طرح درس، نکات آموزشی و روش تدریس
کتاب: علوم تجربی
پایـه: چهارم دبستان
درس4 : انرژی الکتریکی
طرح درس شماره1
هدف کلی
آشنایی دانش آموزان با انرژی الکتریکی و مطالب مرتبط آن
اهداف جزئی
اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی روزمره را درک کنند.
نوع و تبدیل انرژی را در وسایل الکتریکی مشخص کنند.
با وسایل مورد نیاز، انواع مدارها را بسازند.
اجسام را به دو دسته رسانا و نارسانا الکتریکی طبقه بندی کنند.
با روش های مختلف در مصرف انرژی الکتریکی صرفه جویی کنند.
اهداف رفتاری
به طرز ساخت مدار الکتریکی پی ببرند.
به تنهایی قادر است نحوه ی جریان الکتریسیته در یک مدار ساده را رسم کنند.
به تنهایی می تواند به سئوالات مربوط به درس پاسخ دهند.
به عکس ها و آزمایش ها دقت می کند تا مطالب خواسته شده را پیدا کنند.
ساخت یک مدار و رسم شکل آن را از راه های گوناگون با مهارت انجام می دهند.
به اهمیت صرفه جویی پی می برند.
روش تدریس و مدل کلاس
الگوها: الگوی پردازش اطلاعات با نگرش فراشناختی(روش حل مسئله، کاوشگری، بارش مغزی، پیش سازمان دهنده، پرسش و پاسخ، استفاده از منابع دیداری وشنیداری و بحث گروهی و توضیحی)
چینش کلاس: به شکل U جهت در تعامل قرار گرفتن دانش آموزان با هم
رسانه های آموزشی
عکس هایی از وسایل برقی، باتری و سیم نازک، لامپ کوچک، مقوا، 5 تخته هم اندازه به تعداد گروه ها، کتاب علوم چهارم، ماژیک، کاغذ، خودکار، عروسک، جعبه موزیکال و کارت تبریک موزیکال و کتاب یار دبستانی علوم و مدادرنگی و شکلات وکارت امتیاز
آمادگی و ایجاد انگیزه
سلام و احوال پرسی، حضور و غیاب، خواندن یکی از پیام های قرآنی کتاب قرآن همراه با معنی به طور هماهنگ و حفظ توسط دانش آموزان، دقت در وضع روحی و جسمی فراگیران
بررسی تکالیف گذشته (ارائه گزارش مصرف برق وسایل برقی و چگونگی صرفه جویی وبحث گروهی کوتاه در مورد تکلیف گذشته)، تعیین گروه ها
تعدادی اسباب بازی که باطری خور هستندو نور و صدا دارند را بین گروه ها پخش کرده تا با دقت آن را ببینند. از گروه ها می پرسیم چرا این عروسک ها نور یا صدا یا موزیک دارند؟ سپس باتری داخل عروسک ها را به بچه ها نشان داده و…
با انجام این کارها در بچه ها ایجاد علاقه و انگیزه می شود.
ارزشیابی اولیه
از دانش آموزان انتظار می رود:
مفهوم انرژی و انواع آن را بیان کنند.
بتوانند تبدیل انرژی ها به یکدیگر را بیان کنند..
بدانند که یک لامپ روشن دارای نور و گرما است.
بتوانند بگویند که انرژی الکتریکی در وسایل مختلف تولید نور و گرما و حرکت می کند.
نمونه ای از سوالاتی که می توان در این قسمت مطرح کرد:
1- الکتریسیته در اتو تولید…………….. می کند.
2- الکتریسیته در تلویزیون تولید…………….. می کند.
3- در کدام یک از وسایل زیر الکتریسیته تولید حرکت می کند؟
4- الکتریسیته در سشوار تولید……………… می کند.
ارائه درس
گام اول: ارائه پیش سازمان دهنده
با استفاده از تصاویری و وسایل بازی که دارای انواع مدار الکتریکی هستند جلب توجه می کنیم. (ایجاد انگیزه)
پس از گروه بندی نماینده هر گروه یکی از آن هارا بر می دارد و با هم گفتگو می کنند.
گام دوم: ارائه مطلب یا وظیفه مورد نظر یادگیری
همزمان با این گام رفتار ورودی سنجیده می شود.
معلم: بچه های گلم!با دیدن این تصاویر به یاد کدام مطالب آموخته شده در علوم می افتید؟ آن را در کاغذ بنویسید.
گام سوم: تحکیم سازمان شناخت
معلم: بچه ها امروز می خواهیم درباره الکتریسیته بیشتر بدانیم. به سوالات زیر عکس پاسخ بدهید(. همزمان با این گام ارزشیابی تشخیصی صورت می گیرد. )
فراگیران در هر سه گام تمام فعالیت های خواسته شده را با اشتیاق انجام می دهند و سرگروه ها برگه را به معلم برمی گردانند. معلم پس از بررسی به هر گروه که پاسخ درست داده باشند و همکاری داشته باشند امتیاز می دهد. از بعضی از گروه ها می خواهد که سوال را به همراه پاسخی که داده اند برای سایرین بخوانند و دیگر گروه ها به پاسخ ها توجه کنند و اگر پاسخ کامل تری داشتند ارائه نمایند.
ارائه مطلب(فعالیتهای هنگام تدریس):
پس از ارزشیابی آغازین و آماده سازی، زمانی که بستر لازم برای تدریس درس جدید فراهم بود، معلم فعالیت جدید را این گونه براساس الگوهای تدریس زیر انجام می دهد:
بیان مساله: معلم با اشاره به تصاویر و وسایلی که بچه ها آورده اند و طرح سوالاتی نظیر: کدام یک از این وسایل با دیگران فرق دارد. (اشاره به لامپ کلاس و دوربین فیلم برداری و سشوار و چراغ قوه)
بچه ها پس از کمی فکر بیان می کنند که بعضی از آنان از باتری و بعضی از برق انرژی می گیرند. سپس معلم: "چگونه الکتریسیته جریان پیدا می کند؟" را روی تابلو می نویسد.
دانش آموزان فکر می کنند و با هم مشورت می نمایند و با استفاده از وسایلی که در اختیار دارندسعی می کنند پاسخ دهند. معلم با اشاره به یک چراغ قوه و تفاوت آن با سایر وسایل برقی، بیان می کند که برای پاسخ دادن به این سوال باید طبق روش علمی جمع آوری اطلاعات کنیم و بفهمیم که چگونه می توانیم لامپ را به کمک سیم و باتری، روشن کنیم؟
سپس فرضیه بسازیم و آزمایش کنیم وبه نتیجه نهایی برسیم.
هریک از دانش آموزان در گروه با همکاری هم عمل می کنند. معلم به گروه ها سر می زندو با آنها همکاری می کند وبا راهنمایی های معلم آنها یک مدار می سازند.
هر گروه که توانست لامپ را روشن کند امتیاز می گیرد و فرصتی به گروه های دیگر می دهیم تا به دنبال رفع مشکل بروندو راه های دیگری را امتحان کنند. (بارش مغزی) خود گروه ها پی به کاربرد انواع باتری و انواع لامپ و حتی تعداد سیم برندو بتوانند انواع مدار ساده راتشکیل بدهند. در هنگام فعالیت نکات ایمنی مربوط به برق را نیز به آنان گوشزد می کنیم و حس کنجکاوی آنان را نسبت به ارزش و اهمیت برق در زندگی فعال می کنیم و گروه هایی که با هم همکاری دارند مورد تشویق قرار می گیرند.
پس از دادن فرصت لازم برای آزمایش وکار گروهی، توجه دانش آموزان را به ارائه گزارش توسط تک تک سر گروه ها جلب می کند. از سرگروه ها می خواهد که همراه با مدارساخته شده در گروه، به جلوی کلاس بیایند و مدار ساخته شده آزمایش می گردد. هر گروهی که مدارش درست وصل شده بود ولامپ روشن شده باشد امتیاز می گیرد.
سپس از گروه ها خواسته می شود که نقاشی طرح مدار خود را بکشند. بعد یکی از اعضای گروه نقاشی مربوطه را در تابلو نصب می کند و بقیه به آنها امتیاز می دهند.
ارزشیابی پایانی و جمع بندی
ارزشیابی تکوینی: درحین تدریس همراه با پرسش هایی که انجام می شد انجام می گردد. پر کردن نامحسوس چک لیست توسط معلم برای هر گروه یا دانش آموز.
سوالات ارزشیابی پایانی:
مدار الکتریکی را تعریف کنید.
چگونه توانستید به کمک یک سیم و باتری، لامپ را روشن کنید؟
مداری را که ساخته اید روی کاغذ نقاشی کنید.
راه هایی برای قطع و وصل جریان الکتریسیته در مدار ساخته شده جهت صرفه جویی پیداکنید. (این سوال جهت ارتباط درس با جلسه ی آینده طرح می گردد و پاسخ را در این جلسه نمی گیریم. )
معلم به دانش آموزان می گوید کتاب را باز کرده و با دقت به تصاویر هر قسمت نگاه کنند. سپس درس توسط دانش آموزان با صدای بلند خوانده شود.
معلم توضیحات لازم برای هر قسمت را بار دیگر بیان کرده و نکات مهم و کلیدی درس را روی تخته یادداشت می کند. در نهایت معلم درس را با کمک دانش آموزان جمع بندی می کند.
تعیین تکلیف
تکلیف بی فاصله: ( فردی و گرو هی )
با استفاده از تصاویری که در اختیار دارید و نام گروهی که در آن قرار گرفته اید، یک جمله ی زیبا و خلاق بنویسیدکه ارتباط با موضوع درس باشد. ( تلفیق با زبان آموزی )( به عنوان ارزشیابی پایانی نیز می توان در نظر گرفت. )
تکلیف با فاصله: (فردی)
تکمیل گزارش صرفه جویی برق و مراجعه به کنتور برق و ثبت عدد کنتور و محاسبه ی میزان صرفه جویی و تعمیم آن به یک محله ( تلفیق با ریاضی و مهارت زندگی )
تکلیف خلاقانه:
ساخت مداری که بتوان آن را قطع یا وصل کرد با کمک ابزار ساده
کشیدن شکل مداری که ساخته شده روی برگه ی کاغذ جهت ثبت در پوشه ی کار
خواندن داستان شینگا و شونگا برگرفته از کتاب یاردبستانی من علوم چهارم و رنگ آمیزی نقاشی آن و پاسخ به سوالات آن
تحقیق در باره ی الکتریسیته و انواع آن با استفاده از مطالعه ی کتاب و نوشتن خلاصه آن
طرح درس شماره2
هدف کلی
آشنا شدن با انرژی الکتریکی
اهداف جزئی و رفتاری
آشنا شدن دانش آموزان با تبدیل انرژی های الکتریکی
آشنا شدن با راه های صرفه جویی در مصرف برق
آشنا شدن دانش آموزان با وسایلی که انرژی الکتریکی در آنها به کار رفته
آشنا شدن دانش آموزا با راه های تولید انرژی الکتریکی
روش تدریس
پرسش و پاسخ، بحث گروهی
آمادگی و ایجاد انگیزه
می توان بسته به موقعیت، دانش آموزان را درنزدیکی یکی از پایه های برق برد و از نزدیک آن را مشاهده کرد و تدریس را در آنجا انجام داد.
ارزشیابی اولیه
از دانش آموزان می خواهیم تا به تصویر صفحه اول فصل نگاه کنند و سپس از آنها می خواهیم تا هر آنچه درمورد آن می دانند صحبت کنند واز این طریق به میزان اطلاعات اولیه آنها دست می یابیم.
ارائه درس
از دانش آموزان می خواهیم در گروه های خود درباره ی انرژی الکتریکی و راه های صرفه جویی از آن در زندگی روزمره و اینکه درباره ی فواید این انرژی واینکه اگر برق خانه آنها روزی قطع شود چه مشکلاتی پیش می آید گفت وگو کنند وسپس یکی از اعضای گروه نتیجه را برای کلاس ارائه می دهد ودرباره ی گزارش انجام شده، بحث وگفت وگو می شود.
ارزشیابی پایانی و جمع بندی
پرسیدن سوالاتی مانند: یک وسیله که در آن انرژی الکتریکی به کار رفته است را نام ببرید وتبدیل انرژی های آن را بیان کنید؟
درس را توسط دانش آموزان مرور کرده و هر آنچه از قلم افتاده باشد توسط معلم گفته می شود.
تعیین تکلیف
از دانش آموزان بخواهیم درباره ی انرژی الکتریکی، راه های صرفه جویی و فواید آن در زندگی روزمره تحقیقی انجام دهند وبه کلاس ارائه دهند.
طرح درس شماره3
هدف کلی
آشنایی دانش آموزان با باتری و درست کردن مدار ساده الکتریکی
اهداف جزئی و رفتاری
دانش آموزان با انواع باتری ها آشنا شوند.
دانش آموزان بتوانند مدار الکتریکی ساده بسازند.
دانش آموزان با وسایل مختلف الکتریکی آشنا شوند.
دانش آموزان به صرفه جویی در مصرف برق ترغیب شوند.
دانش آموزان می توانند شیوه تبدیل انرژی وسایل مختلف برقی را با هم مقایسه کنند.
روش تدریس
پرسش و پاسخ، بحث گروهی
رسانه های آموزشی
آوردن چند نوع اسباب بازی مختلف که با باتری کار می کنند.
ارزشیابی اولیه
چه وسایلی را می شناسید که با باتری کار می کنند؟
ارائه درس
ابتدا معلم از دانش آموزان می خواهد که به صورت گروهی نام وسایل برقی که در خانه استفاده می کنند را در جدول مربوطه بنویسند و شیوه تبدیل انرژی آن را در ستون مقابل شرح دهند. و زمان خاصی را به آنها می دهد تا کار خود را انجام دهند.
در حینی که دانش آموزان کار خود را انجام می دهند معلم بر کار گروه ها نظارت می کند و به آنها تذکر می دهد که بعضی از وسایل انرژی الکتریکی را به چند نوع انرژی تبدیل می کند. بعد از اتمام وقت از هر گروه یک نفر می آید و کار گروه را خود را برای بقیه دانش آموزان شرح می دهد و درستی یا نادرستی آن مورد قضاوت و بحث قرار می گیرد بعد از این کار از دانش آموزان می خواهد وسایلی که
جلسه قبل به آنها گفته بود را روی میز خود بگذارند.
سپس اسباب بازی هایی که با خود آورده را نیز به دانش آموزان نشان می دهد و از آنها می خواهد که محل قرار گرفتن باتری را در وسایل خود نشان دهند. سپس از آنها می پرسد که چرا این وسایل با باتری کار می کنند و بعضی از اینها به دو یا چند باتری نیاز دارند؟ بعد از اینکه هر کدام جوابی دادند توضیحات تکمیلی را معلم می گوید که باتری ها انرژی دارند و می توانند در مدار الکتریکی انرژی تولید کنند و سبب حرکت و تولید نور و… همانطور که در وسایل مختلفی که با خود آورده اید مثلا در چراغ قوه تولید نور، در ماشین کنترلی تولید حرکت می کند.
در ادامه باتری های مختلف را که با خود آورده(باتری ساعت مچی و دیواری باتری موبایل. باتری اسباب بازی و… ) را به دانش آموزان نشان می دهد و می گوید که بستگی به نوع وسیله و نیاز به انرژی مختلف باتری ها نیز متنوع اند. سپس بار دیگر گروه ها جمع می شوند و وسایل آزمایش(سیم. چراغ. باتری و میخ) را در می آورند و با راهنمایی معلم شروع به ساخت مدار الکتریکی ساده می کنند. بعد از هر گروهی که کار خود را زودتر انجام داد بخواهید که کار خود را به بقیه نشان دهد و توضیح دهد که چگونه مدار را ساخته و لامپ چگونه روشن می شود.
ارزشیابی پایانی و جمع بندی
در حین انجام آزمایش بستن مدار معلم سولاتی را از گروه ها می پرسید. مثلا دلیل استفاده از سیم در مدار، چگونه مدار را خاموش می کنید؟
ارزشیابی پایانی نیز معلم پرسش های زیر را به صورت پاور پوینت روی صفحه نمایش می دهد و دانش آموزان به انتخاب معلم جواب می دهند.
انواع باتری و کاربرد آن را نام ببرید.
چرا بعضی از وسایل به چند باتری نیاز دارند؟
تلویزیون انرژی الکتریکی را به چه انرژی تبدیل می کند؟
از هر گروه یک نفر پای تابلو می آید و یک جمله که از درس امروز یاد گرفته را برای ما می نویسد و سپس متن درس روخوانی می شود.
تعیین تکلیف
از دانش آموزان می خواهم که شکل مداری که ساخته اند را در دفتر علوم خود رسم کنند.
طرح درس شماره4
هدف کلی
آشنایی دانش آموزان با نحوه ی روشن کردن دو لامپ با استفاده از باتری
اهداف جزئی و رفتاری
دانش آموز بتواند با استفاده از وسایل مورد نیاز مدار متوالی ببندد.
دانش آموز بتواند با استفاده از وسایل مورد نیاز مدار موازی ببندد.
دانش آموز نسبت به آشنایی با انرژی الکتریکی علاقه نشان دهد.
دانش آموز نکات ایمنی در هنگام انجام آزمایش را رعایت کند.
دانش آموز در بحث های گروهی به طور فعال شرکت کند.
دانش آموز تفاوت یک مدار متوالی و یک مدار موازی را بدانند.
روش تدریس
اکتشافی هدایت شده، آزمایشی، بحث گروهی
آمادگی و ایجاد انگیزه
معلم برای ایجاد حس کنجکاوی دانش آموزان برای انجام این فعالیت، کلیپی از ساخت مدارهای جالب را به نمایش می گذارد. پس از ایجاد انگیزه، دانش آموزان را گروه بندی می کند و قبل از شروع آزمایش و دادن وسایل، به علت خطر برق گرفتگی، نکات ایمنی را گوشزد می کند.
ارزشیابی اولیه
معلم برای تعیین نقطه ی شروع این بخش از فعالیت، این سوال را از دانش آموزان می پرسد، برای یک ساخت یک مدار ساده چه مراحلی را باید طی کنیم، به ترتیب بیان کنید؟
ارائه درس
بهتر است این فعالیت در محیط آزمایشگاه انجام بگیرد تا با استفاده از وسایل ایمنی موجود در آزمایشگاه میزان خطر کمتر شود. سپس معلم وسایل لازم را که توسط دانش آموزان تهیه شده است را بررسی می کند. این وسایل عبارت اند: سیم روکش دار، باتری، چسب نواری برق، چند عدد پایه ی لامپ، چند عدد لامپ، و یک تخته ی نازک چوبی.
سپس معلم از دانش آموزان می خواهد که به طور گروهی مداری را ببندند که با آن دو لامپ را روشن کنند.
بعد از این مرحله از آنها می خواهد که شکل مداری که بسته اند را بکشند و نماینده ی گروه آن را در کلاس ارائه دهد. بعد از این مرحله از آنها می خواهد که هر گروه شکل مدار خود را با دو نوع مدار موجود در کتاب مقایسه کنند و شبیه هر کدام که بود ان را علامت بزنند. در این صورت مدار دیگر را ببندند و پیش بینی های گروه خود را در هر مدار آزمایش کنند. دانش آموزان با کمک معلم باید به این نتیجه برسند که در مداری که لامپ ها به صورت متوالی بسته شده اند، اگر یک لامپ برداشته شود. لامپ دیگر خاموش می شود ولی در مداری که لامپ ها به صورت موازی بسته شده اند، اگر یک لامپ برداشته شود، لامپ دیگری روشن می ماند.
ارزشیابی پایانی و جمع بندی
معلم هر مرحله از مراحل انجام این فعالیت را ارزیابی می کند، در صورت مشاهده ی هرگونه اشتباه در انجام این فعالیت، به اصلاح آن می پردازد. جمع بندی به همراه ارزشیابی پایانی صورت می گیرد.
ارزشیابی پایانی: معلم به طور تصادفی از هر گروه یک نفر را انتخاب می کند و از او می خواهد که مراحل ساخت یک مدار موازی یا متوالی را بیان کند؟ و یا تفاوت مدار موازی و متوالی را شرح دهد؟
تعیین تکلیف
از دانش آموزان می خواهیم که به صورت فردی فعالیت ساخت چراغ راهنما را در خانه انجام دهند وجلسه ی بعد در کلاس ارائه دهند و بهترین چراغ راهنما در نمایشگاه به نمایش گذاشته می شود.
نکات آموزشی و روش تدریس
* اهداف یادگیری
از دانش آموزان انتظار می رود در فرایند آموزش این درس بتوانند:
– با انجام فعالیت های گوناگون مانند گفت گو، مقایسه کنید، به کاربرد های انرژی الکتریکی در خانه و تبدیل این انرژی به سایر انرژی ها پی ببرند.
– برای درست مصرف کردن این انرژی راه های عملی پیشنهاد کرده و اجرا کنند.
– یک مدار ساده ی الکتریکی را بدون دستور العمل ببندند و یک کلید قطع و وصل طراحی و در مدار قرار دهند.
– لامپ ها را به طور موازی و متوالی بسته و ویژگی های این دو مدار را با هم مقایسه کنند.
– با انجام آزمایش، اجسام رسانا و نا رسانا ی الکتریکی را تشخیص دهند.
* پیامدهای درس
از دانش آموزان انتظار می رود پس پایان این درس بتوانند:
تبدیل این انرژی به سایر انرژی ها و منابع انرژی الکتریکی را در زندگی روزمره شناسایی کنند و در استفاده ی درست از انرژی الکتریکی، احساس مسئولیت کنند.
* دانستنی های درس
انرژی الکتریکی: انتقال انرژی یکی از مسائل اصلی جامعه های صنعتی امروز است. انرژی الکتریکی حاصل از انرژی ذخیره شده آب پشت سدها، سوخت ها، باد و خورشید و… ، در نیروگاه ها تولید می شود و می توان آن را با سرعت فراوان و اتلاف بسیار اندک به نقاط دوردست منتقل کرد. بنابراین یکی از مناسب ترین شکل های انرژی برای انسان، انرژی الکتریکی است. به ویژه که انرژی الکتریکی را می توان به سهولت به انرژی های دیگر مانند نور، گرما، حرکت و صوت تبدیل کرد. هیچیک از شکل های دیگر انرژی این قابلیت را ندارند. بنابراین
کارآمدترین شکل انرژی، انرژی الکتریکی است.
الکتریسیته (برق): کلمه الکتریسیته توصیف جریان یافتن الکترون ها یا جابه جا شدن آنها از جسمی به جسم دیگر است. الکترون کوچک ترین بار الکتریکی است.
بار الکتریکی: پیش از آنکه ساختار اتمی شناخته شود، مردم از وجود دو نوع بار الکتریکی در طبیعت باخبر بودند. یکی از این دو بار را می توان از طریق مالش میله شیشه ای با پارچه ای ابریشمی تولید کرد. بار تولید شده در میله شیشه ای را مثبت می خوانند. نوع دیگر را میتوان از طریق مالش میله لاکی با پارچه پشمی تولید کرد. این نوع بار را بار منفی می نامند. به آسانی می توان فهمید که این دو نوع بار با هم تفاوت دارند. آزمایش ها نشان می دهد که دو بار هم نوع (دو بار مثبت یا دو بار منفی) یکدیگر را دفع می کنند و دو بار غیرهم نوع
(مثبت و منفی) یکدیگر را جذب می کنند.
بارهای درون اتم: همه موارد (جامدها، مایع ها، گازها) از اتم ها درست شده اند. بخشی از اتم که در مرکز آن قرار دارد، هسته نامیده می شود و دارای بار مثبت است. قسمت اعظم حجم اتم ها را فضای خالی تشکیل می دهد. الکترون ها در این فضا به دور هسته در حال حرکت هستند. الکترون ها ذرات بسیار کوچک با بار منفی هستند. مقدار بار مثبت هسته دقیقاً با مجموع بارهای منفی تمام الکترون های موجود در اتم برابر است در نتیجه از نظر الکتریکی اتم خنثی است، مگر آنکه بر اثر عواملی مثل مالش دادن شیشه با پارچه ابریشمی، اتم ها الکترون از دست بدهند و یا الکترون بگیرند، در این صورت اتم ها دارای بار مثبت یا منفی خواهند شد.
هسته شامل دو ذره است که آن را پروتون و نوترون می نامند. چرم پروتون و نوترون از جرم الکترون بسیار بزرگ تر است. بنابراین جرم الکترون را به حساب نمی آورند. ذره نوترون بار الکتریکی ندارد، اما پروتون دارای بار مثبت است. بزرگی بار پروتون با بزرگی بار الکترون برابر است. در یک اتم خنثی تعداد الکترون ها با تعداد پروتون های هسته یکسان است.
رسانا و نارسانا (عایق ها): در بسیاری از جامدات و مایعات، اتم ها الکترون هایشان را به شدت در قید خود نگه می دارند. بارهای اتمی آزاد نیستند و نمی توانند از نقطه ای به نقطه دیگر بروند. موادی که تعداد الکترون های آزاد و متحرک در آن ها ناچیز است را نارسانای الکتریکی می نامند. برای نمونه پلاستیک، شیشه، چوب، نارسانا هستند و جریان برق را یا از خود عبور نمی دهند یا به سهولت عبور نمی دهند. برخی از اجسام جامد مانند فلزات با وجود اینکه در آن ها اتم ها به آسانی نمی توانند به اطراف حرکت کنند اما هر یک از اتم ها، در حالت کلی، یک یا دو الکترون از دست می دهند، در این صورت این الکترون ها آزادند تا در محیط فلز حرکت کنند. این الکترون ها در حرکت از نقطه ای به نقطه دیگر بار منفی شان را با خود حمل می کنند. اجسامی که تعداد الکترون های آزاد متحرک در آنها زیاد است، رسانای الکتریکی نام دارند. در این اجسام الکتریسیته به سهولت جریان می یابد. امروزه بعضی مواد وجود دارند که از نظر رسانایی الکتریکی بین اجسام رسانا و نارسانا قرار دارند، این موارد را نیمه رسانا می نامند و در صنعت الکترونیک اهمیت فوق العاده ای دارند، مثل عنصرهای ژرمانیوم و سیلسیوم.
جریان الکتریکی: وقتی با یک لامپ و سیم های رابط و باتری یک مدار ساده را تشکیل می دهید، مشاهده می کنید که لامپ روشن می شود. در واقع در این مدار، جریان الکتریکی دارید. باتری با انرژی ای که به الکترون ها می دهد، موجب جاری شدن آن ها در مدار می شود. این انرژی در اجزای مختلف مدار به انرژی های دیگر تبدیل می شود، مثلاً در لامپ به انرژی گرمایی و نورانی تبدیل می شود. انرژی الکتریکی باتری ها از انرژی شیمیایی که دارند، تامین می شود.
جهت جریان برق در یک مدار ساده: جهت جریان الکتریسیته در مدار به دو صورت نشان داده می شود. جهت واقعی جریان الکتریسیته از قطب منفی باتری به قطب مثبت است. اما در مدار، جهت قراردادی جریان را به کار می برند که از قطب مثبت باتری به منفی است. علت آن است که فیزیکدانان در ابتدا گمان می کردند در رساناها تنها بارهای مثبت می توانند جاری شوند. به همین علت، جهت جریان الکتریکی را براساس حرکت بارهای مثبت انتخاب کردند در صورتی که جریان واقعی همان جهت حرکت الکترون هاست.
* راهنمای آموزش
آمادگی از قبل از یک هفته:
قبل از شروع آموزش از گروه های دانش آموزی بخواهید با کمک شما وسیله های مربوط به فعالیت های این درس را تهیه کنند.
بررسی صفحات کتاب:
در این درس به انرژی الکتریکی که یک انرژی مهم و پرمصرف است پرداخته می شود،. در تصویر عنوانی سیم های برق دیده می شود که انرژی الکتریکی از راه این سیم ها و کابل ها به خانه ها و مدرسه ها کار خانه ها و… منتقل می شود. دانش آموزان را در یک بحث عمومی درباره تصویر عنوانی شرکت دهید و از آن ها بخواهید پرسش هایی را درباره ی این تصویر طرح کنند.
با این پرسش که اگر برق نباشد با چه مشکلاتی روبه رو خواهید شد، دانش آموزان را در یک گفت وگوی کلاسی درباره ی اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی روزمره شرکت دهید. پاسخ ها را بشنوید، از آن ها بخواهید وسیله هایی که در خانه با برق کار می کنند را نام ببرند.
دانش آموزان فعالیتی را به طور گروهی انجام می دهند. آن ها باید در جدولی که داده شده، نام وسایل برقی خانه خود را بنویسند و مسخص کنند انرژی الکتریکی به کدام انرژی تبدیل می شود؟ در بعضی وسایل، ممکن است انرژی الکتریکی به دو یا چند شکل دیگر تبدیل شود، مثلاً در تلویزیون، انرژی الکتریکی به انرژی نورانی، صوتی و گرمایی تبدیل می شود. از دانش آموزان بپرسید: چه وسایلی را می شناسند که با باتری کار می کند؟ چند نوع باتری می شناسند؟
قبل از آموزش این درس دانش آموزان بخواهید وسایلی که به باتری نیاز دارند مثل اسباب بازی، چراغ قوه و… را به کلاس بیاورند. از آن ها بخواهید محل قرار گرفتن باتری ها را نشان بدهند. بپرسید چرا بعضی از این وسایل به تعداد بیشتری باتری نیاز دارند؟ آن ها را هدایت کنید تا به این نتیجه برسند که باتری ها انرژی دارند و می توانند در مدار، انرژی الکتریکی تولید کنند و سبب حرکت، تولید نور و… بشوند.
در صفحات بعدی هدف فعالیت ساخت یک مدار ساده است. دانش آموزان با بستن لامپ و باتری و به وسیله ی سیم های رابط لامپ را روشن می کنند: قبل از جلسه فهرست وسایل لازم را با گروه ها مرور کنید تا همه گروه ها برای انجام فعالیت آماده باشند. اجازه دهید دانش آموزان به اندازه کافی حالت های ممکن برای روشن کردن لامپ را تجربه کنند.
بهتر است روکش انتهای بعضی سیم ها را جدا کنید و بعضی سیم ها روکش داشته باشند تا دانش آموزان خود به نحوه استفاده از سیم و نقش آن پی ببرند. از گروه هایی که توانستند لامپ را روشن کنند بخواهید شکل بسته شدن لامپ و باتری و سیم را در دفتر علوم خود بکشند. اجازه بدهید گروه ها از تجربه های یکدیگر استفاده کنند تا اشکالات کار را خودشان برطرف کنند. این کار اعتماد به نفس آنان را افزایش می دهد.
به دانش آموزان آموزش دهید که آن ها یک مدار الکتریکی ساخته اند. اکنون بدون آن که دانش آموزان را راهنمایی کنید اجازه دهید با یک سیم و لامپ و یک باتری لامپ را روشن کنند. از دانش آموزان بخواهید در مداری که ساخته اند لامپ را خاموش و روشن کنند و از آن ها بخواهید یک کلید قطع و وصل مانند مدار شکل کتاب بسازند و با آن لامپ را خاموش و روشن کنند. از گروه ها بخواهید طرح دیگری برای ساخت کلید ارائه دهند. از آن ها بخواهید شکل مدار با کلیدی که طراحی کرده اند را رسم و آن را اجرا کنند و در معرض تماشای همه کلاس قرار دهند.
از گروه های دانش آموزی، بخواهید مداری را رسم کنند که با آن بتوان دو لامپ را روشن کرد. و شکل مدار گروه خود را بکشند و با شکل های کتاب مقایسه کنند. از گروه های داوطلب بخواهید شکل مدار خود را به کلاس ارائه کنند.
دانش آموزان باید دو مدار که لامپ ها در یکی به صورت متوالی و در دیگری موازی هستند را ببندند و پیش بینی گرو هشان را آزمایش کنند. آن ها باید به این نتیجه برسند که در مدار با لامپ های متوالی، اگر یک لامپ را بردارند، همه ی لامپ ها خاموش می شوند. در مدار لامپ های موازی اگر یک لامپ را بردارند، سایر لامپ ها روشن می مانند.
دانش آموزان با انجام آزمایش و بستن مدار ساده، اجسام رسانا و نارسانا را شناسایی و به دو گروه طبقه بندی می کنند. از آن ها بخواهید مداری مطابق شکل کتاب ببندند و قبل از آنکه موادی را بین دو سر سیم قرار دهند، پیش بینی کنند که با قراردادن کدام یک از مواد در مدار، لامپ روشن نمی شود و پیش بینی خود را در دفتر علوم یادداشت کنند.
مثلاً:
1. پیش بینی می کنم اگر پاک کن یا سکه یا مداد را در مدار بگذاریم، لامپ روشن می شود.
2. پیش بینی می کنم اگر گیره کاغذ یا قاشق فلزی را در مدار بگذاریم، لامپ روشن نمی شود.
پس از آزمایش، نتیجه درست را در جدولی مثل جدول کتاب این صفحه ی کتاب وارد کنند. سپس از گروهچها بخواهید پیش بینی های خود را بخوانند و جدول را به کلاس ارائه دهند و بگویند کدام پیش بینی ایشان درست بوده است؟ سپس مفهوم مواد رسانا و نارسانا را آموزش دهید.
فعالیت آخر درس: برای انجام فعالیت این صفحه اجازه بدهید بچه ها در گروه خود راه هایی برای صرفه جویی در مصرف برق و سوخت ها ارائه دهند و همه در یک گفت وگوی کلاسی شرکت کنند. از آن ها بخواهید وقتی فیش برق را دریافت کردند، صرفه جویی را شروع کنند و مبلغ و مقدار مصرف را با فیش دوره بعدی مقایسه کنند. آن ها از کار خود یک گزارش کامل تهیه کرده و به کلاس ارائه دهند. در این گزارش آن ها باید رونوشت فیش ها را نیز ارائه کنند. این فعالیت، زمان طولانی لازم دارد. از دانش آموزان بپرسید اگر همه خانواده های محله شما این صرفه جویی را انجام دهند، چه مقدار در هزینه و مصرف برق صرفه جویی می شود؟ این پرسش را به همه شهرها و کشور تعمیم دهید تا دانش آموزان به اهمیت مصرف درست انرژی، پی ببرند.
سوالات درس با جواب
1- الکتریسیته چیست؟
جواب: الکتریسیته همان جریان برق درون سیم ها است.
2- رسانا به چه اجسامی گفته می شود؟
جواب: به اجسامی مانند میخ و سیم که جریان الکتریسیته از آنها عبور می کند.
3- نارسانا به چه اجسامی گفته می شود؟
جواب: به اجسامی مثل پلاستیک و پاک کن که جریان الکتریسیته از آنها عبور نمی کند.
4- یکی از کارآمدترین و پاک ترین شکل های انرژی کدام است؟ چرا؟
جواب: انرژی الکتریکی، زیرا می توان آن را به انرژی های دیگری مانند نور، گرما، حرکت و صوت تبدیل کرد.
5- آیا انرژی الکتریکی قابل ذخیره کردن است؟
جواب: بله
6- اگر برق خانه شما یک هفته قطع شود با چه مشکلاتی روبرو می شوید؟
جواب: همه جا تاریک می شود، تمام وسایل برقی از کار می افتد، مواد غذایی داخل یخچال فاسد می شود، از وسایل ارتباطی نمی توانیم استفاده کنیم.
7- انرژی الکتریکی در کجا تولید می شود؟
جواب: در نیروگاه های برق
8- انرژی الکتریکی چگونه به خانه و بیمارستان و… منتقل می شود؟
جواب: از طریق کابل ها و سیم ها
9- بیشتر وسایلی که از آنها استفاده می کنیم با چه انرژی کار می کنند؟
جواب: انرژی الکتریکی
10- منبع مورد نیاز مدار الکتریکی چیست؟
جواب: باتری ها
11- چرا در برخی وسایل بیش از یک باتری به کار می رود؟
جواب: برای قدرت بیشتر و به کار اندازی
12- اجزای مدار الکتریکی را نام ببرید.
جواب: کلید قطع و وصل، سیم های رابط، لامپ و منبع انرژی
13- چرا در برخی وسایل بیش از یک باتری به کار می رود؟
جواب: چون برخی وسایل برای کار کردن به انرژی الکتریکی بیشتری نیاز دارند. تعداد باتری ها بیشتر شود. مقدار الکتریکی ذخیره شده بیشتر می شود. در نتیجه مقدار انرژی الکتریکی که آزاد می شود بیشتر است.
14- وقتی لامپ روشن می شود. انرژی از چه شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود؟
جواب: انرژی الکتریکی به انرژی نورانی و گرمایی تبدیل می شود.
15- اگر بخواهیم در یک مدار لامپ را روشن و خاموش کنیم باید چه تغییری در مدار به وجود آوریم؟
جواب: با ساختن یک کلید می توانید لامپ را روشن و خاموش کنیم.
16- باتری می تواند……………………. را ذخیره کند.
جواب: انرژی الکتریسیته
17- از نوار چسب در مدار الکتریکی چه استفاده ای می شود؟
جواب: برای عایق کردن قسمتی از سیم که لخت شده است. چون چسب پلاستیکی است و نارسانا می باشد.
18- مدار الکتریکی چگونه کار می کند؟
جواب: الکتریسیته به وسیله سیم از باتری جاری می شود، لامپ را روشن می کند، پس از روشن کردن لامپ ها، الکتریسیته از سیم دیگر به
19- رسانای الکتریکی را تعریف کنید.
جواب: اجسامی که جریان الکتریسیته از آنها عبور می کند. مثل: میخ، قیچی، سکّه