Lehekülje Loodusõpetus:Ainete ja kehade mitmekesisus lähteteksti vaatamine

{{Oppeprotsess
|nimetus=Ainete ja kehade mitmekesisus
|maht=20
|seotudAinevaldkond=Loodusained
|seotudOppeaine=Loodusõpetus
|seotudHaridusaste=P&otilde;hiharidus
|kooliaste=III kooliaste
|klass=7. klass
|seotudTeema=Ainete ja kehade mitmekesisus
|eesmark=Õpilane õpib loodusnähtusi kirjeldama mikro-, makro ning sümboltasandil, mis on oluline nii keemia, füüsika, bioloogia kui ka geograafia õppimisel. Süvendatakse õpilaste teadmisi süsteemidest rakk, aine, molekul, aatom, aatomituum ja nendevahelistest seostest. Kuna õpilased on varemgi nende mõistetega kokku puutunud, siis peaks õpetaja enne uue materjali tutvustamist püüdma välja selgitada õpilaste eelteadmised, sh väärarusaamad. Tähelepanu tuleks pöörata mudelite olemusele, sh nende piiratusele (mudelid kui reaalsete objektide, protsesside ja nähtuste vähendatud, suurendatud ning lihtsustatud esitused). Tutvumine keemiliste elementide perioodilisustabeliga võimaldab õpilastel mõista ainete ja kehade mitmekesisust meid ümbritsevas maailmas. Rõhutada tuleks, et aatomi ning molekuli mõiste on ühtne nii bioloogias, füüsikas kui ka keemias. Keemiliste elementide leviku kohta info otsimine, võrdlemine ja allikate usaldusväärsuse hindamine peaks aitama kaasa õpilaste kriitilise mõtlemise arendamisele. Üks tähtsamaid aspekte puhaste ainete ja segude teema juures on aidata õpilastel mõista mitte ainult segude eraldamise meetodite olemust, vaid ka mis roll on ainete puhastamisel ja segudest eraldamisel meid ümbritsevas maailmas.
|oppematerjal=Loetletud praktiliste tööde juures.
|metoodika=Kirjeldatud praktiliste tööde juures.
|praktika=Praktilised tööd ja IKT rakendamine

1. Teabeallikaist info otsimine keemiliste elementide leidumise kohta meie ümber (kivimid, looduslik vesi, õhk, inimene, kosmos), selle info võrdlemine ja hindamine
Taotletavad õpitulemused ja praktilised tegevused

Õpilane:
1) teab, et kõik ained koosnevad osakestest: aatomitest või molekulidest, ning molekulid koosnevad aatomitest;
2) mõistab, et üks ja sama keemiline element võib moodustada erinevaid aineid;
3) mõistab, et meid ümbritsev maailm (sh inimene ise, Maa, Universum) koosneb keemilistest elementidest ja neist moodustunud ainetest;
4) oskab otsida erinevatest allikatest infot ning hinnata selle usaldusväärsust.

Näiteks tutvuvad õpilased esmalt interaktiivsete keemiliste elementide perioodilisustabelitega. Seejärel otsivad nad infot keemiliste elementide leidumise kohta meie ümber. Õpilased uurivad keemiliste elementide sisaldust erinevates keskkondades (merevesi, õhk, maakoor, inimene, kosmos). Tutvumine elementide levikuga aitab õpilastel paremini mõista, et elemendid võivad esineda nii liht- kui ka liitainetena. Neid tegevusi võib korraldada nii kogu klassiga kui ka iseseisva tööna arvutiklassis või kodus.

Soovitatavad veebilehed
Interaktiivne perioodilisustabel, sümbolil klikkides avaneb eestikeelne artikkel, http://www.ptable.com/ 
Interaktiivsed perioodilisustabelid (ingliskeelsed) koos pildimaterjaliga: http://www.periodictable.com/ ja http://www.webelements.com/ 
Liitreaalsus, 4D elemendid (keemia markerid): http://daqri.com/elements4D-mobile/ 
Videod keemiliste elementide ja nendest moodustunud ainete kohta, http://www.periodicvideos.com/ 
Keemiliste elementide sisaldus:
1) Maal, http://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Maa_(planeet)&oldid=3952245 ;
2) inimorganismis, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Composition_of_the_human_body&oldid=626700392 ;
3) maakoores, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Abundance _of_elements_in_Earth%27s_crust&oldid=611447959 ;
4) ookeanivees, http://www.knowledgedoor.com/2/elements_handbook/element_abundances_in_ocean_water.html ;
Tööjuhend inimkeha „maksumuse“ arvutamiseks, http://koolielu.ee/waramu/view/1-3c6b4eed-dd52-4489-bcc9-bf8c39db0561 

2. Erineva soolasisaldusega lahuste omaduste uurimine (tihedus, jäätumistemperatuur), tulemuste analüüs (graafikute tõlgendamine) ning leitud seoste rakendamine (soolase vee külmumistemperatuur ja kehade ujuvus)
Tehakse uurimusliku tööna. 
Taotletavad õpitulemused ja praktilised tegevused

Õpilane:
1) nimetab loodusteadusliku uurimismeetodi etappe;
2) teab, et puhastel ainetel on kindlad omadused; 
3) oskab valmistada lahust, toob näiteid lahustuvate ainete ja lahuste kohta ning selgitab lahuste tähtsust looduses;
4) oskab lähtuvalt etteantud probleemist esitada uurimisküsimust või hüpoteesi;
5) eristab katses sõltumatut ja sõltuvat muutujat;
6) mõistab kontrollkatsete ning kõrvalmuutujate kontrollimise vajadust;
7) koostab katseandmete põhjal graafiku ning tuletab selle põhjal seose;
8) teeb kogutud andmete põhjal järeldusi, selgitab ja ennustab tulemusi ning hindab uurimisküsimuste/hüpoteeside paikapidavust.

Näiteks teevad õpilased ühe võimalusena õpetaja juhendamisel uurimistöö, alustades probleemi määratlemisest ja hüpoteesi püstitamisest kuni järelduste tegemiseni katsete tulemuste põhjal. Selleks uurivad nad erineva soolasisaldusega vesilahuste (5%, 10%) külmumistemperatuure, koostavad graafiku (soolasisaldus vs. külmumistemperatuur) ning ennustavad selle järgi suvalise soolasisaldusega soolvee külmumistemperatuuri. Teise võimalusena võivad õpilased uurida kehade (nt kanamuna) ujuvust erineva soolasisaldusega lahustes. Selleks võib lasta õpilastel enne valmistada erinevate looduslike veekogude – Surnumere, Läänemere vms – keskmisele soolsusele vastavad vesilahused.

Õppevahendid: 
I katse: 2 keeduklaasi, mõõtesilinder, klaaspulgad (2 tk), termomeeter (nt digitaalne, aga võib ka klaastermomeeter, mille mõõtepiirkond ulatub kuni –15 °C), kauss, 3 katseklaasi; NaCl, jahutussegu (NH4NO3 ning lumi või purustatud jää), destilleeritud vesi; 
II katse: kanamuna, 500 ml keeduklaasid (3 tk), NaCl, lusikas, elektronkaalud, mõõtesilinder.

3. Etteantud segu lahutamine koostisosadeks, kasutades setitamist, nõrutamist, filtrimist, aurustamist ja destilleerimist
Taotletavad õpitulemused ja praktilised tegevused
A. Praktiline töö

Õpilane:
1) planeerib katsed ning lahutab etteantud segu, kasutades asjakohaseid meetodeid ja katsevahendeid;
2) väärtustab katsetades korda, peab kinni kokkulepitud reeglitest ning hoiab katsevahendeid.

Näiteks teevad õpilased katse ühe etteantud segu lahutamiseks, kasutades setitamist, nõrutamist, filtrimist ning aurustamist. Võimalikud segud võiksid olla soola ja liiva segu, toiduõli ja vee segu, soolvesi vms, ent ka looduslik vesi. Eeldatakse, et õpilased (paaris, rühmas) plaanivad õpetaja abiga katse(d) ning teevad selle (need).

Õppevahendid: etteantud segu, klaaslehter, filterpaber, põleti, tikud, statiiv, rõngas, portselankauss, keeduklaasid (100 ml), jaotuslehter.

B. Õppekäik veepuhastusjaama

Õpilane:
1) teadvustab tehnoloogia olulisust meie igapäevaelus;
2) oskab teha vaatlusi ja esitada loodusteaduslikke küsimusi;
3) teadvustab loodusteaduste ja tehnoloogiaga seotud karjäärivalikuid.

Näiteks käivad õpilased lähimas veepuhastusjaamas, kus on hea demonstreerida, kuidas segude eraldamise meetodeid (setitamine, filtreerimine) praktikas kasutatakse ning mis on veepuhastusjaamas töötavate inimeste tööülesanded. Enne võiksid õpilased mõelda küsimusi, millele nad veepuhastusjaamas vastuseid ootavad.

4. Arvutimudeliga aine olekute muutumise uurimine molekulaarsel tasemel
Taotletavad õpitulemused ja praktilised tegevused

Õpilane põhjendab aineosakeste vastastikmõjuga tahkiste kuju säilivust ja kõvadust, vedelike voolavust ning gaaside lenduvust.

Näiteks uurivad õpilased alltoodud arvutisimulatsioonide järgi, kuidas temperatuuri kasvades muutuvad aineosakeste vaheline kaugus ning osakeste liikuvus.

Soovitatavad veebilehed
Temperatuuri tõstmisel muutub tahke aine vedelaks ning seejärel gaasiliseks, joonistub graafik teljestikus aeg vs. temperatuur, http://www.bgfl.org/bgfl/custom/resources_ftp/client_ftp/ks3/science/changing_matter/index.htm 
Sellelt veebilehelt valida „Molecularview of a gas“, „Molecularview of a liquid“, „Molecularview of a solid“ (kõik mudelid on antud eraldi), http://concord.org/stem-resources/grade-level/middle-school 
Erinevate ainete oleku muutuste simuleerimine mikrotasandil, http://phet.colorado.edu/en/simulation/states-of-matter 

5. Aine/materjali/keha tiheduse määramine
Taotletavad õpitulemused ja praktilised tegevused

Õpilane:
1) saab aru tiheduse mõistest ning teab tiheduse ühikuid; 
2) määrab tiheduse kaalumise ja ruumala mõõtmise kaudu; 
3) tuvastab aine/materjali tema omaduste (tihedus, värvus jne) põhjal;
4) analüüsib mõõtmistäpsust mõjutavaid tegureid ja mõõtmistulemuste usaldusväärsust.

Näiteks määravad õpilased puu-, plast ja metall-lusika tiheduse, õpilastele tundmatust materjalist keha tiheduse ning selle põhjal tuvastavad materjali.

Õppevahendid: kaalud, mõõtesilinder või ülevooluanum, erinevast materjalist kehad.

6. Lihtsamatest vahenditest molekuli, raku ja Päikesesüsteemi mudelite koostamine
Taotletavad õpitulemused ja praktilised tegevused

Õpilane:
1) mõistab mudelite tähtsust;
2) valib konkreetse nähtuse selgitamiseks sobiva mudeli;
3) esitleb mudelit kaasõpilasele.

Näiteks valivad õpilased ise või õpetaja antud loetelust objekti või nähtuse, mille kohta valmistavad mudeli (ainete iseeneslik segunemine, Päikesesüsteem, erinevate ainete molekulide mudelid, raku mudel jne). Õpilased analüüsivad erinevate mudelite otstarvet ja kirjeldusvõimet (kas on suurendatud või vähendatud mudel, kas on nähtuse või objekti mudel jmt) ning esitlevad mudeleid kaasõpilastele. Võimekamad õpilased võiksid koostada võrdlevaid mudeleid – vedel ja tahke olek, taimne ja loomne rakk.

Õppevahendid: molekulide õppekomplektid, pallid, liim, paber, puit, plastiliin jmt.
|oppevara=1. Erineva soolasisaldusega lahuste omaduste uurimine (tihedus, jäätumistemperatuur), tulemuste analüüs (graafikute tõlgendamine) ning leitud seoste rakendamine (soolase vee külmumistemperatuur ja kehade ujuvus)-I katse: 2 keeduklaasi, mõõtesilinder, klaaspulgad (2 tk), termomeeter (nt digitaalne, aga võib ka klaastermomeeter, mille mõõtepiirkond ulatub kuni –15 °C), kauss, 3 katseklaasi; NaCl, jahutussegu (NH4NO3 ning lumi või purustatud jää), destilleeritud vesi; 
II katse: kanamuna, 500 ml keeduklaasid (3 tk), NaCl, lusikas, elektronkaalud, mõõtesilinder.
2. Etteantud segu lahutamine koostisosadeks, kasutades setitamist, nõrutamist, filtrimist, aurustamist ja destilleerimist-etteantud segu, klaaslehter, filterpaber, põleti, tikud, statiiv, rõngas, portselankauss, keeduklaasid (100 ml), jaotuslehter.
3. Aine/materjali/keha tiheduse määramine-kaalud, mõõtesilinder või ülevooluanum, erinevast materjalist kehad.
4. Lihtsamatest vahenditest molekuli, raku ja Päikesesüsteemi mudelite koostamine- molekulide õppekomplektid, pallid, liim, paber, puit, plastiliin jmt
|loiming=Õpilastel kujundatakse arusaam, et kõigis loodusaineis kasutatakse nähtuste selgitamiseks mudeleid. Keemiliste elementide sümbolite, perioodilisussüsteemi, aine tiheduse ja olekute õppimine loob eeldused keemia ja füüsika õppimiseks. Bioloogia ja keemiaga seostub lahuse mõiste ja koostis, puhta vee mõiste ning keskkonda saastavad ained. Vaja on selgitada, et lahustega on seotud protsessid elusorganismides ja paljud reaktsioonid keemias toimuvad lahustes. Tervise ja ohutusega seostub ka näiteks mõne lahuse ohtlikkus (alkohol, kodukeemia jmt). Loodusõpetusega seostuvad 4. klassi teemad „Maailmaruum“ (Päikesesüsteem), „Elu mitmekesisus maal“; 5. klassi teemad „Jõgi ja järv. Vesi kui elukeskkond“ (veekogu uurimine); 6. klassi teema „Läänemeri elukeskkonnana“ (vee soolsus). Matemaatikaga seostuvad protsentarvutus, graafiku lugemine, graafiku telgede tähistused; tehnoloogiaõpetusega ainete puhastamine, veepuhastusjaamad. Teemat „Ainete eraldamine segudest“ õpetatakse seostatuna selle tehnoloogiliste rakendustega (reovee puhastamine, soola tootmine mereveest vms).
|pohimoiste=aatom, aatomituum, elektronkate, molekul, puhas aine, segu, lahus, tihedus, liit- ja lihtaine, mineraalid, kivimid, loodusteaduslik mudel.
|seotudOpivaljund=1) teab, et kõik ained koosnevad osakestest: aatomitest või molekulidest, ning molekulid koosnevad aatomitest;
2) teab vesiniku, hapniku ja süsiniku sümboleid, samuti nende lihtainete, vee ja süsihappegaasi valemeid;
3) oskab valmistada lahust, toob näiteid lahustuvate ainete ja lahuste kohta ning selgitab lahuste tähtsust looduses;
4) lahutab segu, kasutades kohaseid meetodeid;
5) teab, et puhastel ainetel on kindlad omadused; 
6) eristab aineid nende omaduste põhjal (värvus, tihedus, sulamis- ja keemistemperatuur või soojusjuhtivus);
7) mõistab mudelite tähtsust ning valib konkreetse nähtuse selgitamiseks sobiva mudeli;
8) põhjendab aineosakeste vastastikmõjuga tahkiste kuju säilivust ja kõvadust, vedelike voolavust ning gaaside lenduvust.
}}
Ainete ja kehade koostis: aatom, molekul, rakk. Keemiline element, perioodilisuse tabel. Liht- ja liitained, nende valemid. Keemiliste elementide levik. Aine olekud. Aine tihedus. Ained ja segud, materjalid ja lahused.