of 128/128
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA Poučevanje, smer Predmetno poučevanje fizika-matematika Katarina Ančimer Aljaž ZBIRKA POSKUSOV ZA UGOTAVLJANJE PRISTOPOV UČENCEV K REŠEVANJU NARAVOSLOVNIH PROBLEMOV Magistrsko delo Ljubljana, 2018

ZBIRKA POSKUSOV ZA UGOTAVLJANJE PRISTOPOV U …pefprints.pef.uni-lj.si/5008/1/Magisterij_Zbirka_poskusov_pri... · Naravoslovje, reševanje naravoslovnih problemov, hidrostatika in

  • View
    218

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ZBIRKA POSKUSOV ZA UGOTAVLJANJE PRISTOPOV U...

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOKA FAKULTETA

Pouevanje, smer Predmetno pouevanje fizika-matematika

Katarina Animer Alja

ZBIRKA POSKUSOV ZA UGOTAVLJANJE PRISTOPOV UENCEV K REEVANJU

NARAVOSLOVNIH PROBLEMOV

Magistrsko delo

Ljubljana, 2018

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOKA FAKULTETA

Pouevanje, smer Predmetno pouevanje fizika-matematika

Katarina Animer Alja

ZBIRKA POSKUSOV ZA UGOTAVLJANJE PRISTOPOV UENCEV K REEVANJU

NARAVOSLOVNIH PROBLEMOV

Magistrsko delo

Mentor: red. prof. dr. Mojca epi

Somentor: izr. prof. dr. Mojca Jurievi

Ljubljana, 2018

Zahvala

Zahvaljujem se mentorici, red. prof. dr. Mojci epi, in somentorici, izr. prof. dr. Mojci Jurievi, za potrpeljivost ter strokovno pomo in vodenje pri nastajanju tega magistrskega dela.

Iskrena hvala druini, mou, prijateljem in kolegom, ki so me navduili za znanost in naravoslovje in me spodbujali na moji poti.

POVZETEK Uitelj mora poleg poznavanja obravnavane teme in metod pouevanja poznati tudi pristope uencev pri reevanju naravoslovnih problemov. V Sloveniji na podroju naravoslovja spremljanje uenevih pristopov pri reevanju naravoslovnih problemov e ni bilo sistematino pouevano. Prav tako e ni razvito sistematino prepoznavanje nadarjenih uencev na naravoslovnem podroju. Zato sem v sklopu magistrskega dela oblikovala zbirko poskusov, ki uencem omogoa aktivno uenje fizikalnih konceptov ob izvajanju fizikalnih poskusov s strani uitelja, uiteljem pa omogoa spremljanje uenevih pristopov pri reevanju naravoslovnih problemov in morebitno prepoznavanje nadarjenih uencev na naravoslovnem podroju.

V teoretinem delu so opisane znailnosti naravoslovja, opredeljena sta naravoslovno znanje in naravoslovna pismenost ter opisani so naravoslovni postopki v povezavi z unimi narti naravoslovnih predmetov. Nato so navedene znailnosti nadarjenih uencev, ki so osredotoene predvsem na nadarjene uence na naravoslovnem podroju.

V eksperimentalnem delu je najprej podrobno opredeljen namen zbirke poskusov. V nadaljevanju so podani kriteriji za izbor tematike poskusov in povezava poskusov s vsebinami iz unih nartov. Izbrani so trije sklopi poskusov s podroja hidrostatinega tlaka in pretakanja tekoin. Meritve z razlagami omogoajo kvantizirano spremljanje ozadja fizikalnih pojavov, ki jih uenci opisujejo na semi kvantitativnem nivoju. Za izbrane sklope poskusov so podana tudi natanna navodila za izvedbo.

V empirinem delu sem ob poskusih oblikovala preliminarni protokol in tako spremljala dijakovo ustreznost napovedi rezultatov poskusov in pripadajoe razlage, uporabo znanja, morebitno pojavljanje kognitivnega konflikta, prenos znanja v nove situacije, uporabo fizikalnih konceptov in znanstvenega jezika. Preliminarni protokol sem uporabila v preliminarni tudiji in tako preverila ustreznost izbrane teme, fizikalnih poskusov in pripadajoih vpraanj, pojav kognitivnega konflikta, smiselnost vkljuenosti dodatnih nalog in drugo. Spoznanja so bila uporabljena za oblikovanje protokola za zbirko poskusov.

KLJUNE BESEDE

Naravoslovje, reevanje naravoslovnih problemov, hidrostatika in hidrodinamika, hidrostatski tlak, pretakanje tekoin, nadarjeni uenci za naravoslovje, osnovna ola.

ABSTRACT In addition to knowing the subject and methods of teaching, a teacher should also recognize the approaches of elementary school students to solving natural science problems. In Slovenia, the monitoring of students' approaches to solving natural science problems has not yet been systematically taught as far as natural sciences are concerned. Moreover, no systematic identification of students potentially talented for natural sciences has been developed. A lack of proper approaches in these aspects has led to the development of this master's thesis. As a part of the thesis research, a set of experiments was designed enabling students to actively learn physical concepts while their teacher conducts physical experiments. At the same time, this enables the teacher to monitor students' approaches to solving natural science problems and possibly recognise the students talented for natural sciences.

In the theoretical part of this thesis, the characteristics of science are described, natural science and natural science literacy are defined, and natural science-related processes in connection with the curricula of natural science subjects are specified. A description of talented students' characteristics is also given, focusing primarily on the students talented for natural sciences.

In the experimental part, the purpose of the experiment set is first laid out in detail. The criteria applied during the experiment selection are then specified along with the relation between the designed experiments and the subjects from the curricula. Three sets of experiments in the field of hydrostatic pressure and fluid flow have been selected. Measurements with explanations make it possible to quantitatively monitor the background of physical phenomena that students describe on a semi-quantitative level. Detailed instructions on how to carry out selected experiment sets are also given.

In the empirical part, an attempt is made to formulate a preliminary protocol to monitor the student's success in providing correct forecasts of experiment results and related explanations, the use of knowledge, any occurrence of cognitive conflicts, the application of knowledge in new situations, and the use of physical concepts and scientific language. This preliminary protocol has been used in a preliminary study to verify the suitability of the selected subject, physical experiments and related issues, the occurrence of cognitive conflict, the rationale of involving additional tasks, etc. The findings have been used to design a protocol for the set of experiments.

KEY WORDS

Natural sciences, natural science problem solving, hydrostatics and hydrodynamics, hydrostatic pressure, fluid flow, students talented for natural sciences, elementary school.

KAZALO

UVOD ..................................................................................................................... 1

1. NARAVOSLOVJE ........................................................................................... 3

1.1 NARAVOSLOVNO ZNANJE ..................................................................... 3

1.2 NARAVOSLOVNA PISMENOST ............................................................... 4

1.3 RAVNI NARAVOSLOVNE PISMENOSTI IN ZNANJA .............................. 5

1.3.1 RAVNI NARAVOSLOVNE PISMENOSTI PO RAZISKAVI PISA ........ 5

1.3.2 MEJNIKI RAVNI NARAVOSLOVNEGA ZNANJA PO RAZISKAVI TIMSS 6

1.4 NARAVOSLOVNI POSTOPKI ................................................................... 7

1.4.1 NARAVOSLOVNI POSTOPKI V UNIH NARTIH ............................ 8

2. NADARJENI UENCI ZA NARAVOSLOVJE ................................................ 10

2.1 OPREDELITEV NADARJENOSTI ........................................................... 10

2.2 NADARJENI UENCI V SLOVENIJI ....................................................... 10

2.3 NADARJENI UENCI NA NARAVOSLOVNEM PODROJU ................. 11

2.4 NADARJENI UENCI NA NARAVOSLOVNEM PODROJU V SLOVENIJI 13

3. NAMEN ZBIRKE POSKUSOV ZA RAZLIKOVANJE NADARJENIH UENCEV NA NARAVOSLOVNEM PODOJU IN KRITERIJI ZA IZBOR ............................. 13

3.1 KRITERIJI ZA IZBOR TEMATIKE POSKUSOV ...................................... 14

3.2 POVEZAVA POSKUSOV Z VSEBINAMI IZ UNIH NARTOV ............. 16

3.2.1 NARAVOSLOVJE IN TEHNIKA 4. IN 5. RAZRED ......................... 16

3.2.2 NARAVOSLOVJE 6. IN 7. RAZRED .................................................... 17

3.2.3 FIZIKA 8. IN 9. RAZRED ............................................................... 17

4. IZBRANI POSKUSI S PRIPADAJOIMI MERITVAMI .................................. 20

4.1 IZTEKANJE VODE IZ ZAPRTE PLASTENKE Z ODPRTINAMA ............. 21

4.2 PRETAKANJE VODE SKOZI NATEGO .................................................. 38

4.2.1 RAZLAGA DELOVANJA NATEGE ................................................... 38

4.2.2 VODOVODNI SISTEM ...................................................................... 41

4.3 PRETAKANJE ZRAKA MED POVEZANIMA BALONOMA ..................... 42

5. OBLIKOVANJE ZBIRKE POSKUSOV ZA SPREMLJANJE PRISTOPOV UENCEV PRI REEVANJU NARAVOSLOVNIH PROBLEMOV ....................... 56

5.1 PODROBNI OPISI NALOG V ZBIRKI POSKUSOV ................................ 58

5.2 RAVNI RAZLAG POSAMEZNIH POSKUSOV IZ ZBIRKE ...................... 67

6. PRELIMINARNA TUDIJA ............................................................................ 79

6.1 O PRELIMINARNI TUDIJI ..................................................................... 79

6.1.1 SODELUJOI ................................................................................... 79

6.1.2 OPIS POSTOPKA ZBIRANJA PODATKOV...................................... 79

6.1.3 POSTOPKI OBDELAVE PODATKOV .............................................. 79

6.2 UGOTOVITVE PRELIMINARNE TUDIJE .............................................. 80

6.2.1 IZVEDBA ZBIRKE POSKUSOV S PRVIM DIJAKOM ....................... 80

6.2.2 IZVEDBA ZBIRKE POSKUSOV Z DRUGIM DIJAKOM .................... 80

6.2.3 IZVEDBA ZBIRKE POSKUSOV S TRETJIM DIJAKOM ................... 81

6.3 INTERPRETACIJA ODGOVOROV .......................................................... 81

6.3.1 PRVI DIJAK ...................................................................................... 81

6.3.2 DRUGI DIJAK ................................................................................... 84

6.3.3 TRETJI DIJAK .................................................................................. 87

6.4 PRIMERJAVA DIJAKOV .......................................................................... 89

7. ZAKLJUEK .................................................................................................. 92

8. LITERATURA ................................................................................................. 94

9. PRILOGE ....................................................................................................... 99

9.1 TRANSKRIPTI IZVEDBE ZBIRKE POSKUSOV Z DIJAKI ....................... 99

9.1.1 PRVI DIJAK ...................................................................................... 99

9.1.2 DRUGI DIJAK ................................................................................. 105

9.1.3 TRETJI DIJAK ................................................................................ 112

KAZALO SLIK

Slika 1. Plastenka z dvema odprtinama na razlinih viinah, trajno-elastini kit, gumijasti pokrovek z dvema odprtinama, prozorna steklena cevka, ventil, prehransko barvilo, vr za vodo. ........................................................................... 22 Slika 2. Stojalo z metrom. ..................................................................................... 22 Slika 3. Raunalnik z nameenim programom Logger Pro, Vernierjev merilnik z nastavkom za merjenje zranega tlaka. ............................................................... 22 Slika 4. Celotna postavitev poskusa, voda izteka skozi spodnjo odprtino, skozi zgornjo odprtino tee zrak v plastenko. ................................................................ 24 Slika 5. Preprosta ponazoritev .............................................................................. 40 Slika 6. Tricevni nastavek s krajimi cevmi, 2 balona, pritrjena z izolirnim trakom, cevka Vernierjevega merilnika zranega tlaka. Tricevni nastavek omogoa loeno polnjenje posameznega balona ter pretakanje zraka med njima. ......................... 43 Slika 7. Raunalnik z nameenim programom Logger Pro ter Vernierjev merilnik zranega tlaka. ..................................................................................................... 43 Slika 8. Merjenje tlaka v balonu pri praznjenju. ..................................................... 44 Slika 9. Sile v manj napihnjenem balonu. ............................................................. 50 Slika 10. Sile v srednje napihnjenem balonu. ....................................................... 50 Slika 11. Sile v zelo napihnjenem balonu. ............................................................ 51 Slika 12. Nivo vode v stranini koljki prvi. dijak. ........................................... 105 Slika 13. Nivo vode v stranini koljki drugi dijak. .......................................... 112 Slika 14. Nivo vode v stranini koljki tretji dijak. ........................................... 118

KAZALO TABEL

Tabela 1................................................................................................................ 16 Tabela 2................................................................................................................ 18 Tabela 3................................................................................................................ 24 Tabela 4................................................................................................................ 31 Tabela 5................................................................................................................ 31 Tabela 6................................................................................................................ 48 Tabela 7................................................................................................................ 57 Tabela 8................................................................................................................ 58 Tabela 9................................................................................................................ 67 Tabela 10.............................................................................................................. 82 Tabela 11.............................................................................................................. 84 Tabela 12.............................................................................................................. 87 Tabela 13.............................................................................................................. 99 Tabela 14............................................................................................................ 105 Tabela 15............................................................................................................ 112

KAZALO GRAFOV

Graf 1. Tlak v plastenki v odvisnosti od lege merilnika. ........................................ 25 Graf 2. Odvisnost tlaka v legi 1 cm v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki. ............................................................................................................................. 26 Graf 3. Odvisnost tlaka v legi pet centimetrov v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki. ........................................................................................................... 27 Graf 4. Odvisnost tlaka v legi 7 centimetrov v globino (viina zgornje odprtine) glede na zaetni nivo vode v plastenki. .......................................................................... 28 Graf 5. Odvisnost tlaka v legi 14 centimetrov v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki. .............................................................................................................. 29 Graf 6. Odvisnost tlaka legi 21 centimetrov v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki. .............................................................................................................. 30 Graf 7. Odvisnost zranega tlaka v plastenki. ...................................................... 30 Graf 8. Odvisnost tlaka pri spremembah viine vode, merjena v razlinih legah. . 33 Graf 9. Primerjava izmerjenih vrednosti hidrostatinega tlaka s teoretinimi vrednostmi. ........................................................................................................... 36 Graf 10. Odvisnost tlaka od asa pri hitrejem praznjenju balona. ....................... 45 Graf 11. Odvisnost tlaka od asa pri poasnejem praznjenju balona. ................ 45 Graf 12. Odvisnost tlaka od asa pri praznjenju balona med 6. in 32 sekundo. ... 46 Graf 13. Odvisnost tlaka od asa pri praznjenju balona med 51. in 63. sekundo pri hitrejem praznjenju balona. ................................................................................. 46 Graf 14. Odvisnost tlaka od asa pri praznjenju balona med 7. in 68. sekundo pri poasnejem praznjenju balona. .......................................................................... 47 Graf 15. Odvisnost tlaka od asa pri praznjenju balona med 97. in 132. sekundo pri poasnejem praznjenju balona. .......................................................................... 47 Graf 16. Odvisnost tlaka v balonu od povprenega polmera balona. ................... 51 Graf 17. Odvisnost tlaka v balonu od prostornine balona. .................................... 52 Graf 18. Odvisnost tlaka od asa v bolj napihnjenem balonu. .............................. 53 Graf 19. Odvisnost tlaka od asa v manj napihnjenem balonu. ............................ 54 Graf 20. Obmoja odvisnosti tlaka od asa pri praznjenju balona. ....................... 55

1

UVOD ivi lahko na dva naina. Lahko se pretvarja, kot da ni ni udeno. Lahko pa ima vse za ude.

(Albert Einstein)

Najbolj pomembno pri teoretinih raziskavah na vseh podrojih znanosti je odkritje tiste toke, s katere vidimo stvari v najveji preprostosti.

(J. Willard Gibbs)

eprav znanstveniki naravoslovnih in tehninih smeri vsak dan odkrivajo nova zanimiva spoznanja o svetu, je naravoslovje v olah pogosto oznaeno kot nerelevantno , neinovativno, zahtevno in za mnoge uence dolgoasno (Devetak in Metljak, 2014). Posamezniki, ki jih naravoslovje privlai in zanima, so pogosto deleni nerazumevanja. e okolje ne prepozna in spodbuja interesa ter tudi nadarjenosti za naravoslovje, se lahko posameznik kljub svojim potencialom zaradi pomanjkanja izzivov odloi za druge poklice (Taber, 2007).

Koncept naravoslovja je zelo irok, saj obsega vse vede o ivi in neivi naravi (Slovenski veliki leksikon, 2007). Namesto o naravoslovnem znanju se pogosto govori o naravoslovni pismenosti, ki poleg znanja naravoslovja obsega tudi znanje o naravoslovnih znanostih, kar pomeni, da mora posameznik poznati metode in cilje naravoslovnih znanosti (Repe, Banik in traus, 2008). Poleg tega je pomembno poznavanje naravoslovnih postopkov, ki so potrebni za uspeno raziskovanje (Krnel, 2010).

V sklopu magistrskega dela sem oblikovala zbirko poskusov, ki bo omogoala spremljanje pristopov uencev pri reevanju naravoslovnih problemov. Uenci v neformalni situaciji opazujejo poskuse, oblikujejo napovedi, podajajo razlage, uporabljajo naueno znanje in ga prenaajo v druge situacije. Izvajalec poskusov ob tem spremlja uenevo besedno in nebesedno komunikacijo. Tako dobi vpogled v uenevo razumevanje doloenih fizikalnih konceptov, njegovo sposobnost povezovanja informacij, morebitne ueneve dosedanje izkunje in podobno. Izvajalec poskusov lahko na podlagi zbranih informacij uence tudi medsebojno primerja in razlikuje.

Za zbirko poskusov je bila primerna naravoslovna tematika, ki je uencem znana, hkrati pa tudi dovolj zahtevna, da omogoa razlikovanje uencev z vidika pristopov reevanja naravoslovnih problemov. Zato sem izbrala tematike, povezane s tlakom. Omejila sem se na podroje hidrostatinega tlaka in ga povezala s pretakanjem tekoin. Poiskala sem poskuse, ki so zanimivi za uence in hkrati preprosti za izvedbo. Tako so nastali trije sklopi poskusov:

- Iztekanje vode iz zaprte plastenke z odprtinama: izvajalec poskusov na zaprti plastenki, napolnjeni z vodo, odpira odprtine na razlinih viinah, uenec ugotavlja, pod katerimi pogoji voda izteka.

- Pretakanje vode skozi natego: izvajalec poskusov spreminja pogoje pri postavitvi natege, npr. spreminja viino izstopnega konca cevi, lego cevi ipd., uenec ugotavlja, pod katerimi pogoji voda izteka.

2

- Pretakanje zraka med povezanima balonoma: izvajalec poskusa omogoi pretakanje zraka med dvema razlino napihnjenima enakima balonoma, uenec ugotavlja, katere lastnosti doloajo smer pretakanja zraka.

Dogajanje med poskusi sem podrobno raziskala. Izvedla sem tudi meritve za razumevanje dogajanja pri pomembnih fizikalnih koliinah, jih analizirala in dogajanje razloila. Pridobljene meritve sem analizirala in razloila. Poglobljena razlaga izvajalcem poskusov omogoa, da uencem odgovorijo na morebitna podvpraanja. Motivirani uenci bi poskuse lahko izvedli tudi sami, pridobljene meritve pa primerjali z izmerjenimi vrednostmi, predstavljenimi v tem delu. Zapisala sem tudi natanna navodila za izvedbo poskusov in doloila pogoje, pod katerimi poskusi uspejo.

Poskuse sem izvedla v sodelovanju s tremi uenci. Izbrala sem skupino srednjeolcev, predvsem zaradi nekoliko obirnejega znanja in dodatnih izkuenj z raziskovanjem. Osebna refleksija izvedenih poskusov in povratne informacije uencev so mi pomagale pri natannejem oblikovanju zbirke poskusov, jasnosti izvedbe poskusov, oblikovanju razumljivih vpraanj, postavljanju uporabnih nalog, prepoznavanju lastnih napak pri izvedbi poskusov ipd. Odgovore uencev sem analizirala in kategorizirala glede na naslednje dejavnosti: napovedovanje izida poskusa, opazovanje, miselni konflikt, oblikovanje razlag in uporabo znanja. Razlage sem primerjala s predvideno lestvico ravni razlag. Analiza omogoa vpogled v pristope uencev pri reevanju naravoslovnih problemov in medsebojno primerjanje uencev z vidika njihovih pristopov.

3

1. NARAVOSLOVJE eprav v vsakdanjem govoru pogosto uporabljamo besedo naravoslovje, je pomen koncepta zelo odvisen od govorcev in konteksta. Govorci ga lahko uporabljajo v splonem kontekstu, ko govorijo o stvareh, povezanih z naravo, ali pa z izrazom ciljajo na specifine naravoslovne znanosti.

Opredelitev koncepta naravoslovje zasledimo v leksikonih, enciklopedijah in na svetovnem spletu. Strnjeno opredelitev naravoslovja zasledimo v Slovenskem velikem leksikonu (2007): Vse vede o ivi in neivi naravi. Naravoslovje je izlo iz filozofije narave v 18. stoletju in zdaj obsega astronomijo, biologijo, fiziko, geologijo, kemijo, paleontologijo idr. vede. Z znanimi metodami (opazovanje, poskus, hipoteza) poizkua pojave razloiti, jih urediti in postaviti zakonitosti o pojavih sveta. Na naravoslovju temeljijo medicina, agronomija, veterina, ekologija idr. vede; nekatere, npr. geografija in psihologija, sodijo hkrati v naravoslovje in druboslovje. Bistvena znailnost naravoslovja oziroma naravoslovnih znanosti je v metodi dela. Naravoslovje je pomembno, saj poskua s poskusi priti do im bolj poglobljenega in objektivnega opisa sveta.

Naravoslovju se ni mogoe izogniti. Ker se posameznik vsakodnevno sreuje z razlinimi naravoslovnimi in tehninimi problemi, je nujna doloena raven razumevanja naravoslovnih konceptov in tehnologije. Posameznik mora biti zmoen oblikovati ustrezne sklepe iz danih informacij, vrednotiti razline trditve in razloevati preverjene znanstvene podatke od mnenj in trditev psevdoznanosti. Glede na pomen naravoslovja in tehnike bi priakovali, da bi vsak posameznik pokazal vsaj nekaj zanimanja za ti dve podroji (Repe, Banik, in traus, 2008).

1.1 NARAVOSLOVNO ZNANJE

Naravoslovno znanje podobno kot matematino znanje ni le zbirka dejstev. Lahko bi rekli, da je bolj nain razmiljanja. V oli se vekrat izkae, da se uenci sicer nauijo doloenih dejstev, pri uporabnih nalogah pa tega znanja ne pokaejo. Uenci usvojijo doloen koncept ele, ko v skladu z njim tudi razmiljajo (Nunes, 1995). Raziskava Hestenesa, Wellsa in Swackhamerja (1992) je pokazala, da uenci kljub poznavanju Newtonovih zakonov pogosto ne razmiljajo v skladu z njimi. Namesto tega na primer pri nalogah, povezanih s silami in gibanjem, uporabljajo zdravorazumsko razmiljanje, ki jih privede do napanih reitev.

Mnogi uenci imajo teave pri naravoslovju zaradi nezadostno ali celo napano osvojenih pojmov, ki jih ne zmorejo vkljuiti v svoj miselni okvir. K temu bistveno pripomore tudi naslednje(Nunes, 1995):

V vsakdanjem ivljenju doloenih pojmov ne razlikujemo, kar povzroa napane predstave pri fiziki (na primer, obiajno ne razlikujemo pojmov temperatura in toplota, zato nekateri menijo, da ima veja kocka ledu nijo temperaturo kot manja kocka ledu. Temperaturi sta enaki, potrebno pa je dovesti razlino koliino toplote, da se kocki stalita).

V vsakdanjem ivljenju je veina pojmov ponazorjenih z ekstenzivnimi koliinami. Veliko fizikalnih pojmov pa ponazarjamo z intenzivnimi koliinami, ki jih posamezniki zaradi pomanjkanja izkuenj iz vsakdanjega ivljenja slabe razumejo kot ekstenzivne koliine.

4

Naravoslovni pojmi pogosto zahtevajo miljenje zunaj zaznavnih zmonosti naih util, na primer razumevanje, da je neka snov v resnici sestavljena iz delcev, eprav je videti trdna in nedeljiva.

Ko se uenci v oli uijo o doloenih naravoslovnih pojmih, e imajo nekaj predznanja, ki pa ni nujno pravilno. Napano nauene predstave velikokrat prevladajo. V vsakdanjem ivljenju se posameznik zlahka zadovolji z razlinimi razlagami in pojmi in ne tei k iskanju splonega pojma, kot je to znailno v naravoslovju. Podobno ima lahko posameznik v ivljenju za razline pojave nekonsistentne razlage, pa e vedno zadovoljivo ivi.

Magistrsko delo se ne omejuje zgolj na naravoslovno znanje, pridobljeno pri pouku. Zato je v nadaljevanju navedena ira opredelitev naravoslovne pismenosti.

1.2 NARAVOSLOVNA PISMENOST

O naravoslovni pismenosti in potrebi po njenem izboljanju med splono populacijo se govori e nekaj desetletij. Kljub temu enotna opredelitev naravoslovne pismenosti ne obstaja (Hodson, 2008). Prve opredelitve naravoslovne pismenosti so se pojavile v Zdruenih dravah Amerike v 60. letih. Pri tem so eno od pomembnejih opredelitev predlagali Pella in drugi (1966, v Hodson, 2008): naravoslovna pismenost obsega razumevanje osnovnih naravoslovnih pojmov, naravo znanosti in etiko, ki vodi znanstvenike na naravoslovnem podroju. Poleg teh treh najpomembnejih komponent pa je pomembno e povezovanje naravoslovja in drube, naravoslovja in humanistike ter razlikovanje med znanostjo in tehnologijo. Na podlagi te opredelitve je bilo oblikovanih veliko poznejih opredelitev.

Thomas in Durant (1987, v Glaar, 2014, str. 15) pod pojem naravoslovna pismenost uvrata razumevanje odnosov in povezav med naravoslovjem, tehnologijo in drubo ter poznavanje vloge znanstvenikov in tehnologov kot strokovnjakov v drubi pri sprejemanju odloitev.

Opredelitev, uporabljena v raziskavi PISA, je v primerjavi z opredelitvijo iz prejnjega odstavka bolj konkretna in natanneje pojasnjena: naravoslovna pismenost se nanaa se na posameznikovo naravoslovno znanje in uporabo tega znanja pri prepoznavanju vpraanj; na pridobivanje novega znanja; na razlaganje znanstvenih pojavov in sklepanje o tematikah, ki so povezane z naravoslovjem; na razumevanje znailnosti naravoslovja kot oblike lovekega znanja in raziskovanja; na zavedanje o tem, kako naravoslovje in tehnologija oblikujeta nae materialno, intelektualno in kulturno okolje, ter na pripravljenost sodelovanja pri reevanju vpraanj, povezanih z naravoslovjem in idejami naravoslovja (Repe, Banik, in traus, 2008, str. 13, 14).

Ker naravoslovna pismenost zahteva uporabo naravoslovnega znanja in postopkov, je opredeljena z (Repe, Banik, in traus, 2008):

naravoslovnimi pojmi, ki omogoajo razumevanje pojavov in povezovanje sorodnih pojavov;

naravoslovnimi postopki, za katere velja, da so nujni pri pridobivanju, interpretaciji in uporabi podatkov ter znanstvenih razlag;

naravoslovnimi situacijami, kjer posameznik uporabi pridobljeno naravoslovno znanje in postopke.

5

Naravoslovna pismenost posameznikov je razlina. e elimo primerjati posameznike glede na raven njihovega naravoslovnega znanja, je nujno potrebno najti kriterij za primerjavo. Obstajajo razlini kriteriji, ki so podrobneje obravnavani v nadaljevanju.

1.3 RAVNI NARAVOSLOVNE PISMENOSTI IN ZNANJA

Razvitost posameznikove naravoslovne pismenosti lahko obravnavamo zvezno. Pri uencih s slabe razvito naravoslovno pismenostjo opaamo, da so pri izpeljavi ali vrednotenju sklepov zmoni uporabljati le naravoslovno deklarativno znanje nije ravni. Uenci z bolje razvito naravoslovno pismenostjo so zmoni uporabljati pojmovne modele, analizirati naravoslovne poskuse, uporabljati razlino pridobljene podatke, presojati ustreznost razlinih razlag in jih vrednotiti. Zato pogosteje prihajajo do pravilno oblikovanih ugotovitev (Bybee, 1997, v Repe, Banik in traus, 2008).

Bybee (1997, v Glaar, 2014) razlikuje med tirimi hierarhinimi stopnjami naravoslovne pismenosti. Uenci na nominalni naravoslovni stopnji so zmoni prepoznavanja naravoslovnih pojmov in prepoznavanja morebitnih napanih razumevanj. Na stopnji funkcionalne pismenosti so uenci sicer zmoni pravilnega opisovanja pojavov, pri emer pa je njihovo razumevanje teh pojavov omejeno. Za uence na pojmovno naravoslovni stopnji je znailno, da zmorejo razumeti pojmovne sheme posamezne discipline in jih povezati s splonim razumevanjem naravoslovja. Na najviji stopnji, stopnji vedimenzionalne naravoslovne pismenosti, uenci svoje naravoslovno znanje uporabljajo tudi pri obravnavi problematik, povezanimi z drugimi vedami. Posameznik lahko na razlinih podrojih razvije razline stopnje naravoslovne pismenosti.

Na pedagokem podroju sta pomembni in aktualni raziskavi PISA in TIMMS. V obeh raziskavah je posebna pozornost namenjena razlikovanju naravoslovne pismenosti pri uencih. Zato je v nadaljevanju naveden podroben opis ravni oziroma mejnikov omenjenih raziskav.

1.3.1 RAVNI NARAVOSLOVNE PISMENOSTI PO RAZISKAVI PISA

Za namen raziskave PISA je bilo oblikovanih est ravni naravoslovne pismenosti (traus, terman Ivani in tigl, 2013).

RAVEN 1

Uenci imajo zelo omejeno naravoslovno znanje, ki ga lahko uporabijo le v situacijah, ki so jim blizu. Tvoriti zmorejo le oitne razlage, ki sledijo neposredno iz danih podatkov.

RAVEN 2

Na tej ravni imajo uenci zadovoljivo naravoslovno znanje, kar pomeni, da zmorejo tvoriti razlage iz blinjih konceptov ali preprostih raziskav. Zmorejo neposredno utemeljevati in dobesedno interpretirati rezultate naravoslovno znanstvenih raziskav ali reevanja tehnolokih problemov.

RAVEN 3

6

Uenci prepoznavajo jasno opisana naravoslovna vpraanja v razlinih kontekstih. Zmorejo tvoriti razlage z ustrezno izbiro dejstev in znanj ter uporabljati preproste modele ali raziskovalne pristope. Zmorejo interpretirati naravoslovne pojme iz razlinih disciplin in jih neposredno uporabljati. Tvorijo kratke izjave in sprejemajo odloitve na podlagi naravoslovnega znanja.

RAVEN 4

Uenci uinkovito delujejo v razlinih situacijah, ki vkljuujejo pojave, pri katerih morajo sklepati o vlogi naravoslovnih znanosti in tehnologije. Izbirajo in zdruujejo razlage iz razlinih naravoslovnih ali tehnolokih disciplin ter jih povezujejo neposredno z ivljenjskimi situacijami. Naravoslovno znanje, dokaze in podatke uporabljajo pri razmiljanju o svojih dejanjih in pri sporoanju odloitev.

RAVEN 5

Uenci prepoznavajo naravoslovno-znanstvene komponente razlinih zapletenih ivljenjskih situacij. Uporabljajo naravoslovne pojme in znanje o naravoslovnih znanostih. Zmorejo primerjati, izbirati in vrednotiti razline naravoslovno-znanstvene dokaze, podatke in preverjena dejstva za odzivanje v ivljenjskih situacijah. Imajo visoko razvite spretnosti raziskovanja, ustrezno povezujejo svoje znanje in zmorejo kritino opazovati razline situacije. Tvorijo razlage in utemeljitve na kritini analizi dokazov, podatkov in preverjenih dejstev.

RAVEN 6

Uenci na tej ravni zanesljivo prepoznavajo, razlagajo in uporabljajo naravoslovno znanje v razlinih zapletenih ivljenjskih situacijah. Zmorejo povezovati informacije iz razlinih virov ter te podatke uporabiti za utemeljevanje svojih odloitev. Jasno in zanesljivo izkazujejo napredno naravoslovno-znanstveno miljenje in utemeljevanje ter so pripravljeni svoje razumevanje uporabiti za podporo reitvam v novih naravoslovno-znanstvenih in tehnolokih situacijah. Naravoslovno znanje in izpeljane utemeljitve zmorejo uporabljati kot podporo priporoilom in odloitvam v osebni, drubeni in globalni situaciji.

Ustrezna raven naravoslovne pismenosti je pomemben za vse uence, ne le za tiste, ki se bodo v prihodnosti udejstvovali v poklicih z naravoslovnega podroja. Vrednotenje ire uporabe znanja je pomembno tudi pri zgoraj opisanih ravneh raziskave PISA. Za uinkovito funkcioniranje v drubi morajo uenci dosegati vsaj raven 3 naravoslovne pismenosti. Pomembno je, da uence ozaveamo o pomenu naravoslovne pismenosti za njihovo ivljenje in jih spodbujamo, da naueno naravoslovno znanje uporabljajo tudi v praktinih nalogah in konkretnih situacijah.

1.3.2 MEJNIKI RAVNI NARAVOSLOVNEGA ZNANJA PO RAZISKAVI TIMSS

Podobno je znanje uencev v mednarodni raziskavi trendov znanja matematike in naravoslovja TIMSS razvreno v tiri ravni, imenovane mejniki znanja. Ker je raziskava TIMSS usmerjena v obvladovanje znanj razlinih naravoslovnih podroij, so mejniki veliko bolj konkretni in zapisani posebej za posamezna naravoslovna podroja. Kljub vsemu pa lahko za posamezne mejnike izluimo neke splone znailnosti. Mejniki ravni znanja za 8. razred osnovne ole so naslednji (Japelj Pavei, Svetlik in Kozina, 2012):

7

MEJNIK NIZKE RAVNI ZNANJA

Uenci na tej ravni prepoznajo nekatera osnovna dejstva iz biologije, kemije, fizike in ved o Zemlji. Zmorejo razloiti preproste slikovne diagrame, dopolnijo preproste tabele in uporabijo osnovno znanje v praktinih situacijah.

MEJNIKI SREDNJE RAVNI ZNANJA

Na tej ravni uenci prepoznavajo dejstva in uporabijo svoje razumevanje osnovnih naravoslovnih znanj v razlinih kontekstih. Iz tabel, grafov in slikovnih diagramov znajo razbrati ustrezne informacije in napisati ugotovitve. Naravoslovno znanje uporabljajo v praktinih situacijah.

MEJNIKI VISOKE RAVNI ZNANJA

Uenci razumejo koncepte, ki so povezani z nekaterimi naravnimi cikli, sistemi in principi. Kaejo in uporabljajo osnovne spretnosti, potrebne za naravoslovno raziskovanje. Iz razlinih diagramov, grafov in tabel povezujejo informacije in zmorejo loiti pomembne informacije od nepomembnih. Pomembne informacije analizirajo in na njihovi osnovi oblikujejo ustrezne zakljuke. Svoja spoznanja oblikujejo tudi kot nekoliko obseneje razlage.

MEJNIKI NAJVIJE RAVNI ZNANJA

Uenci razumejo kompleksne in abstraktne koncepte iz biologije, kemije, fizike in ved o Zemlji. Razumejo osnove znanstvenega raziskovanja. Pri reevanju problemov uporabijo informacije iz razlinih virov, zapiejo ugotovitve in razlago, v kateri pojasnijo znanstvena spoznanja.

Naravoslovne znanosti se razlikujejo od drugih znanosti. Poleg ocenjevanja ravni znanja so pomembni tudi naravoslovni postopki, ki zajemajo vse dejavnosti, ki so pomembne v raziskovanju.

1.4 NARAVOSLOVNI POSTOPKI

Otroci se prvi sreajo z naravoslovjem v razlinih vsakdanjih izkunjah, pri igri in izmenjavi izkuenj z drugimi ljudmi. Govorimo o tako imenovanem ljudskem naravoslovju, ki temelji na zdravorazumskem razmiljanju. Te izkunje so pridobljene skozi temeljne spoznavne postopke: razvranje, urejanje, prirejanje, razporejanje po prostoru in asu ter uporabi razlinih sistemov znamenj ali reprezentacij glede na razline vrste spremenljivk (Iskri, b. d.).

Med naravoslovna znanja uvramo vsa znanja, spretnosti in veine, ki so potrebne za uspeno raziskovanje in znanstvene metode dela. Njihov razvoj poteka postopoma (Krnel, 2010):

- V predolskem obdobju se naravoslovni postopki prekrivajo s temeljnimi spoznavnimi postopki, med katere uvramo opazovanje, razvranje, urejanje, prirejanje, razporejanje v prostoru in asu ter uporabo sistemov znamenj.

- V nijih razredih osnovne ole se ti temeljni postopki sistematino poglobijo in nadgradijo, opazovanje se nadgradi v sistematino opazovanje, razvijejo se tudi spretnosti in veine, povezane z izvajanjem poskusov: razumevanje potenega poskusa, ravnanje s podatki in veine spraevanja.

8

- Po koncu drugega triletja naj bi bili uenci e pripravljeni na raziskovanje, do tedaj naueni postopki se poveejo skupaj v dejavnost raziskovanja. Ob tem se razvijejo e postopki napovedovanja, oblikovanja hipotez, predstavitev podatkov in povezovanje podatkov, posploevanje in iskanje zakonitosti.

Govorimo lahko tudi o metodah dela, znailnih za naravoslovje, ki zahtevajo razvoj znailnih sposobnosti za naravoslovje (Harlen, 1985, Abruscato, 1988 in Russell, Black Bell in Daniels, 1991, v Krnel 1993, str. 13):

- sposobnosti, ki so povezane s procesom zbiranja podatkov oziroma opazovanjem (ugotavljanje enakosti, razlinosti, opredelitev spremenljivke, spremljanje spremenljivke, delo z ve spremenljivkami )

- sposobnosti, ki so povezane z obdelavo podatkov oziroma razvijanjem in preskuanjem zamisli, kot so postavljanje hipoteze, nartovanje poskusa, napovedovanje izida poskusa, opravljanje poskusa, razlaga rezultata, posploevanje, iskanje zakonitosti in sporoanje.

eprav je poudarek pri pouevanju in ocenjevanju znanja v O najvekrat na naravoslovnem znanju, uni narti naravoslovnih predmetov predvidevajo, da uitelji velik poudarek namenjajo naravoslovnim postopkom. Uenci se z naravoslovnimi postopki sreujejo skozi celotno O. Razvrstitev pomembnejih naravoslovnih postopkov po predmetih in razredih je podrobneje opisana v naslednjem podpoglavju.

1.4.1 NARAVOSLOVNI POSTOPKI V UNIH NARTIH

Uenci se prvi sreajo s sistematinim pouevanjem naravoslovnih postopkov pri predmetu spoznavanje okolja v 1., 2. in 3. razredu devetletne osnovne ole. To znanje nadgradijo v 4. in 5. razredu pri predmetu Naravoslovje in tehnika ter v 6. in 7. razredu v okviru predmeta Naravoslovje. V 8. in 9. razredu se uenci sreujejo z naravoslovnimi postopki pri predmetih biologija, fizika in kemija.

V unem nartu za predmet Spoznavanje okolja je poudarek na tem, da morajo uenci na koncu 3. razreda znati opazovati, primerjati, urejati in razvrati, zbirati in zapisovati podatke na razline naine, oblikovati preprost instrument za raziskovanje, nartovati preprost poskus in napovedati izid poskusa, izvesti poskus ter rezultate ustrezno predstaviti (Kolar, Krnel in Velkavrh, 2011).

Pri predmetu Naravoslovje in tehnika so v primerjavi z unim nartom za Spoznavanje okolja skoraj vsi z naravoslovnimi postopki povezani standardi znanja minimalni. Poudarek je e vedno na zaznavanju in opazovanju, razvranju in urejanju ter prikazovanju in branju podatkov iz razlinih zapisov. Veji poudarek je na uporabi razlinih merilnih pripomokov, nartovanju in izvajanju raziskav ter poroanju in delu z viri (Vodopivec, Papotnik, Gostinar Blagotinek, Skribe Dimec in Balon, 2011).

Uni nart za predmet Naravoslovje v 6. in 7. razredu predvideva, da mora biti najmanj 40 % pouka namenjenega razvijanju spretnosti, povezanih z naravoslovnimi postopki. Poleg e zapisanega v prejnjih unih nartih se od uencev priakuje razvranje po lastnih in danih kriterijih ter uporaba doloevalnih kljuev, razumevanje pomena vekratnega, kontroliranega in potenega poskusa, prepoznavanje pojma spremenljivke, razlaga zveze med dvema spremenljivkama, prepoznavanje problemskih vpraanj in predlaganje iskanj monih odgovorov,

9

napovedovanje rezultatov poskusa, utemeljitve napovedi in preverjanje ustreznosti napovedi, ocenjevanje svojega dela ter prepoznavanje in analizo monih razlag danega poskusa (Skvar idr., 2011).

V unem nartu za biologijo v 8. in 9. razredu osnovne ole je opredeljeno, kaj morajo obvladati uenci ob koncu tretjega vzgojno izobraevalnega obdobja na podroju naravoslovnih spretnosti. Uenci morajo znati nartovati in izvesti preprost poskus oziroma raziskavo, opazovati, meriti, doloiti parametre, na podlagi pridobljenih podatkov podati neko razlago in jo kritino presoditi ter oblikovati zakljuke raziskave in poroati o poteku raziskave. Znati morajo kritino in logino razmiljati, sprejemati in presojati alternativne razlage in razlage drugih uencev ter le te kritino vrednotiti. Pri raziskovanju morajo znati uporabljati ustrezna matematina orodja. Pomembno je, da znajo komunicirati in uporabljati ustrezne reprezentacije. Znanje biologije mora uencem pomagati pri vrednotenju lastnega ravnanja in ravnanja drugih. Znanstvena spoznanja morajo znati vrednotiti s stalia dobrobiti drube, posameznika in narave nasploh (Vilhar idr., 2011).

Tudi pri predmetu kemije v 8. in 9. razredu je pomembno, da uenci razvijajo naravoslovne postopke in spretnosti. Poudarek je na tem, da uenci izvajajo poskuse in pri tem uspeno uporabljajo osnovne eksperimentalne tehnike, opazujejo, zbirajo in urejajo podatke, na podlagi teh podatkov oblikujejo sklepe in posploitve, opredelijo spremenljivke, postavljajo raziskovalna vpraanja in nartujejo poskuse, poroajo o eksperimentalnem delu, uporabljajo modele in razumejo preproste submikroskopske prikaze, uporabljajo podatke iz razlinih IKT-virov, uporabljajo osnovno strokovno kemijsko izrazoslovje ter poskrbijo za lastno varnost in varnost okolja (Banik idr., 2011).

Naravoslovne spretnosti in postopki so najpodrobneje obravnavani v unem nartu za predmet fizike v 8. in 9. razredu. Uenci morajo znati opazovati pojave in opaanja ustrezno zapisati, zbrati kvalitativne in kvantitativne podatke in jih zapisati, izvesti poskus po navodilih, izbrati ustrezne pripomoke za izvedbo poskusa, z njimi ustrezno ravnati in poskrbeti za varnost. Postaviti morajo hipotezo, izluiti kljune spremenljivke in doloiti parametre, ki jih bodo med poskusom spreminjali, ter zapisati navodila za izvedbo poskusa. Znati morajo oceniti, izmeriti in zapisati vrednost fizikalnih koliin, podatke ustrezno razvrstiti v skupine, uporabljati razline naine prikazov podatkov in pri delu uporabljati osnovno matematino znanje. Rezultate morajo primerjati z rezultati drugih uencev in poiskati razloge za morebitna odstopanja, oblikovati zakljuke in razlage, odgovoriti na raziskovalno vpraanje, primerjati svoje pridobljene rezultate z napovedmi. Predlagati morajo izboljave in postavljati nova raziskovalna vpraanja. Poleg tega tudi zmorejo poiskati kljune informacije iz razlinih virov, uporabljajo razline vire informacij, izrazijo in izraunajo neznano koliino v enabi, pretvarjajo enote ter zapiejo rezultate in odgovore (Verovnik idr., 2011).

V prvem poglavju smo si podrobneje ogledali znailnosti naravoslovja. Za uenca in posameznika nasploh je pomembno, da pozna vsaj osnovna naravoslovna dejstva in v skladu z njimi tudi razmilja. Poznati mora tudi osnovne naravoslovne postopke. Del uencev, ki pomembno odstopajo v primerjavi z vrstniki glede na raven naravoslovne pismenosti in uporabe naravoslovnih postopkov lahko oznaimo kot nadarjene za naravoslovje. V naslednjem poglavju je podrobneje opredeljeno, katere so temeljne znailnosti teh uencev.

10

2. NADARJENI UENCI ZA NARAVOSLOVJE 2.1 OPREDELITEV NADARJENOSTI

V literaturi se pojavljajo razline opredelitve nadarjenosti. Obstaja ve teorij nadarjenosti, zaradi tega pa tudi ve kriterijev, kdaj lahko neko osebo oznaimo za nadarjeno (Kerr, 2009). V povezavi z nadarjenostjo najdemo tudi ve izrazov, kot so na primer inteligentnost, kreativnost, bistrost, genialnost, talentiranost, udenost, prezgodnja razvitost, druganost, elitnost itn. Raba teh izrazov je pogosto nedosledna ali le delno ustrezna, kar pripomore k e veji nejasnosti prouevanega podroja (Jurman, 2004).

Kronoloko gledano so se prve opredelitve nadarjenosti osredotoale predvsem na mentalne karakteristike nadarjenih posameznikov (hitreje procesiranje informacij in uinkoviteji metakognitivni procesi) in njihovo odstopanje od povpreja. Z vstopom prepoznavanja nadarjenih v olski prostor so se opredelitve morale spremeniti. ole za izvajanje programov potrebujejo sredstva, zato so se v pedagokih opredelitvah zaeli pojavljati kriteriji, po katerih prepoznamo nadarjene uence. Najprej so uenci doseke in svojo nadarjenost morali izkazovati, pozneje pa so se v lui Marlandove opredelitve pedagoki delavci zaeli osredotoati tudi na uence s potenciali za visoke doseke (Ferbeer, 2005).

Danes opredelitev pojma nadarjenosti v najveji meri doloa razumevanje pomena izobraevanja nadarjenih uencev za posamezno dravo in njen interes za poznejo iro drubeno korist. Od opredelitve so namre odvisne smernice prepoznavanja in dela z nadarjenimi uenci v oli. Stroka kljub prizadevanjem konsenza glede enotne opredelitve nadarjenosti zaenkrat e ni dosegla (Jurievi, 2012). Podobno velja tudi pri nas.

2.2 NADARJENI UENCI V SLOVENIJI

Na zakonski ravni so bili v Sloveniji nadarjeni uenci prvi opredeljeni v Zakonu o osnovni oli iz leta 1996 kot ena od skupin otrok s posebnimi potrebami. Snovalci Koncepta: Odkrivanje in delo z nadarjenimi uenci v devetletni osnovni oli (v nadaljevanju Koncept) so se odloili, da v slovenski prostor vnesejo Marlandovo opredelitev nadarjenosti, ki se jim je zdela za nao dravo najprimerneja (agar in Bezi, 2005). Opredelitev opisuje kot

nadarjene ali talentirane tiste otroke in mladostnike, ki so bodisi na predolski stopnji, v osnovni oli ali v srednji oli pokazali visoke doseke ali potenciale na intelektualnem, ustvarjalnem, specifino akademskem, vodstvenem ali umetnikem podroju in kateri poleg rednega olskega programa potrebujejo posebej prilagojene programe in aktivnosti (Travers, Elliot in Kratochwill: Educational Psychology, str. 447; v agar, Arta, Bezi, Nagy in Purgaj, 1999).

Ta opredelitev omogoa razlikovanje med splono in specifino nadarjenostjo, med doseki in potenciali za uresniitev nadarjenosti in poudarja, da nadarjeni poleg ustaljene olske prakse potrebujejo tudi njim prilagojene dejavnosti (agar idr., 1999).

V noveji Beli knjigi o vzgoji in izobraevanju iz leta 2011 je dodano posebno poglavje s smernicami za prepoznavanje in delo z nadarjenimi uenci. Zapisana je

11

tudi opredelitev nadarjenih uencev: Nadarjeni uenci so po doloenih nacionalnih kriterijih visoko nadpovpreni uenci in jih je v populaciji do 10 %. Nadpovprenost se ocenjuje glede na doseke teh uencev na intelektualnem, ustvarjalnem, unem, umetnikem in telesno-gibalnem oziroma portnem podroju (Jurievi, 2011).

Na podlagi te opredelitve nadarjenih uencev je bila sprejeta novela Zakona o O z nekaterimi spremembami na podroju nadarjenih uencev. Tako so v 11. lenu loeno od otrok s posebnimi potrebami kot nadarjeni opredeljeni tisti uenci, ki

izkazujejo visoko nadpovprene sposobnosti miljenja ali izjemne doseke na posameznih unih podrojih, v umetnosti ali portu. ola tem uencem zagotavlja ustrezne pogoje za vzgojo in izobraevanje tako, da jim prilagodi vsebine, metode in oblike dela ter jim omogoi vkljuitev v dodatni pouk, druge oblike individualne in skupinske pomoi ter druge oblike dela. (Zakon o osnovni oli, 2013).

Zaenkrat smo govorili o nadarjenih uencih v splonem, v naslednjem podpoglavju pa se bomo posebej dotaknili nadarjenih na naravoslovnem podroju.

2.3 NADARJENI UENCI NA NARAVOSLOVNEM PODROJU

Nadarjenost se lahko torej pri uencih izraa kot neka splona nadarjenost ali kot specifina nadarjenost le na doloenem podroju (agar idr., 1999). V lui te predpostavke tako lahko trdimo, da se lahko nadarjenost uencev kae tudi na naravoslovnem podroju. Glede na specifike tega podroja se tudi nadarjenost teh uencev kae na specifine naine.

Toda, kdo sploh so uenci, nadarjeni za naravoslovje? Glede na nao olsko zakonodajo lahko trdimo, da lahko v to populacijo uvramo najbolje v populaciji, ki svoje sposobnosti izkazujejo na naravoslovnem podroju (Jurievi, 2011). Podobno so nadarjeni za naravoslovje opredeljeni tudi v Veliki Britaniji. Tam je agencija QCA (Qualifications and Curriculum Authority) opozorila na problematiko taknega pogleda, pri emer so nateti problemi relevantni tudi za na prostor (Gilbert in Newberry, 2007):

- Ni zanesljivih dokazov, podprtih z longitudinalnimi tudijami, da je nadarjenost za specifino podroje (v naem primeru za naravoslovje) osebnostna lastnost.

- Ni dokazov, da je nadarjenost za specifino podroje (v naem primeru za naravoslovje) razprena po celotni populaciji.

- Za razvoj talentov so potrebni uitelji eksperti, ustrezni viri in izkunje, esar v olah primanjkuje.

- Zaradi usmerjenosti ole v une doseke se v zadnjem asu kot nadarjene pogosto prepoznava marljive uence. Ni nujno, da nadarjeni uenci svoje potenciale tudi dejansko izkazujejo.

Taber (2007) predlaga, da se med nadarjene za naravoslovje uvra tiste uence, ki ob ustrezni podpori dosegajo visoke doseke glede na zahteve unih nartov za naravoslovne predmete. Nadarjeni lahko kaejo svoje doseke na vseh ali pa le na nekaterih naravoslovnih podrojih. Poleg tega za nadarjene za naravoslovje predlaga tudi tiste uence, ki se lotevajo tekih naravoslovnih problemov, ki v unih nartih niso predvideni.

12

Glede na temeljne znailnosti naravoslovja lahko trdimo, da so nadarjeni za naravoslovje tisti uenci, ki (QCA, v Gilbert in Newberry, 2007):

- uivajo v raziskovanju e neznanih dejstev in prilagajanju znanstvenih teorij, idej in modelov pri razlagi razlinih pojavov,

- postavljajo veliko vpraanj, so navdueni nad hipotezami in radi razglabljajo o njih,

- logino razmiljajo, oblikujejo verjetne razlage pojavov (v svojem razmiljanju so lahko sistematini, kar pa ni nujno za poroanja in zapiske),

- oblikujejo objektivne argumente, dokaze kombinirajo na razline naine in prihajajo do ustvarjalnih idej, druge spraujejo dokler ne pridejo do zakljukov (tudi svoje uitelje),

- pri oblikovanju zakljukov razumejo koncepta zanesljivosti in veljavnosti.

V primerjavi z vrstniki nadarjeni veliko bolje razumejo analogije, in sicer njihovo delovanje, pa tudi mone in ibke strani uporabe analogij pri razlagi naravoslovnih pojavov.

Nadarjeni za naravoslovje morajo razviti naslednje notranje kvalitete (Gilbert in Newberry, 2007):

- sposobnost dalje koncentracije pri doloeni naravoslovni temi, saj ele tako lahko doseejo zadovoljstvo ob reeni nalogi oziroma opravljenemu delu,

- sposobnosti prepoznavanja pojavov znotraj raziskovanega polja, - sposobnost oblikovanja primernih razlag.

Razvitost teh sposobnosti se lahko kae v naslednjih znailnostih, ki jih lahko opazimo pri nadarjenih uencih za naravoslovje (QCA, 2006, v Gilbert in Newberry, 2007):

- veliko berejo, e posebej jih zanima znanost in znanstvena fantastika, - imajo znanstvene hobije in/ali so lani znanstvenega kluba ali drube, - veliko truda vloijo v spoznanja o sebi in spoznanja o stvareh okoli njih, - so sposobni vzdrevanja dolgotrajnega zanimanja, iejo poglobljene

razlage, - so radovedni, zanima jih, kako stvari delujejo in zakaj se stvari dogajajo (s

poenostavljenimi in pomanjkljivimi razlagami so nezadovoljni), - razumejo smernice pravinega raziskovanja in ustreznega operiranja s

spremenljivkami, - prizadevajo si za najvejo mono pravilnost meritev in v tem uivajo, - hitro jim postane dolgas pri ponavljanju osnovnih stvari, - uivajo v izzivih in reevanju problemov, pri emer pa so velikokrat kritini do

sebe, - so notranje motivirani in pripravljeni stvari nameniti veliko asa (medtem ko

so lahko pri nezahtevnih delih povrni).

Nadarjeni uenci na naravoslovnem podroju imajo razvite specifine veine, posebej potrebne za raziskovanje in reevanje naravoslovnih problemov. Oglejmo si, kako je pri nas z razvojem in spodbujanjem teh vein pri nadarjenih uencih na naravoslovnem podroju.

13

2.4 NADARJENI UENCI NA NARAVOSLOVNEM PODROJU V SLOVENIJI

Posebna identifikacija nadarjenih uencev za naravoslovje v Sloveniji zaenkrat e ni razirjena. Uitelji lahko opazijo nadarjenega uenca za naravoslovje le, e ta uenec kae posebno zanimanje za to podroje (Devetak in Glaar, 2014). Formalno gledano je v naem olskem sistemu lahko nadarjeni uenec za naravoslovje prepoznan kot nadarjen preko lestvice za uiteljevo prepoznavanje nadarjenosti za uno podroje R. Uitelj lahko uenevo nadarjenost za naravoslovje povee z naslednjimi postavkami iz lestvice (OLNAD07, 2008):

- Uenec z zanimanjem uporablja enciklopedije, leksikone, atlase, slovarje in druge une vire in pripomoke.

- Poglablja se v zahtevneje vsebine (s podroja naravoslovja, druboslovja, literature ), namenjene starejim uencem.

- Uenec si hitreje od drugih uencev zapomni ve podatkov in smiselnega gradiva.

- Pri uenju opazi podrobnosti, ki jih drugi ne. - Uenec je vedoeljen in ie odgovore na svoja vpraanja. - Uenec med soolci izstopa po razlikovanju bistvenega od nebistvenega. - Pri uenju je samoiniciativen. - Uenec dosega pri posameznih predmetih oz. pri predmetu, ki ga pouujem,

najvije standarde znanja.

Vendar pa se mora uitelj zavedati, da sta lahko ueneva nadarjenost in interes zelo specifina. Uenec lahko kae svoje sposobnosti le za doloene tipe nalog, je posebej uspeen pri eksperimentalnem delu, ni pa najbolji v razredu pri priklicu najvejega obsega naravoslovnih podatkov ali pri raunskih nalogah (Devetak in Glaar, 2014).

Lahko reemo, da prepoznavanja nadarjenih uencev za naravoslovje pri nas skoraj ni. Zato sem se odloila, da v sklopu svojega magistrskega dela oblikujem pripomoek za uitelje, ki bi omogoal prepoznavanje teh uencev, hkrati pa bi vsem uencem omogoal zanimivo izkunjo z naravoslovjem. Uenevi odgovori bi uitelju omogoali spremljanje uenevih pristopov k reevanju naravoslovnih problemov. V nadaljevanju so podrobneje predstavljeni ozadje zbirke poskusov in kriteriji za izbor.

3. NAMEN ZBIRKE POSKUSOV ZA RAZLIKOVANJE NADARJENIH UENCEV NA NARAVOSLOVNEM PODOJU IN KRITERIJI ZA IZBOR

Uiteljevo nepoznavanje pristopov uencev pri reevanju naravoslovnih problemov lahko privede do neoptimalnega pouevanja naravoslovnih predmetov. V oli je tudi zaradi tega naravoslovje pogosto oznaeno kot zahtevno, nerelevantno in nezanimivo (Devetak in Metljak, 2014). Na podlagi te razvite in preizkuene zbirke poskusov lahko uitelj pridobi podatke o tem, kako uenci reujejo naravoslovne probleme. Ti podatki omogoajo izvajanje prilagoditev v procesu pouevanja in bolj

14

kakovostno delo z uenci. Zbirka poskusov omogoa aktivno uenje uencev ob poskusih in jih dodatno motivira za naravoslovje.

Poleg tega je pomembno prepoznavanje nadarjenih uencev za naravoslovje, ker tem uencem le na taken nain lahko omogoimo doseganje njihovih potencialov. tevilne zahteve iz unih nartov naravoslovnih predmetov so zanje prenizke, da bi lahko v polnosti razvili svoje zmonosti in spretnosti. Poleg tega je nevarno, da se ti uenci v razredu zanejo dolgoasiti. Pomanjkanje izzivov v naravoslovju uence usmeri v iskanje izzivov na drugih olskih podrojih ali e slabe postanejo nezadovoljni s olo nasploh (Taber, 2007).

V prvem delu empirinega dela magistrskega dela je opisan postopek izbora fizikalnega podroja s pripadajoimi poskusi. Nato so podani podroben opis poskusov, meritve in rezultati poskusov s podrobnimi razlagami. Glede na izbrane poskuse so bila izbrana vpraanja in uporabne naloge. Dokonna oblika zbirke poskusov s kriteriji za vrednotenje pravilnosti napovedi, pojava kognitivnega konflikta, uporabe znanstvenega jezika in pravilnosti ter ravni razlag poskusov je bila oblikovana po izvedbi zbirke poskusov v sodelovanju s tremi dijaki.

3.1 KRITERIJI ZA IZBOR TEMATIKE POSKUSOV

Eden od ciljev magistrskega dela je bil oblikovati zbirko poskusov za spremljanje pristopov uencev k reevanju naravoslovnih problemov. Zato sem najprej poiskala naravoslovna podroja ustrezne zahtevnosti, na katerih se pri uencih pojavljajo napane predstave. Za podroja sem dodatno poiskala tudi poskuse, ki so zanimivi in enostavni za izvedbo.

Poskusi so morali izhajati s podroja, ki je primerno sposobnostim uencem, hkrati pa je tudi dovolj zahtevno, da se lahko pokaejo razlike med uenci. Po mnenju uiteljev in izkunjah tudentov s prakse se za uence v osnovni oli najve miselnih konfliktov pojavlja pri temah s podroij:

- Newtonovih zakonov, - hidrostatinega tlaka, - vzgona, - dela in energije, - elektrinega naboja in influence.

Kljub poznavanju Newtonovih zakonov v vsakdanjem ivljenju ljudje pogosto ne razmiljajo v skladu z njimi. Raziskava je pokazala, da so pogosto zdravorazumska preprianja ljudi o gibanju in silah nezdruljiva z Newtonovimi zakoni. Newtonovi zakoni so hkrati tudi zelo abstraktni, zato bi bilo najbr to poglavje za uence v O preve zahtevno.

Razumevanje konceptov s podroja dela in energije je zelo odvisno od uiteljevega pristopa. Neustrezne predstavitve pri pouevanju lahko povzroijo precej zmede (Jewett, 2008). Da bi se izognila vplivu uiteljevega pristopa pri pouevanju, se za to podroje nisem odloila.

V unem nartu je obravnava elektrinega naboja in influence razporejena v drugo polovico devetega razreda (Verovnik idr., 2011). Za to podroje se nisem odloila, ker je smiselno oblikovati zbirko poskusov, ki jo bo lahko uitelj uporabljal v daljem asovnem obdobju.

15

Raziskava Kouha je pokazala, da uitelji kot najzahtevnejo fizikalno vsebino za otroke v osnovni oli ocenjujejo vzgon (Kouh, 2012). Zaradi morebitne prevelike zahtevnosti sem to podroje izloila.

Za oblikovanje zbirke poskusov sem torej izbrala tlak. Ustrezno zahtevnost podroja potrjujejo tudi izsledki raziskave Kouha (2012), v kateri je dobra etrtina uiteljev na petstopenjski lestvici to podroje ocenila kot srednje zahtevno za razumevanje uencev, ve kot polovica uiteljev kot zahtevno in slaba petina uiteljev kot zelo zahtevno. Izbrano podroje je torej dovolj zahtevno, da je primerno za nadarjene uence, hkrati pa tudi dovolj enostavno, da je primerno za veino uencev v razredu.

Zaradi irine podroja sem se pri oblikovanju zbirke poskusov omejila na hidrostatini tlak. Povezala sem ga s temami s podroja pretakanja tekoin. Ker se s temi vsebinami uenci sreujejo v nijih razredih osnovne ole, s tem zmanjamo vpliv znanja, ki bi ga uenci lahko pridobili tik pred izvedbo poskusov iz zbirke.

Izbor teme je tudi aktualen, saj je probleme s podroja hidrostatike (in tudi hidrodinamike) kljub navidezni preprostosti treba upotevati in reevati ob uvajanju sodobnih tehninih novosti (Planini, 2010). Zaradi izogibanja temam s podroja mehanike tekoin v osnovni oli so uenci prikrajani za zanimive vsebine, povezane s podroji geofizike, fizike trdnih in mehkih snovi inenirstva, biologije, medicine itd. (Gollub, 2008). Tematika zbirke poskusov je zato lahko e posebej zanimiva za nadarjene uence.

Raziskave (Loveude, Kautz in Heron, 2003; Viennot, 2003) so pokazale, da imajo uenci kljub poznavanju opredelitev teave z razumevanjem pojmov hidrostatinega tlaka in vzgona. Najpogosteje se pojavljajo naslednje teave:

- Uenci pogosto kljub vedenju, da tlak naraa z globino, menijo, da je odvisen tudi od celotne prostornine tekoine.

- Pri doloanju velikosti hidrostatinega tlaka upotevajo obliko posode in predpostavljajo, da je v neki toki viji tlak zaradi vijega vodnega stolpca nad to toko.

- Uenci vidijo razlog za vzgon kot naravno lastnost tekoine in ne kot posledico hidrostatinega tlaka. Zato menijo, da sila vzgona deluje le na spodnjo povrino telesa.

- Veliko uencev meni, da je vzgon odvisen tudi od mase potopljenega telesa. - Zaradi teav z uporabo 1. Newtonovega zakona o ravnovesju v tekoinah

uenci menijo, da e isto telo plava v dveh razlinih tekoinah, je sila vzgona na to telo veja v tisti tekoini, kjer je manji del telesa potopljen.

- Podobno imajo teave z uporabo 3. Newtonovega zakona za tekoine, ker ne upotevajo, da sila vzgona deluje tudi na tekoino.

- Zaradi neustrezne rabe pojmov gostota in viskoznost v vsakdanjem govoru uenci pogosto ta dva pojma zamenjujejo tudi pri strokovni obravnavi pri naravoslovnih predmetih.

- Uenci menijo, da je tlak na isti globini enak tudi v primeru, ko imamo dve razlini, povezani tekoini, na primer U-cevko.

Zbirka poskusov je namenjena uencem vijih razredov O. Smiselno bi bilo, da bi jo uitelji pri svojem delu im vekrat uporabljali. Zato je tematika zbirke poskusov povezana z vsebinami iz unih nartov, saj jo tako uitelji laje vkljuijo v svoje delo. Povezava je podrobneje predstavljena v nadaljevanju.

16

3.2 POVEZAVA POSKUSOV Z VSEBINAMI IZ UNIH NARTOV

3.2.1 NARAVOSLOVJE IN TEHNIKA 4. IN 5. RAZRED

Uenci se s snovnimi tokovi formalno sreajo v 4. razredu, to znanje pa nadgradijo v 5. razredu osnovne ole pri predmetu Naravoslovje in tehnika. Pozneje se s temi pojmi formalno ne sreujejo ve. Pri naravoslovju v 6. In 7. razredu se pri obravnavi fizikalnih vsebin predpostavlja poznavanje in razumevanje pojmov s podroja snovnih tokov.

V

so po posameznih podrojih zapisani operativni cilji iz unega narta, ki se nanaajo na vpraanja iz zbirke poskusov. Cilji, ki so neposredno povezani z vpraanji iz zbirke poskusov, so zapisani odebeljeno, cilji, ki se nanaajo na minimalne standarde znanja, so zapisani v poevnem tisku (Vodopivec idr., 2011).

Tabela 1

Operativni cilji iz unega narta za naravoslovje in tehniko za 4. in 5. razred O v povezavi s tematiko poskusov.

4. razred 5. razred Podroje/tema: SNOVI

RAZVRANJE SNOVI IN LASTNOSTI SNOVI

SHRANJEVANJE SNOVI

Ugotoviti bistvene znailnosti prepustnih in neprepustnih snovi za vodo in zrak.

Prikazati, da vsako telo zavzema prostor.

Utemeljiti, da gre v posodo tem ve snovi, im vejo prostornino ima posoda in im bolj snov stlaimo ali zgostimo.

Dokazati, da se pri presipanju in prelivanju prostornina in masa snovi ohranjata glede na obliko posode.

Ugotoviti, da se pri plinih s spreminjanjem prostornine (posode) masa ohranja, gostota pa spreminja.

Podroje/tema: POJAVI PRETAKANJE SNOVI TEKOINE TEEJO

Opisati pot vode od zajetja do pipe. Ugotoviti, da tekoine teejo, e je med gladino in odtono odprtino viinska ali tlana razlika.

Prikazati, da vodovodna pipa krmili vodni tok po ceveh.

Prikazati, da tekoine teejo zaradi tlane razlike.

Ugotoviti razlike med pretakanjem tekoin po koritih in ceveh.

Opisati rpalko in preprost manometer za merjenje tlaka.

17

Pri pregledu ubenikov in prironikov za uitelje za predmet Naravoslovje in tehnika za 4. oziroma 5. razred ugotovimo, da je poglavje o snovnih tokovih dobro pokrito in obravnavano. Veina ubenikih kompletov razlinih zalob tej temi nameni ve ur. Uenci se seznanijo s razlinimi pojmi s podroja snovnih tokov (zbiralniki, cevmi, koriti, porabniki), modele cevi in korit izdelajo, jih praktino preizkusijo ter primerjajo pretakanje tekoin po ceveh in koritih. Povedo, da je za pretakanje tekoin nujna razlika tlakov (v nekaterih ubenikih posebej povedo, da kapljevine teejo tudi kot posledica viinske razlike). V vseh pregledanih ubenikih za 4. In 5. razred je narisana preprosta shema vodovodnega sistema. V pregledanih ubenikih kompletih se uenci s samim pojmom natega ne sreajo, razen v ubeniku Mladinske knjige za 5. razred, kjer je posebej opisano delovanje veznih posod in tudi delovanje stranine koljke. V pregledanih ubenikih za 5. razred je posebej obravnavan zrani tlak v povezavi z vremenom, pri emer uenci morajo razumeti, da razlika zranih tlakov povzroa premikanje zraka. Za razliko od 4. razreda, v katerem so se sreali s snovnimi tokovi predvsem na praktini ravni, morajo uenci v 5. razredu poznati in razumeti viinsko oziroma tlano razliko ter delovanje preproste rpalke. Pri obravnavi drugih snovi ubeniki razlino obravnavajo e pojme prostornine, gostote, stisljivosti, pretoka, hitrosti izteka, agregatnih stanj ipd. (Kolman idr., 2006a, 2006b in 2010; Marhl, Mastnak, uje, Grubelnik in Virti, 2006; Mirt, Novak in Virti, 2004; Novak, 2003; Skribe Dimec, Gostinar Blagotinek, Florjani, 2006; Skribe Dimec, Gostinar Blagotinek, Florjani in Zajc, 2002, 2003 in 2006).

3.2.2 NARAVOSLOVJE 6. IN 7. RAZRED

V 6. in 7. razredu pri predmetu Naravoslovje snovni tokovi razen ponovitve niso posebej obravnavani, saj se predpostavlja, da so uenci to snov usvojili e v nijih razredih osnovne ole. Uenci pri naravoslovju poglobijo svoje znanje o agregatnih stanjih, spoznajo nove lastnosti snovi in uporabe ter v povezavi z dejavniki neive narave ponovijo zrani tlak (Skvar idr., 2011).

Pri pregledu ubenikov za naravoslovje v 6. razredu je v vseh pregledanih ubenikih pri obravnavi tokov v povezavi z energijo zapisan vsaj kratek povzetek e obravnavane snovi o snovnih tokovih in tlaku. V ubenikih zalobe Modrijan in Tehnike zalobe je podrobno obravnavano pretakanje tekoin po rastlinah. V ubeniku zalobe Modrijan sta kot vzroka za iztekanje vode posebej navedena viinska razlika in razlika tlakov. V ubeniku Tehnike zalobe se uenci sreajo z natego, njeno delovanje je pojasnjeno z razliko viin med posodama. V ostalih dveh pregledanih ubenikih za 6. razred obravnava teh vsebin ni predvidena. Obravnava snovnih tokov in tlaka prav tako ni predvidena v nobenem od ubenikov za 7. razred (Brancelj idr., 2003; Glaar, Kralj in Slavinec, 2006; Ipavec, Sotlar, Kamek, Japelj Fir, 2005; Kolman idr. 2003; Krnel, Bajd, Oblak, Kordi, 2005; Miheli, Mati Djuraki, Torkar, Klanek Gunde, Jerman, 2005).

3.2.3 FIZIKA 8. IN 9. RAZRED

Poskuse za zbirko poskusov lahko posredno poveemo tudi z vsebinami iz unega narta za fiziko za 8. in 9. razred (Tabela 2). Nanaajo se na dve temi, gostoto, tlak in vzgon, ki se navadno obravnava v 8. razredu ter toploto in notranjo energijo za katero je predvidena obravnava v 9. razredu. Operativni cilji, neposredno povezani

18

s poskusi, so zapisani odebeljeno. Obvezni operativni cilji so zapisani pokonno, izbirni pa leee (Verovnik idr., 2011).

Tabela 2

Operativni cilji iz unega narta za fiziko v povezavi s tematiko poskusov.

Podroje/tema: GOSTOTA, TLAK IN VZGON Vsebinski sklop Operativni cilji TLAK V TRDNIH SNOVEH

Izraunajo tlak kot kolinik sile in ploine, na kateri deluje sila pravokotno. Usvojijo enote za tlak.

MERJENJE MASE IN PROSTORNINE

Izmerijo maso telesa. Znajo izmeriti prostornine negeometrijskih teles. Ugotovijo, da se prostornine vedno ne setevajo.

GOSTOTA IN SPECIFINA TEA

Ugotovijo, da je gostota kolinik mase in prostornine. Uporabijo enabo za raunanje gostote in specifine tee.

TLAK V TEKOINAH Raziejo, kako se prenaa poveanje tlaka v tekoini, ki je v zaprti posodi. Ugotovijo smer sil zaradi tlaka tekoine na ploskev telesa in na steno posode.

TLAK ZARADI TEE Ugotovijo, od esa je odvisen tlak v mirujoi tekoini. Uporabijo enabo za raunanje spremembe tlaka v tekoini. Razloijo, da tea zraka povzroa tlak, in vedo, koliken je normalni zrani tlak. Uporabijo enabo za raunanje tlaka v kapljevinah z upotevanjem normalnega zranega tlaka. Uporabijo merilnik tlaka.

Podroje/tema: TOPLOTA IN NOTRANJA ENERGIJA TLAK PLINA Razloijo tlak plina.

Razloijo medsebojno odvisnost tlaka, temperature in prostornine plina.

Obravnava vsebin, povezanih s tlakom, je uvrena v 8. razred O. V vseh pregledanih ubenikih, delovnih zvezkih in prironikih za uitelje je ob obravnavi tlaka predlaganih veliko poskusov V ubenikem kompletu Dravne zalobe Slovenije uenci spoznajo tlak kot delovanje sil na ploino. Ugotovijo, da je tlak premo sorazmeren z velikostjo sile in obratno sorazmeren s ploino. Posebno poglavje je namenjeno tlaku v tekoinah. V ubeniku je predstavljen poskus iztekanja vode iz odprte plastenke, pri emer voda izteka iz odprtin na razlinih viinah. Tako uenci spoznajo, da hidrostatini tlak naraa z globino. Uenci preko poskusov spoznajo zakonitosti prenosa tlaka v tekoinah in se seznanijo s Pascalovim zakonom. Omenijo tudi hidravlino in pnevmatsko napravo. Posebej obravnavajo zrani tlak, pri emer je pri obravnavi te teme je v ospredju ve zanimivih poskusov (Ambroi idr., 2001; Ambroi idr., 2005). V ubenikem kompletu Modrijan so vsebine o tlaku prepletene z vsebinami o ploini, masi,

19

prostornini, gostoti in specifini tei. Tlak kot koliino uenci podobno uvedejo preko poskusov. Spoznajo tlak v tekoinah. Kot primer prenosa tlaka po plinih je podan poskus z napihnjenim balonom, kjer povedo, da stisk balona povzroi poveanje tlaka enakomerno v vseh smereh. Tudi v tem ubenikem kompletu omenijo hidravlino in pnevmatsko napravo ter spoznajo Pascalov zakon. Za razliko od drugih ubenikih kompletov na kratko obravnavajo vezane posode in njihovo uporabo. V delovnem zvezku so uenci vodeni k izdelavi preproste natege. Ob poskusu morajo raziskati delovanje natege, zapisati ugotovitve in ugotoviti, kako lahko zamenjajo smer pretakanja vode med posodama. S poskusi pokaejo, da je hidrostatini tlak odvisen le od globine. Posebej obravnavajo zrani tlak. Med nalogami je podana praktina naloga vodovodnega sistema ali bo voda pritekla do vseh stanovanj v bloku. V delovnem zvezku je praktino vpraanje o izteku vode iz plastenke skozi odprtine na razlinih viinah. Le v tem ubenikem kompletu je v poglavju Temperaturno raztezanje obravnavana tudi medsebojna odvisnost tlaka, temperature in prostornine plina. Podan je praktien primer, kjer povejo, da se z dodajanjem zraka v avtomobilsko zranico tlak poveuje in obratno, pri izpuanju zraka se tlak zmanjuje. Podobno se s potiskanjem bata v injekcijski brizgi tlak poveuje (Beznec, Cedilnik, Guli, Lorger in Vonina, 2004a; Beznec, Cedilnik, Guli, Lorger in Vonina, 2004b; Beznec idr., 2012; Beznec idr., 2013). Manji poudarek na vsebinah, povezanih s tlakom, je v ubenikem kompletu zalobe Rokus Klett. Tukaj je zaetna obravnava tlaka prepletena z obravnavo gostote. Tlak je uveden kot koliina, ki jo navajamo namesto vsakokratnega hkratnega navajanja sile in stine povrine. Posebej so obravnavane tekoine. V sklopu tega poglavja se obravnava tudi sile v tekoinah. Uenci spoznajo, da tlak zaradi zunanje sile naraste po vsej tekoini za enako vrednost in da lahko v katerem koli delu manje zaprte posode namerimo enak tlak. Do teh spoznanj pridejo tudi z gnetenjem in opazovanjem balona, napolnjenega z vodo. Spoznajo delovanje hidravline naprave, pnevmatska naprava pa ni omenjena. Spoznanje, da je tlak v razlinih globinah razlien, spoznajo preko poskusa s plastenko z vodo in odprtinami na razlinih viinah. Kraja obravnava je namenjena tudi zranemu tlaku. Ob vsebinah sta za uence predlagana le dva omenjena poskusa, sicer pa je obravnava tlaka bolj teoretina (Demar, Jurii, Kouh in Mlakar, 2009).

Ubeniki kompleti razlinih zalob se pri obravnavi snovnih tokov in hidrostatinega tlaka precej razlikujejo. To poleg razlinih pristopov uiteljev pri obravnavi teh vsebin e dodatno vpliva na razlinost predznanja sodelujoih uencev. Izvajalec poskusov se mora tega zavedati, in e je potrebno, to upotevati tudi pri obravnavi. Kljub vsemu pa se v nobenem izmed pregledanih ubenikih kompletov izbrani poskusi ne pojavijo, razen v delovnem zvezku zalobe Modrijan, kjer so uenci povabljeni k izdelavi preproste natege. Spreminjanje pogojev pri delovanju natege ni predvideno (Beznec idr., 2004b). V naslednjem poglavju so izbrani poskusi podrobneje opisani. Pomembno je, da izvajalec poskusov te opise dobro pozna. Doloeni so tudi pogoji, pod katerimi poskusi uspejo. Meritve in dodatna razlaga lahko pomaga izvajalcu poskusov pri odgovarjanju na podvpraanja uencev.

20

4. IZBRANI POSKUSI S PRIPADAJOIMI MERITVAMI Ker sem za podroje zbirke poskusov izbrala iroki podroji hidrostatinega tlaka in pretakanja tekoin, sem lahko izbirala med zelo razlinimi poskusi. Iskala sem poskuse, ki bi bili aktualni, zanimivi in izvedljivi z vsakdanjimi predmeti. elela sem, da bi lahko uenci znanje in izkunje, pridobljene ob poskusih, uporabili v poznejih ivljenjskih situacijah.

Zato sem izbrala naslednje sklope poskusov:

- iztekanje vode iz zaprte plastenke z odprtinama, - pretakanje vode skozi natego, - pretakanje zraka med povezanima balonoma.

V prvem sklopu poskusov odpiramo zaprte odprtine na razlinih viinah zaprte plastenke, napolnjene z vodo. V prironikih za uitelje in ubenikih je vekrat predstavljen podoben poskus, vendar z odprto plastenko. Uenci morajo morebitno e pridobljeno znanje prenesti v novo situacijo. e se uenci s tem poskusom e niso sreali, so se najbr sreali s podobnimi poskusi. Glede na une narte bi morali znanje pridobiti v nijih razredih O. Uence lahko prehitro sklepanje zapelje v napane napovedi in razlage. Razlike med uenci so najbolj opazne pri ravni razlag (konkretno, bolj abstraktno) in uporabi ustreznih fizikalnih pojmov. Dodatna naloga od uenca zahteva prenos koncepta v novo, praktino situacijo. Naloga je zastavljena divergentno, pri uencu opazujemo hitrost in razlinost podanih idej za prenos vode med dvema kozarcema.

Poskus s pretakanjem vode po nategi pri razlinih pogojih izvedemo vekrat. Za vsako izvedbo spremenimo pogoje, npr. viino izstopnega konca cevi, lego cevi, po kateri tee voda ipd. Mono je, da so se uenci s tem poskusom sreali v nijih razredih O ali zunaj ole, npr. pri praznjenju bazena. Pri tem poskusu je pomembno, da uenec razume, da je tok odvisen le od razlike viin vodnih gladin oziroma tlanih razlik. Uenec lahko razloi poskus na konkretni ravni (preko razlike viin) ali bolj abstraktno (preko tlanih razlik). Ustrezna razlaga je zahtevneja, v ozadju delovanja natege je vpliv sil na vodni stolpec, ki nastanejo zaradi razlik tlakov. Do tega razmisleka bi lahko prili nadarjeni uenci za naravoslovje. Dve uporabni nalogi od uenca zahtevata uporabo konceptov v ivljenjskih situacijah.

V tretjem sklopu poskusov izvedemo le en poskus. Ta poskus je kontraintuitiven, kar pomeni, da izid poskusa ni v skladu s priakovanji uencev. Zaradi nepriakovanega rezultata pri uencih vzbudi preseneenje in dodatno zanimanje. Razlaga poskusa je zahtevna, zato poskus omogoa dobro diferenciacijo uencev. Priakujemo, da bodo vsi uenci razumeli poskus vsaj zaradi izkuenj s pihanjem balona (balon je najteje napihovati na zaetku, ko je e zelo majhen). Zahtevneje ravni razlag bodo izziv tudi za nadarjene uence na naravoslovnem podroju.

V nadaljevanju so poskusi podrobneje predstavljeni, opravljene so tudi pripadajoe meritve. Poskusi so bili izvedeni pod razlinimi pogoji, medtem ko pod zapisanimi pogoji poskusi uspejo. Izvajalec poskusov mora poznati zaporedje izvedenih poskusov, izvedba mora biti dovolj hitra in jasna. e eli primerjati uence med seboj, mora vsem uencem postavljati enaka vpraanja v enakem zaporedju. Pomembno je, da se izvajalec poskusa poglobi v razlago poskusov in zna tudi nadarjenemu uencu na naravoslovnem podroju odgovoriti na morebitna podvpraanja. Podroji hidrostatike in hidrodinamike sta iroki, pri vseh poskusih je v ozadju ve razlinih fizikalnih konceptov in zakonitosti. Izvajalec mora poznati te

21

zakonitosti, njihova povezava s poskusi pa je v nadaljevanju tudi podrobneje razloena. Uencu, ki bi za poskuse pokazal res izrazit interes, se lahko omogoi tudi samostojna izvedba poskusov. V tem primeru lahko izvedene meritve sluijo kot primerjava pridobljenim vrednostim.

4.1 IZTEKANJE VODE IZ ZAPRTE PLASTENKE Z ODPRTINAMA

Prvi poskus v zbirki ozavea pomembnosti tlane razlike, ki povzroa snovni tok, in opredeljuje njegovo velikost. Izmerjene odvisnosti tlakov od asa in globine podajajo spremembe velikosti tlakov v doloeni legi v odvisnosti od odprtosti ali zaprtosti odprtin ter viine gladine vode. Natanne meritve so potrebne za optimizacijo izvedbe poskusa in za natanno poznavanje velikosti tlakov zaradi morebitnih vpraanj uencev.

Raziimo torej, kaj se dogaja z iztekanjem vode iz plastenke pri postopnem odpiranju odprtin na razlinih viinah.

POTREBINE

- plastenka z dvema odprtinama na razlinih viinah (Slika 1), - trajno-elastini kit (Slika 1), - gumijast pokrovek z dvema odprtinama (Slika 1), - prozorna steklena cevka (Slika 1), - ventil (Slika 1), - prehransko barvilo (Slika 1), - vr za vodo (Slika 1), - ravnilo, - veja nizka posoda, - podstavek, - stojalo z metrom (Slika 3), - raunalnik z nameenim programom Logger Pro (Slika 3), - Vernierjev merilnik z nastavkom za merjenje zranega tlaka (Slika 3), - voda.

22

OPIS POSKUSA

a) Merjenje tlaka v razlinih legah v plastenki.

Tlak merimo z Vernierjevim merilnikom zranega tlaka. Plastino cevko merilnika poveemo s stekleno cevko, ki sega v plastenko. Merilnik kae tlak zraka v cevki. S spreminjanjem lege cevke v plastenki, lahko merimo tlak na razlinih globinah vode v plastenki. Paziti je treba, da voda ne pride v plastini del cevke oziroma do merilnika.

Slika 1. Plastenka z dvema odprtinama na razlinih viinah, trajno-elastini kit, gumijasti pokrovek z dvema odprtinama, prozorna steklena cevka, ventil, prehransko barvilo, vr za vodo.

Slika 3. Raunalnik z nameenim programom Logger Pro, Vernierjev merilnik z nastavkom za merjenje zranega tlaka.

Slika 2. Stojalo z metrom.

23

Na podstavek v vejo nizko posodo postavimo plastenko z vodo. Obe odprtini na plastenki pred zaetkom poskusa zatesnimo s trajno-elastinim kitom. Na plastenko namestimo gumijast pokrovek s stekleno cevko in z ventilom izenaimo zrani tlak v plastenki z zunanjim tlakom. Najprej z Vernierjevim merilnikom izmerimo, kako se spreminja tlak v odvisnosti od globine vode v plastenki tako, da spreminjamo lego potopljenega dela steklene cevke. Pri doloanju lege steklene cevke si pomagamo z ravnilom, potopljenim v plastenki in z ravnilom, nameenim ob plastenki.

b) Merjenje odvisnosti tlaka v razlinih legah med iztekanjem vode.

Ponovno pripravimo plastenko z vodo z zatesnjenima odprtinama. Na plastenko namestimo gumijast pokrovek in izenaimo zrani tlak v plastenki z zunanjim zranim tlakom. Stekleno cev namestimo v izbrano lego. e je potrebno, znova izenaimo zrani tlak v plastenki z zunanjim zranim tlakom. Z Vernierjevim merilnikom merimo tlak v odvisnosti od asa. Najprej odpremo spodnjo odprtino. Iz plastenke iztee nekaj vode, nato se tok ustavi in voda ne izteka ve, kljub odprti odprtini. Nato odpremo e zgornjo odprtino. Voda ponovno izteka, tokrat skozi spodnjo odprtino, skozi zgornjo pa v plastenko tee zrak (Slika 4). Voda izteka, dokler gladina vode ne dosee nivoja spodnje odprtine.

Poskus dodatno snemamo. Iz posnetka je mogoe natanneje razbrati viino gladine v plastenki v odvisnosti od asa, domet curka vode in tlak pri posameznih viinah vode v plastenki.

Pri izvedbi, predstavljeni v tem magistrskem delu, smo merili tlak v razlinih legah: 1 cm, 5 cm, 7 cm (viina zgornje odprtine), 14 cm, 21 cm in 23 cm pod gladino vode glede na zaetek poskusa in zrani tlak nad vodno gladino v plastenki.

24

Slika 4. Celotna postavitev poskusa, voda izteka skozi spodnjo odprtino, skozi zgornjo odprtino tee zrak v plastenko.

MERITVE

a) Odvisnost tlaka od lege merilne cevke v plastenki.

Tabela 3

Izmerjene vrednosti hidrostatinega tlaka v razlinih legah merilnika.

h [cm] p1 [kPa] p2 [kPa] p3 [kPa] [kPa] 1,0 98,7 98,7 98,7 98,7 2,0 98,8 98,8 98,8 98,8 3,0 98,9 98,9 98,9 98,9 4,0 98,9 99,0 99,1 99,0 5,0 99,1 99,1 99,2 99,1 6,0 99,2 99,2 99,3 99,2 7,0 99,3 99,3 99,4 99,3 8,0 99,4 99,4 99,4 99,4 9,0 99,5 99,5 99,6 99,5

10,0 99,6 99,6 99,7 99,6 11,0 99,6 99,7 99,8 99,7 12,0 99,8 99,7 99,9 99,8 13,0 99,9 99,9 99,9 99,9 14,0 100,0 100,0 99,9 100,0 15,0 100,1 100,1 100,0 100,1

25

16,0 100,2 100,2 100,2 100,2 17,0 100,3 100,3 100,2 100,2

Graf 1. Tlak v plastenki v odvisnosti od lege merilnika.

Odvisnost tlaka od poloaja merilnika v plastenki je podana v Tabela 3 in na Graf 1. Polna rta predstavlja najboljo prilagoditev izmerjenim vrednostim. Ugotovimo, da je naklon premice

na Graf 1 enak 0,0973, kar je v okviru merilne napake

enako , kot izhaja iz enabe = . Meritev slui zgolj za umerjanje merilnih naprav in ugotavljanje reda velikosti sprememb in razlik tlakov.

b) Odvisnost tlaka od asa v razlinih legah glede na zaetni nivo vode v plastenki

Celoten potek poskusa razdelimo na 5 znailnih obmoij:

- Obmoje A obe odprtini na plastenki sta zaprti, pokrovek je privit (stacionarno stanje).

- Obmoje B odpremo spodnjo odprtino, nekaj vode iztee, nato se tlak v plastenki in zunanji tlak izenaita, voda ne izteka ve.

- Obmoje C odpremo zgornjo odprtino, v plastenko vdira zrak v obliki mehurkov skozi zgornjo odprtino, voda enakomerno izteka skozi spodnjo odprtino.

- Obmoje D nivo vode v plastenki pade pod nivo zgornje odprtine, zunanji zrani tlak in zrani tlak v plastenki se izenaita.

- Obmoje E zrak tee v plastenko skozi zgornjo odprtino, voda izteka iz plastenke skozi spodnjo odprtino.

y = 0,0973x + 98,619R = 0,9986

98,6

98,8

99,0

99,2

99,4

99,6

99,8

100,0

100,2

100,4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Tlak

[kP

a]

Lega [cm]

Tlak v plastenki v odvisnosti od lege

26

Graf 2. Odvisnost tlaka v legi 1 cm v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki.

Grafino prikazane podatke na Graf 2 smo zajeli z Vernierjevim merilnikom. Na grafu prepoznamo 3 od 5-ih znailnih obmoij, ki jih lahko poveemo z izvedbo poskusa.

V obmoju A, od zaetka poskusa do 14. sekunde, se tlak na spodnjem koncu merilne cevke ni spreminjal, ker sta bili odprtini zaprti, pokrov na plastenki pa privit. Voda ni iztekala in razmere se niso spreminjale.

Obmoje B se zane v 15. sekundi, ko smo odprli spodnjo odprtino in je izteklo nekaj vode. Podrobna analiza posnetka pokae, da je iztekanje potekalo med 15. in 20. sekundo, na grafu pa v tem obdobju opazimo znianje tlaka za 1,2 kPa. Ker lahko vodo obravnavamo kot nestisljivo v primerjavi z zrakom, privzamemo, da se je zrak nad vodno gladino razteza in zapolnil prostornino zaradi nianja vodne gladine. Zrak se namre izotermno raztegne in tlak nad gladino se znia. Hkrati se znia tudi hidrostatini tlak nad viino zgornje odprtine. Ker se zmanjuje razlika tlakov med notranjostjo in zunanjostjo plastenke, voda iz plastenke vedno poasneje izteka in se ustavi, ko se tlaka izenaita. Ko voda preneha iztekati, sta zunanji zrani tlak in skupni tlak zraka in vode v plastenki izenaena:

+ = , (1)

pri tem je zrani tlak znotraj plastenke, gostota vode, gravitacijski pospeek, viina spodnje odprtine v plastenki in zunanji zrani tlak. Iz tega izhaja, da je tlak zraka nad gladino vode v plastenki manji od zunanjega zranega tlaka natanko za hidrostatini tlak, ki ga povzroi stolpec vode nad zgornjo odprtino.

Obmoje C se zane z odpiranjem zgornje odprtine, kar je na Graf 2 opazno kot nenadno zvianje tlaka za 1 kPa v 28. sekundi. Skozi spodnjo odprtino je zael tei curek vode, skozi zgornjo odprtino pa v plastenko vdirati zrak v obliki mehurkov. Gladina vode (in hkrati prostornina) se je znievala, prostornina zraka pa se je

96,5

97

97,5

98

98,5

99

99,5

100

0 20 40 60 80 100

Tlak

[kP

a]

as [s]

Odvisnost tlaka v legi 1 cm v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki

27

poveevala. Zmanjevanje prostornine vode je bilo enakomerno, prostornina zraka pa se je poveevala v paketkih, tako kot so nastajali mehurki. Ko smo odprli zgornjo odprtino, je bil tlak na nivoju spodnje odprtine enak zunanjemu zranemu tlaku p0. Na nivoju zgornje odprtine je bil tlak manji za hidrostatini tlak vode med obema odprtinama. Veji zunanji zrani tlak je povzroil, da je v plastenko prodrl zrak, ta zrak je hkrati povzroil veje poveanje hidrostatinega tlaka, kar je povzroilo ponovno iztekanje vode skozi spodnjo odprtino in ponoven, tokrat manji, prodor zraka v plastenko skozi zgornjo odprtino. Ta proces se je nadaljeval skozi celotno meritev, pri tem pa je ostajal tlak na viini enega centimetra po zaetnem opaznem povianju ves as enak.

Graf 3. Odvisnost tlaka v legi pet centimetrov v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki.

Na Graf 3 so prikazane velikosti tlaka na merilni cevki, nameeni 5 cm pod zaetno gladino vode. Tako kot prej opazimo 3 znailna obmoja, v obmoju A, na zaetku poskusa, se tlak ni spreminjal, ker so bile razmere ves as enake. Ko smo odprli spodnjo odprtino (obmoje B), je nekaj vode izteklo, tlak je padal 5 sekund za vrednost 1,7 kPa. Nato se je ponovno vzpostavilo ravnovesje tlakov znotraj in zunaj plastenke. Z odprtjem zgornje odprtine v 32. sekundi poskusa, je tlak ponovno narasel, tokrat za 1,5 kPa, voda pa je zaela iztekati iz plastenke (obmoje C).

Na grafu opazimo, da je tlak ostal enak kljub znievanju nivoja vode nad merilno cevko. Za razliko od vode moramo pri zraku upotevati tudi stisljivost. Ko pri vstopu zraka skozi zgornjo odprtino zane nastajati mehurek, na ta mehurek deluje hidrostatini tlak vode nad njim. Prostornina iztekajoe vode in prostornina vstopajoega zraka sta enaki. Ko se nato mehurek z zrakom dviguje proti gladini vode, se hidrostatini tlak nad mehurkom zmanjuje. Zrak v mehurku se izotermno raztegne, tlak v mehurku se zmanja. Prostornina mehurka se poveuje, dokler se mehurek ne zdrui z zrakom v plastenki. Takrat se prostornina mehurka zopet zmanja na prostornino, enako prostornini iztekle vode oziroma vstopnega zraka posameznega mehurka. Pri tem se tlak zraka v plastenki povea ravno za toliko, kolikor je meril hidrostatini tlak na viini zgornje odprtine ob

96,5

97

97,5

98

98,5

99

99,5

100

0 100 200 300 400 500 600

Tlak

[kP

a]

as [s]

Odvisnost tlaka v 5 cm v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki

28

nastanku mehurka. Kljub znievanju vode v plastenki hidrostatini tlak ostaja enak, in sicer na raun poveevanja zranega tlaka.

Graf 4. Odvisnost tlaka v legi 7 centimetrov v globino (viina zgornje odprtine) glede na zaetni nivo vode v plastenki.

Na Graf 4 prepoznamo tiri znailna obmoja. Razmere so bile konstantne do dvanajste sekunde (obmoje A), ko smo odprli spodnjo odprtino in se je tlak najprej znial za 1,7 kPa ter nato ostal konstanten do 21. sekunde, ko smo odprli zgornjo odprtino (obmoje B). Tedaj se je tlak zvial za 1,1 kPa in ostal konstanten do 232-e sekunde (obmoje C). Za razliko od prej tokrat opazimo, da je tlak ponovno nekoliko narasel za priblino 0,1 kPa (obmoje D).

To nenadno zvianje tlaka tik pred koncem poskusa lahko poveemo s povrinsko napetostjo. Ko nivo vode dosee zgornjo odprtino, ostane kraji as membrana vode na odprtini zaradi povrinske napetosti. Zrak v plastenki se nekoliko razpne, zrani tlak se zmanja. Hkrati se hidrostatini tlak na merjenih globinah povea za enako vrednost.

96,5

97

97,5

98

98,5

99

99,5

100

0 100 200 300 400 500 600

Tlak

[kP

a]

as [s]

Odvisnost tlaka v legi 7 cm v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki

29

Graf 5. Odvisnost tlaka v legi 14 centimetrov v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki.

Na Graf 5 prepoznamo 5 znailnih obmoij poskusa. V obmoju A je bil tlak ves as konstanten do 17. sekunde, ko smo odprli spodnjo odprtino. Tlak je postopoma padal 5 sekund za 1,5 kPa, nato se je njegova vrednost ustalila (obmoje B). Ko smo odprli zgornjo odprtino v 29. sekundi, je tlak narasel za 1 kPa in ostal konstanten (obmoje C). Tlak je ponovno nekoliko narasel v 251. sekundi za 0,2 kPa (Obmoje D).

Po tem je asu je zael zrak enakomerno tei v plastenko, s tem se je zaelo zadnje znailno obmoje, obmoje E. Nivo vode v plastenki se je znieval, zato se je znieval tudi hidrostatini tlak. Zaradi tega se je znievala tudi hitrost vode pri izteku. Gibanje kapljic v curku je pospeeno, saj nanje deluje sila tee. Z zmanjevanjem tlaka na posamezno kapljico, se zmanjuje hitrost curka vode. Tudi na grafu opazimo, da je zmanjevanje tlaka v odvisnosti od asa kvadratno. Pri podrobneji analizi posnetka opazimo, da se kraja tudi domet vode. Ko je viina vode v plastenki padla pod priblino 2 cm nad viino spodnje odprtine, je zael curek vode tei ob plastenki.

96,5

97

97,5

98

98,5

99

99,5

100

0 100 200 300 400 500 600

Tlak

[kP

a]

as [s]

Odvisnost tlaka v legi 14 cm v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki

30

Graf 6. Odvisnost tlaka legi 21 centimetrov v globino glede na zaetni nivo vode v plastenki.

Graf 6 prikazuje vrednosti tlaka na viini spodnje odprtine. Razmere so konstantne prvih 6 sekund (obmoje A). Ko nato odpremo spodnjo odprtino, tlak pade za 1,7 kPa in nato ostane konstanten (obmoje B), dokler ne odpremo zgornje odprtine v 20. sekundi. Tlak se zopet zvia za 1,1 kPa in ostan