A projekt célja az alapvető elektrokémiai fogalmak, folyamatok, berendezések megismerése, alkalmazásuk keresése a környezetünkben, működésük vizsgálata, megértése, előnyeik és hátrányaik összegyűjtése, szerepük vizsgálata az élettani folyamatokban. A munka témája szorosan kapcsolódik a nyolcadik évfolyam általános kémiai (elsősorban redoxireakciókkal kapcsolatos) és fizikai ismereteihez (elektromosságtan), valamint a nyolcadikos biológia tananyaghoz (ember élettana), segíti ezek elmélyítését, hangsúlyozza fontosságát, felhasználhatóságát a mindennapokban.

Létszám: 6-12 fővel ideális dolgozni.
Korosztály: 8. évfolyam. (Alsóbb és felsőbb évfolyamokkal is elképzelhető.)
Eszközigény: laboreszközök, vegyszerek, növényi és állati eredetű alapanyagok vizsgálatra, zsebtelepek, feszültségmérő készülék, digitális multiméter, számítógépek, könyvtár.
Költségek: alapanyagok és zsebtelepek ára, de többségük otthonról hozott anyagokkal is megoldható.
Részvételi kritérium: a téma iránti érdeklődés, gyakorlati munkákban való részvétel, alapvető általános kémiai ismeretek.
Időtartam: Már három hónap alatt látványos eredmények érhetők el, de ideálisabb a hat hónap.

Témajavaslatok

1. Elektrokémiai alapfogalmak megismerése (elektród, elektrolit, anód, katód, elektródpotenciál, galvánelem, elektrolízis stb.).

2. Szárazelemek a környezetünkben. Elemek gyűjtése, szétszedése, vizsgálata, csoportosítása, egyszer és többször használatos elemek, előnyeik, hátrányaik, környezetkárosító hatásuk és gyűjtésük.

3. Vezetőképesség vizsgálata. Különböző vízminták, oldatok és szilárd anyagok elektromos vezetőképességének mérése, akár saját készítésű vezetőképesség-vizsgáló készülékkel. A vezetőképesség változása a hőmérséklet függvényében. Lüktető higanyszív kísérlet.

4. Galvánelemek készítése. Daniell-elem összeállítása klasszikus módon, tojáshéj diafragmával, zöldségek és gyümölcsök felhasználásával. Galvánelem készítése vízüveggel.

5. Akkumulátorok vizsgálata. Akkumulátorok az elektromos játékokban, mobiltelefonokban, fényképezőgépekben és videokamerákban, gépkocsikban. Felépítésük, működésük, rendeltetésszerű használatuk, feltöltésük, élettartamuk, öregedésük.

6. Elektrolízis. A víz elektrolízise, a nátrium-klorid-oldat elektrolízise, réz tisztítása elektrolízissel, elektrolízis burgonyában, ón előállítása ón(II)-klorid elektrolízisével, szénhidrogének előállítása zsírsavak elektrolízisével, elektród - mint írótoll.

7. Korrózió. Fémek elektrokémiai korróziója, érintkezési korrózió, a vas korróziójának vizsgálata, ezüstbevonat készítése, korrózióvédelmi módszerek, katódos fémvédelem, felületvédő módszerek, nikkelezés. Korróziós károk és veszélyek a mindennapokban.

8. Elektrokémia az elektrotechnikában. Műszaki cikkek, elektromos berendezések vizsgálata, az alkalmazott elektrokémiai jelenségek keresése és vizsgálata, a fejlődő technika változó módszereinek nyomon követése.

9. Elektrokémia az élő szervezetekben. Elektrokémiai alapú életjelenségek vizsgálata, értelmezése, ezzel összefüggő, orvoslásban alkalmazott diagnosztikai és gyógyítási módszerek megismerése.

10. Elektrokémia egyéb iparágakban. Bármely olyan terület vizsgálható, ahol találkozhatunk az elektrokémia elemeivel, és amely a gyerekeket érdekli. Például élelmiszeripar, kohászat, környezetvédelem stb.

Kivitelezés

A csoport minden tagja részt kell, hogy vegyen az első közös foglalkozáson. A feladatok megbeszélésén és részfeladatokra való osztásán, a határidők egyeztetésén és a kapcsolattartás módjának tisztázásán kívül szükség van egy bevezető előadásra, ahol a diákok megismerkedhetnek az elektrokémia alapjaival (lásd „Elektrokémia" projekt) Alapfogalmi szinten tisztában kell lenniük a szükséges fogalmakkal, jelenségekkel, eszközökkel, mert munkájuk során alkalmazniuk kell ezeket.

Ezután következhet a munka azon része, amikor a gyerekek idejüket szabadon beosztva dolgoznak választott témáikon önállóan és egymással közreműködve. A témák közül a tanulók érdeklődésüknek megfelelően választanak. A részfeladatok kiosztásakor érdemes arra ügyelni, hogy ki milyen témában tudna, vagy szeretne külső segítséget igénybe venni. Például ha van a családban elektroműszerész, akkor javasolt a műszaki cikkekkel való foglalkozás. Ha a tanulót érdeklik az autók, akkor a gépkocsikban található akkumulátorokról gyűjtsön össze minél több ismeretet. Egészségügyben dolgozó ismerős az élettani jelenségek megértésében segíthet sokat.

Egyes témákhoz otthon is elvégezhető kísérletek kapcsolhatók. A szárazelemek gyűjtése és szétszedése, tartalmuk elemzése minden háztartásban megvalósítható. A galvanizálás témáján belül is számtalan kísérlet egyszerű, környezetünkben megtalálható anyagokat igényel. A korrózióval kapcsolatos egyszerű vizsgálatok is megoldhatók otthon. Más kísérletek viszont laboreszközöket és vegyszereket igényelnek, ezek a tanulókkal egyeztetett külön időpontokban, az iskolában valósíthatók meg.

A munka közös végtermék készítésével zárul, mely a begyűjtött és a megtapasztalt információkat egyaránt tartalmazza (lásd később!).

Az egyes témák feldolgozása során a tanulók térjenek ki a következő szempontokra:

• Mi az alapja az általa vizsgált folyamatoknak?
• Mióta ismerjük, használjuk ezt az eszközt, módszert? Ki alkalmazta először?
• Milyen területeken alkalmazzák ezt az eszközt, módszert?
• Milyen előnyei és hátrányai vannak?
• Mire kell figyelni használatakor? Vannak-e veszélyei?
• Gazdaságos-e használni?
• Mi lehet a jövő ezen a területen? Folynak-e jelenleg kutatások fejlesztésével, új területen való alkalmazásával kapcsolatban?
• Milyen vizsgálatokat végzett a tanuló ezzel a témával kapcsolatban?

Kapcsolat a külvilággal

Minden téma tartalmaz olyan elemeket, amelyek a mindennapi élettel kapcsolatosak. Szárazelemekkel, mobiltelefon és gépkocsi-akkumulátorokkal, rozsdásodással és felületvédelemmel, elektrokémiai jelenségeket alkalmazó műszaki cikkekkel akár minden nap, élettani szempontból fontos elektrokémiával pedig orvosi vizsgálatok, kezelések alkalmával találkozhatnak a diákok. Mivel az alkalmazási kör igen széles és többnyire napjainkban felkapott, népszerű eszközökkel kapcsolatos, a diákok érdeklődően, motiváltan vesznek részt a munkában.

A külvilággal tágabb értelemben is teremthető kapcsolat. Segítség kérhető olyan szakemberektől, akik munkájuk során foglalkoznak hasonló témákkal, például a diákok felkereshetik ezeket a szakembereket, és riportot készíthetnek velük. Később megosztják az így szerzett tapasztalatokat is a csoport többi tagjával.

Tanulási technikák, képességek

A tanulási és képességfejlesztési technikák széles választéka kerül elő a munka során. Csak néhány ezek közül: megfigyelés, kísérletezés, anyaggyűjtés szakirodalomból és a minket körülvevő anyagokból, vizsgálati eredmények feldolgozása, összegzése, összehasonlítása, előadása. Mindezek az ismeretszerzésen kívül sokoldalúan fejlesztik a diákok önállóságát, kreativitását, problémamegoldó képességét, eszközhasználatát, valamint környezetvédő gondolkodást alakíthatnak ki. Eredmény lehet például, hogy a tanulók a legújabb technikai vívmányoknak nem csak felhasználói lesznek, hanem működésüknek alapját is szeretnék megérteni, saját ötletük lesz a korrózió otthonukban felmerülő problémáinak megoldására, vagy figyelnek arra, hogy az elhasznált szárazelemek hová kerüljenek.

Végső megjelenési forma

A témák feldolgozásának eredményeit a tanulóknak rögzíteniük kell. Ezekből különféle tablók készíthetők aztán, amelyek a folyosókon elhelyezve praktikus ötleteket adhatnak olvasóik számára. Ezen plakátok lehetséges címei például:

• Mit érdemes tudni a szárazelemekről?
• Hogyan lesz hosszú életű akkumulátorod?
• Mit tehetünk a korrózió ellen?
• Hogyan készíthetünk elemeket zöldségekből?
• Mire jó az elektrolízis?
• Mi köze van az elektrokémiának az élő szervezetekhez?
• Milyen területeken alkalmaznak elektrokémiai ismereteket?

Ugyanezek a témák kis füzetbe rendezve házi kiadványként is összegezhetők, jól hasznosíthatók. Elképzelhető, hogy a csoport tagjai előadásokat tartanak érdeklődők számára munkájukból, itt az egyszerű kísérleteket be is mutathatják.