Co łączy człowieka z koprem, czyli jak zakochać się w nauce

Krystyna Raczkowska-Tomczak na zajęcia przynosi ptysia (z cukierni) i świeże płucka wieprzowe (z ubojni). Na oko nic ich nie łączy, ale pod kloszem pompy próżniowej, gdy odessać powietrze, zachowują się podobnie - rosną, puchną, nadymają się. Jak płuca himalaisty wdrapującego się na ośmiotysięcznik.

Na wierzchołku świata - Mount Everest - ciśnienie jest ok. 3,5 raza mniejsze niż na poziomie morza. Nie tylko płuca, ale i mózg doznaje na skutek tego obrzęku. To dlatego wspinacze mają halucynacje - nalewają herbatę dla nieistniejącego towarzysza. Człowiek tam nie funkcjonuje bez aparatu tlenowego. Granica cywilizacji sięga niespełna sto metrów ponad 5 tysięcy metrów nad poziom morza, gdzie znajduje się najwyżej położone miasto na świecie - Rinconada w Peru.

Tak powietrze - bo ono jest bohaterem tych zajęć - prezentuje się w ujęciu nauczycielki fizyki. Pani od biologii (Małgorzata Ociepa) rozwinie temat płuc. Nie tylko pokaże ich budowę, ale poruszy też kwestię palenia (na zdjęciu rentgenowskim płuca są tak czarne, że nie widać przez nie żeber).
Ale czy można się dziwić, skoro w papierosach jest składnik paliwa rakietowego i zmywacza do paznokci? Chemiczki (Beata Bujak, Irena Juńczyk) najpierw udowodnią, że to niewidzialne coś jednak istnieje i pokażą jego właściwości. Doświadczenia są proste, można je zrobić w domu. Kosz na śmieci z wyciętym okrągłym otworem na dnie, od góry zamyka elastyczna powłoka (np. naciągnięta folia). Nauczycielka napełnia go dymem i uderzając w elastyczną ścianę, powoduje, że kosz zamienia się w armatę, wypuszczającą okrągłe dymne kółeczka. Takie kółeczko ma sporą energię, bo potrafi przewrócić piramidkę z papierowych kubków.

Powietrze to jeden z tematów omawianych w ramach projektu "Cztery żywioły". Każde zagadnienie pokazywane jest oczami i doświadczeniami kilku dyscyplin naukowych. Zgłębiając temat "ziemia", chemik zajrzy pod skalną skorupę, fizyk każe się zastanowić, dlaczego krzywe wieże się nie przewracają, biolog poszuka tego, co łączy człowieka z koprem, a matematyczka zajmie się malowaniem sześcianów. Ponieważ Platon twierdził, że cząstki wszystkich żywiołów mają swoje geometryczne kształty: ośmiościan foremny (powietrze), czworościan (ogień), sześcian (ziemia) i dwudziestościan foremny (woda) , Aleksandra Opaska mówi o bryłach.

I tak wspólnymi siłami realizuje się idea, przyświecająca powołaniu Centrum Nauk Przyrodniczych - szeroko pojętej integracji międzyprzedmiotowej oraz współpracy nauczycieli tworzących autorski cykl zajęć, opartych na pokazach i eksperymentach.

- Chcieliśmy zdjąć zły czar z nauk przyrodniczych, które w szkole uchodzą za trudne i nudne, bo często źle się ich uczy. Nasz cel to pokazać, że można inaczej. Że dzięki ciekawym eksperymentom, które każdy może zrobić także w domu, nauka staje się fascynująca - mówi Zofia Godlewska, twórczyni Centrum , dyrektor ZSO nr 1 w Opolu.
Podczas gdy w szkole każdy belfer realizuje podstawę programową, nie oglądając się na kolegów z pokoju nauczycielskiego, i pakuje uczniom do głowy masę teorii (na doświadczenia często nie ma czasu ani warunków) tu w dobrze wyposażonych pracowniach króluje doświadczenie i praktyka. Przekazywana wiedza nie jest abstrakcją, której młody umysł nie jest w stanie ogarnąć, ale pokazuje, że zjawiska, które w szkole przypisano poszczególnym przedmiotom , tworzą coś bliskiego, namacalnego, obecnego w życiu i - co najważniejsze - do życia przydatnego.
Wystarczy wziąć jajko. Niepozorne, kruche i delikatne. Czyżby? W specjalnie przygotowanej prasie mocujemy je w taki sposób, aby stało pionowo. Na przykrywającą jajo płytę nakładamy kilogramowe torebki z solą. Jedna, druga, trzecia. Aż do 10 kilogramów. A 6 jajek uniesie małą Zuzię, córkę przyjaciół Krystyny Raczkowskiej-Tomczak. Dzieci patrzą na to z szeroko otwartymi buziami, jak na sztuczkę. A to prawa fizyki, decydujące o tym, jak rozkładają się siły.

Już w starożytności zwrócono uwagę na to, że konstrukcje oparte na łuku charakteryzuje duża wytrzymałość. Przykładem są budowle wzniesione przez Rzymian, takie jak: Panteon, Forum Romanum i łuki triumfalne. Innym rozwiązaniem architektonicznym są kopuły, które wieńczyły konstrukcje o dużych rozpiętościach dochodzących do kilkudziesięciu metrów, takich jak: hale sportowe, wystawowe i handlowe, cyrki, niektóre obiekty przemysłowe itp. Grubość powłoki jest niewielka i nie przekracza zazwyczaj 7 i 8 cm, nawet przy rozpiętościach przekraczających 100 m. Przyczyną dużej wytrzymałości takich konstrukcji jest to, że siły działające na łuk rozłożone są równomiernie. Pierwsi budowniczowie musieli podpatrzeć naturę w jajku.

Dziś jajko inspiruje głównie kucharzy i gospodynie domowe. Jak sprawdzić - bez rozbijania - czy jest świeże? To pytanie przyrodniczki z Centrum postawiły gościom Opolskiego Festiwalu Nauki. Na setki zwiedzających odpowiedź znały tylko dwie starsze panie, pewnie jeszcze z przedwojennej podstawówki. Bo w istocie to proste - świeże jajko w garnku z wodą położy się na dnie. Im starsze, tym bardziej będzie się podnosić. Jajko skaczące w wodzie jak korek najlepiej od razu wyrzucić.

- Świeżość jajka jest ściśle związana z wielkością występującej w nim komory powietrznej. Im jest większa, tym jajko jest starsze. Pęcherzyk powietrza rośnie w miarę, jak jajko traci wodę i tlenek węgla, co umożliwia porowata struktura skorupki zbudowanej z węglanu wapnia - tłumaczy Beata Bujak. Trwałość jajka można przedłużyć, przechowując je odwrócone tępym końcem ku górze, dzięki temu żółtko leży na zwartym białku, a powietrze nie przenika do białka i żółtka.

Nie należy myć jaj przed włożeniem do lodówki, gdyż zmywana jest w ten sposób ich naturalna warstwa antybiotyczna, która chroni jajko przed zakażeniem i dostępem powietrza (jajka myjemy dokładnie przed przygotowaniem każdej potrawy). Świeżość jajek możemy przedłużyć nawet do dwóch lat, zanurzając je w szkle wodnym. Pokrywa ono skorupkę cienką warstwą, która znacznie ogranicza dostęp wilgoci i tlenu do wnętrza jajka.

Projekt "Porozmawiajmy o jajku" to edukacyjny majstersztyk. Sama lektura scenariusza zmienia się w fascynującą przygodę, w którą oprócz przedstawicielek nauk przyrodniczych włączają się też historyczka (Beata Primke) i polonistka (Anna Trzebuniak). To już integracja doskonała, bo łącząca nauki ścisłe z humanistycznymi. I jest podczas tej niezwykłej lekcji miejsce nawet na to, by powiedzieć o cesarskich jajach Faberge.

Krystyna Raczkowska-Tomczak - której projekty edukacyjne, innowacje i scenariusze zdobywają laury w Polsce, Szwajcarii, Holandii, Francji - po raz pierwszy została nagrodzona w 1988 roku. Za zajęcia "Fizyka w poezji i cytatach" zdobyła wyróżnienie w I Ogólnopolskim Konkursie Scenariuszy Lekcji - "Lekcja fizyki z pokazami" organizowanym przez UJ i AGH w Krakowie. W ubiegłym roku z polonistką Anną Trzebuniak w ramach Opolskiego Festiwalu Nauki zmodyfikowała ten scenariusz. Powstała ulepszona wersja pt. Fizyka z poezją za pan brat. Autorki pokazują w nim, że poeci od dawna zajmowali się fizyką, a fizycy potrafią tworzyć poezję, że twórcy reklam i rysownicy muszą się uczyć fizyki, bo jeśli tego nie robią, to powstają np. błędne rysunki tęczy w podręcznikach.

- Jesteśmy przekonane - mówią autorki - że wiedza z różnych przedmiotów jest nam niezbędna do poprawnego opisu zjawisk, jakie każdy z nas obserwuje w swoim otoczeniu. Zjawiska te inspirują do różnego rodzaju twórczości. Malarz opisuje je pędzlem, kompozytor tworząc muzykę, poeta pisząc wiersze, a fizyk tłumaczy i wyjaśnia to, co zaobserwuje odpowiednimi prawami i zasadami.

A jeśli fizyk jest zarazem poetą - jak znakomity profesor Wojciech Dindorf z Uniwersytetu Opolskiego - wyjaśnienie może przybrać np. formę czterowiersza: "Gdy księżniczka puszcza bąka/Woń rozchodzi się w pokoje/Ten i ów dwuznacznie chrząka/To dyfuzja robi swoje! Zresztą fizyka poetycko inspiruje od dawna - pierwszy wiersz o fizyce wyszedł spod ręki niejakiego Lukrecjusza, który zmarł pół wieku przed narodzinami Chrystusa.

- Wygrywałam konkursy, bo integrowałam fizykę z biologią, malarstwem, fotografią i bajkami - mówi Krystyna Raczkowska-Tomczak. - Takim przykładem są "Zabawy Prosiaczka z cieniem, czyli łamanie praw fizyki w bajkach" (obecnie wraz z Aleksandrą Opaską, rozszerzyła integrację w tym projekcie o matematykę).

Jest tam przykład zwierzęcia, które nie rzuca cienia. To mięczak żyjący w ciepłych wodach otaczających Hawaje. Kiedy poluje, naraża się na atak drapieżnych ryb, ale mątwie udaje się ocalić skórę, bo potrafi być niewidoczna. Swoistą czapkę niewidkę zawdzięcza... świecącym bakteriom, które mieszkają wewnątrz jej ciała. Oświetlając dno morskie, likwidują rzucany przez mątwę zdradziecki cień. Mątwa była inspiracją dla twórców robotów w "Matriksie". Interesuje się nią też wojsko. Białka-lusterka, które odkryto u mątwy, z pewnością wykorzystałby też słynny Q, dostarczyciel gadżetów Jamesa Bonda.

To projekt zainspirowany filmami o agencie 007. Przez nauczycielki z Centrum Nauk Przyrodniczych został on rozpisany na kwartet biologiczno-chemiczno-matematyczno-fizycznych doświadczeń, które "niezbicie dowodzą, że wiedza z różnych przedmiotów jest nam niezbędna w życiu codziennym, a nawet może być wykorzystana do doskonałej zabawy podczas spotkań towarzyskich".

Wyjątkowo raczej dla dorosłej niż dziecięcej publiczności, bo rzecz jest o zagadkach kryminalnych, sztucznej krwi, sekretnych wiadomościach i alkoholu. Po pierwsze słynny drink Bonda. Martini. Dlaczego wstrząśnięte, a nie zmieszane? Okazuje się, że wstrząśnięte lepiej smakuje, bo ma więcej mikroskopijnych kawałków lodu, jest lodowato zimne i lepiej napowietrzone.

Gdybyśmy chcieli, bawiąc się w superagenta, zaszyfrować ważną wiadomość, potrzebujemy jedynie cytryny lub mleka, suszarki do włosów i żelazka. Tekst piszemy na kartce wykałaczką maczaną w cytrynowym soku lub mleku, suszymy i przeprasowujemy. Litery nabiorą ciemnej barwy, dzięki obecności węgla w substancjach organicznych.

Podczas gdy przyrodniczki zadziwiają doświadczeniami, tajnym narzędziem matematyczki jest... rachunek prawdopodobieństwa. Wyobraźmy sobie, że w dowolnym miejscu na trasie z Opola do Pragi wbijamy na poboczu deskę szerokości dwóch centymetrów i wysokości dwóch metrów.

- Niech tą trasą ciemną nocą podróżuje sam James Bond, który w dowolnym momencie wyciąga pistolet i strzela w kierunku pobocza. Trudno byłoby znaleźć kogoś, kto postawiłby chociaż złotówkę na to, że trafi w deskę, nawet gdyby za trafienie płacono milion złotych - mówi Aleksandra Opaska. - Tymczasem miliony Polaków regularnie odwiedzają kolektury totolotka w nadziei trafienia szóstki, mimo iż szansa jej trafienia jest zbliżona do trafienia w deskę - około 1 do 14 milionów.

Swego czasu bardzo popularny był tak zwany "łańcuszek szczęścia". Adresat otrzymywał list z poleceniem: przepisz ten tekst 10 razy, usuwając pierwsze nazwisko i dopisując na dziesiątym miejscu własne. Osobie na miejscu pierwszym wyślij 10 złotych. Już wkrótce na twój adres zaczną wpływać pieniądze (tu zwykle był opis szczęściarzy, którzy stali się bogaczami). Jeśli przerwiesz ten łańcuszek to… (tu następował opis różnych nieszczęść, które miały dotknąć nierzetelnego adresata listu). Kto dał się nabrać, tracił czas i 10 zł. Majątku nie zrobił, bo żeby na adres osoby, która dopisze się na dziesiątym miejscu zaczęły napływać pieniądze, w łańcuszku musiałoby wziąć udział 11 111 111 110 ludzi. A ludzkość liczy dopiero trochę ponad 7 miliardów.

W ubiegłym roku CNP odwiedziło ponad 17 tysięcy dzieci. Wszystko wskazuje na to, że w tym będzie ich więcej. Terminy niektórych zajęć są już zarezerwowane do lutego. Ich program stale jest wzbogacany. Aby rozruszać najmłodsze pokolenie, nauczycielki wprowadziły taniec oraz przyrodę połączoną z plastyką. Tematem wiodącym będą "Cztery pory roku".

A co łączy człowieka z koprem?
- Pierwiastki biogenne - mówi Małgorzata Ociepa, nauczycielka biologii. - Węgiel, wodór, tlen, azot, siarka i fosfor budują każdy żywy organizm. W trakcie doświadczeń wydobywamy je na różne sposoby, np. ogniem. Robimy to z koprem, bo kopru to nie boli.