دانلود تحقیق چگونه می توان میزان یادگیری اثر کاهش فشار هوا بر نقطه جوش آب را در کلاس اول راهنمائی افزایش داد؟

مقدمه دوره ای را که در آن زندگی می کنیم عصر می کنیم انفجار اطلاعات می نامند و فراگیران همواره زیر بمباران اطلاعات از طریق رادیو، تلویزیون، انواع کتب، روزنامه، مجلات، اینترنت و انواع نرم افزارهای کامپیوتری و غیره می باشند.

که در فرآیند یاددهی و یادگیری می توان از این رسانه ها در کنار کتاب درسی استفاده کرد.

البته در مورد تدریس علوم تجربی روش مشاهده مستقیم و انجام آزمایش بهترین شیوه آموزش می باشد.

مخصوصا اگر ابزار و وسایل مشاهده و آزمایش دارای ویژگیهایی از قبیل: در دسترس بودن، ارزان بودن، قابل ساخت و استفاده توسط خود دانش آموز باشد می تواند علاوه بر آموزش موضوع تدریس، موجب تقویت روحیه جستجوگری و حس کنجکاوی دانش آموزان شده و فرآیند یادگیری لذت بخش باشد و دانش آموز به دنبال ابداع و ابتکار باشد.

علوم تجربی به بخشی از دانش بشری گفته می شود که حاصل تحقیق و جستجوی او در جهت شناخت جهان مادی و نظامها و قوانین حاکم بر آن است.

همچنین علوم تجربی با گستردگی فراوان و شاخه های مختلفی که دارد می تواند یکی از بهترین راههای خداشناسی(از طریق قانون علیت) باشد و زمینه پرورش نسلی خداجو و معتقد را برای آینده فراهم آورد.

«انشاء الله» بیان مساله در بخش فیزیک علوم تجربی سال اول راهنمایی فصلی از کتاب با عنوان«اثر گرما بر حالت مواد» وجود دارد که در این مبحث دانش آموزان با انواع تغییر حالتهای ماده از جمله تبخیر و عوامل موثر بر آن و همچنین با نقطه جوش مایعات و با انجام یک آزمایش و مقایسه نتیجه این آزمایش با نتیجه این آزمایش در شهرهای دیگر با عوامل موثر در نقطه جوش مایعات آشنا می شوند.

عوامل مختلفی در سرعت تبخیر مایعات موثر هستند که عبارتند از: الف- جنس مایع ب- دمای مایع ج- سرعت جریان هوا د- سطح تبخیر ذ- مقدار رطوبت هوا(تراکم گاز) ر- میزان ناخالص مایع ز- فشار هوا مایعات در هر دمایی دارای تبخیر سطحی هستند یعنی مایع فقط از سطح مایع تبخیر می شود و هر چه دما مایع افزایش یابد سرعت تبخیر نیز افزایش می یابد با افزایش دمای مایع وضعیتی پیش می آید که مایع فقط از سطح تبخیر نمی شود بلکه از تمام قسمتهای مایع تبخیر صورت می گیرد که در این حالت گفته می شود مایع به نقطه جوش خود رسیده و در حال جوشیدن است.

نقطه جوش یک مایع دمایی است که در آن دما، فشار بخار آن مایع کاملا با فشار خارجی که بر مایع وارد می شود برابر می شود.

بنابراین نقطه جوش هر مایع به جنس آن مایع و فشار وارد بر مایع بستگی دارد.

در یک ظرف معمولی مایعات را فقط می توان تا نقطه جوش هر مایع گرم کرد.

اما در ظروف در بسته مانند دیگ بخار، زودپز به علت وجود فشار زیاد گاز درون ظرف که به راحتی اجازه تبخیر به مایع را نمی دهد می توان دمای مایع را بسیار بیشتر از نقطه جوش معمولی آن مایع بالا برد.

یعنی هر چه فشار گاز بیشتر باشد نقطه جوش یک مایع افزایش می یابد.

اکنون عکس همین مطاب هم صادق است یعنی اگر بتوانیم در یک ظرف فشار گاز را از حد استاندارد یک اتمسفر یا 105*01/1 پاسکال یا 760 میلی متر جیوه پایینتر بیاوریم مایع در دمایی کمتر می جوشد به طوری که تغییرات فشار هوا در یک جغرافیایی نقطه جوش آب را تا دو درجه سانتیگراد تغییر می دهد.

آب خالص در شرایط استاندارد هم سطح دریا یعنی فشار یک اتمسفر یا 105*01/1 پاسکال در دمای cْ100 می جوشد در صورتی که در یک ارتفاع پنج هزار پایی(حدود 1500 متر) فشار هوا به 83/0 اتمسفر کاهش می یابد در نتیجه نقطه جوش آب نیز کاهش یافته و در cْ95 می جوشد.

مشکل چیست؟

مشکل اول این است که چون مفهوم فشار در کلاس دوم راهنمایی مورد بررسی قرار می گیرد دانش آموزان کلاس اول راهنمایی هیچ تصور از وجود فشار هوا بر روی اجسام ندارند و هنگامی که به آنها می گوییم که هوا بر روی تمام اجسام فشار و سنگینی وارد می کند با این سوال آنها مواجه می شویم که پس چرا این فشار را حس نمی کنیم؟

و یا اینکه چرا این سنگینی را نمی توانیم با ترازو اندازه بگیریم؟

که علت ایجاد این شبهات نوعی کج فهمی ادراکی در دانش آموزان می باشد.

مشکل دوم: ایجاد شرایطی که فشار هوا از حد معمول کمتر باشد تا بتوان اثر کاهش فشار هوا بر نقطه جوش آب را خود دانش آموزان بررسی کنند کمی مشکل است.

در این تحقیق عملی اثر کاهش فشار بر نقطه جوش آب، در دو کلاس جدا با شرایط کاملا مشابه اما با دو روش متفاوت انجام می شود و نتایج آن با تاکید بر روش گروهی مورد بررسی قرار می گیرد.

ویژگی گروههای مورد پژوهش در سال تحصیلی 88-1387 در مدرسه شاهد المهدی شهرستان خمین مشغول تدریس در علوم تجربی در این سال چهار کلاس پایه اول راهنمایی در این آموزشگاه دایر بود که تدریس علوم تجربی دو کلاس 3A و 4A به عهده اینجانب بود.

هر کلاس دارای 28 دانش آموز بود که به طور یکسان براساس میانگین معدل کلاس پنجم ابتدایی تقسیم بندی شده بود.

به طوری که در هر کلاس به طور مساوی دانش آموزانی با معدل عالی، خوب، متوسط حضور داشتند.

و در درس علوم تجربی هر یک از این دو کلاس به هفت گروه چهار نفری گروه بندی شده بودند.

گردآوری اطلاعات(شواهد 1) برای تدریس اثر کاهش فشار بر نقطه جوش آب در کلاس 3A به این صورت تئوری برای دانش آموزان توضیح داده شد که عامل به وجود آورنده فشار هوای اطراف زمین نیروی گرانش زمین است و زمین همه اجسام و حتی هوای اطراف خود را به طرف زمین می کشد و موجودات زنده در حقیقت در کف دریایی از هوا زندگی می کنند.

و هر چه از سطح زمین بالاتر برویم ضخامت لایه هوا کمتر می شود در نتیجه سنگینی و فشار هوا نیز کمتر می شود.

سپس نقش و اهمیت وجود فشار هوا برای تنفس آسان و جلوگیری از آسیب دیدن رگها در اثر فشار خون، بیان شد.

و برای اینکه ببینیم کاهش فشار چه اثری بر نقطه جوش دارد به این صورت عمل شد که ابتدا به هر گروه یک سرنگ بزرگ داده شد و در یک بشر مقداری آب گرم حدود cْ60 تهیه کردم سپس از اعضای هر گروه خواستم که تا یک سوم سرنگ را از آب گرم پر کنند و با انگشت نوک سرنگ را نگه دارند و پیستون آن را به طرف عقب بکشند و خودم بر کار آنها نظارت می کردم البته در بسیاری از موارد آنها نمی توانستند دهانه سرنگ را نگه دارند و هوا وارد سرنگ می شد و بنابراین از آنها می خواستم آزمایش را تکرار کنند و در مواردی که یک گروه آزمایش را درست انجام می داد به آنها می گفتم که چند بار دیگر آن را تکرار کنند.

پس از این مرحله چند سوال از دانش آموزان پرسیدم: سوال اول: چرا درون سرنگ جناب ایجاد می شد؟

سوال اول: چرا درون سرنگ جناب ایجاد می شد؟

سوال دوم: چرا هنگامی که دهانه سرنگ بسته بود پیستون سرنگ به سختی کشیده می شد؟

سوال سوم: چرا هنگامی که دهانه سرنگ بسته بود با کشیدن و رها کردن سرنگ به جای اول بر می گردد؟

سوال چهارم: چگونه می توان فشار هوای درون یک ظرف را کاهش داد؟

تحلیل یافته های 1 در پاسخ سوال اول چهار گروه علت تشکیل حباب را جوشیدن و سه گروه علت آن را ورود هوا به درون سرنگ می دانستند.

100 * 4 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 1/57 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 1/57 درصد پاسخ صحیح دارند.

در پاسخ به سوال دوم سه گروه علت آن را وجود فشار هوا می دانستند و سه گروه وارد نشدن هوا به داخل سرنگ و کاهش فشار هوا و یک گروه جوابی ندارند.

100 * 3 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 8/42 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 8/42 درصد پاسخ صحیح دارند.

در پاسخ به سوال سوم سه گروه علت آن را بیشتر بودن فشار هوا بیرون نسبت به فشار هوای درون سرنگ می دانستند و دو گروه علت آن را کشیده شدن سرنگ توسط نیروی گرانش زمین می دانستند و دو گروه بدون جواب بودند.

100 * 3 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 8/42 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 8/42 درصد پاسخ صحیح دادند.

در پاسخ به سوال چهارم چهار گروه بیان کردند که باید هوای داخل ظرف را خارج کرده دو گروه بیان نمودند که اجازه ورود هوا به داخل ظرف را ندهیم و یک گروه بیان کرد که باید جاذبه زمین را از بین برد.

100 * 4 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 1/57 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 1/57 درصد پاسخ صحیح دادند.

برداشت از یافته های 1 با بررسی یافته ها به این نتیجه رسیدم که در کلاس 3A یادگیری کمتر از حد انتظارم بوده است و برداشتم این بود که دانش آموزان به خوبی مفهوم کاهش فشار را متوجه نمی شوند و بهتر دیدم ابتدا مفهوم افزایش فشار به دانش آموزان آموخته شود تا به قرینه مفهوم کاهش فشار را نیز متوجه شوند همچنین روش انجام آزمایش را به گونه ای تغییر دهم که بعضی از معایب آن رفع شود.

لذا در کلاس 4A همین عنوان درسی یعنی اثر کاهش فشار بر نقطه جوش آب را به روش دیگری تدریس نمودم.

گردآوری اطلاعات(شواهد 2) برای تدریس اثر فشار بر نقطه جوش آب در کلاس دیگر یعنی در کلاس 4A مانند کلاس قبل ابتدا در مورد عامل به وجود آورنده فشار هوا و اهمیت وجود فشار هوا و رابطه تغییر فشار با افزایش ارتفاع از سطح زمین مطالبی را برای دانش آموزان بیان کردم.

سپس برای آنکه دانش آموزان را با مفهوم تغییر فشار آشنا نمایم ابتدا سرنگی را پر از آب نمودم و آن را وارونه نگه داشتم به طبع آب آن خارج نمی شد و هر بار با نیروی بیشتری پیستون را فشار می دادم سپس از دانش آموزان پرسیدم علت خارج شدن آب درون.

سرنگ چیست؟

تمام دانش آموزان علت آن را فشار وارد شده توسط دست به پیستون سرنگ می دانستند سپس ضمن تایید پاسخ آنها از آنها پرسیدم اکنون که حرکت پیستون به طرف داخل سرنگ باعث افزایش فشار به آب درون سرنگ می شود اگر پیستون را بیرون بکشیم چه اتفاقی می افتد تقریبا اکثر دانش آموزان به قرینه پاسخ دادند این کار باعث کاهش فشار به آب داخل سرنگ می شود.

سپس به آنها گفتم آزمایشی انجام دهیم تا ببینم که با کاهش فشار آب درون سرنگ چه تغییری می کند؟

و برای انجام آزمایش مواد و وسایل مورد نیاز شامل: سرنگ بزرگ 50 سی سی- انتهای بریده یک میخ کوچک- یک بشر بزرگ آب شیر.

- مقدار کمی قیر را به هر یک از هفت گروه کلاس دادم.

بعد در یک ظرف مقداری آب گرم حدود 60 درجه سانتی گراد تهیه نمودم و به آن چند قطره جوهر نیز اضافه کردم تا آب رنگی شود.

بعد از هر گروه خواستم تا سرنگ را تا یک سوم حجم آن از آب رنگی پر کند سپس انتهای بریده شده میخ را در سوراخ نوک سرنگ قرار دهند و کمی قیر به اطراف آن بچسبانند که با این کار هم هوا به داخل سرنگ کشیده نمی شود و هم میخ نمی گذارد قیر وارد سرنگ شود.

بعد از آن خواستم سرنگ محتوی آب رنگی و گرم را در درون آب بشر بزرگ ببرند و پیستون آن را محکم بکشند و چند لحظه آن را به همین حالت نگه دارند.

در این حالت آب درون سرنگ شروع به جوشیدن می نمود و پس از چند لحظه قطرات بسیار ریز آب بر اثر میعان بر روی دیواره سرنگ تشکیل می شد.(شبیه عرق کردن شیشه) پس از انجام آزمایش سوالهایی را که از دانش آموزان کلاس قبلی پرسیده بودم از دانش آموزان این کلاس نیز پرسیدم: سوال اول: چرا درون سرنگ حباب ایجاد می شد؟

سوال دوم: چرا هنگامی که دهانه سرنگ بسته بود پیستون آن به سختی کشیده می شد.

سوال سوم: چرا هنگامی که دهانه سرنگ بسته بود با کشیدن و رها کردن آن پیستون به جای اول بر می گردد؟

تحلیل یافته های 2 در پاسخ سوال اول شش گروه علت این پدیده را جوشیدن آب درون سرنگ می دانستند و یک گروه علت آن را ورود هوا به درون سرنگ بیان کردند.

100 * 6 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 7/85 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 7/85 درصد پاسخ صحیح دارند.

در پاسخ به سوال دوم پنج گروه علت آن را کاهش فشار هوا می دانستند و دو گروه علت آن را فشار آب می دانستند که به سرنگ وارد می شود.

100 * 5 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 4/71 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 4/71 درصد پاسخ صحیح دارند.

در پاسخ به سوال سوم شش گروه علت آن را بیشتر بودن فشار هوای بیرون نسبت به فشار هوای درون سرنگ می دانستند و یک گروه علت آن را کشیده شدن پیستون سرنگ توسط نیروی گرانش زمین می دانستند.

100 * 6 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 7/85 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 7/85 پاسخها درست بود.

در پاسخ به سوال چهارم شش گروه گفتند گه باید هوای داخل ظرف را خارج کنیم و یک گروه بیان کردند که باید اجازه ورود هوا به داخل ظرف داده نشود.

100 * 6 100 * تعداد گروهها با پاسخ درست 7/85 = = 7 تعداد کل گروهها یعنی 7/85 درصد پاسخها درست بود.

برداشت از یافته های 2 با مقایسه نتایج بدست آمده از دو روش تدریس متفاوت که در کلاس 3A و 4A انجام شد به خوبی مشخص می شود که میزان یادگیری در کلاس 4A بسیار مطلوبتر از میزان یادگیری در کلاس 3A بوده است.

لذا می توان نتیجه گیری نمود که اگر شرایط انجام یک آزمایش را به گونه ای تغییر دهیم که عواملی که باعث بروز خطا در یادگیری دانش آموزان می شود حذف شوند میزان یادگیری به نحو مطلوبی افزایش می یابد.

مثلا برای اینکه ذهنیت ورود هوا به درون سرنگ در فراگیران ایجاد نشود عمل تخلیه هوا و کاهش فشار هوا را در درون یک ظرف آب انجام می دهیم.

فهرست منابع و ماخذ: 1- دکتر قاسمی پویا، اقبال- راهنمائی معلمان پژوهنده نشر اشاره 1382.

2- رشد آموزش شیمی، دوره بیست و دوم بهار 1388.

3- فیزیک(2) و آزمایشگاه 2/226 4- رشد آموزش راهنمایی تحصیلی سال هفتم شماره مسلسل 25 5- www.daneshnameh.roshd.ir 6- www.tebyan.net 7- www.olympiadelmi.ir /sab-file/shimi/1/F3/shime-1-F3.htm