LUMA-kerhon suunnitelma Emmi Vähä Monitieteinen LUMA-kerho

Transkriptio

1 LUMA-kerhon suunnitelma Emmi Vähä Monitieteinen LUMA-kerho Tässä viiden kerhokerran kokonaisuudessa käsitellään kemiallisia ja fysikaalisia ilmiöitä, tutustutaan avaruuteen sekä maapallon eliöiden historiaan. Viimeisellä kerhokerralla kerholaiset tekevät lyhyen luontodokumentin. Kerho on monipuolinen luonnontiedekerho, jossa pääsee toteuttamaan hauskoja ja informatiivisia kemiallisia ja fysikaalisia kokeita. Kerhon tavoitteena on herättää mielenkiintoa luonnontieteitä kohtaan sekä tarjota elämyksiä ja ihmettelyn aiheita arkipäiväisistäkin asioista. Kerhon voi toteuttaa luokkahuoneissa ja koulun pihassa ilman monimutkaisia tarvikkeita. Tehtävät sopivat 4 6 luokkalaisille ja kerhoon mahtuu mukaan maksimissaan 15 kerholaista. Jokaisella kerhokerralla on tekemistä vähintään tunniksi, joten tunnin kerhokerralla voidaan toteuttaa ensin ne kokeet, jotka kerholaiset kokevat aihepiirin kiinnostavimmiksi. Jos kerholaiset ovat nopeita ja näppäriä, yhdellä kerhokerralla ehtii tekemään useamman kokeen. Ensimmäinen kerhokerta: Kemia Aluksi esittäydytään ja tehdään yhdessä kerholle säännöt. Jos kerholaiset eivät tunne toisiaan valmiiksi, leikitään tutustumisleikkiä. Käydään myös läpi lyhyesti tulevien kerhokertojen ohjelma. Tällä kerhokerralla pohditaan, mitä tarkoittaa alkuaine, kemiallinen reaktio tai yhdiste. Miksi aineet reagoivat keskenään? Reagoivatko kaikki aineet keskenään? Mitkä asiat vaikuttavat kemiallisiin reaktioihin? Luonnossa alkuaineet esiintyvät yleensä yhdisteinä. Puhtaana alkuaineena esiintyvät jalokaasut, jotka eivät reagoi luonnonolosuhteissa muiden aineiden kanssa. Kemiallisessa reaktioissa lähtöaineet muodostavat uusia yhdisteitä, jotka ovat erilaisia kuin lähtöaineet. Kemiallinen reaktio voi olla nopea tai hidas, räjähtävä tai huomaamaton. Kemiallinen reaktio voidaan havaita esim. valona tai lämpönä. Kaikki aineet eivät reagoi keskenään, toiset aineet taas reagoivat keskenään herkemmin. Voidaan tutkailla lisäksi alkuaineiden jaksollista järjestelmää. Demon tekoa varten kerholaiset jaetaan 3 hengen ryhmiin muodostamalla vesimolekyylejä. Tähän tarvitaan kortteja, joissa H eli vety ja O eli happi suhteessa 2:1. Jokaiselle kerholaiselle annetaan yksi kortti. Kerholaisten täytyy muodostaa ryhmissä vesimolekyyli H2O eli jokaisessa ryhmässä pitää olla kaksi vetyä ja yksi happi. Tähän menee noin 5-10 min.

2 Tehdään ryhmissä tulivuorikoe. Ohje (opinkirjo.fi): Levitä työalustalle sanomalehtiä suojaksi. Muovaile muovailuvahasta n.15cm korkea tulivuori kertakäyttölautasen päälle. Painele vuoreen noin 10 cm syvä aukko, joka on noin 5 cm leveä. Laita tulivuoren aukkoon noin 1 rkl ruokasoodaa ja tiputa muutama pisara elintarvikeväriä soodan sekaan. Laita suojalasit päähän, lisää soodaan 3 tippaa nestesaippuaa ja viimeiseksi 0,5 dl etikkaa. Tämän kokeen tekemiseen menee vähintään 20 minuuttia. Tulivuorikokeessa etikka ja sooda regoivat keskenään muodostaen hiilidioksidia. Saippua tehostaa kuplien muodostumista. Etikka on hapanta, sooda emäksistä, joten ne neutraloivat toisensa. Tämän kokeen ohessa voidaan myös ihmetellä, mitä oikeissa tulivuorissa tapahtuu, kun tulivuori purkautuu. Kuva: opinkirjo.fi Vaihtoehtona on haamu kukkapurkkiin koe. Ohje (opinkirjo.fi): Piirrä ilmapalloon vedenkestävällä tussilla haamulle silmät ja suu. Tee saksilla tai piikillä reikiä filmipurkin pohjaan ja laita poretabletti filmipurkin pohjalle. Laita ilmapallo filmipurkin "suulle" tiukasti noin 1 cm matkalta. "Istuta" haamun taimi ilmapallopuoli ylöspäin 1-2 cm syvyyteen kukkapurkkiin, jossa on hiekkaa tai multaa. Koe onnistuu paremmin, jos multa tai hiekka on kostea jo ennen istutusta. Kastele melko runsaasti vedellä ja odota. Tässä kokeessa poretabletti reagoi veden kanssa ja muodostaa hiilidioksidia, joka täyttää pallon, jolloin ilmapallo eli haamu ilmestyy mullasta. Tämän kokeen tekemiseen menee vähintään 20 minuuttia. Jos jälkien siivouksen jälkeen jää aikaa, voidaan pelata muistipeliä varoitusmerkeillä. Tarvikkeet: soodaa, elintarvikeväriä, saippuaa, muovailuvahaa, sanomalehtiä, etikkaa, kukkapurkkeja, multaa tai hiekkaa, ilmapalloja, filmipurkkeja (tai muita pieniä muovipurkkeja), poretabletteja, suojalasit, sakset, vettä, varoitusmerkit kortteina, H ja O kortteja

3 Toinen kerhokerta: Fysiikka Tällä kerhokerralla tutustutaan painovoimaan, törmäyksiin ja veden ominaisuuksiin. Fysiikassa tutkitaan vuorovaikutuksia kappaleiden välillä. Painovoima on yksi vuorovaikutus: Maa vetää kappaleita puoleensa. Tämän vuorovaikutuksen johdosta Maapallolla olevat kappaleet putoavat Maata kohti. Kananmuna putoaa, koska Maan painovoima vetää kananmunaa Maata kohti. Putoamisvauhtiin vaikuttaa kappaleen ilmanvastus. Törmäyksissä kaksi kappaletta kohtaavat ja liikemäärä säilyy. Tämä liikemäärä on energiaa, joka ei siis häviä törmäyksessä, vaikka kananmunan liike pysähtyykin. Kanamunan törmätessä lattiaan kananmunan kuori kestä siihen kohdistuvaa energiaa. Jos törmäyksen energia absorboituu kanamunan kuoren sijasta kypärään, kananmuna säilyy ehjänä. Ensin askarrellaan kananmunalle suojakypärä ja testataan kypärän toimivuus. Jokainen saa tehdä oman kypärän. Ohje (opinkirjo.fi): Käytä rakennus- ja testivaiheessa keitettyä kananmunaa. Punnitse kananmuna. Rakenna kananmunalle suojakypärä käyttäen annettuja materiaaleja. Laita muna kypärään ja punnitse se taas ja laske kypärän paino. Pudota muna kypärässään suunnilleen 1,5 m korkeudesta. Säilyikö muna ehjänä? Jos keitetty muna säilyi ehjänä, on aika testata kypärän toimivuus raa alla kananmunalla. Muista suojata lattia sanomalehdillä ennen kypärän testausta. Vertaa kypärääsi muihin kypäriin: kevyin kypärä, jossa muna säilyi ehjänä, voittaa. Pohditaan: Miksi kanamuna hajoaa tai säilyy ehjänä törmäyksessä? Millainen on hyvä kypärä? Miksi pitää käyttää kypärää? Nopeimmat ja nokkelimmat voivat laskea/pohtia törmäysvoimia eri nopeuksilla ja massoilla (onko törmäysvoima sama esim. tennispallon ja keilapallon pudotessa samalta korkeudelta yms). Lopuksi tietysti siivotaan jäljet! Tähän kokeeseen tulisi varata minuuttia aikaa. Jos askartelu ei kiinnosta ja/tai jää aikaa, tehdään koko ryhmä yhdessä tiheyskoe kananmunan ja veden avulla. Ohje (opinkirjo.fi): Täytä lasi haalealla hanavedellä ja värjää se elintarvikevärillä. Tipauta kananmuna lasiin. Täytä toinen lasi vedellä puoliväliin saakka ja sekoita siihen 3-4rkl suolaa ja pari tippaa elintarvikeväriä (eri väristä kuin edelliseen lasiin). Tipauta kanamuna lasiin. Seuraavaksi tutkitaan murtovettä: kaada suolaisen veden päälle varovasti, esim. lusikan avulla, makeaa vettä. Tipauta muna lasiin. Pohditaan yhdessä: Miksi kananmuna kelluu paremmin suolavedessä? Mitä on murtovesi? Millaista vettä on järvessä, entä meressä? Tiheys ilmaisee, mikä on aineen massa tietyssä tilavuudessa. Suolainen vesi on tiheämpää kuin makea, kananmunan taas tiheys on suurempi kuin makean veden. Siksi kanamuna kelluu suolavedessä ja makea vesi jää suolaveden päälle. Tähän demoon menee aikaa noin minuuttia.

4 Vasemmalta oikealle: Makea vesi, suolainen vesi ja murtovesi. Kuvat: opinkirjo.fi Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan tehdä yhdessä veden höyrystyminen/tiivistyminen demonstraatio ja näin tutustua veden olomuotoihin ja kiertokulkuun. Ohje (jippo.fi): Laita isoon lasipurkkiin kuumaa vettä, joka symboloi merta tai järveä. Sulje purkki tiiviisti muovikelmulla. Laita kelmun päälle lunta tai jäätä kylmiksi ilmakerroksiksi ja pilviksi. Havainnoi, mitä purkissa tapahtuu. Vettä esiintyy Maapallolla kolmessa eri olomuodossa: kaasuna, nesteenä ja kiinteänä. Veden olomuoto riippuu lämpötilasta ja paineesta. Luonnossa vesi höyrystyy, tiivistyy, sulaa ja jäätyy jatkuvasti muodostaen vesistöjä, pilviä, lunta ja jäätä. Tämän demon tekemiseen menee noin 15 minuuttia. Tarvikkeet: kananmunia, laseja, vettä, suolaa, elintarvikevärejä (2 eri väriä), sanomalehtiä, askarteluvälineitä (esim kananmunankennoja, paperia, teippiä, narua, kyniä, sakset, foliota, styroksia ym), vaaka, mittanauha, iso läpinäkyvä astia, jääpala, vedenkeitin, tuorekelmua, suurennuslasi Kolmas kerhokerta: Avaruus Aluksi katsotaan johdannoksi avaruusaiheinen video internetistä (esim. tai englanniksi Kesto 5-10 minuuttia. Havainnollistetaan Aurinkokunnan etäisyyksiä vessapaperilla. Tehdään malli kerholaisten kanssa yhdessä ohjaajan toimiessa kirjurina ja kerholaisten laskiessa paperiarkkeja. Opettele kirjoittamaan vessapaperille ennen kerhoa. Ohje (opinkirjo.fi): Tee ympyrä kahden ensimmäisen WC-paperiarkin liitoskohtaan. Tämä on Aurinko. Kirjoita sana Aurinko ympyrän viereen. Merkitse taulukkoa hyväksi käyttäen myös muut planeetat janalle. Huom! Mallin voi tehdä joko 100 arkilla tai 200 arkilla. 200 arkkia WC-paperia vaatii tilaa noin 26 m ja 100 arkkia noin 13 m. Etäisyystaulukossa sulkeissa olevat WC-paperiarkkien määrät vastaavat 100 arkin mallia. Varmista, että sinulla on tarpeeksi tilaa

5 malliasi varten ennen kuin aloitat. Etäisyystaulukko alla, tulosta se mukaan kerhoon joko 100 arkin tai 200 arkin ohjeella. Tässä tehtävässä menee minuuttia. Planeetta/kohde Etäisyys (arkkia Auringosta) Etäisyys (km Auringosta) Merkurius 2 (1) Venus 3,7 (1,8) Maa 5,1 (2,5) Mars 7,7 (3,8) Asteroidivyöhyke 14 (7) Jupiter 26,4 (13,2) Saturnus 48,4 (24,2) Uranus 97,3 (48,6) Neptunus 152,5 (76,3) Pluto 200 (100) Seuraavaksi tehdään Auringonpimennyskoe. Koeasetelma kannattaa rakentaa valmiiksi odottamaan ennen kerhon alkua. Ohje (opinkirjo.fi): Laita hammastikku kiinni styroksiin. Laita viinirypäle hammastikun päähän, siten että se on noin 3 cm korkeudessa styroksin pinnasta. Laita asetelma lattialle pystyasentoon. Laita appelsiini parin sentin päähän viinirypäleestä. Pimennä huone ja valaise mallia taskulampulla noin 30 cm päästä viinirypäleen puolelta. Tarkastele appelsiinin pinnalle muodostuvia varjoja. Tehtävässä appelsiini kuvastaa Maata ja viinirypäle Kuuta. Tehtävä havainnollistaa auringonpimennystä. Appelsiinin (Maan) pinnalla pitäisi näkyä varjo, joka on reunoilta vaaleampi ja keskeltä tummempi. Tummempi osa on alue, jolla voi nähdä täydellisen auringonpimennyksen ja vaaleampi alue, jolla voi nähdä osittaisen auringon pimennyksen. Tämän demonstraation esittelyyn menee noin 10 minuuttia (+valmistelu ennen kerhoa). Kuva: opinkirjo.fi. Jos aikaa on tarpeeksi voidaan tehdä löytyykö meteoriitin pinnalta elämää? koe. Ohje (opinkirjo.fi): Valmista etukäteen näytteet: näyte 1: hiekka + sokeri, näyte 2: hiekka + kuivahiiva, näyte 3: hiekka + leivinjauhe. Ota näytepurkkiin muutama ruokalusikallinen kutakin näytettä ja merkitse näytepurkit. Sekoita ravintoliuos (1 rkl sokeria + 5 rkl vettä). Lisää ruokalusikallinen ravinneliuosta kuhunkin näytepurkkiin. Tarkkaile näytteiden reaktioita. Onko jossakin purkissa elämää? Huomioi, että

6 reaktioiden alkamiseen voi kulua aikaa. Pohditaan yhdessä: mitä metoriitit ovat, onko avaruudessa elämää, mikä on elävää? Tähän kokeeseen kuluu noin 20 minuttia. Lisätehtävänä voidaan myös etsiä internetistä tietoa planeettojen kuista. Millä planeetoilla on kuita, montako ja miksi kuiden määrä ja koko vaihtelee? Tarvikkeet: viinirypäle, appelsiini, hammastikku, styroksia, taskulamppu, vessapaperia, tussi, tietokone, videotykki, purkkeja, ruokalusikoita, hiekkaa, hiivaa, suolaa, leivinjauhetta, vettä Neljäs kerhokerta: Evoluutio Aluksi lyhyt johdanto aiheeseen: fossiilit ovat muinoin eläneiden eliöiden jäänteitä tai jälkiä. Niiden avulla voidaan tutkia eliöiden kehitystä. Miljoonien vuosien aikana muinoin eläneistä eliöistä on evoluution myötä kehittynyt kaikki ne eliöt, jotka nykyisin elävät Maapallolla. Tämän jälkeen kerholaiset tekevät oman fossiiliin: ohjaaja tuo kerhoon esim. käpyjä, simpukan kuoria, oksia tms. Muotteja voi myös askarrella itse tai kaivertaa suoraan muovailuvahaan. Malli painetaan muovailuvahaan ja täytetään kolo liimalla. Fossiilien kuivumista odotellessa voidaan pelata Pangea-palapeliä (pelipohja löytyy opinkirjosta: kuva alla).

7 Vaihtoehtoisesti voidaan havainnollistaa elämän syntyä Maapallolla vessapaperin avulla, ohje (opinkirjo.fi): Tee malli valmiiksi ennen kerhoa. Kerhossa levittäkää malli lattialle ja käykää läpi sen tapahtumat. Mallin teko: Yksi arkki vastaa 100 miljoonaa vuotta. Alla taulukossa mallin mittasuhteet. Dinosaurukset elivät maapallolla miljoonaa vuotta sitten. Mallia läpikäydessä voidaan esimerkiksi pohtia, kuinka vähän aikaa ihmisiä on ollut olemassa tai mitä dinosauruksille tapahtui 65 milj. vuotta sitten. Mallin läpikäyntiin menee min. Arkki nro Mitä tapahtui Montako vuotta sitten 1 Maapallon synty 4,5 miljardia 11 Ensimmäiset eliöt kehittyivät 3,5 miljardia 29 Monisoluiset eliöt kehittyivät 1,2 miljardia 34 Kalat kehittyivät 480 miljoonaa 35 Maakasvit kehittyivät 400 miljoonaa 36 Sammakkoeläimet ja liskot yleistyivät 350 miljoonaa 38 Linnut ilmestyivät 160 miljoonaa 39 Nisäkkäät yleistyivät 65 miljoonaa 40 Ihmiset kehittyivät 5 miljoonaa Kun fossiilit on kuivueet, haudataan ne hiekka-astioihin, joista jokainen saa arkeologisin menetelmin kaivaa fossiilin ja keksiä sille tarinan: mikä eliö se oli, mitä se söi ym. Jos fossiilit ei ehdi kuivua kerhon aikana, kaivetaan valmiiksi tuotuja leluja ja fossiilin malleja hiekasta. Kerholaisten määrästä riippuen hiekka-astioita voi olla 2-4. Tähän tehtävään vaadittava aika riippuu kerholaisten määrästä ja mielikuvituksesta. Tarvikkeet: Liimaa, muovailuvahaa, kasvin paloja, käpyjä, simpukoita tms. malliksi fossiiliin, Pangea-palapeli, isoja astioita, hiekkaa, pieniä leluja, pensseleitä, lusikoita, pieniä lapioita, vessapaperia, tussi

8 Viides kerhokerta: Luontodokumentti Kerholaiset suunnittelevat ja kuvaavat luontodokumentin koulun pihalla (tai sisällä, jos ulos ei voi mennä). Ensin mietitään, mitä luontodokumentteja kerholaiset ovat nähneet ja katsotaan vaikka pätkä dokumenttia internetistä (esim. Yle Areena). Dokumenttia suunnitellaan noin 15 min; mitä kerrotaan, kuka/ketkä juontavat, kuka kuvaa, kuka ohjaa, kuka näyttelee ym. Tehdään dokumentille suuntaaantava käsikirjoitus. Dokumentin maksimikesto on 5 minuuttia. Kuvataan video, kuvausten aikana dokumentin ohjaaja pitää huolen siitä, että kuvaukset sujuvat ja kaikki tietävät tehtävänsä. Lopuksi katsellaan yhdessä lopputulos. Samalla voidaan pohtia dokumentissa esille nousevia teemoja. Jos ryhmä on iso, tehdään kaksi tai kolme dokumenttia kahdessa ryhmissä. Tällä kerhokerralla kerholaiset pääsevät käyttämään luovuuttaan ja opettelemaan organisointi- ja ryhmätyötaitoja. Tarvikkeet: Tablettitietokone tai älypuhelin, tietokone, videotykki, usb-johto, jolla saa puhelimen yhdistettyä tietokoneeseen, kyniä, paperia.