أكتشف بنفسك : الصفحة الرئيسية > أنشطة > مواد و خامات > متمازجات/محاليل > حالات المادة
سلسلة دراسية: : حالات المادة  [الدورات ٢ و ٣]
حالات المادة
  Equipe "La main à la pâte" (لمزيد من المعلومات)
مؤلفون
 

تقدم تلك السلسلة على مدار ١١ حصة دراسة حالات المادة وتغيرات حالتها إلى تلاميذ لم يسبق لهم تناول هذه المواضيع خلال المراحل الدراسية السابقة. كما تشتمل على كل ما كان يمكن أو كل ما كان ينبغي القيام به في وقت سابق مثل استخدام الترمومتر على سبيل المثال

ملخص
 
٠١/٠١/٢٠٠١
تاريخ النشر : 
 

١.١ من ناحية المعرفة
تـوجـد المادة (وهي هنا الماء أساسا) في ثلاث حالات مختلفة (الصلبة والسائلة والغازية).
يتم الاحتفاظ بطبيـعة المادة المعنية خلال الانتقال بين تلك الحالات الثلاثة؛ ويختلف هذا عن حالة التحول الكيميائي حيث تتغير المتفاعلات المختلفة نتيجة للتحول (مثال التيارات: احتراق، طهي).
إن تغير الحالة قابل للانعكاس (من الصلب إلى السائل إلى الغاز) كما تحدث عند درجات حرارة محددة. وتبقى درجة الحرارة ثابتة خلال فترة الانتقال بأكملها (حالة الأجسام النقية فقط).
تعميم مفهوم الحالات المختلفة ليشمل مواد أخرى بخلاف الماء (خاصية عامة للمادة).
عمل رسمٍ توضيحيّ تلخيصيا لتغير الحالة.
التعرف على درجات الحرارة التي يمكن مقابلتها حولنا.
١.٢ من ناحية الطرق:
خلق مناهج علمية:
- المنهج الفرضي الاستنباطي (وضع النظريات، وإجراء الاختبارات، ثم التصديق على تلك النظريات أو رفضها).
- المنهج الاستقرائي ("يولد" القانون من مشاهدة ظاهرة قابلة للتكرار ويعمم تحت رقابة المعلم)
- المنهج الاستنتاجي (نموذج مقدم يسمح بتفسير ظاهرة)
تحديد مناهج تجريبية موثوقا بها:
- تعريف المؤشرات، واختيار المؤشرات التي سيتم تغييرها...
- الحاجة إلى القياس (آلات للقياس، الدقة...)
١.٣ من ناحية التقنيات:
قياس درجات الحرارة
- الأنواع المختلفة من الترمومترات، ومتى يمكن استخدامها؟ كيف نقرأ درجة الحرارة قراءة صحيحة؟
- كيف يمكن التبريد أو التسخين؟ تنظيم عمليات التناول:
- استخدام المصنوعات الزجاجية، قياس كميات الماء
- قياس درجة الحرارة على فترات منتظمة، استخدام الساعة، استخدام الكرونومتر...
١.٤ من ناحية التطبيق اللغوي والكتابي
إثراء مفردات التلاميذ، وتوعيتهم إلى الاختلافات بين المصطلحات المتقاربة أو المتشابهة.
تنمية نوعٍ مختلفٍ من التقاريـر الكتابية (بيان، وصف التناول، "تحدي" علمي للطرح على فصل آخر...)
تناول الرسم والمخطط والرسم التوضيحي...
استخدام الجداول والرسوم البيانية والمنحنيات...
توضيح مضمون الرسم التوضيحي، واستخدام الرموز

هدف
 

تقدم الحصص:
٣.١  لماذا نقيس درجة الحرارة؟ ٤٥ دقيقة
٣.٢  قياسات درجات الحرارة ودقة قياسها: ٣٠ دقيقة
٣.٣  الماء والثلج: ٣٠ دقيقة
٣.٤  ذوبان الثلج: تحضير التجارب: ٣٠ دقيقة
٣.٥  ذوبان الثلج: ٦٠ دقيقة
٣.٦  الخليط المبرد: ٣٠ دقيقة
٣.٧  تجمد الماء: ٤٥ دقيقة
٣.٨  يزيد حجم الماء عندما يتجمد (تحضير): ٢٠ دقيقة
٣.٩  يزيد حجم الماء عندما يتجمد (تابع): ٢٠ دقيقة
٣.١٠ يزيد حجم الماء عندما يتجمد (النهاية). وماذا عن الكتلة

المدة الزمنية:
 
 

إن هذه السلسلة هي نتاج عمل تم القيام به مع تلاميذ الصف CM١ في إطار بحث بالتعاون مع المعهد القومي للبحث التربوي. لقد قام مشاهدون من خارج المدرسة لا علاقة لهم بالتلاميذ بمشاهدة وتسجيل تلك الحصص التي قامت المعلمة الاعتيادية للفصل بتنظيمها وإدارتها. تمثل تلك الاقتراحات ثمرة عمل تصوري مسبق مع المعلمة ومشاهدة وتحليل ما جرى فعلا بالفصل. كما تم أخذ النجاحات والصعوبات والفشل في الاعتبار.

اختيار طريقة تنظيم الحصص:

حصص قصيرة ومتعددة
نقترح القيام بحصص قصيرة وذات أهداف محددة بدلا من حصص طويلة. الفائدة:
تفادي الحصص الطويلة التي يتم التطرق فيها للعديد من المعارف و/أو التقنيات الجديدة (ضد زيادة الحمولة الإدراكية)
تسهيل البرمجة المنطقية للتعليم
تسهيل توجيه الحصص بالفصل (تنفيذ أكثر قابلية للتكيف، المؤسسية التدريجية للمعارف، إشراف أكثر فاعلية على المكتسبات...)
التقليل من الأخطار التي يتم التعرض لها عندما "يـخفق" التناول!
جعل اللجوء إلى الكتابة ضروريا للاحتفاظ بأثر أو ذاكرة للنشـاطـات السابقة.
السماح بالتفاعل مع الأسر، فيتمكن التلاميذ من العودة إلى المنزل محملين بالأسئلة.

كراس التجارب:

يمتلك كل تلميذ كراسا للتجارب على قدر المستطاع. مازال شكل هذا الكراس قيد المناقشة، فهناك العديد من الأشكال المحتملة:
أن يكون الكراس "مستقلاً" تماما ويقوم التلميذ بتدوين نتائج مشاهداته وقياساته بالصورة التي يريدها بلا أي تدخل من قبل المعلم.
أن يكون الكراس "شبه مستقل"، فيدون التلميذ مشاهداته به ولكن تبعا لتخطيط عام يفرضه المعلم أو يتم التوصل إليه ومناقشته تدريجيا (فمثلا: ما هي المشكلة التي نواجهها، وما هي النظرية التي توصلت إليها، وأي تجربة سأقوم بها، وما هي النتيجة، وما هي الخلاصة ...؟)
أن يكون الكراس "مزدوجـاً"، به جزء "مستقل" وجزء مؤسس محدد فيه ما ينبغي إعداده جماعيا وما سيبقى كأثر "رسمي" لما تم القيام به، وما تم التصديق عليه والاحتفاظ به...
لا تستنفذ تلك الأشكال الاختيارات الممكنة لكراس التجارب!

"الطقس العلمي":
نقترح القيام بإنشاء "طقوس علمية" بحيث يتم إدراج النشـاطات العلمية بصورة منتظمة وطبيعية في حياة الفصل. فعلى سبيل المثال: يتم تخصيص عشر دقائق كل يوم لقياس درجات الحرارة بالداخل وبالخارج، فنقوم ببيان أرصادي، أو مشاهدة حالة تطور زرع أو تربية، نروي ونطعم، ونقوم بتسجيل ساعة شروق وغروب الشمس، والاتجاهات التي تحدث بها كل من تلك العمليتين، ونقـوم بتسجيل النتائج، وإتمام الجـداول... وهكذا تجد نـشاطـات عديدة مكانها ويتم الإعداد لأعمال لاحقة أكثر تعمقا بخصوص مسألة معينة. يمكن إسناد تلك النـشاطـات إلى فرق من التلاميذ مسئولة عن "ملف علمي" محدد.

الحصة الأولي:لماذا يتم قياس درجة الحرارة؟

الأهداف:

يعد ساخن/بارد مفهومـاً اعتباريـاً بالنسبة لنا.
الحاجة إلى الاستعانة بآلات القياس
تعلم كيفية قراءة الترمومتر قراءة صحيحة
تقديم أنواع الترمومترات المختلفة
المساهمة في إحداث مفهوم القياس (متعلقا بمفهوم الوحدة)

الأدوات الازمة :

ترمومترات متنوعة
أكواب
ماء ساخن وماء بارد وماء فاتر
الاستعانة بأجسام موجودة بالفصل

تنظيم الفصل:
ليس هناك تنظيمٌ محددٌ ولكن ينصح بتقسيم الفصل إلى مجموعات مكونة من ٤ تلاميذ.

طرح المشكلة:

الدخول إلى الموضوع عن طريق طرح سؤالٍ على شاكلة مثلا...
... كيف يمكن أن نعرف ما إذا كان الجو ساخنا أو باردا، أو ما إذا كان شيء ساخنا أو باردا؟
... أو أي صيغة أخرى تكون ملائمة أكثر.
إجابات التلاميذ المحتملة (ينتظر نوعان على الأقل):

اجابات تستعين بالحواس:

- نلمس، "نرى" بواسطة اليد...
- نحس إذا كان ساخنا أو باردا، أو إذا كان الجو ساخنا أو باردا...

إجابات تستعين بالترمومتر:

- نقيس ونقرأ درجة الحرارة...
- نتناول ترمومترا...
استرجع تلك الإجابات لمناقشتها على التوالي.
التشكيك في الحواس:
لمس أجسـامٍ متنوعة ومحاولة الاتفاق على كونها ساخنة أو باردة (أجسام ذات درجات حرارة مختلفة وكذلك أجسام تعطي أحساسا مختلفا عند نفس درجة الحرارة كالخشب والمعدن). ونلاحظ صعوبة التوصل إلى اتفاق.
تجارب يقترحها المعلم:

- كوب ماء ساخن، وكوب ماء فاتر، وكوب ماء بارد.
- سبابة اليد اليسرى بالماء الساخن وسبابة اليد اليمنى بالماء البارد
غمر هاتين الإصبعين بالماء للحظات (لدقيقة تقريبا)
- وضعهما بعد ذلك بالماء الفاتر. ملاحظة الإحساس المختلف وبالتالي عدم القدرة على الوثوق بحواسنا.
تعد هذه التجربة الأخيرة مشهديه وشديدة الجذب بالنسبة للتلاميذ، كما يمكن إجراؤها داخل كل مجموعة. تتطلب إذا وقتا لتنفيذها حيث يتم توزيع الأدوات، الثلاثة أكواب وهى كوب الماء الساخن والبارد والفاتر... ولكن سيتمكن التلاميذ جـميعهم من إجراء تلك التجربة!
وهناك اختيار آخر وهو تكرار التجربة عدة مرات فقط بركن من الفصل والطلب من بعض التلاميذ القيام من أماكنهم. يتم كسب بعض الوقت ولكن لا يقوم كل التلاميذ بالتجربة مما قد يـوجـد لديهـم خيبة أمل!

استخدام الترمومتر:

يسمح الجدال حول التجربة السابقة إلى التوصل بسهولة إلى عدم سماح حواسنا بتحديد ما هو ساخنٌ وما هو باردٌ بدقة. فيتم عندئذ اقتراح استخدام الترمومتر كحل سواء كان ذلك مبادرة من قبل التلاميذ أو من قبل المعلم في حالة عدم قيام التلاميذ بذلك.
علاوة إلى ذلك، يسمح الترمومتر بتفادي الحرق (درجات الحرارة القصوى).
إذا لم يكن قد سبق للتلاميذ استخدام الترمومتر المزود بعمود، فسيكون من الضروري تخصيص بعض الوقت:
- لوصف الترمومتر (الخزان والأنبوب والكحول والتدريج...)
- الطريقة السليمة لاستخدامه (تركه لبعض الوقت بمكانه، يجب أن يتم غمر الخزان جيدا في السائل...)
- الطريقة الصحيحة لقراءة درجة الحرارة (وضع التدريج في مستوى العين)

أنواع الترمومترات المختلفة: 

يمكن عرض أنواعٍ مختلفة للترمومترات:
- الترمومتر الكحولي
- الترمومتر المزود بإبرة
- ترمومتر النهاية القصوى والنهاية الصغرى
- الترمومتر الرقمي المزود بمجس...الخ.
يسمح الترمومتر الرقمي ذو المجس بالرجوع إلى تجربة لم يتم استغلالها: الإحساس المختلف عند لمس الخشب والحديد! يمكن التحقق عند لصق المجس بواسطة شريط لاصق أن قرص الطاولة وأرجلها لهـا نفسهـا درجة الحرارة وحتى وإن بدا لنا القرص ساخنا والأرجل باردة...
إن هذا النوع من الترمومترات عملي للغاية: قراءة سهلة، مجس بآخر كبل قد يبلغ طوله مترين... ولكن تعطى درجة الحرارة بـ١/١٠ من الدرجة، كما إن هذا الكسر العشري قد يتغير بكثرة خلال القياس.
يمثل هذا صعوبة خاصة عند التعامل مع التلاميذ

 
الآثار (المستندات) الكتابية:

تتيح كل تلك الـنشـاطات الفرصـة إلى القيام بالكتابة والرسوم التوضيحية و/أو الرسوم:
- الوصف والتعليق على التجارب التي تم إجراؤها
- وصف ورسم الترمومتر أو الترمومترات
- بطاقة عن الاستخدام السليم للترمومتر
وسوف نستفيد من ذلك لتسجيل أوجه التشابه والاختلاف بينهـا. يمكن تحقيق مقاربة تكنولوجية في صورة دراسة مشروع تقني (احتياجات ووظائف وحلول تقنية متنوعة...)


الحصة الثانية: قياسات درجات الحرارة حولنا، ودقة قياس درجات الحرارة: 

الأهداف: 

- أيجـاد مقياس لدرجات الحرارة التي يمكن مقابلتها في بيئتنا اليومية
- تعزيز تعليم كيفية القراءة الصحيحة للترمومتر
- مناقشة دقة القياسات أو الوثوق بآلات القياس.

الأدوات اللازمة: 

- أنواعٌ مختلفة من الترمومترات
- الاستعانة بأجسام موجودة بالفصل ثم بالمنزل...

تنظيم الفصل: 

ليس هناك تنظيمٌ محددٌ، حيث يتم إجراء الجزء الأساسي من العمل من خلال مناقشة داخل الفصل وانتقال مجموعات صغيرة من التلاميذ.

طرح المشكلة: 

ادخل إلى الموضوع عن طريق مناقشة عامة بالفصل ابدأها مثلا بسؤال من نوع...
... في رأيكم كم تبلغ درجة الحرارة بالفصل؟
يتم تسجيل إجابات التلاميذ في جدول بلا تعليق من جانب المعلم.
يتم طرح أسئلة أخرى لتوسيع نطاق التكهنات: وفي الممر؟ في الخارج؟ في الظل؟ الثلاجة؟ وأعلى جهاز التدفئة الخاص بالفصل؟ وبالماء البارد؟ وبالماء الساخن؟ ستوجد سلسلة من درجات الحرارة التي ينبغي تقييمها بشرط التمكن من قياسها. ويتعلق الأمر بعمل جدول للتوقعات تدريجيا كالتالي:

 

الأماكن المعنية  توقعات درجة الحرارة 
قاعة الفصل ١٢º ،٢٥º، ٦٠º 
بالخارج ٢٠º، ١٢٠º، ٤º 

بيان درجات الحرارة:
يتم وضع ترمومتر (ومن الأفضل أكثر من ترمومتر) بالأماكن المذكورة. يتم إعداد بيان درجات الحرارة مما يسمح بملء جدول المقارنة.

 

الأماكن المعنية توقعات درجة الحرارة  درجات الحرارة التي تم قياسها
قاعة الفصل ١٢º ،٢٥º، ٦٠º  ٢٢º
بالخارج ٢٠º، ١٢٠º، ٤º  ٨º

 خطوات بديلة:
يعد العرض السابق هو الاختيار الذي يـسمح بإعداد حصة قصيرة إلى حد ما عن الموضوع. وإليك اختيار مستوفي أكثر ولكنه أطول، يسمح بالتطرق إلى القياس مع تساؤل حول مدى إمكانية الوثوق بآلات القياس ونوعية القياس الذي يقوم به التلميذ...
إن الخطوات العامة هي نفسها ولكن يتم عمل التوقعات بصورة فردية من خلال ملء جدول للتوقعات يقترحه المعلم. فلا يتشارك التلاميذ في عمل التوقعات.
وباستخدام الطريقة الجماعية الأولى، قد تتأثر بشدة درجات الحرارة التي يعلنها التلاميذ بالدرجات الأولى التي تم تسجيلها (تأثير العقد...): "إذا قام المعلم بتسجيل هذا بالجدول، فهذا يعني أنه ليس خاطئا تماما...". سوف يسمح هذا النشاط الفردي لبعض التلاميذ بالإقدام على التكهن بدون أي رقابة.
ولقد تم وضع ترمومتر أو أكثر بكل مكان مطلوب توقع درجة حرارته. وسوف يعد كل تلميذ (أو مجموعة من التلاميذ المختارة) فرديا بيان بدرجات الحرارة. ثم يدونه بالجدول الخاص به دون الإعلان عنه. يمكن عندئذ إعداد الجدول التالي عن طريق المشاركة:

الأماكن المعنية توقعات درجة الحرارة  درجات الحرارة التي تم قياسها 
    الترمومتر الأول الترمومتر الثاني
قاعة الفصل ١٢º ،٢٥º، ٦٠º ٢١º، ٢٢º، ٢٢º، ٢١º ٢٠º، ٢١º، ٢١º، ٢٠º
بالخارج ٢٠º، ١٢٠º، ٤º  ٨º، ٩º، ٩º، ٩º ٨º، ٨º، ٧º، ٨º


يمكن بالتالي الرجوع إلى شروط القياس انطلاقا من تلك النتائج المختلفة:
- يجب قياس درجة الحرارة بعناية
- وضع العين على الارتفاع الصحيح، بمعنى أن تكون على مستوى خط التدريج التي بلغه عمود السائل
- الانتظار للحظة حتى تستقر درجة الحرارة المشار إليها
- لا تشير كل الترمومترات بالضرورة إلى نفس درجة الحرارة
- تعطي بعض الترمومترات قراءة بكسر عشري
- ...
يسمح هذا بالتفريق بين الأخطاء الناجـمة مـن سوء القياس والأخطاء الصـادرة عن آلات القياس. يمكن الاتفاق على مبدأ (يصعب إثباته علميا بهذه المرحلة) بخصوص دقة القياس: فمثلا، "نقيس إلى نصف درجة تقريبا ونكبر الكسر العشري..." ولماذا لا نستغل ذلك للبدء في تقديم مفهوم المتوسط؟

امتداد الأبحاث الشخصية بالمنزل:
يتعلق الأمر بتوسيع دائرة قياسات درجة الحرارة. يجب أن يقوم التلاميذ بملء جدول للقياسات لديهم بالمنزل. فعلى سبيل المثال: 

 المكان درجة الحرارة
المطبخ
 
حجرة النوم  
الشرفة
 
درج الخضار بالثلاجة  
درج مكعبات الثلج بالثلاجة  
المجلدة  
الماء الساخن المنزلي  
الماء البارد المنزلي  

سوف يسمح استغلال تلك النتائج في وقت لاحق بعمل مقياس يمكن الرجوع إليه خاص بدرجات الحرارة التي يمكن مقابلتها في البيئة اليومية. يمكن خلال هذه الحصة الخروج عن الموضوع للتطرق إلى تأمين السلامة المنزلية والتحذير من الحرق بالنار وكذلك بالماء الساخن.
يتم تحديد التلاميذ الذي لا يمتلكون ترمومترا بالمنزل؛ وفي هذه الحالة يتم إقراضهم ترمومترا.
وهناك مسألة حساسة وهي درجات الحرارة المرتفعة جدا، في الواقع درجة حرارة الماء شديد السخونة. كيف يمكن قياسها؟ ليس من المتوقع هنا استخدام الماء المغلي:
- أولا ينبغي أن يأتي ذلك عند دراسة الانتقال من سائل إلى غاز
- ثم من النادر يـعد ترمومتر يصل إلى ١٠٠ درجة
- وأخيرا يمثل هذا مشاكل خطيرة فيما يتعلق بتأمين السلامة.
فنجد هنا حلقة وصل بين ذلك ومسائل تأمين السلامة المنزلية.
يسمح هذا البحث المنزلي بالإضافة للأهداف التعليمية إلى إعلام الأهالي بالنشـاطات العلمية والتفاعل معهم.


الحصة الثالثة: الماء والثلج  

نقترح هنا حصة أولى قصيرة تـعتمد على النواحي النوعية وتستهدف تمهيد الطريق من أجل حصة لاحقة طويلة تـعتمد على القياسات.

الأهداف: 

- يعتبر كل من الماء والثلج حالتين لنفس المادة.
- يوجد الثلج عند درجات حرارة أقل من صفر
- يوجد الماء عند درجات حرارة أعلى من صفر
- تحدث عملية الانتقال عند درجة حرارة صفر
- تقديم المفردات العلمية

الأدوات اللازمة: 

- ترمومترات
- أوانٍ (أوعية وأوانٍ صغيرة...)
- مكعبات ثلج

تنظيم الفصل: 

ورش مكونة من ٤ تلاميذ

التطرق إلى المشكلة:
من المحتمل أن يكون من المعروف في حالة تلاميذ المرحلة الثالثة أن كلاًّ من الماء والثلج مكونان من نفس المادة. ومع ذلك ينبغي التأكد من ذلك وخاصة في حالة تلاميذ الصف CE٢. وتسمح المناقشة في الفصل من التحقق من ذلك. فإذا اتضح أن هذا المفهوم لم يتم إدراكه فسينبغي عندئذ تناول تجارب المراحل السابقة من جديد: مشاهدة ورسم مكعبات الثلج التي تذوب.
وفي المقابل، فلا شك من أن درجة الحرارة التي تحدث عندها عملية الذوبان هي الصفر ليست بمعرفة مشتركة. ومع ذلك فسيكون العمل السابق قد مهد لهذا العمل.
وسيسمح الجدال الذي يتناول القياسات التي تم عملها سابقا بالاتفاق على التالي:
- بالمجلدة (د =؟)، نجد ثلجـاً
- بدرج مكعبات الثلج (د =؟)، نجد ثلجـاً
- بالخانات الأخرى بالثلاجة (د =؟)، نجد ماء
- في الغرفة (د =؟)، نجد ماء
سؤال: ما هي درجة الحرارة التي يتحول عندها الثلج إلى ماء؟
يتعلق الأمر بدراسة مسبقة، للحصول على فكرة عن درجة الحرارة التي يتم مشاهدتها. إن دراسة التغير على مرور الوقت مع إبراز درجات التسيل معدة لحصص لاحقة. وبالتالي فإن تلك الحصة قصيرة نسيبا.
- توزيع الثلج المجروش داخل الأواني
- قياس درجات الحرارة ومقارنة النتائج
- قياس درجات الحرارة والاحتياطات التي ينبغي اتخاذها:
- وضع الترمومتر جيدا داخل خليط ثلج/ماء
- عدم سحبه من أي مكان
- إذا كان ينبغي سحبه، فيجب العمل سريعا
- التأكد أن كل تلميذ يستطيع القياس
لكسب الوقت، يمكن استعمال مكعبات الثلج هنا ولكن يفضل استعمال الثلج المجروش. فإذا لم يكن متاحـاً لك آلة لجرش الثلج، فبإمكانك القيام بذلك بسهولة عن طريق وضع مكعبات الثلج داخل خرقة و/أو كيس بلاستيكي ثم دقة بواسطة شاكوش. تستغرق تلك عملية وقتا ليس بالقليل. ويمكن للتلاميذ القيام بها إذا أعدت ركنا خاصا لهذا العمل. قد يعـوق استخدام الشاكوش العمل في بعض الظروف.
لذا يمكن أن نسـتبدل به الحصى (الكبير لتفادي طرق الأصابع!) أو حتى بالمطرقة.
أي كانت درجة حرارة مكعبات الثلج في البداية فإن تلك العملية الميكانيكية ستقود إلى درجة حرارة الذوبان، لا ينبغي الاعتماد على تلك العملية للحصول على ثلج درجة حرارته -٥º!
ولا يجب أن نندهش من أن درجة الحرارة المقروءة ما أن يتم وضع الثلج المجروش بالإناء ليست صفرا! فهذا لا يعني أن الترمومترات خاطئة بالضرورة. فإن صفر هي درجة حرارة ذوبان الثلج المصنوع بواسطة ماء مقطر تحت ضغط ١ جوية. ولكننا لا نعمل في هذه الظروف، فهناك أملاح مذابة في الماء المستخدم ولا يمكن التحكم في الضغط... يجب التطرق لتلك المسألة مع التلاميذ. فمثلا ينبغي أن يقال أن درجة حرارة صفر قد حصل عليها علماء يعملون بمعامل في ظروف أفضل بكثير من ظروفنا. وسيسمح القيام بعمل حول تجمد الماء المالح في وقت لاحق بالرجوع إلى هذه المسألة.

الأثر: 

- الثلج المجروش، مزيج من الثلج والماء عند درجة حرارة صفر.
- يمكن الحصول على الثلج عند درجة حرارة أقل من صفر، وينبغي عمله بقوالب مكعبات الثلج بالثلاجة أو المجلدة.
- تقنيات القياس باستخدام الترمومتر
- أول تقديم للعرض: 
                  ثلج                           ماء                  
- أول تقديم للمفردات العلمية:
                                            ذوبان        

                      ماء  صلب                               ماء  سائل 

                                             تجمد

 تعليقات لباقي العمليات:

هناك ال-عديد من الاختيارات المحتملة للباقي. إنه من المنطقي تناول التجارب السابقة من جديد لإبراز وجود درجات للذوبان وللتجمد. تظل درجة الحرارة مـادام أن هناك ماء وثلج صفر أو (في حدود الصفر) ويحدث ذلك في كل من الاتجاهـين. وبالإضافة إلى هدف المعرفة هذا، فإن الهدف المركزي هو وضع منهج تجريبي دقيق. ولهذا السبب فضلنا تمهيد الطريق من خلال "تمهيد" نوعي. مما يعني:
القياس على فترات منتظمة
تدوين تلك القياسات بالجدول
عمل رسمٍ بيانيٍّ عن التغيرات في الوقت ودرجة الحرارة.
إن الأمر يتعلق إذا بحصة حساسة بالتأكيد ولكنها ثرية "بالمهارات" التجريبية والعلمية. ويستغرق هذا الكثير من الوقت.
لهذا نعرض هنا اختيارا يقوم "بتقسيم العمل إلى أجزاء":
الخطوة الأولى: ذوبان عن طريق مونتاج خاص، معد سابقا مع التلاميذ ويتطلب وجود مجلدة بالمدرسة.
الخطوة الثانية: تقديم الخليط المبرد
الخطوة الثالثة: التجميد باستخدام الخليط المبرد
ويتمثل الاختيار الآخر في:
الخطوة الأولى: تقديم الخليط المبرد
الخطوة الثانية: التجميد باستخدام الخليط المبرد
الخطوة الثالثة: الذوبان من خلال المادة الصلبة التي تم الحصول عليها بنهاية الخطوة الثانية
إن هذا الاختيار أطول حيث ينبغي القيام بالخطوتين الثانية والثالثة في نفس الحصة. ولن يتم تفصيلها هنا. يتم الانتقال من اختيار إلى آخر بسهولة.



الحصة الرابعة: تحضير التجارب 

الأهداف: 

- إعداد التجارب القادمة
- مناقشة منهج تجريبي

الأدوات اللازمة: 

- ترمومترات
- أنابيب اختبار أو أوانٍ شفافة أخرى
- مجلدة


تنظيم الفصل: 

- على شكل مجموعات ورشيه 

طرح المشكلة: 

مثلا: "لقد رأينا أن الثلج قد تكون درجة حرارته أقل من صفر، وأن الماء قد تـكون درجة حرارته أعلى من صفر، وأن التحول من ماء إلى ثلج يحدث عند درجة حرارة صفر. فكيف يمكننا دراسة هذا التغير، ومعرفة ما إذا كان يحدث سريعا أو بطيئا، وإذا كانت درجة الحرارة تتغير قبل أن يذوب الثلج كله أم لا...؟"

 نقاش حول المشكلة: 

إن الأمر يتعلق هنا بمحاولة لتحديد المنهج التجريبي مع التلاميذ
- ما الذي أريد عمله؟
- ما الذي أعرفه عن هذه المسألة؟
- كيف سأتصرف؟ (مبدأ التجريب)
- وكيف سأقوم بذلك؟ (المنهج التجريبي، التنفيذ)
إن الفكرة الأساسية التي ينبغي التوصل إليها هي الفكرة التالية:
- أريد أن أقوم بقياس درجة حرارة الماء والثلج: يجب أن أضع ترمومترا بالثلج.
- أريد أن أرى كيف يتطور ذلك مع مرور الوقت: يجب أن أقوم بقياس درجات الحرارة على فترات منتظمة باستخدام ساعة اليد أو الكرونومتر
- أريد أن احتفظ بتلك القياسات: سأقوم بعمل جدول للقياسات.
تكون التنفيذات التقنية متنوعة، ولكن من المناسب التقيد بالشروط التالية:
- كمية قليلة من الماء لتفادي تجربة تدوم طويلا...
- ...و لكن في نفس الوقت يجب أن تكون الكمية كافية حتى يكون خزان الترمومتر مغمورا تماما بالثلج.
- أوانٍ شفافة تسمح برؤية الماء والثلج وبقراءة سهلة لدرجات الحرارة...
- ...و لكن ينبغي أن تكون أواني لا تنكسر تحت الضغط الناتج من تمدد الثلج.
- إمكانية تقليب الخليط لتوحيد درجة الحرارة
- تجنب استناد الترمومتر على القاع مباشرة أو على جوانب الأواني.
تجهيز الجهاز:
عند نهاية النقاش، تعد كل مجموعة أدواتها الموضوعة داخل المجلدة لاستخدام لاحق.
خيار:
- نتناول أنبوب اختبار
- نضع بداخله ترمومترا على بعد ٠،٥ سم أعلى القاع (ممسوكا بمشبك غسيل)
- نغمر الخزان كله بالماء
- نضعه بالمجلدة
يكون كل شيء "شفافا" عند استخدام جهاز كهذا، يمكن رؤية الماء والثلج بسهولة وقراءة درجة الحرارة بسهولة أيضا. وبما أن قطر أنبوب الاختبار صغير، فإننا نستخدم القليل من الماء وهو شرط لإجراء تجارب غير طويلة جدا. ففي هذه الظروف يتم الانتقال من -١٥º إلى صفر في ٣ أو ٤ دقائق. ثم من صفر إلى ١º خلال ١٥ إلى ٢٠ دقيقة. ولكن ينبغي تقليب الخليط جيدا من وقت لآخر للحصول على قراءة صحيحة (فلكون كمية الماء ضئيلة يكون "تأثير الحواف" كبيرا). ثم يحدث تطور سريع نحو درجات الحرارة الأعلى. ويتم بلوغ درجة الحرارة المحيطة بعد نصف ساعة من إخراج الخليط من المجلدة. العيب: إن الترمومترات في غاية الضعف وسهلة الكسر إذا لم نأخـذ حذرنا! ونفس الشيء بالنسبة للأنابيب المصنوعة من الزجاج!
يمكن استخدام أوانٍ أخرى تجنب الكسر. يمكن أن تفي علب أفلام آلات التصوير بالغرض. فإنها لا تنكسر! ولكن يكمن عيبها في إنها ليست شفافة وتحتاج كمية كبيرة من الماء نظرا لضخامة قطرها.

الحصة الخامسة: ذوبان الثلج  

الأهداف:  

الخاصة بالمعرفة:
- يمكن أن يكون للثلج درجة حرارة أقل من صفر
- تحدث عملية الذوبان عند درجة حرارة صفر (أو في حدودها)
- مـادام أن هناك ماء وثلجـاً معا تظل درجة الحرارة ثابتة
- عندما يختفي الثلج تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع من جديد
الخاصة بطريقة اكتساب المهارة:
- استخدام ساعة أو كرونومتر للقياس على فترات منتظمة
- عمل وملء جدول للقياسات
- القيام برسم بياني للتغيرات الطارئة مع مرور الوقت
الخاصة بالشخصية:
- تعلم كيفية العمل بشكل جماعي
- تنظيم المهام داخل المجموعة 

الأدوات اللازمة:    

- الأنابيب التي سبق إعدادها مزودة بالترمومترات
- ساعات أو كرونومترات

طرح المشكلة    

- تذكير بما تم عمله خلال الحصة السابقة وسبب القيام به
- تذكير بالمنهج التجريبي
- تحضير الجداول التي سيتم تدوين القياسات بها (كما يمكن تحديد اللحظات التي سيتم القياس بها)

تنظيم الفصل:  

- في شكل مجموعات مكونة من ٤ تلاميذ
- إسناد المهام إلى أعضاء المجموعة؛ فمثلا: تلميذ يراقب الكرونومتر، وأخر يراقب الترمومتر، وثالث يملأ الجدول، ورابع يعد التقرير للفصل... 

  إجراء التجربة:  

بدء العمليات وتسجيل القياسات بالجدول.

الوقت (بالدقائق) ٠ ٣ ٥ ٨ ... ١٥ ... ٣٠
درجة الحرارة (درجة مئوية) -١٥ ٠ ٠,٥ ١ ٠,٥ ١٠ ٢٠
نشاهد ثلج ثلج ثلج
ماء
ثلج
ماء
ثلج
ماء
ثلج
ماء
ماء ماء



من الضروري تقليب الخليط ماء-ثلج جيدا للحصول على قراءة موحدة بكل أنحاء الخليط، وخاصة عندما لا يتبقى سوى القليل من الثلج، وإلا قد نحصل على درجات حرارة أعلى من صفر حتى في وجود الثلج (تأثير الحواف...)
صعوبة هذا التناول:
- قابلية الأدوات سواء كانت الأنابيب أو الترمومترات للكسر
- عملية طويلة، ضرورة جذب انتباه التلاميذ على مدار نصف ساعة تقريبا
- استحالة الرجوع للخلف في حالة "الإخفاق" في أخذ إحدى القياسات
- يجب أن يتمكن التلاميذ من العمل الجماعي. ينبغي أن يكونوا قد تدربوا على ذلك من قبل.

استغلال النتائج:    

يتم مناقشة النتائج التي تم الحصول عليها في الفصل من خلال عرض متحدث عن كل مجموعة للنتائج التي توصلت لها مجموعته.
تسمح الجداول بعمل رسمٍ بيانيٍ يمثل تغيرات درجات الحرارة مع مرور الوقت (شكل قابل للتغيير تبعا لما تم عمله في الفصل بخصوص الرسومات البيانية). إنه من الضروري التأكيد على وجود درجات للذوبان عند درجة حرارة في حدود الصفر مـادمنـا نجد ماء وثلجـاً معا.


الحصة السادسة: الخليط المبرد        

إن الخليط المبرد وسيلة مشاهدة (واقتصادية) للحصول على درجات حرارة منخفضة في الفصل. فنستطيع بالتالي تجميد كميات ضئيلة من سوائل مختلفة. إن إعداده في غاية السهولة، يكفي إضافة الملح الضخم بمقدار ملء اليد إلى الثلج المجروش (الوضع الأمثل، ٢٠% ملح) وخلطهما معا. فنحصل على الفور على درجة حرارة يمكن أن تنخفض لتصل إلى -١٢ و-١٥º (تبعا للأدوات المتوفرة ونوعية العزل الحراري) ويحدث ذلك بسهولة. في الفصل وباستخدام وعاء مربى يمكن الحصول على نتائج ممتازة. يمكن استخدام علبة مصنوعة من متعدد الإستيرينات الممدد لتفادي الفقد الحراري. وإذا كانت تلك العلبة - علاوة على ذلك- مغلقة، فسنتمكن من الحصول على درجات أكثر انخفاضا! إن الجانب المشاهد يجذب انتباه التلاميذ بشدة.

الأهداف:   

- صنع واستخدام الخليط المبرد
- إعداد منهجٍ تجريبيٍّ (إعادة استثمار الحصة السابقة)

الأدوات اللازمة:     

- أوعية
- ثلج مجروش
- ملح ضخم
- ترمومتر

طرح المشكلة:   

على صورة نقاش على سبيل المثال:
- سؤال: نريد عمل ثلج في الفصل. فكيف نتصرف؟
إجابة محتملة: نستخدم الثلج المجروش ونضع بداخله أنبوباً به ماء
نجرب التجربة ... فلا تنجح! لا تضع إلا القليل من الماء (بضعة قطرات فقط) بقاع الأنبوب، وإلا ستضطر للانتظار طويلا حتى تتمكن من التوصل للاستنتاج...
- سؤال: كيف نقوم بعمل الثلج عادة؟
إجابة: نضع داخل درج مكعبات الثلج بالثلاجة، بالمجلدة...
- سؤال: كم تبلغ درجة الحرارة بهـا؟
إجابة: -٥، -١٥º. استخدام الكراس للعثور على النتائج السابقة.
- سؤال: إلى ماذا نحتاج لعمل الثلج؟
- إجابة: درجات حرارة أقل من صفر
- سؤال: ما هي خطوات العمل؟
- إما أن يعطي المعلم الإجابة
- وإما أن يبدأ عملا يدور حول البحث عن المعلومة بالمكتبة مثلا
تنفيذ الخليط المبرد:
تقوم كل مجموعة بإعداد الخليط وقياس درجة الحرارة داخل الوعاء.
ويحرر التقرير

تحضير المنهج التجريبي لدراسة تجمد الماء:    

سوف نتمكن من تجميد الماء السائل بواسطة الخليط المبرد. وسنرى إذا كان إذابة الثلج وتجميد الماء متشابهين. ماذا نفعل؟
لا يبدو هذا السؤال للتلاميذ كسؤال وجيه نتيجة لاعتقادهم بأن العمليتين ستكونان متشابهتين بالتأكيد. إلا أنه من وجهة النظر العلمية ليس هناك ما يثبت ذلك. لذا يكون من الضروري إجراء التجربة. وبما أن النتيجة تأتي كما كان يتوقع التلاميذ فإنهم يرون مطالبة المعلم عديمة الجدوى. ويمثل هذا تناقضاً يجب إدارته بين المنهج العلمي والنواحي التربوية!
ينتظر أن يقوم التلاميذ بإعادة استثمار المنهج الذي تم وضعه للذوبان في هذا الموقف. يمكن تناول هذا المنهج في شكل جماعي من خلال مناقشة في الفصل، أو في صورة فردية بورقة. تسمح الطريقة الثانية بمردود تقييمي حيث يستطيع المعلم عندئذ إدراك مدى استيعاب كل تلميذ.
يشبه المنهج المنتظر المنهج السابق في كل النقاط إلا أن الحالة الابتدائية للماء هي السائلة. لن يتم وصفه هنا.


الحصة السابعة: تجمد الماء   

تشبه هذه الحصة الخامسة بشدة. وتسمح بإعادة استثمار ما تم القيام به سابقا. يحصل التلاميذ عادة على نتائج أفضل نتيجة لتقدمهم في التحكم بالتقنيات التجريبية.

  الأهداف:  

الخاصة بالمعرفة:
- يمكن أن يكون للثلج درجة حرارة أقل من صفر
- تحدث عملية الذوبان عند درجة حرارة صفر (أو في حدودها)
- مـادام هناك ماء وثلجـاً معا تظل درجة الحرارة ثابتة
- عندما يختفي الماء تبدأ درجة الحرارة في الانخفاض من جديد
الخاصة بطريقة اكتساب المهارة:
- استخدام ساعة أو كرونومتر للقياس على فترات منتظمة
- عمل وملء جدول للقياسات
- القيام برسم بياني للتغيرات التي تطرأ مع مرور الوقت
الخاصة بالشخصية:
- تعلم كيفية العمل بشكل جماعي
- تنظيم المهام داخل المجموعة 

الأدوات اللازمة:  

- أوعية بها الخليط المبرد وبداخلها ترمومتر
- الأنابيب المزودة بالترمومترات
- ساعات أو كرونومترات

تنظيم الفصل: 

في شكل مجموعات مكونة من ٤ تلاميذ 

طرح المشكلة  

- تذكير بما تم عمله خلال الحصة السابقة وسبب القيام به
- تذكير بالمنهج التجريبي
- إسناد المهام إلى أعضاء المجموعة؛ فمثلا: تلميذ يراقب الكرونومتر، وأخر يراقب الترمومتر، وثالث يملأ الجدول، ورابع يعد التقرير للفصل...
- تحضير الجداول التي سيتم تدوين القياسات بها (كما يمكن تحديد اللحظات التي سيتم القياس بها) 

إجراء التجربة:    

القيام بالقياس وتسجيل النتائج بالجدول. 

 

الوقت (بالدقائق) ٠ ٣ ٥ ٨ ... ١٥ ... ٣٠
درجة الحرارة (درجة مئوية) ٢٠ ١٠ ٣ ٠,٥ ١ ٠,٥ ٠
نشاهد ماء ماء ماء ثلج
ماء
ثلج
ماء
ثلج
ماء
ثلج
ماء
ثلج



ينصح بضرورة استخدام ترموميتر بهذه التجربة:
أحداهما بالخليط المبرد والآخر داخل الأنبوب الذي سيتجمد به الماء. ليتمكن التلاميذ من التمييز بين درجة حرارة الوسط الخارجي (الثابتة والتي تتراوح بين -١٢ و-١٥º) ودرجة حرارة الأنبوب التي تتغير مع مرور الوقت. كما سيتمكنون من مشاهدة أن درجة الحرارة القصوى التي يبلغها الثلج هي درجة حرارة الخليط المبرد (وقد تختلف تبعا للمجموعات)
صعوبة هذا التناول:
- قابلية الأدوات سواء كانت الأنابيب أو الترمومترات للكسر
- عملية طويلة، ضرورة جذب انتباه التلاميذ على مدار نصف ساعة تقريبا
- استحالة الرجوع للخلف في حالة "الإخفاق" في أخذ إحدى القياسات
- يجب أن يتمكن التلاميذ من العمل الجماعي. ينبغي أن يكونوا قد تدربوا على ذلك من قبل.

 استغلال النتائج :    

يتم مناقشة النتائج التي تم الحصول عليها في الفصل من خلال عرض متحدث عن كل مجموعة للنتائج التي توصلت إليها مجموعته. تسمح الجداول بعمل رسما بيانيا يمثل تغيرات درجات الحرارة مع مرور الوقت (شكل قابل للتغيير تبعا لما تم عمله في الفصل بخصوص الرسومات البيانية).
مقارنة النتائج التي تم التوصل لها في حالتي الانتقال من ثلج إلى ماء ومن ماء إلى ثلج، وإبراز قابلية العملية للانعكاس.

توسيع النتائج لتشمل أجساما متنوعة:      

- الزيوت (زيت الزيتون، زيت عباد الشمس...): البدء في تقديم فكرة أن كل الأجسام قد تكون في حالة سائلة أو صلبة.
- الماء المالح (بتـصفيـة مختلفة للملح...): مناقشات محتملة حول دور الماء المالح على الطرق بالشتاء.
وضع بضعة قطرات من هذه السوائل أو المخاليط ورؤية ما إذا كانت ستتجمد. إذا أردنا القيام بعمل كمي، يمكن تخصيص المزيد من الوقت والقيام بقياس درجات الحرارة (مع اختيار أجسام نقية إذا أردنا مشاهدة درجة حرارة ثابتة لتغير الحالة).


الحصة الثامنة: يزيد حجم الماء عندما يتجمد (تحضير)   

الأهداف:  

- إبراز زيادة حجم الماء
- الفصل بين فكرتي حفظ الماء وحفظ الحجم
- وضع النظريات
- اقتراح منهج تجريبي  

 الأدوات اللازمة:   

- زجاجة ماء (زجاجية)
- أكياس بلاستيكية
- مجلدة (أو حوض مكعبات الثلج الخاص بالثلاجة)   

طرح المشكلة:    

مدخل محتمل: "ماذا يحدث إذا تركت زجاجة مملوءة بالماء بالمجلدة؟"
الإجابات المنتظرة:
- تتجمد، يتكون الثلج، تصبح ثلجا
- تنكسر
من المحتمل ولكن هذا ليس أكيدا أن يتطرق التلاميذ إلى خطر انكسار الزجاجة.
فإن هذا ينتمي إلى المعرفة التي اكتسبوها عن طريق أسرهم.
الحالة الأولى: إذا لم يتم ذكر الزجاجة المكسورة، اقترح التالي: "حسنا سنرى، سأقوم بملء هذه الزجاجة بالماء عن آخرها وسنرى غدا ما سيحدث:.

الحالة الثانية: إذا تم ذكر الزجاجة المكسورة، اسأل عن التالي: "كيف انكسرت الزجاجة؟"
تقوم الإجابات على فئتين:
- يكسر الثلج الزجاجة
- يكسر البرد الزجاجة
سؤال: "كيف يمكن تفسير ذلك؟"
الإجابات: ينتفخ الثلج، أو إجابات تعـد كحشو زائد (زيادة على أصل المعنى دون أن تحمل فائدة): ... تنكسر الزجاجة بسبب الثلج، بسبب البرد...
سؤال: "كيف يمكن التحقق من ذلك؟"
الإجابات: نجري التجربة. ناقش التجربة مع التلاميذ وناقش خاصة النظريتين الموضوعتين:
- إذا كان الثلج هو الذي يكسر الزجاجة، فيجب استخدام زجاجة مملوءة بالماء
- إذا كان البرد هو الذي يكسر الزجاجة، فيمكن وضع زجاجة فارغة (أو حتى يجب وضعها فارغة!)

تنفيذ التجربة:
إن التجربة هي ذاتها في الحالتين: إعداد زجاجة فارغة وزجاجة نصف ممتلئة وزجاجة ممتلئة حتى آخرها. ومن الضروري استخدام زجاجات مصنوعة من الزجاج. حيث إن الزجاجات البلاستيكية قد تتمتع بدرجة كافية من المرونة حتى لا تنكسر.
وينصح باستخدام الزجاجات المغلقة بحيث لا ينفذ الماء بواسطة سدادة لولبية (كعصائر الفاكهة والبرييه...). ويمكن تعليل وجود الزجاجة المملوءة حتى المنتصف بالحاجة إلى تحضير باقي التجربة لليوم التالي. فإذا كانت هناك مساحة غير مشغولة فسيتمكن الحجم من التغير دون أن يكسر الزجاجة.
ضع كل زجاجة داخل كيس بلاستيكي واخبر التلاميذ بأن هذا إجراء احتياطي في حالة انكسار الزجاجة، فهذا لتفادي تبعثر قطع الزجاج. أكد على هذا الإجراء في حالة ما إذا أراد التلاميذ إجراء التجربة بالمنزل.
جهز الزجاجات الثلاث داخل الأكياس البلاستيكية وضعهـا بالمجلدة.
ادفع التلاميذ إلى وصف المرحلة الأولى من التجربة بالكراس. 


الحصة التاسعة: يزيد حجم الماء عندما يتجمد (تابع)  

الأهداف:   

- زيادة الحجم
- الفصل بين فكرتي حفظ المادة وحفظ الحجم
- وضع النظريات
- اقتراح منهج للتجربة  

تناول المشكلة:
سوف نأتي بالأكياس الثلاثة من المجلدة. تكون الزجاجة المملوءة مكسورة، والفارغة والنصف ممتلئة غير مكسورتين.
سؤال: "كيف يمكن تفسير ذلك؟"
من ضمن الإجابات المحتملة المتعددة، فإن "الثلج الذي يتضخم" مرجحة. فيكون له مكان حتى يتضخم بواحدة؛ وبالأخرى، أما الممتلئة فلا يكون هناك مكانٌ حتى يتضخم الثلج فيكسر الزجاجة.
ابدءوا من جديد عن طريق:
"كيف يمكن التعرف على مقدار زيادة الحجم؟"
توصل عن طريق الجدال إلى اقتراح أن: يتم ملء وعاء بالماء، ووضع علامة لتحديد مستوى الماء به. وعندما يتجمد الماء سنتمكن من تحديد المستوى الذي بلغه الثلج.
من الصعب بهذه المرحلة بدء مقاربة "كمية". في الواقع، يمكن قياس ارتفاع الماء (٥سم أو ١٠سم) ثم قياس ارتفاع الثلج. فإن هذا يسمح بالحصول على فكرة عن مقدار الزيادة في الحجم بنسبة ١٠%. ولكننا لا نستطيع القياس لأن سطح الثلج دائما غير مستوي! فإن الثلج يبدأ في التكون ابتدءً من الجوانب والسطح. وفـي أثناء تكونه يدفع الثلج السائل نحو الأعلى وبالأحرى داخل محور الإناء. يتجمد هذا الماء تدريجيا ويصير سطح الثلج محدبا.
جهز الأوعية (وعاء لكل مجموعة من التلاميذ)، ضع خطا باستخدام قلم لبدي يتعذر محوه لتحديد ارتفاع الماء. قم بقياسها وتدوينها. ضع الأوعية (مزودة بعلامة لكل مجموعة) داخل المجلدة.


الحصة العاشرة: يزيد حجم الماء عندما يتجمد (النهاية). وماذا عن الكتلة؟
استغلال التجربة السابقة:
يتم إحضار الأوعية إلى الفصل. تستعيد كل مجموعة الوعاء الخاص بها، وتلاحظ وتقيس وتدون النتائج بالكراس.
النشـاطات الإضافية المحتملة:
- لماذا يتم إضافة مضاد التجمد إلى مبرد (جهاز أنابيب لتبريد محرك السيارة) السيارة؟
- أخطار تجمد مياه المرافق الصحية
- التآكل بسبب التجمد (تكسر الحجارة)
وإذا كنا من محبي الأعمال اليدوية، فيمكن أن نقوم بتـقدير أنبوب من النحاس: ملئه بالماء من أحد طرفيه، وإحكام سدهما بعد ذلك (بسدادة لولبية) ثم وضعه بالمجلدة. يمكن عندئذ توضيح "القدرة" العـجيبة للماء! وإذا لم نستطع إعداد الأدوات بأنفسنا يمكن محاولة الحصول عليها من سمكري الحي إذا أراد التعاون... 

وماذا عن الكتلة؟
يمكن بدء البحث عن طريق طرح سؤال مثل: "هل تظل كمية الماء نفسها أم تزيد عندما يتجمد؟"
يمكن بالتأكيد تحديد الطابع الغامض للسؤال، ولكن قد نؤثر بشدة فـي إجابات التلاميذ. أما بصياغة كهذه، فيمكن أن نأمل الاستماع إلى بعض التلاميذ الذين يرون أن بما أن الحجم قد زاد فإن كمية المادة قد زادت هي الأخرى. وليس من المستبعد عـلى الرغم من التجربة السابقة وانفجار الزجاجة المغلقة أن يصر بعض التلاميذ على أن كمية الماء قد تغيرت. قد لا يتم التعبير عن ذلك في نقاش علني نتيجة لضغط التلاميذ الآخرين. وفي المقابل، بعمل فردي قد تعاود تلك الفكرة الظهور. لذا ينصح القيام بهذه المرحلة من النقاش بشكل تحريري وفردي. فبتلك الطريقة ستتاح للمعلم المعلومات التي تكشف طريقة تفكير كل تلميذ.
الإجابات المنتظرة، فئتان على الأقل:
- لم تتغير كمية الماء حيث لم يتم إضافة أي شيء إلى الوعاء.
- زادت كمية الماء لأن المستوي قد ارتفع.
سؤال: "كيف يمكن التأكد من ذلك؟". مناقشة.
إن احتمال الوصول إلى إجابة على هذا السؤال مرتبط بشدة بالتاريخ الماضي للفصل. هل تم دفع التلاميذ خلال المراحل الدراسية إلى الربط بين فكرتي كمية المادة والكتلة. إذا كان هذا هو الـوضع فإن من الممكن التقدم. أما إذا لم يكن كذلك، فسينبغي تناول تلك المسألة تخصيصا أولا.
كما يجب أن تظهر مسألة الوزن خلال هذه المناقشة:
- أما أن نزن ك

© اكتشف بنفسك ٢٠١٤