Вероятно едно от най-любимите занимания на всяко дете е да играе със сапунени мехурчета. Обикновено се фокусираме върху тяхната красота и начинът, по който се носят във въздуха, но те предлагат също и много възможности за изследване и изучаване на различни математически и физични принципи. Събудихме ли любопитството ви? Създадохме за вас този лесен и забавен STEM проект, с който да ангажирате вниманието на учениците и да повишите интереса им към науката.

Цели

В работата по този STEM проект са заложени следните цели:

  • изследване на свойствата на водата;
  • измерване и сравняване на физични величини;
  • повишаване на интереса към науката, посредством свързване на изучаваните концепции с реалния свят;
  • развиване на критично, аналитично и творческо мислене;
  • създаване на дизайн по определени изисквания.

Необходими материали

  • по две дървени шишчета за всеки екип;
  • прежда или канап (около десет метра);
  • една малка метална шайба за всяка група;
  • разтвор за мехурчета;
  • лейкопласт;
  • кофа или голям контейнер за съхранение на сапунения разтвор;
  • измервателни ленти или шивашки метър (обща дължина около 3 метра);
  • ножици;
  • работен лист "Сапунени мехури", в който учениците да записват наблюденията си.
Работния лист може да свалите тук

Същност на проекта

Опитвали ли сте някога да издухате балон и колкото и да се опитвате, балонът просто не се образува? Защо това се случва? Защо понякога сапунените мехурчета са по-малки, а друг път - по-големи?

Този STEM проект дава възможност на учениците да изследват процеса на формиране на сапунените мехурчета и да открият какви са необходимите условия за създаване на определен размер балончета. Разделени в няколко работни групи, учениците измерват какви по големина мехурчета ще се получат при използването на пръчки за балончета с различен диаметър на отвора. Децата наблюдават формата на мехурчетата и проверяват дали могат да приемат друга форма, различна от сферичната. Получените резултати се сравняват и се открива зависимост между променливите. На база направения анализ на резултатите, учениците трябва да установят каква пръчка за балончета е необходима за създаване на определен размер сапунени мехурчета.

Теоретична постановка

Размерът на създадените балончета е право пропорционален на диаметъра на отвора върху пръчката. Звучи логично, но на практика учениците ще открият, че е по-лесно да създадат най-големите мехурчета с по-малък диаметър от максималния. Разтворът, който изгражда повърхността на мехурчетата, се състои от три много тънки слоя: сапун, вода и друг слой сапун. Това се нарича сапунен филм. Водният слой е това, което поддържа балончето цяло. Когато водата между сапунените слоеве се изпари, балонът се пука. Глицеринът в рецептата удебелява стените на сапуна и по този начин затруднява изпаряването на водата. Помага за създаването на по-големи и по-издръжливи мехурчета. В определен момент обаче мехурчетата стават твърде големи, за да може водният слой да остане цял, заради по-голямата  собствена тежест, която трябва да поддържат.

Ход на проекта

Подготовка

1. За този STEM проект ще имате нужда от сапунен разтвор, който може да подготвите предварително или да направите съвместно с учениците. За да получите около два литра разтвор, трябва да смесите:

  • осем чаши вода;
  • половин чаша течен препарат за съдове;
  • една супена лъжица глицерин;
  • една супена лъжица бакпулвер.

Изсипете всички съставки в съда за съхранение на сапунения разтвор и внимателно разбъркайте, за да се комбинират. Опитайте се да избегнете образуването на пяна на повърхността на разтвора, като разбърквате бавно и внимателно.

2. Препоръчително е да проведете експерименталната част от проекта на открито, за да имате достатъчно пространство и да избегнете създаването на хаос в класната стая. Планирайте провеждането на дейността в ден с подходящи метеорологични условия.

3. Подгответе няколко малки пръчки за издухване на мехурчета, които да имат различни геометрични форми на отвора. За целта може да използвате тел, която лесно се огъва и от нея да създадете различни форми.

Експериментална част

Разделете учениците в групи по трима или четирима. Всеки от екипите ще експериментира колко големи балончета ще се получат при използването на пръчка с определен диаметър на отвора. Раздайте на всеки ученик по един работен лист, в който да записва наблюденията си.

  • Поставете контейнера със сапунения разтвор на открито. Прикрепете измервателната лента на земята, като започнете от контейнера и се отдалечите на около 3 метра срещу посоката на вятъра.
  • Раздайте на всяка група по две дървени шишчета. На равния им край учениците трябва да навият лейкопласт.
  • Първата група трябва да отреже връв с дължина 30 см. На нея се нанизва металната шайба, след което се връзват 2 възелчета от двете ѝ страни, на около 20 см. едно от друго. След това двете възелчета се нанизват на шишчетата от острия им край и се избутват нагоре, докато достигнат до лейкопласта. Накрая свободните краища на връвта се връзват един за друг. По този начин се получава пръчка с примка, през която учениците ще издухват сапунените мехурчета.
  • С помощта на изработената пръчка ученик от първата група потапя примката в сапунения разтвор. След това пръчката се изважда и двете шишчета внимателно се отделят едно от друго, за да се разтвори примката.
  • Държейки пръчката далеч от тялото си, ученикът бавно върви по измервателната лента срещу вятъра, като държи шишчетата далеч от тялото си. Останалите ученици от групата измерват диаметъра на създадените мехури и записват най-дългите. Измерването се повтаря няколко пъти, като учениците сменят местата си.
  • Учениците записват в работните си листове диаметрите на най-големите измерени балончета.
  • Останалите работни група провеждат експеримента по същия начин, като използват:
    • втора гупа: връв с дължина 50 см. и разстояние между възлите 30 см.;
    • трета група:  връв с дължина 100 см. и разстояние между възлите 60 см.;
    • четвърта група: връв с дължина 150 см. и разстояние между възлите 70 см.;
    • пета група: връв с дължина 200 см. и разстояние между възлите 110 см.;
    • шеста група: връв с дължина 250 см. и разстояние между възлите 170 см.;
  • За всяко от измерванията учениците трябва да запишат най-големите диаметри на сапунени мехурчета.
  • Наблюдавайте формата на сапунените мехури. Винаги ли мехурчетата имат сферична форма? Опитайте да създадете балончета, като използвате отвори за издухване с различни форми - звезда, квадрат или триъгълник. Направените наблюдения се записват в работните листове.
  • На база направените експерименти и наблюдения възложете на учениците да направят дизайн на пръчка за издухване на мехурчета с определен размер. Добре е да изберете размер, какъвто учениците не са успели да запишат по време на експеримента. Това ще ги провокира да направят по-задълбочен анализ на установени зависимости между променливите и да изготвят научно обосновано предположение.

Заключителна част

Проведете дискусия за формата на сапунените мехурчета и зависимостта между големината им и диаметъра на отвора за издухване.

  • Коя от групите успя да създаде най-големи мехурчета? Каква е причината за това? Какви затруднения срещнаха учениците, които работиха с най-голяма примка?
  • Каква форма приемат мехурчетата, след като се отделят от пръчката? Каква е причината за това? Възможно ли е да бъдат направени балончета с триъгълна или геометрична форма? Къде в природата се наблюдават естествено създадени течни и газообразни структури със сферична форма?

Възможности за надграждане и усложняване на проекта

  • Направете най-добрия разтвор за мехурчета! Опитайте да премахнете глицерина или бакпулвера. Как тези съставки влияят на мехурчетата, които създавате? Какво се случва, ако удвоите количеството сапун, глицерин или бакпулвер?
  • Открийте метод да улавяте сапунените балончета, без да ги пукате.

С помощта на този  забавен STEM проект може да повишите интереса на учениците към природата и да им покажете на практика приложението на някои физични, химични и математически принципи. Не се колебайте да опитате!

За статията са използвани следните ресурси, които са допълнени с личния опит на автора: