ِ اإلبتدائي الصف الساد ُس ِ ُّ منهاج موهبة اإلضافي المتقدم ال ُعلـــــــــوم كتاب َّ ُ الطالب المحتوى استخدام هذا الكتاب 5 الوحدة األولى :الخاليا والميكروبات واألمراض حول هذه الوحدة نبات أم حيوان ،أم شي ٌء آخر؟ النشاط األول كيف يمكننا محاربة األم راض القاتلة؟ النشاط الثاني المناعة والتطعيم النشاط الثالث األوبئة النشاط ال رابع دراسة األعفان النشاط الخامس 7 8 11 12 16 18 الوحدة الثانية :نباتات من أجل الغذاء حول هذه الوحدة استخدام االراضي والنظام الغذائي النشاط األول الري النشاط الثاني َّ مكافحة اآلفات النشاط الثالث طبيعة او تنشئة النشاط الرابع القبة الحيوية النشاط الخامس 22 23 25 26 28 31 الوحدة الثالثة :أغلفة الكرة األرضية والمناخ حول هذه الوحدة الغالف المائي (هيدروسفير) النشاط األول الغالف الجوي النشاط الثاني الغالف األرضي (اليابسة) النشاط الثالث الغالف الحيوي النشاط الرابع إضطرابات المناخ النشاط الخامس 34 36 39 42 45 48 الوحدة الرابعة :الفضاء حول هذه الوحدة كيف نتعرف الفضاء؟ النشاط األول إصنع تلسكوبك الخاص النشاط الثاني النهار والليل والفصول النشاط الثالث تغيّر مظهر القمر النشاط الرابع خصائص القمر النشاط الخامس ما حجمنا؟ النشاط السادس النظام الشمسي النشاط السابع النجوم والمجرات النشاط الثامن 52 54 57 61 65 67 70 73 76 الوحدة الخامسة :المادة حول هذه الوحدة المواد الصلبة والسوائل والغازات النشاط األول الماء والمخاليط النشاط الثاني فصل المخاليط النشاط الثالث التغيُّرات الكيميائية النشاط الرابع تحدي الحصول على محلول متعادل النشاط الخامس 82 84 88 91 94 96 الوحدة السادسة :القوى والطاقة حول هذه الوحدة السرعة والحركة النشاط األول القوى والحركة النشاط الثاني القوى واآلالت النشاط الثالث استكشاف المغناطيس النشاط الرابع بحث الكهرومغناطيسية النشاط الخامس 100 101 104 106 108 110 ،و قبول حالة ّ الشك املؤقت . 5 الوحدة األولى الخاليا والميكروبات واألمراض 6 حول هذه الوحدة األهداف التعلمية للوحدة • تستخدم أدلة متفاوتة الدقة من أجل الوصول الى استنتاجات. • توظف ظهور أدلة جديدة ال تتفق مع النتائج القائمة للوصول إلى نتائج أخرى إذا لزم األمر. • تعرف المزيد حول تركيب الخلية وأهمية ذلك في تحديد المجموعة التي ينتمي اليها الكائن الحي. • تكتسب معلومات جديدة حول اكتشاف المضادات الحيوية وتطورها. • تعرف مزايا المضادات الحيوية ومضاعفاتها. • تتعلم المفاهيم االساسية حول كيفية عمل نظام المناعة بالتطعيم. • توضح اآلراء المختلفة بالنسبة لنظام المناعة بالتطعيم. • تطور رأياً حول تطبيق نظام المناعة بالتطعيم على نطاق واسع. • تتعلم كيفية حدوث األوبئة وكيف يستطيع اإلنسان محاربتها. • توضح كيف يساعد فهم انتشار األمراض على السيطرة عليها. • تعبر بوضوح عن أفكارك حول كيفية السيطرة على األمراض. • تختار أدوات ومعدات مناسبة لدراسة الفطريات. • تحدد وتتحكم في المتغيرات األساسية عند دراسة الفطريات. • تختار مالحظات وقياسات مناسبة لدراسة الفطريات. ستدرس في هذه الوحدة األسباب التي تجعل العديد من العلماء يعتبرون الميكروبات كائنات مختلفة تماما عن باقي المخلوقات الحية. الكثير من الميكروبات تسبب األمراض وأثرت في الكائنات الحية ألمد طويل منذ بداية الخليقة .ولقد ساعدت االكتشافات العلمية اإلنسان على محاربة الميكروبات المسببة لألمراض بشكل أكثر كفاءة ،ولكن الحرب ليست واحدة ولم تنته بعد .وسوف تقرأ حول بعض هذه الحروب واالكتشافات الحديثة الهامة في هذا السياق وسترى كيف ان الميكروبات تقاوم بدورها. وباإلضافة إلى تعرف بعض األمراض الحديثة فسوف تتعرف مرضاً قد تسبب في وفاة الماليين من البشر في فترة وجيزة. وستكتشف كذلك كيف أن الشيء نفسه يمكن ان يتكرر وما الذي يقوم به اإلنسان لمنع تكرار ذلك. ومن اجل الوقاية من األمراض وعالجها يواجه اإلنسان قرارات صعبة .فسوف ترى كيف أن تطعيم البشر ضد بعض األمراض يتضمن خطرا على اإلنسان وستحاول فهم لماذا يتخذ األطباء والحكومات القرارات التي يتخذونها في هذا المجال برغم اعتراض البعض عليها. وسوف تطور وتستخدم عددا من المهارات في أثناء دراستك لهذه الوحدة مثل :تفسير واستخدام األدلة بشكل أكثر تطورا وتصميم تقص يطرح مشاكل وتساؤالت جديدة امام العلماء. ِّ 77 المعرفة السابقة • مجموعات التصنيف األساسية :الحيوان والنبات والبكتيريا والفيروسات والفطريات • التركيب االساسي للخلية. • النمو المتضاعف للبكتيريا. • الهدف من المضادات الحيوية. • بعض مضاعفات المضادات الحيوية. • ظاهرة النمو الفطري. نتاجات التعلم يتوقع منك بعد االنتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون لديك المقدرة على ان تقوم بالتالي: • الوصول إلى استنتاجات معتمدا على أدلة. • تمييز االستنتاجات القوية من الضعيفة وفق األدلة التي بنيت عليها. • موازنة القضايا لتكوين آراء. • التعبير عن المالحظات بشكل كمي لجعلها علمية اكثر. • تحديد المتغيرات وضبطها في البحوث والتقصيات. النشاط األول نبات أم حيوان ،أم شي ٌء آخر مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تستخدم أدلة متفاوتة الدقة من أجل الوصول الى استنتاجات. • توظف ظهور أدلة جديدة ال تتفق مع النتائج القائمة للوصول إلى نتائج أخرى إذا لزم األمر. • تعرف المزيد حول تركيب الخلية و أهمية ذلك في تحديد المجموعة التي ينتمي اليها الكائن الحي. على مدار قرون عديدة ،تجادل العلماء حول الطريقة المثلى لتصنيف الكائنات الحية .ويحتاج النظام المتعارف عليه والمستخدم حاليا فهما لمدى ارتباط الكائنات الحية بعضها ببعض .فعلى سبيل المثال ،يظن بعض الناس أن الطيور والحشرات يجب أن تنتمى لمجموعة تصنيفية واحدة ألن كال منها لديه أجنحة وله القدرة على الطيران .وبالرغم من ذلك يرى العلماء بأن الطيور والحشرات يختلفان عن بعضهما البعض اختالفا كبيرا مما يستدعى تصنيفهما في مجموعتين مختلفتين. 88 ما االختالفات األساسية بين الطيور والحشرات؟ هل الوطواط اقرب الى الطيور أم الى الحشرات؟ اشرح أسبابك. تصنيف كائن حي مجهول ً يتضمن الجدول التالي عددا من صفات كائن حي مجهول تساعدك على تحديد المجموعة التصنيفية التي ينتمي إليها هذا الكائن. جدول كالتالي لكل صفة ،حدد إذا ما كان الدليل يضع هذا الكائن في إطار مجموعة النباتات أو مجموعة الحيوانات .يمكنك استخدام ٍ لتسجيل افكارك. الصفة ال يتحرك من مكان إلى آخر يتغذى عن طريق هضم مواد من كائنات أخرى ميتة يستخدم التنفس للحصول على الطاقة يمكنه امتصاص المواد الغذائية من البيئة المحيطة ال يمكنه امتصاص الطاقة من الشمس له ساق يتكون جسمه من خيوط رفيعة 99 مجموعة النباتات √ أو x مجموعة الحيوانات √ أو x كيف يمكن لتركيب الخلية أن يساعدنا على التصنيف؟ ابحث فى تركيب خاليا الحيوان وخاليا النبات والفطر والبكتريا والفيروسات .سوف تركز في بحثك على الصفات األساسية التى تميز هذه المجموعات التصنيفية عن بعضها البعض .وعندما تنتهي من بحثك ،ضع المجموعات التصنيفية فى ترتيب يوضح مدى تشابهها أو اختالفها عن المجموعة التصنيفية للحيوان. الميكروبات واألمراض يتطلب هذا التدريب من أفراد الفصل العمل في مجموعات صغيرة تكون مهمتها تعرف المزيد حول مرض خطير للغاية يثير اهتمامك وأن تكوِّن وصفاً يتضمن معلومات حوله .ويتمثل التحدي الذي تواجهه في هذا النشاط بالتوصل إلى أكثر األمراض ضراوة. يمكن أن يتضمن وصفك: • صورة توضح حالة شديدة للمرض. • وصفاً لألعراض. • كيفية انتشار المرض. • معلومات حول الميكروب المسبب للمرض. • كيفية عالج المرض. مرض تسببه الفطريات مثل القدم الرياضى مرض يسببه فيروس مثل جدري الماء بكتيريا 10 10 النشاط الثاني كيف يمكننا محاربة األمراض القاتلة؟ مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تكتسب معلومات جديدة حول اكتشاف المضادات الحيوية وتطورها. • تعرف مزايا المضادات الحيوية ومضاعفاتها. تسبب البكتريا عددا من األمراض الخطيرة .ولقد اكتشف العالم الكسندر فليمنج البنسلين بمحض الصدفة في أثناء عمله بمستشفى فى لندن عام 1347هجرية ( 1928ميالدية) .حيث كان يزرع بكتيريا في طبق بتري (هو صحن زجاجى صغير رقيق ذو غطاء مرن يستعمل بخاصة في المختبرات لزرع البكتريا) في معمله والحظ نمو فطر في الطبق نفسه .ولم تنمو أية بكتيريا حول الفطر، مما جعله يستنتج أن الفطر أنتج مادة قاتلة للبكتريا .وأطلق على هذه المادة اسم البنسلين .واشتهر فليمنج بسبب هذا االكتشاف وإن كان هناك علماء آخرون أسهموا إسهامات هامة في هذا المجال. تتكون هذه المهمة من ثالثة أجزاء رئيسة: .1أن تعمل مع مجموعة لتحديد ما تعرفه عن هذا الموضوع وتنشط ذاكرتك. .2أن تتبادل األفكار مع المجموعات األخرى. .3أن تحدد الخطوات التالية والالزمة لتنمية معلوماتك في هذا المجال. مطلوب منك أن تناقش أحد األسئلة الرئيسة التالية .اكتب السؤال بأعلى ورقة كبيرة وسجل أفكار مجموعتك حول السؤال .مرر ورقتك إلى مجموعة أخرى وتلقى ورقة من مجموعة أخري تحتوي على سؤال مختلف .أضف أفكارك إلى أفكار المجموعة األخرى .استمر في التدريب حتى ترى األسئلة األربع وتسترد ورقتك األصلية مضافاً إليها أفكار المجموعات الثالثة األخرى. األسئلة الرئيسة : • ما المضادات الحيوية؟ • لماذا تساعد المضادات الحيوية على عالج العدوى البكتيرية؟ • لماذا تصبح البكتريا مقاومة للمضادات الحيوية؟ • ماذا يمكن أن يحدث إذا كان لدينا نوعا واحدا من المضادات الحيوية؟ اكتب قائمة شخصية تشتمل على األشياء التي تريد أن تعرف معلومات أكثر عنها. 11 11 مهمة "ساحة السوق" ستجد حول الغرفة عددا من لوحات العرض تدلك على كيفية الحصول على معلومات جديدة حول البنود التي دونتها في قائمتك الشخصية التي كتبتها في المهمة السابقة .قم بزيارة لوحات العرض التي تمدك بالمعلومات التي تحتاجها. الخاتمة اختر عدة أشياء هامة تعلمتها اليوم واعرضها على باقي زمالئك بالصف. النشاط الثالث المناعة والتطعيم مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تطور فهماً حول كيفية عمل نظام المناعة بالتطعيم. • توضح اآلراء المختلفة بالنسبة لنظام المناعة بالتطعيم. • تطور رأياً حول أخالقيات تطبيق نظام المناعة بالتطعيم على نطاق واسع. قبل البدء في الجزء الرئيسي من هذا النشاط يجب عليك أن تتعرف نظام المناعة بجسمك وكيفية محاربته للميكروبات المسببة لألمراض .كما ستقوم بتعرف التطعيمات التي عادة ما يتناولها الناس عن طريق الحقن .يساعد كل تطعيم على حمايتك من مرض معين .وسيساعدك معلمك على الحصول على المعلومات التي تريدها. النشاط الرئيس ستتلقى على مراحل معلومات حول تطعيم تسبب في كثير من الجدل. و يسمى هذا التطعيم الثالثي ( )MMRوهو التطعيم المضاد للحصبة والتهاب الغدة النكافية والحصبة األلمانية .وقبل أن تقوم بجمع معلومات جديدة يجب أن تجيب عن األسئلة التي سترد بعد قليل. اقرأ المعلومات المبدئية التالية ثم أجب عن السؤال (أ) الذي يليها. وبعد أن تفعل ذلك ،يمكنك أن تجمع كل معلومة جديدة بالدور .وبعد التفكير في كل معلومة جديدة ،قم بإجابة األسئلة الموجودة بكل مرحلة. يمكن للميكروب أن يعيش في أجسام األشخاص الذين لم يتلقوا التطعيم ضد المرض فقط ،ومن ثمَّ ينتقل منهم الى اآلخرين .وعندما يتم تطعيم معظم السكان يستفيد من ذلك حتى الذين لم يتلقوا التطعيم حيث يحد التطعيم من عدد األفراد الحاملين للمرض الذين يمكن أن يتواصلوا مع اآلخرين .وعلى العكس ،فان تطعيم عدد قليل من السكان يؤدى إلى سهولة انتشار الميكروب سريعا بين األشخاص الذين لم يتلقوا الوقاية الالزمة ،ما يحول المرض الى وباء. 12 12 أسئلة أ .اشرح مفهوم "الوباء". اآلن احصل على بطاقة المعلومات ( )1قبل أن تجيب عن األسئلة الثالث التالية. ب .ابحث لتعرف ما يمكن أن يحدث للشخص المصاب بالحصبة. ج .ابحث لتعرف كيف يمكن أن تؤدي اإلصابة بالحصبة األلمانية إلى تعرض الشخص إلى خطر حدوث مرض التوحد لديه؟ د .تخيل والدة طفل في عائلتك .هل يجب اعطاء الطفل حديث الوالدة التطعيم الثالثي ؟ بماذا ستنصح والديك ولماذا ؟ 13 13 اآلن احصل على بطاقة المعلومات ( )2قبل أن تجيب عن السؤال "هـ". هـ .اشرح كيف تغير رأيك حول التطعيم الثالثي ولماذا .هل يجب أن يتلقى أخوك /أختك الرضيع التطعيم الثالثي؟ اآلن احصل على بطاقة المعلومات ( )3ثم أجب عن السؤالين "و" " ،ز". و .ما رأيك اآلن؟ دعم رأيك بأدلة من بطاقات المعلومات. ز .إفترض أنك تعمل بوزارة الصحة ،اشرح ما إذا كنت : •ستسن قانونا يفرض التطعيم الثالثي على األطفال حديثي الوالدة جميعهم. •تعطي الوالدين حرية االختيار. 14 14 •تطلق حملة دعائية كبيرة تهدف إلى تشجيع الناس على اخذ المطاعيم. •توقف التطعيم الثالثي حتى ظهور مزيد من نتائج الدراسات ذات الصلة . اآلن احصل على بطاقة المعلومات ( )4ثم أجب عن السؤال "ح". ح .إذا كنت تعمل بوزارة الصحة ،ماذا ستفعل في ضوء المعلومات الجديدة التي زودتك بها بطاقة المعلومات ( )4؟ اآلن احصل على بطاقة المعلومات ( )5ثم أجب على السؤالين "ط" " ،ك". ط .هل توافق د .ويكفيلد ()Dr.Wakefieldعلى نشره لمخاوفه المبدئية من التطعيم الثالثي؟ ك .كيف ستشعر إذا ما أصاب اخاك الرضيع مرض التوحد أو أصبح معاقا بعد اإلصابة بمرض الحصبة؟ 15 15 النشاط الرابع األوبئة مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تتعلم كيفية حدوث األوبئة وكيف يستطيع اإلنسان محاربتها. • توضح كيف يساعد فهم انتشار األمراض على السيطرة عليها. • تعبر بوضوح عن أفكارك حول كيفية السيطرة على األمراض. ستدرس في هذا النشاط حالة األنفلونزا األسبانية التي تسببت في وفاة ما بين 50و 100مليون شخص في الفترة من عام 1917 إلى عام ،1919مما يمثل حوالي %3إلى %6من سكان العالم في ذلك الوقت .لقد كان هذا النوع القاتل من األنفلونزا غير مألوف حيث تسبب في وفاة %20من المصابين به .وكان الشباب المتمتعين بالصحة من أكثر المصابين الذين ماتوا بسبب هذا المرض. ومؤخرا كانت هناك مخاوف كثيرة من انتشار وباء بسبب نوع آخر من األنفلونزا والذي عرف باسم أنفلونزا الطيور .ويعود سبب تسميتها بأنفلونزا الطيور أن اإلصابة بها في البداية كانت قاصر ًة على الطيور ولكنها تحولت بعد ذلك وأصبحت قادرة على إصابة اإلنسان أيضا .وسوف تتعرف العوامل التي تزيد من احتمالية حدوث األوبئة وستستطيع إصدار أحكام حول الخطوات التي يتم اتخاذها للحد من األوبئة. تخيل أن وبا ًء أباد معظم البشر من على وجه األرض ،واستطاع فقط عدد قليل من البشر الذين يتمتعون بمناعة طبيعية النجاة من المرض في كل دولة. 16 16 • صف كيف ستكون حياة الناجين من الوباء. • كيف سيستطيعون الحصول على حاجياتهم؟ • كيف سيكون الوضع إذا لم توجد مستشفيات أو مدارس أو حكومات أو صناعة؟ وباء اإلنفلونزا األسبانية يتطلب منك في هذه المهمة أن تجمع معلومات اكثر حول هذا الوباء ،ثم تكتب تقريراً عنه .ويمكنك أن تتناول النقاط اآلتية في تقريرك وتشرحها: • ماذا يمكن أن يحدث لك إذا أصابتك هذه اإلنفلونزا؟ • ما الذي يجعل هذه اإلنفلونزا خطيرة جدا لألفراد مقارنة بسالالت أخرى من اإلنفلونزا؟ • ما سبب االنتشار الواسع لهذه اإلنفلونزا؟ • ما عدد االشخاص الذين ماتوا بسبب هذا المرض في العالم؟ • هل كانت بعض البالد أكثر عرضة لإلصابة من غيرها؟ • كيف تم عالج اإلنفلونزا األسبانية؟ وهل كان هذا العالج فعاال؟ • ما الخطوات التي تم اتخاذها لوقاية اآلخرين من العدوى ولمنع انتشار اإلنفلونزا بشكل أوسع؟ • ما الذي كان يمكن فعله بشكل أفضل لمنع انتشار اإلنفلونزا؟ ما مخاطر وباء حديث؟ ستكتشف في هذا الجزء من النشاط معلومات جديدة حول أنفلونزا الطيور التي خشي األطباء والعلماء أن تكون أكثر خطورة من وباء اإلنفلونزا األسبانية. تتكون هذه المهمة من ثالثة أجزاء: .1تعرف العوامل التي يمكن أن تزيد من احتمالية انتشار وباء أنفلونزا الطيور. .2ناقش في مجموعتك اإلجراءات التي يمكن اتخاذها للتقليل من خطورة كل عامل من العوامل التي حددتها في الجزء األول. .3قرر إذا ما كان كل اجراء من اإلجراءات التي حددتها يعكس أولوية عالية أو متوسطة أو منخفضة. 17 17 النشاط الخامس دراسة األعفان مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلمية للنشاط • تحدد المتغيرات (العوامل) التي تؤثر في كمية وسرعة نمو األعفان. • تقترح طريقة لقياس نمو األعفان. األعفان نوع من الفطريات ،وهي تنمو بشكل أفضل في بعض الظروف عن غيرها .و الهدف من هذا النشاط هو أن تتقصي العوامل التي تؤثر في نموها. إذا قارنا قطعتين من الطعام المتعفن ،فإننا نحتاج لطريقة لقياس مدى تعفن كل قطعة بدقة دون االعتماد على التخمين. وعندما تنتهي من تقصيك ،استخدم ما تعلمته لتقديم اقتراحات لحماية الطعام من التعفن ألطول فترة ممكنة. فكر في كل العوامل التي قد تؤثر في نمو األعفان. اختر مع مجموعتك أحد هذه العوامل لتقصيها .وهذا هو المتغير المستقل. • حدد كيفية تثبيت أو ضبط باقي المتغيرات. • اشرح أهمية تثبيت أو ضبط باقي المتغيرات. 18 18 كيف يمكنك تسجيل كمية األعفان النامية؟ إذا أمكن ،سجل بعض النتائج لمرات عديدة على فترات مختلفة من مراحل نمو األعفان .عادة ما يتطلب تسجيل نمو كاف حوالي أسبوع. اكتب استنتاجك الذي يلخص ما تدل عليه نتائجك. • تواصل بنتائجك مع زمالئك في الصف .هذا سيجعلك تتعرف قائمة من العوامل المؤثرة على نمو األعفان. • لكل عامل من العوامل ،حاول أن تقترح طريقة أو أكثر لحماية الطعام من التعفن ألطول فترة ممكنة. تطوير إضافي ابحث بشكل معمّق في برنامج الصحة العامة بالمملكة العربية السعودية. مثال :ما التطعيمات التي يتلقاها األطفال حديثي الوالدة واألطفال الرضع بالمملكة؟ و هل هذه التطعيمات إجبارية أم اختيارية بالنسبة لآلباء؟ 19 19 هل توجد تطعيمات إضافية لكبار السن الذين هم أكثر عرضة لإلصابة بالعدوى؟ في حالة سفر مواطني المملكة لبالد بعيدة ،ما األمراض التي يمكن أن يصابوا بها؟ وما طرق الوقاية الموصى بها قبل السفر؟ مراجعة الوحدة والتأمل فيها اشرح ما تعلمته في هذه الوحدة حول: • ما األجزاء األكثر تشويقا في هذه الوحدة؟ • صف كيفية استخدامك لكل من المهارات اآلتية في الوحدة :التقصي والتقويم والتحليل والتطبيق. • اكتب ملخصا للنقاط التعليمية الرئيسية المتضمنة في الوحدة بحيث ال يزيد عن صفحة واحدة مقاس .A4يمكنك صياغة الملخص في صورة خريطة ذهنية أو خريطة مفاهيمية أو رسم بياني أو جدول أو قائمة أو مجموعة نقاط أو غير ذلك. اخترالشكل الذي يناسبك. َّ تحد نفسك يقاوم كل تطعيم نوعا معينا من الميكروبات .على سبيل المثال ،تطعيم اإلنفلونزا ال يقاوم كل سالالت اإلنفلونزا. تعرف األسباب التي تجعل التطعيمات قاصرة على مقاومة ميكروبات بعينها وحمايتك منها. 20 20 الوحدة الثانية نباتات من أجل الغذاء 21 حول هذه الوحدة األهداف التعلمية للوحدة • تتعرف الطرائق المختلفة التي تستغل فيها االراضي الزراعية. • تستخدم هرم الكتلة الحيوية لتفسير انتاج المحاصيل الزراعية والحيوانية. • تدرس القرارات االخالقية المتعلقة بالنظام الغذائي القائم على الدراسات العلمية. • تستكشف تأثير الري وغيرها من الظروف على نمو البقوليات. • تبحث في الطرائق المختلفة للحصول على مياه الري. • تحلل االيجابيات والسلبيات المحتملة لكل طريقة من طرائق الحصول على مياه الري. • تحدد األضرار الناجمة عن اآلفات ،وصعوبة مكافحتها ودور االنسان في ذلك. • تستكشف اوجه الشبه واالختالف بين التربية االنتقائية والتعديالت الجينية. • تعرف األدلة المؤيدة للتعديل الجيني واألدلة المعارضة له. • تستكشف المشاكل والجوانب العملية إلنشاء قبة حيوية على كوكب المريخ. في هذه الوحدة سوف تراجع السالسل الغذائية والشبكات الغذائية المستخدمة الستكشاف هرم الكتلة الحيوية والمحاصيل الغذائية والنظام الغذائي .وسوف تقوم ايضا بتقصي تأثير الري على نمو المحاصيل واستكشاف مدى الحاجة إلى طرائق الري المستدامة. سوف تدرس ايضا اآلفات الزراعية والطرق المختلفة للسيطرة عليها باالضافة الى تاثيرها المحتمل على المحاصيل والمواطن البيئية .سوف تستكشف ايضا كيف يمكن استخدام التربية االنتقائية والتعديالت الجينية النتاج انواع جديدة من المحاصيل الزراعية والحيوانية .وستتعرف ايضا الحجج التي تؤيد أو تعارض التعديالت الجينية. وفي نهاية هذه الوحدة ستقوم من خالل افكارها ومعلوماتك السابقة باستكشاف المشاكل والجوانب العملية النشاء قبة حيوية ذاتية المصادر على كوكب المريخ. المعرفة السابقة • مهارات البحث. • مهارات التقصي. • التعامل مع المواد الكيميائية األساسية. • معرفة بالسالسل الغذائية والشبكات الغذائية. نتاجات التعلم يتوقع منك بعد االنتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون لديك المقدرة على ان تقوم بالتالي: • تحدد كيف يمكن استغالل االراضي الزراعية بشكل اكثر فاعلية. • تصف مباديء وآثار عملية الري. • توضح االختالفات بين التربية االنتقائية والتعديالت الجينية. • توضح تاثير اآلفات وكيفية التحكم بها. • تكوّن وجهات نظر شخصية بنا ًء على ادلة علمية وامور اخالقية. 22 22 النشاط األول استخدام االراضي والنظام الغذائي مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تراجع السالسل والشبكات والعالقات الغذائية والمفردات الرئيسية ذات الصلة. • تدرس الطرائق المختلفة التي تستغل فيها االراضي الزراعية. • تستخدم هرم الكتلة الحيوية لتفسير انتاج المحاصيل الزراعية والحيوانية. • تدرس القرارات االخالقية المتعلقة بالنظام الغذائي القائم على الدراسات العملية. يمكن ان تُستخدم االراضي ألغراض متعددة حسب احتياجات الدولة .ويقع االسكان وأماكن العمل والزراعة في مقدمة استخدامات االراضي .ومن االراضي ما تكون متعددة االستخدامات اكثر من غيرها .مثال االراضي الخصبة المنخفضة يمكن ان تستخدم لجميع األغراض اما االراضي الجبلية المنحدرة فمن الممكن استخدامها كمراعي للماشية فقط. االراضي الزراعية الجيدة بامكانها انتاج الكميات التالية من المحاصيل الزراعية سنوياً: القمح الذرة الذرة البيضاء لحوم حيوانية 6.3طن لكل هكتار 7.7طن لكل هكتار 6.2طن لكل هكتار ً 50 – 25كيلوجراما لكل هكتار (الطن= 1000كيلوجرام ،الهكتار= 10000م)2 باالعتماد على هرم الكتلة الحيوية فسر لماذا يوجد اختالف كبير بين انتاج محاصيل الحبوب واللحوم الحيوانية. هذا مثال على هرم كتلة حيوية لمنطقة صحراوية مساحتها 100كيلومتر المفترس الرئيس مثل ثعلب الصحراء 100كيلوجرام المستهلك الثاني مثل العقارب والعناكب واالفاعي والسحالي 10طن المستهلك األول مثل الحشرات والقوارض 1000طن المُن ِتجات(النباتات الخضراء) 100000طن 23 مربع ( 10000هكتار) يمكن لمساحة كبيرة من االرض ان تغطي فقط حاجة عدد قليل من المفترسات الرئيسة ،حيث معظم طاقة المفترسات الرئيسة تستغل في التنقل والنمو والمحافظة على دفئها .كلما زاد عدد المستويات في السلسلة الغذائية ازدادت كمية الطاقة التي تضيع في البيئة المحيطة. اسئلة ق ّدر مساحة االرض الالزمة لتزويد شخص واحد بالغذاء لسنة واحدة اذا اعتمد على ا -نظام غذائي قائم كليا على الحبوب ( 5كيلوجرام اسبوعيا) ب -نظام غذائي قائم على نصف كيلوجرام من اللحم و 5كيلوجرام من الحبوب اسبوعيا. أسئلة للمناقشة هل هناك حجج اخالقية ضد نظام غذائي تغلب على محتواه اللحوم؟ هل يفترض ان تتم تربية الثروة الحيوانية في مراعي الماشية التي ال يمكن استخدامها لزراعة الحبوب؟ هل يفترض ان نترك لالفراد حرية اختيار نظامهم الغذائي بانفسهم؟ 24 24 النشاط الثاني الري مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلمية للنشاط • تستخدم مهارات التقصي الستكشاف تأثير الري وغيره من الظروف على نمو البقوليات. • تبحث في الطرائق المختلفة للحصول على مياه الري. • تحلل االيجابيات والسلبيات المحتملة لكل طريقة من طرائق الحصول على مياه الري. استخدم الري منذ آالف السنين كوسيلة لجلب المياه إلى االراضي القاحلة من اجل زراعة المحاصيل .وقديما اخترع العالم اليوناني أرخميدس مضخة مياه بسيطة تستخدم لرفع المياه من قنوات الري لسقاية المحاصيل .وال تزال مضخة أرخميدس تستخدم حتى اليوم ويمكن االعتماد عليها كتكنولوجيا ليست بحاجة للكهرباء .كيف تعمل مضخة ارخميدس؟ ابحث لمعرفة ذلك واكتب شرحاً بسيطاً عنها. مضخة ارخميدس مستخدمة في مصر وكمثال يمكن رؤية تأثير الري في مصر في هذه الصورة الملتقطة بوساطة األقمار الصناعية لدلتا النيل .تقدر مساحة األراضي الخصبة هنا بحوالي 18000كيلومتر مربع ،وهي منطقة يعيش فيها نحو نصف سكان مصر. وهذا يدل على مدى أهمية الري في مصر. وفي منطقة السليل الواقعة في جنوب المملكة العربية السعودية اصبح من الممكن ري المناطق الصحراوية باستخدام ضخ المياه من طبقات المياه الجوفية غير المتجددة من اعماق تصل الى 1000متر تحت االرض .حيث تُسقى دوائر المحاصيل العمالقة باستخدام نظام مركزي يدور بشكل مستمر وبطيء ليسقي كافة المحاصيل التي غالبا ما تكون البرسيم والقمح. ّ الري باستخدام نظام مركزي في منطقة منظر لدوائر السليل في المملكة العربية السعودية 25 25 صورة بوساطة االقمار الصناعية لدلتا النيل تعد المياه الجوفية في الطبقات العميقة غير متجددة حيث ال تتم اعادة تغذيتها بالمياه بسبب المناخ الحالي في المملكة العربية السعودية. هذا يعني أنها سوف تنفد وسوف تصبح هناك حاجة إلى مصادر أخرى لمياه الري. ابحث في أحد األسئلة التالية ضمن مجموعتك وقم بتقديم عرض قصير لصفك. ّ -1ما مشاريع الري األخرى الموجودة في المملكة العربية السعودية ،وكيف يتم توفير المياه في كل منها؟ -2متى وكيف تشكلت طبقات المياه الجوفية في منطقة السليل؟ وكيف كان المناخ في المملكة العربية السعودية مختلفا في الوقت الذي تشكلت فيه طبقات المياه الجوفية؟ -3ما مزايا وعيوب استخدام المياه الجوفية للري؟ خذ بعين االعتبار التاثير الناتج على المدى القصير والمدى الطويل باالضافة الى التأثير على المستويين المحلي والعالمي. النشاط الثالث مكافحة اآلفات مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تستكشف اوجه الشبه واالختالف بين اآلفات المختلفة. • تختار وتستخدم معلومات من ابحاث متعلقة بالموضوع من اجل عمل دراسة قصيرة. • تحدد األضرار الناجمة عن اآلفات ،وصعوبة مكافحتها ودور االنسان في ذلك. دراسة حالة -سوسة النخيل الحمراء سوسة نخيل حمراء بالغة تم اكتشاف سوسة النخيل الحمراء الول مرة في الهند عام 1891م 1308 /هـ ،وتم اعتبارها آفة خطيرة على شجرة جوز الهند عام 1906م 1324/هـ وعلى شجرة النخيل عام 1917م 1335 /هـ .ظهرت هذه الحشرة في دول الخليج العربي ألول مرة عام 1985م 1405 /هـ ومنذ ذلك التاريخ اعتبرت من اآلفات الخطيرة على شجرة النخيل. وتمر سوسة النخيل الحمراء بدورة حياة كاملة .وكما يظهرفي هذه الصورة المرفقة :يرقة صغيرة (دودة صغيرة) ثم يرقة ناضجة ثم شرنقة ثم حشرة في الطور االنتقالي ثم خنفساء (حشرة بالغة) .قد تنمو اليرقة الناضجة الى طول 50مليميتراً والخنفساء يبلغ طولها حوالي 30مليميتراً .ومن الصعب معرفة ما إذا كانت شجرة النخيل مصابة بهذه الحشرة ام ال نظراً ألنه ال توجد عالمات خارجية ،كما أن اليرقات ال تظهر أبدا على السطح .ومع ذلك فإنها يمكن أن تسبب قدرا كبيرا من الضرر في فترة قصيرة من الزمن. مراحل دورة حياة سوسة النخيل الحمراء 26 26 اشجار النخيل التي يبلغ عمرها اقل من 20سنة هي االكثر عرضة للتضرر من هذه الحشرة ،حيث تكون سيقانها اكثر ليونة مما يسهل على سوسة النخيل اختراقها .ومن المعلوم أن أول عالمة من عالمات اصابة الشجرة بهذه السوسة هي االنهيار. وتعد السيطرة على سوسة النخيل الحمراء صعبة وال توجد طريقة معينة ناجحة للسيطرة عليها .ومن الممكن استخدام الطرائق التالية جنبا الى جنب وتشكل هذه العملية تقنية يطلق عليها اسم ادارة اآلفات المتكاملة (.)IPM الطريقة الخطوط العريضة الحجر الصحي إن نقل الشتالت المصابة يمكن ان يؤدي الى انتشار اآلفة ،ولذا يجب ان يتم تطبيق الحجر الصحي الصارم وطنيا ودوليا. يجب ان تكون االشجار في مرحلة النمو خالية من االوراق المتهالكة كما يجب حماية األشجار من القطع واالصابات حيث تشكل وسيلة سهلة للخنافس لتضع بيوضها. يجب حرق بقايا النخالت الميتة المتساقطة واوراقها المتساقطة واطرافها المقلمة للتخلص من اآلفة. يتم وضع مصائد الفيرمون في مزارع النخيل حيث يعمل الفيرمون على جذب الخنافس الى المصائد وهناك تقتلها مبيدات الحشرات الموضوعة داخل المصائد. أي أضرار أو جروح ناجمة عن تشذيب وتقليم االشجار يتم تبليلها بالمبيدات الحشرية مما يقتل اناث الخنافس التي تضع البيوض. يتم تثقيف المزارعين وعمال البلدية عن اآلفة والضرر الذي يمكن ان تسببه وسبل مكافحته. التحكم بعملية تكاثر الحشرة التحكم الميكانيكي المصائد المكافحة الكيميائية التثقيف قد ترغب ايضا في معرفة المزيد عن سوسة النخيل الحمراء .على سبيل المثال: -1ما الفيرمونات؟ ما تركيب مصيدة فيرمون سوسة النخيل الحمراء ،وكيف تعمل؟ -2االنواع المختلفة من التحكم البيولوجي :االفتراس ،المرض ،والطفيليات. انهيار شجرة بسبب سوسة النخيل الحمراء 27 27 دراسة بحثية عن آفة ابحث عن إحدى اآلفات ،ثم اكتب تقريراً عنها يتضمن: • لمحة عامة عن اآلفة. • الدمار أو األذى الذي تسببه اآلفة. • حجم المشكلة. • كيف يمكن التحكم في اآلفة. • ما مدى فاعلية طريقة التحكم في اآلفة. ينبغي أن تستخدم نتائج هذه الدراسة إلعداد كتيب أو نشرة معلومات لفئة معينة مثل المزارعين او الطالب او السياح .يمكن إعداد هذا الكتيب باستخدام برامج الحاسوب مثل برنامج معالج النصوص wordاو الناشر . publisher النشاط الرابع طبيعة او تنشئة مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تستكشف اوجه الشبه واالختالف بين التربية االنتقائية والتعديالت الجينية. • تحدد األدلة المؤيدة للتعديل الجيني واألدلة المعارضة له. • تطور حجة تستند الى ادلة. • تبرر موقفاً ما حول التعديل الجيني على اساس ادلة. هذه صورة حيوان االسد النمري الناتج عن تزاوج االسد مع انثى النمر .إن هذا التزاوج ال يحدث طبيعيا ألن مواطن هذين النوعين ال تتداخل ولكنه حدث عرضياً او بالقصد في حدائق الحيوان على مدى مئتي سنة مضت .تظهر في االسدالنمري خصائص كال النوعين في الوقت نفسه ،فهو يحب السباحة التي هي من خصائص النمر وفي الوقت نفسه هو اجتماعي كاالسد .وفي العادة يكون حج ُم االسد النمري اكبر من كل من انثى النمر واالسد ويعادل حجمه تقريبا حجم ذكر النمر. االسد النمري حيوان ناتج عن التهجين (التزاوج المختلط) 28 28 تم تربية وتهجين الحيوانات بشكل انتقائي لتطوير خصائص مرغوبة فيها طوال تاريخ البشرية .فمثال األغنام البرية األوروبية واآلسيوية ذات القرون ،تم تربيتها لتصبح أغناماً أليفة .بينما قطعان الثيران االوروبية وحيوان الدرباني (األبقار ذات السنام) تم تربيتها وتهجينها لتصبح ماشية منزلية اليفة .والمعلوم أن فصائل الماشية المهجنة تعد مهمة لعدة اسباب :بعضها افضل في انتاج الحليب وبعضها يتميز في انتاج اللحوم بينما بعضها اآلخر يتميز في انتاج الجلود. الخيول ايضا تم تهجينها لتصبح اليفة ،فالحصان العربي نشأ في شبه الجزيرة العربية وتم تهجينه على يد البدو من اجل تحسين صفاته بما في ذلك القدرة على تكوين عالقة تعاونية مع البشر وسهولة الترويض والتعلم وكذلك الروح العالية واليقظة الالزمة في الحصان الذي يستخدم لإلغارة والحرب. والمحاصيل الزراعية ايضا تم تهجينها بشكل انتقائي: كالقمح والشعير واألرز والحبوب األخرى من األصناف العشبية البرية .قام المزارعون القدماء في المنطقة التي تسمى اآلن المكسيك بالخطوة االولى في استئناس الذرة ونشر زراعتها عندما اصبحوا ينتقون البذور المناسبة .الحظ المزارعون ان نباتات الذرة لم تكن جميعها متشابهة ،فبعضها كان ينمو بشكل اكبر من االخر وبعضها كان مختلف المذاق او سهل الطحن. احتفظ المزارعون بالحبوب الناتجة من النباتات ذات الصفات المرغوبة لكي يقوموا بزراعتها في الموسم حصان عربي القادم ،اصبحت اكواز الذرة اكبر مع مرور الزمن مع عدد اكبر من صفوف الحبات واخذت في نهاية المطاف شكل الذرة الحديثة .واالن محاصيل الذرة التي تنتج في العالم في كل عام تفوق محاصيل الحبوب األخرى جميعها ،فاآلالف من أصناف الذرة تزرع اآلن في أنحاء العالم جميعها لتوفير الغذاء للناس والماشية. أمثلة على آالف األصناف من الذرة التي تزرع في أنحاء العالم جميعها تم تطوير هذا األرز االصفر عن طريق التعديالت الجينية. 29 29 ويسعى أصناف من الجزر تمت زراعتها بشكل انتقائي من قبل دائرة البحوث الزراعية (الواليات المتحدة االمريكية) حفنتان من األرز ابيض واصفر مشروع األرز األصفر الى تطوير ساللة جديدة من األرز الذي يحتوي على الكاروتين وهو الصبغة البرتقالية الموجودة في الجزر. ويستطيع الجسم البشري تحويل الكاروتين إلى فيتامين أ بسهولة. ووفقا لتقارير منظمة الصحة العالمية ( )WHOيصاب بالعمى ما بين 250000و 500000طفل في أنحاء العالم جميعها في كل سنة بسبب نقص فيتامين أ .كما أن أكثر من 10مليون طفل تحت سن الخامسة يموتون كل عام .وهناك نسبة عالية من هؤالء األطفال يموتون ضحية األمراض الشائعة التي يمكن تجنبها من خالل تحسين التغذية ،ففي المناطق الفقيرة والنائية حيث األرز هو الغذاء الرئيسي ،يمكن أن يقوم األرز األصفر بخفض هذه اإلحصاءات المؤلمة .وعلى الرغم من النجاحات المبكرة فإن هذا المشروع وغيره من مشاريع التعديل الجيني له معارضيه حيث ان هناك الكثير من الناس يعتقدون أن التعديل الجيني سيؤدي إلى كوارث بيئية .فلماذا هذه االعتقادات؟ وما هذه الكوارث المحتملة؟ مشروع كواجا الكواجا هو حيوان ينتمي إلى جنوب أفريقيا حصراً ،يسميه البعضبالحمار اوحشي المنقرض ،وقد تعرض للصيد الجائر من قبل المزارعين مما ادى الى انقراضه في أواخر القرن التاسع عشر .تم تربية عد ٍد من حيوانات الكواجا في حدائق الحيوان في جميع أنحاء العالم ولكن توفي اخرها في أغسطس سنة 1883في حديقة حيوان ارتيس ماجسترا Artis Magistraفي أمستردام .ومن المؤلم أن ً قليال من الناس أدرك أنه قد تم فقدان وخسارة هذا النوع نهائيا تمثل هذه الصورة حيوان الكواجا الوحيد الذي تم تصويره وهوعلى قيد الحياة في حديقة (ريجنت) للحيوانات في مدينة لندن. بدأ رسميا مشروع لحيوان الكواجا في جنوب افريقيا عام .1987 والذي يجعل هذا المشروع مبتكراً وثورياً هو أنه يتّسم بالبساطة ويعتمد على التربية االنتقائية على مدى اجيال دون اي تعديالت جينية او استنساخ .بالنسبة للحيوانات التي تم اختيارها من اجل توليد الكواجا فقد تم انتقاؤها بالنظرفقط ،وهي تلك التي تحتوي على اقل عدد من الخطوط حيث تستخدم لتوليد الجيل الذي يليه .يتم عزل الحيوانات حسب عدد الخطوط لمتابعة التقدم المحرز على مدى أجيال .ومع استمرار هذه التربية اإلنتقائية على مدى اجيال يفترض ان تتالشى في الحيوانات الخطوط وااللوان مما يسفر عن حيوانات ذات صفات تشبه الى حد كبير حيوان الكواجا االصلي. اقرب واقرب في كل جيل :هذه الصورة تظهر مهراً في محمية Elandsbergالطبيعية. ً سؤال للمناقشة :هل يعد هذا المشروع اهدارا للموارد الثمينة والمال؟ 30 30 النشاط الخامس القبة الحيوية مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلمية للنشاط • تستكشف المشاكل التي تواجه عملية انشاء قبة حيوية على كوكب المريخ من خالل البحث والتقصي. • تحكم على المشروع من الناحية العملية. المريخ كوكب يحتوي على القليل جدا من الغالف الجوي وأكثر برودة من كوكب األرض .وفي منتصف الصيف وعلى كوكب المريخ يمكن ان تصل درجة الحرارة عند خط االستواء الى 525سيليزية ،بينما في فصل الشتاء وعند القطبين يمكن ان تصل درجة الحرارة الى 5140سيليزية تحت الصفر .ويبلغ متوسط درجة الحرارة على كوكب المريخ تقريبا نحو 5 55سيليزية تحت الصفر. وهناك الكثير من األدلة على وجود نشاط بركاني قديم وعلى تدفق مياه على سطح المريخ ،ويؤكد العلماء اآلن أنه لم يكن هناك أي وتعرف نشاط بركاني حدث مؤخرا على سطح المريخ وانه قد فقد غالفه الجوي على مدى ماليين السنين بفعل الرياح الشمسيةّ . الرياح الشمسية بأنها جزء سريع الحركة من الغالف الغازي الخارجي للشمس .وتصل درجة حرارة الهالة الشمسية الى اكثر من مليون درجة سيليزية وهي حارة جدا بحيث تعجز جاذبية الشمس عن تقييدها مما يجعلها تتدفق بعيدا في كل االتجاهات بسرعة 800-400كلم /ساعة .كل كوكب في النظام الشمسي مغمور في هذه العاصفة من الجسيمات المشحونة. المجال المغناطيسي لالرض يحرف الرياح الشمسية إذا كنا نريد استعمار المريخ أو استخدامه كنقطة انطالق لمزيد من االستكشافات في الفضاء سنكون بحاجة لجعله أكثر مالءمة للعيش .والتحدي الذي يواجهنا يتمثل في إيجاد بيئة يتوافر فيها ما يلي : • تحمل الضغط المنخفض • تحمل درجات الحرارة المنخفضة • الحماية من اإلشعاع الشمسي • زراعة المحاصيل الغذائية • تحقيق االكتفاء الذاتي من الطاقة انطباع فنان حول كيف يمكن ان تبدو القبة الحيوية على المريخ 31 31 إنشاء قبة حيوية : تتركز مهمتك في استكشاف الحوانب المختلفة بمشكلة بناء القبة الحيوية .ستعمل مع زمالئك في الصف ضمن مجموعات عمل ، ويمكنكم انجاز المهمة من خالل البحث وإجراء بعض التجارب البسيطة . اختبار المواد : ال بد أن تكون المواد المستخدمة في بناء القبة الحيوية قوية ومرنة ومقاومة للصدمات وشفافة وخفيفة ودائمة ومقاومة لألشعة فوق البنفسجية وغيرها .تحتاج إلى وضع قائمة مختصرة من المواد ودمج بعض االختبارات البسيطة مع البحث للعثور على أفضل المواد للقبة الحيوية. الغالف الجوي والتحكم فيه : سوف تحتاج إلى استكشاف سبل توليد غاز ثاني أكسيد الكربون الالزم لقيام النباتات بعملية البناء الضوئي .وإذا أنتجت الكثير من ثاني أكسيد الكربون عندها كيف يمكن التخلص منه في الغالف الجوي؟ وكيف يمكن لرواد الفضاء الحصول على األوكسجين الذي يحتاجونه؟ التحكم في المياه : توجد كل المياه على كوكب المريخ تقريبا على شكل جليد تحت سطح األرض .سوف تحتاج إلى إيجاد طريقة الستخراج الجليد وتحويله إلى ماء وإزالة الشوائب التي قد تكون سامة للنباتات. المحاصيل ومكافحة الحشرات : ما أفضل المحاصيل التي يمكن زراعتها على سطح المريخ؟ على سطح األرض ،أين نجد الظروف األكثرمشابهة لتلك التي في القبة الحيوية؟ ما اآلفات المحتملة التي قد تؤثر على المحاصيل ،وكيف ستصل الى هناك وكيف يمكن أن نتحكم فيها ؟ توليد الكهرباء : ما الخيارات على سطح المريخ؟ سوف يكون من المهم توليد الكهرباء لإلضاءة والتدفئة وتوفير المياه والتحكم في الغالف الجوي. تطوير إضافي ابحث في األفكار والمبادئ المتعلقة بتعديل ظروف الكواكب األخرى و تهيئتها للحياة .وكيف يمكن إنشاء القبة الحيوية على المريخ ودعم تهيئة المريخ للحياة على المدى الطويل؟ مراجعة الوحدة والتأمل فيها اشرح ما تعلمته في هذه الوحدة عن: • كيف يمكن استخدام األراضي الزراعية بأقصى قدر من الفعالية؟ • مبادئ الري وآثاره؟ • االختالفات بين التربية االنتقائية والتعديل الجيني؟ • تأثير اآلفات وكيفية السيطرة عليها؟ • تشكيل آراء شخصية تستند إلى أدلة علمية وذات أسس أخالقية؟ َّ تحد نفسك هل مهمة انشاء قبة حيوية على سطح القمر أسهل أم أكثر صعوبة منها على سطح المريخ؟ هل ستكون القبة الحيوية على سطح القمر ذات فائدة أقل أو أكثر للعلم والبشرية من تلك التي على المريخ؟ 32 32 الوحدة الثالثة أغلفة الكرة األرضية والمناخ 33 حول هذه الوحدة األهداف التعلمية للوحدة • تخطط إلجراء بحث وتنفذه. • تتناول مواقف جديدة بثقة ،وتنظر إليها باعتبارها تحديات يجب انجازها و تجاوزها . • تنشيء كتابة أصلية وتوصل المعرفة العلمية بشكل مناسب. • تتبادل األفكار مع أعضاء المجموعة الخاصة بك وتستمع الى إقتراحات أفرادها. • تستخدم نماذج لشرح وتوضيح مفاهيم علمية. • تخطط لعمل تعاوني في مجموعات لتحقيق معايير النجاح لمهمة ما. • تحلل وتقوّم المعلومات واألدلة. • تخطط إلجراء تقصي وتنفذه. • تجمع األدلة وتحلّلها وتقوّمها. • تصف اآلثار اإليجابية والسلبية للتطورات العلمية والتكنولوجية. • تصف وجهات النظر المختلفة حول التطورات العلمية والتكنولوجية التي يمكن أن تتبناها مجموعات مختلفة من الناس بحسب تأثرهم بها. تركز هذه الوحدة على توضيح أن المنطقة القريبة من سطح األرض تنقسم الى أربعة أغلفة مترابطة ومتداخلة .وسوف تقوم بإجراء استكشاف عميق عن دورة الماء تشمل آثار المناخ على الجليد القطبي وتغير المناخ .ثم عليك أن تبحث في أحد جوانب تأثيرالتيارات الهوائية العالمية على المناخ .سوف تتعلم عن دورة الصخور وبناء الصفائح وكيف تتشكل األحافير ،وسوف تستكشف النظرية المقبولة حول كيفية تكوّن قارات األرض .وبالعمل في مجموعات ،سوف تستكشف أثر المناخ على أشكال الحياة على كوكب األرض من خالل دراسة الجدول الزمني الجيولوجي لألرض وأسباب اإلنقراض الجماعي .وسيكون النشاط األخير حول األسباب المحتملة للتغير الكبير في المناخ. ً في هذه الوحدة هناك تأكيد على التعلم التعاوني .سوف تعمل سويا مع زمالئك من أجل اإلجابة عن األسئلة والقيام بمهام البحث وتحدي انجاز تدريبات معالجة البيانات .وهناك أيضا فرص لك لتخطيط وتنفيذ تقصيات عملية وتسجيل المالحظات وتحليل وتقويم األدلة وإجراء مراجعة للعمل المماثل الذي أنجزه الطالب اآلخرون. المعرفة السابقة سيكون من المفيد أن تكون قد درست ما يلي: • دورة الماء في الطبيعة. • تكوين الغالف الجوي ومفهوم تيارات الحمل. • المواد واستخداماتها ودورة الصخور. • السالسل الغذائية والشبكات الغذائية. • عمليات الحياة. • تركيب البراكين. 34 34 نتاجات التعلم يتوقع منك بعد اإلنتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون لديك المقدرة على ان تقوم بالتالي: • تخطيط وتنفيذ البحوث. • تبادل وإيصال المعرفة العلمية بشكل مناسب. • تبادل األفكار مع أعضاء المجموعة الخاصة بك واالستماع الى إقتراحات أفرادها. • إستخدام نماذج لشرح المفاهيم العلمية. • العمل في مجموعات لتحقيق معايير النجاح لمهمة ما. • تحليل وتقويم المعلومات واألدلة. تقص وتنفيذه. • التخطيط إلجراء ٍّ • جمع وتحليل وتقويم األدلة. • وصف اآلثار اإليجابية والسلبية للتطورات العلمية والتكنولوجية. • وصف وجهات النظر المختلفة حول التطورات العلمية والتكنولوجية التي يمكن أن تتبناها مجموعات مختلفة من الناس بحسب تأثرهم بها. 35 النشاط األول الغالف المائي (هيدروسفير) مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تخطط وتنفذ بحثاً عن دورة الماء وجمع المعلومات ذات الصلة. • تطبق وتستخدم معرفتك بدورة الماء في شرح األخطار التي تهدد هذه الدورة. • تُعبر عن أفكارك وتوضحها ألعضاء مجموعتك. • تبدأ في استخدام نماذج مجردة وأفكار لشرح آثار المناخ على الجليد القطبي وتغير المناخ. يمكن تقسيم المنطقة القريبة من سطح األرض إلى أربعة أغلفة مترابطة متداخلة :الغالف األرضي أو اليابسة (جيوسفير) والغالف المائي (هيدروسفير) والغالف الحيوي (بيوسفير) والغالف الجوي (اتموسفير). الغالف الجوي هو الطبقة الغازية التي تحيط باألرض .يستقبل الغالف الجوي الحرارة والرطوبة من سطح األرض ويعيد توزيعها بحيث يعمل على إعادة جزء من الحرارة المنبعثة وجميع الرطوبة إلى سطح االرض ،ويوفرالغالف الجوي العناصر الحيوية الالزمة للحفاظ على استمرار أشكال الحياة. 36 الغالف األرضي (أو اليابسة) هو الطبقة الخارجية الصلبة لألرض والذي يوفر مستقرا لمعظم أشكال الحياة ،وهو عبارة عن أساس صخري صلب مغطى بطبقة ضحلة من التربة تحتوي على العناصر المغذية لجميع الكائنات الحية .وسطح الغالف األرضي منحوت على شكل تضاريس تشكل بيئات ومواطن للنباتات والحيوانات واإلنسان. بينما الغالف المائي هو المساحة المائية من األرض وهو مكون إلى حد كبير من كتلة المياه في محيطات العالم ،ولكنه يشمل أيضا الجليد الصلب في الجبال الجليدية واألنهار الجليدية القارية .وقد تكون المياه على شكل بخار أو قطرات سائلة أو بلورات ثلج صلبة، بينما في الغالف األرضي توجد المياه في الطبقات العليا من التربة وخزانات المياه الجوفية. أما الغالف الحيوي فيقع بشكل رئيسي في منطقة سطحية رقيقة تسمى طبقة الحياة ،وهي تشمل السطح الخارجي لألرض والـماء الذي يمتد الى عمق 100متر بدءاً من سطح المحيطات .وعلى اليابسة ،تقع طبقة الحياة في منطقة التفاعالت بين الغالف الحيوي والغالف األرضي والغالف الجوي. منذ أن خلق اهلل االرض ،ومصادر المياه في األرض تؤثر كثيراً في مناخ األرض وفي تضاريسها الطبيعية والمعدنية وفي تركيب ضعف مقارنة بكتلة الغالف الجوي .ومن غالفها الجوي وعلى نشأة الحياة وتغيرها .وتساوي الكتلة الكلية للمياه في األرض ِ 300 دون هذا الماء ،والذي يسمح بتشكيل الصخور الكربونية ،فإن كمية غاز ثاني أُكسيد الكربون في الغالف الجوي سوف تكون أعلى بكثير مما هي عليه .فسر هذا باستخدام معادلة لفظية. حيطاتإلى اليابسة من الم الر طب اله واء ع محيط الجريان السطحي الهطول التبخر من البحيرات التبخر من األنهار إلى المحيــــط إلى األنهار إلى التربة التبخر من التربة بحيرة إلى البحيرات طحي ن الس جريا ال اإلرتشاح الداخلي المياه الجوفية دورة الماء 37 النتح من النباتات ودة إ لى ال التبخر من المحيطات المحيــــط اليابسة الع ودة العودة إلى المحيطات الهطول إلى والترسب التكاثف ُّ وترتبط مصادر المياه والمناخ بعضها ببعض في جوانب كثيرة من خالل دورة الماء .وسوف يكون للتغييرات المتوقعة على المتغيرات المناخية مثل الهواء ودرجات حرارة الماء والهواء وهطول األمطار بسبب تغير المناخ ،تأثيرعلى موارد المياه المتاحة إضافة إلى التقلبات الطبيعية التي نواجهها في مصادر المياه. وباالضافة الى الضغط الذي يفرضه تغير المناخ ،تشير التوقعات الحاسوبية الى إمكانية المرور بفترات شح في المياه ،ال سيما في فصل الصيف وبداية الخريف .يمكن أن تصبح إدارة مصادر مياهنا ذات أهمية متزايدة باستمرار التقلبات في وفرة المياه وتوافرها. وتشمل المناطق القطبية القطب الشمالي في نصف الكرة الشمالي والقطب الجنوبي في نصف الكرة الجنوبي .وبالنسبة للمحيط المتجمد الشمالي فهو كبير جداً وغالبيته في حالة تجمد وهو محاط باليابسة ويعيش فيه ما يقرب من أربعة ماليين شخص ويضم أراضي من ثماني دول.وعلى النقيض من ذلك ،القارة القطبية الجنوبية مغطاة بالثلوج ومحاطة بمحيط وهي عموما غير مأهولة. ومن المتوقع ان يتعرض القطب الشمالي ألكبر معدالت االحترار العالمي (اإلرتفاع في درجات الحرارة) مقارنة مع مناطق العالم األخرى وذلك ألن للجليد إنعكاسية أكبر (المعروف أيضا باسم البياض) من المحيطات أو األرض .وانصهار طبقات الثلوج والجليد العاكسة تكشف سطوح اليابسة والمحيطات الداكنة مما يؤدي إلى زيادة امتصاص حرارة الشمس وارتفاع درجات حرارة األرض خصوصا في تلك المناطق .وهناك أدلة على أن تغير المناخ له تأثيرات يمكن مالحظتها بالفعل في القطب الشمالي والقارة القطبية الجنوبية .وتتفق كثير من هذه التغيرات الملحوظة مع اآلثار المتوقعة لتغير المناخ في إطار مجموعة من التصورات المحتملة. مهمتك سوف تعمل بشكل تعاوني مع بقية طالب الصف إلجراء بحوث الستكشاف تغير المناخ ،وتأثير ذلك على الدورة الهيدرولوجية ،بما في ذلك التهديدات التي تواجهها الدورة والتأثير على الغطاء الجليدي القطبي وخطر المياه العذبة من غرينالند وتأثيرها على تدفق األطلسي. سوف تعمل بشكل جماعي لعمل ملصق معلومات كبير لطالب الصف السادس في العام القادم عندما يقومون بدراسة هذا الموضوع. • ماذا ستكون معايير نجاحكم بالقيام بهذه المهمة؟ • ضمن مجموعتك ،سوف تاخذ المالحظات من واحدة من أوراق المعلومات األربعة عن الغالف المائي ،بما في ذلك أي مخططات ترى أنها مهمة .وكطريقة جيدة لبدء المهمة يُقترح استخدام قلم تظليل لإلشارة إلى المعلومات األساسية .وسوف يعطيك معلمك مهلة للقيام بذلك. • سوف تشكل اآلن مجموعات رباعية جديدة بحيث تحتوي كل مجموعة على عضو خبير من كل من المجموعات السابقة .سوف تقومون بنقل معارفكم وخبراتكم حول الموضوع وتبادلها بين بعضكم بعضاً ،كون ّ كل منكم خبير في هذا الموضوع .وفي أثناء التعلم ،عليكم تسجيل المالحظات وطرح األسئلة لتوضيح الفهم وغير ذلك .سيكون لديك مهلة زمنية محددة لهذه المهمة ويجب إدارة الوقت بعناية لضمان ُّ تمكن جميع األعضاء من نقل معلوماتهم إلى االخرين ضمن هذا الوقت. • اآلن يعود كل طالب إلى المجموعة األصلية ليقوموا بإعداد ملصق المعلومات لطالب الصف السادس في العام المقبل مع مراعاة ضمان تلبية جميع معايير النجاح لهذه المهمة. • استكمل االن ورقة المراجعة لملصق "نجمتين وامنية" التي يتم تخصيصها لك لمراجعة الملصق ( .النجمتان هما شيئان أو عنصران تقرر أنه قد تم القيام بها بشكل جيد ُ واألمنية تمثل تحسناً كنت ترغب في أن يكون قد تم انجازه). تطوير إضافي من المتوقع أن يتسبب اإلحترار العالمي بإرتفاع كبير في منسوب مياه البحر على مدى القرن الحادي والعشرين. • هل يعني ذلك أن هناك مصدراً جديداً للمياه في األرض؟ لماذا أو لماذا ال؟ • ما مصدر المياه التي تتسبب برفع مستوى سطح البحر؟ • ما الذي يعنيه هذا بالنسبة للمدن الساحلية في جميع أنحاء العالم؟ • في المجموعة الخاصة بك ،صمم نموذجاً يوضح كيف يرتفع منسوب مياه البحر. • استخدم النموذج لتفسير ارتفاع مستوى سطح البحر في عرض قصير أمام الصف. 38 38 النشاط الثاني الغالف الجوي التقصي مجال التركيز الرئيسّ : األهداف التعلمية للنشاط • تخطط وتنفذ بحثاً عن تأثيرالتيارات الهوائية العالمية على المناخ. • تحلل بيانات ثانوية عن اإلحترار العالمي وعينات الجليد المركزية العميقة. • تطبق مهاراتك العلمية لتخطيط وتنفيذ بحث. • تجمع وتحلل وتقوّم بيانات أولية. يشكل الغالف الجوي لألرض طبقة رقيقة من الغازات ،وتتكون من: • % 78غاز النيتروجين • %21غاز األوكسيجين • % 0.9غاز اآلرجون • % 0.03غاز ثاني أُكسيد الكربون • كميات ضئيلة من الغازات األخرى. وتعزل هذه الطبقة الرقيقة من الغازات األرض وتحميها من درجات الحرارة المرتفعة جدا ً ،كما أنها تحافظ على الحرارة داخل الغالف الجوي وتمنع األشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس من الوصول إلى األرض. سمك الغالف الجوي لألرض حوالي 480كم ولكن % 80من هذه الكتلة موجود في الـجزء الذي يمتد إلى 16كم فوق سطح األرض .ال يوجد مكان معين ينتهي عنده الغالف الجوي ولكنه يصبح أقل كثافة بالتدريج حتى يندمج مع الفضاء الخارجي. طبقة الثيرموسفير طبقة الميزوسفير طبقة الستراتوسفير طبقة التروبوسفير 39 طبقات الغالف الجوي : ً اوال :الثيرموسفير /الغالف الحراري :وترتفع درجة الحرارة في هذا الغالف كلما ارتفعنا إلى األعلى. وينقسم الغالف الحراري إلى طبقتين علوية وسفلية. الفضاء الخارجي كيلومتر 1,280كيلومتر 800ميل الطبقة الغالف الجوي الخارجي ب ـ الطبقة السفلية (أيونوسفير) : هي الطبقة الداخلية من الغالف الحراري وتبدأ عند ارتفاع حوالي 80-70كم وتستمر إلى ارتفاع 640كم وفيها يحدث الشفق القطبي. ثانياً :الميزوسفير : ً وتنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة سريعا مع زيادة اإلرتفاع .وتقع طبقة الميزوسفير بين ارتفاع 17الى 80 كم فوق سطح األرض. اإلرتفاع ميل 640كيلومتر 400ميل الغالف األيوني الشفق 80كيلومتر 50ميل طبقة األوزون السحب الطقسُّ ، الثيرموسفير /الغالف الحراري أ -الطبقة العلوية (إكسوسفير) : هي الطبقة الخارجية من الغالف الحراري وتنحصر بين ارتفاع حوالي 640كم إلى حوالي 1280كم .يسمى الحد السفلي للطبقة العليا بالمستوى الحرج لإلفالت حيث يصبح عنده الضغط الجوي منخفضاً جداً (ذرات الغاز متباعدة جداً) وتصبح درجة الحرارة منخفضة للغاية. الغالف الجوي لألرض إنحدار درجة الحرارة طبقة الميزوسفير 50كيلومتر 31ميل ستراتوسفير 17كيلومتر 11ميل التروبوسفير ثالثاً :الستراتوسفير : في طبقة الستراتوسفير هناك زيادة طفيفة في درجة الحرارة مع زيادة اإلرتفاع فوق سطح األرض وال توجد في هذه الطبقة أي غيوم .تمتد طبقة الستراتوسفير بين 50-17كم فوق سطح األرض .ويوجد غاز األوزون في هذه الطبقة وهو شكل من أشكال غاز األكسجين وهو بالغ األهمية لبقائنا ألنه يمتص الكثير من األشعة فوق البنفسجية القادمة مع اإلشعاع الشمسي. رابعاً :التروبوسفير : التروبوسفير هو اإلسم الذي يطلق على أدنى طبقة في الغالف الجوي ألي كوكب .على كوكب األرض ،تنحصر هذه الطبقة بين مستوى سطح األرض (مستوى سطح الماء) إلى ارتفاع يصل إلى حوالي 17كم .وتحدث ظواهرالطقس وتكون الغيوم في طبقة التروبوسفير .وتميل درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير إلى االنخفاض مع زيادة اإلرتفاع عن سطح األرض. تكون الغالف الجوي : ُّ تشكل الغالف الجوي لألرض بسبب عملية تفريغ الغازات ،وهي العملية التي تنطلق فيها غازات مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وثاني أكسيد الكبريت والنيتروجين من داخل األرض بسبب البراكين وغيرها من العمليات .وأثرت طبيعة وأشكال الحياة على األرض على تكوين الغالف الجوي منذ ذلك الوقت. ويطلق مصطلح الطقس على الظروف اليومية في الغالف الجوي بينما يعني مصطلح المناخ متوسط األحوال الجوية على المدى الطويل .نحن نعلم أن مناخ األرض قد تغير على مدى آالف السنين نتيجة لعوامل كثيرة تشمل االختالفات في الطاقة الناتجة من الشمس والتغيرات في مدار األرض وميالنها والنشاط البركاني .وتُعرف هذه االختالفات الطبيعية في مناخ األرض بتغير المناخ. 40 40 سوف تعمل اآلن بشكل ثنائي مع شريك آخر في المهام التالية جميعها. مهمة :1 سوف يعطيك معلمك ورقة معلومات. • على ورقة المعلومات الخاصة بك ،بقلم ملون ،ظلل أهم المعلومات المتعلقة بكيف تؤثر تيارات الهواء العالمية على تغير المناخ. • استخدم المعلومات المظللة إلنشاء ملصق بقياس .A3 • اعرض ملصقك على زمالئك في الصف ،و بيِّن لهم المجال الذي ركزت عليه و اشرحه لهم . مهمة :2 • اقرأ الصفحة ُ األولى من ورقة العمل الخاصة باإلحترار العالمي. • أكمل المهمة على الصفحتين 2و.3 مهمة :3 • اتبع التعليمات لعمل واختبار األمطار الحمضية. • خطط لبحث تجريبي حول تاثير األمطار الحمضية على النباتات ثم نفذه .عليك أن تقوم بمراقبة شتالتك بشكل يومي. • حلل وقوّم نتائجك. مهمة :4 ّ • مع شريكك ،حلل البيانات على ورقة النشاط. • إنضم إلى فريق آخر من المجموعات الثنائية وناقشهم في التفسيرات الخاصة للبيانات. • ما اإلستنتاجات المشتركة التي توصلتم إليها حول الرسم البياني؟ • شارك أفكارك مع الصف .هل الجميع لديهم التفسير نفسه؟ • هل كافة التفسيرات متفقة مع بعضها البعض؟ • لماذا أولماذا ال ؟ • ما األسئلة االضافية التي لديك حول البيانات؟ مهمة :5 • يجب عليك تصميم كتيب معلومات حول الغالف الجوي لألرض لطالب الصف السادس في السنة القادمة .سوف يخبرك معلمك ما الذي يجب عليك عمله بالضبط. • إستخدم اآلن ورقة "نجمتين وأُمنية" لمراجعة عمل مجموعة أُخرى( .النجمتان هما شيئان أو عنصران تقرر أنه قد تم القيام بها بشكل جيد ُ واألمنية تمثل تحسنا كنت ترغب في أن يكون قد تم انجازه). 41 النشاط الثالث الغالف األرضي (اليابسة) التقصي مجال التركيز الرئيسّ : األهداف التعلمية للنشاط تقص. • تطبق المهارات العلمية لتخطيط وتنفيذ ٍّ • تجمع وتحلل وتقوِّم البيانات األولية. • تصف اآلثار اإليجابية والسلبية للتطورات العلمية والتكنولوجية. • تصف وجهات النظر المختلفة حول التطورات العلمية والتكنولوجية التي يمكن ان تتبناها مجموعات مختلفة من الناس بحسب تاثرهم بها. • تصف القضايا األخالقية أو المعنوية المرتبطة بالتطورات العلمية والتكنولوجية. تتغير صخور األرض باستمرار بسبب عمليات مثل التعرية والتجوية وحركات األرض الكبيرة .يتم تدوير الصخور تدريجيا على مدى ماليين السنين .على سبيل المثال ،يمكن أن تتغير الصخور الرسوبية إلى صخور متحولة .وهذه الصخور المتحولة قد تتعرض إلى عوامل التجوية وتتفتت إلى قطع تنتقل في الهواء إلى أماكن بعيدة .ويمكن أن تستقر هذه القطع في البحيرات أو البحار وتشكل في نهاية المطاف صخوراً رسوبية جديدة .كما أن هناك مسارات محتملة عديدة في دورة الصخور. دورة الصخور: تظهر العمليات التي تتم في دورة الصخور في الرسم أدناه : التجوية والتعرية النقل والترسب إرتفاع بطيء إلى سطح األرض صخور نارية سطحية صخور نارية جوفية ترسيب ُّ والتصخر الضغط الصخور المتحوّلة الصخور الرسوبية دفن درجة الحرارة العالية والضغط اإلنصهار الصهارة من القشرة والوشاح المنصهرين 42 42 مهمة :1 سوف تنفذ االنشاط الخاص بدورة الصخور في مجموعات رباعية ينبغي عليك اآلن أن تفهم المصطلحات الرئيسة التالية: الترسيب :يكوّن طبقات أو دقائق صخرية اإلنضغاط :يضغط الطبقات معا ُّ إلتحام الدقائق معا التصخر : الصهارة :الصخور السائلة عندما تتحرك مساحة من الصخور إلى األعلى ببطء ،بسبب الصخور التي تتشكل في االسفل و تدفعها الى األعلى الرفع : عملية تفتت الصخور على سطح األرض التجوية : تقوم الرياح والمياه بنقل الدقائق الصخرية المتكسرة بعيداً. التآكل : تنقل األنهار والجداول دقائق الصخور إلى أماكن أخرى النقل : الترسب :تغوص دقائق الصخور وتستقر في قاع البحيرات والبحار. الصخور مكونة من حبيبات .وهذه الحبيبات مكونة من معادن والتي هي مركبات كيميائية .و قد تختلف الحبيبات المكونة للصخر في أحجامها وأشكالها وألوانها . في بعض أنواع الصخورتكون الحبيبات متشابكة معا بشكل محكم ،كما في صخر الجرانيت .بينما بعض األنواع األخرى من الصخور تكون حبيباتها دائرية كما في الحجر الرملي. أي نوع من الصخور سوف يتأثر بالتجوية بشكل اكبر؟ الحجر الرملي حبيباته مستديرة الزوايا الغرانيت حبيباته متشابكة الصخور المسامية هي الصخور المكونة من حبيبات دائرية يكون بداخلها فجوات بين هذه الحبيبات .وهذا يعني أن المياه يمكن أن تدخل في الفجوات وسوف تكون الصخرة قادرة على امتصاص الماء ،وتسمى مثل هذه الصخور بالصخور المسامية. أما الصخور المكونة من بلورات متشابكة فهي ال تحتوي على فجوات تسمح بدخول الماء ،وبالتالي فهي ليست صخوراً مسامية. تقص حول مسامية الصخور مهمة ( 2أ) :سوف تعمل اآلن مع شريك لتنفيذ ٍّ • ِز ْن عينات الصخور التي لديك قبل وبعد غمرها بالماء لمدة خمسة دقائق. • فسر نتائجك بنا ًء على خصائص كل صخرة. . 43 مهمة ( 2ب): سوف تقوم اآلن بحساب كثافة عينات الصخور المتوافرة لديك . • ما القياسات التي يجب أن تقوم بها لعمل ذلك؟ • كيف ستقوم بذلك؟ • هل يوجد ارتباط بين الكثافة والمسامية؟ • هل تستطيع تفسير ذلك؟ مهمة ( 2ج): • إصنع محلول مطر حمضي كما فعلت في المهمة 3من النشاط .2 • خطط ّ ونفذ تقصيًّا حول تاثير المطر الحمضي على الحجر الكلسي. مهمة ( 2د): • إمأل عبوة زجاجية بالماء. • ضع على العبوةغطا ًء محكماً. • ضع العبوة في المُجمِّد (الفريزر) لمدة 24ساعة. • ماذا حدث؟ • إستعمل هذه النتيجة لتفسير ظاهرة التجوية بسبب التجمد. مهمة 3 ً ً • أُكتب ملخصا قصيرأ عن كيفية تكوّن االحافير. • إتبع االرشادات لصنع ُ األحفورة الخاصة بك. مهام إضافية • فسر لماذا توجد األحافير في الصخور الرسوبية فقط. • إبحث عن كيفية حدوث الزالزل ولماذا تحدث في مناطق معينة أكثر من غيرها. • إبحث في كيفية تحديد المناخ قديماً باستخدام أدلة من االحافير. 44 44 النشاط الرابع الغالف الحيوي التقصي مجال التركيز الرئيسّ : األهداف التعلمية للنشاط • تطبق وتستخدم المعرفة في سياقات مألوفة لشرح مدى تأثير المناخ على الكائنات الحية وتبني نموذجاً لمحيط حيوي. ٍ تتقصى وتحلل وتقوِّم أنماط واتجاهات المناخ والكوارث الطبيعية ،واالنقراض • ً • تحلل وتقوِّم البيانات الثانوية لتكوين فرضية مدعمة باألدلة. • تتبادل المعارف العلمية واألفكار على نحو فعال. الغالف الحيوي هو الجزء البيولوجي من نظام األرض ،ويشمل جميع الكائنات الحية على األرض باالضافة إلى المواد العضوية الميتة الناتجة عن الكائنات الحية بعد موتها. "أغلفة" أنظمة األرض الغالف الجوي الغالف الصخري المحيط البشري الغالف الحيوي الغالف الجليدي الغالف المائي مفهوم الغالف الحيوي هو مفهوم مألوف في العديد من التخصصات العلمية بما في ذلك علم الفلك والجيوفيزياء والجيولوجيا والهيدرولوجيا والجغرافيا البيولوجية ،ولكنه مفهوم أساسي في علم البيئة وعلوم األرض والجغرافيا الفيزيائية .يتفاعل الغالف الحيوي ويتبادل المادة والطاقة مع االغلفة األخرى لألرض. 45 يساعد الغالف البيئي على تنشيط تدوير الكربون والنيتروجين والفوسفور والكبريت وغيرها من العناصر .الغالف الحيوي هو "النظام البيئي العالمي" المكون من جميع الكائنات الحية على األرض التي تقوم بالعديد من الوظائف البيولوجية (الحيوية) ،بما في ذلك التنفس والبناء الضوئي والتحلل. والغالف الحيوي في حالة تغيير مستمر ،فهو يخضع لدورات موسمية في اإلنتاجية األولية (على سبيل المثال البناء الضوئي) وكذلك في العمليات البيولوجية التي تقوم على الطاقة المستخلصة أثناء البناء الضوئي. لقد تكوّن الغالف الحيوي كما نعرفه اآلن على مراحل منذ بدء خلق األرض ،حيث كانت الظروف الجوية عندها تشبه تلك التي على الكواكب المجاورة لنا مثل المريخ والزهرة (ثاني أكسيد الكربون بشكل رئيسي) .مليارات السنين من البناء الضوئي بواسطة النباتات أطلقت األكسجين من ثاني أكسيد الكربون هذا وكونت الكربون في رواسب الكربون .ونتج في نهاية المطاف الغالف الجوي الغني باألكسجين الذي لدينا اآلن. وقد أدت التفاعالت طويلة األمد بين الغالف الحيوي والنظم األرضية األخرى إلى تأثر كافة أجزاء سطح األرض بالتغيير من قبل الكائنات الحية ،فاألرض هي الكوكب الحي ،حتى من وجهة النظر الفيزيائية والكيميائية. واآلثار التي يحدثها تغير المناخ على النباتات والحيوانات يصعب قياسها .وهناك أنواع كثيرة من الكائنات تقطن شقوقاً ً بيئية معينة، وحتى التغيرات الصغيرة في المناخ قد تسبب تغيرات هائلة في بيئتها أو توفر الطعام لها .في الماضي ،كان يمكن للحيوانات أن تستجيب لهذه التغيرات باالنتقال من مكان إلى آخر ،اما في العالم المعاصر فقد وضعت قيود على طرق الهجرة بسبب التطور العمراني في األراضي مما زاد من صعوبة استجابة بعض األنواع للتغييرات المناخية .باالضافة إلى ذلك قد يؤدي إختفاء مفترس رئيس أو فريسة رئيسة إلى خلل في السالسل الغذائية والشبكات الغذائية .ويمكن لعمليات أخرى أيضا ان تلعب دوراً مهما في السيطرة على مناخ األرض ،ويمكن للتغيرات في كمية الجليد والثلوج والنباتات التي تغطي سطح األرض أن تعمل على تغيير المناخ .وعلى سبيل المثال ،تغيير كمية ثاني أكسيد الكربون التي تستهلكها النباتات أو تغيير نسبة حرارة الشمس التي تمتصها األرض قد تكون ضمن هذه العوامل .ويمكن ان تساعد األدلة البيولوجية الباحثين على فهم هذه العمليات .ويحتفظ الناس في بعض األحيان بسجالت توفر أدلة على أنماط المناخ مثل حدوث تغيير مواعيد هجرات الطيور أو موعد بداية فصل الربيع .وحتى حلقات االشجار وعظام وقشورالسمك المحفوظة في رواسب المحيطات تذهب إلى أبعد من ذلك وتعد مؤشرات قيِّمة لتغير المناخ. مهمة 1 مجموعتك لديها ورقة من القياس الكبير وقلم تخطيط .في الوقت المخصص يجب أن تكتبوا اكبرعدد ممكن من اإلجابات لألسئلة التالية : • كيف يؤثر تغير المناخ على الكائنات الحية؟ • ما األنشطة الطبيعية التي تؤدي إلى إضطراب في مناخ األرض؟ عند إشارة معلمك عليك تمرير الورقة إلى المجموعة التالية .إقرأ اإلجابات على الورقة التي تلقيتها وأضف إليها إجابات من إعدادك مرر الورقة إلى المجموعة التالية واستمر في هذا حتى تحصل على ورقتك األصلية مرة أخرى. دون تكرار .عند إشارة معلمك ّ مهمة 2 • ما أهمية وجود غالف حيوي متوازن ومستقر؟ • سوف تعمل اآلن في مجموعات رباعية .كل فرد في المجموعة سيكون لديه ورقة معلومات مختلفة .إقرأ ورقتك بعناية ثم شارك معلوماتك مع بقية أفراد المجموعة .يمكنك تسجيل أي معلومات جديدة على ورقتك. • ناقش واتفق مع أفراد مجموعتك مكونات غالفك الحيوي وسجل ذلك على ورقة بيانات الغالف الحيوي. • إتبع التعليمات بدقة إلعداد غالفك الحيوي. • سجل مالحظاتك على فترات محددة. 46 على مدى 540مليون سنة مضت ،شهدت الحياة على األرض خمس عمليات انقراض جماعي رئيسة .ويقدر إختفاء ٪ 75أو أكثر من جميع أنواع الكائنات في بضعة ماليين من السنين أو أقل ،وذلك في كل مرة من عمليات اإلنقراض مهمة 3 • ضمن مجموعتك ،اتبع اإلرشادات لبناء مقياس زمن جيولوجي. • ما المعلومات األساسية التي اكتسبتها من هذا؟ اختفت الديناصورات في نهاية العصر الطباشيري ويحاول العلماء حل لغزانقراضها من خالل دراسة األحافير والمكونات الصخرية. لكن هذه ال تعطي جميع الحقائق ،لذلك يقوم العلماء بتحليل األدلة التي يحصلون عليها من هذه األدلة ويبنون عليها فرضياتهم .وأحياناً يستخدم علماء مختلفون األدلة نفسها ولكن يتوصلون إلى استنتاجات مختلفة .لذلك توجد لدينا نظريات مختلفة حول ما حدث. النظريات المختلفة حول السبب في انقراض الديناصورات هي : • عن طريق نيزك أو مذنب ضرب األرض • إندالع بركان عمالق • عن طريق المنافسة بين الديناصورات والثدييات • بسبب التغيرات المناخية. لم يتفق العلماء أيضاً على المدة الزمنية التي استغرقتها عملية االنقراض .يظن البعض أنها حدثت في أيام معدودة بينما يظن البعض اآلخرأنها استغرقت مئات األجيال خالل ما يزيد عن نصف مليون سنة. يجب على أي نظرية انقراض األخذ بعين اإلعتبار عمليات اإلنقراض التي وقعت في البحر بما في ذلك بعض أنواع المحار والرخويات ،تماما كاهتمامها باإلنقراض على األرض. لم تقتل عملية اإلنقراض في ذلك الوقت جميع الحيوانات والحياة النباتية ونجا العديد من أنواع الحيوانات كاألسماك والضفادع والسالحف والتماسيح والطيور والثدييات. إضطر العلماء الستخدام األحافير إليجاد أسباب مقنعة للجميع حول سبب االنقراض. 47 مهمة 4 • إبحث في النظريات المتنافسة حول سبب انقراض الديناصورات؟ برأيك ما النظريات االكثر احتمالية ولماذا؟ مهمة 5 • أُكتب مقالة لمجلة علمية تشرح فيها سبب عمليات اإلنقراض الجماعية. النشاط الخامس إضطرابات المناخ مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط ً تقصي إجابته باستخدام نموذج بسيط. • تُثير سؤاال حول موضوع تدفقات الحمم البركانية يمكن ّ • تخطط للتقصي وتنفذه. • تتقصى في تركيب البركان وتأثير االنفجارات البركانية على المناخ العالمي. • تتقصى كيف تسبب اإلنفجارات البركانية والزالزل أحداثاً مناخية كبيرة مثل موجات المد البحري العاتية (تسونامي). في النشاط ، 4تعلمت عن النظريات المحتملة إلنقراض الديناصورات .وكانت أحدى هذه النظريات تفترض أن اإلنقراض الجماعي تم بفعل مذنب أو نيزك اصطدم باألرض .في حالة مستبعدة الحدوث حيث يضرب كويكب متوسط الحجم مياه المحيطات ،ما الذي قد يحدث؟ بعض اآلثار يمكن أن تكون: • أضرار في األرض ناجمة عن اإلنفجار مثل تشكيل حفرة أو تدمير الغابات وغيرها. • الزالزل. • الحرائق والدخان وانطالق السخام. • موجات المد البحري العاتية (تسونامي). • حقن بخار الماء في الجو. • ضياع األوزون. • إنتشار دقائق الغبار واألوساخ في الهواء. • إنطالق الكبريت من داخل الكويكب الذي اصطدم باالرض. • قذائف من الشظايا تدخل مجدداً في الغالف الجوي و تظهر مشتعلة كما ُّ الشهب. • تحمض مياه المحيطات. 48 48 وكلما كان الكويكب أكبر كان تأثيره أكبر .وقد يعني هذا ،في أسوأ الحاالت ،أن تصبح الرؤية معدومة وأن ال يتم البناء الضوئي وحدوث موجات مد ضخمة (تسونامي) يمكن أن تستنزف المحيطات وتدمر ً دوال /قارات بأكملها. • لكل من اآلثار أعاله ،ماذا يمكن أن يكون التأثير الناتج على المحيط الحيوي؟ تنفجر النجوم القديمة وباستمرارفي مكان ما في الكون مطلقة كميات هائلة من الكتلة والطاقة .وتنقسم هذه النجوم المتفجرة (السوبرنوفا) عموما إلى نوعين :النوع الثاني منها هي نجوم عمالقة نفد منها الهيدروجين فانهارت على ذاتها وأطلقت كميات هائلة من الطاقة .أما النوع األول فهو نجوم بيضاء صغيرة تراكمت فيها كتلة عالية وانهارت على شكل ثقوب سوداء .ومن بين اإلثنين يمثل النوع االول النجوم ذات االنفجارات األكثر قوة. ً ُ عندما تنهار النجوم تصبح مسطحة على شكل أقراص .وتشكل هذه األقراص كتال منطلقة بسرعة فائقة ،والجزء األكبر من طاقة النجم المتفجر تحمله هذه الكتل فائقة السرعة. بناءاً على ذلك ماذا تتوقع أن يحدث إذا انفجر نجم بالقرب من األرض؟ ما ينتج عادة عن النجوم المتفجرة يكون في الغالب فوتونات (أشعة جاما ،واألشعة السينية ،وغيرها) ،والنيوترينوات وبروتونات سريعة جداً (األشعة الكونية) وأمواج اهتزازية سريعة صادرة عن المادة المعتمة ( ال تخضع لقوانين النسبية ) .ومن الواضح ان واحدة فقط من هذه االمور كافية ألن تدعونا للقلق. تُصدر النجوم المتفجرة مزيجاً من الضوء عالي الطاقة ،يشمل جميع أنواع الضوء من األشعة فوق البنفسجية إلىأشعة جاما وبكميات كبيرة .وإذا كان هذا اإلشعاع قوياً بما فيه الكفاية ،فإن بإمكانه أن يدمر الطبقة العليا من غالفنا الجوي التي تحمينا من هذا النوع من اإلشعاع بشكل يومي .وتمنع طبقة األوزون مرور معظم األشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس مما جعلنا نعيش على األرض بأمان لماليين السنين .أمّا إذا سقطت كمية كبيرة من اإلشعاع (مثل تلك الصادرة عن النجوم المتفجرة) على الغالف الجوي فإنه هذا اإلشعاع سيبدأ بتمزيق هذه الطبقة الواقية مما يجعل الحياة على األرض مهددة وغير آمنة. من االحداث األكثر احتماال والتي يمكن أن تؤثر بشكل أكبر على مناخ األرض يأتي اإلنفجار البركاني .وكلما كان البركان أكبر كانت األضرار المحتملة على المناخ والغالف الجوي أكبر .والبركان الفائق هو البركان الذي يُخرج وينشر الرماد والحمم البركانية أو غيرها من المواد بكمية أكبر من 1000كيلو متر مكعب وهذا يجعل الضرر الناتج عنه أكبر بآالف المرات من معظم اإلنفجارات. ومن األمثلة على البراكين الفائقة ،البركان االندونيسي "توبا" والبركان األمريكي "يلوستون" أو الحجر األصفر. مهمة : 1 تقصي تدفقات الحمم :سوف تستخدم في هذا النشاط خليط الكعك لمحاكاة تدفق الحمم السطحي .عندما يُسكب خليط الكيك على سطح مائل فإن أول شيء يجب أن تفعله وقبل أي شيء هو أن تالحظ ُ تشكل قنوات ومعالم مميزة واضحة في التدفق .يختلف سمك الخليط المتدفق مع درجة اإلنحدار والوقت والمكان وكمية الخليط المسكوبة .ويمكن إختبار هذه المتغيرات من خالل قياس سماكة وعرض الخليط مع مرور الوقت المنقضي منذ بداية التدفق. اإلجراءات : حرك خليط الكعك الجاف مع االماء في دلو ،ويمكن استخدام كتل قليلة لهذه الغاية. • ّ • ثبت اللوح بحيث يكون مرتفعاً من أحد طرفيه ليميل بزاوية 15درجة (إستخدم المنقلة لتحديد الزاوية) .تأكد من أن اللوح ثابت جيداً. • ارفع دلو خليط الكعك على ارتفاع حوالي 10سم من النهاية العليا للمنحدر( .سوف يساعد هذا في منع الخليط من اإلنسكاب بطريق الخطأ على األرض). 49 • حافظ على الدلو دائما على ارتفاع حوالي 10سم فوق قمة المنحدر وصب الخليط ببطء .من المهم الحفاظ على معدل السكب ثابتاً قدر االمكان. • إبدء تشغيل ساعة التوقيت عندما تمر مقدمة الخليط من خط الصفر(.خط يرسم على لوح الخشب من األعلى) • راقب تدفق الخليط أثناء انتشاره وسيالنه إلى األسفل وسجل الوقت كلما قطع الخليط مسافة 10سم .على أي مسافة من مقدمة التدفق يتضح لك وجود قناة مميزة يسير فيها الخليط؟ • سجل الوقت عندما تنتهي من سكب الخليط من الدلو (الخليط سيستمر في التحرك والتدفق). مهمة : 2 • سوف تعمل في مجموعة رباعية إلنتاج كتيب بقياس A4يتحدث عن "بعض أسباب تغير المناخ" .سوف يُتاح لمجموعتك اختيار كمية من األوراق الكبيرة ( A3أو أكبر) واالوراق الملونة .سوف يشرح معلمكم المهمة وسوف تتفقون على معايير النجاح للمشروع .وإذا كان لديكم اتصال باإلنترنت يمكنكم إجراء البحوث الخاصة بكم .يجب أن يتضمن كتيبكم معلومات عن ارتطام الكويكبات واالنفجارات البركانية والنجوم المتفجرة. • سوف تقوم اآلن مجموعتك بتقييم عمل مجموعة أخرى في ضوء المعايير المتفق عليها للنجاح وإستخدام ورقة "نجمتين وامنية". (النجمتان هما شيئان أو عنصران تقرر أنه قد تم القيام بهما بشكل جيد ُ واألمنية تمثل تحسنا كنت ترغب في أن يكون قد تم انجازه). مراجعة الوحدة والتأمل فيها إشرح ما تعلمته في هذه الوحدة عن: • تغير المناخ بما في ذلك التأثير على الغطاء الجليدي القطبي. • كيف يؤثر المناخ على الكائنات الحية وكيف تؤثر الكائنات الحية على المناخ. • إنقراض الديناصورات. • كيف تؤثر تيارات الهواء العالمية على المناخ بما في ذلك تيارات الحمل الحراري الهوائي والتيار النفاث وإنتشار التلوث (الطبيعي واالصطناعي) • األدلة على تغير المناخ بما في ذلك أدلة الجليد. • دورة الصخور. • الطاقة الحرارية األرضية ( الجوفية ). تطوير إضافي إبحث في كيفية ُّ تشكل أمواج المد العاتية (تسونامي) وتأثيرها على البيئة. َّ تحد نفسك • ما الدليل على ارتطام نيزك باألرض؟ • إبحث في اإلنقراضات الشاملة الجماعية. -1هل هناك نمط معين حول متى يحدث االنقراض الجماعي؟ -2هل هناك عالقة بين حجم الكائن واالنقراض؟ -3لماذا يؤثر الحجم على زيادة احتمالية أن ينقرض كائن حي معين؟ -4إستكشف إمكانية أن نكون في فترة من االنقراض الجماعي اآلن. 50 50 الوحدة الرابعة الفضاء 51 حول هذه الوحدة األهداف التعلمية للوحدة • تدمج فهمك ألنظمة الشمس واألرض و القمر • تستكشف كيف يستخدم العلماء مجموعة متنوعة من األدوات لدراسة النظام الشمسي وما وراءه • تنظر في كيفية جمع األدلة حول النظام الشمسي وتفسيرها • تفهم الطرق التي يعمل بها العلماء حاليا وكيف كانوا يعملون في الماضي • تنشيء وتستخدم نماذجاً الستكشاف أفكار حول أنظمة الشمس واألرض والقمر • تستخدم نماذجاً لدراسة ظواهر مثل الكسوف وتغير الفصول • تستخدم البيانات التي جمعتها من مصادر متنوعة الستخالص نتائج واإلجابة عن أسئلة حول المجموعة الشمسية والنجوم • تقارن بين مختلف األجسام الموجودة في الفضاء • تميز بين الكواكب واألقمار والشمس والمذنبات والكويكبات والنجوم وتعرف أحجامها النسبية وطبيعة حركتها • تذكر المعلومات أواألفكار العلمية وتحللها وتفسرها وتطبقها وتطرح أسئلة حولها • تُجري المقارنات وتستخلص اإلستنتاجات • تشرح اإلستنتاجات باستخدام المعرفة والفهم العلمي • تحلل وتفسر البيانات األولية والثانوية • تقوِّم مدى قوة األدلة التي تم الحصول عليها • تعرض البيانات على شكل خط بياني وتفسرها • تقدم استنتاجاتك إلى اآلخرين. موضوع هذه الوحدة هو الفضاء .منذ آالف السنين كانت السماء ليال موضع مراقبة دائمة .ومن أجل هذه الغاية قام علماء الفلك بتطوير مجموعة متنوعة من األدوات بما في ذلك المنظار الفلكي (التلسكوب) وذلك لرؤية المزيد من مكونات الكون عن كثب. مراقبة الفضاء هذه تساعدنا على فهم كيفية عمل الكون وما يحدث في الفضاء. ال يوجد هواء في الفضاء ،فالفضاء هو فراغ تام حتى لو صرخت فيه لن يسمعك أحد ألن الموجات الصوتية ال يمكن أن تنتقل في الفراغ .تختفي طبقة الهواء التي تحيط بكوكبنا عند ارتفاع حوالي 100كم فوق سطح األرض وعند هذا المكان يبدأ "الفضاء الخارجي" .إن وجود الهواء في الغالف الغازي هو الذي يعمل على بعثرة وتشتيت أشعة الشمس ويجعل السماء تبدو زرقاء .إن عدم وجود الهواء في الفضاء الخارجي يجعله يبدو مساحة سوداء تتخللها النجوم .نفكر دائما في الفضاء على أنه مساحة فارغة تماما لكن الفجوات الهائلة بين الكواكب والنجوم يملؤها القليل جدا من الغازات والغبار. 52 52 نظامنا الشمسي ،بما في ذلك األرض والشمس والقمر وكذلك الكواكب األخرى ،والنجوم واألقمار ،هي مجرد جزء صغير من الكون المستمر بالتوسع دائماً .ويمكن أيضا العثورعلى اجسام اخرى في الفضاء مثل المذنبات والكويكبات والكواكب القزمة .وقد تمت مراقبة هذه االجسام عن كثب من ِقبل علماء الفيزياء الفلكية وذلك باستخدام مجموعة متنوعة من األجهزة وهي تُ ُّ عد موضوعا شيّقًا للدراسة. سوف تقوم في هذه الوحدة بتجميع أفكارك حول أنظمة األرض والشمس والقمر ،وسيطلب إليك إنشاء وإستخدام نماذج لتفسير ظواهر كونية مثل تتابع الفصول والكسوف وذلك من أجل تعميق فهمك للفضاء. سوف تاخذ بعين االعتبار كيف قام العلماء بجمع أدلة حول النظام الشمسي وكيف تساعد النماذج على تفسير حدوث الليل والنهار وأطوال فصول السنة على كواكب مختلفة. سوف تكون قادراً على شرح النظام الشمسي ،وذلك باستخدام أنماط البيانات التي تم جمعها حول األرض والكواكب األخرى وإجراء مقارنات بين أحجام األجسام وخصائصها المختلفة في النظام الشمسي نسبة إلى بعضها البعض. المعرفة السابقة • الشمس واألرض والقمر جميعها كروية الشكل تقريباً. • يبدو موقع الشمس وكأنه يتغير خالل النهار ،ويتغير الظل بنا ًء على ذلك. • الليل والنهار مرتبطان بدوران األرض حول محورها. • األرض تدور حول الشمس مرة واحدة في السنة ،وان القمر يدور حول األرض مرة واحدة كل 28يوماً تقريباً. 53 النشاط األول كيف نتعرف الفضاء؟ مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تدرك أن علم الفلك هو الدراسة العلمية لجميع األجسام التي تقع وراء عالمنا. • تستخدم مصادر ثانوية لجمع المعلومات حول كيف تغير فهمنا للكون. • تحلل المعلومات البحثية من أجل تقديم الدليل على الفهم العلمي للنظام الشمسي. • تقدم الحجج التي تدعم الرأي القائل بأن الشمس هي مركز الكون. جمع علماء الفلك مالحظات تفصيلية وبيانات باستخدام مجموعة متنوعة من األدوات ،واستخدموا األدلة التي جمعوها لتغيير مفهومنا عن الكون .لقد اكتشفوا بأن أرضنا هي جزء من النظام الشمسي الواقع على حافة مجموعة من عدة باليين من النجوم. الفضاء وعلم الفلك يتطلبان نهجا فريدا بسبب النطاق الواسع للفضاء ويعتمدان على مراقبة دقيقة للغاية ونظريات وتكنولوجيا ونماذج حول كيفية عمل الكون. أقدم مخطط معروف للمنظار الفلكي ( التلسكوب ) قدمه العالم جيوفان باتيستا ديال بورتا في رسال ٍة له كتبها عام 1609م 1018/هـ َّ مكن تطوير التلسكوب في القرن السابع عشر علماء الفضاء من رؤية الفضاء بشكل أكثر دقة .ظهر التلسكوب للمرة األولى في ُ هولندا وكان يُنسب إلى رجل يدعى هانز ليبرهي ،وتكون من عدسة محدبة وأخرى مقعرة في أنبوب استطاع تكبير األشياء ثالث أو أربع مرات. أجرى األستاذ اإليطالي التجريبي الشهير جاليليو جاليلي تطويرات أخرى على التلسكوب برفع قوة التكبير وزيادة جودة الصورة. وكان أول تلسكوب صنعه جاليليو مجرد أنبوب يحتوي على عدستين .وقبل هذه المالحظات الدقيقة الفاحصة ،كان الناس يعتقدون أن األرض ثابتة وأن الشمس تدور حول األرض ومع استخدام تلسكوبات جاليليو تم دعم المشاهدات بأن الكواكب جميعها تدور حول الشمس .ويمكننا اآلن رؤية أعداد كبيرة من النجوم في درب التبانة وغيرها والتي تمتد في الفضاء إلى مسافات شاسعة. وقد ساهم الفلكيون على مر التاريخ بأفكارهم حول الكون .إبحث في مجموعتك الخاصة عن علماء الفضاء وعن كيفية مساهمتهم في فهم النظام الشمسي. جاليليو جاليلي ( 1642-1564م1042-971 /هـ) عالم فيزياء وفلك إيطالي 54 54 جاليليو جاليلي 1642-1564 جوهانس كيبلر 1630 -1571 نيكوالس كوبرنيكوس 1543 -1473 إدوين هابل 1953-1889 سير ويليام هيرشل 1822 - 1738 سير اسحق نيوتن 1727 -1643 لماذا تعد دراسة النظام الشمسي مختلفة جداً عن البحث العلمي المتبع في الدراسة على سطح األرض؟ في الجدول الموجود في الصفحة التالية سوف تجد اثنين من اآلراء المتعارضة. .1ينص على أن األرض هي مركز النظام الشمسي. .2ينص على أن الشمس هي مركز النظام الشمسي. هل يمكنك إضافة مزيد من األدلة على وجهة النظر األولى؟ بإستخدام مهاراتك في البحث هل تستطيع ايجاد المزيد حول األفكار التي من شأنها أن تدعم الرأي القائل بأن الشمس هي مركز النظام الشمسي؟ ً حاول أن تجد ما الذي كان ادوين هابل قادرا على إضافته إلى النظريات حول الكون. 55 ألكون فكرة ،نموذج أو نظرية -1األرض هي مركز الكون (وجهة نظر مركزية األرض ، وجميع األجسام األخرى تدور حول األرض) ـ أرضي المركز دليل يدعم هذه النظرية • الشمس والقمر والنجوم والكواكب التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة تبدو كل يوم وهي تدور حول األرض ولذلك يجب أن تكون األرض هي مركز هذا النظام. • األرض ال يبدوانها تنتقل من مكانها من وجهة نظر مراقب مرتبط بها فهي مستقرة وجسم صلب في حالة سكون تام. • .......................................... • .......................................... • .......................................... -2الشمس هي مركز الكون (وجهة نظر مركزية الشمس ، األرض وجميع الكواكب األخرى تدور حول الشمس الثابتة) ـ شمسي المركز كيف تستطيع أدوات الرصد المتطورة تغيير تفكير الناس حول الفضاء؟ ما المشاهدات التي يمكن مشاهدتها اآلن ولم يكن من الممكن مشاهدتها قبل 100سنة؟ ما نوع المعلومات التي جمعها علماء الفيزياء الفلكية ولماذا ُّ تعد هذه المعلومات مهمة بالنسبة لنا؟ 56 56 النشاط الثاني إصنع تلسكوبك الخاص مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلمية للنشاط • تميز الفروق بين المنظار الفلكي الكاسر (التلسكوب الكاسر) والمنظار الفلكي العاكس (التلسكوب العاكس) • تعرف كيفية إستخدام التلسكوبات للضوء لتمكين علماء الفلك من رؤية األشياء البعيدة حسن تلسكوباً • تصنع و تستخدم وتُ ّ • تبحث في العوامل التي تؤثر على كفاءة التلسكوب. المنظار الفلكي هو عبارة عن أداة تجعل األجسام البعيدة تبدو قريبة .ويوجد نوعان رئيسان من التلسكوبات أو المناظير: • المنظار الفلكي الكاسر الذي يستخدم عدسات تعمل على تجميع الضوء القادم من األجسام البعيدة وتكبير صورتها. • المنظار الفلكي العاكس الذي يعكس الضوء المرئي بواسطة سلسلة من المرايا مكونة من مرآتين أو أكثر مما يزيد من حجم الصورة قبل أن تصل إلى العدسات الموجودة في العدسة العينية .معظم التلسكوبات الكبيرة اليوم هي من نوع تلسكوبات اإلنعكاس. • هل بإمكانك ان تفكر بأسباب ذلك؟ في التلسكوب الكاسر تسمى العدسة التي تكون بجوار العين بالعدسة العينيّة وعادة ما تكون ذات بعد بؤري قصير او مكونة من عدة عدسات .وتسمى العدسة الموجودة في الطرف اآلخر من التلسكوب العدسة الشيئيّة .يتم تجميع وتركيز الضوء الصادر من جسم بعيد بواسطة العدسة الشيئيّة لتشكيل صورة أمام العدسة العينيّة .تعمل العدسة العينيّة بمثابة أداة تكبير وتقوم بتضخيم الصورة .يمكن حساب درجة التكبير للتلسكوب بتقسيم البعد البؤري للعدسة الشيئيّة على البعد البؤري للعدسة العينيّة. المنظار الفلكي الكاسر المرآة الرئيسة في التلسكوب العاكس تكون مقوَّسة بحيث يرتد الضوء عنها بالزاوية الصحيحة متجهاً إلى المرآه الثانوية ومن هناك يمر الضوء إلى العدسة العينيّة التي تحني الضوء باتجاه العين. تحذير :ال تنظر ابداً للشمس من خالل التلسكوب أو أي اداة عينيّة أخرى فقد تدمر بذلك عينك بشكل دائم. المنظار الفلكي العاكس 57 57 النشاط الرئيس ً ً إصنع واختبر تلسكوبا كاسرا .اعمل في مجموعة ثنائية أو رباعية. سوف تحتاج إلى أألدوات التالية: • عدستين من حجمين مختلفين( .عدسة شيئية كبيرة محدبة وعدسة عينيّة صغيرة محدبة أو مقعرة .العدسة العينيّة يجب ان تكون أقوى). • أنبوب من الورق المقوى (أنبوب ورق تنشفيف أو أنبوب شرائط الهدايا) يجب أن يكون األنبوب كبيراً بما يكفي ليتسع لحمل العدسات المكبرة. • شريط عريض ذاتي اللصق. • مقص • شريط قياس • تلسكوب (إن وجد). إختر جسماً مضاء جيداً مثل مصباح أو شجرة في الخارج .ثبت العدسة العينيّة قريباً من عينك( .قد تحتاج إلى إغالق العين األخرى ).أنظر نحو الجسم الذي اخترته من خالل العدسة العينيّة. إمسك اآلن العدسة الشيئية أمام العدسة العينيّة وحركها ببطء نحو الجسم حتى تصبح الصورة مركزة وواضحة .بذلك تكون قد صنعت تلسكوباّ سريع التجهيز. أعد التجربة مع أجسام اخرى مختلفة على مسافات متفاوتة أو مستخدماً عدسات أقوى. بمساعدة طالب آخرِ ،قس المسافة بين العدستين .إصنع فتحة في أنبوب الورق المقوى على بعد حوالي 2سم من الفوهة ،بحيث تكون هذه الفتحة كبيرة بما يكفي لتتسع للعدسة الكبيرة. باستخدام القياس الذي أخذته إصنع فتحة أخرى للعدسة الثانية وثبت العدستين في اماكنهما بشكل متين باستخدام الشريط الالصق العريض. قد تضطر إلى إجراء بعض التعديالت على التلسكوب أو تغييره بحيث يمكن إجراء التحسينات عليه بسهولة أكبر. وسجل أي مالحظات حول القمر أو الكواكب التي أنظر إلى السماء بالعين المجردة (بعيدا عن الشمس لتجنب الضرر لعينيك) ّ تراها خالل النهار .قرر كيف سيتم تسجيل المالحظات ومن ثم قارنها مع تلك التي يمكن أن تحصل عليها باستخدام التلسكوب الذي صنعته. تقص عادل إجراء اختبار ِّ وسجل التوقعات حول نتائج المقابل الجدول إستخدام جيدة. مالحظات خالله تسجل تقص في صنعته الذي استخدم التلسكوب ّ ِّ ً ّ اختياراتك .بمجرد تحديد أي المتغيرات يجب إستخدامها لتحسين أو تعديل التلسكوب ،نفذ التقصي مسجال أية مالحظات أوقياسات أو مقارنات تقوم بها. 58 58 المتغير المستقل ـ (يمكنني تغيير )................. المتغير التابع(يمكنني أن أالحظ ،أقيس ،أقارن )........... للتقصي : سؤال ّ اإلختبار العادل ـ المتغيرات التي يجب أن تبقى ثابتة : 59 59 التنبؤ : أسئلة يجب مراعاتها هل يؤثر نوع العدسة المستخدمة على المسافة التي تستطيع مشاهدتها؟ هل تؤثر المسافة بين العدستين على بعد الجسم الذي يمكن أن يقربه التلسكوب بوضوح؟ قارن بين تلسكوبك الذي صنعته وتلسكوب مصنوع .ما وجه الشبه بين اإلثنين؟ ما االختالفات الرئيسة بين اإلثنين؟ إبحث في أي الكواكب يمكن رؤيتها في السماء خالل النهار واستخدم التلسكوب الذي صنعته للبحث عنها. قارن مالحظاتك بتلك التي تالحظها من خالل تلسكوب حقيقيّ .نفذ مالحظات إضافية للسماء خالل الليل واصنع كامل. شهر ٍ مفكرة بما تراه خالل ٍ ِجد صوراً مأخوذة بالتلسكوب وتحدى صفك لمعرفة ما الذي تظهره كل صورة. زوار حفل النجوم الذي يقام في تكساس في فصل الربيع من كل عام يتعرفون النجمة العنقودية أوميغا عندما ترتفع فوق تلة قريبة. أُخذت الصورة باستخدام التلسكوب الكاسر ميد .)Meade 6( 6 60 60 النشاط الثالث النهار والليل والفصول مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تستخدم األفكار واألدلة لدعم اإلستنتاجات حول شكل األرض • تصوغ الحجج حول لماذا تبدو األرض بالشكل الذي هي عليه • توطد فهمك من خالل شرح كيفية حدوث الليل والنهار والفصول باستخدام نماذج. لسنوات عديدة اعتقد الناس أن األرض مستوية .أنظر إلى صورة األرض كما تبدو من القمر .ماذا ترينا هذه الصورة عن األرض؟ التقطت هذه الصورة لألرض على مدى األفق القمري من قبل طاقم أبولو 8في شهر ديسبمر عام 1968 وتظهر فيها األرض للمرة األولى كما تبدو من الفضاء البعيد. بعض الناس يعتقدون أن الصور المأخوذة من الفضاء تم إنتاجها رقمياً (أي انها زائفة) التقط هذه الصورة ( المسماة بزوغ األرض ) Earth riseطاقم أبولو 8في شهر ديسبمر عام ،1968م ن وراء األفق القمري ،وتظهر فيها صورة األرض كما تبدو من الفضاء السحيق دون اإلعتماد على السفر إلى الفضاء ،ما األدلة التي يمكن أن تُستخدم إلختبار األفكار حول شكل األرض؟ يعرفنا أو يدلنا على أنها بهذا الشكل؟ ما شكل األرض؟ ما الذي ِّ 61 61 برأيك ،لماذا تبدو األرض على الشكل الذي هي عليه؟ إختر طريقة لعرض حججك ووجهة نظرك مستعيناً باألفكار واألدلة التي لديك .يبين هذا الجدول إحدى الطرائق التي يمكنك أن تستخدمها ما االستنتاجات التي يمكن التوصل إليها من هذا الدليل ؟ كم هو ٌ قوي دليلك ؟ هل يمكن أن يكون دليلك خاطئاً ؟ إذا استمر شخص في المسير هذا يدل على أن األرض كروية شكل األرض منحني وبذلك من المحتمل أن تكون كروية. في اتجاه معين .فسوف يظهر أو أنها منحنية بطريقة ما. في نهاية المطاف من االتجاه اآلخر من الصعب على الشخص أن يسير حول األرض .المسير حول جبل قد يعطي النتيجة نفسها. الدليل ما الذي يقترحه الدليل الذي لديك ؟ الليل والنهار يمكن استخدام نموذج علمي لتمثيل وإختبار األفكار والنظريات .سبق أن تعلمت كيف يحدث الليل والنهار على األرض .إستخدم نموذجاً لشرح ما تفهمه عن ذلك لبقية المجموعة .قد ترغب في االستعانة بأشخاص في نموذجك وربما تمثيالت أو أجسام كروية تمثل الشمس واألرض. أسئلة يجب مراعاتها ً هل تشرق الشمس وتغيب يوميا من الموقع نفسه؟ هل يمكنك أن تبحث في أوقات شروق وغروب الشمس المختلفة في منطقتك؟ ما الذي سيحدث إن توقفت األرض عن الدوران حول محورها؟ برأيك ،ما سرعة دوران األرض حول محورها؟ كيف تستطيع ان تعرف ذلك؟ النشاط الرئيس 62 62 الفصول تقع المملكة العربية السعودية في نصف الكرة الشمالي ،وألنها قريبة من خط االستواء فإنها ال تمر بتغيرات فصلية كبرى .تخيل أنك طالب تعيش في أوروبا أو أميركا الشمالية وطرح بعض زمالئك مثل هذه األفكار .هل تتفق معهم؟ هل يمكن أن تشرح لماذا تحدث الفصول؟ إستخدم مسجل البيانات إلختبار صحة تفسير حدوث الفصول بنا ًء على ميالن األرض. سجل واعرض البيانات على شكل رسم بياني من أجل التحليل والتفسير. ّ إعداد محاكاة للشمس ــ المصباح الكهربائي (عندما يكون غير مضاء) ومجسم الكرة األرضية مائل بحيث تكون الشمس في نفس مستوى خط العرض 23.5درجة جنوباً بينما القطب الشمالي متجه بعيداً عن الشمس .هذا سوف يحاكي بداية فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي. باستخدام شريط الصق ثبت مجس الحرارة على طول خط الطول الواقعة عليه مدرستك (يمكنك التجريب مستخدماً خطوط طول أخرى الحقا) إضبط المسافة من سطح الشمس إلى سطح الكرة األرضية لتكون 25سم .تأكد من أن رأس مجس الحرارة والشمس والقطب الشمالي تقع جميعها على امتداد خط رأسي واحد .عندما تكون على استعداد للمضي قدما ،قم بإضاءة الشمس (المصباح) وابدأ بتسجيل البيانات. 63 63 كيف يمكن استخدام هذا النموذج الستكشاف ما يلي؟ • التغير في درجة الحرارة بالنسبة لخطوط الطول المختلفة • شرح السبب في ظهور فصل الشتاء في الشمال عندما يكون فصل الصيف في الجنوب. • استخدام مجس ضوئي على نموذج للكرة األرضية يدور ببطء لجمع البيانات حول طول اليوم على أجزاء مختلفة من العالم في الصيف • استخدام البيانات التي تم جمعها عن درجات الحرارة الحقيقية في منطقتك ومقارنتها مع البيانات التي جمعتها باستخدام النمذجة. تخيل أن لديك المقدرة على تغيير األرض بطريقة ما. أنظر في الجدول أدناه لرؤية التغييرات التي تقوم بها ثم تنبأ ماذا قد يكون التاثير الناتج عنها .ماذا ستكون عواقب هذا التغيير على كوكبنا؟ ، لن يعود أكثر بطئاً. تدور األرض يتوقف دوران األرض حول محورها. 64 64 النشاط الرابع تغيّر مظهر القمر التقصي مجال التركيز الرئيس: ّ األهداف التعلمية للنشاط • تجمع بيانات حول تغيّر مظهر القمر وتقارنها ببيانات موجودة • تستحدم النماذج والمتشابهات لتفسير ظاهرة أطوار القمر. إستكشف أطوار القمر عن طريق تسجيل المالحظات على مر الزمن .قد تجد البيانات عن أطوار القمر في الصحف المحلية أو المواقع االلكترونية .قارن البيانات مع المالحظات الخاصة بك. يمكنك إعادة النظر في ما تعلمته حول القمر من خالل مشاهدة أطوار القمر في مواقع االنترنت المناسبة النشاط الرئيس إشرح لماذا يتغير شكل القمر مع الوقت .يمكنك تفسير التغيرات باستخدام طرائق متنوعة .قرر أي الطرائق من شأنها أن تفسرالتغير في شكل القمر للطالب الذين لم يسبق لهم دراسة ذلك. يمكن أن تشمل األفكار استخدام مصادر اإلنترنت للعثور على صور حقيقية للقمر وعمل كتيّب ّ قالب منها ،أو استخدام المالحظات الخاصة بك. 65 65 اعمل نموذجاً صفياً يوضح أطوار القمر كما هو مبين في هذا الشكل واستخدمه لتوضيح سبب تغير شكل القمر على مدى الشهر. يعطيك الشكل مثاال قد ترغب في استخدامه نموذج أطوار القمر الشمس مصنوعة من الورق ومضاءة بمصباح من الداخل ومعلقة من السقف. األقمار عبارة عن كرات تنس طاولة تتدلى من حلقة كبيرة بواسطة أسالك وليس خيطان . الحلقة معلقة بالسقف بعدة األسالك بحيث تكون غير قابلة للدوران ،كل قمر يكون نصف مظلم ويكون وجهه ً ً ممثال الجانب المضاء من القمر. مقابال للشمس األبيض يقف أحد الطالب ورأسه الذي يمثل الكرة األرضية في وسط حلقة األقمار. في كل طور يمكن رؤية جزء مختلف من الجانب المضيء من القمر. مراجعة ً ّ قم بإنشاء عرض تقديمي ( باور بوينت ) عن أطوار القمر .إبحث في العروض ال ُم َعدة سابقا واستفد منها في العرض الخاص بك. هدفك هو تعليم الطالب اآلخرين عن أطوار القمر وكيفية حدوثها. قم بإجراء بحوث عن األقمار األخرى في نظامنا الشمسي .ما أوجه الشبه واإلختالف بينها وبين قمرنا؟ 66 66 النشاط الخامس خصائص القمر مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تعمق فهمك للقمر وخصائصه • تُق ّدر أهمية السفرإلى الفضاء من أجل فهمنا للكون • تُجري مناظرة حول الجدل مع أو ضد السفر إلى الفضاء. مقدمة دنيس نيتو ،يبلغ من العمر 60عاما ،وهو مليونير أمريكي من كاليفورنيا ومدير صندوق استثماري وعالم صواريخ في ناسا لمرة واحدة .كان أول سائح فضاء خاص تم إختياره من قبل مسؤولي الفضاء الروس لزيارة المحطة الفضائية الدولية. لقد دفع مبلغ 20مليون دوالر مقابل الركوب لدورة حول األرض على متن مركبة سويوزفي رحلة تستغرق 10أيام ذهابا وإيابا .تم تدريب تيتو في مركز تدريب رواد الفضاء بالقرب من موسكو ومن ثم انطلق إلى الفضاء في أبريل 2001من منصة إطالق روسية موجودة في قاعدة بايكونور في دولة كازاخستان المستقلة الواقعة في آسيا. هذا المقال مأخوذ من مجلة " "Space Today Onlineويناقش فرص السياحة الفضائية. http://www.spacetoday.org/Astronauts/SpaceTourists.html يمكن أن تصبح السياحة إلى الفضاء شيئاً ممكناً في المستقبل .قد يكون هذا وسيلة للبلدان لجمع المزيد من االموال لتمويل مشاريع الفضاء .لقد ّ وقع الكثير من المشاهير األغنياء معبرين عن رغبتهم بتجربة السفر إلى الفضاء. إبحث في التقارير اإلخبارية أو مصادر اإلنترنت لمعرفة المزيد عن السياحة الفضائية .ما األسباب التي تجعل الناس يرغبون في الذهاب إلى الفضاء؟ هل ترغب في أن تصبح سائح فضاء؟ دينيس نيتو 67 67 إذا اصبحت السياحة الفضائية أمراً واقعاً ،ما المعدات واألدوات التي من الضروري أن يحملها صاروخ الفضاء؟ ناقش المبررات األخالقية واإلقتصادية التي تؤيد أو تعارض السياحة الفضائية. إستخدم هذه المبررات إلتخاذ أحد اإلجراءات التالية : أكتب رسالة تفصيلية إلى معهد بحوث الفضاء حول األسباب التي من أجلها يجب أن تعطى لك الفرصة للسفر في الفضاء. أكتب رسالة تفصيلية إلى معهد بحوث الفضاء حول األسباب التي من أجلها ال ينبغي السماح بالسياحة الفضائية. النشاط الرئيس تخيل أنك تعمل وكيل سفر للفضاء وتحتاج إلى تصميم متنزه ترفيهي مثال لصواريخ السفر الفضائية المستقبلية لإلجازات ،أو فندق على سطح القمر .إستخدم األفكار من أماكن الترفيه في العطالت على األرض وحاول الوصول إلى أفكار مماثلة على سطح القمر. ّ فكر في الظروف على القمر وكيف يمكن أن تمنعك من القيام بأنشطة طبيعية تقوم بها عادة على األرض .ضع لمتنزهك الترفيهي اسماً يعكس حقيقة أن هذه عطلة ال تتكرر إال مرة واحدة في العمر. إن أي متنزه أو فندق بحاجة إلى إعالنات تسويقية .إستخدم أفكارك لعمل حملة إعالنية لتشجيع الناس على خوض هذه الفرصة الجديدة والمثيرة. أفكار قد تساعدك : إعمل نشرة توجيهية ألولئك الذين يسافرون إلى القمر للمرة األولى .ماذا الذي يحتاج إليه السواح على القمر؟ ما الذي ينبغي أن يأخذوه معهم؟ كيف سيتمكنون من البقاء على قيد الحياة في ظل الظروف على القمر؟ ما الخصائص التي يجب توفرها في بدلة الفضاء؟ كيف يمكنك إعادة تصميمها لتتناسب مع إستخدامها في صناعة الترفيه؟ أضواء كاميرا تلفازية بطانة تبريد السائل وتهوية اللباس (نسيج محبوك) حقيبة شرب داخلية أنبوب نقل الماء لتبريد السائل وتهوية اللباس جذع علوي صلب وحدة العرض والتحكم غطاء عزل اللباس النيزكي الحراري التحكم باألكسجين طبقات عزل اللباس النيزكي الحراري (طبقة خارجية عاكسة مصنوعة من األلمنيوم) التحكم بدرجة الحرارة جذع سفلي مركب تبريد السائل وتهوية اللباس لباس نيزكي حراري 68 68 توسيع بعد أن يكون الناس قد مروا بتجربة قضاء اإلجازة على القمر كوجهة سياحية فقد يرغبون في العيش هناكّ . لخص ما لديك من أسباب للهروب من العيش على األرض وبناء حياة جديدة على سطح القمر. إستخدم المعلومات التي جمعتها عن الظروف على سطح القمر لتصميم منزل هناك .إقنع الناس باإلستثمار في العقارات على سطح القمر ذاكراً فوائد الهروب من الحياة على األرض. 69 69 النشاط السادس ما حجمنا؟ مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تعمق فهمك للحجم النسبي لكل من الشمس واألرض والقمر والمسافات بينها • تُ ِعد وتستخدم نماذج لتوضيح فهمك ألنظمة الشمس واألرض والقمر • تستخدم النسبة لتكوين فهم عن األحجام األكبر • تستخدم بيانات متعددة لجعل استنتاجاتك اكثر دقة. هذه صور مضللة (خادعة) للشمس واألرض والقمر حيث تبدو جميعاً كأن لها الحجم نفسه. تستخدم النماذج عادة إلظهار حجم الشمس واألرض والقمر. على سبيل المثال :غالبا ما تستخدم كرة الشاطئ وحبة البازالء ورأس الدبوس كنماذج إلظهار األحجام النسبية للشمس واألرض والقمر. إستخدم مهاراتك في البحث للعثور على الحجم الفعلي للشمس واألرض والقمر واعمل على حساب أحجامها النسبية .أعثر على مجموعة متعددة من البيانات عن حجم كل واحد حيث تختلف البيانات من مصدر آلخر في أغلب األحيان .كيف يمكن أن تستخدم البيانات للوصول إلى إجابة أكثر دقة؟ كم إجابة مختلفة يمكن أن تجد؟ األبعاد المحيط 70 70 قرب األرقام لجعل المقارنات أبسط؟ ِّ أجب عن األسئلة التالية : كم مرة يبلغ حجم الشمس مقارنة بحجم القمر؟ كم مرة يبلغ حجم الشمس مقارنة بحجم األرض؟ كم مرة يبلغ حجم األرض مقارنة بحجم القمر؟ ما األسئلة األخرى التي يمكنك اإلجابة عنها من البيانات التي جمعتها؟ ً شكال تخطيطياً تراعي فيه القياس واألبعاد لتمثيل األحجام النسبية للشمس واألرض والقمر. إستخدم رسماً أو لماذا تظهر لنا الشمس بحجم يقارب حجم القمر على الرغم من علمنا بأن الشمس هي اكبر بكثير من القمر؟ يمكنك استخدام أبعاد كل منها والمسافة التي تفصلهما عن بعضها البعض من أجل التوصل إلى االستنتاج؟ إختبر نظريتك الخاصة باستخدام نماذج للشمس والقمر .قد ترغب في استخدام كرات من أحجام مختلفة أو رسوماتك لهذا الغرض. كيف يمكنك توضيح مدى بُعد الشمس باستخدام نماذج للشمس واألرض والقمر؟ كم عدد الشموس (تقريباً) الالزم وضعها جنبا الى جنب لملء المسافة بين الشمس واألرض؟ 71 71 خسوف القمر يحدث خسوف القمر عندما تمنع األرض ضوء الشمس من الوصول إلى القمر .لماذا يكون الخسوف الجزئي للقمر أكثر شيوعا من الخسوف الكلي؟ بينما يحدث كسوف الشمس عندما يمر القمر بين الشمس واألرض ويحجب القمر كليا أو جزئيا ضوء الشمس عن مكان ما على سطح األرض. لماذا يحدث هذا فقط عند بداية الشهر القمري؟ رسم هندسي يوضح خسوف القمر إعداد نشرة إخبارية أنت مذيع تلفزيوني لشركة وطنية وهم بحاجة إلى خبير لتقديم نبأ كسوف شمسي مقبل .إستخدام مهاراتك البحثية واجمع المعلومات والصور حول الكسوف وصوّر فيلماً مرئياً ومسموعاً إلعداد تقرير كما لو كنت ستستخدمه لتقديم النبأ. قد تحتاج إلى كتابة أوراق مساعدة فورية لمساعدتك في تقديم البرنامج. تعلّم اكثر واكثر عن حاالت كسوف الشمس المستقبلية واعرض تنبؤاتك حول المكان الذي يجب أن يذهب إليه الناس لرؤية الكسوف في أفضل حاالته. تذكر أن تُ ّ حذر المشاهدين ان ال ينظروا مباشرة إلى الشمس .قم بإعداد نموذج للكسوف لجعله أكثر وضوحا للمشاهدين. أسئلة إضافية ً ً تقص طرائقا أكثر .1مشاهدة الكسوف بالعين المجردة يمكن أن يكون ضاراَّ . أماناً لمشاهدة الكسوف وقوّم درجة أمان كل طريقة. .2تم النظر إلى الكسوف في العديد من الثقافات والحضارات باعتباره نذير سوء قبل أن يكتشفوا سببه .هل يمكنك اكتشاف المزيد عن ما يعتقده الناس حول الكسوف وكيف تغيرت فكرتهم عنه مع مرور الزمن؟ مراجعة : إستخدم المعلومات التي تعلمتها لتصميم وتقديم بطاقة معلومات عن الشمس واألرض والقمر. لب بقع شمسية 72 72 النشاط السابع النظام الشمسي مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تجمع معلومات عن الكواكب في مجموعتنا الشمسية • تحلل وتفسر وتطبق المعلومات العلمية • تصل إلى استنتاجات من خالل وجود انماط في البيانات حول الكواكب. يتكون النظام الشمسي من جميع الكواكب التي تدور حول الشمس. أسئلة يجب مراعاتها: كيف نعرف أن كل شيء في نظامنا الشمسي يدور حول الشمس؟ لماذا يدور كل شيء في نظامنا الشمسي حول الشمس؟ ماذا يوجد في نظامنا الشمسي غير الكواكب؟ النشاط الرئيس .1الكواكب هذا مثال على معلومات يمكن أن تجدها في مصادر ثانوية عن الكواكب. تقص بهدف البحث عن أنماط .ولمزيد من المعلومات يمكن جهِّز قاعدة بيانات حول كواكب مجموعتنا الشمسية واستخدمها في ِّ للطالب البحث في مواقع االنترنت المناسبة كموقع وكالة الفضاء األمريكية ()NASA المريخِ :م ْ لف الكوكب 23 الكتلة (كجم) 10 × 6,24 القطر (كم) 6787 متوسط الكثافة (كجم /م) 3 3940 معدل البعد عن الشمس 1,524وحدة فلكية (الوحدة الفلكية تساوي 227936640كم) زمن دورته حول نفسه (طول اليوم بوحدة طول اليوم األرضي) 1,026 زمن الدورة الواحدة حول الشمس (طول السنة بوحدة طول اليوم األرضي) 686,98 درجة ميالن المحور بالدرجات 25 أعلى درجة حرارة على السطح (كلفن) 310 أقل درجة حرارة على السطح (كلفن) 73 73 150 إستخدم قاعدة بيانات المعلومات إليجاد أنماط في الفضاء : كيف يمكن أن يؤثر بُعد الكواكب عن الشمس على أحجامها؟ هل يوضح طول السنة على كل كوكب نمطاً ما؟ ضع قائمة بأسئلة لمجموعة أخرى تقوم بالتقصي حولها. تقص األسئلة التي أُعطيت لك باستخدام البيانات التي جمعتها. َّ .2لماذا توجد حياة على األرض؟ تخيل أن زائراً من الفضاء قد هبط في هذه اللحظة على األرض بعد أن تحطمت مركبته الفضائية خارج مدرستنا .ما األدلة التي ستجمعها من موقع التحطم وما الذي ستدلك عليه عن هذا الزائر؟ 74 74 تخيل انك وجدت في نهاية المطاف هذا الزائر المفقود وهو مندهش من وفرة وتنوع أشكال الحياة هنا على األرض .إنه يسعى إلى كوكب جديد يعيش فيه .دورك هو أن تشرح له أسباب مالءمة األرض لجميع أشكال الحياة .ضع قائمة بجميع أسباب وجود الحياة على األرض. على الرغم من أن األرض تتمتع بظروف مثالية لجميع أشكال الحياة الموجودة ،إال انها مكتظة .يجب مساعدة الزائر من خالل البحث عن أدلة على أن الحياة كانت موجودة أو قد تكون موجودة على كواكب أخرى .قد تفكر في أشياء مثل المياه ،ودرجة الحرارة وغيرها. أكتب تقريراً لصديقك الجديد ليأخذه معه إلى سفينته الفضائية. تخيل أنك قد اكتشفت أشكال حياة على كوكب المريخ .كيف ستبدو وكيف ستكون مالئمة لبيئتها؟ أرسم صوراً ألشكال الحياة هذه موضحاً كيف يمكنها البقاء على قيد الحياة في هذه الظروف .ما الظروف التي تقترح تغييرها على المريخ من أجل دعم الحياة هناك؟ .3هل بلوتو كوكب؟ يوم الخميس 24أغسطس ،2006صوَّت علماء الفلك لحذف صفة الكوكب عن بلوتو. بلوتو يفقد صفته ككوكب قرار االتحاد الفلكي الدولي ( )IAUيعني أن الكتب اآلن ستقوم بوصف النظام الشمسي على أنه مكون من ثمانية كواكب كبرى فقط .بلوتو الذي تم اكتشافه في عام 1930من قبل األمريكي كاليد تومبو يشار اليه اآلن على أنه "كوكب قزم". إبحث في أسباب تخفيض مرتبة بلوتو إلى "كوكب قزم". إستخدم البيانات التي جمعتها حول الكواكب األخرى للمقارنة مع البيانات حول بلوتو .ما أوجه االختالف؟ وما أوجه الشبه؟ هل تتفق مع قرار تخفيض مرتبة بلوتو إلى كوكب قزم؟ أنشىء بطاقات بيانات حول الكواكب في نظامنا الشمسي واستخدمها ألقتراح لعبة حول النظام الشمسي. 75 75 النشاط الثامن النجوم والمجرات مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • توضح كيف أن الشمس والنجوم األخرى هي مصادر للضوء • تفسر الحركة الظاهرية للنجوم بداللة دوران األرض ً • تدرك أن النجوم ،بالرغم من كونها على مسافات مختلفة جدا فيما بينها ،تتجمع في مجرات مسماة. إن شمسنا هي نجم عادي ،ومع أن نجوماً أخرى قد تبدو بحجم رأس دبوس صغيرمن الضوء في السماء الفسيحة إال انها قد يكون لها كواكب تدور حولها .عندما ننظر إلى النجوم من المحتمل أن نكون ننظر إلى أنظمة شمسية أخرى مع احتمال وجود حياة بالتوسع ،مع أنه ليس لدينا أي أدلة حتى اآلن على هذا .من الصعب تخيل وفهم حجم وحضارات بعيدة جداً في الكون المستمر ّ وأبعاد الفضاء مع وجود العديد من النجوم والمجرات للدراسة. تبدأ النجوم حياتها على شكل كتلة كبيرة من الغاز باردة نسبياً تظهرعلى شكل غمامة أو سديم .الجاذبية تجعل الغاز يتقلص وتصبح الغمامة نجماً بدائياً .ترتفع درجة الحرارة كثيراً بحيث تتسبب في حدوث تفاعل نووي .ويعتقد أن المرحلة الرئيسية لنجم متوسط الحجم تستمر لمدة 10باليين سنة (يق ّدر عمر شمسنا بحوالي 5بليون سنة) .النجوم في نهاية المطاف تستنفد جميع ما لديها من الطاقة وتنتهي حياتها على صورة أقزام بيضاء والتي هي كرات صغيرة جداً وكثيفة أو ،في حالة النجوم األكبر ،على شكل إنفجارات تسمى إنفجارات النوفا أو السوبرنوفا .تحدث السوبرنوفا نتيجة انهيار مفاجئ لنجم هائل. التحدي الذي عليك موجهته هو إيجاد وسيلة إلظهار حجم الكون الهائل حتى يتمكن اآلخرون من أخذ فكرة عن عدد وحجم النجوم والكواكب في الكون. ً أعثر على صور فوتوغرافية وأدلة على النجوم العمالقة الموجودة على مسافة بعيدة جدا في الفضاء مثل آركتورس (السماك الرامح). (قطر أركتوروس أكبر من قطر مدار المريخ) .لو كانت شمسنا بهذه الضخامة فإنها ستغلف كل كواكب المجموعة الشمسية! صغر أرضنا ،وبالطبع أيضاً شمسنا ،مقارنة ضع جميع الصور الفوتوغرافية معا في عرض تقديمي ( باور بوينت ) إلظهار مدى ِ مع األجسام األخرى في الفضاء. 76 76 أسئلة كيف لنا أن نعرف أن هذه النجوم الهائلة موجودة؟ لماذا يمكن أن نصنف الصور التي وجدتها باعتبارها نماذج؟ ما قصة حياة النجم؟ كم عدد النجوم في السماء؟ لماذا ال نرى النجوم في أثناء النهار؟ ما ألوان النجوم؟ 77 77 أصغر النجوم؟ ما ُ أكبر النجوم؟ ما ُ في أي وقت من الليل يمكنك ان ترى المزيد من المجموعات النجمية ( البروج ) ولماذا؟ أي مكان على األرض هو األفضل لمشاهدة النجوم ولماذا؟ كيف تميز بين النجوم والكواكب؟ فيما يلي بطاقة معلومات عن واحدة من أكثر المجموعات النجمية شهرة .هل يمكنك تشكيل المجموعة النجمية (البرج) في شكل آخر من خالل ضم النجوم الى بعضها بعضاً ؟ إبحث أكثر في البروج وقارن بين أسمائها وأشكالها .هل توافق على أنها تبدو بالشكل الذي من المفترض أن تبدو به؟ من أين نشأت هذه األسماء؟ 78 أألسد ليو البرج الفلكي ليو ،أألسد ،هو واحد من مجموعة من األبراج السماوية التي تبدو حقاً بمظهر اإلسم الذي تحمله .إبحث عن ليو عالياً في الجنوب في شهري أبريل ومايو .ألمع نجوم ليو هو نجم مزدوج مضيء باللونين األزرق واألبيض يسمى ريجيوالس (قلب األسد) وهو واحد من ألمع النجوم في السماء ً ليال .يظهر هذا النجم غالبا في الجنوب ويتبعه ظهور بقية جسد األسد في الساعتين التاليتين لظهوره .بمجرد أن يظهر ريجيوالس في السماء أنظر إلى يساره --في اتجاه الشمال --ترى مجموعة من النجوم تشكل عالمة استفهام معكوسة .هذه النجوم تحدد المحيط الخارجي لرأس ليو وجسده .بعد حوالي ساعتين أنظر منخفضاً باتجاه الشرق لتري ظهور ذيل ليو ــ نجمة بيضاء إسمها دينوبوال ــ وهو اسم عربي يعني "ذيل األسد" تخيل أنك مسافر في الفضاء.إحتفظ بسجل لجميع األشياء التي تواجهها خالل سفرك في الفضاء .أدخل البيانات والمالحظات في السجلّ . فكر في كل األمور التي قد تراها في رحلتك. 79 79 إليك مثال يبين كيف يمكن أن يبدو سجلّك .يمكنك أن تستخدم هذا لتبدأ رحلتك الخيالية .إبحث عن كتابات مشابهة من رجال فضاء حقيقيين وقارنها بما كتبت أنت. وم 12يوليو 2046 الي السفر في الفضاء المهمة: ونجوم جديدة أو ًال: عة 10:47بسرعة الصاروخ في السا إنطلق 41199كلم /ساعة .21 ث .أستطيع أن اقرر بالقمر في اليوم الثال مررنا كروي .يبدو وكأنه أن شكله بالتأكيد بوضوح عائمة في الفضاء. صخرة ضخمة الصخور الكبيرة ت أن أرى بعض إستطع ر على سطح القمر. والكبيرة جدا والحف الكتشاف كواكب اليوم 12يوليو 2046 المهمة: السفر في الفضاء ال كت شا ف ك و اك ب ونجوم جديدة ثانياً: ص ورة التقطتها ف ي أث نا ء د و ر ان نا حول القمر تطوير إضافي إبحث عن معلومات حول أطياف اإلنبعاث وما الذي تخبرنا به عن النجوم .ما المقصود باإلنزياح نحو اللون األحمر ،وما الذي يدلنا عليه ؟ َّ تحد نفسك إبحث في نظرية العالم ريتشارد مولر المسماة بنظرية "العدو" .إستخدم نتائج بحثك في رسم مخطط يشرح المواقع النسبية للشمس والكواكب وحزام كويبر وسحابة أورت حيث يقترح ريتشارد مولر وجود العدو. 80 الوحدة الخامسة المادة 81 حول هذه الوحدة األهداف التعلمية للوحدة • تتعاون بشكل فعال لتحسين فهمك • تجد تعريفات للمصطلحات العلمية • تصنف المواد • تصمم تقصيات عادلة • تطبق المعرفة العلمية لتحديد المشاكل وحلها • تستخدم المالحظات لبناء نماذج وتستخلص النتائج • تقدم معلومات مختصرة للمستمعين • تستخدم مصادر المعلومات بشكل مستقل للبحث عن موضوع معين. تتناول هذه الوحدة المادة وسلوكها ،وسيتم التركيز على استخدام معرفتك السابقة بالمادة وبكيفية صياغة الفرضيات العلمية وتصميم التقصيات وتفسير النماذج وطرح وحل المشاكالت والبحث عن معلومات إضافية .كما ستستكشف الخصائص الفيزيائية للمادة وتبدأ بتوضيح الفروق بين المواد الصلبة والسوائل والغازات .سوف تصنف المواد باستخدام هذه المعلومات وتح ّدد متى وكيف يصعب عليك أحياناً القيام بذلك .ومن المهم استخدام معرفتك السابقة عن كيفية تصرف المواد عندما تُضاف إلى الماء من أجل وضع التوقعات ومحاولة إيجاد تفسيرات بخصوص المخاليط المضافة إلى الماء .سوف تقوم بتطبيق فهمك لتقنيات فصل المواد عن بعضها لتعريفها وتطبيقها لتصميم مشكلة فصل مواد عن بعضها .ويُطلب أن تبحث عن المقصود بالتغيرات الكيميائية ووصفها بوضوح لآلخرين .وأخيراً سوف تقوم بتطبيق معرفتك بكيفية سلوك الحموض والقواعد لحل مشاكالت. المعرفة السابقة • جميع المواد تتكون من ذرات • الذرات ترتبط لتكوين جزيئات • االختالفات بين العناصر والمركبات • يمكن أن تكون المواد على شكل مواد صلبة أو سوائل أوغازات • فهم تقنيات متنوعة لفصل المواد عن بعضها • المواد يمكن أن تتجمع لتشكل خليطاً أو مخلوطات • بعض المذابات تذوب في بعض المذيبات • التغيرات الكيميائية تتضمن كسر وتشكيل روابط مما يُنتج مواد جديدة • كيفية تصنيف الحموض والقواعد. 82 82 نتاجات التعلّم يتوقع منك بعد اإلنتهاء من دراسة هذه الوحدة أن تكون أكثر قدرة على ان تقوم بالتالي: ّ ّ ُ • تعريف المواد الصلبة والسوائل والغازات والمستحلبات والغرويات والمغناطيسية والتنخيل والطفو والتبخر والفصل الل ْوني (الكروماتوغرافي) والتقطير • وصف المواد الصلبة والسوائل والغازات والماء والمخاليط باستخدام النماذج الخاصة بك. • إنشاء مفاتيح للتصنيف تقص علمي • تخطيط وإجراء ِّ • إستخالص استنتاجات من التقصي العلمي وتطبيق نتائجه • البحث بشكل مستقل في أحد مجاالت المعرفة العلمية (التغييرات الكيميائية) وشرح ذلك لآلخرين • استخدام المعرفة حول الحموض والقواعد والكواشف في التوصل إلى محلول متعادل. 83 83 النشاط األول المواد الصلبة والسوائل والغازات مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تصنف المواد التي نتعامل معها يومياً الى مواد صلبة وسوائل وغازات • تنشىء وتستخدم مفاتيح للتصنيف • تصف خصائص المواد الصلبة والسوائل والغازات • تطور نماذج لتفسير حالة المواد الصلبة والسوائل والغازات. أنظر إلى مجموعة من مستحضرات الحمام هذه و /أو استخدم الصور أدناه. إذا كان في صفك عينات من مواد لم ترها من قبل ،تستطيع أن تجمع كميات قليلة منها في كوب من البالستيك الشفاف لدراستها عن كثب .بإمكانك استخدام عدسة يدوية أو مجهر بسيط إذا كان متوفراً. 84 84 إعمل مع شريك واكتب اسم كل منتج على بطاقة صغيرة منفصلة .ناقش اآلن خصائص كل منها وصنّفها إلى :صلبة أو سائلة أو غازية أوغير ذلك. إبحث عن تعريف للمادة الصلبة والسائلة والغازية .حاول إعادة تصنيف أي مادة تظن أنك قد وضعتها في مجموعة غير مناسبة. اآلن اعمل مع طالبين آخرين وقارن ما لديك مع ما لديهم في المجموعة التي صنفت تحت "غير ذلك" .عليك التوصل إلى اتفاق مع مجموعتك حول ماذا يمكن أن تكون هذه المواد .اآلن عليكم القيام ببعض البحوث لمعرفة ما اذا كانت أفكاركم تتماشى مع الفهم العلمي المشترك. أسئلة : ما الغرويات وما خصائصها؟ أي من مستحضرات الحمام كانت من الغرويات؟ وكيف عرفت ذلك؟ ما المستحلب؟ وما خصائصه؟ أي من مستحضرات الحمام كانت من المستحلبات؟ وكيف عرفت ذلك؟ 85 85 أي المواد (المستحضرات) ال زلت غير قادر على تصنيفها؟ فكر ،هل يمكنك معرفة ما هي. ما اإلستخدامات األخرى المفيدة للغرويات والمستحلبات ؟ إختر إسم واحد من مستحضرات الحمام واكتبه على الصق .ال تدع أي شخص آخر يرى المستحضر الذي قمت باختياره .اآلن ألصق الالصق على ظهر شريكك .كل واحد منكم اآلن عليه معرفة إسم المستحضر الذي تم لصقه على ظهره عن طريق طرح ً سؤاال واحداً فقط لكل طالب من طالب الصف .يجب أن تكون األسئلة حول ما يمكنك أسئلة على الطالب اآلخرين .يمكنك أن تسأل مالحظته ويمكن اإلجابة عنها بـ "نعم" أو "ال" .عندما تتعرف المستحضر الملصق اسمه على ظهرك يمكنك الجلوس .ال يزال بإمكانك أن تجيب عن األسئلة التي يسألك إياها بقية الطلبة إذا تواصلوا معك. يُستخدم هذا النوع من األسئلة من قبل العلماء إلنشاء مفاتيح التصنيف .إذا لم يواجهكم أي من هذه األسئلة من قبل ،سيقوم معلمكم بتقديم مثال واحد بسيط لكم قبل أن تحاولوا ذلك مع شركائكم. عمل مفتاح ثنائي للتصنيف سوف تقوم اآلن بالعمل مع شريك إلنشاء مفتاح ثنائي للتصنيف ليُستخدم من قبل مجموعة أخرى .إختر ثالثة من بطاقات مستحضرات الحمام التي استخدمتها في وقت سابق. ّ فكر في أسئلة مبنية على المالحظات بحيث يكون جواب كل سؤال "نعم" الثنين من المستحضرات و"ال" للمستحضر الثالث. أكتب السؤال على ورقة مالحظات الصقة .اآلن أرسم سهمين كبيرين تحت السؤال واكتب "نعم" على يسار أحد السهمين و"ال" على يمين السهم اآلخر (أنظر إلى الشكل أدناه). ?Question No Yes 86 86 ضع بطاقة المالحظات الالصقة أمامك وحرك بطاقات أسماء مستحضرات الحمام تحت الجزء السفلي من األسهم .سيكون لديك اثنان من المستحضرات تحت الجزء السفلي من السهم "نعم" ومنتج واحد تحت الجزء السفلي من السهم "ال". اآلن سوف تحتاج إلى التفكيرفي سؤال إضافي للفصل بين المستحضرين اللذين صنفا تحت الجزء السفلي من السهم "نعم" بحيث يكون جواب السؤال "نعم" ألحد المستحضرين و"ال" للمستحضر اآلخر .اعمل بطاقة مالحظات الصقة أخرى للسؤال وثبتها تحت الجزء السفلي من السهم "نعم" .اآلن أنقل البطاقتين الى األسفل وضعهما في اماكنهما المناسبة. ً اآلن اعمل نسخة ثانية من بطاقات مستحضرات الحمام الثالثة .اآلن اقلب البطاقات الثالثة التي كانت جزءا من مفتاح التصنيف األساسي وأعط المجموعة الثانية من بطاقات مستحضرات الحمام لطالبين آخرين من الطالب واطلب منهم استخدام مفتاح التصنيف الذي وضعته لتصنيفها. حاول اآلن إنشاء مفتاح تصنيف مماثل لستة من مستحضرات الحمام التي قمت بتصنيفها سابقاً. للتوسع مهام ُّ تخيل أنه يمكنك أن تنظر داخل مادة صلبة وسائلة وغازية ،ماذا تظن أنك سوف ترى؟ ّ فكر في وسيلة لشرح نموذجك إلى تلميذ أصغر منك عمراً. أكتب مالحظاتك حول أفكارك كما في أدناه .يمكنك استخدام الرسم للمساعدة إن أردت. نموذجي للمادة الصلبة من الداخل هو... نموذجي للمادة السائلة من الداخل هو... نموذجي للمادة الغازيّة من الداخل هو... 87 87 النشاط الثاني الماء والمخاليط مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلمية للنشاط • تستخدم المالحظات لبناء نماذج وتستخلص استنتاجات • تدرك أن النماذج تستخدم لتفسير الظواهر التي ال يمكن رؤيتها فعلياً • تطبق نظرية الدقائق لنمذجة التغيرات التي تحدث عند تكوين المحاليل • تعمل بشكل تعاوني و تقوّم إسهامات اآلخرين . إعمل مع شريك ،وتح ّدث عن كل األشياء المختلفة التي سبق أن أضفتها إلى الماء وما الذي الحظته .في الجدول أدناه ،أكتب أكبر عدد يمكنك إحصاؤه من التأثيرات المختلفة التي الحظت أنها قد حدثت عند إضافة األشياء إلى الماءُ .كن على استعداد لتتقاسم أفكارك مع بقية طالب الصف. التأثير المالحظ عند إضافتها للماء المادة أضف ملعقة صغيرة من السكر البني إلى كأس من الماء سوف تقوم اآلن بإجراء ِّ تقص بسيط ربما سبق وأن أجريته من قبلِ . الدافئ. ماذا الذي تظن أنه سيحدث؟ 88 88 حرك المحلول لعدة ثوان وراقب ما يحدث عن كثب .ماذا الحظت؟ ّ تخيل أن لديك مجهراً قوياً جدا .برأيك ما الذي ستراه يحدث في الداخل؟ تح ّدث مع شريكك وانظر ما إذا كان يمكن أن تتفقوا حول ما يحدث .هذا هو نموذجك الخاص لعملية تعرف بإسم الذوبان .انضموا إلى طالبين آخرين وليستمع كل منكم إلى نموذج اآلخر. حاولوا اآلن اإلتفاق على نموذج تظنون أنتم األربعة أنه دقيق .اآلن ّ لخصوا ذلك على ورقة كبيرة باستخدام قلم تخطيط وأحرف كبيرة وسلموها لمعلمكم ليعرضها. إعملوا في مجموعات ثنائية والقوا نظرة على كل النماذج المختلفة التي تم عرضها على البطاقات الالصقة وأضيفوا إليها مالحظاتكم مع توضيح لماذا تظنون أن النموذج ليس دقيقاً .أنظروا مرة أخرى إلى نموذجكم وقوموا بأي تعديالت بنا ًء على المالحظات التي تم إضافتها من الطالب اآلخرين .قوموا بإجراء التغييرات بقلم من لون مختلف. سوف تقوم اآلن بإضافة مادة ثانية هي بلورات اإلستحمام إلى كأس آخر من الماء الدافئ وتحركها كما فعلت من قبل .تنبأ بما سيحدث برأيك وما السبب في ذلك .هل تتفق تنبؤاتك مع توقعات مالحظاتك؟ ابحث عن أية اختالفات .من الضروري أن تكون قادرا على شم رائحة العطور .بالعمل مع مجموعتك الرباعية مرة أخرى ،هل يمكنك أن تعطي نموذجا لكيفية وصول رائحة العطور إلى أنفك .كن على استعداد لتشارك بقية طالب الصف بنموذجك. إستمع إلى نماذج المجموعات األخرى حول كيفية انتقال الرائحة .أكتب في سجلك اآلن أي النماذج برأيك هو األفضل لتفسير الذي يحدث عندما تذوب بلورات اإلستحمام .أكتب أو أرسم نموذجك ضمن الفراغ أدناه. نموذج لشرح كيفية ذوبان بلورات اإلستحمام في الماء : 89 89 ِّ تحدي كيس الشاي ً ً األشياء التي تضاف إلى الماء تكون أحيانا مزيجا من عدة اشياء ،لذلك تحدث مجموعة متنوعة من العمليات .إفتح كيساً من شاي الفواكه واسكب الشاي على منشفة ورقية ،ثم افحص محتوى الكيس عن كثب باستخدام عدسة يدوية أو مجهرإذا كان متوفراً لديك .كم عدد أنواع الدقائق أو المكونات المختلفة التي تظهر في الخليط؟ أسكب هذا الخليط اآلن في كأس من الماء الدافئ واكتب في أدناه قائمة بالتأثيرات المختلفة التي تالحظها. مالحظات عند إضافة الشاي إلى الماء الدافيء : قارن قائمتك مع قوائم بقية الطالب في مجموعتك الرباعية .ناقش األسباب المحتملة لجميع المالحظات المقدمة .يمكنك استخدام نماذج للمساعدة إن أردت .إعمل ملصق معلومات جماعي حول ما يحدث ولماذا يحدث محدداً كل التغيرات التي تم مالحظتها. تطوير إضافي ماذا تتوقع أن يحدث إذا قمت بإضافة شاي الفاكهة إلى المياه الغازية؟ لماذا تظن ذلك؟ بمجرد توقعك لما سيحدث ّ ،نفذ التقصي .علّق على دقة توقعاتك وخاصة أية نتائج مثيرة للدهشة. للتوسع مهمة ُّ ً ِجد حالة يكون فيها الذوبان مفيدا في مجال الصناعة .إبحث في ذلك وأنشيء عرضا قصيرا لمشاركته مع بقية الصف. 90 النشاط الثالث فصل المخاليط مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلمية للنشاط ً عادال • تصمم تقصيًّا • تحدد العمليات المستخدمة لفصل المخاليط • تطبق المعرفة العلمية لتحديد المشاكل وحلها. سوف تعمل اآلن في فريق من ثالثة للعب لعبة " اكتشاف التعريف البديل /غير السليم" .وسوف يشرح لكم معلمكم قواعد اللعبة بشكل أفضل ،ولكن الهدف من اللعبة هو إقناع الفرق األخرى أن التعريف البديل هو التعريف الصحيح ونأمل ان ال يتمكنوا من تخمين التعريف الصحيح .كما سيوفر لكم معلمكم بطاقة فيها كلمة مرتبطة بعملية فصل المواد .لديكم اآلن 15دقيقة الكتشاف التعريف الحقيقي وصياغة اثنين من التعاريف البديلة .بعد 15دقيقة سوف يذهب كل فريق إلى مقدمة الصف ،وعندها يتطلب على كل عضو من الفريق قراءة تعريف للكلمة وعلى المجموعات األخرى تخمين التعريف الصحيح عن طريق عرض Aأو Bأو Cعلى لوحة بيضاء ،والفريق الذي يخمن التعريف الصحيح يحصل على نقطة .الفريق الفائز هو الذي يقوم بتخمين أكبر عدد من التعريفات. سوف تقوم اآلن باستخدام معلوماتك بتقنيات فصل المخاليط لوضع مشكلة تتعلق بذلك أمام مجموعة أخرى ،ومن أجل القيام بذلك ستحتاج إلى معرفة المزيد عن التبخر. تقص الكتشاف أفضل طريقة لتسريع عملية التبخر. إنضم إلى مجموعة أخرى من ثالثة طالب .سوف تقوم اآلن بتخطيط وإجراء ِّ إبدأ بوضع قائمة بكافة المتغيرات التي يمكن أن تزيد من سرعة التبخر وكيف يمكن قياسها في الجدول أدناه. التغيُّر المقياس اآلن اختر أي متغير تريد تغييره وقياسه .إستشر معلمك باختيارك قبل أن تبدأ التنفيذ .من المهم أن تقوم المجموعات المختلفة بتقصيات مختلفة بحيث يمكنكم مشاركة نتائجكم مع بعضكم البعض .عليكم اآلن وضع خطة التقصي باستخدام اإلطار أدناه سؤالنا هو : 91 91 نجد ذلك عن طريق : وسوف ِ نتوقع أن (قد يكون لديك أكثر من توقع واحد ولكن يجب أن تعطي أسباب كل توقع): جدولنا والرسم البياني أدناه يوضحان نتائجنا (هذه قد تستغرق عدة أيام). التغيُّر المقياس 92 92 تُظهر نتائجنا أن : أكتب نتائجك على قائمة "طرق تسريع التبخر" التي الصقها معلمك على الجدار. إِ َّنه إِ ْع َدا ٌد لِ َع َملِ َّي ِة َف ْصل! إعمل في مجموعات ثالثية أو رباعية. سوف تقوم اآلن بخلط مجموعة متنوعة من األشياء مع بعضها البعض لتشكل كأساً من خليط غامض بالنسبة لمجموعة أخرى ليحاولوا فصله! عليك التأكد من أنك تعرف مكونات الخليط وأن لديك خطة حول كيفية فصلها عن بعضها البعض .يمكنك استخدام عدد يصل إلى ثمانية أشياء مختلفة ولكن كل طريقة فصل يجب أن تُستخدم فقط مرتين كحد أقصى .طريقة التبخريمكن أن تُستخدم فقط مرة واحدة. دوّن نبذة حول مكونات خليطك وخطة فصلها أدناه : عندما تنتهي من إعداد خليطك ،تبادل الخليط مع مجموعة أخرى .لديك 40دقيقة كحد أقصى لتقوم بفصل أكبرعدد من األشياء التي يحويها الخليط .تحتاج فقط إلى استرجاع كمية صغيرة من كل منها .ال يسمح لك بلمس أي من المخاليط فقد يكون كاوياً لليدين. إعمل بشكل جماعي لوضع خطة قبل بدء العمل .ال يسمح لك ببدء عملية الفصل قبل مضي 5دقائق إلتاحة المجال إلعداد خطة العمل الجماعية. أكتب أدناه كل خطوة أتممتها وما الذي استرجعته من الخليط : إسأل المجموعة األخرى فيما إذا كانت قد استرجعت كل شيء في الخليط. إذا كنت ستقوم بفصل الخليط نفسه مرة أخرى ،كيف يمكنك أن تفعل ذلك بطريقة مختلفة؟ للتوسع مهمة ُّ ً شكال تخطيطياً للجهاز صمم جهازاً يمكنك تفريغ الخليط في الجزء العلوي منه بحيث تخرج المكونات مفصولة من أسفله .أرسم مع تسمية أجزائه .نشجعك على التفكير في طرق جديدة لفصل مكونات مختلفة. 93 93 النشاط الرابع التغيُّرات الكيميائية مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلمية للنشاط • تقدم معلومات مختصرة للمستمعين • تستخدم مصادر المعلومات بشكل مستقل للبحث عن موضوع معين. سوف تقوم اآلن بالعمل ضمن مجموعة ثالثية .أُنظر الى الكلمات المكتوبة على البطاقات التي أمامك (أو أقطعها من هذا الكتاب إذا أعطيت على ورقة في كتاب الطالب) .ضع البطاقات على ورقة كبيرة من قياس( )A1بحيث يمكنك أن قراءتها جميعاً. إختر أحد أعضاء المجموعة للقيام بالكتابة،وأعطه قلم حبرأسود .سوف تقوم ببناء خريطة مفاهيم جماعية .إبحث عن كلمات يوجد ص ْل بينها بخط واكتب بالحبر األسود على الرابط لماذا قمت بتوصل هذه الكلمات .على سبيل المثال يمكن أن تقوم بينها صلة ،ثم ِ ماص للحرارة" .عليكم المناقشة واإلتفاق حول كل عملية ماص للحرارة بكلمة تفاعل وتكتب على الرابط "تفاعل ّ بتوصيل كلمة ّ توصيل كمجموعة قبل كتابتها. عندما تنتهي عمليات التوصيل التي يمكنك القيام بها ،عليك مناقشة عملك مع المعلم .إستبدل بقلمك األسود قلماً آخر أزرق اللون. عليك أيضا أن تقوم بتبديل الشخص الذي يقوم بالكتابة .ال يسمح لك باستخدام أية مراجع للبحث عن صالت إضافية .لديك 20 دقيقة للعثور على كل ما باستطاعتك من صالت إضافية وإضافتها إلى خريطة المفاهيم بالحبر االزرق .وكما سبق يجب عليكم أن تتفقوا عليها كمجموعة قبل إضافتها. إنضموا اآلن إلى مجموعة ثالثية أخرى .ستقومون اآلن كمجموعة بإختيارعنصر واحد من خريطة المفاهيم لشرحه لبقية الطالب في الصف .شرحكم يجب أن يستغرق عدة دقائق فقط .يمكنكم استخدام الدراما والرقص والغناء والشعر أو مزيج من هذه إليصال رسالتكم لآلخرين .يجب أن يكون شرحكم واضحاً ودقيقاً ويعطي الكثير من التفاصيل حول المفهوم الذي اخترتموه حول التغير الكيميائي ،ويجب أن تكونوا على استعداد لتنفيذه في 30دقيقة. سوف تشاهد اآلن األداءات التي تم تقديمها جميعها .عندما تقوم مجموعة أخرى باألداء تحتاج إلى تدوين مالحظاتك في المكان المخصص أدناه .تأكد من كتابة عنوان كل أداء في بداية كل مجموعة من المالحظات ،على سبيل المثال "تفاعل تركيب أو بناء". في نهاية كل أداء يُسمح لكم أن تسألوا المجموعة أسئلة للتأكد من فهمكم وأن مالحظاتكم دقيقة. أكتب مالحظاتك في المكان المخصص أدناه : -1 94 94 -2 -3 -4 -5 -6 في النهاية إرجعوا إلى مجموعتكم األصلية المكونة من ثالثة طالب .أحصلوا على قلم حبر أحمر وارجعوا إلى خريطة المفاهيم الخاصة بكم .إسمحوا للشخص الثالث بإضافة أي صالت إضافية تعلمتموها من األداء. 95 95 النشاط الخامس تحدي الحصول على محلول متعادل مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلمية للنشاط • تتعاون بشكل فعال لتحسين فهمك • تطبق المعرفة العلمية لتحديد المشاكل وحلها سوف تقوم بالعمل في مجموعة صغيرة .أنظر إلى الكؤوس التسعة الصغيرة المعروضة أمامك .يحتوي كل منها على 40سم3 من محاليل ذات تركيزات مختلفة .بعضها حموض وبعضها قواعد وغيرها .واحد أو اثنين منهما تحتوي على الماء المقطر. ورقة الكاشف العام وساعة وقف سوف تحتاج الى تسعة كؤوس سعة كل منها 100سم 3وكأس كبيرة كما تم أيضاً إعطاؤك كأساً كبير ًة فيها كمية قليلة من عصير الملفوف األحمر .سوف يتحول هذا إلى اللون الوردي إذا تحول المحلول في هذا الدورق إلى حمضي وإلى اللون األزرق /األخضر إذا تحول المحلول إلى قاعدي .األدوات الوحيدة التي يمكنك استخدامها هي ورقة الكاشف العام وساعة توقيت لقياس زمن التحدي الخاص بك .التحدي هو القيام بتحويل اكبر عدد ممكن من المحاليل الى محاليل متعادلة في أقصر وقت ممكن .ال يسمح لك باستخدام أية معدات إضافية .سوف تعاقب بخصم 5دقائق في كل مرة يتحول فيها لون عصير الملفوف إلى اللون الوردي أو األزرق /األخضر .يجب أن ال تلمس المعدات خالل الدقائق العشرة األولى من هذا التحدي .هذه هي فرصتك لمناقشة األفكار مع بقية اعضاء المجموعة ووضع خطة لطريقة حل المشكلة. بمجرد االنتهاء من التحدي قم بإيقاف الساعة وسلم الكأس الكبيرة التي فيها المحلول المتعادل للمعلم .في أدناه أكتب أية مالحظات قد تساعدك خالل هذا التحدي. 96 96 مالحظات خطة التحدي: تطوير إضافي أين تكون الحموض مفيدة؟ أين تكون القواعد مفيدة؟ أين يكون من المهم معادلتها؟ َّ تحد نفسك َ اإلسال ِمي بتطوير المستحضرات الصيدالنية ووضع قواعد صارمة لتنظيم مبيعاتها .وأول مفتش قبل ثماني مئة سنة ،قام العال ُم ْ لهذه الغاية كان سيدة قام بتعيينها الخليفة عمربن الخطاب في المدينة المنورة سنة 640ميالدية .جد معلومات بقدر ما يمكنك عن الدواء في ذلك الوقت ومفتشي مراقبة الجودة (المحتسبون) .قد ترغب في البدء بالبحث من خالل توظيف الموقع http://www.muslimheritage.com/topics/default.cfm?ArticleID=226 97 97 مراجعة الوحدة والتأمل فيها أذكر شيئين تشعر بأنك قد تعلمتهما في هذه الوحدة( .نجوم) -1 -2 ً مجاال ال تزال ترغب في معرفة المزيد عنه أو كنت تظن أن أداءك فيه كان يمكن أن يكون أفضل( .أمنية) اآلن أذكر 3ـ هذا هو المعروف باسم "نجمتين وأمنية" وهو شيء جيد لمساعدتك في التفكير في عملك في نهاية أي وحدة .لماذا ال تحاول استخدام ذلك في عمل آخر في المستقبل. 98 98 الوحدة السادسة القوى والطاقة 99 حول هذه الوحدة األهداف التعلمية للوحدة •تحسب السرعة و السرعة المتوسطة •تدرك الظروف والحاالت التي تكون فيها قوى اإلحتكاك مفيدة •تشرح كيف يؤثر التصميم على مقاومة الهواء •تصف كيف تغير اآلالت البسيطة القوى لتسهيل العمل •تتعرف كيفية عمل مغناطيس كهربائي وكيف تغيِّر قوَّته •تصف كيف تُستخدم المغناطيسية في توليد الكهرباء •تستخدم المعرفة العلمية لحل المسائل •تتوصل إلى إستنتاجات بنا ًء على مالحظات •تقدم المعلومات بشكل مختصر للمستمعين •تبيّن كيف يمكن تحسين طرائق التقصي •تبحث عن المعلومات بشكل مستقل. تستكشف هذه الوحدة كيف نستخدم القوى المختلفة في حياتنا اليومية ،وسوف تستكشف كيف تستخدم القوى في تشغيل اآلآلت وتوليد الكهرباء .ويستكشف النشاط األول اللغة والحسابات الالزمة لتسجيل السرعة .بينما تركز األنشطة الثالث التي على تقصيات مصممة لتطوير فهمك لمقاومة الهواء واآلالت والمغناطيسية .أما النشاط األخير فيحتاج منك أن تقوم ببحث كيفية استخدام القوى الكهرومغناطيسية لتوليد الكهرباء التي نستخدمها في بيوتنا ومدارسنا وأماكن عملنا. المعرفة السابقة • أن الدفع والسحب عبارة عن قوى تقوم بتغيير سرعة أو إتجاه حركة الجسم أو شكله • كيف يُستخدم مقياس القوة لقياس مقدار القوة • تؤثر القوى في إتجاه معيّن ويمكن التعبير عن ذلك باألسهم جربت تأثيرات مجموعة متنوعة من القوى مثل المغناطيسية والجاذبية واإلحتكاك ومقاومة الهواء • أن تكون قد ّ نتاجات التعلم بعد اإلنتهاء من دراسة هذه الوحدة سوف تكون لديك مقدرة أفضل على: • حساب السرعة المتوسطة لالجسام المتحركة • وصف كيف يمكن أن تُستخدم قوى األحتكاك وكيف يمكن التغلب عليها من خالل التصميم • وصف كيف تقوم اآلالت باستخدام القوى لتسهيل العمل • عمل مغناطيس كهربائي وتغيير قوّته تقص علمي. • تخطيط وإجراء ٍّ تقص علمي وتقديم معلومات مختصرة ودقيقة. خالل من استنتاجات • التوصل إلى ٍّ 100 100 النشاط األول السرعة والحركة مجال التركيز الرئيس :التفكير األهداف التعلّمية للنشاط • تدرك الفرق بين السرعة الفعليّة والسرعة المتوسطة. • تحسب السرعة المتوسطة باستخدام بيانات تم الحصول عليها من خالل التقصي هل حاولت تقدير الوقت الالزم للسفر من مكان إلى آخر؟ السفر بالطائرة أسرع بكثير من السفر بالقطار والركض أسرع بكثير من المشي .إن إيجاد أو حساب كم هي األجسام المتحركة سريعة يسمى بالسرعة .يركز الرياضيون في عالم الرياضة على تحسين الوقت الذي يستغرقه قيامهم بألعابهم .ويمكن أن ّ تشكل زيادة سرعتهم بجزء من الثانية الفرق بين الحصول على الميدالية الفضية أو الذهبية. في عام 2000م فاز هادي الصوميلي من المملكة العربية السعودية بالميدالية الفضية في سباق 400 ً مسجال متر حواجز في دورة االلعاب االولمبية أفضل رقم شخصي له مقداره 47.53ثانية بفارق ضئيل مقداره 0.03ثانية فقط عن الميدالية الذهبية. هادي الصوميلي في دورة األلعاب األولمبية عام 2000م في سيدني نتائج سباق 400متر في األلعاب األولمبية عام 2000 101 101 المركز اإلسم -الدولة الزمن (بالثواني) األول – الميدالية الذهبية انجيلو تايلر -أمريكا 47.50 الثاني – الميدالية الفضية هادي الصوميلي – السعودية 47.53 الثالث – الميدالية البرونزية لولين هيربرت – روسيا 47.81 الرابع جيمس كارتر – أمريكا 48.04 الخامس ايرونلديس اراوجو – باراجواي 48.34 السادس باول جانوسفسكي – بولندا 48.44 السابع فابريزيو موري – إيطاليا 48.78 الثامن جينادي جوربنكو -اوكرانيا 49.01 السرعة هي معدل تغير موقع الجسم مع مرور الزمن في أي لحظة .وتُحسب السرعة بقسمة المسافة الكلية التي يقطعها الجسم على الزمن الكلي الذي تستغرقه الحركة ،والسرعة ليست ثابتة .في بداية السباق وعندما يستعد الرياضيون لبدء السباق تكون سرعتهم صفراً .ومع تقدمهم في السباق تزداد سرعتهم وتقل عند اقترابهم من الحواجز .لهذا السبب فإنه من المفيد حساب السرعة المتوسطة .السرعة المتوسطة لجسم مُتحرك هي حاصل قسمة المسافة اإلجمالية التي قطعها الجسم على إجمالي الزمن. المســــــــافة السرعة المتوسطة = ــــــــــــــــــــــــــــــــ الزمــــــــن بإمكانك حساب السرعة المتوسطة التي ينطلق بها رياضيوا األولمبياد باستخدام المعلومات التي في الجدول .على سبيل المثال: هادي الصوميلي المسافة 400 :م الزمن 47.53 :ث 400 السرعة المتوسطة = ـــــــــــــــ 47.53 السرعة المتوسطة = 8.415متر في الثانية (م /ث) كم كان الفرق في السرعة بين المركز األول والثامن؟ أذا استطاع هادي الصوميلي المحافظة على متوسط سرعته هذه لمدة عشر دقائق فكم ستكون المسافة التي يقطعها؟ أي الرياضيين كان ينطلق بسرعة متوسطة تقل بما مقداره 10سنتيميتر لكل ثانية (سم/ث) مقارنة بالسرعة المتوسطة للفائز بالميدالية الذهبية ؟ تقصي ّ ّ فكر في جميع الطرائق التي يمكنك اإلنتقال بها من مكان إلى آخر .إعمل في مجموعة صغيرة لتقصي وحساب سرعتك المتوسطة عند االنتقال من مكان إلى آخر. 102 102 على األقل ح ّدد ثالث طرائق مختلفة للحركة واإلنتقال )1المشي .................................... )2 ...................................... )3 قرر كم المسافة التي سوف تقطعها. ال تنسى تسجيل النتائج الالزمة لحساب السرعة المتوسطة تطوير إضافي إبحث في السرعة المتوسطة لمجموعة متنوعة من الرياضات مثل السباحة والركض وركوب الدراجات. ماذا تالحظ؟ ما الذي يؤثر على السرعة التي نتحرك بها؟ لقد استخدمت وحدة المتر في الثانية الواحدة لوصف السرعة في تقصيك .سرعة السيارة تقاس بوحدة الكيلومتر في الساعة (كم / ساعة) .كيف يمكن تحويل وحدة المتر في الثانية إلى وحدة الكيلومتر في الساعة؟ مهمة للتوسع كيف تؤثر التضاريس على السرعة المتوسطة؟ إستكشف كيف أن تضاريس مختلفة تؤثر على السرعة المتوسطة التي يتحرك بها جسم. اختبر توقعاتك بالطرائق العلمية المناسبة. 103 103 النشاط الثاني القوى والحركة مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلّمية للنشاط • تدرك الظروف و الحاالت التي تكون فيها قوى اإلحتكاك مفيدة • تنفذ تقصياً الستكشاف تاثير مقاومة الهواء • تشرح كيف يؤثر التصميم على مقاومة الهواء وأن مقاومة الهواء هي نوع من اإلحتكاك. تح ّدد القوى سرعة ،انتقال الجسم وفي أي اتجاه يتحرك والمسافة التي يقطعها .إن أي دفع أو سحب على الجسم هو قوة .هناك ُحرك األجسام ،بينما عدة أنواع من القوى منها اإلحتكاك ،الجاذبية ،مقاومة الهواء والمغناطيسية .بعض هذه القوى من شأنه أن ي ّ بعضها تقوم بإبطاء حركة هذه األجسام. ّ كاف لتمكين السيارة من الثبات على الطريق، تعتمد صناعة السيارات على توازن قوى معقدة .فاإلطارات مصممة لتوليد احتكاك ٍ وفي حالة زيادة قوة اإلحتكاك كثيراً فإن اإلطارات لن تدور .يستخدم المهندسون الشحوم وزيوت التشحيم للحد من االحتكاك في عمود القيادة .وهذا بدوره يتيح للسائق تحريك السيارة من اليسار إلى اليمين بسالسة مع القليل من الجهد ،كما أن الحصول على التوازن الصحيح يُحسن من كفاءة السيارات .فإذا كانت السيارة تتحرك بسهولة فإن المحرك يقوم بمجهود أقل ويستهلك كمية أقل من الوقود. واالحتكاك الذي هو على شكل مقاومة الهواء يبطئ األشياء ،فعندما يتحرك الجسم إلى األمام فإنه يصطدم بالهواء الذي يسبب االحتكاك ،وعندها تصبح الحركة أكثر صعوبة ،وعلى المحرك أن يقوم بمجهود اكبر للتغلب على مقاومة الهواء ولهذا يستهلك كميات كبيرة من الوقود .لقد صممت سيارات السباق لتكون إنسيابية .فالتصميم اإلنسيابي المنحني يسمح للهواء بالمرور فوق السيارة مما يقلل من االحتكاك ويزيد الكفاءة في استهالك الوقود. سيارة سباق انسيابية تظهر فوقها وعلى جانبيها مسارات الهواء يمكنك استخدام ورقة واحدة لتشعر بآثار مقاومة الهواء ،فإذا مددت يدك أمامك ووضعت على راحتها قطعة من الورق ثم تركت الورقة فإنها ببساطة ستسقط على االرض ،بينما إذا كررت ذلك مع تحريك يدك إلى األمام فإن الورقة ستبقى ملتصقة بيدك. في أثناء حركتك يدفع الهواء الورقة للخلف ،بينما تدفعها يدك في االتجاه المعاكس مما يحفظ الورقة في مكانها. 104 104 ورقة مقاومة الهواء إحتكاك دفع إحتكاك صناعة الشحن فهم مقاومة الهواء يساعد شركات الشحن على خفض تكاليف النقل الخاصة بها .إذا كانت الشركة تستخدم المركبات اإلنسيابية فإن المحرك سوف يعمل بشكل أكثر كفاءة ويستهلك كميات أقل من الوقود .وتستخدم العديد من الشاحنات سطحاً انسيابياً لتسهيل مرور الهواء ولجعل سياراتهم أكثر انسيابية .ويتم تثبيت مصدات الرياح اإلنسيابية فوق غرفة القيادة في مقدمة الشاحنة. تقصي ً في مجموعات صغيرة صمم تقصيا لدراسة تأثير السطح اإلنسيابي على مقاومة الهواء .سوف تحتاج لجمع النتائج بعناية لدعم نتائجك. المواد :لعبة شاحنة ،شريط الصق ،أربطة مطاطية كبيرة ،ساعة توقيت ،مقياس قوة ،مسطرة مترية ،كرسي ،ورق ،مقص ،قلم رصاص وكرتون ( لعمل السطح اإلنسيابي ) قم بإعداد عرض لشرح نتائجك لبقية الصف .تذكر تسليط الضوء على استنتاجك وتوفير البيانات لدعم عباراتك. قم بتقصي تأثير سرعة الرياح على كفاءة السيارة .يمكنك استخدام مروحة أو مجفف شعر لمحاكاة ظروف الرياح. 105 105 النشاط الثالث القوى واآلالت مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلّمية للنشاط • تصف كيف تقوم اآلالت البسيطة بتغيير القوى لتسهيل العمل • تتقصى تأثير التصميم على كفاءة اآللة • تتوصل إلى إستنتاجات بنا ًء على مالحظات. قمت في النشاط السابق باستكشاف كيفية الحد من اآلثار المترتبة على مقاومة الهواء ( قوة ) من خالل اإلنسيابية .في هذا النشاط سوف تستكشف كيف توظف اآلالت البسيطة القوى لصالحنا. التي من شأنها فهمنا للقوى يمكن أن يساعدنا على تصميم اآلالت تحسين حياتنا اليومية .ببساطة عندما تضغط على بداّلة الدراجة فإنك تتسبب في سلسلة من الحركات واآلليات التي تقوم بدفع الدراجة إلى األمام ،بينما سحب ذراع الكوابح يجعلها تضغط على العجلة وتؤدي إلى انخفاض سرعة الدراجة. العجلة والمحور تمثّل العجلة والمحور آلة بسيطة تجعل من رفع األشياء أمراً ً سهال وآمناً ،حيث تتصل العجلة (الكرنك) بالمحور .من خالل التأثير بقوة على العجلة يقوم المحور األصغر بتوليد القوة الخارجة من هذه اآللة .يمكن استخدام المحور لسحب أو رفع األشياء لمسافات كبيرة. استخدام العجلة والمحور يمكننا من رفع األشياء التي يكون من الصعب أو المستحيل رفعها دون هذه اآللة .قبل استخدام المحركات والمولدات كانت اآلالت تُصمَّم لتسخير الطاقة المتولدة من الرياح ،وكانت طواحين الهواء تتصل بآالت بحيث أن دوران الطاحونة يولد ما يكفي من الطاقة لتشغيل العجلة والمحور. إن تصميم طاحونة الهواء مهم جدا ،فإذا كانت أجنحة الطاحونة الهوائية انسيابية فسوف تمرالريح من فوقها ولن تدور الطاحونة الهوائية .أما إذا كانت أجنحة الطاحونة الهوائية مائلة بزاوية تجعلها تستقبل كامل قوة الرياح فسوف تنحني وتنكسر في نهاية المطاف .والحصول على الزاوية الصحيحة والشكل الصحيح والعدد الصحيح من األجنحة متغير في غاية األهمية. تقصي حاول بناء آلتك التي تعمل بطاقة الرياح .صمم طاحونة هوائية من شأنها رفع األشياء المختلفة /الكتل المختلفة. المواد :فلين ،نكاشات أسنان ،اسطوانة خشبية رفيعة ،ورق مقوى ،أكواب بالستيكية ،مقص ،شريط الصق ،خيط ،فواصل من الورق المقوى ،أوزان صغيرة ،وعلبة من البالستيك ،مقياس سرعة الريح (اختياري). 106 106 فواصل من الورق المقوى طاحونة هوائية اسطوانة خشبية رفيعة محور فلين شفرات كرتونة أو أكواب خيط نكاشة أسنان أوزان صغيرة قم بإعداد معلومات تجارية تصف فيها كيف ولماذا يعمل تصميم طاحونتك الهوائية .يمكنك أن تضمن معلومات : • المسافة التي يمكنها رفع الجسم إليها • الحد األقصى للوزن الذي يمكن أن ترفعه • ما سرعة الرياح الالزمة لتشغيل آلتك • سرعة الرفع في الظروف الهوائية المثلى. أين سيكون المكان األنسب والمثالي لوضع طاحونة هوائية في المملكة العربية السعودية؟ باستخدام توقعات الطقس ومتوسط بيانات االحوال الجوية السنوية ،ح ّدد مناطق يمكن تسخير طاقة الرياح فيها على نحو فعال. 107 107 النشاط الرابع استكشاف المغناطيس مجال التركيز الرئيس :التقصي األهداف التعلّمية للنشاط • تستخدم المعرفة العلمية لحل مشكلة ُ • تحدد كيفية عمل مغناطيس كهربائي وكيف تغيّر قوّته • تُبيّن كيف يمكنك تطوير طرائقك في التقصي. تؤثر المغانط بقوة تسمى القوة المغناطيسية ،و يمكن استخدام هذه القوة لجذب أو التقاط األشياء مثل الحديد والفوالذ .تنبأ العلماء أن المغناطيسية تنشأ عن حركة دوران اإللكترونات حول نفسها داخل ذرات المغناطيس .كل مغناطيس له قطبان ،قطب شمالي وقطب جنوبي .ينجذب القطب الشمالي للمغناطيس إلى القطب الجنوبي لمغناطيس آخر ،بينما يتنافر قطبان جنوبيان او قطبان شماليان مع بعضهما البعض. حاول وضع مغناطيسين بشكل حلقات على حامل اسطواني كما في الشكل .عندما يتقابل قطبان متماثالن مع بعضها بعضاً ستكون هناك قوة تنافر بينهما ويبدو أحد المغناطيسين يطفو فوق اآلخر. المغانط المختلفة لها قوة مغناطيسية مختلفة ،فبعضها قوي بحيث أن مجالها المغناطيسي يمكن أن يخترق الخشب والورق وحتى يدك. مغناطيس قوة التنافر مشبك ورق معدني مغانط حلقية حامل اسطواني تقصي صمّم تقصياً عملياً للمقارنة بين قوة مغانط مختلفة .قم بترتيبها حسب مقدار قوتها .ما هي اإلستنتاجات التي يمكنك التوصل إليها تقصيك؟ من خالل ّ المواد :أسالك ،بطاريات ،مالقط فم تمساح ،مسطرة ،قاطعة أسالك ،مشابك ورق ،قطع معدنية ،خيوط ،ورق ،بطاقة، وبالط أرضيات. 108 108 المغانط الكهربائية ً مجاال مغناطيسياً وعندما يتوقف يوجد نوع آخر من المغانط وهو المغناطيس الكهربائي .عندما تتدفق الكهرباء عبر سلك فإنه يُولِّد ُ تدفق التيار الكهربائي يختفي المجال المغناطيسي .يمكنك أن تصنع مغناطيساً كهربائياً بسيطاً بلف سلك نحاسي حول قطعة من الحديد .مكنت هذه الظاهرة العلماء من الحصول على مغانط قوية بما فيه الكفاية لحمل السيارات .في ساحات السيارات الهالكة تُستخدم هذه التكنولوجيا لرفع السيارات ونقلها من مكان إلى آخر .الضغط على مفتاح كهربائي يمكن إيقاف ُ تدفق التيار الكهربائي مما يُوقف المجال المغناطيسي ويجعل السيارة المحمولة بواسطة المغناطيس تسقط تحت تأثير قوة الجاذبية في موقعها الجديد. تقصي تقص لتحديد سبل تحسين قوة إعمل في فريق لتخطيط وإجراء ّ المغانط الكهربائيةّ . فكر في التقصي الذي قمت به للمقارنة بين قوة المغانط المختلفة .ناقش أفضل طريقة للحصول على النتائج وتقديمها بحيث يمكن استخالص إستنتاجات متعددة من ذلك. المواد :أسالك ،بطاريات ،مالقط فم تمساح ،قضيب من الحديد (مسمار من الحديد) ،مسطرة ،قاطعة أسالك ،مشابك ورق وقطع فلزية. قارن نتائج التقصيين الذين قمت بهما مع مجموعة أخرى في الصف .هل هناك أي اختالفات في النتائج بينكما؟ ابحث في محددات تقصيك .كيف كانت دقة النتائج؟ كيف يمكن أن تقوم بتحسين تقصيك؟ بطارية 109 109 النشاط الخامس بحث الكهرومغناطيسية مجال التركيز الرئيس :البحث األهداف التعلّمية للنشاط • تصف كيف تُستخدم الكهرومغناطيسية في توليد الكهرباء. • تبحث عن المعلومات بشكل مستقل. • تقدم المعلومات بشكل مختصر للجمهور. في النشاط الثالث قمت بتصميم طاحونة هوائية يمكن أن تقوم بتشغيل آلة العجلة والمحور البسيطة .ويمكن أيضا أن تُستخدم طاقة الرياح لتوليد الكهرباء كما يُستخدم الوقود األحفوري والطاقة النووية وطاقة المد والجزر .يتم توليد الكهرباء للمنازل في المملكة العربية السعودية بحرق الوقود األحفوري ،وثم يتم نقلها إلى بيوتنا عبر شبكة من المحوالت واألسالك التي تراها في فضاء المنطقة. إن أكبر محطة عالمية لتوليد الكهرباء وتعمل بالغاز تقع في مدينة الجبيل الصناعية بالمملكة العربية السعودية ،ومحطة توليد الكهرباء هذه قادرة على إنتاج 2750ميغاوات (مليون وات) أي ما يعادل ٪ 10من إجمالي إنتاج المملكة العربية السعودية من الطاقة الكهربائية. تلعب الكهرومغناطيسية دورا مهما في إنتاج الكهرباء في محطات توليد الكهرباء مثل تلك التي في مدينة الجبيل الصناعية .إعمل مع شريك لتحديد كيف يتم استخدام المغانط الكهربائية لتوليد الكهرباء. إعمل ملصقاً لشرح كيف يتم توليد الكهرباء. تطوير إضافي قم بإعداد عرض تقديمي قصير لوصف كيفية استخدام المغانط الكهربائية لتوليد الكهرباء .إستخدم ملصقك لدعم العرض التقديمي. 110 110 مراجعة الوحدة والتأمل فيها إشرح ما تعلمته في هذه الوحدة عن: • السرعة والحركة • القوى والحركة • القوى واآلالت • استكشاف المغانط • بحث الكهرومغناطيسية َّ تحد نفسك كيف يمكن أن تستخدم توربينات الرياح لتوليد الكهرباء؟ هل تظن أنه يجب على المملكة العربية السعودية تطوير استثمار طاقة الرياح كمصدر بديل للطاقة؟ إشرح أسبابك. 111 111 بوابة موهبة اإللكترونية شاركنا التجربة واكتشف عالم بوابة موهبة المرجع الرئيسي للموهبة واإلبداع واالبتكار في العالم العربي ٌ بوابة علمية متخصصة في إرساء أسس تربية الموهوبين والمبدعين في المملكة العربية السعودية والعالم بوابة موهبة اإللكترونية معرفيًا متجددً ا ومجا ً ال تفاعليًا للمشاركة المجتمعية. تقدم خدمات متنوعة للموهوبين والقائمين على رعايتهم ،وتعتبر مصدرًا العربي. ّ ّ Info@mawhiba.org.sa الرقم المجاني8 0 0 6 1 2 3 3 3 3 :
0
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersYou can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users(For complaints, use another form )