نشاط: تصميم وبناء أداة لقياس الضغط الجوي (البارومتر)
- المادة: علوم
- المجال: علم الأرض
- مستوى الصعوبة: مبتدئ
- الوحدة: الطقس
- المفاهيم العلمية المستهدفة: الضغط الجوي (البارومتر)
- مدة النشاط: 30 - 45 دقيقة
- إعداد وترجمة: رائف بودريس
الفكرة العامة للنشاط:
ستقوم المجموعات الطلابية في هذا النشاط بتصميم وبناء أداة لقياس الضغط الجوي باستخدام أدوات أبسيطة. والإجابة على السؤال التالي:
كيف نبني أدة بسيطة لقياس الضغط الجوي في محيطنا الخارجي؟
الأدوات المطلوبة في النشاط:
- برطمان (جرة زجاجية مع غطاء محكم الغلق)
- شريط مطاطي يتناسب مع فتحة البرطمان
- بالون
- أعواد شواء خشبية
- مقص
- قلم تحديد
- شريط لاصق
- ورق أبيض مقاس A4 (ويفضّل استخدام ورق رسم بياني)
- ماء صنبور (حار وبارد)
- 3 أوعية
- مكعبات ثلج
قبل تنفيذ النشاط:
1) قم بتجهيز أدوات النشاط وتوفير أعداد مناسبة لأعداد المجموعات.
2) اجمع كل الأدوات ورتبها في مكان يسهل الوصول إليه في محطة العمل الخاصة لكل مجموعة.
3) اطلب من الطلاب مشاهدة مقطع الفيديو لهذا النشاط وقراءة المحتوى العلمي لهذا الدرس في كتاب العلوم في منازلهم تحضيرًا للدرس.
خطوات تنفيذ 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، عالم أرصاد جوية، مهندس بيئي، تقني).
3) وزّع الأدوات على كل مجموعة.
4) اطلب من المجموعات القيام بالخطوات التالية مع ضرورة تسجيل أجوبتهم في ورقة العمل.
1. قم بقطع فتحة البالون والتخلص منها، ثم مد قطعة البالون المتبقية حول فتحة البرطمان، ولفها بإحكام.
2. ثبت البالون في البرطمان باستخدام الشريط المطاطي.
3. قم بربط نهاية العود الخشبي بشكل مسطح على الجزء العلوي من البالون باستخدام الشريط اللاصق مع توجيه الطرف المدبب بعيدًا عن البرطمان.
4. املأ الوعاء الأول بماء بدرجة حرارة الغرفة، والوعاء الثاني بماء الصنبور الساخن (احذر من التعرّض للحرق!)، والوعاء الثالث بالماء البارد.
5. ضع البارومتر الخاص بك بالقرب من الحائط بحيث يكون العود الخشبي موازيًا للجدار.
6. ارسم خطوطًا قصيرة بينها مسافات متساوية تمثّل مقياس البارومتر الخاص بك، مع رسم بعض الرموز البصرية التي تمثّل الضغط الجوي المرتفع والضغط الجوي المنخفض.
7. ضع ورقة الرسم البياني أو مقياس الرسم خلف البارومتر على الحائط.
8. ضع علامة على الورقة بلون مختلف عند طرف العود الخشبي.
9. خذ البارومتر وضع البرطمان في وعاء الماء الساخن. يجب ألا يتجاوز الماء الشريط المطاطي.
10. بعد دقيقة واحدة، أخرج البارومتر من الماء، ثم جففه بسرعة، ثم ضعه في نفس المكان بالقرب من الحائط حيث قمت بتثبيت الورقة. ضع علامة أخرى على الورقة عند طرف العود الخشبي. ماذا تلاحظ بخصوص البارومتر؟ هل لاحظت أي تغييرات؟ إذا كانت الإجابة بنعم، ماهي تلك التغييرات؟ أين يشير الطرف الآن؟ كيف تغيّر البارومتر؟
11. ضع البارومتر في وعاء به ماء بدرجة حرارة الغرفة. مرة أخرى، لاحظ ما يحدث. احتفظ به في الوعاء لمدة 10 دقائق تقريبًا.
12. بعد مرور 10 دقائق، أعد البارومتر إلى مكانه بجوار الحائط وضع علامة أخرى على الورقة حيث تشير إلى موضع طرف العود الخشبي. كيف يبدو البارومتر مختلفًا عن ذي قبل؟ ماذا تلاحظ هذه المرة؟
13. بعد ذلك، ضع البارومتر في وعاء الماء المثلج لمدة دقيقة واحدة تقريبًا.
14. مرة أخرى، ضع البارومتر أمام المخطط الورقي، وضع علامة أخرى على الورقة عند موضع طرف العود الخشبي. ماذا يحدث للبارومتر في الماء المثلج؟ ما هي الاختلافات التي لاحظتها؟ هل يمكنك شرح ملاحظاتك؟
15. تقوم المجموعات باختيار إحدى التحديات التالية:
- ماذا يحدث لو استبدلنا الماصة البلاستيكية بدلًا من الماء العود الخشبي؟
- كيف نصمم مقياس للضغط الجوي باستخدام حقيبة المايكروبت أو الأردوينو؟
- كيف نحسن من عمل مقياس الضغط الجوي؟
- كيف ستكون نتائج الضغط الجوي عندما نكون على ارتفاع أكبر من 500 متر؟ 1000 متر؟
- قم برصد الضغط الجوي لمنطقتك باستخدام المقياس الخاص بك لمدة شهر.
5) اطلب من كل مجموعة أن تعرض تصاميمها أمام بقية المجموعات الأخرى، وكيف ارتبط هذا النشاط بالمفاهيم العلمية لهذا الدرس مثل: الضغط الجوي، الكثافة، الحرارة.
كيف حدث التكامل بين مجالات STEAM في هذا النشاط؟
*العلوم: التعرف على مفهوم الضغط الجوي والفائدة العلمية من دراسته، والإجابة على الأسئلة الاستقصائية في هذا النشاط.
*التقنية: استخدام أنواع الأدوات وخصائصها لتصميم وبناء أداة لقياس الضغط الجوي.
*التصميم الهندسي: مراحل عملية التصميم الهندسي لبناء أداة لقياس الضغط الجوي باستخدام أدوات بسيطة وبشكل ناجح.
*الفنون: فن التصوير ورسم الأيقونات والرموز البصرية للنشاط.
*الرياضيات: تحديد مقياس الرسم على الورق البياني وقياس الأبعاد المستخدمة في بناء الأداة.
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 كفاءة أداة مقياس الضغط الجوي (البارومتر) الخاص بهم، أو استخدام سكامبر SCAMPER لتصميم وبناء النموذج باستخدام أدوات مناسبة وبسيطة بطريقة إبداعية.
*التفكير الناقد: الإجابة 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 لمقياس الضغط الجوي الخاص بكل مجموعة أمام باقي المجموعات الأخرى أو في المعارض أمام الجمهور باستخدام التواصل اللفظي وغير اللفظي.
المصادر:
https://www.sciencebuddies.org/stem-activities/balloon-barometer
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق