Записки практикуючого вчителя. Ідеї по застосуванню датчика кисню та вуглекислого газу 

У зв’язку з активним розвитком STEM-освіти в українських школах відбувається активне оснащення навчальних лабораторій та кабінетів для проведення дослідів. До оновленого переліку рекомендованого МОН обладнання входять цифрові вимірювальні лабораторії, що дозволяють не лише проведення величезної кількості дослідів у рамках шкільної програми. Використання надточної сучасної навчальної техніки дозволяє розвинути в учнях креативний підхід до вирішення задач.

Тож ми вирішили нагадати вам деякі способи використання найпопулярніших датчиків для ЦВК Vernier — датчика кисню й вуглекислого газу. Можливо, деякі з них надихнуть як учнів, так і вчителів на подальшу наукову діяльність у цій галузі.

 

 

Датчик кисню та вуглекислого газу Vernier: способи використання

  1.  За допомогою датчиків О2 та СО2 можна чудово продемонструвати, як змінюється склад повітря в класній кімнаті під час перебування в ній учнів. Доречно цей дослід застосовувати в курсі природознавства для пояснення процесу дихання тварин, а також на уроках основ здоров’я для пояснення, чому необхідно провітрювати кімнату. Детальніше цей дослід ми вже розглядали.
  2. Одними з фундаментальних понять біології є фотосинтез та дихання (темнова фаза) рослин. Але цей дослід є технічно складним і потребує ретельної підготовки. Як об’єкт демонстрації ви можете обрати живу рослину або декілька окремих листків. Про те, як правильно провести цей дослід, є достатньо інструкцій в мережі Інтернет. Скоро ми плануємо випустити відео-огляд цього досліду у нас на YouTube каналі «Vernier Україна». 
  3. Цікавим дослідженням може бути вплив температури, джерела світла і виду рослини на процес фотосинтезу, який можна досліджувати опосередковано через виділення кисню. 
  4. Для дослідження дихання можливо використати найрізноманітніші об’єкти: від сапротрофних бактерій та грибів, вищих грибів, комах та інших дрібних тварин (не варто в шкільних умовах досліджувати дихання крупних тварин, наприклад, ведмедя) до людини. Варто зазначити ,що безпосередньо дихати в датчики не варто, адже вологість може вплинути на точність роботи, а на відстані до 30 см датчики будуть фіксувати динамічні зміни складу повітря при видиханні. Також цікавим об’єктом для дослідженням процесу дихання можуть бути проростки рослин (бобів або пшениці як приклад). 
  5. Цікавим експериментом для факультативної роботи є дослідження утворення етанолу (за допомогою датчика Ethanol Sensor Vernier) і виділення вуглекислого газу дріжджами під час спиртового бродіння цукру. Також можна визначити вплив температури та джерела вуглеводів (наприклад лактозу харчові дріжджі не ферментують) на цей процес.
  6. В хімії датчик кисню можна застосовувати для доведення, що отриманий газ - це кисень, демонстрації складу повітря та реакції горіння (наприклад свічки).

При проведенні цього досліду ще раз хочеться наголосити: датчики варто розміщувати якомога ближче до полум'я, але так, щоб їм не зашкодило тепло (рекомендована температура 25 градусів, а максимально допустима 40 градусів). А за допомогою датчика СО2 можна довести виділення вуглекислого газу (наприклад реакція нейтралізації гідрокарбонату натрію).

Особливість датчика вимірювання вуглекислого газу

У датчика вуглекислого газу є два діапазони вимірювання: 0-10000 і 0-100000 ppm.

  • Перший використовується для дослідження фотосинтезу і подібних незначних змін у концентрації цього газу.
  • Другий режим рекомендовано використовувати для визначення дихання людини.

Склад повітря, що видихає людина

Скомбінувавши спірометр і датчик СО2, дуже легко досліджувати склад повітря, що видихає людина в стані спокою та після фізичних навантажень. Також дослідити склад повітря, що видихається, можна за допомогою поліетиленового пакету: видихнути в отвір і одразу вставити в ного датчик. 

Вплив «мертвого об'єму повітря» на дихання людини

Якщо зробити пристрій (як показано на малюнку нижче), то можна змоделювати вплив «мертвого об'єму повітря» на дихання людини. За допомогою однієї або декількох трубок з визначеним об’ємом можна порівняти склад повітря, що видихається, з ними і без, та встановити, як впливає довжина трубки на концентрацію СО2 (можна додати і датчик кисню).

 

Дихальний газообмін ґрунтів

Одним із дуже ілюстративних показників, який дає цілісну характеристику якості ґрунту та характеризує активність його мікрофлори, є дихальний коефіцієнт (дихальний газообмін ґрунтів).

Існує багато модифікацій методики його визначення, наприклад, його можна виразити як значення кількості вуглекислого газу, що виділяється з наважки ґрунту, до якої додали 20% розчин глюкози за певний час. Маса наважки, температура та час експозиції перед вимірюванням мають бути однаковими у всіх дослідних варіантах та контролі, їх необхідно підібрати таким чином, щоб отримати значущі відхилення від контролю. Цей метод дозволяє не лише оцінити стан ґрунту, а і прогнозувати його родючість, аналізуючи активність мікрофлори після певних заходів, наприклад, внесення гербіцидів, добрив і тд. 

Інші досліди 

    1. У рамках поглибленого вивчення біології можна показати динаміку каталітичного розкладу перекису водню ферментом каталазою. Для цього експерименту потрібен датчик кисню, розчин перекису водню і сік кореня хріну (містить значну кількість каталази). 
    2. За допомогою датчиків О2 і СО2 можна показати учням, як змінюється співвідношення відповідних газів у повітрі біля підлоги і під стелею, таким чином пояснюючи їх фізичні властивості (розмежування по горизонтам буде тим яскравішим, чим більше в кімнаті факторів, що впливають на склад повітря, наприклад, людей або джерело вогню). Також ця демонстрація доречна в темі «Густина тіл» як демонстрації того, що не лише тверді та рідкі субстанції мають властивість розділятися за густиною. 
    3. Можна спробувати відслідкувати зміну кількості кисню в повітрі між першим і верхнім поверхом багатоповерхівки. Можливо, цей показник не змінюється достатньо, щоб бути достовірним, а це можливо перевірити лише практичним шляхом.
    4. Утримаюсь від спойлерів, але можна отримати дуже цікаві дані, якщо виміряти динаміку концентрації СО2 і О2 в повітрі в кімнаті, де спить людина. Тривалість вимірювання у ЦЛ Vernier практично не обмежена, на відміну від часу автономної роботи реєстратора даних, а тому краще в цьому досліді його залишити підключеним до джерела живлення.

Цікаво? Звертайтеся до відділу методичної підтримки B-Pro — вам завжди радо допоможуть практичними порадами й консультаціями з приводу використання сучасних навчальних засобів на шкільних уроках!

Схожі статті

Поради від вчителів та методистів практиків

Як використовувати цифровий бездротовий датчик температури? Ідеї для дослідів і STEM-проєктів...

Поради від вчителів та методистів практиків

Як підготувати учнів до ЗНО з математики 2021? Скористайтеся корисними порадами від вчителя-практика...

Поради від вчителів та методистів практиків

7 освітніх тенденцій 2021: зміна ролі вчителя, STEAM-підхід і нові технології в навчанні