Как сделать модель вулкана и другие опыты со школьниками

Модель вулкана

Среди материалов зоны географии в школе Монтессори для детей от 6 до 12 лет особое место занимает модель вулкана. Она используется и в Большой истории №1, и сама по себе при изучении географических объектов и теории дрейфа континентов. Детям очень нравится этот материал, они готовы работать с ним бесконечно.

Такая модель может быть трёх типов.

Модель вулкана промышленного изготовления, сода, уксусная кислота, средство для мытья посуды

Модель вулкана промышленного изготовления

Самый простой и вместе с тем привлекательный вариант — поискать и приобрести в магазине развивающих игрушек материал из пластика. Помимо сборного конуса вулкана, он обычно включает трубку и шприц.

В модель насыпают пищевую соду и наливают немного жидкого мыла или средства для мытья посуды желательно красного цвета. В шприц набирают уксусную кислоту в концентрации от 3 до 9% или аналогичный раствор лимонной кислоты. Помните, что 70-процентная уксусная эссенция очень опасна!

Подсоединив шприц к трубке, ведущей снизу в жерло, и выдавливая в неё уксусную кислоту, мы получаем «извержение»: образующаяся в кратере пена начинает переливаться через край и стекать по склонам вулкана.

Интересно, что трубка и шприц не только необходимы для приведения макета в действие, но и сами демонстрируют роль глубинного магматического очага, в котором формируется магма, и вулканического канала, по которому магма поступает к кратеру. Стекающая по склонам конуса пена позволяет объяснить принцип образования гор аккумулятивного типа, состоящих из слоёв затвердевшей лавы нескольких извержений.

Вулкан из картона и бутылки

Модель вулкана своими руками из бумаги и бутылки

Если не удалось приобрести готовый макет, сделайте его своими руками. Можно привлечь к этому занятию детей.

Нам потребуется стеклянная бутылка с широким горлом примерно на 200–250 мл, используемая при капельницах. Конус вулкана изготавливается из плотной бумаги или картона. Внутренний и внешний радиусы выкройки конуса подбираются из расчёта, что верхним вырезом фигура будет надеваться на горлышко бутылки, а нижней стороной стоять на подносе. Картонный конус следует раскрасить радиальными мазками коричневой и чёрной акриловой краской, придающей бумаге после высыхания водоотталкивающие свойства.

Чтобы привести такой вулкан в действие, в бутылку доверху насыпают соду, доливают в неё средство для мытья посуды или жидкое мыло. Затем прямо в «жерло» нужно долить раствор уксусной или лимонной кислоты.

Чтобы изготовить прочную конструкцию, сделайте вокруг бутылки конус из строительной пены

Модель вулкана из монтажной пены и бутылки

Недостаток бумажного макета — недолговечность картонного конуса. Он промокает и быстро приходит в негодность. Долговечную конструкцию можно изготовить из строительной пены.

Бутылку ставим в центр подноса и вокруг неё аккуратно делаем из пены концентрические круги. Делать такую модель лучше в отсутствие детей в проветриваемом помещении, поскольку пары от пены вредны. Также дети могут измазаться материалом, а он очень плохо удаляется с кожи и одежды.

Получившийся конус на сутки оставляем сохнуть, а потом срезаем лишнюю пену со склонов вулкана острым ножом, после чего раскрашиваем акриловыми красками.

Приводится в действие эта модель так же, как и бумажная.

Презентация состояний веществ в стаканах

Одна из базовых презентаций по географии (или лучше называть это естествознанием) в школьном Монтессори-курсе 6–12 по стандарту АМИ — демонстрация состояний вещества в стаканах. Она проводится в форме трёхэтапного урока.

Поясним, что по-английски его называют three period lesson — «урок, состоящий из трёх периодов». В России неизвестно откуда появился перевод «трёхступенчатый урок». Однако, «ступени» подразумевают, что одна из них выше, а другая ниже, и это пример того, как заимствуемые в русский язык термины и понятия искажают свой первоначальный смысл. Поэтому мы предлагаем использовать более адекватный оригиналу перевод «трёхэтапный урок» (вместо «трёхступенчатого», поскольку «трёхпериодный» коряво звучит по-русски).

Вернёмся к презентации и материалу для неё. Потребуется три гладких прозрачных стакана. Один оставляем пустым, во второй наливаем немного воды, в третий кладём небольшой металлический болт, гайку, шайбу. В небольшую банку кубической формы до половины насыпаем одинаковые круглые бусинки, похожие на бусины в зоне математики, а также берём куб 1000 (можно взять куб меньшего размера из кабинета цепей).

Также понадобится поднос педагога, на котором находятся:

• простой карандаш;
• ножницы;
• стиральная резинка;
• заранее нарезанные полоски бумаги шириной 2–2,5 см (скреплённые канцелярским зажимом).

Трёхэтапный урок по агрегатным состояниям веществ:

• 1-й этап: показываем ученикам сосуд с водой и спрашиваем: «В каком состоянии находится вещество?». Дети говорят: «В жидком». Записываем карандашом на полоске бумаге «жидкое» и кладём подпись рядом с той ёмкостью, в которой находится вода. Потом берём стакан и бросаем в него со звоном болт. Задаём вопрос: «А это вещество в каком состоянии?» Дети без труда отвечают: «В твёрдом». Делаем надпись на полоске «твёрдое» и кладём его рядом со стаканом. Потом показываем им пустой сосуд и спрашиваем: «Что здесь находится? В каком оно состоянии?». Если ребята уже подготовлены к презентации, они ответят «воздух», «газ», «газообразное». «Правильно»!» — подтверждаем мы, старательно пишем на бумаге «газообразное» и кладём у пустого стакана. Важно, чтобы ученики видели, как старательно, красиво и проговаривая слова по буквам пишет учитель.
• 2-й этап: переставляем местами ёмкости и забираем подписи к ним, просим детей разложить полоски бумаги в правильном порядке. Если ученикам это удалось, значит, они правильно поняли тему. В первую очередь спрашивают детей, которые только начинают читать. Одновременно ученики тренируются в чтении рукописных букв (слов).
• 3-й этап урока: переставляем местами ёмкости и убираем надписи, просим детей назвать самостоятельно состояния вещества, сделать собственные надписи и разложить их. Гиду следует отстраниться от детей и дать им поработать самостоятельно.

Дальнейшая работа. Объясняем, с чем связаны отличия в состоянии веществ. Показываем баночку с бусинами, поворачивая её: «Посмотрите внимательно, как меняется форма бусинок при поворачивании. Эта жидкость из бусин как бы перетекает, принимая форму банки, но её количество и объём не изменяются. То же самое происходит в стакане с жидкостью, которая состоит из очень мелких частиц-молекул». Демонстрируем перетекающую в сосуде воду.

Теперь берём куб из бусин, показываем, как бусинки прочно скреплены и поэтому куб сохраняет форму и объём, говорим: «Вот так устроено твёрдое тело. Его частицы-атомы прочно скрепляются друг с другом, и твёрдое тело сохраняет не только объём, но и форму».

В пустой стакан кладём несколько бусинок, закрываем ладонью и сильно трясём. Бусины при этом летают и ударяются о стенки. «Вот так ведут себя молекулы газообразного вещества. Одни быстро движутся и сталкиваются друг с другом и со стенками. Поэтому газ легко меняет и форму и объём».

В заключение рекомендуем поиграть в следующую игру: просим учеников встать и показываем, как по команде «газообразное вещество» нужно просто бегать по ковру в классе и сталкиваться между собой. По команде «жидкое вещество» играющие берутся за руки и водят хоровод, изменяющий свою форму. По команде «твёрдое вещество» дети цепляются друг за друга локтями и медленно ходят как единое целое, не меняя образованной формы. Ученикам очень нравится играть в эту игру и чувствовать себя «молекулами» в различных состояниях.

Плавление и кипение

После того как мы познакомили детей с состояниями вещества, нужно показать им, как происходят переходы из одного состояния в другое.

Понадобятся:

• простейшая одноконфорочная электроплитка;
• три металлические формы для выпечки кексов;
• небольшой кусок парафина от свечи;
• лабораторные щипцы.

Электроплиту для безопасности ставим на большую керамическую плитку для пола. Приносим на подносе стаканы с теми образцами, которые использовали для демонстрации твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества.

Детям, которые соберутся на презентацию, говорим: «В прошлый раз мы изучали состояния веществ. Это…» И показываем стакан, в котором немного воды. Делаем паузу и ждём, пока участники припомнят и назовут состояние — «жидкое». Потом берём сосуд с болтиком, гайкой и шайбой, звеним ими: «А это вещество…», и не спешим отвечать сами. Ждём, пока нам не подскажут: «Твёрдое».

Показываем третий стакан — «пустой». Спрашиваем: «А что здесь? Какое это состояние вещества?» И дети отвечают: «Газ. Газообразное».

Ставим формочки на конфорку: спустя какое-то время парафин плавится, а вода закипает

Переходим к новой презентации: «Теперь посмотрим, можно ли превращать одно состояние вещества в другое. Давайте попробуем нагреть твёрдые и жидкие материалы и посмотрим, что с ними произойдёт».

Пересыпаем болт, гайку и шайбу из стакана в формочку для выпечки и ставим её на конфорку. Переливаем немного воды в другую форму и тоже ставим её на плиту. Говорим: «Давайте возьмём другое твёрдое вещество и посмотрим, что будет с ним».

Кладём в третью форму кусочки парафина от свечи и тоже ставим на конфорку. Включаем плитку и наблюдаем.

Спустя некоторое время начинает плавиться парафин. Как правило, дети сами замечают этот процесс. Помогаем им сформулировать вывод: «При нагревании парафин перешёл из твёрдого состояния в жидкое».

Затем закипает вода. На дне формочки появляются и растут пузырьки пара, потом они отрываются и всплывают. И вот парообразование переходит в бурное кипение.

Объясняем: «Вот у нас жидкое вещество переходит в газ, пар. Такое бурное парообразование называется кипением».

Болты после нагревания не изменили своего состояния, остались твёрдыми

Снимаем щипцами формочки с расплавленным парафином и кипящей водой и ставим на керамическую плиту. Обращаем внимание детей на то, что кипение сразу прекращается: «Для кипения нужно непрерывное нагревание».

Теперь смотрим на болт, гайку и шайбу. Они не изменили своего состояния, остались твёрдыми. Спрашиваем у детей, почему это произошло. Если они затрудняются с ответом, подсказываем: «Видимо, нагревание на электроплитке было недостаточным. Существуют специальные печи, в которых температура намного выше, и тогда металл плавится, как и парафин».

К этому моменту формочка с расплавленным парафином уже остыла, и он начинает затвердевать. Наблюдаем за этим и обсуждаем с детьми то, что они видят: «А это обратное превращение из жидкого состояния в твёрдое, если происходит охлаждение. Какой ещё пример вы можете привести, когда жидкое вещество при остывании становится твёрдым?» И дети, как правило, вспоминают, что вода при охлаждении превращается в лёд и снег.

После снятия с плиты парафин застывает

Эта презентация и используемые материалы дают базовые понятия, необходимые для понимания процессов в природе и быту, а также подготавливают к Большой истории №1. В Большой истории №1 рассказывается, как появилась наша планета и что всё в мире подчиняется единым законам. Под действием всеобщих сил тяготения внизу всегда размещается самое плотное вещество, над ним — менее плотное, потом — ещё менее плотное и так далее. Наиболее лёгкий элемент оказывается на самом верху.

А вот ещё один опыт, который подготовит к Большой истории №1

Демонстрация слоёв вещества в пробирке

Чтобы показать это явление, нам понадобятся:

• стеклянная пробирка;
• три жидкости: тёмный мёд (или патока), вода и растительное масло;
• штатив (стойка) для пробирок.

Приглашаем школьников посмотреть презентацию. Собрав детей, медленно и осторожно, чтобы не запачкать стенки пробирки, наливаем на её дно мёд, затем — воду и в конце — масло. Спрашиваем: «Что получилось в пробирке?» Немного выждав, помогаем детям сформулировать выводы проведённого опыта: вещества образуют слои.

Показав пробирку, её следует поставить в стойку и на несколько дней оставить в комнате, чтобы дети могли её видеть и брать в руки.

Не нужно объяснять им, что внизу — самое плотное вещество, а вверху — самое лёгкое, ведь они ещё недостаточно знакомы с понятиями плотности или веса (тяжести). Наоборот, именно это наблюдение позволит школьникам потом освоить эти понятия.

Применение таких бытовых материалов, как мёд и масло, — важный приём: дети, всякий раз сталкиваясь с использованными в опыте веществами, будут вспоминать об этом наблюдении и возвращаться к его обдумыванию.

Эксперимент со слоями позволит представить себе:

• как возникли слои-оболочки Земли: атмосфера, гидросфера, литосфера, барисфера;
• как образовывались слои осадочных пород;
• как протекали геологические процессы горообразования.

Фото автора

Бесплатные уроки от экспертов

Помогут сделать первый шаг в создании развивающего пространства для вашего ребёнка дома