Επιστήμονες επί τω έργω: μηχανισμοί που αναπτύσσουν τις δεξιότητες της επιστημονικής μεθοδολογίας

Στο δεύτερο από τα δυο άρθρα πάνω στην ανάπτυξη της μεθοδολογίας της διερεύνησης, της υπόθεσης και του ελέγχου, οι Alfredo Tifi, Natale Natale και Antonietta Lombardi περιγράφουν πώς να φτιάξετε και να χρησιμοποιήσετε μερικούς από τους χαμηλού κόστους εξοπλισμούς που ανέπτυξαν.

Αυτές οι έρευνες ήταν οι πιο δημοφιλείς μεταξύ παιδιών Τετάρτης και Πέμπτης τάξης (ηλικίες 10-12 ετών): ιδέες μέσα στις "ερευνητικές ομάδες" (3-4 μαθητές) συζητήθηκαν και τα παιδιά αναζήτησαν με ενθουσιασμό για αποτελεσματικά μοντέλα, χρησιμοποιώντας κορδέλες, τροχούς, μολύβια σαν άξονες και χάρτινες λωρίδες^w1.

Όχι μόνο οι μαθητές παρατήρησαν προσεκτικά τη συμπεριφορά των μηχανών και κατέγραψαν τα πραγματικά γεγονότα, αλλά επίσης κατέληξαν σε συμπεράσματα, βελτίωσαν, διαφώνησαν και υπερασπίστηκαν  τα μοντέλα τους. Είχαν επίσης μια ισχυρά δημιουργική ανάγκη να φτιάξουν τα δικά τους πρωτότυπα των μοντέλων. Μια ομάδα χρησιμοποίησε την αρχή της μηχανής με τα νήματα για να φτιάξει όμορφα γκάτζετ για τις μητέρες τους, στα οποία διαφορετικές τρυφερές λέξεις εμφανίζονταν στην ίδια υφασμάτινη ζώνη,  ανάλογα με την πλευρά από την οποία η ζώνη τραβιόταν.

Ο χειρισμός αυτών των χειροπιαστών μηχανών ενθαρρύνει τη δημιουργία αναπαραστάσεων και την κιναισθητική αντίληψη, που και τα δυο είναι κρίσιμα για την ανάπτυξη επιστημονικής διαίσθησης και σκέψης. Επιπλέον, τα παιδιά αισθάνονται άνετα με αυτές τις έρευνες επειδή βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, αντιμετωπίζοντας μια εντελώς νέα εργασία με συμμαθητές ίσων ικανοτήτων. Αυτό βρίσκεται σε σαφή αντίθεση με τη χαμηλή αυτοεκτίμηση που έχουν συχνά τα παιδιά στα ανταγωνιστικά διδακτικά αντικείμενα. Δεν είναι ασυνήθιστο να βρεις παιδιά τα οποία ανταπεξέρχονται επιτυχώς και συμμετέχουν ενεργά σε αυτές τις μοντελοποιήσεις και τις δημιουργικές δραστηριότητες, αντίθετα με τις χαμηλές επιδόσεις τους στην παραδοσιακή σχολική εργασία.

Υλικά

• Κουτί από χαρτόνι
• Δυο κομμάτια δυνατού, χρωματιστού νήματος, μήκους 50-70 cm
• Δυο κομμάτια συμπαγούς αφρού πολυστυρενίου κομμένα για να εφαρμόζουν στα απέναντι τοιχώματα του κουτιού, κάθε ένα με μια τρύπα στο κέντρο του
• Ένας πλαστικός σωλήνας (για παράδειγμα από ένα στυλό) και ένας άξονα που θα τοποθετηθεί μέσα στον πλαστικό σωλήνα (ο τελευταίος έχει μήκος όσο απέχουν και οι απέναντι πλευρές του κουτιού και επιτρέπει στον εξωτερικό σωλήνα να γλιστράει και να περιστρέφεται ελεύθερα× ο σωλήνας είναι πιο κοντός από τον εσωτερικό άξονα ώστε να είναι ελεύθερος να περιστρέφεται από τη στιγμή που τοποθετείται στο κουτί)
• Ένα καρούλι που μπορεί να τοποθετηθεί πάνω στο σωλήνα με τη μεγαλύτερη διάμετρο
• Ένας ή δυο δίσκοι που μπορούν να προσαρμοστούν στον περιστρεφόμενο σωλήνα, ώστε να ελέγχει το τύλιγμα του νήματος
• Δυο καρύδια.

Μέθοδος

1. Ανοίξτε έναν συνδετήρα και θερμάνετέ τον πάνω από μια φλόγα. Χρησιμοποιήστε την θερμή του άκρη για να κάνετε μια τρύπα στο πλαστικό καρούλι στο οποίο θέλετε να στερεώσετε το νήμα και όπου το νήμα θα τυλίγεται. Περάστε το νήμα μέσα από αυτή την τρύπα και στερεώστε την με έναν μεγάλο κόμπο.
2. Ενώστε ένα ακόμη κομμάτι νήματος, δένοντάς το γερά κοντά στο κέντρο του σωλήνα.
3. Φέρτε το καρούλι σχεδόν στο κέντρο του σωλήνα και τότε στερεώστε τον κόμπο με μια σταγόνα κόλας που στεγνώνει γρήγορα. Τα δυο νήματα θα πρέπει να τυλίγονται όσο πιο γρήγορα γίνεται κοντά στο κέντρο του σωλήνα.
4. Εισάγετε το δίσκο στην αντίθετη πλευρά του μεγάλου καρουλιού (αυτό είναι προαιρετικό). Αν το αυλάκι του καρουλιού δεν είναι αρκετά βαθύ, χρησιμοποιήστε έναν άλλο δίσκο για να διαχωρίσετε τα δυο νήματα και να αποφύγετε να μπερδευτούν μεταξύ τους. Στερεώστε όλα τα κομμάτια γύρω από το σωλήνα με κόλα που στεγνώνει γρήγορα.
5. Κόψτε 50-70 cm από το κάθε νήμα. Δημιουργήστε δυο στενές τρύπες στο κέντρο των δυο αντίθετων πλευρών του κουτιού σε ορθή γωνία ως προς τον άξονα περιστροφής, και περάστε τα νήματα μέσα από τις δυο τρύπες. Μόνο ένα νήμα πρέπει να τυλιχτεί εντελώς γύρω από τη θέση του. Δέστε δυο καρύδια στα ελεύθερα άκρα των νημάτων.
6. Βάλτε τον άξονα μέσα στο σωλήνα και τοποθετήστε τον άξονα περιστροφής γύρω από τα δυο παραλληλόγραμμα από πολυστυρένιο, που βρίσκονται έξω από το κουτί.
7. Τοποθετήστε το μηχανισμό μέσα στο κουτί, τραβώντας έξω τα νήματα ώστε να τα αφήσετε ελεύθερα να κινούνται μέσα και έξω. Κλείστε το κουτί και σφραγίστε το μόνο όταν είστε σίγουροι ότι δουλεύει καλά. Δώστε το τότε στα παιδιά!

1. Ανοίξτε μια παλιά κασέτα εγγραφής ταινίας.
2. Ελευθερώστε το ένα άκρο της ταινίας, κόψτε το μεγαλύτερο μέρος της ταινίας, αφήνοντας 20-25 cm, και στερεώστε το ελεύθερο άκρο και πάλι στον τροχό.
3. Κλείστε την κασέτα σε ένα κουτί, στερεώνοντάς τη με κολλητική ταινία.
4. Ανοίξτε δυο μικρές τρύπες στο κουτί, οι οποίες αντιστοιχούν στους δυο τροχούς της κασέτας. Καλύψτε τα γρανάζια ώστε να μη φαίνονται από έξω και κλείστε το κουτί.
5. Προσαρμόστε δυο κατάλληλα στυλό στα γρανάζια πίσω από τις τρύπες.

Αυτός ο μηχανισμός προβληματίζει ιδιαίτερα τα παιδιά και θα πρέπει να εισαχθεί μετά το απλό γρανάζι και τους μηχανισμούς με τροχαλίες. Ο μηχανισμός μπορεί να γίνει ακόμη πιο περίπλοκος αλλάζοντας τον ένα από τους δυο τροχούς με έναν μεγαλύτερο.