Aktivnost započnite pitanjima:

Od kuda dolaze nazivi mikrotehnologija i nanotehnologija?

Kojim dimenzijama odgovaraju dimenzije pojedinog atoma?

Što ste čitali ili čuli o kvantnim računalima? Što to znači?

Što znate o primjeni nanotehnologije u medicini? A u nekim drugim područjima?

Na malim dimenzijama do 100 nanometara zakoni klasične fizike koje su vaši učenici do sada susretali više nisu dobro primjenjivi i zamijenili su ih zakoni kvantne fizike. Kako nemamo neposredno svakodnevno iskustvo s njima (zbog čega?), ponekad nam te zakonitosti nije lako razumjeti.

Razgovarajte s učenicima:

Kako Bohrov model opisuje elektronski omotač atoma? Što ste o elektronskom omotaču učili za vrijeme nastave Kemije? Koje je fizikalno značenje pojmova ljuska, podljuska, orbitala? Neka iznesu svoje pretpostavke i dosadašnje spoznaje. Raspravite o tome s njima, ali nemojte im „otkriti“ sve odgovore; do njih će doći sudjelujući u aktivnostima koje ste im priredili.

Potom ih uputite da pogledaju videozapise.

U videozapisu na poveznici objašnjava se veza između spektralnih linija i elektronskih prijelaza. Na poveznici je prikazana kratka animacija sa s i p orbitalama. I još jedan primjer s, p i f orbitala prikazan je u animaciji na poveznici.

Neka se učenici podijele u parove. Svaki par neka kod kuće izabere jedan od navedenih videozapisa te na osnovi njega izradi digitalni plakat u alatu Canva.

Učenici svim poveznicama pristupaju korištenjem pametnih uređaja (tableta, mobitela, laptopa ili školskih računala), dok se za alat koriste i AAI@Edu.hr identitetom.

Ako je poster višemedijski, poželjno je da su uključene i poveznice na reprezentativne videosadržaje, animacije ili slično.

Neka učenici u paru izrade postere za sljedeći sat.

Ovdje raspravite s učenicima o kriterijima koje valja slijediti tijekom prikupljanja informacija, o tome provjeravaju li vjerodostojnost izvora i koje izvore valja izbjegavati.

Prije pretraživanja mrežnih izvora možete ih uputiti na sadržaj Kako kritički vrednovati izvore na internetu.
Neka naprave plan pretraživanja više tipova mrežnih izvora te kombiniraju više načina pretraživanja za pronalaženje informacija o zadanoj temi.

Također ih podsjetite na važnost odgovornog preuzimanja poslova i suradnje u paru.

Posteri su digitalni i postoji mogućnost da imate uvid u tijek izrade postera. Ako niste odabrali tu opciju, odredite termin do kojeg morate dobiti mogućnost uvida u završen poster. Jedan od postera odaberite za obradu nastavne jedinice, a na kraju neka sve grupe predstave svoje postere uz kratak osvrt.

Kvantna fizika često „prkosi našoj intuiciji“, ali danas više nema ozbiljnih znanstvenika koji ju ne prihvaćaju.

Je li tako bilo od početka? Razgovarajte s učenicima o tome.

Što je pridonijelo da kvantna fizika postane općeprihvaćena? Upravo brojni eksperimenti koji su joj išli u prilog.

Radimo li tako i u društvu i u međuljudskim odnosima?

Napuštamo li svoje mišljenje suočeni s nedvojbenim argumentima ili ustrajemo u svom stavu, iako nam činjenice govore da smo u krivu? Prisjetite se primjera iz vlastita života.

Razgovarajte o primjerima iz okoline ili iz društva u cjelini. U Republici Hrvatskoj zabranjena je diskriminacija na različitim osnovama. Provjerite što znaju o tome. Potaknite ih na razgovor u kojem će povući paralele između suzbijanja diskriminacije u društvu i prethodnog razgovora.

Postupci potpore

Pri prilagodbi scenarija važno je imati na umu da učenici s teškoćama u razvoju i učenici sa specifičnim teškoćama učenja predstavljaju heterogenu skupinu i da odabir prilagodbi valja temeljiti na pojedinačnim značajkama svakog učenika (jakim i slabim stranama, specifičnim interesima…), kao i obilježjima same teškoće. Preporučuje se, u dogovoru s učenikom, učenika s teškoćama premjestiti u prednje klupe u razredu kako bi ga se moglo popratiti i pružiti mu dodatnu uputu ili pomoć pri izvršavanju zadatka.

Tijekom razredne rasprave nemojte isticati učenika s teškoćama ako pogriješi. Također, ne ustrajte u tome da u raspravi sudjeluju učenici s poremećajem govora (osim ako to sami ne traže), no dajte im mogućnost za razrješavanje potencijalnih pitanja. Nakon razredne rasprave omogućite učeniku s teškoćama odgovore na pitanja koja su se postavljala tijekom rasprave.

Vodite računa o tome da je učenik s teškoćom u paru s onim učenikom koji nema poteškoća u svladavanju gradiva, koji je strpljiv i pozitivno utječe na učenika s teškoćom.

Provjeravajte snalaze li se učenici s teškoćama u korištenju spomenutim digitalnim alatima. Po potrebi osigurajte i pisane upute sa slikovnim prikazima radi lakšeg korištenja alatom. Za učenike s oštećenjem vida valja prilagoditi svjetlinu u prostoru i na zaslonu, kao i kontrast na zaslonu.

Ako u razredu postoje učenici s poremećajem iz autističnog spektra, valja im najaviti strukturu sata na početku, kao i svaku promjenu aktivnosti.

Dodatne informacije o postupcima potpore učenicima s teškoćama u učenju možete potražiti u priručniku Didaktičko-metodičke upute za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama. Također, potražite Smjernice za rad s učenicima s teškoćama i savjete učiteljima na stranicama Hrvatske udruge za disleksiju.

Pokažite učenicima e-Škole DOS Fizika 4, Modul 3, Jedinica 3.3, Kvantnomehanički model atoma, Slika 2. Atomi zlata na grafenskoj podlozi.

Pitajte učenike:

Što je na slici?

Što je STM ?

Što znate o nanotehnologiji i njezinim primjenama?

Što učenici znaju o elektronskim oblacima? Spominje li ih Bohrov model atoma?

Razgovarajte s učenicima o povijesnom razvoju ideje o građi atoma od Bohrova do kvantnomehaničkog modela i o tome kako mnoge danas općeprihvaćene ideje u fizici u devetnaestom stoljeću nisu bile ni zamislive.

Raspravite s učenicima o otporima novim idejama u fizici.

Nailaze li i nove ideje u društvu na otpor? Neka se sjete primjera (npr. opće pravo glasa za žene i slično).

Podijelite učenike u parove i uputite ih na to da pristupe mrežnoj stranici i pokrenu simulaciju „Model atoma vodika“. Predviđeno je da učenici rade na školskim računalima na kojima je alat Phet već unaprijed registriran. Također bi bilo dobro da pri pokretanju odaberu verziju koja nije Java (ponuđene su dvije mogućnosti!).

Prema spektroskopskim opažanjima u simulaciji zadatak je usporediti rezultate dobivene na osnovi eksperimenta i rezultate koji bi bili dobiveni na osnovi predloženih modela: Bohrova, de Broglieva i Schrödingerova.

Svaki par učenika neka pripremi Word dokument u alatu MS Word sustava Office 365, kojem pristupaju korištenjem AAI@Edu.hr identiteta, a u kojem će jedno ispod drugog zalijepiti prikaz stanja na spektrometru, redom za eksperiment i pretpostavke. Isti dokument neka podijele u One Note bilježnici koju ste unaprijed kreirali te u nju uvrstili upute za izvođenje vježbe.

Treba označiti polje „Pokaži spektrometar“.

U „Kontroli osvjetljenja“ treba označiti polje „Kontinuirani spektar“ i uključiti izvor svjetlosti (0 – 1). Bijela svjetlost obasjava prozirno kućište ispunjeno vodikovim molekulama.

Neka učenici pokrenu „Spektrometar“. Nakon jedne minute spektrometar se zaustavi.

S pomoću alata za izrezivanje treba izrezati iz snimljenog stanja na zaslonu stanje na spektrometru i zalijepiti to stanje u Word dokument.

Raspravite s učenicima o sljedećem:

Što pretpostavljaju, kako bi izgledao snimljeni spektar prema Bohrovu modelu o odnosu na prethodno snimljeni spektar u eksperimentu.

Kako prema de Broglievu modelu, a kako prema Schrödingerovu modelu (kvantnomehaničkom modelu atoma)?. Svoje pretpostavke neka zapišu u One Note bilježnici.

Nakon rasprave neka nastave rad na simulaciji u gornjem lijevom dijelu zaslona.

Nakon toga treba prebaciti opciju „Eksperiment“ u „Pretpostavka“.

Nakon odabira modela atoma „Bohr“ pokrene se „Pokaži spektrometar“ i „Pokaži elektronsko energijsko stepenište“. Zatim učenici pokreću spektrometar.

Nakon jedne minute zaustavljaju spektrometar i snime stanje na spektrometru.

Izrezak stanja zalijepi se u isti Word dokument u kojem je zalijepljeno prethodno stanje (eksperiment).

Nastavlja se pokretanjem – uključite model atoma „de Broglie“. Ponavlja se postupak proveden u Bohrovu modelu.

Snima se stanje na spektrometru i izrezak se zalijepi u Word dokument ispod Bohrova modela.

Neka zapišu koje su sličnosti, a koje razlike de Broglieva i Bohrova modela vodikova atoma!

Na kraju se odabire model atoma „Schrödinger“ i ponovno pokreće spektrometar.

Nakon jedne minute zaustavlja se spektrometar i snimi se stanje na spektrometru te se kopira u Word dokument ispod de Broglieva modela.

Neka zapišu odgovore na sljedeća pitanja:

• U kojem je od ponuđenih modela rezultat zabilježen na spektrometru najbliži dobivenom u uvodnom dijelu, kad su prikazivani rezultati eksperimenta?
• Postoje li sličnosti između Schrödingerova modela (kvantnomehaničkog modela atoma) i de Broglieva modela? Obrazložite.
• Koje su novine u Schrödingerovu modelu u odnosu na de Brogliev?

Primjeri rezultata eksperimenta i modela prikazani su na slici.

Nakon što međusobno podijele bilješke, zajedno raspravite o opažanjima i zaključcima.

Postupci potpore

Tijekom razredne rasprave učeniku s oštećenjem sluha osigurajte dobru vidljivost govornikova lica i usana. Pričekajte nakon postavljanja pitanja kako bi i učeniku s oštećenjem sluha dali priliku da se javi i odgovori (pauza osigurava vrijeme za obradu informacija). Ne ustrajte u tome da učenici s teškoćama kao što su poremećaj govora ili izražena anksioznost govore, osim ako se sami ne jave.

Pri radu u paru i skupini važno je osigurati jasne upute za učenike s teškoćama u okviru para ili skupine u kojoj se nalaze kako bi se izbjegla situacija da učenik ne sudjeluje ili iščekuje zadatak. Učenike s poremećajem aktivnosti i pažnje valja uklopiti u skupinu u kojoj se nalaze učenici koji djeluju usmjeravajuće (oblik vršnjačke podrške).

Neka učenici s motoričkim teškoćama budu u paru s učenikom koji se dobro snalazi u korištenju digitalnim alatima.

Provjeravajte snalaze li se učenici s teškoćama u spomenutim digitalnim alatima. Po potrebi osigurajte i pisane upute sa slikovnim prikazima radi lakšeg korištenja alata. Za učenika s oštećenjem vida valja prilagoditi svjetlinu na zaslonu te kontrast na ekranu i obratiti pozornost na veličinu slova.

Povezivanje atoma u molekule, a time i svemir i život kakav poznajemo, posljedica je interakcije među elektronskim omotačima pojedinih atoma.

Razgovarajte o tome s učenicima.

Kako kvantna mehanika opisuje elektronski omotač atoma?

Kako povezati položaj elementa u periodnom sustavu elemenata s fizikalnim značenjem?

Izaberite 3 elementa među prvih 10 iz periodnog sustava i zatražite od učenika da skiciraju kako će po njihovu mišljenju izgledati prikaz njihova elektronskog omotača s pomoću Bohrova modela, a kako s pomoću kvantnomehaničkog modela. Neka objasne razlike u tim prikazima.

Da bi provjerili svoje pretpostavke, podijelite učenike u parove te ih uputite na simulaciju.

Kreirajte na platformi MS Teams sustava Office 365 OneNote bilježnicu s uputama za izradu vježbe, a kojoj će učenici pristupiti na svojim računalima korištenjem AAI@Edu.Hr identiteta.

U simulaciji mogu vidjeti prikaz elektronskih oblaka, prikaz elektronskog omotača u Bohrovu modelu i zapis elektronske konfiguracije za kemijske elemente.

Neka pogledaju prikaze i elektronsku konfiguraciju za prvih 10 elemenata, a zatim još 5 po izboru.

Neka rasprave, radeći u parovima, o prikazima i opišu u OneNote bilježnicu kako je elektronska konfiguracija prikazana s pomoću Bohrova modela te kako su prikazane orbitale u kvantnomehaničkom prikazu. Zatim neka napišu slaže li se to s njihovim pretpostavkama.

Neka učenici promotre zapis elektronskog omotača s desne strane. Kako u Bohrovu modelu prikazati taj zapis za atom s više od jednog elektrona?

Veza između kvantnomehaničkog prikaza i zapisa elektronske konfiguracije opisana je u videozapisu na poveznici.

Nakon toga neka učenici prouče e-Škole DOS Fizika 4, Modul 3, Jedinica 3.3, Kvantnomehanički model atoma. Neka zapišu elektronsku konfiguraciju u skraćenom zapisu i s pomoću kvantnih brojeva za 5 različitih kemijskih elemenata.

Potičite ih da u parovima surađuju, nastoje argumentirano braniti svoje mišljenje i uvažavati tuđe, kao i da osvijeste da je svatko odgovoran za dio posla koji treba napraviti. Preuzimanje odgovornosti za zadatke koje ćemo napraviti sastavni je dio rada i života u zajednici.

Neka učenici podatke, rezultate i zaključke izrađene korištenjem sustava Office 365 podijele u OneNote bilježnici tako da su vidljivi i ostalim učenicima. Neka međusobno rasprave o rezultatima i zaključcima.

Na kraju raspravite zajedno o zaključcima. Iskoristite priliku da rezimirate s njima razvoj ideje o građi atoma tijekom stoljeća. Raspravite i o tome kako su se i modeli o drugim pojavama u znanosti mijenjali tijekom povijesti.

Mijenjalo se i ljudsko društvo.

Ljudi su, razvojem društva i znanosti te kako su se poboljšavali uvjeti života, postajali svjesni diskriminacije na raznim osnovama te su je suzbijali.

Potaknite ih da navedu što više primjera kojima bi potkrijepili raspravu i osvijestili što oni mogu učiniti u borbi protiv diskriminacije.

Postupci potpore

Tijekom rada u skupini vodite brigu o tome da učenici s teškoćama sudjeluju u aktivnostima koje za njih imaju najmanje prepreka u odnosu na prisutno ograničenje, primjerice da učenik s disleksijom ne treba zapisivati.

S učenicima s oštećenjem sluha i učenicama s poremećajem jezično-govorno-glasovne komunikacije provjerite jesu li razumjeli upute.

Učenike s poremećajem aktivnosti i pažnje valja poticati na sudjelovanje i usmjeravati njihovu pažnju na zadatak.

Učenicima s teškoćama uvelike pomaže kada se gradivo poveže sa svakodnevnim životom, kada se obogaćuje konkretnim primjerima i upućuje na povezanost sa životom. No, potrebno im je omogućiti podsjetnike kako bi bolje funkcionirali u rješavanju zadataka, što se posebno odnosi na učenike sa specifičnim teškoćama učenja.

Provjeravajte snalaze li se učenici s teškoćama u korištenju spomenutim digitalnim alatima. Po potrebi osigurajte i pisane upute sa slikovnim prikazima radi lakšeg korištenja alatom. Učenicima s oštećenjem vida valja prilagoditi svjetlinu i kontrast na zaslonu te obratiti pažnju na veličinu slova.

Za učenike koji žele znati više

Kvantnomehanički model atoma možete djelomično obraditi metodom obrnute učionice.

Učenicima koji žele znati više o kvantnomehaničkom modelu atoma podijelite, tjedan dana prije obrade (primjerice za vrijeme dodatne nastave ili izvannastavne aktivnosti), poveznicu1, poveznicu2, poveznicu3 i poveznicu4.

Neka ih prouče i zajedno izrade kratku prezentaciju u alatu MS PowerPoint sustava Office 365, kojem će učenici pristupiti na svojim računalima korištenjem AAI@Edu.Hr identiteta. Prezentaciju će potom pokazati u razredu, a u njoj će u osnovnim crtama prezentirati kako kvantna fizika objašnjava elektronsku konfiguraciju atoma.

Kao uvod u prezentaciju neka pripreme uvodna pitanja, o kojima će raspraviti nakon prezentiranja. Neka obrazlože zbog čega su izabrali ta pitanja, tj. zašto je po njihovu mišljenju o tome važno raspraviti.