Cum sunt predate științele în Germania. Și două exemple de bune practici din România

By September 24, 2019Blog

Marea problemă a școlii românești este că de prea multe ori le pretinde elevilor să cunoască legi ale științei și formule fără să le arate înainte realitățile de la care acestea pornesc. Iar ca să faci acest lucru nu e nevoie eforturi supraomenești, ci adesea doar de câteva obiecte simple care pot fi aduse cu ușurință în fața elevilor, precum o ceașcă, o monedă și un recipient cu apă. Aceasta este recuzita cu ajutorul căreia elevilor din Germania le este predată refracția.

Imaginea din manualul de clasa a VII-a editat de Ernst Klett Verlag și utilizat în landul Baden-Württemberg arată la începutul lecției o ceașcă, pe fundul căreia se află o monedă, pe care nu o putem însă vedea.

Atunci când ceașcă este umplută cu apă, moneda devine însă vizibilă, deși nu se ridică la suprafață. Care este explicația?, sunt întrebați elevii, care sunt încurajați să găsească propriile răspunsuri.

Lumina se propagă diferit atunci când circulă prin medii cu proprietăți diferite. Atunci când cana este plină cu apă, se schimbă modul de propagare a luminii, iar moneda devine vizibilă, după cum o arată și schița de bună calitate din manualul german. 

Fără ca elevii să înțeleagă această realitate simplă, orice discuție despre indicele de refracție, calculat ca raport dintre sinusul unghiului de incidență i si sinusul unghiului de refracție r este inutilă.

În România, profesorii pregătiți în cadrul programului „Fizica Altfel” pentru a preda această materie prin metoda investigației procedează într-un mod asemănător ca să își ajute elevii să își construiască o cunoaștere de lungă durată. Atunci când predă refracția, de pildă, profesorul Ion Băraru, de la Colegiul Național „Mircea cel Bătrân” din Constanța folosește o ceașcă, o sticlă cu apă și o mică statuetă de bronz, care devine vizibilă atunci când ceașca este plină.

Nu doar fizica, ci și alte materii, precum chimia și biologia, pot fi predate prin investigație.

În manualul de biologie de clasa a VII-a, editat de Ernst Klett Verlag, copiilor le sunt prezentate desene cu un celebru experiment realizat de omul de știință Joseph Priestley, creditat cu descoperirea oxigenului și a proprietăților sale vitale și li se cere să găsească explicații pentru ele. Într-unul din experimentele sale celebre acesta a pus un șoarece într-un borcan cu capac și a constat că vietatea moare în cele din urmă. Însă nu același lucru se întâmplă dacă alături de șoarece, în borcan, sunt puse câteva fire de mentă – animalul nu doar că supraviețuiește, dar este scos la finalul experimentului într-o stare foarte bună. Priestley a făcut descoperirea remarcabilă că plantele produc o substanță vitală pentru animale. Totodată, acesta a observat că substanța produsă de plante întreține arderea. Priestley a fost și cel care a descoperit că în urma procesului de fotosinteză se degajă oxigen.

De ce devin frunzele copacilor ruginii toamna

Rodica Răcășanu, profesoară de chimie la Liceul „I. L. Caragiale din Moreni”, obișnuiește să le arate atragă atenția elevilor că, sub aparenta nemișcare a copacilor se ascunde o activitate extrem de intensă, extrem de răspândită în natură? Care este aceasta? Așa începe discuția despre fotosinteză, din care fac parte alte și alte întrebări care stârnesc curiozitatea copiilor. De ce devin frunzele copacilor ruginii toamna? De ce cad? De ce coniferele au cetina mereu verde?

Lumina este elementul de baza al tuturor proceselor importante din natură. Pentru plante și o parte din bacterii, lumina face posibilă fotosinteza, în urma careia din dioxid de carbon, săruri minerale  si apă se degajă oxigen si se produce glucoză, principala sursă de energie pentru propriile funcții. 

Pentru a putea trăi, a se putea hrăni și a face rost de energie, copacii au nevoie de niște structuri numite cloroplaste, care se găsesc în general în celulele plantelor. Cloroplastele  conțin clorofilă, una din substantele organice fundamentale din natură, un pigment de culoare verde care poate fi de mai multe tipuri de la o specie la alta, care are rol de a ajuta în fotosinteză. Practic, prin fotosinteză, planta absoarbe energia luminoasă (adică lumina) de la Soare și o transformă în energie chimică prin intermediul clorofilei,  Datorită clorofilei planta absoarbe doar lungimile de unda roşie si albastră care compun lumina, reflectând lumina verde. 

Mai sunt și alți pigmenți în frunze, cum ar fi carotenoidele   (galben, portocaliu, roșu) dar în cantități mai mici. Combinarea pigmenților cu clorofila face ca verdele frunzelor să aibă diferite nuanțe. Și tot datorită acestor pigmenți, toamna, frunzele devin ruginii. 

Odată cu scurtarea zilelor și sosirea frigului,  copacii reabsorb substanțele nutritive din frunze și le stochează pentru o utilizare ulterioară. Clorofila este una din primele molecule care sunt reabsorbite și stocate,  iși încetează activitatea prima, dar ceilalți pigmenți rezistă mai mult, și frunzele se fac galbene, portocalii sau roșii. Aceasta este cauza schimbării culorii frunzelor în timp. 

Există multe reacţii redox care au loc în natură. Fotosinteza este un proces de oxido-reducere în care apa se oxidează şi dioxidul de carbon se reduce:

Importante în restul anului, pe timp de iarnă,  frunzele ar pierde o cantitate mare de căldură prin suprafața mare pe care o au, iar in procesul  de fotosinteză ar pierde o anumită cantitate de apă, care apoi ar fi reabsorbită. Iarna, copacul nu ar putea face rost de atâta apă încât să o înlocuiască pe cea pierdută prin frunze. Dacă frunzele ar rămâne pe copac, ele ar continua să încerce să facă fotosinteză, dar ar îngheța.

Există și excepții. Una dintre acestea sunt coniferele (precum bradul, pinul și molidul) care au frunzele în formă de ace. Ele nu sunt la fel de eficiente ca frunzele de foioase când vine vorba de captarea luminii Soarelui, dar pot să facă fotosinteză tot anul. Fiind foarte subțiri, frunzele de conifer  sunt etanșe și nu permit apei să iasă. Pe de altă parte, sunt destul de groase si în plus, au și un strat de rășină încât să supraviețuiască gerului de peste iarnă. Datorită acestor caracteristici, frunzele coniferelor pot sta pe copaci timp de câțiva ani fără să cadă.