Cvičení 2. – Překlad textu Fyzické prostředí Počasí a klima Země se vyznačuje velkou škálou klimatických (znaků) systémů skládající se z různých teplotních podmínek, vlhkostí vzduchu, větrů a srážkových … tlaku vzduchu a ostatních atmosférických jevů, které jsou výsledkem mnoha faktorů. Klima a jeho změny ovlivňují život už odnepaměti a budou dále ovlivňovat ty formy života, které budou schopny existovat. Porozumění základním principům, které přispívají k udržení a působení změn počasí a klimatu zvyšuje naši schopnost předpovídat a následně mírnit jejich vliv, vytvářet rozhodnutí týkajících se lidských aktivit podílejících se na změně klimatu. Schéma je organizováno do 4 pruhů/sloupců/částí – teplota a větry, vodní cyklus, atmosféra a změna klimatu. Vývoj v porozumění začíná základními znaky/třídami pozorování přenosu tepla, přeměny vody z jednoho stavu do druhého a změny počasí v průběhu dne a roku. Na ZŠ je kladen důraz na vodní cyklus, znaky změn teplot a základní zmínka o změně klimatu. Na SŠ jsou roční období, větry a vodní cyklus vázány na znalost gravitace a zemské rotace, a změna klimatu je spojena s přírodními příčinami a lidskými aktivitami. Kritéria v mapě/schématu pro teplotu a větry vycházejí z přenosu a přeměny tepla viz. mapa energetických přeměn. Kritéria ve sloupci změny klimatu jsou také spojeny s mapou věda a společnost. Používání klimatických modelů je velmi rozšířené a vede k lepšímu porozumění klimatického systému země a jeho změn, spojení kritérií v mapě modelů. Poznámky: … strana sloupec teploty a větrů poukazuje na vývoj porozumění ročních období ve spojení s nakloněním země. To vyžaduje velmi dobrou představivost studentů. Ačkoliv je tento argument prezentován žákům 6-8 tříd, mapa ho zařazuje mezi třídy 9-12 podle kritérií. Kritéria spojována se zahříváním materiálů a přenosu tepelné energie tkví v celkovém základu porozumění slunečního tepla, celkové/všeobecné cirkulace, sezónních znaků počasí a klimatu a efektu skleníkových plynů. K pochopení, jak se tepelná energie pohybuje v oceánském i atmosférickém systému studenti potřebují vědět, že tepelná proudění jsou podstatou mechanismu, který tomuto pohybu napomáhá. Na ŽŠ je porozumění tepelného proudění bráno jako velmi důležitý jev. Do SŠ se nepředpokládá pochopení přenosu/konvekce ve spojení s gravitací, vztlakovými silami a tlakem. Pro studenty není nutné, aby měli znalost o molekulárních schopnostech tepelné energie, aby byli schopni chápat atmosférické a oceánské cirkulační znaky a jejich role v klimatu. Několik čar abstraktního/konceptuálního vývoje směřuje ke kritériím 9-12, které začínají „Klimatické podmínky mají za následek…“. Zahrnují pochopení teplotních znaků na Zemi, znaků atmosférické a oceánské cirkulace, a vodní cyklus. Oboustranná šipka mezi kritériem 4B a … H6 změny klimatu označuje jejich nízké spojení. Nejsou však na sobě celkově, konceptuálně závislí. Výzkum kritérií Studenti všech věkových skupin včetně dospělých mají problémy porozumět příčinám změn ročních období. Studenti nebudou schopni tyto změny pochopit, dokud dostatečně nepochopí relativní velikost, pohyb a vzdálenost Slunce a Země. Mnoho studentů v hodinách Věd o Zemi si i po vysvětlení myslí, že zima je chladnější než léto, protože je Země v zimě dále od Slunce. Toto tvrzení je často spojováno s přesvědčením, že Země obíhá kolem Slunce v protáhlé eliptické dráze. Jiní studentu zase po vysvětlení myslí, že vzdálenost mezi severní polokoulí a Sluncem, protože se Země přiklání ke Slunci v létě a odklání se od Slunce v zimě. Představy o tom, jak se pohybuje světlo, vztahem Země a Slunce včetně tvaru zemské dráhy, doba oběhu země kolem Slunce a doba oběhu Země kolem své osy, se mohou lišit s pochopením studentů o změně ročních období. Například, někteří studenti věří, že na straně Slunce odvrácené od Země je zima. To značí zmatení mezi denním oběhem Země a jejím ročním oběhem kolem Slunce. Ačkoliv starší studenti ZŠ rozpoznají vzduch dokonce i v neměnných/nepohybujících se situacích a poznají, že zabírá prostor, poznatek, že vzduch má váhu, může být těžké k pochopení i pro studenty SŠ. Studenti všech věkových kategorií (i VŠ) věří, že vzduch využívá sílu nebo tlak pouze, když se pohybuje měření dolů. Pouze pár studentů z vyšších tříd ZŠ chápe rozdíly tlaků na různých místech atmosféry s podílem větru. Namísto toho vysvětlují větry ve smyslu pohyblivých se objektů nebo pohybu Země. Dříve než studenti pochopí, že voda je přeměňovaná na neviditelnou formu, mohou věřit, že pokud se voda vypařuje, přestane existovat, nebo že změní svou podobu, ale zůstane kapalinou nebo je přeměněna na jinou formu (mlha, pára, kapky). S pokyny mohou někteří žáci 5. tříd identifikovat vzduch jako konečnou podobu při vypařování vody. Musí ale nejprve přijmout vzduch jako trvalou látku/hmotu. Pro mnoho žáků přetrvává náročnost pochopení existence vypařování vody do vyšších tříd ZŠ. Žáci chápou déšť z hlediska gravitace, když přiznají váhu malým kapičkám vody (obvykle žáci ZŠ). Ale mechanismus kondenzace nemusí žáci pochopit ani do SŠ. Studenti všech věkových kategorií si mohou plést ozonovou díru se skleníkovým efektem. Mohou si představovat, že všechny kroky/činy/akce šetrné k životnímu prostředí pomohou vyřešit všechny environmentální problémy (např. používání bezolovnatého benzínu snižuje riziko globálního oteplování). Studenti mají obtíže spojit si podstatné znalosti při vyšetřování skleníkového efektu a mohou si ho plést s jeho posílením/vylepšením.