Fizyka i chemia w przedszkolu

Dla kilkuletniego dziecka, które dopiero odkrywa świat, przystępnie zaprezentowane zjawiska fizyczne i reakcje chemiczne mogą być ekscytującą zabawą i cennym źródłem wiedzy praktycznej. Przeprowadzanie zabaw z zakresu fizyki i chemii nie wymaga dużych środków. Laboratorium naukowe można urządzić w ogrodzie, sali przedszkolnej, a nawet na stoliku.
 

Pojęcie „fizyka” pochodzi od greckiego physis – natura. Fizyka jest zatem nauką przyrodniczą: zajmuje się badaniem praw rządzących wszechświatem, a ściślej – właściwościami i przemianą materii oraz energii. My – ludzie – podlegamy zasadom obowiązującym w przyrodzie, zatem mamy ciągłą styczność z fizyką i chemią.

Skaczące piłki i szybujące piórka

Istotą fizycznego prawa powszechnego ciążenia jest przyciąganie we wszechświecie jednych obiektów przez drugie według określonych zasad: większe masy pokonują siłę przyciągania mniejszych. Wobec tego ogromna masa Ziemi przyciąga wszystko, co znajduje się na jej powierzchni i w jej pobliżu.

Uświadomienie dzieciom faktu, że nasza planeta jest rodzajem wielkiego magnesu, wiąże się z prostymi zabawami dokumentującymi siłę ciążenia. Już najmłodsze przedszkolaki wiedzą, że jeśli nawet podskoczą bardzo wysoko, to i tak opadną na ziemię. Można ten fakt bezpiecznie sprawdzić w ogrodzie: podrzucając gumowe piłki. Odpowiednio zainspirowane dzieci będą z przejęciem próbowały pokonać prawo ciążenia. Zabawa wymaga wysiłku fizycznego, który natęży emocje związane z wynikiem doświadczenia. Dzieci przekonają się, że piłka zawsze spada: jest sprężysta, więc odbija się od podłoża, ale nie odlatuje. Doświadczenia udowadniające istnienie grawitacji poruszają wyobraźnię i mają wielką wartość: rozpalają ciekawość świata i pasję poznawczą.

Podrzucanie i zrzucanie przedmiotów dotyczą kolejnych zjawisk fizycznych – dynamiki i aerodynamiki. Wyniki eksperymentów mogą zaintrygować dzieci i zachęcić je do podjęcia wielu prób badawczych. Rzucone z tej samej wysokości, w tej samej chwili kamienie, bryły plasteliny czy drewniane klocki spadną mniej więcej jednocześnie, luźno ściśnięte, papierowe kule wylądują nieco później, arkusze papieru opadną powoli, a kawałki cienkiej folii plastikowej jeszcze wolniej.

Mali badacze mogą podejrzewać, że najlżejsze przedmioty pokonają grawitację – ponieważ spadają bardzo wolno. Można to sprawdzić: najlepiej w sali, ponieważ porywy wiatru mogłyby zakłócić obserwację i utrudnić wyciągnięcie wniosków. Nawet najcieńszy skrawek bibułki, najlżejsze piórko wirujące w powietrzu, w końcu dotkną podłogi. Spadają wolno, bo z trudem pokonują opór powietrza. Przez chwilę szybują, ale Ziemia wszystko konsekwentnie przyciąga, z taką samą siłą.

Aktywność ruchowa to dobra okazja do przekonania dzieci, że np.:

  • podrzucanie do góry piłek, woreczków, poduszek i łapanie ich warunkuje prawo ciążenia, rzucanie różnymi przyborami sportowymi do celu i na odległość to dynamiczne wprawianie ich w ruch na skutek przyłożenia siły,
  • wyrzucanie w górę lekkich obiektów, które nie opadają od razu, puszczanie samolotów z papieru i latawców udają się dzięki oporowi powietrza i sile nośnej.

Nie trzeba przy tym unikać naukowego nazewnictwa. Przedszkolaki lubią być traktowane poważnie, chcą być partnerami dorosłych. Często bez trudu przyswajają trudniejsze określenia. Dzięki udziałowi w zabawach dzieci powinny zrozumieć, jak ważna jest grawitacja, oraz zyskać pewność, że przyciąganie ziemskie jest tak silne, że wszystkie przedmioty zawsze pozostaną na swoich miejscach.

Laboratorium pod chmurką

Zagadnienia z fizyki można przybliżyć dzieciom w formie prostych zabaw. Ważne są ciekawe pomysły na eksperymenty i możliwość uzyskania przekonujących wyników. Mimo że propozycji tego typu można znaleźć bardzo wiele w książkach i w internecie, warto odświeżyć własną wiedzę zdobytą w szkole i samodzielnie stworzyć interesujący scenariusz zajęć badawczych.

Termodynamika

To dział fizyki kojarzący się z ciepłem i wymianą temperatur. Doświadczenia z wysokimi temperaturami nie są łatwe do przeprowadzenia z dziećmi ze względów bezpieczeństwa. Aby zminimalizować ryzyko i nie ograniczać przedszkolaków nadmierną kontrolą, należy skorzystać z bezpiecznego źródła ciepła, czyli słońca.

Wykorzystując wysokie temperatury, dzieci mogą:

  • ogrzać na słońcu wodę w naczyniach i dotykowo sprawdzić różnicę między jej temperaturą a temperaturą wody pozostającej w cieniu,
  • nagrzać przedmioty wykonane z różnych materiałów – metali, kamienia, tworzyw sztucznych, drewna i przekonać się, który z nich jest najlepszym przewodnikiem ciepła, a następnie zasłonić obiekty przed słońcem i wskazać te, które najszybciej ostygną,
  • wystawić na działanie słońca produkty topliwe – lody, czekoladę, plastelinę, stearynę i sprawdzić, która z substancji rozpuści się najszybciej, a która zyska plastyczność.

Przy okazji doświadczeń z temperaturami przedszkolaki mają okazję do wzbogacenia gamy doznań sensorycznych. W naczyniach z ciepłą i zimną wodą mogą zanurzać nie tylko dłonie, ale także stopy, którymi później zbadają chłodny dotyk trawy i ciepło piasku. Porównają odczucia, siadając na nagrzanej ławce, a potem na ławeczce stojącej w cieniu. Ogród przedszkolny pozwala w naturalny sposób połączyć działania eksperymentalne z innymi formami dziecięcej aktywności. Bezpieczna przestrzeń nie ogranicza dzieci ruchowo, a otoczenie przyrody i wielorakość bodźców podsuwają nowe pomysły i wspierają kreatywność.

Zima nie powinna stanowić przeszkody w realizacji ciekawych zabaw badawczych w terenie – wręcz przeciwnie. Zmiany stanów skupienia wody czy zamarzanie różnych produktów to zagadnienia z zakresu fizyki ciał stałych. O tej porze roku dzieci mogą znaleźć odpowiedzi na wiele intrygujących pytań, np.:

  • Dlaczego woda, zamieniając się w lód, zwiększa swoją objętość i przestaje mieścić się w pojemniku?
  • Czy można zrobić lodowisko z mleka, jogurtu lub soku owocowego?
  • Co szybciej zamarznie – woda zimna czy gorąca?
  • Czy z masła i oleju może powstać taki lód jak z wody?
  • Dlaczego płatki śniegu szybciej topnieją na rękawiczce założonej na dłoń niż na zdjętej?

Aby odpowiedzieć sobie na te wszystkie pytania, trzeba przeprowadzić wiele ciekawych zabaw terenowych i obserwacji przyrodniczych.

Mechanika

Typowe zimowe rozrywki i sporty są w większości oparte na zjawiskach z kolejnego działu fizyki – mechaniki. Wytwarzanie temperatury przez tarcie umożliwia jazdę na sankach i nartach, czyli swobodne ślizganie się płóz na smarze wodnym. Na śniegu, poprzez ugniatanie w rękach, tworzy się wilgotna powłoka, która ułatwia formowanie i łączenie śnieżnych kul. Kiedy na zewnątrz jest bardzo zimno, zacieranie rąk, pocieranie policzków i nosów rozgrzewają zmarzniętą skórę. Zimowa aura inspiruje i sprzyja obserwacjom niemożliwym do przeprowadzenia w innych porach roku.

Szkiełko i oko

Doświadczenia z zakresu chemii wymagają od nauczyciela pewnych przygotowań. Nie trzeba jednak kupować probówek, zlewek i odczynników. Wystarczą ogólnodostępne naczynia i artykuły, ponieważ z chemią mamy kontakt na co dzień w domach. Trzeba tylko wybrać takie produkty, których połączenie wywoła zaskakujące, a nawet widowiskowe efekty. Niektóre doświadczenia chemiczne przypominają czary i rozpalają dziecięcą wyobraźnię. To magia, którą można zracjonalizować, ale nie straci przez to atrakcyjności w oczach dzieci. Prezentacja reakcji, w jakie wchodzą stosowane na co dzień związki chemiczne, odkryje obszar nowych możliwości poznawczych. Dzięki zdobytym informacjom i umiejętnościom każde dziecko może się stać czarodziejem lub naukowcem.

Nie da się kilkuletnim dzieciom wytłumaczyć procesów chemicznych. Objaśnienie obserwowanych reakcji może się zawrzeć jedynie w ogólnej informacji, że niektóre substancje działają na siebie w dany sposób. Odczarowywanie reakcji chemicznych odbywa się na poziomie użycia znanych z domu produktów, które mogą mieć niezwykłe zastosowania. Szczególnie spektakularne doświadczenia chemiczne dla najmłodszych są tak znane i rozpowszechnione, że przytoczone niżej przykłady to jedynie propozycje ich urozmaicenia.

Burza w szklance wody

Od lat niezmiennie ekscytuje dzieci eksperyment polegający na połączeniu octu z sodą oczyszczoną. Przy zmieszaniu kwasu i zasady gwałtownie wydziela się gaz – dwutlenek węgla. Towarzyszą temu syk i spienienie. Dodatkowo można tę mieszaninę wzbogacić barwnikiem, by wypływająca piana była kolorowa, lub odrobiną płynu do naczyń (jako czynnika wiążącego), dzięki czemu stanie się bardziej gęsta i trwalsza. Gdy na pojemnik, w którym przebiega reakcja, naciągniemy balonik, nastąpi jego samoczynne pompowanie wydzielanym gazem.

Kapuściane czary

Jednym z najskuteczniejszych naturalnych wskaźników kwasowości jest wywar z czerwonej kapusty. Dzieci mogą z nim bezpiecznie eksperymentować. Gdy dodamy do niego kwasy (np. ocet, sok cytrynowy, napój gazowany) lub produkty o odczynie zasadowym (np. sodę, proszek do pieczenia, detergent), w naczyniach gwałtownie zmienią się kolory. Wskaźnik zmienia barwę pod wpływem odczynu:

  • kwaśnego – kolor czerwony i jego odcienie,
  • zasadowego – kolor zielonkawy,
  • silnie zasadowego – żółty,
  • obojętnego (np. wody destylowanej) – zachowuje barwę fioletową.

Herbatka z cytryną

Wywar z herbaty także może być płynem doświadczalnym zmieniającym kolor. Czarna herbata zawiera związki reagujące zarówno na odczyn kwaśny, jak i zasadowy. Mocna herbata rozcieńczona wodą nieco zjaśnieje, po dodaniu kilku łyżeczek soku z cytryny zmieni barwę na żółtą, a łyżeczka sody nada jej bardzo ciemny, prawie czarny kolor. Dzieci mogą badać zmienność koloru herbaty, dodając do niej także inne produkty spożywcze, np. mleko lub syropy owocowe.

Znikający kolor

Bardzo widowiskowym eksperymentem, który zachwyci przedszkolaki, jest zanikający w wodzie kolor atramentu. W zimnej wodzie atrament rozpuszcza się powoli, tworząc fantazyjne smugi, i stopniowo ją zabarwia. Z gorącą zaś miesza się tak gwałtownie, że po prostu w niej znika. Woda zostaje czysta, ale po dodaniu octu, który ujawnia cząsteczki barwnika, kolor natychmiast wraca. Zmiany następują tak szybko, że naprawdę sprawiają wrażenie czarów.

Sposób na dziecięcą ciekawość

Dzieci, mimo niewielkiej jeszcze wiedzy o świecie, bardzo interesują się nauką. Pociągają je procesy badawcze, odkrywanie tajemnic, tworzenie hipotez. Bywają bardzo dociekliwe i kierują się tak żelazną logiką, że jej prostota często zaskakuje dorosłych. Zabawy eksperymentalne podsycają dziecięcą ciekawość, pozwalają na podejmowanie samodzielnych działań i wzmacniają wiarę we własne siły i możliwości.

Opisane wyżej doświadczenia fizyczne i chemiczne należy wzbogacić pierwiastkiem dziecięcej inwencji. Zwłaszcza starsze przedszkolaki mogą i powinny przetwarzać zdobyte w czasie eksperymentów wiadomości, rozważając pytania problemowe i wysnuwając własne hipotezy, np.: skoro istnieje prawo ciążenia, to dlaczego ptaki i samoloty nie spadają na ziemię? Dlaczego rakiety odrywają się od ziemi i lecą w kosmos? Dlaczego balonik napełniony gazem ulatuje tak wysoko, że znika z oczu i nie wraca? To tylko przykłady pytań, które mogą zainicjować rozmowy i dyskusje weryfikujące dziecięce teorie. To także dobra okazja do odesłania dzieci do źródeł wiedzy i wdrażania do korzystania z nich.

Źródło: I. Brylińska, Fizyka i chemia w przedszkolu, w: „Przeszkole. Miesięcznik dyrektora”, listopad 2019, s. 56-59.

Iwona Brylińska – nauczycielka przedszkola, instruktorka edukacji ekologicznej, autorka poradników dla nauczycieli i książek edukacyjnych dla dzieci