Výstup 2
3D pomôcky pre aktívnu výučbu chémie
S praktickou výučbou sa v chémii nemusíme stretnúť len v laboratórnych cvičeniach či všeobecne pri robení pokusov, ale môže to byť aj práca s nejakým nástrojom, ktorý rozvíja jemnú motoriku alebo stimuluje kognitívne procesy. V poslednej dobe sa 3D tlačiarne stali dostupnejšími a populárnejšími, takže je možné vyvíjať a skúmať nový didaktický odbor.
Projekt HomeLab si v tomto ohľade dal za cieľ navrhnúť a otestovať deväť 3D tlačených pomôcok s navrhnutými scenármi implementácie týchto nástrojov do prírodovedného vzdelávania. S týmito pomôckami sa budete môcť stretnúť na webovej stránke Thingiverse.com pre zdieľanie 3D objektov pod príslušnou licenciou Creative Commons (CC BY-NC-SA = uvedenie zdroja, nekomerčné využitie, zdieľanie za podobných podmienok), ale aj tu, na tejto webovej stránke av tejto sekcii nižšie!
Modely 3D pomôcok a pracovné listy
Disociácia soli
Je rozdiel, ak si čaj osladíte cukrom alebo namiesto neho omylom použijete soľ. A nielen kvôli chuti. Pokiaľ použijete soľ, dôjde k javu zvanému elektrolytická disociácia, ktorý má zásadný vplyv na vlastnosti výsledného roztoku. Vyskúšajte si s týmto modelom, o aký jav sa jedná a prečo k disociácii vôbec dochádza!
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Verzia pre učiteľov Inštrukcie k 3D tlači Modely pre 3D tlač
Skupenské stavy vody
Možno ste si niekedy v sparnom lete dali plnú fľašu malinovky do mrazničky, aby ste ju čo najrýchlejšie vychladili! Ak ste však túto plnú fľašu v mrazničke nakoniec zabudli, možno sa vám stalo, že fľaša praskla. Ako je to možné? Prečo praskla? A naopak, prečo, keď plastovú fľašu naplníme horúcou vodou s parou a ochladíme ju, prečo „splaskne“? Pokiaľ vás to zaujíma, odpoveď na tieto otázky nájdete v tejto aktivite s naším 3D modelom!
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Verzia pre učiteľov Inštrukcie k 3D tlači Modely pre 3D tlač
Stavebnice molekulových modelov z slamiek
Chceli by ste si zostaviť nejakú peknú molekulu? Napríklad také tie obľúbené molekuly ako sú kofeín, voda, amoniak alebo adamantan? Ale nemáte stavebnicu molekulových modelov? Nevadí, ak máte doma a 3D tlačiareň, ste tu na správnej adrese! Stiahnite si príslušné súbory, použite šablónu „straw calibration.stl“ na určenie hrúbky vašich slamiek, pomocou generátora „atom generator.scad“ vygenerujte potrebné atómy vo voľne dostupnom programe OpenSCAD, vytlačte ich na 3D tlačiarni a zostavte si molekuly, ktoré chcete! A netrvá to ani tak dlho, ako by sa mohlo zdať. Tak s chuťou do toho!
Na stiahnutie:
Inštrukcie Modely pre 3D tlač
Úžasný svet nukleových kyselín - párovanie báz
DNA je bezpochyby jednou z najúžasnejších molekúl na svete. Dvojskrutkovica, len asi 2 nm široká, ale až 2 metre dlhá! Ako viete, DNA uchováva genetickú informáciu, konkrétne štruktúru proteínov. Vďaka nej máme "frňák" po oteckovi a oči po mamičke. A tiež všetko ostatné. V tejto aktivite sa pomocou 3D modelov dozviete, z akých zložiek sa DNA skladá, ako sa v nej ukladajú informácie a ako ju DNA chráni, aby nemohla byť zničená vplyvmi okolitého prostredia.
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Modely pre 3D tlač Modely pre laserové rezanie
Úžasný svet nukleových kyselín - replikácia DNA
DNA je bezpochyby jednou z najúžasnejších molekúl na svete. Dvojskrutkovica, len asi 2 nm široká, ale až 2 metre dlhá! Ako viete, DNA uchováva genetickú informáciu, konkrétne štruktúru proteínov. Vďaka nej máme "frňák" po oteckovi a oči po mamičke. A tiež všetko ostatné. V tejto aktivite sa pomocou 3D modelov dozviete, z akých zložiek sa DNA skladá, ako sa v nej ukladajú informácie a ako ju DNA chráni, aby nemohla byť zničená vplyvmi okolitého prostredia.
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Modely pre 3D tlač Modely pre laserové rezanie
Úžasný svet nukleových kyselín - transkripcie a translácie
DNA je bezpochyby jednou z najúžasnejších molekúl na svete. Dvojskrutkovica, len asi 2 nm široká, ale až 2 metre dlhá! Ako viete, DNA uchováva genetickú informáciu, konkrétne štruktúru proteínov. Vďaka nej máme "frňák" po oteckovi a oči po mamičke. A tiež všetko ostatné. V tejto aktivite sa pomocou 3D modelov dozviete, z akých zložiek sa DNA skladá, ako sa v nej ukladajú informácie a ako ju DNA chráni, aby nemohla byť zničená vplyvmi okolitého prostredia.
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Modely pre 3D tlač Modely pre laserové rezanie
Trendy v periodickej tabuľke prvkov
Periodická tabuľka prvkov je snáď najdôležitejším pomôckou každého chemika. Skrýva veľa neoceniteľných informácií, ktoré nemusia byť na prvý pohľad vidieť, o to krajšie ich je objavovať. Pohrajte sa s 3D vytlačenou periodickou tabuľkou prvkov a objavte to, čo ste možno ešte nevedeli!
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Tipy Riešenie Modely pre 3D tlač
Periodická tabuľka prvkov ako elektrónová skladačka
Periodický zákon hovorí: „Chemické a niektoré fyzikálne vlastnosti prvkov sú periodickou funkciou ich atómových hmotností (či protového čísla)“. Táto definícia ale neodráža úlohu elektrónov a elektrónovú konfiguráciu atómu v stavbe atómu! Objavte s pomocou tejto 3D tlačenej pomôcky súvislosť medzi počtom elektrónov a elektrónovou konfiguráciou a periodickou tabuľkou prvkov!
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Modely pre 3D tlač
Domáce VIS spektrofotometer
Spektrofotometrie je velmi důležitá metoda kvalitativní i kvantitativní analýzy, ale také metoda určování vlastností moleku a dalších významných aplikací. Je obecně založena na absorpci nebo emisi záření vzorkem, kde dochází k výměně energie mezi zářením a vzorkem. Oba procesy, absorpce a emise záření i jejich vlastní průběh jsou závislé na elektronových, vibračních a rotačních stavech atomů, popř. molekul! Objevte tyto procesy se svým podomácku vyrobeným 3D tištěným spektrometrem a zjistěte, jak je spektrometr konstruován a jak VIS spektroskopie a samotný spektrofotometr vlastně fungují!
Na stiahnutie:
Verze pro studenty (CZ) Modely pro 3D tisk
Prečo funguje cyklus vody v prírode?
Voda je látka, ktorá je za bežných podmienok prítomná na Zemi v troch skupenstvách – ako pevná látka, ako kvapalina aj ako plyn. Keby tomu tak nebolo, a keby jednotlivé skupenstvá nemali rôzne vlastnosti, ktoré z toho vyplývajú, nedochádzalo by na planéte k sérii javov, ktoré sú pre nás celkom bežné, ako sú dážď, vietor alebo by neexistovali napr. rieky a jazerá. V tomto ohľade sa ale ponúka otázka: "Prečo sa niektoré vlastnosti vody líšia v závislosti od jej skupenstva?" V tejto aktivite sa na túto otázku zameriame s využitím tzv. submikroskopického pohľadu. Submikroskopická úroveň je spôsob, akým si predstavujeme látky na molekulárnej úrovni.
Na stiahnutie:
Verzia pre študentov Modely pre 3D tlač
Usporiadanie atómov v kovoch
Veľkú väčšinu prvkov periodickej tabuľky tvoria kovy, ktoré sa poväčšinou, za podmienok panujúcich na Zemi, nachádzajú v pevnom skupenstve. Usporiadanie atómov v kovoch, možno prekvapivo, nastáva len s obmedzeným počtom konfigurácií, teda usporiadanie atómov v železe môže byť obdobné ako usporiadanie v nikle. V rámci tejto aktivity tak s 3D tlačenými modelmi budeme objavovať, ako docieliť tieto konfigurácie, pomocou rôznych spôsobov zhlukovania atómov. A pokúsime sa vypočítať hustoty vybraných kovov!
Na stiahnutie:
Študentská verzia Modely pre 3D tlač
Kvalitatívne a kvantitatívne ukazovatele
Výstup 2:
Každá 3D pomôcka bola vyvinutá po živej diskusii medzi všetkými členmi projektu. Účastníci sa za týmto účelom stretávali cca raz za 2 mesiace, aby diskutovali kvalitu a užitočnosť 3D pomôcky. Okrem samotného nástroja boli vytvorené aj výukové aktivity, popr. inštrukcie, ako nástroj implementovať do výučby.
Testovanie 3D pomôcok
Výstup 2 implementovali Inštitút Sabadell (Katalánsko, Španielsko), CESIRE (Centre de recursos pedagógics específics de suport a la innovación a la investigació educativa, Katalánsko, Španielsko), Univerzita Karlova (Česká republika), Univerzita Maribor (Slovinsko) a Univerzita Mateja Bela ( Slovensko) počas kurzov projektu HomeLab v období od decembra 2022 do mája 2023. Učitelia zúčastňujúci sa kurzov boli spokojní s prezentovanými pomôckami a aktivitami a plánujú ich implementovať do výučby!