Лесно е да приемем чистата вода за даденост и рядко се замисляме през какви процеси на пречистване преминава тя, за да стане годна за употреба. На всички ни прави впечатление обаче, ако водата в реката промени своя цвят след проливни дъждове или в следствие на промишлено замърсяване. Какво обуславя промяната в цвета? И как водата се изчиства сама след известен период от време? С този лесен STEM проект можете да запознаете учениците с един от основните пречистващи механизми на природните води - седиментацията.

Същност на проекта

В този STEM проект учениците създават нееднородна смес от вода и замърсяващи вещества с природен произход. Всяка работна група създава гео шейк като използва различни замърсяващи вещества, определя цвета и консистенцията на получената смес и отбелязва промените, които се случват с нея на всеки 5 минути. Учениците анализират кои видове вещества се утаяват най-бързо и кои - най-бавно. Сравняват характеристиките на различните вещества, за да обяснят направените наблюдения. Откриват как гравитацията помага на водните екосистеми да се самопречистват.

Учебни цели

В работата по този STEM проект са заложени следните основни учебни цели:

  • изследване на свойствата на телата;
  • сравняване на физични величини;
  • свързване на изучаваните физични концепции с реални екологични и битови проблеми.

Учебни умения

  • развиване на критично и аналитично мислене;
  • работа в екип.

Необходими материали

За този STEM проект учениците ще имат нужда от следните материали:

  • контейнери с камъчета, пясък, почва, утайки от кафе или чай;
  • безцветни половинлитрови пластмасови бутилки от минерална вода с капачки - по една за всеки ученик;
  • линия;
  • маркер;
  • фуния;
  • малка лъжичка;
  • работен лист за изследване на седиментацията.
Работния лист може да свалите тук

Теоретична постановка

Целта на тази дейност е децата да изследват процеса на утаяване, при който частиците се утаяват от течността, в която са суспендирани. В геологията образуването на седиментни скали е следствие от естествените процеси на утаяване. Органичните утайки се понасят от движещата се вода и се отлагат, когато достигнат преграда, като например извивка на река или поток, или дърво, което е паднало във водата. В зависимост от вида на органичния отпад, той се утаява с различна скорост и формира различна на вид утайка.

Под действието на гравитационните сили по-тежките камъчета потъват на дъното на контейнера, измествайки водата и част от по-леките твърди частици. Пясъкът обикновено образува слой върху камъчетата и запълва празнините между скалите. В най-горната част на утайката остават по-леки частици с органичен произход. Резултатите, които учениците получават, варират в зависимост от рецептата, която всяка от групите е използвала за приготвянето на своя гео шейк. Тази вариация въвежда математическите концепции за измерване, количествено определяне и сравнение, като същевременно увеличава научния потенциал на проекта. Разбирането на процеса седиментация е важен при упражняването на различни професии, при проектирането на язовири, водопреносна мрежа, пречиствателни станции.

Ход на проекта

Подготовка

  1. За този STEM проект ще трябва да подготвите няколко купички с различни видове замърсяващи вещества, например пясък, почва, стрити сухи листа и малки клончета, утайка от кафе или чай.
  2. Поставете купичките на място, достъпно за всички групи. Пригответе също една фуния и една малка пластмасова лъжичка.

Експериментална част

Разделете учениците в групи по трима или четирима и раздайте на всеки ученик по един работен лист, в който да записва наблюденията си.

  • Всеки ученик поставя в бутилката си няколко лъжички замърсяващи вещества с помощта на фунията, като записва рецептата за своя гео шейк в работния си лист. Насърчете учениците в работните групи да изследват различни комбинации от замърсяващи вещества, за да могат да сравнят след това получените утайки. Важно уточнение е, че всички ученици от групата трябва да поставят еднакъв брой лъжички замърсяващи вещества в своите шейкове.
  • След поставянето на замърсителите, бутилките се напълват с вода. Затварят се добре с капачките и се разклащат енергично до пълното смесване на веществата.
  • Готовите гео шейкове се поставят върху бял лист хартия и се засичат 5 минути с помощта на телефон или таймер.
  • Учениците описват цвета и консистенцията на получения разтвор. Наблюдават ли се частици и къде се намират? Как се движат? Има ли утайка и колко е висок нейният слой? Същото ли се случва и с гео шейковете на другите ученици в групата? Направените наблюдения и измервания се записват в работните листове.
  • Наблюденията се повтарят на всеки пет минути, като се записват настъпилите промени и се измерва височината на утайката. Променя ли се дебелината ѝ? Има ли разлика в цвета на водата? Резултатите се отразяват в работните листове.
  • Оставете шейковете да продължат да се утаяват през нощта и отчетете отново промените на следващата сутрин.
  • Получените резултати се представят графично и се определя зависимостта между височината на утаечния слой и времето за утаяване. Колкото е голяма утайката, толкова е по-чист водният слой над нея.
  • Накрая учениците определят кои замърсяващи вещества се утаяват най-бързо и кои  - най-бавно. Каква е причината за това?

Заключителна част

  • Учениците във всяка група сравняват резултатите си и търсят научно обосновано обяснение за наблюдаваните сходства и различия.
  • Дискутирайте какви са причините за разликите в цветовете на шейковете и дебелината на утайката. На какво се дължи процесът седиментация и какви фактори влияят върху него?
  • Генерирайте предложения как можем да използваме седиментацията в нашето ежедневие.

Възможности за усложняване на проекта

  • Изследвайте какви други методи за пречистване на водата са създадени от хората и в какви ситуации са подходящи за използване.
  • Посетете местната пречиствателна станция и проверете каква технология за пречистването на водата се използва там.
  • Проверете как може да бъде почистен нефтен разлив.
  • Проучете как замърсяващите вещества попадат в природните води и какви дейности могат да бъдат предприети, за да бъде ограничено негативното въздействие.

С помощта на този лесен STEM проект можете да развиете наблюдателността на вашите ученици и да им покажете на практика как се пречистват природните води и защо този процес не е достатъчен за използването на водите за питейни нужди. Замърсяването на водите е сериозен екологичен проблем и милиони хора по света нямат достъп до чиста вода. Затова е важно учениците да знаят как се пречиства водата и как да я опазват от замърсяване.

За статията е използван следният ресурс, който е допълнен с личния опит на автора: