STEM Project: "Σχεδιασμός του Τέλειου Μοντέλου Πνεύμονα"
Αντί απλώς να ονομάζουν τα μέρη του αναπνευστικού συστήματος, οι μαθητές θα κατασκευάσουν ένα λειτουργικό μοντέλο. Αυτή η δραστηριότητα θα τους βοηθήσει να κατανοήσουν τη μηχανική της αναπνοής και πώς οι αλλαγές στην πίεση αναγκάζουν τον αέρα να εισέρχεται και να εξέρχεται από τους πνεύμονες.
Το μάθημα αυτό σχεδιάστηκε κατά την εκτίμηση του Blogger.
Υλικά:
- Ένα πλαστικό μπουκάλι 1,5L (διαφανές).
- Τρία μπαλόνια (ένα μεγάλο, δύο μικρότερα).
- Δύο καλαμάκια αναψυκτικού.
- Πλαστελίνη ή θερμόκολλα.
- Ταινία.
- Ψαλίδι.
Δραστηριότητα
(Βήμα-Βήμα):
Η Πρόκληση: Πώς
"αναπνέουν" οι πνεύμονες αφού δεν έχουν μύες; Σχεδιάστε μια συσκευή
που να το δείχνει.
Η Κατασκευή:
Κόβουν τη βάση του μπουκαλιού. Ενώνουν τα δύο μικρά μπαλόνια (πνεύμονες) στα
καλαμάκια (βρόγχοι). Περνούν τα καλαμάκια μέσα από το πώμα και σφραγίζουν με
πλαστελίνη (τραχεία) .
Το Διάφραγμα:
Κόβουν το μεγάλο μπαλόνι και το τεντώνουν στη βάση του μπουκαλιού, στερεώνοντάς
το με ταινία.
Η Λειτουργία:
Τραβούν το "διάφραγμα" προς τα κάτω. Τι συμβαίνει στα
"πνευμόνια"; Το σπρώχνουν προς τα πάνω.
Η Ανάλυση: Ζητήστε από τους
μαθητές να εξηγήσουν τη σχέση πίεσης-όγκου στο μοντέλο τους. Πώς θα
προσομοίωναν μια ασθένεια όπως το άσθμα;
Σχέδιο Μαθήματος
Θέμα: Σχεδιασμός του Τέλειου
Μοντέλου Πνεύμονα
Τάξη: Β' Γυμνασίου
Διάρκεια: 90 λεπτά (2
διδακτικές ώρες)
Μαθησιακοί Στόχοι:
S (Science): Οι
μαθητές θα μελετήσουν την ανατομία (τραχεία, βρόγχοι, πνεύμονες, διάφραγμα) και
τη φυσιολογία (πίεση αερίων, νόμος του Boyle).
T (Technology): Οι
μαθητές θα χρησιμοποιήσουν αισθητήρες πίεσης/ροής αέρα (αν υπάρχουν) ή
βιντεοσκόπηση της λειτουργίας του μοντέλου για ανάλυση.
E (Engineering): Οι
μαθητές θα σχεδιάσουν, θα κατασκευάσουν και θα βελτιστοποιήσουν ένα κλειστό
σύστημα που προσομοιώνει τη μηχανική της αναπνοής.
M (Mathematics):
Οι μαθητές θα μετρήσουν όγκους (χωρητικότητα μπαλονιών), θα υπολογίσουν τον
ρυθμό αναπνοής και θα συλλέξουν δεδομένα για τις αλλαγές στον όγκο του θώρακα.
Εισαγωγή (15 λεπτά):
Η Πρόκληση: Πώς
"αναπνέουν" οι πνεύμονες αφού δεν έχουν μύες; Σχεδιάστε μια συσκευή
που να το δείχνει.
Καταιγισμός Ιδεών:
Συζητήστε τη μηχανική της αναπνοής. Εισαγάγετε την έννοια της πίεσης αερίων.
Έρευνα και Σχεδιασμός (15
λεπτά):
Έρευνα: Ζητήστε από τους
μαθητές να ερευνήσουν την ανατομία και τη φυσιολογία του αναπνευστικού
συστήματος.
Σχεδιασμός: Χωρίστε τους μαθητές
σε ομάδες και ζητήστε τους να σχεδιάσουν ένα μοντέλο πνεύμονα, χρησιμοποιώντας
τα διαθέσιμα υλικά.
Υλοποίηση (30 λεπτά):
Κατασκευή: Κάθε ομάδα
κατασκευάζει το μοντέλο πνεύμονα σύμφωνα με το σχέδιό της.
Λειτουργία: Τραβούν το
"διάφραγμα" προς τα κάτω. Τι συμβαίνει στα "πνευμόνια"; Το
σπρώχνουν προς τα πάνω.
Αξιολόγηση και Συζήτηση (30
λεπτά):
Δοκιμή: Κάθε ομάδα
παρουσιάζει το μοντέλο της και εξηγεί πώς λειτουργεί.
Συζήτηση: Ζητήστε από τους
μαθητές να εξηγήσουν τη σχέση πίεσης-όγκου στο μοντέλο τους. Πώς θα
προσομοίωναν μια ασθένεια όπως το άσθμα;
Συμπεράσματα: Συνοψίστε τα κύρια σημεία του μαθήματος.
P.S. Ενδιαφέρον υπάρχει στο άρθρο μας πως κατανέμουμε τους μαθητές σε ομάδες:
https://sv1ahh1.blogspot.com/2021/03/stem_21.html
όπως και η προσφορά της συνεργασίας σε ομάδες:
https://sv1ahh1.blogspot.com/2021/12/stem_30.html
Πολύδωρος Σταυρόπουλος, Μηχανολόγος Εκπαιδευτικός,
MSc STEM in Education (Παιδαγωγικό Τμήμα ΑΣΠΑΙΤΕ), Επιθεωρητής Ασφάλειας, Υγείας και Ποιοτικού
Ελέγχου, Συγγραφέας, Πρέσβης STEM Scientix.