TERMÉSZETTUDOMÁNY
A természettudományos tárgyak esetében a diákok kétféle vizsga közül választhatnak. A GALILEI-vizsgát a természettudomány, a MERCATOR-vizsgát pedig a földrajz iránt érdeklődő diákoknak ajánljuk.
A kisérettségi vizsga eredménye két témazáró dolgozat értékű osztályzatként számít be az év végi értékelésbe.
A GALILEI-vizsga
Alapelvek
A kisérettségi vizsga szóbeli és gyakorlati részből áll, a vizsgázónak összesen 20 perc áll a rendelkezésére, hogy bemutassa kutatásának, munkájának eredményét, illetve a gyakorlati részben, a laboratóriumi kísérletet a rendelkezésére álló anyagok, eszközök alapján. A felkészülésre megközelítőleg 40 perc áll rendelkezésére.
A vizsgázók három nagy témakörből:
környezetünk anyagai,
energia és környezetünk fizikai jelenségei, illetve
egészség és élővilág
választhatnak témát, melyek kifejtése tágabb összefüggések elemzését is igényli.
A vizsga leírása
A diák a tantárgyválasztás után érdeklődésének és továbbtanulási szándékának megfelelően választ témakört, majd kihúzza a témát.
Kutatási tervet készít, anyagot gyűjt, vizsgálódik, tanulmány(oka)t olvas, mindezekből egy elektronikus munkaportfóliót készít.
Három konzultáción vesz részt a tanárával, s a vizsga napján egy jól felépített, összefüggő feleletben mutatja be munkáját, valamint a kísérletet a bizottság tagjainak.
A vizsgázó feladata, hogy ezek alapján megfogalmazza a természettudományos és technikai problémák lényegét, kitérjen azok okaira és a megoldási lehetőségekre.
A „szakmai” elmélyülésen kívül tehát összehasonlítást, szintetikus gondolkodást is várunk a diákoktól.
Értékelés
A konzultációkon való aktív részvétel és a digitális portfólió készítésének folyamata a vizsgajegynek a felét teszi ki. A másik felét a szóbelin mutatott teljesítmény és a kísérlet adják.
A teljesítményt a bizottság összegzi, s ennek alapján jeggyel és szövegesen is értékeli a vizsgázó tudását, képességeit. A vizsga érdemjegye 2 témazáró dolgozattal megegyező jegyként szerepel a tanév során szerzett osztályzatok között.
Az értékelés szempontjai:
szakmai pontosság: a fogalmak biztos használata, az összefüggések feltárása, a szakmai nyelv használata
– informatikai ismeretek: prezentáció készítése, diagram szerkesztése
– kivitelezés: esztétikus megjelenés, a prezentáció formai és szakmai követelményeinek megfelelés (egy dián ne legyen túl sok szöveg, képi elemek elrendezése stb.)
– előadásmód: önállóság, eredetiség, kreativitás
– aktualitás: hétköznapokhoz (hírekhez) való kapcsolódás, tájékozottság
– a feladat megértése, lényegkiemelés
– logikus felépítés, megszerkesztettség
T É M A K Ö R Ö K
Egészség és élővilág
1. Megesszük a Földet?
A Föld népessége az utóbbi fél évszázadban megduplázódott. Az éhezés és az elhízás együtt van jelen bolygónkon, miközben az élelmiszertermelés egyre nagyobb területet foglal el a természetes életközösségek rovására. Az egészséges táplálkozás, a megfelelő tápanyagbevitel nagyrészt növényi eredetű élelmiszerekkel is biztosítható lenne. A helyben termelt zöldségek és gyümölcsök kevesebb vegyszer és tartósítószer felhasználásával állíthatók elő. A megszokott ételeink hústalan változatai egyre finomabbak és már a gyorséttermekben is találkozhatunk velük.
- Mit jelent a mennyiségi és a minőségi éhezés?
- Milyen egészségügyi kockázatokat jelent a túlsúly, az elhízás?
- Hogyan viszonyul egymáshoz a növénytermesztés és az állattenyésztés ökológiai lábnyoma, mely okokra vezethető vissza a különbség?
- Mely ásványi anyagok és vitaminok fordulnak elő nagyobb arányban a gyümölcs- és zöldségfélékben?
- Hogyan lehet pótolni a talajok kimerülő ásványianyag készletét?
Kísérletek/kutatás:
- Élelmiszer minták elemzése: szénhidrátok, fehérje kimutatása, zsírtartalom mérése
- C-vitamin kimutatása, gyümölcslevek vitamintartalmának összehasonlítása
- Hústartalmú és húsmentes étrendek összehasonlítása a tápanyagösszetétel alapján
- Növények hajtatása különböző összetételű tápoldatok alkalmazásával, hiánytünetek megfigyelése.
2. Barátunk – a bőrünk
Az emberi bőr közel 2 m2 felületű. Véd minket a környezeti hatásoktól, az érzékelésben és a hőszabályozásban is fontos szerepe van. A felső rétegében élő hasznos baktériumok akadályozzák a kórokozók bejutását. A napfény UV sugarainak hatására a bőrünkben D-vitamin keletkezik, amit a bőr alatti hajszálerek továbbítanak a vérkeringésbe. A tisztálkodószerek és a kozmetikumok is befolyásolják bőrünk állapotát, ezért érdemes tájékozódni az összetételükről, hatásukról és az előállítási módjukról.
- Milyen szöveti felépítésű az emberi bőr?
- Hogyan alakul ki a bőrünket a kórokozók ellen védő „savköpeny”?
- Milyen egészségi kockázatot jelent a D-vitamin hiánya?
- Mit jelent a tisztálkodószerek és kozmetikumok „bőrbarát” minősítése, mely összetevők lehetnek károsak?
- Miért kell védeni bőrünket az UV sugárzástól? Hogyan tudjuk megvédeni?
Kísérletek/kutatás:
- A bőrfelszín kémhatásának vizsgálata
- A bőr szöveti szerkezetének vizsgálata mikroszkópi metszeteken
- Baktériumok izolálása bőrfelszínről – a kézmosás hatásának vizsgálata
- Kozmetikumok (pl. testápolók, krémek) összetételi adatainak elemzése, egyszerűbb kémiai vizsgálata
3. Hallomásból tudom…
Hangok nélkül a környezetünk eléggé riasztó lenne, de a kellemetlen zajokra is érzékenyek vagyunk. A fülünk az emberi beszédhangokra a legérzékenyebb, nem véletlenül, hiszen ez a legfontosabb kommunikációs csatornánk. A nyugodt lakókörnyezethez a hangszigetelés is hozzátartozik, különösen, ha a városi zajszennyezést szeretnénk kizárni. Az állathangok sokfélék lehetnek, a madarak éneke jelzi a reggelt, de ma már a bálnák énekét is meghallgathatjuk. Az óceánok sajnos egyre kevésbé csendesek, ami éppen a legnagyobb víziemlősöket zavarhatja.
- Milyen képességekkel, fizikai adatokkal jellemezhető az emberi hallás?
- Hogyan működik az emberi hangképzés?
- Milyen forrásai és élettani hatásai vannak a hangszennyezésnek?
- Milyen szerepük van az emberi fül számára nem hallható hangoknak az állatvilágban?
- Hogyan hat a hangszennyezés a szárazföldi és az óceáni életközösségekre?
Kísérletek/kutatás:
- Hallástartomány és hallásküszöb mérése mobiltelefonnal
- Hangszennyezés mérése mobiltelefonnal, városi hangtérkép készítése
- Akusztikai modellek, eszközök készítése és vizsgálata (hangszigetelés, visszaverés, elnyelés)
- Akusztikus jellegű állati kommunikáció elemzése megfigyelések, filmek alapján
4. A vámpíroktól a vérdoppingig
Számos történet maradt fenn a történelemből, irodalmi alkotásokból a vérrel táplálkozó vámpírokról. De nemcsak a vámpírok táplálkoznak vérrel, hanem számos állatfaj is.
Az emberi kultúrában is fontos szerepe volt a vérnek: a középkori felfogás szerint, ha az ember vére kifolyik, elszáll belőle az életerő is. Innen származik a kivéreztetés szó, vagy az olyan kifejezések, hogy az „utolsó csepp” vérig. A vérszegénységre ugyanakkor a vörös bor fogyasztását javasolták.
Rájöttek arra is, hogy a vérben igen sok tápláló anyag van. A vér megalvadása után sütve, hagymával ízesítve fogyasztották.
A tudomány, technológia fejlődésével lehetővé vált a vér pontos megismerése. Laborvizsgálatok alapján pontos visszajelzést kapunk testünk állapotáról. Napjainkban ismét egyre többet hallunk különböző dopping esetek kapcsán a vérről.
- Miért létfontosságú szövetünk a vér? Mi jellemző a sejtes és sejtközötti alkotóira?
- Magashegységben miért lélegzünk szaporábban mint a síkvidéken? Mi befolyásolja a vörösvérsejtek számát?
- Mit mutat a vérképünk? Mit tudhatunk meg az adatokból? Mit nevezünk vérszegénységnek?
- Melyek a keringési rendszerünk részei? Mi jellemző felépítésére, működésére?
- Hogyan kapcsolódik össze keringési rendszerünk a többi szervrendszerünkkel?
- Létfontosságú szervünk, számos betegség gyengíti. Hogyan tudjuk megőrizni szívünk egészségét?
- Hogyan kapcsolódik a vérkeringéshez a nyirokkeringés?
Kísérletek/kutatás:
- Hogyan történik a szívátültetés?
- Mit jelent a vértranszfúzió? Miért fontos?
- Mit jelent a vele született immunitás fogalma?
- Mit nevezünk vashiánynak? Melyek a tünetei?
- Mit tehetünk szívünk egészségének megőrzése érdekében?
5. Csontjainkban érezzük? A mozgásszervrendszerünk
A tudósok régóta kutatják a választ arra, hogy miért érzik egyes emberek az időjárást a csontjaikban. Az időjárás előrejelzésén túl számos érdekességet rejtenek a csontjaink. Csontjaink rendkívül fontos szerepet töltenek be életünkben. A csontokon tapadnak izmaink, másrészt a csontok részt vesznek a vérképzésben, és védik a belső szerveinket is.
- Melyek a mozgás-szervrendszerünk részei? Mi jellemző a csontvázunkra?
- Az ember mozgási szervrendszerének morfológiája és a két lábon járás között milyen kapcsolat van?
- Milyen eltéréseket mutatnak a csontváz csontjai nőkben és férfiakban? Hogyan kapcsolódnak össze csontjaink? Milyen összeköttetéseket ismersz a csontok között?
- Alakjuk szerint hogyan csoportosítjuk csontjainkat?
- Az egyes sportok hogyan befolyásolják testünk fizikai fejlődését? Mely sportágak okoznak egyenlőtlen fejlődést?
- Szükséges-e edzés előtt bemelegíteni, utána pedig időt szánni a levezetésre? Mi lehet a magyarázata annak, hogy az izomláz enyhülését a kíméletes testmozgás elősegíti?
- Magyarázd el az ízület felépítése és működése közötti összefüggést!
- Mi jellemző izomszöveteinkre?
- Miért szükséges a kalcium és a D vitamin csontjaink fejlődéséhez? Milyen egészségügyi kockázatai lehetnek az elégtelen bevitelnek?
Kísérletek/kutatás:
- Mit jelent a csontritkulás? Melyek a kockázatai?
- Miért fontos a helyes testtartás? Milyen betegségek előzhetők meg vele?
6. Értjük-e állataink viselkedését? Etológiai kutatások
Az állatvilág sokszínűsége a filmrendezőket is gyakran megihlette. Hitchcock Madaraitól a Dr Bubóig számtalan film főszereplői az állatok. Ma már természetes, hogy a filmek végén megtalálható “No animals were harmed…” felirat, azaz, egy állat sem sérült meg a produkció készítése közben.
- Hogyan érik el az állatidomárok a filmekben, hogy az állatok végrehajtsanak bizonyos jeleneteket? Mire kell figyelni a gondozóknak?
- Melyek az állatok tanult és öröklött viselkedési elemei?
- Hogyan kommunikálnak az állatok velünk?
- Kik kutatták az állatok viselkedését?
- Miért vesznek részt a filmforgatásoknál állatvédők is?
Kísérletek/kutatás:
- Mit árul el az állatok test beszéde? Értjük-e őket?
- Ha van saját állatod, akkor készíts róla megfigyeléseket!
- Gyakran hallani a híradásokban állattámadásokról. Mi lehet a háttérben?
7. A szűznemzéstől a klónozásig
Az élőlények célja, hogy fennmaradjanak, és tulajdonságaikat átadják az utódnemzedékeknek. Az élőlények számos módot alakítottak ki a szaporodásra, az utódgondozásra, melyek többsége hosszú és energiaigényes folyamat.
- Mely szaporodási módok a legjellemzőbbek az élővilágban? Mi a különbség az egyes szaporodási módok között?
- Miben különbözik a méhlepényesek és az erszényes emlősök szaporodása? Miért terjedtek el a méhlepényes emlősök?
- Mi jellemző az ember szaporító szervrendszere?
- Mi a különbség a női és a férfi szaporító szervrendszer felépítése és működése között?
- Miben különbözik a petesejt a hímivarsejttől?
- Hol történik a megtermékenyítés?
- Hol és hogyan fejlődik ki a magzat? Mi jellemző az egyes fejlődési szakaszokra?
- Mi jellemző az ember egyedfejlődési szakaszaira?
- Miért beszélünk elöregedő és fiatalodó társadalmakról? Milyen gazdasági, társadalmi következményei lesznek?
Kísérletek/kutatás:
- Milyen utódgondozási formák alakultak ki az élővilágban? Van- e összefüggés a szaporodás módja és az ivadékgondozás között?
- Milyen érvek hangzanak el a klónozás mellett és ellen? Milyen etikai problémákat vet fel?
- Hogyan változtak meg a nemi szerepek?
8. Csodálatos mikrovilág
Az élet valamikor egy sejttel kezdődött, évmilliók kellettek hozzá, hogy köztük tartós kapcsolat alakuljon ki, létrehozva a többsejtű élőlényeket. Billiónyi sejt alkotta szervezetként egyszerűnek gondolhatjuk az egysejtűek világát, ám ez egyáltalán nincs így! Egyetlen aprócska baktériumsejtben megvan minden, ami az élethez kell, sőt, sokkal szélsőségesebb körülmények között is életben maradnak, mint mi. Sikerüket mi sem igazolja jobban, mint hogy évmilliók alatt belakták a Földet, eljutottak mindenhová és szövetségesekre és persze ellenségekre is leltek az élőlények körében.
Milyen egységekből épül fel a legkisebb élő rendszer, a sejt?
- Miben hasonlítanak és miben különböznek az eukarióta és a prokarióta sejtek?
- Honnan származik a mitokondrium és a zöld színtest?
- Milyen jelentősége van a baktériumoknak számunkra? Mire használja őket az ipar, mire használjuk őket a háztartásban?
- Milyen betegségeket okozhatnak a baktériumok? Hogyan tudunk ellenük védekezni?
- Milyen baktériumokkal élünk együtt a testünkön, a testünkben?
- Milyen más élőlények élnek szimbiózisban baktériumokkal? Melyik félnek miért előnyös ez az együttélés?
Kísérletek/kutatás:
- A konyhában sem csak ellenségeink lehetnek a baktériumok. Savanyítás, aludttej készítés során kifejezetten szükségünk van rájuk. Járj utána, milyen baktériumokat használunk ilyen célokra! Próbálj ki otthon egy baktériumokkal segített konyhai eljárást, megfigyeléseidről, tapasztalataidról vezess jegyzőkönyvet!
- Sok helyen bukkanhatunk baktériumok nyomára, egy könnyen fellelhető forrás a zuzmó. Keress zuzmókat a környezetedben, készíts fotóalbumot róluk! Vegyél mintát egy zuzmóból és vizsgáld meg a laborban, mikroszkóp alatt! Készíts jegyzőkönyvet a látottakról!
9. Tiszta a levegő? A légzés jelensége
A tiszta levegő létfontosságú sejtjeink működéséhez. Orron be, szájon ki gyakran hangzik el ez a figyelmeztetés. De hogyan történik ez a folyamat a rovaroknál vagy a vízben élő állatoknál. Vagy a növényvilágban.
- Az élővilágban számos légzőszerv alakult ki, hogyan történik a légcsere és a gázcsere?
- Mi a légzés biológiai szerepe?
- Mely szervek tartoznak a légutakhoz az ember szervezetében? A légutak mely szervei vannak a tüdőn belül?
- Melyek az orrüreg feladatai?
- Hogyan történik a hangadás? Mitől függ az, hogy valakinek magas vagy mély hangja van? Miért mélyül a serdülők hangja? Mi annak a magyarázata, hogy a nők hangja magasabb, mint a férfiaké?
- Melyek a legfontosabb légzőizmok?
- Miben tér el egymástól a belélegzett és kilélegzett levegő összetétele?
- Milyen hatása van a légzőszervek egészségére a városi levegő?
- Hogyan befolyásolja a dohányzás légzőszerveink egészségét?
- Mi lehet az oka annak, hogy a jól ismert káros hatásai ellenére mégis sok fiatal kipróbálja a dohányzást?
- Miért nem szokás a náthát antibiotikummal kezelni?
Kísérletek/kutatás:
- Miért veszítjük el szaglásunkat?
- Hogyan történik a levegő áramlása az orrban? Hogyan kapcsolódik a Bernoulli törvényhez?
- Hogyan lehet tüdőmodellt készíteni?
- Mi a keszonbetegség?
- Milyen adatokat mér a levegőminőségi mérőhálózat? Honnan származnak ezek a szennyezőanyagok?
10. Kiválasztó szervrendszerünk
Az emberi szervezetben a változó külső környezet ellenére fontos, hogy a testfolyadékok vagyis a vér és a szövetnedv térfogata állandó maradjon. A belső környezetünket a sejtek közötti folyadéktér, a szövetnedv jelenti. A belső környezet szabályozott, többé-kevésbé állandó állapota a homeosztázis. A testfolyadékok térfogatának és összetételének szabályozásában kulcsszerepe van a kiválasztó szervrendszernek
- Hogyan választják ki az állatok anyagcsere-termékeiket? Mely kiválasztószervek alakultak ki?
- Mi a kiválasztás élettani feladata?
- Mely szervek vesznek részt a kiválasztásban?
- Hogyan épül fel az ember kiválasztó szervrendszere?
- Milyen részei vannak a vesének?
- Hogyan kapcsolódik a nefronok érhálózata a hajszálérgomolyaghoz?
- Mi a különbség a szűrlet, a vizelet és a vérplazma között?
- Mikor keletkezik vizelési inger?
Kísérletek/kutatás:
- Miért fontos a dialízis a betegek egészségének megőrzésében?
- Mikor fontos a veseátültetés?
- Hogyan juthatunk veséhez?
11. A gombák világa
Az élet valamikor egy sejttel kezdődött, évmilliók kellettek hozzá, hogy köztük tartós kapcsolat alakuljon ki, létrehozva a többsejtű élőlényeket. Billiónyi sejt alkotta szervezetként egyszerűnek gondolhatjuk az egysejtűek világát, ám ez egyáltalán nincs így! Már egyetlen aprócska sejtben megvan minden, ami az élethez kell. A gombák egyetlen sejttől hatalmas, több négyzetkilométernyi szervezeteket is létrehozhatnak.
- Milyen egységekből épül fel a legkisebb élő rendszer, a sejt?
- Miben hasonlítanak és miben különböznek az eukarióta és a prokarióta sejtek?
- Milyen jelentősége van a gombáknak számunkra? Mire használja őket az ipar, a gyógyszergyártás, mire használjuk őket a háztartásban?
- Milyen betegségeket okozhatnak a gombák? Hogyan tudunk ellenük védekezni?
- Milyen gombákkal élnek szimbiózisban a növények? Melyik félnek miért előnyös ez az együttélés?
- Milyen különleges gombákat használnak az élelmiszeriparban?
Kísérletek/kutatás:
- A konyhában sem csak ellenségeink lehetnek a gombák. Számos étel készítésekor szükségünk van rájuk. Járj utána, milyen egysejtű gombákat használunk ilyen célokra! Próbálj ki otthon egy egysejtű gombával segített konyhai eljárást, megfigyeléseidről, tapasztalataidról vezess jegyzőkönyvet!
- Sok helyen bukkanhatunk gombákra a meséktől a való életig. Milyen szerepet kaptak a gombák a mesék és mítoszok világában, mi ennek a valóságalapja?
Energia és környezetünk fizikai jelenségei
1. Honnan van, honnan lesz rá energiánk?
- Milyen energiaforrások állnak a rendelkezésünkre?
- Mi az energia? Hogyan alakítható át az energia? Milyen energiafajtákat ismerünk? Hogyan csoportosíthatóak az energiaforrások?
- Mekkora a lakosság energiaigénye? Mekkora a család energiaigénye? Milyen típusú energiát alakítunk át a háztartásokban?
- Mi a probléma az energiafelhasználással? Hogyan lehet csökkenteni az energiafelhasználást? Milyen szabályozások segítenek ebben?
kísérletek/kutatás
- Milyen lesz a jövő évtized energiafelhasználása? Honnan lesz rá energiánk?
2. Büntetés? Szabályozás? Meggyőzés?
- Hogyan érvényesül a közlekedésbiztonság a mindennapokban?
- Milyen fizikai törvények határozzák meg a tárgyak mozgását? Hogyan írható le egy autó mozgása?
- Hogyan közlekedünk a mindennapokban? Milyen eszközök állnak a rendelkezésünkre a közlekedésben?
- Hogyan tehető biztonságossá a közlekedés? Milyen védőfelszerelések biztosítják az emberi élet védelmét?
kísérletek/kutatás
- Válassz ki egy közlekedési eszközt és mutasd be! Milyen a közlekedési kultúránk?
- Hogyan győznéd meg az embereket a biztonsági eszközök használatáról?
3. Úszik? Emel? Áramlik? Szállít?
- Hogyan használjuk fel a vizet a mindennapokban?
- Milyen fizikai tulajdonságai vannak a víznek? Mivel foglalkozik a hidrosztatika? Mivel foglalkozik a hidrodinamika?
- Hogyan alkalmazhatóak ezek a tulajdonságok a hétköznapokban? Milyen eszközök, hogyan használják fel a víz nyújtotta lehetőségeket?
- Milyen halmazállapotai találhatóak meg a víznek a Földön? Mit kell tudni a víz halmazállapotairól és annak változásairól?
kísérletek/kutatás
- Milyen jelenségek figyelhetőek meg a természetben, illetve a hétköznapokban, melyek összefüggésben vannak a víz halmazállapotainak tulajdonságával?
4. Hő(SOK)K?
- Milyen előnyei és milyen hátrányai vannak a hőenergia átalakításának?
- Mi a hőenergia? Mi a hőmérséklet? Hogyan terjed a hő? Hogyan használjuk fel a hőenergiát? Milyen problémák adódnak az átalakítás során? Hogyan korszerűsíthető a hőenergia felhasználása?
- Milyen energiaváltozások kísérik a halmazállapotváltozásokat?
- Hol és hogyan találkozol a hőenergiával? Válassz egy példát, amin keresztül bemutatod ezt!
kísérletek/kutatás
- Hogyan változik térben és időben a hőmérséklet?
- Hogyan tartható egyensúlyban a környezetünk hőháztartása?
- Mit tehetünk mi a hőháztartás egyensúlyáért?
5. Mi a ménkű?
- Hogyan és miért keletkezik villám? Milyen előnyei és milyen hátrányai vannak az elektromos térnek?
- Mi az elektromos tér? Hogyan jön létre? Mi a vezető? Mi a szigetelő?
- Hogyan írható le az elektromos kölcsönhatás? Milyen munkát végez az elektromos tér?
- Hogyan keletkezik villám? Mi a villámhárító szerepe, hogyan működik?
- Hol és hogyan használjuk az elektromos megosztást? Milyen eszközök hogyan használják az elektrosztatikai jelenségeket?
Kísérletek/kutatás
- Építs elektroszkópot vagy elektrosztatikus motort. Mutasd be a működését!
6. Elektromos energia
- Milyen szerepe van az elektromos energiának az életünkben?
- Mi az elektromos energia? Hogyan használjuk fel ezt a mindennapi életünkben? Hogyan lehet előállítani elektromos energiát? Hogyan szállítható ez az energia?
- Mit mutat a villanyszámla? Hogyan ellenőrízheted le az elektromos energia fogyasztást?
- Milyen jövője van az elektromos energiának? Milyen technológiákra épülhet az elektromos energia előállítása, tárolása?
kísérletek/kutatás
- Mutasd be az elektromos áram hatásait! Építs egy áramkört és mutasd be a működését!
7. Káros vagy hasznos a radioaktivitás?
- Milyen szerepe van az életünkben az atommag átalakulásoknak?
- Mi a radioaktivitás? Hogyan alakulhatnak át az atommagok?
- Hogyan osztályozzuk a radioaktív sugárzásokat élettani szempontból? Hol és mire használjuk fel a radioaktív sugárzásokat?
- Mi a maghasadás? Hogyan használjuk fel ezt a folyamatot?
- Milyen problémák adódtak az atomenergia előállítása során? Milyen történelmi vonatkozásai vannak az atomenergia felhasználásának?
kísérletek/kutatás
- Te mit gondolsz arról, hogy használjunk-e atomenergiát? Indokold a véleményedet!
8. Éjszakai nappalok
A régi emberek a Nappal keltek és azzal nyugodtak. A tűz használatba vétele a barlangokat majd a palotákat is fénybe borította. A mécsesek és gyertyák utáni rövid átmenetben a gázlámpák világítottak, de a 20. század elhozta a villanyfény korszakát. A Föld éjszakai oldala felett repülő műholdak az emberi civilizáció lenyomataként tekintenek a kivilágított városokra, utakra. Az emberi szervezet, de az élővilág sem biztos, hogy következmények nélkül képes átállni a mesterséges fény okozta új ritmusra.
- Miben különbözik a fényáram és a megvilágítás, milyen mértékegységeik vannak?
- Mit fejez ki a fényforrások színhőmérséklete, hogyan lehet ezt figyelembe venni a világítás tervezésekor?
- Hogyan fejlődtek a villanyvilágítás fényforrásai az első izzólámpáktól a mai LED fényforrásokig?
- Milyen hatása lehet a fényszennyezésnek az élőlényekre?
- Hogyan hat az emberi egészségre a műfényben töltött idő megnövekedése?
Kísérlet/kutatás:
- Városi fényszennyezés vizsgálata mobiltelefonos mérésekkel
- Különféle fényforrások energetikai hatásfokának összehasonlítása teljesítmény adatok és megvilágításmérés alapján
- Különféle világítóeszközök hő- és fénykibocsátás arányának vizsgálata
- Fénycsapdaként működő városi fényforrások azonosítása
9. Fizika – házi…
A lakóépületek tervezése és kivitelezése során a mérnökök figyelembe veszik a környezet fizikai hatásait is. A csapadék- és a talajvíz, a napsugárzás, a hőmérséklet ingadozás és a szélviszonyok befolyásolják az épület tájolását, az anyagok és az épület gépészeti berendezéseinek kiválasztását. Gyakran kettős célt kell elérni, például kizárni a szivárgó vizet, de átereszteni az épületben keletkező párát, minél több fényt beengedni, de kizárni a túlzottan melegítő napsugarakat. Jó példákat akár a paraszti építészetben is találhatunk, de a mai építőanyagok és technológiák is bőségesebb választékot kínálnak. A ma emberének minden igényét kielégítő lakóházak a fenntarthatósági mutatókban már nem feltétlenül teljesítenek jól.
- Milyen tényezők befolyásolják egy lakóépület ökológiai lábnyomát?
- Miért veszélyes az épületekre a csapadék- illetve a talajvíz?
- Milyen anyagokból készíthető hatékony homlokzati (falazati) hőszigetelés?
- Hogyan alkalmazkodhat egy épület az eltérő nyári- és a téli fényviszonyokhoz?
Kísérlet/kutatás:
- A víz fagyása során bekövetkező térfogatváltozás vizsgálata
- Hőszigetelő anyagok hatékonyságának kísérleti összehasonlítása
- A kompozit elv alkalmazása az építészetben (vályogtégla, vasbeton), modellkísérleti vizsgálatok
10. A múltból a jövőbe – négy keréken
A 20. század elején a közlekedést, a gazdaságot és az életmódot is átalakította a gépkocsik tömeges elterjedése. A 21. század elején hasonló forradalom kellene ahhoz, hogy az emberek kiszálljanak az autóikból, de legalább is kevésbé környezetszennyező járművekkel közlekedjenek. A belsőégésű motorok áttörést jelentettek az ipari forradalmat elhozó gőzgépekhez képest, de a szigorodó kibocsátási előírásoknak nehéz megfelelniük. A fejlesztések részben az üzemanyagok elégetésének hatásfokát növelik, részben kipufogógázok tisztítására adnak valamilyen megoldást. Az új korszakot jelentő elektromos meghajtáshoz is szükséges valamilyen energiaforrás és gondot jelent a villamosenergia tárolása és utántöltése is.
- Mely előnyeik miatt váltották le a gőzgépeket a belsőégésű motorok?
- Milyen tényezőktől függ az üzemanyag-levegő keverék égésének hatékonysága?
- Milyen elven működik a katalizátor és a részecskeszűrő, mit képesek csökkenteni és mit nem?
- Milyen felépítésű és teljesítményű akkumulátorokat alkalmaznak az elektromos meghajtású gépkocsikban?
Kísérlet/kutatás:
- Az égés során keletkező szén-dioxid és a savas égéstermékek kimutatása
- Aeroszol képződés (vízből) és a nyomás közötti összefüggés vizsgálata
- Katalizátor hatása a reakciósebességre
- Kipufogógázok növényekre gyakorolt hatásának vizsgálata
Környezetünk anyagai
1. Kémiai reakciók a konyhában
Főzés közben rengeteg fizikai és kémiai folyamat vegy végbe az előkészítés, a főzés, sütés közben. A kémia szempontból, minden amit megeszünk, az élelmiszerek vegyületek keveréke.
- Milyen oldatokkal találkozunk a sütés-főzés során?
- Hogyan készül el egy étel kémiai szempontból?
- Milyen egyszerű kémiai alapanyagokkal találkozol a konyhában?
- Mi a kémiai gasztronómia?
Kísérletek/kutatás:
- Próbálj ki egy ételt, süteményt tudományosan elkészíteni és elemezni!
2. Tisztító- és mosószerek
A mosáshoz használt legősibb anyag a fahamuból kivolt hamuzsír, de ősidők óta használták a mosószódát (Na2CO3) is. Mindkét anyag lúgos kémhatása miatt alkalmas zsíroldásra. Ma már számtalan összetevője van mosószereinknek.
- Milyen típusú tisztítószerekkel találkozol az otthonotokban?
- Milyen alapon működnek ezek a tisztítószerek?
- Hogyan tudod összekapcsolni a kémiai alapismereteidet a tisztítószerek hatásával?
- Miért kell betartani a tisztítószerekre írt figyelmeztetéseket?
- Milyen hatásmechanizmusa van a mosó- és mosogatószereknek?
- Mi az öblítő hatóanyaga? Miért használjuk?
- Milyen környezeti problémákat okoznak ezek a vegyszerek?
Kísérletek/kutatás:
- Hogyan válhatsz környezetbarát és fenntartható tisztítószer felhasználóvá?
3. Fémek
A régészek számtalan fém tárgyat tártak fel a történelem során. Napjainkban is számos használati tárgyunk készül fémekből. Nélkülözhetetlenek a mindennapokban.
- Miből készüljön az ékszerünk?
- Mi a damaszkuszi penge titka?
- Milyen érceket nevezünk konfliktusásványnak?
- Miért okoznak problémát ezek a konfliktus ásványok?
- Miből és hogyan állíthatunk elő fémeket? Milyen tulajdonságai miatt van szükségünk az egyes fémekre?
- Melyik iparág a legnagyobb “fémfogyasztó”? Miért?
- Hogyan változott a fémek előállítása az emberiség történetében?
- Mik azok az ötvözetek? Miért használjuk ezeket?
Kísérletek/kutatás:
- Melyek a legkeresettebb vas és acél termékek?
- Hogyan lehet újrahasznosítani a vas és acél tárgyakat?
- Mitől függ a réz piaci értéke? Hogyan változtak a felhasználási lehetőségei?
- Melyek a legkeresettebb réz termékek?
4. Pirotechnika
Ünnepnapok, rendezvények elmaradhatatlan kelléke a tűzijáték. Nem volt ez másképp a történelmi időkben sem. A béke, az öröm kifejezője volt. Görög eredetű fogalom, „pyr” (tűz) és a „techne” (művészet, mesterség) szavak összevonásából származik.
- Hogyan lehet tűzijátékot készíteni?
- Milyen egyéb lehetőségek rejlenek a tűzijáték színeiben? Milyen kémiai reakciók járhatnak robbanással?
- Hogyan változott a harcokban felhasznált robbanószerek összetétele és hatékonysága az emberiség történetében?
Kísérletek/kutatás:
- Hol gyártják a legtöbb robbanószert és tűzijátékot? Neked mi a véleményed ezek használatáról?
5. A víz, mint kémiai közeg
1993-tól minden évben március 22. a Víz Világnapja, melynek célja hogy fontos természeti kincsünk a figyelem középpontjába kerüljön. A 2020-as év szlogenje a „víz és a klímaváltozás” volt.
- Mi a víz összetétele?
- Milyen vizekkel találkozhatunk a természetben?
- Miért játszik fontos szerepet közegként a víz az élőszervezetben?
- Milyen oldatokat alkothat a víz? Mi jellemzi ezeket az oldatokat?
- Hogyan lehet még hasznosítani a víz kémiai tulajdonságait?
- Milyen kémiai károkat okozhatnak a vizes oldatok?
- Miért használják üzemanyagként a víz alkotóelemeit?
Kísérletek/kutatás:
Hogyan befolyásolja a klímaváltozás Földünk édesvízkészletét? Milyen hatással van a tengerek vízszintjére, összetételére?
6. Be vagyunk sózva? Avagy a kősó nyomában
Naponta fogyasztjuk. Az üzletek polcain számos étkezési sótípussal találkozunk. A történelem folyamán kereskedelmi útvonalak alakultak ki, számos településünk a sóbányászat hatására jött létre. A modern tartósítási eljárások előtt az élelmiszerek tartósításban is fontos szerepet játszott.
Oldott állapotban megtalálható a tengervizekben is, befolyásolva a termohalin cirkulációt. Környezetünket, így a talajt, az épületeket, a vasszerkezeteket pedig károsítja.
- Hogyan befolyásolták a sótelepek, bányák az őseink letelepedését?
- Mely környezeti tényezők játszottak szerepet a sótelepek keletkezésében? Hol vannak a legnagyobb sótelepek a Földön? Hogyan nyerik ki a sót a tengervízből?
- Hogyan változik a tengervizek sótartalma? Hogyan befolyásolja a sótartalom az áramlásokat?
- Milyen receptek lelhetők fel nagyanyáink szakácskönyveiben az ételek sóval való tartósítására?
- Hogyan befolyásolja a só az élősejtek víztartalmát? Hogyan tudjuk modellezni a só vízelvonó hatását? (ozmózis kísérletek)
- Hogyan hat a szervezetre a só, miért kell csökkenteni a sófogyasztást?
Kísérletek/kutatás:
- Hogyan befolyásolják az egyes sók a korróziót? Hogyan lehet védekezni a korrózió okozta károk ellen? A talaj minőségét hogyan befolyásolja a sótartalom? Hogyan kerül a talajba a só?
- Miért használják télen a sót az utak, járdák síkosság-mentesítésére?
7. A fától az erdőig
A fa használata végigkísérte az emberiség történetét. A különféle fafajták az első szerszámaink, fegyvereink és házaink alapanyagát adták. A szilárdsága és hajlékonysága mellett a fát tüzelőanyagként is hasznosították. A faanyagok újrahasznosítása vagy természetes lebomlása a fenntarthatóságot is szolgálja.
- Milyen mechanikai tulajdonságok jellemzik általában a faanyagokat?
- Hogyan alakítja ki a kémiai összetétel és a szöveti felépítés ezeket a jellemzőket?
- Milyen érvek és ellenérvek fogalmazhatók meg a fatüzeléssel, energetikai célú biomassza felhasználással kapcsolatban?
- Hogyan megy végbe a faanyagok lebomlása?
Kísérletek/kutatás:
- faanyagok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata
- a fa száraz lepárlása
- faszén készítése, tulajdonságainak vizsgálata
8. Makro– és mikro, a két műanyag
A műanyagokat több mint 100 éve használja az emberiség, de a megítélésük az utóbbi évtizedekben jelentősen megváltozott. Tömeges elterjedésük a szénhidrogének feldolgozásához kapcsolódik. A műanyagból készíthető termékek választéka szinte kimeríthetetlen, a konyhai edényektől az építőanyagokon át a ruházatunkig sokfelé találkozhatunk velük. Elbúcsúzni sem lehet tőlük könnyen, jobb esetben újrahasznosítva visszatérnek, rosszabb esetben talaj- és vízszennyezőként jelennek meg.
- Miért hívják a régi hanglemezeket bakelitnek, miből készültek valójában?
- Mi az összefüggés az egyes műanyag típusok tulajdonságai és felhasználási módja között?
- Miből készülnek a biológiailag lebomló csomagolóanyagok?
- Milyen eredetű és mértékű a környezet mikroműanyag szennyezése?
- Hogyan lehet fenntarthatóvá tenni a műanyagok gyártását és használatát?
Kísérletek/kutatás:
- bakelit vagy vinil? – hanglemezek anyagvizsgálata
- mikroműanyag szennyezés vizsgálata felszíni vizekben
- 3D nyomtatás műanyagból
9. Miért éppen mészkő?
A környezetünkben „hegyekben álló” mészkőnek sokkal többet köszönhetünk, mint gondolnánk. A szén-dioxid mészkőben történt megkötésének köszönhető, hogy az ősi Föld forró klímája élhetővé vált. A mészkő közvetlenül beépítve vagy habarcs, cement formában a legtöbb épületben megtalálható. Legnemesebb változata a márvány, amely az egyiptomi piramisoktól a máig is közkedvelt burkolóanyag. Könnyű alakíthatóságát már az ókori görög szobrászok felismerték, később Michelangelotól Rodenig sok nagy művész vésője alatt formálódott.
- Milyen kémiai összetétel és kristályszerkezet jellemző a mészkőre?
- Hogyan készítették régen az égetett meszet és mire használták?
- Milyen mennyiségben és milyen célra használnak ma mészkövet?
- Hogyan jönnek létre a különféle márványfajtákra jellemző színek, mintázatok?
Kísérletek/kutatás:
- Mészpor vagy mészhidrát oldása vízben
- Mésztej és szén-dioxid reakciója
- Mészkő és márvány az építészetben (Budapest építészeti értékeiben)
- Savas eső/gázok hatása a mészkőre