درس در يک نگاه
چيزها و مکانهای گرم و سرد را همه دانش آموزان در زندگی روزمره خود تجربه کردهاند. استفاده از گرما به استفاده از منابع انرژی مربوط میشود حفاظت از منابع انرژی و استفاده بهينه از آن مسأله بسيار با اهميتی است. دانشآموزان در فعاليتهای اين درس (آزمايش، مشاهده، جمع آوری اطلاعات به شيوههای مختلف از جمله پرسش از افراد مطلع، گفتوگوی جمعی و …) با مفاهيم گرم و سرم و کاربردهای آن درگير میشوند و با اين فعاليتها علاقه و توانايیهای خود را در شناخت عوامل مؤثر و منابع توليد کننده گرما و استفاده بهينه از آنها بالا میبرند.
اهداف/ پيامدها
در پايان اين درس انتظار میرود دانشآموزان بتوانند:
سطح ١- در موقعيتهای متفاوت عوامل و منابع گرم کنندهای را که با آن آشنا هستند فهرست کنند و در قالب يک يا چند فعاليت تأثير اين عوامل را بر کاهش يا افزايش گرمای محيط (دمای محيط) نشان دهند.
سطح 2- با همکاری يکديگر يا با راهنمايی ديگران مجموعه منابع و عوامل گرم کننده را در محيطهای نا آشنا فهرست کنند و در قالب يک يا چند فعاليت تأثير اين عوامل را بر مقدار گرمای محيط نشان دهند.
سطح ٣- با همکاری يکديگر مجموعهای از عوامل و منابع گرما را به گونهای که اين عوامل در کنار هم استفاده بهينه از همه گرما را امکانپذير سازد، شناسايی و طراحی کنند.
مواد و وسايل لازم
آدمک يخی (بطری پر از آب يخ زده)، نايلون، مقوا، پارچه هر يک از چند رنگ مختلف در اندازه و جنس يکسان، شمع و کبريت و جا شمعی، يک اتوی برقی، 2 عدد لامپ کم مصرف، 2 لامپ معمولی (اين وسايل حداقل به تعداد گروهها)
کجا گرمتر است؟
یک بطری پلاستیکی پر از آب را به شکل آدمک نقّاشی کنید. آن را در جایخی یخچال بگذارید تا به طور کامل یخ بزند. وقتی آب به اندازهی کافی سرد شود، یخ میزند.

آدم برفی و آدمک یخی در کدام محل دیرتر آب میشوند؟
آدم برفی و آدمک یخی در سایه زودتر آب میشوند یا آفتاب؟
شما دوست دارید در کدام محیط از دو تصویر بالا زندگی کنید؛ چرا؟
اجازه دهید بچهها بطری یخ را آن طور که دوست دارند، تزیین کنند.
کدام پوشاک مناسب است؟
علی و زهرا میخواهند در روز برفی، آدم برفی درست کنند. کدام پوشاک (لباس، کفش و …) در این هوای سرد مناسبتر است؟

کدام شتر در جای سردتری زندگی میکند؟

شگفتیهای آفرینش میتواند زمینهساز فکر کردن و خداجویی بشر باشد.
ایران منطقههای گرم و سرد دارد!
عکسهای سه منطقهی متفاوت ایران را در زمستان مشاهده میکنید.
آدم برفی و آدمک یخی به کدام منطقه سفر کنند تا آب نشوند؟
هر گروه، آدمک یخی خود را در جای متفاوتی در مدرسه میگذارد. پیش بینی کنید یخ کجا زودتر آب میشود؟

اجازه دهید دانشآموزان، بیرون از کلاس درس در مکانهای متفاوت مدرسه آزمایش کنند.
کدام رنگ مناسب است؟
آزمایش کنید.
در آفتاب، مقوّای تیره زودتر گرم میشود یا مقوّای روشن؟

اگر بخواهید برای آدمک یخی خود لباس تهیه کنید، چه رنگی را انتخاب میکنید؟ چرا؟

نکتهی تاریخی:
در گذشته، یخها را در زمستان زیر زمین انبار میکردند تا در تابستان از آن استفاده کنند. به این محلها، «یخچال» میگفتند.

شرح کاربرد سادهی اصول علمی در زندگی گذشتگان، کودکان را به فرهنگ و تمدن پیشینیان علاقهمند میسازد.
همهی چیزها به یک اندازه گرم نیستند!
آدمک یخی و آدم برفی چه خوردنیها و نوشیدنیهایی را دوست ندارند؟

چه خوراکیهایی را گرم یا سرد میخورید؟
در یک روز سرد زمستانی کدام خوردنی و نوشیدنی مناسبتر است؟
با کمک یک بزرگتر شمعی را روشن کنید. گرمای قسمتهای مختلف شمع و نور آن را مشاهده کنید.
مراقب باشید؛ چون یک شعلهی کوچک میتواند باعث آتش سوزی بزرگی شود.

از گرمای اتو چه استفادهای میشود؟

به کمک عکس یا فیلم یا نمونههای موجود، دانش آموزان میتوانند پیشرفت فناوری را احساس کنند.
چگونه میتوانیم محیط خود را گرم کنیم؟
در گذشته، مردم در بیشتر جاهای ایران از کرسی برای گرم شدن استفاده میکردند.

امروزه برای گرم کردن مکانها از وسیلههای گوناگون استفاده میشود.

شما برای گرم کردن کلاس و خانهی خود از چه وسیلهای استفاده میکنید؟
با دانش آموزان دربارهی مقایسهی وسیلههای گرم کنندهی گوناگون و استفادهی مناسب از هر کدام گفتوگو کنید.
از گرما نگهداری کنیم.
دربارهی این دو تصویر با یکدیگر گفتوگو کنید.
از چه راههایی میتوانیم از به هدر رفتن گرما در کلاس جلوگیری کنیم؟ در خانه چه طور؟
هشدار: در محیطهای در بسته از بخاری گازی و نفتی بدون دودکش مناسب استفاده نکنید. این کار بسیار خطرناک است.
اجازه دهید دانش آموزان، پیشنهادهای خود را دربارهی استفادهی درست از گرما اجرا کنند.
از گرما چه استفادههایی میکنیم؟
در منزل شما از گرما چه استفادههای دیگری میشود؟
برای انجام دادن بسیاری از کارها به گرما نیاز داریم.
اگر آدم برفی یا آدمک یخی، یکی از این کارها را انجام دهد، چه میشود؟

بعضی از والدین میتوانند در کلاس حضور یابند و دربارهی استفاده از گرما در شغل خود توضیح دهند.
در کدام شکل به همراه گرما نور هم تولید میشود؟
دانستنیهای معلم
گرما
هنگامی که يک جسم گرم را در کنار يک جسم سرد قرار میدهيم، مثلاً وقتی يک قطعه آهن داغ را داخل ظرف آب سرد فرو میبريم مقداری انرژی گرمايی از جسم داغ (آهن) به جسم سرد (آب) منتقل میشود. در واقع گرما مقدار انرژی منتقل شده از جسم گرم به جسم سرد است. اين انتقال گرما تا زمانی که دمای دو جسم يکسان شود ادامه پيدا میکند.
دما
دما و گرما دو واژه متفاوت با مفاهيمی هر چند مرتبط با هم اما جدای از هم هستند، دمای يک جسم در واقع نشان دهنده سرعت حرکت ذرات تشکيل دهندهی آن است بنابراين افزايش دمای يک جسم به معنای افزايش انرژی جنبشی ذرات آن جسم است. گرما همان طور که توضيح داده شده انرژی منتقل شده از جسم گرم به جسم سرد است.
يکی از واحدهای اندازه گيری انرژی که در مورد انرژی مواد غذايی نيز کاربرد دارد کالری (cal) است. 30 گرم سيب زمينی سرخ شده (١٠ قطعه متوسط چيپس) 115 کالری انرژی دارد.
يکی از واحدهای اندازه گيری دما سانتیگراد يا سيلسيوس است که با علامت (∘C) نشان داده میشود. واحد بين المللی دما درجه کلوين است. صفر سانتیگراد برابر 273 درجه کلوين است.
استفاده از گرما
از گرما در صنايع مختلف (استخراج و ذوب فلزات، ريخته گری و…)، نيروگاه های حرارتی برای توليد برق کارگاههای صنعتی، گرمايش مکانها، پخش خوراکیها استفاده میشود هر وقت سوختی بدون اکسيژن کافی بسوزد گاز سمی و مرگ آفرين کربن مونواکسيد (CO) به وجود میآيد که به گاز زغال معروف است، در گذشته برای کرسیها که گرمای آنها از سوختن زغال به دست آمد استفاده میشد. امروزه نيز مسدود شدن مسير دودکش بخاریهای و يا بسته بودن فضا باعث میشود که اکسيژن کافی وجود نداشته باشد. اين گاز خطرناک باعث مرگ افراد میشود.
نور و گرما
نور و گرما هر دو صورتی از انرژی جنبشی هستند و میتوانند به آسانی به يک ديگر تبديل شوند تمامی اجسام گرم از خود نور تابش میکنند هر چه جسمی گرمتر باشد از خود نور بيشتری تابش میکند. البته گاهی نوری که از اجسام گرم تابش میشود برای چشم ما غيرقابل ديدن است (مرئی نمیباشد) (به طور مثال از نوع پرتوهای فروسرخ (اشعه مادون قرمز) است که اين پرتوها وقتی به جسمی بتابند گرمای بيشتری توليد میکنند وقتی دستمان را به فاصله کمی نزديک اتوی داغ میگيريم گرمای حاصل از پرتوهای فروسرخ را حس میکنيم انرژی نور نيز به انرژی گرمايی تبديل میشود يعنی درجه حرارت جسم بالا میرود به همين علت است که ما در مقابل
آفتاب احساس گرما میکنيم.
پوشش و گرما
پوشش بدن جانوران راهی است که در خلقت برای گرم نگه داشتن آنها پيش بينی شده است، حيوانات خونسرد در فصل سرما گاه کاملاً غيرفعال هستند پرها و به خصوص کرکهای بدن پرندگان و پشم بدن پستانداران عايق خوبی برای گرما است و مانع از هدر رفتن گرمای بدن آنها میشود در حيوانات قطبی (روباه و خرس) چربی زير پوست آنها مانند عايقی عمل میکند که مانع از دست رفتن گرما میشود.
در فصل سرد پرندگان پرهای خود را پوش میکنند به اين ترتيب هوا در لابهلای پرهای آنها میماند و مانع از انتقال راحت گرما میشود.
انسانها با پوشاک مناسب خود را گرم نگه میدارند.
صرفه جويی در گرما
1- عايق کاری: کف، سقف و ديوارها لولههای انتقال آب گرم …
2- پوشاندن شکاف در و پنجرهها
3- استفاده از پنجره دوجداره
4- استفاده از پرده مناسب
5- استفاده از برچسبهای شفاف مخصوص و يا نايلون بر روی شيشهها
6- تنظيم شعله بخاری (به خوبی بسوزد)
7- استفاده از پوشاک مناسب (جنس و رنگ)
8- لوله دودکش بلند (لوله کوتاه دودکش همه گرما را به بيرون هدايت میکند)
9- استفاده از وسايل گرم کننده پربازده
10- بستن دريچه کولر
شگفتیهای آفرينش
خالق آدميان، انديشه و تفکر را به آنها هديه کرد تا به کمک آن پوشاک مناسب برای گرما و سرما را برای خود تدارک ببينند و در مورد جانوران پوشش مناسب و يا ديگر شرايط زندگی را برای مطابقت آنها با محيط زندگی خود فراهم آورده است. پرسش در مورد اين شگفتیهای آفرينش فرصتی است برای تفکر و استدلال و در عين حال توجه به خدايی که بهترين آفرينندگان است.
نکات آموزشی
1- ساخت آدمک يخی را در اولين جلسه اين درس به دانش آموزان پيشنهاد دهيد، خوب است. برای زنگ علوم بعدی همه بچهها با يک آدمک يخی همراه باشند. اگر بطریهای يکسان (هم اندازه) در اختيار دانش آموزان باشد بهتر است. تزئيين بطری تا به شکل آدمک درآيد لازم نيست يکسان باشد به سلايق مختلف دانش آموزان توجه کنيد.
- يک بطری کوچک پر از آب معمولاً پس از يک شبانه روز يخ میزند.
2- در آزمايش، آدمک يخی برای تعيين گرمترين مکان مدرسه فراگيران را دعوت کنيد تا مکانهای متفاوتی را برای آزمايش انتخاب کنند تا امکان مقايسه مناسبتی به دست آيد. همچنين برای تنوع بخشيدن و لذت يادگيری بيشتر بهتر است اجازه دهيد بچهها از کلاس خارج شوند.
- زمان مساوی در هر آزمايش يکی از شرايط يکسان مورد نظر برای هر آزمايش است برای آزمايش (ارتباط رنگ و گرما حدود 20 دقيقه کافی است و برای مکانهای گرم حدود ٣٠ دقيقه
- در آزمايش گرمترين مکان اگر آدمک يخی وجود ندارد برای هر گروه به تعداد مساوی يخ تدارک ببيند. در اين آزمايش مقدار يخ ذوب شده نشان دهنده مقدار گرما است. اجازه دهيد فراگيران برای مقايسه ابزار و روشی را پيشنهاد کنند مثلاً مقدار آب حاصل از نتايج در هر مکان را در ليوانهای هم اندازه بريزند و مقايسه کنند.
3- در آزمايش با شمع رعايت نکته ايمنی بسيار مهم است، ريختن اشک شمع در کف کلاس باعث ليز شدن سطح زمين میشود.
- برای کنترل بهتر شرايط امن انجام اين فعاليت و تنوع محيط آموزشی انجام فعاليت شمع را در حياط (به ويژه کنار باغچه و …) تدارک ببينيد. جاشمعی و يا يک تکه جسم فلزی يا مقوای کلفت برای قرار گرفتن شمع روی آن لازم است به اين ترتيب پارافين ذوب شده (اشک شمع) روی دست بچهها يا زمين نمیچکد.
4- در مقايسه اتوی زغالی و اتوی برقی علاوه بر پيشرفت فن آوری به منابع مختلف توليد گرما (سوختهای فسيلی، الکتريسته و …) میتوان توجه داشت.
فعاليتهای پيشنهادی
1- برای فعاليت آغازين از دانشآموزان بخواهيد عکس يا نقاشی و … از مکانها و چيزهای سرد و گرم همراه بياورند و درس با طبقه بندی آنها آغاز شود.
2- برای انتخاب گرمترين مکان؛ فراگيران را به حياط ببريد از افراد هر گروه (2 نفره) بخواهيد يک نفر گرمترين و ديگری سردترين جای حياط را انتخاب کنند. لازم است برای انتخاب خود دليل داشته باشند. سپس دلايل يکديگر را بشنوند.
3- در فعاليت مربوط به گرما و پوشش (پوشاک گرم و سرد) از فراگيران بخواهيد يک پوشاک گرم يا سرد همراه بياورند و استفاده مناسب از آن و تأثير آن بر گرم نگه داشتن بدن را بيان کنند.
4- در ارتباط با مناطق آبوهوايی، به دانش آموزانی که از ديگر مناطق آبوهوايی در کلاس شما وجود دارند توجه کنيد اجازه دهيد آنها در ارتباط با گياهان، جانوران، خوردنیها، پوشاک مردمان، شغل نوع مسکن، چگونگی گرم يا سرد کردن منازل در منطقه مورد نظرشان مطالبی را در کلاس ارائه دهند.
- از دانش آموزان بخواهيد با کمک بزرگترها با گوش کردن به اخبار هواشناسی در طی يک هفته نام سردترين و گرمترين شهر ايران را نوشته به کلاس بياورند.
5- در آزمايش رابطه رنگ و گرما علاوه بر صفحههای مقوايی رنگی فرصت آزمايش صفحههای رنگی با جنسهای مختلف (پارچه، نايلون، شيشه و …) و مقايسه آنها را فراهم آوريد.
6- در مقايسهی يخچالهای سيرجان و ميبد با يخچالهای امروزی فراگيران را به محل يخچال مدرسه ببريد تا توضيحات خود را به طور زنده بيان کنند.
7- در فعاليت ارتباط گرما و نور دو لامپ صد وات معمولی (يکی خاموش، يکی روشن)، اتوی برقی، دولامپ کم مصرف صد وات (يکی روشن و يکی خاموش)، دو شمع (يکی خاموش، يکی روشن) را روی ميزهای مناسب قرار دهيد با نظارت کامل اجازه دهيد فراگيران در مورد گرمای هر يک نظر دهند گرمای اتو، لامپ و شمع را با نگه داشتن دست خود نزديک آنها حس کنند.
- به روشی برای بيان مقدار گرما توجه کنيد: دستمان را در فاصلهی يکسان از هر کدام چه مدت میتوانيم نگه داريم؟ و يا …
8- در ارتباط با وسايل گرم کننده اين سؤالها، از افراد خانواده بپرسند و به کلاس گزارش دهند:
- نکات ايمنی در استفاده از هر وسيله کدام است؟
- در قديم مردم چگونه خانههای خود را گرم میکردند؟
9- در ارتباط با جلوگيری از هدر رفتن گرما … به پيشنهادهای فراگيران در ارتباط با کلاس و مدرسه توجه کنيد و حتی الامکان فرصت انجام آنها را فراهم کنيد.
10- در ارتباط با استفاده از گرما در مشاغل فرصت بازديد دانش آموزان از نانوايی يا شيرينی پزی و يا ديگر مشاغل مرتبط در نزديکی مدرسه را از دست ندهيد.
- اگر افراد خانواده دانش آموزان مشاغلی (غير از آن چه در کتاب گفته شده) در ارتباط با گرما دارند گزارشی تهيه کرده و به کلاس بياورند.
روش و ابزار ارزشيابی
تهيه چک ليست مشاهده و ثبت نکات مهم در ارتباط با هر يک از:
1- پايه مهارت مشاهده (مشاهدات کمی و کيفی و بيان جزئيات و تغييرات در فعاليتهای آزمايشی، توجه به وسايل گرم کننده، مشاغل و …)
2- مهارت برقراری ارتباط (توصيف و توضيح ايدهها و نظرات در ارتباط با مناطق آبوهوايی پرسشهای مربوط به پوشش جانوران- يخچال و… علاقهمندی و کنجکاوی (پرسش در کلاس درس، پرسش از افراد مطلع، انجام فعاليتهای خارج از کلاس)
3- همکاری و مسئوليت پذيری گروهی است.
جدول ارزشيابی ملاکها و سطوح عملکرد
ملاکها |
سطح 1 |
سطح 2 |
سطح 3 |
عوامل و منابع گرما |
فقط میتوان عوامل و منابعی را که قبلاً از آنها نام برده شده (يا با آنها برخورد داشته است) فهرست کنند. |
تنها تعدادی از عوامل و منابع گرم کننده موقعيت (محيط) خود را فهرست میکنند. |
دانشآموز عوامل و منابع گرم کننده موقعيت (محيط) خود را به طور کامل فهرست میکنند. |
تأثير عوامل بر گرما |
فعاليت طراحی شده نشان دهنده توجه به منابع و عوامل آشکار تأثير گذار بر گرمای محيط است. |
با همکاری اعضای گروه میتواند تأثير منابع و عوامل بر گرمای محيط را در طراحی فعاليت مورد نظر نشان دهند. |
فعاليت طراحی شده نشان دهنده شناخت دانش آموز از تأثير تمامی منابع و عوامل يا منبع فهرست شده بر کاهش يا افزايش گرمای محيط است. |