Cercetarea pigmenților Autori: Jiří Škoda, Pavel Doulík Conținut științific: Concepte / Aptitudini țintă: Vârsta grupului țintă: Durata activității: Rezumat: Obiective: Chimie elementară Culoare, pigment, amestec, natură organică, pigment de plante verzi, experiment 9-11 ani 90 de minute Copiii efectuează experimente şi observaţii. În prima investigație, elevii folosesc cromatografia pentru a afla dacă o cariocă maro constă în una sau mai multe culori. Copiii vor învăţa că mulţi pigmenţi, cunoscuţi din viaţa de zi cu zi, constau dintr-un amestec al câtorva culori fundamentale. Cunoştinţele obţinute pot fi în viitor aplicate pentru a se investiga detaliat pigmenţii plantelor (clorofila, xantofila, carotenul), care sunt implicaţi în fotosinteză. La sfârşitul activităţii, elevii vor fi capabili: Să descompună amestecurile de culori în culori separate; Să folosească observaţiile experimentului pentru a determina pigmenţii prezenţi în culoare; Să determine compoziţia pigmenţilor din frunzele plantelor. Resurse: cretă; cariocă maro; etanol; un bol mic de sticlă sau un pahar; cronometru; creioane colorate. O metodă alternativă poate include folosirea hârtiei de filtru / prosopului de bucătărie din hârtie şi a apei.
Plan de lecție (incluzând indicații pentru profesor ) - Descrierea activității (descrie mai jos ce trebuie să facă elevii și cum ghidează profesorul activitatea) 1. Captarea atenției (Formularea ipotezelor) Profesorul: Formulează întrebările problemei, ca: De ce îngălbenesc frunzele toamna? După aceea, copiii, sub supravegherea profesorului, desfăşoară un experiment separarea pigmentului din carioca. Profesorul aranjează un experiment virtual pentru copii (separarea pigmenţilor plantelor) şi cere elevilor să îl încerce. Profesorul coordonează şi motivează copiii să afle răspunsuri la întrebările problemei. Elevii: Implementează experimentul practic de separare a pigmenţilor simpli. De asemenea, observă experimentul virtual, discută posibile concluzii în interiorul grupului (de exemplu: Cum s-au separat pigmenţii din cariocă? Ce culori conţine carioca? Sunt obţinute culorile în acelaşi fel de către toate grupurile? Ce pigmenţi am observat în timpul experimentului virtual?). Pe baza propriilor experimente şi observaţii, copiii trag propriile concluzii, pe care le vor confrunta cu alţi copii şi le revizuiesc, pe baza întrebărilor profesorului. 2. Investigația Copiii investighează dacă pigmenţii sunt formaţi dintr-o singură culoare, sau dacă constau dintr-un amestec de culori. Pe această bază, copiii formulează o ipoteză: pigmenţii din cariocă constau dintr-o singură culoare sau indică diferite culori. Copiii verifică apoi ipotezele, efectuând un experiment în grup separarea cromatografică a pigmenţilor din carioca maro pe cretă. O metodă alternativă simplă constă în folosirea filtrului de hârtie şi a apei. Copiii identifică culorile separate, care formează împreună un pigment maro din cariocă şi în urma discuţiei în grup, ei revizuiesc ipotezele iniţiale. Elevii descoperă că pigmenţii pot fi un amestec de diferite culori, descoperire ce va fi ulterior verificată. Copiii observă apoi un experiment virtual de separare a pigmenţilor din plante, prin metoda cromatografică. Pe baza experienţei anterioare, ei formulează altă ipoteză și anume că pigmentul verde al plantelor este un amestec de culori. În timpul experimentului virtual, în care are loc separarea pigmenţilor (clorofila a, clorofila b, xantofila şi caroten), elevii își confirmă ipotezele. În timpul discuţiilor finale, ei ar trebui să fie capabili să răspundă la întrebarea iniţială frunzele îngălbenesc din cauza carotenului şi xantofilei, care domină în pigmentul plantei. 3. Evaluarea Constatarea majoră a activităţii desfăşurate, este faptul că pigmenţi cunoscuţi de copii din viaţa de zi cu zi pot fi un amestec de culori diferite. Această descoperire va permite copiilor să devină familiari cu metodele simple de separare a pigmenților, atât prin experimentare directă cât şi prin observație.
Material bazat pe teaching science as inquiry (Carin et al., 2005) ; Inquiry-based science instruction What is it and does it matter? (Minner et al., 2009) ; the psychology of teaching Scientific Thinking: implications for science teaching and learning. (Li, Klahr, 2006) GHIDUL PROFESORULUI: Separarea pigmentului maro pe cretă Pot fi formați pigmenții din mai multe culori? Resurse: cretă școlară cariocă (pe bază de alcool) etanol un bol mic de sticlă sau un pahar Metodă alternativă: hârtie de filtru / prosop de bucătărie și apă Instrucțiuni pentru profesori: Desenaţi o zonă cu cariocă maro pe bază de alcool, de jur împrejurul unei bucăţi de cretă, la circa 2 cm deasupra capătului de jos al cretei. Puneţi etanol până la circa 1 1,5 cm înălțime în bolul mic de sticlă (cutia Petri) sau paharul de sticlă. Puneţi creta în poziţie verticală în bolul cu etanol - cu fâșia maro în jos. Zona desenată cu carioca nu trebuie introdusă în alcool! Observaţi ce se întâmplă. Îndată ce umezeala care urcă pe cretă ajunge la 1 cm sub marginea de sus a cretei, creta trebuie să fie scoasă din etanol şi lăsată să se usuce. Experimentul poate fi terminat și mai devreme, când separaţia pigmentului în componentele individuale de culori este evidentă.
Dacă procurarea de cretă şi etanol este dificilă, experimentul poate fi efectuat desenând un punct în centrul hârtiei de filtru sau al unei bucăți de prosop de bucătărie şi apoi picurând apă în acest punct, cu o pipetă. Notițe și sugestii: Experimentul poate fi desfăşurat în grupuri de patru sau cinci copii; Este cel mai bine să folosiţi carioci ieftine, pe bază de alcool sau apă, pentru hârtia de filtru; Separarea pigmentului în culorile componente este câteodată posibilă cu cariocă neagră, dar acest lucru depinde de tipul pigmentului folosit în cariocă. Este necesar să încercați dumneavoastră primul, înainte de a efectua experimentul cu elevii! Separarea pigmentului pe cretă durează aproximativ 15 minute, depinzând de tipul de cretă/dar puteți folosi și alte culori, la alegere; Pigmentul maro ar trebui să se separe în patru cinci culori simple, depinzând de tipul de cariocă. SOLUȚIE Procesul de soluționare a problemei Copiii cunosc pigmenţii din viaţa de zi cu zi. Ei folosesc de obicei creioane colorate, carioci, acuarele, vopsele tempera etc; Pigmenţii individuali conţin aparent o singură culoare; Copiii, bazându-se pe propria experienţă, nu își dau seama că pigmentul poate fi format din mai multe culori; Pigmentul maro desenat cu carioca pe cretă poate fi separat folosind alcoolul; Etapele experimentului arată astfel: Inițial după 5 minute după 10 minute după 15 minute Pigmentul maro se separă, în timpul experimentului, în câteva culori simple; Pigmentul maro este separat în cinci pigmenţi diferiţi; S-a separat pigmentul maro din carioca mea în cinci culori simple?
Etapa finală Ce şi cum am învăţat din experiment? Alcoolul dizolvă pigmentul maro din cariocă iar culorile individuale din care este compus acesta, sunt eliberate. Pigmentul maro din cariocă se dizolvă în alcool. Pigmentul maro din cariocă se separă în 5 culori fundamentale, cu ajutorul alcoolului. Alcoolul urcă în cretă și transportă cu el componentele individuale ale pigmentului maro. Pigmentul maro constă în următoarele culori de bază: roz, roşu, galben, verde, albastru. Pigmentul poate consta din mai multe culori fundamentale. Mulţi pigmenţi naturali (ca pigmenţii din plante) constau din mai multe culori componente.
FIȘĂ DE LUCRU: Pot fi formați pigmenții din mai multe culori? Instrucțiuni: Desenaţi o zonă cu cariocă maro, de jur împrejurul unei bucăţi de cretă, la circa 2 cm deasupra capătului de jos al cretei. Puneţi puțin etanol în bolul mic de sticlă. Nivelul alcoolului trebuie să ajungă până la circa 1,5 cm înălțime în bolul de sticlă. Puneţi creta în poziţie verticală în bolul cu etanol (ca în imagine). Zona desenată nu trebuie introdusă în alcool! Scrieți ce credeți că se va întâmpla cu culoarea maro. Porniţi cronometrul; După cinci minute de la pornirea înregistrării timpului, copiaţi desenați cu creioane colorate cum arată creta sau faceți o fotografie; După 10 minute de la începutul înregistrării timpului, desenaţi încă o dată cum arată creta, folosind creioane colorate; Repetaţi procedeul după 10 și 15 minute. Ce pigment/pigmenți folosiţi pentru experiment?
Desenaţi cum arată creta, folosind creioane colorate....la început după 5 minute după 10 minute după 15 minute Ce s-a întâmplat cu pigmentul maro în timpul experimentului? În câte culori a fost separat pigmentul maro? Câte culori alcătuiesc pigmentul maro din cariocă? Ce şi cum aţi învăţat din experiment?