3.6 Experimentální dílna

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.

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.

provádění pokusů, frontální výklad, pozorování

Metody a formy

• 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.

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.

• 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.

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.

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

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.

Obsahové přílohy