2019 წელს TIMSS-მა მათემატიკისა და საბუნებისმეტყველო საგნების სწავლისა და სწავლების კვლევა ჩაატარა. ამ კვლევის შედეგების მიხედვით, როგორც მეოთხე, ისე მერვე კლასების მოსწავლეთა საშუალო მაჩვენებელი საშუალო 500 ქულაზე დაბალია. შეგვიძლია, ამის გამომწვევი მრავალი ფაქტორი ჩამოვთვალოთ: რესურსების სიმცირე, მოსწავლეების დაბალი მოტივაცია, საგნების მიმართ სტერეოტიპული დამოკიდებულება, მასწავლებლების მომზადების დაბალი დონე, ცოდნის ტრანსფერის უნარების ნაკლებობა და სხვა. პრობლემა იმდენად კომპლექსურია, ვერცერთი მასწავლებელი ვერ შეძლებს საერთო სურათის შეცვლას. ჩვენ შეგვიძლია, ვცადოთ მოტივაციის ამაღლება, რაც ინტეგრირებული სწავლებით მიიღწევა (ეს, რა თქმა უნდა, ერთ-ერთი გზაა და არა ერთადერთი).
უამრავი გადაკვეთის წერტილის პოვნაა შესაძლებელი ქიმიას, ფიზიკასა და ბიოლოგიას შორის. მინდა, ამ წერილით ერთმანეთს დავუკავშირო ქიმიიდან – რეაქციის პრაქტიკული და თეორიული გამოსავალი, ფიზიკიდან – მარგი ქმედების კოეფიციენტი და ენერგოეფექტურობა, ბიოლოგიიდან – ადამიანის სხეულის ეფექტურობა და ენერგიის პირამიდა. სამივე საგანი მათემატიკასთან კავშირს მოითხოვს. ქვემოთ ჩამოთვლილია ის აქტივობები, რომლებიც ორი გაკვეთილის ფარგლებში დავაკავშირე ერთმანეთთან (ეს არის სამივე საგნის შემაჯამებელი გაკვეთილი, შესაძლებელია, სამივე საგნის მასწავლებელმა ერთად ჩაატაროს).
აქტივობა 1: მოსწავლეები ნახავენ ფოტოს, შეეცდებიან, უპასუხონ კითხვებს:
- რა აკავშირებს ერთმანეთთან მასზე მოცემულ ობიექტებს?
- რა მნიშვნელობა აქვს მზის ენერგიას ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის?
- რატომ იწყება ყველა კვებითი ჯაჭვი პროდუცენტით?
(მოსწავლეები მივლენ იმ პასუხამდე, რომ ისინი საკვებით არიან დაკავშირებულები. მზის ენერგიაა ყველაფრის საწყისი, ენერგია ერთი კვებითი დონიდან მეორეზე გადადის).
აქტივობა 2: მასწავლებლის მინილექცია: მცენარისგან მიღებულ ენერგიას ბალახისმჭამელი იყენებს მოძრაობისთვის და სხვადასხვა სახის ქსოვილებისა და უჯრედების წარმოსაქმნელად, გასაახლებლად. ამავე დროს, მცენარის ენერგიის მხოლოდ 10% გადადის ბალახისმჭამელის ორგანიზმში. დანარჩენი სითბოს სახით იფანტება. მომდევნო ტროფიკულ დონეზე მყოფი კონსუმენტი ბალახისმჭამელისგან მიღებული ენერგიის ასევე 10%-ს ინახავს, დანარჩენი კი მისი ორგანიზმიდანაც სითბოს სახით გამოიყოფა. ეს იმას ნიშნავს, რომ ხორცისმჭამელი ორგანიზმი ინახავს იმ ენერგიის მხოლდ 10%-ს რაც საწყის ორგანიზმში, ანუ მცენარეში იყო. ყოველ მომდევნო საფეხურზე ენერგიის მხოლოდ 10% გადადის.
ენერგია უწყვეტად გადადის ერთი ორგანიზმიდან მეორეზე. ერთი ორგანიზმი კარგავს მას, მეორე კი იღებს. ენერგიის დანაკარგს კარგად გამოსახავს ენერგიის პირამიდა. სწორედ დიდი რაოდენობით ენერგიის დანაკარგია იმის მიზეზი, რომ ბევრ პროდუცენტს კვებით ჯაჭვში მცირე რაოდენობით მტაცებელი შეესაბამება.
აქტივობა 3: მარტივი ექსპერიმენტით ენერგიის განაწილება დონეების შესაბამისად
საჭირო მასალა: პლასტმასისა და ქაღალდის ერთჯერადი ჭიქები, 500 გრამი ქვიშა, პლასტმასის კოვზი, სასწორი. ჭიქებზე ასეთი წარწერები უნდა იყოს:
ერთ ჭიქას უნდა ჰქონდეს წარწერა: „მზისგან მიღებული ენერგია“. 500 გრამი ქვიშა მზისგან მიღებულ ენერგიას გამოხატავს. ის იმ ჭიქაში უნდა ჩაიყაროს, რომელსაც „მზისგან მიღებული ენერგია“ აწერია. ამ ენერგიის 10% გადაიტანეთ მეორე ტროფიკულ დონეზე, 90% კი ხუთივე ჭიქაში გაანაწილეთ. მეორე დონის ჭიქიდან 10% გადაიტანეთ მესამე ტროფიკული დონის შესაბამის ჭიქაში, ხოლო ის, რაც დარჩება, ხუთივეში გაანაწილეთ. მოსწავლეები შეძლებენ, უპასუხონ კითხვას, რატომ შედგება კვებითი ჯაჭვი 3-4 რგოლისგან.
აქტივობა 4: ვიდეო N1 – მიქსერის ენერგოეფექტურობა; ვიდეო N2 – ავტომობილების მიერ ენერგიის მოხმარება.
მოსწავლეები ნახავენ ორივე ვიდეოს და სამუშაო ფურცელში ჩაწერენ 3-3 წინადადებას, რომლებიც თითოეული ვიდეოდან დაამახსოვრდათ, თითო შეკითხვას, რაც გაუჩნდათ და ერთ წინადადებას, რაც ამ ვიდეოებს ერთმანეთთან აკავშირებს.
აქტივობა 5: ამოცანის ამოხსნა ძრავის მარგი ქმედების კოეფიციენტის გამოთვლაზე. მოსწავლეები მცირე ჯგუფებში (4-5 მოსწავლე) იმუშავებენ ამოცანაზე. დასასრულ, შემთხვევითობის პრინციპით არჩეული ერთი ჯგუფი ჩაატარებს პრეზენტაციას.
გამოთვალე ბენცის ავტომობილის ბენზინზე მომუშავე შიგაწვის ძრავის მქკ, თუ ცნობილია, რომ 1 ლ ბენზინის დაწვისას ამ ავტომობილმა 8000 კჯ მუშაობა შეასრულა. შეადარე ბენზინის ძრავის მიერ შესრულებული მუშაობა იმ მუშაობას, რომელსაც დიზელის ძრავა შეასრულებდა იმ შემთხვევაში, თუ დიზელის საწვავის დაწვისას იმავე სიდიდის ენერგია გამოიყოფოდა. ცნობილია, რომ დიზელის ძრავის მქკ 44%-ს შეადგენს.
ამოხსნის ეტაპები:
- ჩაწერე მოცემულობა.
- როგორ გამოითვლება მქკ?
- გამოთვალე ბენზინის მასა.
- გამოთვალე სითბოს ის რაოდენობა, რომელსაც მოცემული მასის ბენზინი წვისას გამოყოფს.
- გამოთვალე ძრავის მქკ.
- გამოთვალე დიზელის ძრავის მიერ შესრულებული მუშაობა.
აქტივობა 6: ამოცანის ამოხსნა ადამიანის ენერგოეფექტურობაზე
ამოცანაზე მუშაობის დაწყებამდე მოსწავლეებმა უნდა გაიაზრონ, რატომ არ აქვს ადამიანს ამოუწურავი ენერგია.
ამოცანის ამოხსნა ეფექტურია წყვილებში ან სამეულებში.
E სხეულის = სხეულის მიერ შესრულებული მუშაობა/მიღებული საკვების პოტენციური ენერგიის ცვლილება
ამოცანა: 76 კგ მასის ადამიანმა 1 წუთში 116 საფეხური აიარა. ერთ წუთში ადამიანი მოიხმარს 685 ჯ ენერგიას.
ამოხსნა:
- რას უდრის სიმძიმის ძალის პოტენციური ენერგია? (ერთი საფეხურის სიმაღლეა 0.19 მ)
E = mgh = 76 X 9.8 X (116 X 0.19) = 16 386 ჯ.
- რას უდრის ადამიანის მიერ 1 წუთში დახარჯული ენერგია?
დახარჯული ენერგია = 60 X 685 = 41 000 ჯ.
3.რას უდრის ადამიანის სხეულის ეფექტურობა?
E სხეულის = 16 386 / 41 000 X 100% = 39%.
ბოლოს მნიშვნელოვანია ამოცანის განხილვა. ამასთანავე, მიუთითეთ მოსწავლეებს, რომ საკვების ქიმიური პოტენციურიი ენერგიის ცვლილება საკვების მიღების დროს დადებითია, რაიმე სამუშაოს შესრულებისას კი უარყოფითი.
აქტივობა 7: სიმულაციაში მუშაობა – მოსწავლეები იმუშავებენ სიმულაციაში, რომლის მიზანია ჭარბი რეაგენტის დადგენა. პირველ ნაწილში ისინი მოამზადებენ სენდვიჩებს (მსგავსი დავალება მეცხრე კლასის ქიმიის წიგნშიც არის მოცემული), იმსჯელებენ, რა მასალა და რა რაოდენობით უნდა აიღონ, რომ ზედმეტი არ დარჩეს. მეორე ნაწილი ქიმიური რეაქციის ტოლობის გამოყენებით მოლური თანაფარდობის დადგენას ემსახურება. მესამე ნაწილში კი მოცემულია სამდონიანი თამაში. მოსწავლე ადგენს ჭარბ რეაგენტს ან ჭარბი რეაგენტის მიხედვით მორეაგირე ნივთიერებათა მოლეკულების რიცხვს.
აქტივობა 8: ამოცანის ამოხსნა რეაქციის პრაქტიკული და თეორიული გამოსავლის პოვნაზე
ამოცანის ამოხსნის გზა მოცემულია ბმულზე.
აქტივობა 9: შეჯამება. ბოლო ეტაპზე მოსწავლეები შეავსებენ გასასვლელ ბილეთებს, სადაც დააკავშირებენ ქიმიის, ფიზიკისა და ბიოლოგიის ფარგლებში მიღებულ ცოდნასა და გამოცდილებას. მათ ასევე უნდა გამოხატონ დამოკიდებულება ინტეგრირებული გაკვეთილების მიმართ.
გამოყენებული ლიტერატურა:
- ადამიანის ენერგოეფექტურობა –https://openoregon.pressbooks.pub/bodyphysics2ed/chapter/locomotive-efficiency/
- გამოცდების ეროვნული ცენტრის კვლევის პრეზენტაცია;
- რეაქციის გამოსავალი – https://www.youtube.com/watch?v=yyRJ1YM2bo0
- თინათინ ზარდიაშვილი. ქიმიის გაკვეთილი და მდგრადი განვითარება
https://mastsavlebeli.ge/?p=34286
- ტატიშვილი, ფიზიკა, 8 კლ. დიოგენე, 2022
