Voda – balená, nebo z kohoutku?

Žáci se během této učební činnosti blíže seznámí s různými druhy vod a jejich kvalitou. Porozumí principům úpravy pitné vody, díky diskuzi si také shromáždí relevantní informace týkající se kvality pitné vody kohoutkové a balené. Seznámí se s možnými metodami přibližné analýzy (pomocí akvaristických testerů), ale také s metodou moderní analýzy pomocí spektrometru (kolorimetru), s přípravou kalibračních řad a jejich využitím při stanovení koncentrace iontů (dusitanů) ve vzorku. Seznámí se rovněž s legislativními požadavky na koncentraci jednotlivých látek pro pitnou vodu. Samotné hodnoty pro ně nejsou až tak podstatné jako uvědomění si toho, co pro nás znamenají (např. co značí zvýšená hodnota dusitanů nebo železitanů). Diskuze často vede i k zamyšlením se nad současným stavem přírody, jejím znečišťováním (plastové lahve) a možnou ochranou. Tato aktivita propojuje chemii, přírodopis, environmentální výchovu, výchovu ke zdraví, fyziku a matematiku.

Popis výukové aktivity:

1. Aktivita začíná ke konci jedné vyučovací hodiny, kdy učitel nadhodí téma kvality vod. Žáci jsou podníceni k přemýšlení, zhodnocují dostupnost vody v různých zemích a míru jejího znečištění. Co může vodu znečišťovat u nás a jaký jak fungují ČOV? Následující otázka je podnětem k diskuzi příští hodinu: Dávají přednost balené nebo kohoutkové vodě? Žáci se rozdělí do dvou skupin (balená/kohoutková). Každá skupina si do příští vyučovací hodiny shromáždí co nejvíce relevantních argumentů na podporu svého názoru. Využít může i některé z nabízených zdrojů informací.
   
   
2. Následující hodinu proběhne diskuze. Žáci jsou důkladně seznámení s pravidly odborné diskuze, chápou, že si neskáčou do řeči, nesnižují názory druhých apod. Učitel hraje roli moderátora. Jednotlivé skupiny postupně předkládají své argumenty (doporučuje se „nevystřílet“ vše najednou, nechat si některé argumenty v zásobě), moderátor vše zapisuje na tabuli. Žáci mají prostor vyjádřit se a oponovat argumenty opačné strany (vhodně a slušně). Z diskuze nemusí vzejít vítěz. Žáci jsou vybídnuti k tomu, aby si na příští hodinu přinesli vlastní vodu – kohoutkovou nebo balenou, podle toho, který názor obhajovali – stanoví i svůj předpoklad (hypotézu), který budou následující hodinu ověřovat (např.: Balená voda vyhovuje lépe hygienickým požadavkům pro pitnou vodu).
   
   
3. Tato část je zaměřená na vlastní rozbor vody. Vzhledem k náročnosti na provedení a materiálové vybavení pro klasickou analýzu vody je doporučeno využít některých z indikátorů pro kvalitu akvarijní vody (např. testery značky Rataj: https://www.sklorex-akvarium.cz/k671-rataj.html). S žáky se pak sleduje obsah dusitanů, železa, fosforečnanů a celkové tvrdosti vody. Ke každé akvaristické sadě je přiložený návod na jednoduchou analýzu. Většinou spočívá v přidání malého množství indikátoru do zkoumaného vzorku a následného odečtení na barevné stupnici. Podle míry zbarvení se usuzuje na koncentraci jednotlivých látek. Jednotlivé rozbory trvají podle typu sledované látky a také druhu zakoupených akvaristických indikátorů od 5 do 20 minut. Každá skupina může pracovat na stanovení všech látek u své vody (varianta A), což je časově náročné a je proto dobré mít vyčleněný dvouhodinový blok. Výsledky různých vod se pak porovnají. Nebo může každá skupina pracovat na stanovení obsahu jedné látky u kohoutkové i balené vody (varianta B), a zaznamenávat své údaje do společné tabulky promítnuté na interaktivní tabuli. Výsledky této analýzy jsou přibližné, nicméně postačují na to, aby si žáci uvědomili kvalitu kohoutkové vody. Je-li dostatek času a najde-li se skupina dobrovolníků, je dobré provést stejné rozbory také u vody surové (třeba z místního rybníka, řeky). Lépe vyniknou rozdíly v obsahu např. železa nebo dusitanů u vody pitné (ať už kohoutkové či balené) a vody surové.
   
   
4. Obsah dusitanů provede demonstračně vyučující pomocí kalibrační řady a měřicího přístroje Vernier (spektrometr nebo kolorimetr). Princip kalibrační řady i měřicího přístroje vyučující vysvětlí. Žáci jsou seznámeni s milimetrovým papírem a zaznamenávají na něj jednotlivé hodnoty z měřicího přístroje. Podle intenzity zbarvení (v porovnání s kalibrační řadou) – a také na základě přibližné analýzy za pomocí akvaristické sady – zkusí odhadnout, kde se bude v grafu nacházet hodnota sledovaného vzorku pitné vody. Nakonec žáci porovnají svůj graf s grafem, který vyhotovil spektrometr/kolorimetr.

Hodnocení a reflexe úlohy

Výuku je vhodné dobře rozčlenit – na diskuzi by měla být vyhrazena alespoň jedna vyučovací hodina a žáci by na ni měli být dopředu připraveni. Učitel má roli moderátora, diskuzi řídí. Je dobré hned na začátku stanovit jasná pravidla (neskáčeme si do řeči, nesnižujeme názory druhých apod.). Pro opravdovou motivaci žáků je dobré úvodní diskuzi o balené a kohoutkové vodě opravdu nevynechat. Žáci se rozdělí na dva tábory a rozbory vody pak dělají s nadšením, jelikož chtějí potvrdit své přesvědčení, vždy si přinesou vlastní vodu (buď kohoutkovou, nebo svoji oblíbenou balenou). Úloha byla odzkoušena i bez předchozí diskuze, a takový úspěch u žáků neměla (žáci si dokonce nepřinesli ani „vlastní“ vodu).

Pro samotné rozbory je dvouhodinový blok nutností. Zvláště chceme-li, aby si žáci udělali rozbor všech základních parametrů. Většinou (jsou-li dobře namotivováni) se nespokojí s tím, že si ve své vodě udělají pouze celkovou tvrdost, a ionty železa dělá jiná skupina v jiné vodě atp. Pokud není možné mít dvouhodinový blok, pak je vhodné mít pouze dva vzorky vody (jednu balenou, jednu kohoutkovou) a stanovení jednotlivých parametrů rozdělit skupinám (např. celková tvrdost, dusitany, železitany, fosforečnany, pH).

V případě, kdy vyučující používá jednoduchý kolorimetr (nebo spektrometr), se osvědčilo seznámit s ním žáky postupně během dvouhodinového bloku. Vždy si k sobě vezmu jednu skupinu, které princip vysvětlím, společně pak pomocí kalibrační řady (předem připravené) provedeme měření, vyhodnotíme graf a výslednou koncentraci. Nemělo by to zabrat více jak 10 minut, aby žáci stihli své rozbory.

Je důležité vyčlenit si čas pro závěrečné vyhodnocení. To potrvá přibližně 15 minut. Buď má vyučující nakreslenou tabulku na tabuli, nebo ji promítne z počítače. Zapisuje pak do ní jednotlivé hodnoty, které žáci naměřili. (V e-tabulce je dobré mít předpřipravené limity pro pitnou vodu stanovené zákonem, v tabulce nakreslené na tabuli je doplnit těsně před vyhodnocením, ať žáky nepřipravíme o překvapení.)

Komentář z hlediska gramotností:

Žáci jsou vedeni ke čtenářské gramotnosti, neboť si musí nashromáždit dostatek relevantních argumentů pro svůj názor. Dané informace musí utřídit tak, aby se v diskuzi neopírali pouze o své pocity nebo pocity lidí z různých diskuzních fór. Je dobré dbát také na to, aby si žáci nevybírali články z bulvárního zdroje. Součástí je také gramotnost digitální – je to ideální příležitost, kdy mohou žáci porovnat způsoby tvorby grafů manuálně pomocí milimetrového papíru, ale také moderně – pomocí informačních technologií (měřicí přístroje připojené k PC). Matematická gramotnost se rozvíjí při srovnávání výsledků (jak mezi jednotlivými typy vody mezi sebou, tak s legislativními požadavky pro pitnou vodu), při porovnání grafů a vyhodnocení správnosti své hypotézy.