3.6 Experimentální dílna

Účastníků 15-30
Fyzická náročnost II
Psychická náročnost III
Autoři Jozef Prieboj, Julie Tomaňová
Počet uvádějících 2-4, podle počtu účastníků
Čas na realizaci 120 min
Čas na přípravu 60 min
Prostředí laboratoř, učebna chemie
Rozdělení skupina do 15 členů, práce ve dvojici ze stejného týmu

Cíle

Během aktivity si účastníci vyzkoušejí jednoduchou práci v laboratoři a seznámí se s některými laboratorními pomůckami. Prakticky si vyzkoušejí proces rozpouštění, filtraci a přípravu reakce kvasinek s cukrem. Pozorují procesy vaření a odpařování vody. Vyhodnocují vliv složení experimentu na jeho výsledek.

Sdělení

Pokud chci oddělit více smíchaných látek, můžu použít proces filtrace skrz papír nebo nechat tekutinu vyvařit. Kvasinky potřebují na svůj růst/život cukr (energii) a teplo.

Metody

provádění pokusů, frontální výklad, pozorování

Metody a formy

Klíčové kompetence

  • Komunikace v mateřském jazyce je rozvíjena:
    • porozumění instrukcí v českém jazyku.
  • Matematická schopnost a základní schopnosti v oblasti vědy a technologií jsou rozvíjeny:
    • provádění jednoduchých laboratorních úkonů - sestavení aparatury, rozpouštění látek, filtrace, příprava reakčních směsí
    • analýza výsledků vzhledem na rozdílné vstupní suroviny.

Forma a popis realizace

Dvouhodinové laboratorní cvičení s dvěma hlavními úkoly: filtrací a odpaření roztoku modré skalice a zjištění podmínek pro růst kvasinek. Žáci si vyzkouší práci s chemickým sklem a pomůckami ve dvojicích u prvního úkolu a týmovou práci v čtyřčlenné skupině u druhého úkolu.

Uvedení

Příprava

  • V přípravném týdnu: zkompletovat všechen materiál a pomůcky, načíst bezpečnostní list pentahydrátu měďnatého.
  • Před uvedením programu: rozmístit materiál a pomůcky, příprava směsi modré skalice a písku, kontrola vah a elektrické plotny.

Realizace

Před vstupem do místnosti je nutné seznámit žáky s pravidly bezpečnosti a práce v místnosti a sahání jen na to, o čem se bude mluvit. Lze využít už jejich zkušenosti z předchozí konstrukční dílny a nechat je pravidla formulovat samotné, pouze je pak shrnout. Oproti konstrukční dílně přidáváme povinnosti plášťů a brýlí, které si samozřejmě oblečou a nasadí sami realizátoři.

Úvodní diskuze

  • Pojmenujeme s žáky všechny pomůcky připravené na stolech, využijeme jejich zkušenosti z předchozí pohybové aktivity, kde pomůcky pro dílnu sbírali.
  • Ukážeme žákům znečištěnou modrou skalici a moderujeme diskuzi, jak ji můžeme ze směsi získat v čisté podobě.

Rozpuštění vitriolu a sestava aparatury

  • Pomáháme žákům odměřit přesné množství vody a necháme je skalici rozpustit. Zabere to asi 5 minut, pokud připravíme vodu teplou, ušetříme zhruba polovinu času.
  • Vysvětlíme pojem „roztok“ a otevřeme diskuzi, jak můžeme takovou směs přefiltrovat. Používáme přirovnání k nádobí, které žáci znají (trychtýř=nálevka, filtrační papír=čajový pytlík atd.).
  • Ukážeme studentům schéma filtrační aparatury a necháme je pokusit ji sestrojit. Případné chyby citlivě zkorigujeme, necháme ale primárně řešit případné nedokonalosti spolužáky navzájem.
  • Ukážeme názorně, jak si můžeme vytvořit filtr z papíru. Dbáme na to, aby děti neustřihly špičku filtru (jako když používají pytlík na zdobení perníčků, často to děti udělají automaticky bez ptaní). Pokud se žákům výsledný výrobek v nálevce kroutí, zvlhčíme jim ho malým množstvím destilované vody, pak ke stěně nálevky přilne.
  • Pohlídáme si, že žáci mají pod aparaturou kádinku na překapanou tekutinu.

Filtrace a odpaření vody

  • Vyzveme žáky, aby roztok skalice s vodou a s pískem ještě jednou zamíchali a opatrně nalili po skleněné tyčince do nálevky s filtračním papírem. Zejména je třeba, aby žáci nenalili více roztoku, než je výška vloženého filtračního papíru.
  • Po přefiltrování se ptáme studentů, jak se zbavíme přebytečné vody a moderujeme jejich odpovědi tak, aby došli sami k odpařování.
  • Vysvětlíme utajený var.
  • Dbáme na bezpečnost u zapnuté plotýnky (odstupy žáků, brýle proti prskání), ověříme si, že žáci použili kádinku z varného skla. Kádinky opatříme hodinovým sklíčkem, aby vroucí tekutina neprskala. Var nastane zhruba po jedné minutě. Nastavíme si časovač tak, abychom plotýnku včas vypnuli (nejprve např. na 5 min - pak zhodnotíme, kolik se toho vypařilo a případně přidáváme po minutě). Uvádějící si hlídá stav kapaliny a ve vhodný moment odstraní kádinky z plotýnky.

Krystalizace modrého vitriolu

  • Zatímco roztok vaří, přecházíme s žáky k druhé aktivitě a k modré skalici se vrátíme na závěr dílen. Protože po takové době se v roztoku krystalky teprve začínají tvořit, dohodneme se s dětmi, že necháme vitriol ještě chvilku pracovat a zhodnotíme výsledek pokusu až příští den. Můžeme pozorovaný stav zdokumentovat a příští den porovnat s výsledky. Při zachování doporučeného postupu budou na žáky příští den ráno čekat i několikacentimetrové krystalky krásné struktury, na které budou hrdí. Výsledný stav můžeme společně porovnat s první verzi modré skalice - tedy modrého prášku v písku, který děti měly na začátku; pak s modrým filtrovaným roztokem, pak zredukovaným roztokem po výparu s počátečními krystalizačními jádry.

Zjištění podmínek pro život kvasinek

  • Diskuze o neznámé látce. Žáci hádají a většinou časem někdo uhodne „kvasinky“, případně „kvasnice“ či „droždí“ - i v návaznosti na předchozí hru, kde jedna ze surovin byly právě kvasinky.
  • Realizátor společně s žáky připravuje preparát. Realizátor připraví sklíčko, na které kápne trochu vody. Vezme štětec a nechá jednoho žáka štětcem nabrat jednu granulku kvasnic a umístit na sklíčko. Nebo může sezvat všechny k sobě a ukázat to sám. Pak vzorek přikryje krycím sklíčkem, vloží pod mikroskop a zaostří na objektivu 20x nebo 60x. Žáci pak po jednom koukají na vzorek a vidí spoustu malých „kuliček“. Realizátor dodává, že každá kulička je jedna kvasinka.
  • Poté realizátor postupně dle obsahu vede krok po kroku pokusem s kvasinkami. Žáci zpravidla potřebuji pomoc s vážením - aby nezapočítali do celkového hmotnosti i samotnou nádobku. Nakonec všechny týmy realizátor nechá umístit své odměrné válce na pozorovací stůl a přesune se k magnetické tabuli, kde má rozmístěné obrázky (běžných potravin). Klade otázky, dovádí žáky k odpovědím a ve vhodnou chvíli obrací příslušné obrázky.
  • Nakonec se realizátor s žáky společně vrátí k odměrným válcům, kde už kvasinky žijí a množí se. Necháme žáky samotné zrekapitulovat, jak který experiment dopadl a co na to mělo vliv.

Uzavření

Společné shrnutí všech aktivit, které v průběhu dílny děti vyzkoušely. Realizátor se doptává, na co jsme měli různé pomůcky, co jsme společně zjistili atd.

Poznámky

Vzhledem k charakteru pokusů i formě výkladu je doporučeno v případě realizace pro celou třídu (cca 30 dětí) kolektiv dětí rozdělit na dvě poloviny, které jsou uvedeny paralelně v oddělených labodílnách. Menší skupince se realizátor může více věnovat, zařadit diskuze a brainstorming, osobně dětem pomáhat i hlídat bezpečnost.

V programu jsou zařazeny dva experimenty a oba mají v jisté fázi proces čekání (odpar varem, kvašení). Proto se během čekání na krystalizaci modré skalice začíná s druhou částí. Je potřebné sledovat všechny skupiny, kvůli bezpečnosti i pomoci pomalejším skupinkám. Chemická úloha je koncipovaná pro dvojice, při větším počtu na jednu aparaturu dochází k ztrátě pozornosti členů skupiny.

Uvádějící realizátoři musí mít pokusy i manipulaci s pomůckami a materiálem perfektně osvojené a mít načtené příslušné bezpečnostní listy.

Pomůcky a materiál

Položka Počet Popis
pentahydrát modré skalice, drcený 100 g pokus s filtrací a odparem - materiál
písek jemný 100 g pokus s filtrací a odparem - materiál
odměrné válce 16 pokus s filtrací a odparem - rozpouštění, do dvojice
špejle 16 pokus s filtrací a odparem - rozpouštění, do dvojice
chemické stojany 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
kádinky 34 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - dvě do dvojice
filtrační papír 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
nůžky 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
skleněná tyčinka 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
filtrační nálevka 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
filtrační kruh 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
plotny 6 pokus s odparem
hodinová sklíčka 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice (na kádinku, aby se při varu eliminovalo prskání)
varný kamínek 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
laboratorní lžička 16 pokus s filtrací a odparem - filtrační aparatura - do dvojice
sušené kvasnice 50 g pokus s kvašením
cukr krystal 50 g pokus s kvašením
plastové kalíšky 0,04 l 16 pokus s kvašením - do dvojice
špejle 16 pokus s kvašením - do dvojice
Petriho misky 16 pokus s kvašením - do dvojice
lupa stolní 16 pokus s kvašením - do dvojice
mikroskopy min 2 pokus s kvašením, alespoň jeden na labodílnu s kapacitou až 16 dětí
preparát s kvasinkami min 2 pokus s kvašením, alespoň jeden na labodílnu s kapacitou až 16 dětí
odměrné válce 8 pokus s kvašením, pro každou skupinku (4 osoby)
plechové misky 8 pokus s kvašením - zabezpečení pro přetečení, pro každou skupinku (4 osoby)

Přílohy

Obsahové přílohy

#SouborPopis
001.06.04 experimentální dílna k promítání .pdfexperimentální dílna k promítání
001.06.02 experimentální dílna k promítání .pptxexperimentální dílna k promítání
Metodické přílohy
#SouborPopis
001.06.03 osnova pro uvádějícího.docxosnova pro uvádějícího

Zdroje

# PřílohyZdrojPopisAutorPůvodLicenceDatum
001.06.02 0101_resource.png kádinka OpenClipart - Vectors https://pixabay.com Pixabay 2020-11-25
001.06.02 0202_resource.png odměrný válec OpenClipart - Vectors https://pixabay.com Pixabay 2020-11-25
001.06.02 0303_resource.png váha JJuni https://pixabay.com Pixabay 2020-11-25
001.06.02 0404_resource.jpg skalice modrá Chmee2 https://commons.wikimedia.org CC BY-SA 2020-11-25
001.06.02 0505_resource.jpg filtrační aparát Julie Tomaňová Vlastní tvorba CC BY-SA 2020-11-25
001.06.02 0606_resource.png kvasinky Christopher T. Howlett https://thenounproject.com CC BY-SA 2020-11-25
001.06.02 0707_resource.jpg cukr Humusak https://pixabay.com Pixabay 2020-11-25

Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0