نشاط: نمذجة الثقب الأسود
- المادة: علوم
- المجال: علم الفضاء والفلك
- مستوى الصعوبة: مبتدئ
- الوحدة: الفضاء
- المفاهيم العلمية المستهدفة: الفضاء، النجوم، الثقب الأسود، الكتلة، الجاذبية، الزمن
- مدة النشاط: 20 - 30 دقيقة
- إعداد وترجمة: رائف بودريس
الفكرة العامة للنشاط:
ستقوم المجموعات الطلابية في هذا النشاط بتصميم وبناء نموذجًا قياسيًا للثقوب السوداء. والإجابة على السؤال التالي:
ماذا يحدث للشمس لو كانت ثقبًا أسودًا؟
ماذا يحدث عند اصطدام ثقبين أسودين لهما نفس الكتلة والجاذبية؟
الأدوات المطلوبة في النشاط:
- قطعة قماش مربعة بيضاء اللون بمقاس 1 متر مربع وقابلة للتمدد
- كرات بأوزان مختلفة (يمكن استخدام برتقال أو تفاح أو كرة بلياردو)
- كرات زجاجية صغيرة أو تنس طاولة
- قلم رصاص
- أقلام ملونة (خشبية أو شمعية)
- ساعة إيقاف
- جوال بكاميرا (اختياري)
خطوات تطبيق النشاط:
1) قسّم طلاب الفصل إلى مجموعات صغيرة (3 - 4 طلاب داخل كل مجموعة).
2) اطلب من كل مجموعة أن تتّفِق على اسم مناسب لها، وتحديد دور كل فرد داخل المجموعة. (قائد المجموعة، التقني، عالم فضاء، عالم فيزياء كونية).
3) وزّع الأدوات على كل مجموعة.
4) اطلب من المجموعات أن تكتب ما تعرفه عن الثقوب السوداء وماذا تريد أن تعرف عنها.
5) اطلب من المجموعات القيام بالخطوات التالية:
1. يقوم طالبان بالإمساك بقطعة القماش من الزوايا وسحبه ليكون بشكل مسطح.
2. يقوم طالب برمي الكرة الزجاجية ورسم المسار الذي تحركت فيه على ورقة العمل. كيف سيكون شكل مسار الكرة الزجاجية؟
3. ضع الكرة الكبيرة أو الجسم الثقيل في منتصف قطعة القماش، ويستمر الطالبان بشد قطعة القماش بإحكام بحيث لا يحتوي على تجاعيد. ماذا سيحدث لقطعة القماش؟
4. يقوم طالب بوضع الكرة الزجاجية بالقرب من حافة القماش وتركها. ماذا سيحدث لمسار الكرة الزجاجية؟ ثم يقوم طالب برسم المسار على ورقة العمل.
5. يقوم الطالب بدحرجة الكرة الزجاجية من أحد جوانب قطعة القماش إلى الجانب الآخر. ماذا سيحدث لمسار الكرة الزجاجية؟ ثم يقوم برسم مسار الكرة الزجاجية في ورقة العمل. ماذا حدث لمسار الكرة الزجاجية بعد الدحرجة؟
6. تقوم المجموعات بالإجابة على الأسئلة التالية:
- ما الذي سيحدث عند دحرجة الكرة الزجاجية بسرعات مختلفة؟
- ما الذي سيحدث عند تغيير كتلة الكرة الثقيلة في منتصف قطعة القماش؟
- ما الذي سيحدث عند وجود جسمين ثقيلين في المنتصف لهما نفس الكتلة وبينهما مسافة؟
- ما الذي سيحدث عند وجود جسمين ثقيلين في المنتصف لهما كتل مختلفة وبينهما مسافة؟
- ما الذي سيحدث للشمس لو كانت ثقبًا أسودًا؟
- ما الذي سيحدث عند اصطدام ثقبين أسودين لهما نفس الكتلة والجاذبية؟
- ما الذي سيحدث للإنسان عند دخوله في الثقب الأسود؟
6) اطلب من كل مجموعة أن تعرض تصاميمها أمام بقية المجموعات الأخرى، وكيف ارتبط هذا النشاط بالمفاهيم العلمية لهذا الدرس مثل: الحركة الدورانية، الحركة اللولبية (الحلزونية)، الثقوب السوداء، الجاذبية.
7) اشرح للطلاب مراحل تكون الثقوب السوداء، واعرض لهم مقطع فيديو قصير ومناسب يوضح آخر ما توصل له العلم الحديث في شرح الثقوب السوداء.
8) اطلب من المجموعات أن تكتب ماذا تعلمت عن موضوع الدرس أو النشاط في جدول التعلم المرفق في ورقة العمل.
9) اطلب من كل مجموعة أن تصمم قطعة قماش تمثل الفضاء وطريقة لتمثيل الثقب الأسود بطريقة إبداعية، والإجابة على أحد الأسئلة العلمية السابقة وتقديمه كمشروع في نهاية الوحدة أو الفصل.
كيف حدث التكامل بين مجالات STEAM في هذا النشاط؟
*العلوم: التعرف على مراحل حياة النجوم وتحولها إلى الثقب الأسود، والعلاقة بين كتلة النجم وجاذبيته، والإجابة على الأسئلة الاستقصائية في هذا النشاط.
*التقنية: استخدام أنواع مختلفة من الكرات والأجسام من حيث الكتلة.
*التصميم الهندسي: مراحل عملية التصميم الهندسي لنمذجة مشروع الثقوب السوداء.
*الفنون: رسم المسارات المختلفة لدحرجة الكرة الزجاجية واستخدام فن التصوير البطيء والتلوين لرسم لوحة تمثل الفضاء والثقب الأسود.
*الرياضيات: حساب كتلة الكرات وقياس الوقت المستغرق في مسار الجسم حتى اصطدامه في الثقب الأسود، وتمثيلها بيانيًا وتحليلها إحصائيًا.
كيف ننمي مهارات التعلم للقرن الواحد والعشرين في هذا النشاط؟
*التعاون: تقسيم طلاب الفصل إلى مجموعات وتوزيع الأدوار على كل عضو.
*التفكير الإبداعي: تقوم كل مجموعة بتوليد أفكار لتطوير وتحسين تصميم نموذج الفضاء والثقب الأسود، أو استخدام سكامبر SCAMPER لتصميم وبناء نموذج الثقب الأسود.
*التفكير الناقد: اختيار فكرة جديدة والعمل عليها بعد دراستها وتحليلها، والإجابة على أسئلة التفكير الناقد والتأمل حول موضوع النشاط، وتقييم نماذج المجموعات الأخرى اعتمادًا على بطاقة تقويم الأداء المصممة من قبل المعلم.
*التواصل: عرض التصاميم المختلفة للثقوب السوداء الخاصة بكل مجموعة أمام باقي المجموعات الأخرى أو في المعارض أمام الجمهور باستخدام التواصل اللفظي وغير اللفظي.
المصادر:
https://www.sciencebuddies.org/stem-activities/black-hole-model
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق