vendar so stroški obratovanja nizki. Izkoristek je velik, saj gre pri proizvodnji za neposredno pretvorbo mehanske energije vode v električno energijo (Rožman, 2012).
Energija morja
71 % površja Zemlje pokrivajo morja in oceani. Iz njih lahko pridobivamo energijo v elektrarnah, ki izkoriščajo bibavico, energijo valov, energijo morskih tokov in notranjo energijo morja. Izkoriščanje teh oblik energije je še vedno na stopnji eksperimentiranja in redko ekonomsko upravičeno (Rožman , 2012). V Sloveniji takih elektrarn nimamo.
Sončna energija
Sončno sevanje je elektromagnetno valovanje, ki ga oddaja Sonce. Za zbiranje sončne energije se uporabljajo posebna zrcala in plošče (Pople, 1992). Energijo sončnega sevanja v kolektorjih uporabljamo za pridobivanje toplote, v fotovoltaiki pa za pridobivanje električnega dela.
25
3 EMPIRIČNI DEL
3.1 Cilji raziskave
raziskati predstave otrok, starih 5 _ 6 let, o virih električne energije,
pripraviti aktivnosti, pri katerih se 5 – 6 let stari otroci preko igre in
samostojnega izvajanja poskusov, seznanjajo z različnimi viri električne energije in z delovanjem električnega kroga,
z analizo odgovorov otrok pred izvedbo načrtovanih dejavnosti in ponovno po njihovem zaključku, ugotoviti vpliv načrtovanih dejavnosti na otroške predstave o virih električne energije in delovanju električnega kroga.
3.2 Raziskovalna vprašanja
- Kolikšen delež otrok pozna statično elektriko?
- Kolikšen delež otrok pozna (alternativne) vire električne energije?
- Kolikšen delež otrok pozna delovanje električnega kroga?
3.3 Metode dela
Mnenja otrok o virih električne energije sem ugotavljala z individualnimi intervjuji pred dejavnostjo in po izvedeni dejavnosti. Pri vsakem intervjuju je bilo intervjuvanih dvajset otrok.
Otroku sem prebrala vprašanje in zapisala njegov odgovor. Anketni vprašalnik je vseboval sedem vprašanj odprtega tipa. Z individualnimi intervjuji sem zmanjšala možnost ponavljanja odgovorov ter omogočila otrokom izražanje osebnega razmišljanja o obravnavani temi.
Dejavnosti sem pripravila na osnovi rezultatov individualnih intervjujev pred začetkom sklopa dejavnosti.
Rezultate individualnih intervjujev po dejavnostih sem uporabila za analizo uspešnosti dejavnosti in refleksijo.
26 3.4 Vzorec
Sodelovali so otroci drugega starostnega obdobja, stari od 5 do 6 let. V vzorec je bilo vključenih 20 otrok, 11 dečkov in 9 deklic.
3.5 Vprašalnik za preverjanje otroških predstav o elektriki 1. Kaj se zgodi, če balona podrgnemo in ju približamo?
2. Kaj je električni krog?
3. Kaj bi se zgodilo z vklopljeno svetilko, če električni krog ne bi bil sklenjen?
4. Kaj bi se zgodilo z žarnico, ki je priklopljena na baterijo, če bi zamenjali položaje krokodilčkov na držalu za žarnico?
5. Kaj se zgodi z LED lučko, če zavrtimo vetrnico na vetrni elektrarni?
6. Zakaj je na kolesu dinamo?
7. Kako dobi sončna svetilka elektriko, da lahko sveti?
3.6 Od kod pride elektrika
Za izvajanje sklopa aktivnosti Od kod pride elektrika sem se odločila, ko je v vrtcu zmanjkalo elektrike. Otroci so opazili, da ne slišimo glasbe iz CD-predvajalnika. Prišli smo do zaključka, da se je predvajalnik pokvaril in izključili radio. Nato so otroci opazili, da tudi v stranišču in umivalnici ne sveti luč. Komentar otrok je bil: »Tudi senzor se je pokvaril.« Nato smo preverili še luči v igralnici in tudi te niso svetile. Z otroki smo se pogovarjali, kaj se je zgodilo. Nekaj otrok je potrdilo prejšnje domneve, da so se stvari pokvarile, deklica M. pa se je spomnila, da se je to pri njih doma že zgodilo in je oči rekel, da je zmanjkalo elektrike.
Otroke sem vprašala od kje pa dobimo elektriko. Na to vprašanje niso vedeli odgovora.
Kot uvod v dejavnosti s področja spoznavanja virov električne energije, sem otrokom prebrala knjigo Jaka in sraka, Od kod pride elektrika, ki jo je napisal Tomaž Lapajne, ilustriral pa Ivo Frbežar.
27 3.6.1 Statična elektrika
OPIS DEJAVNOSTI
Dejavnost je bila sestavljena iz treh tematskih delavnic razporejenih po igralnici:
- privlačnost dveh različno naelektrenih predmetov, - odbijanje (enako naelektrenih) balonov in
- navzočnost električnega naboja.
Dejavnost o statični elektriki je sestavljena iz dejavnosti, pri katerih otroci opazujejo privlačno in odbojno silo med naelektrenimi telesi in ugotavljajo navzočnost naboja z uporabo elektrometra. Otroci se razdelijo v manjše skupine (trije ali štirje otroci v skupini). Dejavnosti razporedimo po igralnici. Otrokom posredujemo začetna navodila ter jih s pomočjo preprostih vprašanj opozorimo na kaj naj bodo pozorni. Otroci dejavnosti izvajajo samostojno ter prosto prehajajo med dejavnostmi.
Pred začetkom izvajanja dejavnosti v razpredelnico z narisanimi preizkusi, otroci narišejo svoje napovedi, ki jih bomo ob koncu dejavnosti primerjali z dobljenimi rezultati preizkusov (slika 7).
Dejavnost ugotavljanja privlačnosti sil izvedemo z napihnjenimi baloni in lističi krep papirja, ter glavnikom in lasmi (slika 3). Napihnjene balone in glavnik otroci drgnejo ob majico ali hlače. Nelektrene balone približajo lističem krep papirja. Pri tem opazujejo in pripovedujejo kaj se bo zgodilo z natrganimi lističi. Naelektren glavnik približajo lasem na prijateljevi glavi ter opazujejo in pripovedujejo kaj se dogaja z lasmi. Lističe otroci sami natrgajo iz večjih kosov krep papirja. Pri preizkusih opazujemo privlačnost med dvema različnima predmetoma, ki imata različna električna naboja. Otroci bodo rezultate posamezne dejavnosti sproti beležili v razpredelnico. Ob koncu izvedenih dejavnosti bomo analizirali končne rezultate in jih primerjali z napovedmi.
Slika 3: Preizkus privlačnosti
28 Zakaj se balona odbijata? Napihnjena balona privezana na daljši vrvici, pritrdimo na leseno palico. Palico lahko položimo preko naslonjal dveh stolov ali jo držimo v roki. Balona visita drug ob drugem in se ne dotikata med seboj niti drugih predmetov (slika 4). Balona drgnemo s krpo ali ju podrgnemo ob majico in opazujemo odmikanje oz. odbijanje balonov. Z drgnjenjem balonov ob majico ali ob krpo dobita enak električni naboj in se med seboj odbijata.
Slika 4: Odbijanje balonov
Navzočnost električnega naboja ugotavljamo s pomočjo preprostega elektroskopa. Za izdelavo preprostega elektroskopa potrebujemo stekleni kozarec s plastičnim pokrovom, kovinsko neizolirano žico, balon in aluminijasto folijo. Skozi pokrov potisnemo neizolirano žico, katere spodnji konec je zakrivljen. Nanj obesimo prepognjen trak iz tanke aluminijaste folije. Na zgornji konec žice pritrdimo kroglico, narejeno iz debelejše aluminijaste folije (slika 5).
Balon drgnemo ob bombažno krpo. Balon se negativno naelektri. Ko se z balonom dotaknemo krogle iz aluminijaste folije, nekaj elektronov z balona steče skozi aluminijasto folijo po žici v kozarec in na lističe aluminijaste folije v kozarcu. Lističa v kozarcu dobita enak električni naboj, kar povzroči, da se lističa razmakneta.
Slika 5: Preprosti elektroskop
29 Elektroskop je analogna naprava za dokazovanje in merjenje električnega naboja. Narejen je iz kovinskega ohišja in z izolatorjem ločeno kovinsko palico na katero sta na sredini pritrjena dva kovinska lističa, ki sta vrtljiva okoli svoje osi. Če se dotaknemo elektroskopa z naelektreno stekleno ali plastično palico se lističa odklonita drug od drugega.
Slika 6: Elektroskop (http://eoet1.tsckr.si) CILJI
- Otroci odkrivajo in spoznavajo statično elektriko.
- Otrokom omogočimo spoznavanje različnih pristopov raziskovanja in jih pri tem vzpodbujamo.
- Otroci izdelajo in uporabljajo razpredelnice in simbole za beleženje napovedi in končnih rezultatov (delo s podatki).
UPORABLJENE METODE
Pri načrtovanih dejavnostih uporabljamo metode:
- igre (Otroci z manipulacijo razpoložljivih predmetov pridobivajo izkušnje in spoznanja ter preko igre osvajajo nova znanja.),
- eksperimenta (Otroci aktivno sodelujejo in samostojno izvajajo poskuse.),
- opazovanja (Otroci z neposrednim opazovanjem spoznavajo in opisujejo rezultate dejavnost.),
- pogovora (Ob zaključku dejavnosti s pogovorom obnovimo in utrdimo pridobljena spoznanja.).
OBLIKE DELA:
- skupinska, - v dvojicah in - skupna.
30 SREDSTVA:
- elektroskop (aluminijasta folija, neizolirana žica, plastični pokrov in steklen kozarec),
- plastični glavnik, baloni, bombažne krpe, koščki papirja, lesena palica in vrvica.
EVALVACIJA
Pred začetkom dejavnosti smo si ogledali sredstva za izvedbo poskusov. Vsa sredstva smo poimenovali. Oblikovali smo manjše skupine ali pare otrok, ki so se razporedili po dejavnostih, glede na interes. Otroci so med dejavnostmi prosto prehajali. Najvišje število otrok pri posameznem poskusu je bilo omejeno na štiri in tega so se otroci tudi držali.
Otroke sem pred izvajanjem dejavnosti vprašala, kaj mislijo, kakšen bo rezultat aktivnosti.
Svoje odgovore so narisali v razpredelnico.
Slika 7: Beleženje napovedi
Pri balonih in koščkih papirja sem otroke opozorila, naj opazujejo, kaj se zgodi s papirji, če balon podrgnemo ob majico. Pri naelektritvi dveh balonov pa sem jih usmerila v opazovanje gibanja le-teh. Pri dejavnosti naelektritev glavnika sem jih opozorila, naj opazujejo kaj se zgodi z lasmi ali drugimi stvarmi, če jim približamo glavnik. Pri ugotavljanju električnega naboja sem otroke opozorila na aluminjasti papir v kozarcu.
Pri preizkusu privlačnosti balona in koščkov papirja so otroci napovedali, da se bodo papirji prilepili na balon. Otroci so odgovorili na podlagi izkušnje, ki so jo doživeli ta dan. V skupino je otrok prinesel balon. Pred odhodom skupine na pevske vaje, je vzgojiteljica skupine balon podrgnila ob majico in ga »prilepila« na vrata.
31 Otroci so balon podrgnili ob majico in ga približali natrganim koščkom papirja ali lasem. Deček J. je balon podrgnil ob majico in ga približal svojim lasem. Ker je želel videti, kaj se zgodi, je dvignil obraz, vendar je razočaran ugotovil, da ne vidi rezultata. Nekaj časa je z balonom hodil po igralnici in iskal rešitev, kako bi videl, kaj se dogaja z lasmi. Rešitev problema ni našel s pomočjo ogledala v igralnici, ampak s pomočjo dečka N., ki je prišel mimo. Deček J. je podrgnil balon in ga približal lasem dečka N. Lasje so se prilepili na balon in se dvigovali ali spuščali, kot je deček J. dvigoval in spuščal balon. Ko se je električni naboj izničil, sta dečka zamenjala vlogi in je poskuse z lasmi dečka J. delal deček N. Deček N. je med poizkusom ugotovil:
- Na balon se je prijela tudi nitka z majice dečka J.
Slika 8: Balon in koščki papirja
Deček M. je balon približal papirjem in ko so se le-ti prijeli na balon, je balon dvignil in papirji so se sprijeli v verigo. Dvigoval in spuščal je balon in tako se je premikala tudi papirna veriga pod balonom. Ob tem je štel papirje, ki so sestavljali verigo. Deček je bil pri dejavnosti zelo vztrajen. Ko so papirji prvič padli na mizo in se niso držali balona, je na predlog dečka D., ki je papirje z rokami poskušal pritrditi na balon, tudi deček M. naredil enako. Vendar se papirji niso prijeli, zato je ponovno podgrnil balon ob majico in ga približal papirjem. Opozoril me je, kako visoko drži balon na katerega so se lepili papirji. Balon je bil približno 10 cm od mize.
Slika 9: Lepljenje papirjev
32 Deček D. je najprej z rokami polagal papirje na balon. nato je videl dečka M., ki je balon držal nad kupom papirjev in so se ti sami lepili na balon. Deček D. je posnemal dečka M., vendar se papirji niso lepili na njegov balon in je z balonom zamahnil nad kupom. Papirji so se raztresli po tleh.
Otroke sem vprašala, kako bi pobrali raztresene papirje in jih dali nazaj na mizo. Dva dečka sta naelektrila balon z drgnjenjem in z njegovo pomočjo začela pobirati papirje, ki so bili raztreseni po tleh.
Slika 10: Pobiranje papirjev z baloni
Deklica K. je imela oblečeno majico z vezenino, deklica M. pa majico s potiskom. Ko sem ju vprašala kaj se bo zgodilo s papirji, če drgneta balona vsaka ob svojo majico, sta odgovorili:
- Da se bodo papirji prilepili.
Nato sta prešteli še papirje na balonih in ugotovili, da se je na balon deklice K. prilepilo več kosov papirjev kot na balon deklice M. Ko sem ju vprašala kaj mislita, zakaj je na balonu deklice K. več papirjev kot na balonu deklice M. sta odgovorili da:
- Je majica od deklice K. boljša, ker je bolj puhasta, - Da ta majica več elektrike v balon.
Otroci, ki so preizkušali privlačnost med naelektrenim glavnikom in lasmi, so napovedali, da se bodo lasje dvignili in so svoje napovedi narisali.
33 Slika 11: Risanje napovedi
Pri tej dejavnosti so otroci sodelovali v parih. Dejavnost so izvajali samostojno in niso potrebovali pomoči. Najprej so glavnik drgnili ob hlače, nato pa približali prijateljevi glavi.
Deklica K. je deklici M. najprej približala glavnik lasem na sprednjem delu glave. Ugotovili sta, da se lasje niso dvignili. Nato je deklica M. predlagala, naj poskusi še zadaj (na zadnjem delu glave). Vendar je tudi po tem poskusu deklica K. dejala:
- Lasje se niso dvignili.
Nato sta vlogi zamenjali. Deklica M. je drgnila glavnik ob svoje hlače in ga približala lasem deklice K. M. je rekla:
- Tvoji lasje so se pa dvignili. Poskusi še enkrat ti in drgni glavnik ob moje hlače.
K. je sledila navodilu M. in poskus je uspel. Tudi lasje M. so se dvignili.
Slika 12: Glavnik in lasje
34 Deček R. je najprej samo približal glavnik lasem dečka T. in razočaran ugotovil, da se lasje niso dvignili. Nato mu je deček T. dejal naj drgne glavnik ob njegove hlače. Ko je deček R.
ponovno približal glavnik lasem, ga je deček T. vprašal ali so se lasje dvignili. Deček R. je odgovoril da čisto malo.
Nato sta se dogovorila, da bosta najprej drgnila ob hlače dečka T. in nato še ob hlače dečka R.
Ko je približal glavnik lasem dečka T. so se le-ti dvignili visoko in deček R. je navdušeno povedal:
- Ja ful so se dvignili tvoji lasje.
Slika 13: Preverjanje
Tudi pri preizkušanju sile med dvema balonoma, kjer balon z drgnjenjem ob majico naelektrimo, so otroci napovedali zlepljenje balonov.
Predvidevam, da so pri napovedi rezultatov te aktivnosti izhajali iz izkušnje, ko je vzgojiteljica
»prilepila« balon na vrata.
Slika 14: Odmikanje balonov
Pri tej aktivnosti so bili otroci razdeljeni v pare. Napihnjena balona smo privezali na daljše leseno ravnilo. Otroci, so potrebovali pomoč pri držanju lesenega ravnila s privezanima
35 balonoma. Zaradi lažje izvedbe dejavnosti, je naenkrat dejavnost izvajal le en par. Otroci so balona drgnila ob svoje majice. Nato so balona približali in opazovali, kaj se z njima dogaja.
Najprej so balona potisnili skupaj in ugotovili, da:
- se želita lubčkat,
- kar prilepil se je na majico, - vrtita se in migata.
Dejavnost je bilo potrebno kar nekajkrat ponoviti, da so ugotovili, da se balona, če ju samo opazuješ in ju ne tiščiš skupaj, gibljeta vsak v svojo smer. Med ponovitvami sem otroke opozarjala, naj opazujejo, kako se premikata balona.
Ugotovitve otrok so bile:
- prilepila sta se na majico,
- eden je na desnem rokavu, drugi na levem rokavu.
Deklica K. je s prsti pokazala kako se premika balona levo in desno. Vendar je razočarana ugotovila, da balona ne sledita njenemu prstu in se odmikata eden od drugega. Ko sem jo ponovno vprašala kaj se zgodi, če balona približam, je dejala:
- da gresta narazen.
Slika 15: Gibanje balonov
Pri ugotavljanju električnega naboja so otroci napovedali, da se bo balon prijel na kozarec.
Vprašala sem jih, kaj menijo, da se bo spremenilo, če balon natremo in ga približamo kroglici nad pokrovom. Odgovorili so, da se bo kroglica zavrtela. Otroci so pozornost usmerili na premikanje kroglice in ne na odmikanje listov v kozarcu.
36 Slika 16: Naelektritev balona
Ko so balon podrgnili in naelektrili ob svoji majici oz. bombažni krpi, so se z njim dotaknili kroglice in poskušali balon prilepiti na kroglico. Tudi prvi komentar je bil:
- Ko pritisnem balon ob kroglico, se kroglica zasuče.
Slika 17: Preverjanje električnega naboja Opozorila sem jih, naj opazujejo, kaj se dogaja z aluminijastima listoma v kozarcu, če balon natrejo in balon kroglici samo približajo. Šele po tem so pozornost preusmerili na dogajanje v kozarcu. Naelektren balon so približali kroglici iz aluminijaste folije in lističa v kozarcu sta se razmaknila.
Slika 18: Preverjanje električnega naboja 2
37 Komentar otrok:
- Če balon približam kroglici, se vedno bolj premika ta vrvica (aluminijasta lista).
3.6.2 Gibanje elektronov – gibalna dejavnost OPIS DEJAVNOSTI
Za uvod v dejavnosti si ogledamo film, Kako deluje električni tok?
(https://www.youtube.com/watch?v=6kBuUu1FSYc), ki prikazuje model pretakanja električnega toka.
Nato izvedemo gibalno dejavnost, pri kateri otroci z gibanjem ponazorijo električni tok in gibanje elektronov - dogajanje v žici po kateri teče električni tok. Tuneli, ki jih sicer uporabljamo pri gibalnih aktivnostih, ponazarjajo električne žice, otroci pa ponazarjajo elektrone, ki tečejo po električnih žicah. Skozi tunel se morajo otroci premikati čim hitreje.
Slika 19: Gibanje elektronov
Zaradi lažje izvedbe dejavnosti gibanja elektronov uporabimo dva enako velika tunela in otroke naključno razdelimo v dve enako številčni skupini. Otroci se najprej plazijo od enega konca do drugega konca širšega tunela. Ker imamo na razpolago le en ožji tunel, le-tega dodamo pred širši tunel ene od obeh skupin. Z dodajanjem ožjega tunela ponazorimo tanjšanje žice. Zaradi zožitve se otroci pri gibanju skozi ožji tunel pogosteje dotikajo drug drugega. Zaradi pogostejših dotikov jim postaja vroče. Ko si podrgnejo roke, ugotovijo, da so tople. S to igro ponazorimo proces dogajanja v žici, ki postaja vedno bolj topla, če zmanjšujemo njen premer. Druga skupina otrok se še vedno plazil le skozi širši tunel. Otroci druge skupine se pridružijo skupini, ki se plazi skozi širši in ožji tunel, zato dodamo še drugi širši tunel in podaljšamo pot plazenja skozi tunele ter skrajšamo vrsto in čas čakanja pred tunelom.
38 CILJA
- Otroci spoznavajo dogajanje v žici med pretakanjem električnega toka. Z oženjem prostora se poveča število dotikov med otroki in zviša temperatura.
- Razvijanje gibalnih spretnosti – plazenje skozi tunel.
UPORABLJENE METODE V tem sklopu uporabimo metode:
- igre (Otroci preko igre spoznavajo kako potuje električni tok in kaj se zgodi, če prekinemo električni krog. S plazenjem skozi tunele otroci spoznavajo, da se pri premikanju elektronov skozi električni vodnik sprošča tudi toplota.),
- dela na postajah (Otroci so bili razporejeni v dve skupini. Na začetku sta imeli obe skupini enako nalogo, nato sem drugi skupini dodala ožji tunel.),
- pogovora (Ob zaključku aktivnosti otroci povedo, kaj vse so doživeli med izvajanjem nalog.).
OBLIKI DELA - skupna in - skupinska.
SREDSTVA - trije tuneli.
EVALVACIJA
Izvedli smo gibalno dejavnost potovanje elektrike. Zaradi lažje izvedbe dejavnosti gibanje elektronov, so bili otroci naključno razdeljeni v dve enako številčni skupini. Najprej so se otroci plazili skozi enako široka tunela. Na začetku so bili zadržani, skozi tunel so se premikali počasi in počakali, da je bil otrok pred njimi vsaj na polovici tunela, ali da je že zapustil tunel. Po nekaj ponovitvah so se po tunelu premikali hitreje in v tunelu je bilo tudi več otrok.
39 Slika 20: Gibanje skozi tunel
Ko sem videla, da so se otroci začeli dolgočasiti, sem pri eni skupini dodala še ožji tunel. V ožjem delu tunela so se otroci še bolj drenjali in je prišlo po njihovem mnenju do zastoja.
Zanimivo je bilo, da so otroci iz skupine, ki je imela le širok tunel, sami odšli k drugi skupini, ki se je plazila skozi širok in ozek tunel.
Slika 21: Ožanje tunelov
Otroci so bili veseli, ko sem dodala še tretji tunel. Pot skozi tunel se je podaljšala, skrajšal pa se je čas čakanja in vrsta pred tunelom.
Ob koncu aktivnosti sem otroke vprašala po počutju med igro in če so opazili kakšne posebnosti. Odgovorili so mi:
- V manjšem tunelu je bolj tesno.
- Smo se »gužvali«.
- Mi je zelo vroče.
- Potipaj moje čelo, ali vidiš kako je mokro.
40
Slika 22: Potovanje skozi tunele.
3.6.3 Potovanje elektrike – gibalna dejavnost
Igro potovanje elektrike izvajamo v krogu, držeč se za roke. Igro začne vzgojitelj/ica.
Vzgojitelj/ica otroku na njeni desni strani stisne levo roko in tako »požene« električni tok. Otrok
»prejme« električni tok in ga s stiskom desne roke odda otroku na desni strani. Otrok prejme električni tok z leve strani in ga preda s stiskom desne roke otroku na svoji desni in tako dalje, dokler ne pride do prekinitve električnega tokokroga. Stiki rok predstavljajo elektrone, ki se premikajo od enega konca električnega tokokroga do drugega. Igra se zaključi s ponazoritvijo prekinitve električnega tokokroga. Ko vzgojitelj/ica prejme električni tok le-tega ne odda naprej. Otroku na njeni desni izpusti roko in tako ponazori prekinitev električnega tokokroga.
CILJ
- Otroci spoznavajo delovanje električnega tokokroga.
UPORABLJENI METODI V tem sklopu uporabimo metodi:
- igre (Otroci preko igre spoznavajo kako potuje električni tok in kaj se zgodi, če prekinemo električni krog.),
- pogovora (Ob zaključku aktivnosti otroci povedo, kaj vse so doživeli med izvajanjem nalog.).
OBLIKI DELA - skupna in - skupinska.
41 EVALVACIJA
Igro potovanje elektrike smo izvedli tako, da smo, držeč se za roke naredili sklenjen krog. Pred začetkom igre sem podala navodila o poteku igre. Otroku na moji desni sem stisnila dlan in mu povedala, da je dobil »elektriko« in naj jo da naprej. Vendar je v nadaljevanju prišlo do prekinitve, ker otroci niso bili popolnoma prepričani, kako naj »elektriko« dajo naprej. Otroci niso dobro razumeli mojih navodil za igro. Tako je deklica L. rekla, da je to storila tako, da je pogledala sosednjo deklico. Navodila smo ponovili in vsak otrok je povedal kaj je prejel od otroka na levi in kaj je dal otroku na svoji desni, ter kaj je storil, ko je »dal elektriko« drugemu otroku.
Slika 23: Potovanje elektrike
V naslednjem krogu so otroci že razumeli potek igre in niso potrebovali mojih navodil ob zastoju, ampak so se med seboj opozarjali, kaj je treba narediti in kako. Po nekajkratnih ponovitvah sem spustila roko otroka na desni strani. Najprej tega ni nihče opazil. Ko pa bi morala elektrika zopet priti do otroka, je vprašal:
- Otrok: »Zakaj pa ni več elektrike?«
- Vzgojitelj/ica: »Ne vem. Kaj ti misliš?«
Pozorni so postali tudi drugi otroci in eden je odgovoril:
- Otrok: »Ker je luknja in elektrika ne gre več naprej!«
- Vzgojitelj/ica: »Res je. Spustila sem njegovo roko, krog ni več sklenjen in elektrika ne more več potovati.«
Pozitivno sem bila presenečena nad vztrajnostjo in dolgotrajnim interesom otrok pri igri. Tudi po končanju gibalne dejavnosti so me spraševali ali se bomo še igrali to igro.
42 3.6.4 Baterija
OPIS DEJAVNOSTI
Za raziskovanje delovanja električnega tokokroga uporabimo 3,5 W žarnico, krokodilčke, podstavek za žarnice in 4,5 V ploščato baterijo. V podstavek za žarnico privijemo 3,5 W žarnico. S pomočjo krokodilčkov povežemo baterijo in podstavek z žarnico ter tako vzpostavimo električni tokokrog. Z enim krokodilčkom povežemo negativni pol baterije in podstavek z žarnico, z drugim krokodilčkom povežemo pozitivni pol iste baterije s podstavkom z žarnico. Vzpostavimo sklenjen električni krog in tako preizkusimo delovanje električnega kroga. Z zamenjavo položajev krokodilčkov na bateriji preverimo ali je polariteta pomembna, da žarnica sveti. S priključitvijo enega krokodilčka na oba pola iste baterije, brez vmesnega porabnika se seznanimo s toplotnim učinkom električnega toka.
Slika 24: Baterija vir električne energije Za spodbujanje zanimanja do poizkusov z naravnimi elektroliti najprej izdelamo električni krog, v katerem je vir električne energije 4,5 V ploščata baterija. Pri uporabi baterije kot vira električne energije zagotovimo hitrejši pozitiven rezultat preizkusa, da žarnica sveti in s tem spodbudimo zanimanje pri otrocih za nadaljno raziskovanje.
Pred začetkom izvajanja dejavnosti sestavimo razpredelnico z opisanimi preizkusi, v katero otroci narišejo napovedi rezultatov. Ob koncu aktivnosti dopolnimo razpredelnico z zapisovanjem končnih rezultatov izvedenih preizkusov.
CILJA
- Otroci preko igre in izvajanja poskusov spoznavajo delovanje baterij in pridobivajo nova spoznanja in izkušnje.
- Otroci spoznavajo odnos med vzrokom in posledico.
43 UPORABLJENE METODE
Uporabimo metode:
- igre (Otroci z manipulacijo z razpoložljivimi predmeti pridobivajo nove izkušnje in spoznanja ter preko igre usvajajo nova znanja.),
- eksperimenta (Otroci aktivno sodelujejo in izvajajo poskuse.),
- opazovanja (Z neposrednim opazovanjem otroci spoznavajo in opisujejo rezultate dejavnosti.),
- pogovora (Ob zaključku dejavnosti s pogovorom obnovimo in utrdimo pridobljena spoznanja.).
OBLIKE DELA:
- skupinska, - v dvojicah in - skupna.
SREDSTVA
- držala za žarnice, 3,5 W žarnica in 4,5 V ploščata baterija ter krokodilčki.
EVALVACIJA
Najprej so otroci narisali razpredelnico preizkusov. V njej so zabeležili vse preizkuse, ki so jih v nadaljevanju aktivnosti izvedli. Nato so otroci narisali svoje napovedi in na koncu vsakega izvedenega poizkusa narisali še končni rezultat. Napovedali so, da pri krompirju, jabolku in pomaranči žarnica ne bo svetila, svetila pa bo pri bateriji in pri limoni. Na vprašanje, zakaj pri limoni, je bil odgovor:
- Ker je limona rumena.
44
. Slika 25: Razpredelnica preizkusov
Najprej smo sestavljali električni tokokrog v katerem je bila baterija vir električne energije.
Vsakemu otroku sem dala eno 4,5 V ploščato baterijo, 3,5 W žarnico, nosilec za žarnico in po en rdeč in en črn povezovalni krokodilček. Vprašala sem jih, kaj naj naredimo, da bo žarnica svetila. Otroci so predlagali, da bi jo priklopili na baterijo. Najprej so pritrdili žarnico v nosilec.
Pri opazovanju baterije sem jih opozorila, na znaka plus in minus. Dogovorili smo se, da najprej pritrdimo črni krokodilček na znak – (negativni pol), nato še rdečega na znak + (pozitivni pol).
Na nosilcu žarnice so otroci črn krokodilček pritrdili na jeziček, rdečega pa na del v katerega je bila pritrjena žarnica (navojni del). Otroci so ob besednem vodenju sami poskušali pripeti krokodilčke na držalo za žarnico. Nekateri so pri tem potrebovali pomoč. Skupaj smo iskali rešitev, ko žarnica ni zasvetila. Težava je bila z rdečimi krokodilčki, ki so se zelo težko odpirali.
Krokodilček ni prijel dovolj velikega dela navojne kovinske površine na nosilcu žarnice in električni tok ni stekel po električnem krogu. Zamenjali smo žarnico, nato baterijo in ker žarnica še ni svetila, preverili krokodilčke in jih pritrdili. Končno je žarnica zasvetila.
Slika 26: In žarnica sveti
45 Na vprašanje, kaj se bo zgodili z žarnico – ali bo še svetila ali ne, če krokodilčke, pritrjene na baterijo, med seboj zamenjamo in prestavimo rdečega s pozitivnega na negativni pol in črnega z negativnega na pozitivni pol, je bil odgovor večine otrok da žarnica ne bo svetila, dva dečka pa sta odgovorila da bo svetila.
Slika 27: Preverjanje vpliva polaritete 1 Naredili smo preizkus pomembnosti polaritete in prestavili krokodilčke, iz pozitivnega pola na negativni pol in iz negativnega pola na pozitivni pol. Položaja krokodilčkov, pritrjenih na nosilec žarnice, nismo spreminjali.
Slika 28: Preverjanje vpliva polaritete 2
46 Ko je žarnica zasvetila, je bil komentar:
- Vseeno sveti.
- Saj sem rekel, da bo svetila.
V nadaljevanju igre sta dva fanta naredila sklenjen električni krog tako, da sta povezala negativni in pozitivni pol baterije z enim krokodilčkom, vendar vmes nista priklopila porabnika električne energije.
Slika 29: Električni krog brez porabnika
Deček in deklica pa sta naredila sklenjen tokokrog tako, da sta krokodilček pripela na stojalo za žarnico brez vira električne energije.
Komentar otrok je bil:
- Lej, ko žarnica ne sveti.
- S eveda ne, če pa nisi priklopu na baterijo, ta kabel pripni sem.
Pri ponovnem vzpostavljanju električnega tokokroga so prijeli krokodilček pritrjen na baterijo in ugotovili:
- Ta krokodilček je pa vroč.
