Świętokrzyskie Centrum Doskonalenia Nauczycieli
w Kielcach

Cele nauczyciela

1. Integracja wiedzy z różnych przedmiotów w kontekście jej wykorzystania – ukazywanie holistycznego podejścia do rozwiązywanych problemów. 
2. Rozwijanie postaw badawczych i myślenia przyczynowo-skutkowego uczniów.
3. Nabywanie wiedzy i umiejętności z zakresu nauk przyrodniczych, technologii, inżynierii, sztuki i matematyki poprzez działanie, doświadczanie i dedukcję, dla osiągnięcia celu i rozwiązania problemu w realizowanym projekcie międzyprzedmiotowym.
4. Rozwijanie kompetencji miękkich niezbędnych do planowania własnej pracy, pracy w grupie oraz efektywnej komunikacji.
5. Podkreślenie roli sztuki w projektach związanych z inżynierią, technologią i matematyką.
6. Podniesienie efektów oraz jakości kształcenia.
7. Realizacja podstawy programowej kształcenia ogólnego w sposób innowacyjny.
8. Zwiększenie motywacji do nauki fizyki, chemii i matematyki.
9. Promowanie edukacji STEAM poprzez podkreślenie powiązania między różnymi dziedzinami – naukami przyrodniczymi, matematyką, technologią, inżynierią i sztuką.

Cele ucznia

1. Nabycie wiedzy dotyczącej ciśnienia i siły wyporu.
2. Poznanie związku siły wyporu z pływaniem ciał.
3. Wyjaśnienie zależności między pływaniem, tonięciem a gęstością cieczy.
4. Poznanie sposobów wyznaczania gęstości ciał stałych i cieczy.
5. Przeprowadzenie prostych doświadczeń fizycznych – wnikliwa obserwacja i dostrzeganie zależności, prowadzenie kart obserwacji i dokumentowanie wyników.
6. Przeprowadzenie analizy danych i sformułowanie wniosków wynikających z tych analiz:
   • interpretacja danych statystycznych;
   • przygotowanie tabel, zestawień, wykresów i diagramów z wynikami badań;
   • porównanie wyników;
   • sformułowanie wniosków.
7. Zbudowanie i testowanie różnych modeli statków oraz modelu łodzi podwodnej.
8. Kreatywne przedstawienie wyników pracy projektowej – przygotowanie plakatów, ulotek, broszur, a także fotorelacji w postaci kolażu.
9. Użycie aplikacji mobilnych, sztucznej inteligencji i narzędzi cyfrowych do dokumentowania i analizy danych, przeprowadzania obliczeń oraz prezentacji wyników.

W czasie realizacji projektu uczniowie poprzez szereg doświadczeń (takich, jak: łódeczka z plasteliny, podwieszony ładunek, doświadczenie Plateau czy nurek Kartezjusza) wyjaśniali, dlaczego statki i łodzie pływają oraz jak to jest możliwe, że okręty podwodne zanurzają się w morzach i oceanach na żądaną głębokość, i nie tylko nie opadają na dno, lecz mogą wynurzać się, gdy tylko zajdzie potrzeba.

W ramach projektu uczniowie:

• dowiedzieli się, czym jest ciężar, gęstość, nacisk, siła wyporu, ciśnienie, wyporność;
• poznali prawo Pascala i prawo Archimedesa;
• wyjaśnili zależność pomiędzy pływaniem a siłą wyporu oraz pływaniem a gęstością;
• tworzyli własne konstrukcje łodzi i statków (żaglówkę, katamaran, kontenerowiec, tratwę) oraz sprawdzali, czy ich modele utrzymują się na wodzie.

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób konstruktorzy wykorzystują właściwości wody, powietrza i ciśnienia, uczestnicy projektu zbudowali łódź podwodną, która zanurzała się i wypływała na powierzchnię wody w zależności od ilości wpompowanego powietrza.

1. Zapoznanie uczniów z celami projektu STEAM. Opracowanie planu działań, wybór metod i form realizacji projektu oraz ewaluacji działań, określenie zadań i ról w zespole projektowym.
2. Przeprowadzenie prostych doświadczeń fizycznych (łódeczka z plasteliny, doświadczenie Plateau, rozpuszczanie soli w wodzie, pływająca pomarańcza, tęcza w szklance) wyjaśniających zależność między masą a pływaniem ciał. Wnikliwa obserwacja doświadczeń i analiza zebranych danych prowadząca do dostrzeżenia istotnych zależności.
3. Poszerzenie wiadomości na temat gęstości cieczy i ciał stałych.
4. Obejrzenie filmu ukazującego budowę statków i pojazdów pływających.
5. Budowa modeli statków oraz innych obiektów pływających oraz ich testowanie.
6. Zapoznanie z podstawowymi prawami fizycznymi decydującymi o pływaniu ciał oraz z pojęciami, takimi jak: ciężar, wyporność, siła wyporu, nacisk, ciśnienie.
7. Wirtualna eksploracja głębi oceanicznej z użyciem gogli VR.
8. Obserwacja zależności poziomu zanurzenia batyskafu od ilości wody w zbiornikach balastowych z użyciem interaktywnej gry Hydrostatyka. Zapisywanie dokonanych pomiarów w MS Excel oraz ustalanie na podstawie analizy zgromadzonych danych zależności głębokości zanurzenia ciał stałych od ilości wody w zbiornikach balastowych.
9. Przeprowadzenie doświadczenia „Nurek Kartezjusza” oraz obserwacja zastosowania głównego prawa wyporu hydrostatycznego Archimedesa poprzez bezpośredni pokaz zasady pływania i tonięcia ciał, a także prawa Pascala i znaczenia większej ściśliwości gazów niż cieczy.
10. Obejrzenie filmu ukazującego budowę i sposób zanurzania łodzi podwodnych oraz sformułowanie wniosków dotyczących działania łodzi podwodnej.
11. Budowa modelu łodzi podwodnej z wykorzystaniem elementów wydrukowanych na drukarce 3D.
12. Testowanie działania zbudowanej łodzi podwodnej.
13. Przeprowadzenie ewaluacji z realizacji projektu z wykorzystaniem aplikacji Mentimeter i MS Forms.
14. Przygotowanie ulotek promujących projekt w formie kolażu zdjęć w programie Canva oraz krótkiej relacji w Windows Movie Maker.
15. Opracowanie prezentacji multimedialnej w programie PowerPoint przedstawiającej wszystkie działania w ramach projektu.
16. Prezentacja efektów projektu dla szkolnej społeczności oraz podczas III Świętokrzyskiego Forum Młodych Badaczy zorganizowanego przez ŚCDN w Kielcach.

Wartością dodaną zrealizowanego projektu jest poszerzenie wiedzy uczniów na temat gęstości cieczy i ciał stałych oraz budowy obiektów pływających, udoskonalenie umiejętności wyznaczania gęstości różnych ciał i cieczy, a także rozwinięcie umiejętności współpracy w zespole. Ponadto uczniowie poszerzyli umiejętności związane z przeprowadzaniem eksperymentów i analizą ich wyników. Realizacja STEAM-owego projektu umożliwiła uczniom interdyscyplinarne podejście do omawianego zagadnienia.

Świętokrzyskie Centrum Doskonalenia Nauczycieli w Kielcach