Haridusprogrammis „Allveelaev“ uurivad õpilased, kuidas vee all liikumine on võimalik ning kuidas allveelaevad kasutavad üleslükkejõudu ja tiheduse erinevusi, et sukelduda ja pinnale tõusta. Katsete kaudu selgitatakse füüsikalisi seaduspärasusi, mis mõjutavad esemete ujuvust ja tasakaalu. Lisaks vaadeldakse allveelaevade arengut ajaloos ning arutletakse, kuidas insenertehnilised ja energialahendused mõjutavad keskkonda ja ressursikasutust. Tunni praktiline osa toimub katselabori meetodil, kus õpilased viivad läbi viis uurimiskatset ja teevad järeldusi nähtuste vahel.
Seos õppekavaga ja ainetevaheline lõiming:
Programm toetab läbivat teemat „Keskkond ja jätkusuutlik areng“, suunates õpilasi märkama, kuidas teaduslikud ja tehnoloogilised otsused mõjutavad nii loodust kui ka inimühiskonda. Õpilased arendavad loogilise ja uurimusliku mõtlemise oskust ning õpivad hindama tehnoloogiliste lahenduste mõju keskkonnale.
Seotud õppeained:
- Füüsika – tihedus, üleslükkejõud, rõhk ja jõudude tasakaal; Archimedese seadus ja selle rakendused.
- Keemia – ainete omadused, tihedus ja olekute muutused.
- Tehnoloogia – insenertehnilised lahendused, materjalide kasutus ja keskkonnateadlik kavandamine.
- Ajalugu – allveelaevade ja leiutiste areng, Noblessneri tehase pärand ja selle seos teaduse arenguga.
Õpitulemused:
- selgitab, kuidas tihedus ja üleslükkejõud mõjutavad esemete ujuvust ja liikumist vees;
- rakendab Archimedese seadust lihtsustatud katsetes ning analüüsib tulemusi füüsikaliste põhimõtete kaudu;
- kirjeldab allveelaevade arengut ning seob selle materjalide ja energiaallikate kasutuse muutumisega ajas;
- mõtestab, kuidas tehnoloogia ja teaduslikud valikud võivad mõjutada veeökosüsteemi ja keskkonda.
Üldpädevused:
Meetodid ja vahendid:
Meetodid: uurimusõpe, rühmatöö, vaatlus, katsetamine, arutelu.
Vahendid PROTO poolt: mõõtesilindrid, vedelikud (õli, vesi, siirup, seep), mandariinid, munad, sool, toiduvärv, katseklaasid, töölehed, stopperid.
Juhis õpetajale:
Enne programmi:
Soovitame klassiga arutada, miks mõni ese ujub ja teine vajub, ning meenutada, mida tähendab tihedus ja raskusjõud. Võib vaadata või joonistada, kuidas näevad välja erinevad laevad või allveelaevad ning mille poolest need erinevad. PROTO kodulehel on olemas ka viide YouTube videole, mis annab hea sisendi programmi tegevusest.
Programmi ajal:
Programmi viiakse läbi PROTO avastustehase õppeklassis. Õpetaja jälgib rühmatööde sujuvust ja toetab juhendajat õpilaste ohutuse jälgimisel, eriti katsete ajal (vedelike kasutamine, liikumine ja mõõtmised). Õpetaja aitab hoida tähelepanu ning julgustab õpilasi oma järeldusi ja küsimusi jagama.
Pärast programmi:
Koolis saab teemat jätkata, sidudes seda füüsika ja keskkonnaõpetusega.
Võimalikud järeltegevused:
- uurige, millised jõud mõjutavad vees liikuvaid objekte (nt laev, kalad, plastprügi);
- tehke lihtne kodune katse: kuidas muutub ujuvus, kui veele lisada soola;
- arutlege, kuidas merereostus ja materjalide valik mõjutavad veeökosüsteemi.
Tagasiside programmi kohta kogutakse juhendaja kaudu kohapeal.
Sihtrühm:
Kestus:
Grupi suurus:
Toimumise aeg:
Hind:
Lisainfo:
- Õppeprogramm toimub vaid ettetellimisel T-R (E kokkuleppel).
- Programmi algusajad: 9:30; 11:30; 13:30 (erisoovid kokkuleppel).
- Hind: 11 €/õpilane (9€/erivajadusega õpilane).
- Programmid toimuvad eesti, inglise ja vene keeles.
- Ühe grupi suurus on kuni 30 õpilast. Minimaalne grupi suurus on 10 õpilast.
Pane tähele! Kui tunnis osalev grupp on väiksem kui 10 osalejat, rakendub hind 10 õpilase eest. - Programm sisaldab kõikide eksponaatide külastust. Planeeri õppeprogrammile lisaks vähemalt tund aega, mille jooksul saavad õpilased avastada VR-maailma ja 19. sajandi leiutisi.
- Palun saabuda keskusesse mitte rohkem kui 15 minutit enne tunni algust.
- Ligipääs ratastooliga on tagatud, majas on lift ja kaldteed.
Saatjad:
- Iga 10 õpilase kohta 1 saatja tasuta.
- Erivajadusega õpilaste grupi puhul on kõik tugiisikud tasuta.
Läbiviimise koht:
Läbiviimise asukoht:
59.451845754892, 24.73034799099
Programmi läbiviija:
PROTO avastustehase haridusprogrammide juhendajad. Täpsem info dokumendis.
Keel:
Viited:
Õppeprogrammi tegevused ja ajakava:
1) Sissejuhatus (10–15 min)
Juhendaja tervitab rühma ja tutvustab programmi eesmärki: uurime, kuidas vee all liikumine on võimalik ja millised jõud, tihedused ja materjalid seda mõjutavad. Räägitakse lühidalt Noblessneri allveelaevatehase ajaloost ning selgitatakse, miks just siin on sobiv koht veealuse maailma uurimiseks. Arutletakse, miks inimesed on tahtnud vee alla minna – teaduse, kaitse, uurimise või energia tootmise eesmärgil. Sissejuhatus loob seose tänapäevaga, milliseid energiaallikad (diisel, elekter, tuumaenergia) allveelaevad kasutavad ja millised on nende keskkonnamõjud – saaste, soojusenergia hajumine, jäätmed.
2) Teemaarendus I – Allveelaevade areng ja tööpõhimõte (25–30 min)
Õpilased uurivad slaidide ja arutelu kaudu allveelaevade arengut varasematest katsetustest kuni tänapäevani:
- esimesed veealused ideed ja prototüübid (Cornelius Drebbel, Bushnelli „Kilpkonn“, Simon Lake);
- Eesti panus – Ottomar Gerni allveelaev ja Noblessneri tehas;
- kuidas allveelaev töötab: ballastipaagid, tihedus, rõhk, Archimedese seadus ja üleslükkejõud;
- vee all liikumiseks kasutatakse propellerit ja suunatiivakesi, et juhtida liikumissügavust;
- kaasaegsed energialahendused: elektri- ja tuumaallveelaevad ning nende mõju mereökosüsteemile.
Arutletakse, kuidas tulevikus võiks allveelaevad kasutada keskkonnasõbralikumaid energiaallikaid (nt vesinik, päikeseenergia) ja kuidas teadus aitab vähendada merereostust.
3) Teemaarendus II – Katselabor (45 min)
Õpilased töötavad väikestes rühmades viies katselauas, et uurida ujuvust, tihedust ja üleslükkejõudu Archimedese seaduse alusel:
- Keha liikumine eri vedelikes: uuritakse, kuidas sama ese liigub erineva tihedusega vedelikes (õli, vesi, siirup, seep).
- Mandariini katse: võrreldakse koorega ja kooritud mandariini käitumist vees.
- Õhupallid ja tihedus: võrreldakse suhkruga ja suhkruvaba joogi tihedust.
- Muna ja sool: uuritakse, kuidas sool muudab vee tihedust.
- Kihilised vedelikud: valatakse katseklaasi eri tihedusega vedelikud (vesi, siirup, õli).
Kõik katsed seotakse füüsikalise põhjendusega: Archimedese seadus – igale vedelikus olevale kehale mõjub üleslükkejõud, mis on võrdne keha poolt väljatõrjutud vedeliku raskusega. Õpilased täidavad töölehe, teevad märkmeid ja sõnastavad järeldused.
4) Reflektsioon ja kokkuvõte (10–15 min)
Ühiselt arutatakse, mis nähtused aitavad allveelaeval vee all püsida ja taas pinnale tõusta. Õpilased seovad katsed päriseluga: laevade, kalade ja allveelaevade ujuvus põhineb samal füüsikaseadusel.Räägitakse, kuidas teadus ja tehnoloogia on aidanud inimestel loodust uurida vastutustundlikult ja kuidas keskkonnateadlik mõtlemine suunab tänapäeva leiutisi. Lõpus teeb iga rühm ühe järelduse: milline jõud, seaduspära või materjali valik mõjutab vee all liikumist kõige rohkem.