لماذا هذا الدليل؟
لأن التعلّم بالممارسة يُثبِّت المفاهيم العلمية ويشعل فضول التلاميذ—لكن دائمًا ضمن أعلى معايير السلامة وبتكلفة يسهل على المدارس والأسر تحمّلها. ستجد هنا 20 تجربة مختبرة ميدانيًا بمواد منزلية شائعة، مع تعليمات واضحة، وملاحظات سلامة دقيقة، وأفكار تقييم وتمديدات إثرائية وربط بالمفاهيم الأساسية في الكيمياء والفيزياء والأحياء.
قواعد السلامة الأساسية قبل أي نشاط
- معدات الوقاية: نظارات واقية غير قابلة للكسر + قفازات نيتريل عند التعامل مع السوائل/الأصباغ.
- إشراف بالغ مختص: لا تسخين باللهب المفتوح، ولا استعمال التيار الكهربائي العمومي (220 فولت). نستخدم ماءً دافئًا موفَّرًا مسبقًا من المعلّم فقط.
- مواد منزلية فقط: خل أبيض %5، بيكربونات الصوديوم (بيكنج صودا)، ملح، سكر، ألوان طعام، نشا الذرة، خميرة خباز جافة، صابون أطباق مخفّف، زيت نباتي، مرشحات قهوة، مناديل مطبخ، أكواب/زجاجات بلاستيكية سميكة.
- عدم التذوّق/الشم المباشر: يمنع لمس الفم/العين أثناء العمل. غسل اليدين بعد كل نشاط.
- توسيم الأدوات والتخلّص الآمن: صبّ المحاليل المخفّفة في الحوض مع كثير من الماء، وجمع الزيوت والمواد الصلبة في كيس مغلق للتخلّص منها في سلة المهملات.
- حساسيّات محتملة: تجنّب اللاتكس، ومراعاة حساسية الجلد/الروائح.
- تهيئة المكان: سطح مستوٍ، تهوية جيدة، منشفة ورقية، صندوق إسعاف أولي، وخطّة طوارئ مختصرة معلَّقة.
ملاحظة للمعلّم: احتفِظ بنموذج «موافقة وليّ الأمر» لأنشطة المختبر، وسجلّ جرد المواد، ونشرة قواعد السلامة معلّقة في الصف.
قائمة أدوات أساسية منخفضة التكلفة
نظارات واقية، قفازات نيتريل، ملاعق قياس، أكواب بلاستيكية سميكة (شفّافة)، عبوات PET 500–1000 مل، قُمع، مصاصات/قشّات، خيوط، بالونات، مرشحات قهوة، مناديل مطبخ، قطّارات بلاستيكية، شريط لاصق، ألوان طعام، ورق لاصق لتوسيم الحاويات، مغناطيسات صغيرة مغلّفة.
كيف تستخدم هذا الدليل؟
كل نشاط يتضمن: الهدف العلمي – المفاهيم الأساسية – المواد – الخطوات – السلامة – الزمن/التكلفة – التقييم السريع – تمديدات إثرائية. يمكنك تنفيذ نشاطين في الحصّة (قصيرة) أو نشاط واحد مُوسَّع مع كتابة ملاحظات ونتائج (حصّة كاملة).
الأنشطة العشرين
1) مؤشر الكرنب الأحمر (الملفوف الأرجواني) لقياس الأس الهيدروجيني
الهدف: صنع كاشف حموضة طبيعي (أنثوسيانين) واختبار سوائل منزلية آمنة.
المفاهيم: أحماض/قلويات، مؤشرات طبيعية، تغيرات لونية.
المواد: أوراق كرنب أحمر مفرومة، ماء دافئ، مصفاة/مرشح قهوة، أكواب شفافة، خل، بيكربونات الصوديوم، صابون مخفف.
الخطوات: انقع الأوراق في ماء دافئ حتى يصبح اللون أرجوانيًّا داكنًا؛ صفِّ المحلول. وزّع المؤشر في أكواب صغيرة واختبر سوائل آمنة: يتحوّل للوردي مع الحمضي وللأخضر/الأزرق مع القاعدي.
السلامة: نظارات واقية، حماية سطح الطاولة من التلطّخ، لا شرب.
الزمن/التكلفة: 30–40 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: اطلب من الطلاب ترتيب سوائل حسب قوة التأثير اللوني وشرح السبب.
تمديد: اصنع «ورق كاشف» بالتغميس في المؤشر وتجفيفه ثم الاختبار لاحقًا.
2) نفخ بالون بثاني أكسيد الكربون (خل + بيكربونات)
الهدف: إنتاج CO₂ ورصد تمدده.
المفاهيم: تفاعل حمض–قاعدة، غاز، ضغط.
المواد: زجاجة بلاستيك 500 مل، خل أبيض، بيكربونات، قمع، بالون.
الخطوات: ضع ملعقة بيكربونات في البالون باستخدام القمع؛ صبّ 100–150 مل خل في الزجاجة؛ ركّب البالون ثم ارفع محتوى البالون ليدخل المسحوق في الخل؛ راقب انتفاخ البالون.
السلامة: نظارات واقية؛ كميات صغيرة؛ لا غلق محكم يمنع تنفيس الغاز.
الزمن/التكلفة: 20 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: كيف يؤثر مقدار البيكربونات في حجم الانتفاخ؟ سجّل بيانات بسيطة.
3) تنفّس الخميرة (بالون التخمر)
الهدف: رؤية CO₂ الناتج عن تخمّر الخميرة.
المفاهيم: التخمّر، الأيض، تأثير الحرارة/السكر.
المواد: خميرة جافة، ماء دافئ (غير ساخن)، سكر، زجاجة 500 مل، بالون.
الخطوات: أذِب ملعقة سكر في ماء دافئ بالزجاجة، أضِف ملعقة خميرة، ركّب البالون؛ راقب الانتفاخ خلال 20–40 دقيقة.
السلامة: لا تسخين، لا ابتلاع، نظارات.
الزمن/التكلفة: 30–45 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: قارن زجاجات: بدون سكر، بسكر، بسكر + ماء أدفأ. أيّها أسرع؟ ولماذا؟
4) «الأوبلك» (سائل غير نيوتوني) من نشا الذرة
الهدف: استكشاف اللزوجة غير النيوتونية.
المفاهيم: إجهاد القص، لزوجة تعتمد على القوة، معلقات.
المواد: نشا ذرة، ماء، وعاء؛ (اختياري) لون طعام.
الخطوات: اخلط ~2 جزء نشا إلى 1 جزء ماء حتى قوام «سميك»، جرّب الضغط السريع والبطيء.
السلامة: أسطح قابلة للتنظيف، لا للغسيل في المصارف الضيقة؛ تخلّص في القمامة.
الزمن/التكلفة: 20–30 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: متى يتصرّف كصلب؟ ومتى كسائل؟ علّل.
5) كروماتوغرافيا الورق (فصل ألوان الأقلام)
الهدف: فصل الأصباغ بمذيب الماء.
المفاهيم: الانحلالية، الشعْرية، الفصل.
المواد: مرشحات قهوة/ورق ترشيح، أقلام فلوماستر (غير مقاومة للماء)، ماء، مشابك خشبية، أكواب.
الخطوات: ارسم نقطة بقلم أسود قرب حافة دائرة المرشح؛ لامس الحافة السفلية الماء دون غمر البقعة؛ راقب صعود الجبهة وانفصال الألوان.
السلامة: تجنّب أقلام دائمة ذات مذيبات؛ نظارات عند الحاجة.
الزمن/التكلفة: 25 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: لماذا تتحرّك ألوان بسرعة مختلفة؟ ناقش قطبية الأصباغ.
6) «الماء السائر» (الخاصية الشعرية)
الهدف: إظهار انتقال الماء عبر مناديل/أوراق.
المفاهيم: الالتصاق/التماسك، الشعريّة، خلط الألوان.
المواد: 5–7 أكواب، ماء ملوّن (أحمر/أزرق/أصفر)، مناديل مطبخ.
الخطوات: رتّب أكوابًا ملونة يتخلّلها أكواب فارغة؛ صِل كل كوبين بمناديل مطويّة؛ راقب انتقال الماء وامتزاج الألوان في الأكواب الفارغة.
السلامة: لا شيء خاص، فقط تنظيف الانسكابات.
الزمن/التكلفة: 40–60 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: ما دور الشعريّة؟ أين يظهر الامتزاج/الانتشار؟
7) الأسموزية في شرائح البطاطس
الهدف: ملاحظة تغيّر الكتلة بالحلول الملحية.
المفاهيم: الأسموزية، الجهد المائي، الغشاء شبه المنفذ.
المواد: شرائح بطاطس متساوية، ماء مقطّر، محلول ملحي (تركيزات مختلفة)، أكواب، ميزان بسيط.
الخطوات: زن الشرائح، انقعها 30–60 دقيقة في تراكيز مختلفة، جفّف سطحيًا، أعد الوزن؛ احسب % تغيّر الكتلة.
السلامة: سكاكين بإشراف المعلم؛ نظارات.
الزمن/التكلفة: 60 دقيقة + وقت نقع؛ منخفضة.
التقييم: ارسم رسمًا بيانيًا للتركيز مقابل % التغير؛ حدّد النقطة متساوية التوتر تقريبًا.
8) إنبات بلورات سهلة (ملح/سكر/ملح إبسوم)
الهدف: نموّ بلورات وملاحظة الأشكال.
المفاهيم: الذوبانيّة، التبلور، التبريد/التبخّر.
المواد: ملح طعام أو سكر أو ملح إبسوم (مغنسيوم سلفات)، ماء دافئ، أوعية زجاجية، خيوط قطنية.
الخطوات: حضّر محلولًا مُشبَعًا بماء دافئ؛ علّق خيطًا؛ اتركه أيامًا لملاحظة البلورات.
السلامة: لا تذوّق؛ تجنّب السكب على الجلد؛ نظارات.
الزمن/التكلفة: تجهيز 20 دقيقة + أيام مراقبة؛ منخفضة.
التقييم: أي الملح يعطي بلورات أسرع/أكبر؟ لماذا؟
9) غواص كرتيزي في زجاجة
الهدف: ضغط/طفو بالتحكّم اليدوي.
المفاهيم: الكثافة، الضغط، مبدأ أرخميدس.
المواد: زجاجة PET ممتلئة ماء، قطّارة/أنبوبة بلاستيكية صغيرة أو «غواص جاهز»، حلقة مطاطية صغيرة.
الخطوات: اضبط الغواص ليطفو بالكاد؛ عند عصر الزجاجة يزداد الضغط فيغوص؛ عند إفلاتها يطفو.
السلامة: زجاجة بلاستيك سميكة؛ لا بين الأوجه.
الزمن/التكلفة: 20 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: فسّر تغيّر الكثافة الظاهرية للغواص.
10) صاروخ البالون على خيط
الهدف: قانون نيوتن الثالث (الفعل ورد الفعل).
المفاهيم: الدفع، مقاومة الهواء، الكتلة/التسارع.
المواد: بالون، خيط مشدود عبر الصف، مصاصة، شريط لاصق، مشابك/مشابك غسيل.
الخطوات: مِرِّر الخيط في المصاصة وثبّت المصاصة على البالون؛ انفخ البالون دون ربطه؛ أطلقه على الخيط.
السلامة: لا بالونات لاتكس لذوي الحساسية؛ مساحة خلوية.
الزمن/التكلفة: 20–30 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: ما أثر الكتلة/حجم البالون/خشونة الخيط على المسافة؟
11) البندول البسيط: ما الذي يغيّر الفترة؟
الهدف: دراسة اعتماد فترة البندول على الطول.
المفاهيم: الحركة الدورية، الزمن الدوري، المتغيرات.
المواد: خيط، ثقل صغير (مسمار/غسّالة معدنية مغلّفة)، مسطرة، مؤقّت.
الخطوات: جرّب أطوالًا مختلفة؛ خذ متوسط 10 ذبذبات؛ احسب T.
السلامة: تأكّد من تثبيت العقدة؛ مساحة آمنة.
الزمن/التكلفة: 25–35 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: ارسم T مقابل √L؛ ناقش عدم اعتماد T على الكتلة/زاوية صغيرة.
12) كهرباء ساكنة بالبالون «الملتصق»
الهدف: شحن بالاحتكاك وتأثيره على أشياء خفيفة.
المفاهيم: شحن/تفريغ، قوى كولوم، استقطاب.
المواد: بالون، قصاصات ورق صغيرة/فلفل أسود، علبة ألومنيوم فارغة.
الخطوات: فَرِّك البالون في شعر/صوف؛ قرّبه من القصاصات/العلبة؛ لاحظ الانجذاب/الدحرجة.
السلامة: تجنّب الشعر لذوي التحسّس؛ لا قرب معدات إلكترونية حساسة.
الزمن/التكلفة: 15–20 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: لماذا تنجذب أشياء غير مشحونة؟
13) رؤية خطوط المجال المغناطيسي
الهدف: تمثيل بصري للمجال حول مغناطيس.
المفاهيم: أقطاب، خطوط مجال، مواد مغناطيسية.
المواد: مغناطيس قضيب مغلّف، برادة حديد داخل كيس شفاف محكم (أو «ورق رؤية المجال» إن توفر)، ورقتان.
الخطوات: ضع المغناطيس تحت الورقة، انثر برادة الحديد داخل الكيس فوق الورقة وحرّكه بلطف لتظهر الخطوط.
السلامة: مهم: لا برادة حرة قرب العينين/المغناطيسات القوية؛ التزام الكيس المحكم؛ تنظيف دقيق.
الزمن/التكلفة: 15–20 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: ما الفرق بين مجال قطب منفرد (غير موجود) ومغناطيس ثنائي القطب؟
14) عمود كثافة «قوس قزح السوائل»
الهدف: ترتيب سوائل وفق كثافتها.
المفاهيم: الكثافة، عدم الامتزاج (قطبية)، الطفو.
المواد: كأس طويل شفاف، عسل/شراب ذرة، صابون أطباق، ماء ملوّن، زيت نباتي؛ (اختياري) كحول محمر مع إشراف بالغ وبكميات ضئيلة—بدون لهب.
الخطوات: صبّ طبقات ببطء على جدار الكأس من الأثقل للأخف؛ اختبر أجسامًا صغيرة: حبة ذرة، قطعة بلاستيك…
السلامة: لا لهب/حرارة، لا خلطات كبيرة؛ نظارات وقفازات عند التعامل مع الكحول (إن استُخدم).
الزمن/التكلفة: 25–35 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: لماذا يطفو الزيت؟ وما دور القطبية في عدم الامتزاج؟
15) «قارب الصابون» والتوتر السطحي
الهدف: ملاحظة خفض الصابون للتوتر السطحي.
المفاهيم: التماسك/الشدّ السطحي، مواد خافضة للتوتر (مُسطّحات).
المواد: حوض/صينية ماء، قصاصة ورق على شكل قارب مع شق خلفي، قطرة صابون أطباق.
الخطوات: ضع القارب؛ ألمس الشقّ الخلفي بعود قطن مغموس بالصابون؛ راقب الانطلاق.
السلامة: تجنّب الانزلاق؛ نظارات لتفادي رذاذ.
الزمن/التكلفة: 15 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: لماذا يتحرّك القارب؟ اشرح بتوزّع التوتر السطحي.
16) رصد «النتح» في النباتات (كيس بلاستيكي على الورقة)
الهدف: جعل بخار الماء مرئيًا عند «تنفّس» الأوراق.
المفاهيم: النتح، الثغور، دورة الماء.
المواد: نبات ورقي، أكياس شفافة، ربطات/أسلاك تويست.
الخطوات: ضع كيسًا حول مجموعة أوراق وأحكِمه؛ اتركه ساعات؛ لاحظ قطرات الماء.
السلامة: لا تغطِّ النبات لفترات طويلة جدًا؛ لا تعرّضه للحرارة داخل كيس مغلق قرب نافذة حارّة.
الزمن/التكلفة: إعداد 10 دقائق + عدة ساعات؛ منخفضة.
التقييم: قارن شمس/ظل؛ نبات A مقابل B؛ ناقش وظيفة النتح.
17) فرن شمسي من صندوق بيتزا
الهدف: تحويل ضوء الشمس إلى حرارة محصورة (تأثير الدفيئة الصغير).
المفاهيم: امتصاص/انعكاس، طاقة شمسية، عزل.
المواد: صندوق بيتزا نظيف، رقائق ألمنيوم، غلاف بلاستيكي شفاف، ورق أسود، شريط لاصق، ميزان حرارة (اختياري).
الخطوات: افتح نافذة على غطاء الصندوق وثبّت عليها رقائق عاكسة؛ أغلق الفتحة بطبقتين من البلاستيك كنافذة؛ بطّن القاع بالورق الأسود؛ وجّه السطح العاكس نحو الشمس.
السلامة: إشراف بالغ؛ سطوح قد تسخن؛ لا ملامسة مباشرة للأطعمة من الأدوات التعليمية.
الزمن/التكلفة: 40–60 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: ما أثر لون السطح/زاوية العاكس/العزل على درجة الحرارة؟
18) مقاومة الهواء: «مِظلّات» من أكياس خفيفة
الهدف: دراسة السقوط البطيء/قوة السحب.
المفاهيم: مساحة مقطع، مقاومة الهواء، السرعة الحدّية.
المواد: أكياس خفيفة/مناديل ورقية، خيوط، مشابك ورق كأثقال صغيرة، مسطرة/مؤقّت.
الخطوات: صمّم مظلات بأحجام مختلفة؛ أسقِط من ارتفاع ثابت؛ قِس الزمن؛ كرّر.
السلامة: إسقاط من ارتفاع آمن وعلى مساحة خالية.
الزمن/التكلفة: 30 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: كيف يؤثر الحجم/الكتلة على زمن السقوط؟
19) الاحتكاك: قوى السحب على أسطح مختلفة
الهدف: مقارنة الاحتكاك الحركي بين أسطح.
المفاهيم: القوة، المعامل، طبيعة السطح.
المواد: كتلة صغيرة/علبة، خيط، ميزان زنبركي (دينامومتر) إن توفر؛ أسطح: ورق، قماش، خشب، بلاستيك.
الخطوات: اسحب الكتلة بسرعة ثابتة وسجّل قراءة الميزان؛ بدّل الأسطح؛ قارن.
السلامة: لا سحب قرب حواف الطاولات؛ نظارات وقاية.
الزمن/التكلفة: 25–30 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: أي سطح أعطى أكبر/أصغر قوة سحب؟ لماذا؟
20) سرعة الذوبان ودرجة الحرارة
الهدف: دراسة أثر الحرارة والتحريك على ذوبان السكر.
المفاهيم: الانتشار، الطاقة الحرارية، مساحة السطح.
المواد: سكر حبيبي، ماء بارد/فاتر/دافئ (غير ساخن)، أكواب، ملاعق.
الخطوات: أضف كميات متساوية من السكر لثلاثة أكواب بدرجات حرارة مختلفة؛ قِس زمن الاختفاء؛ جرّب التحريك/الطحن (مساحة سطح أكبر).
السلامة: ماء دافئ فقط؛ لا سوائل ساخنة في الصف.
الزمن/التكلفة: 20–25 دقيقة؛ منخفضة.
التقييم: ما العامل الأكثر تأثيرًا: الحرارة أم التحريك أم حجم الحبيبات؟
أسئلة شائعة
هل هذه التجارب آمنة حقًا؟
نعم عند الالتزام الصارم بقواعد السلامة المذكورة: نظارات وقاية، كميات صغيرة، عدم التسخين باللهب، إشراف بالغ، وعدم التذوّق.
هل تصلح للبيت؟
مع إشراف بالغ واتباع تعليمات السلامة والتخلّص—خاصة أنشطة الصابون/الكحول (إن استُخدم بكمية ضئيلة) والأصباغ.
هل أحتاج مختبرًا مجهّزًا؟
لا. كل النشاطات مصمّمة بمواد منزلية وأكواب/زجاجات بلاستيكية سميكة ومساحة عمل نظيفة.
كيف أقيّم تعلم الطلاب؟
استخدم دفاتر ملاحظة قصيرة، جداول متغيّرات/نتائج، رسومات بيانية مبسطة، وفقرة تفسيرية تربط النتيجة بالمفهوم.
خطة تنفيذ مقترحة لفصل دراسي (4 أسابيع/حصة أسبوعية)
- الأسبوع 1: مؤشرات pH (1) + حمض/قاعدة بالبالون (2).
- الأسبوع 2: خميرة وتخمّر (3) + الأوبلك غير النيوتوني (4).
- الأسبوع 3: كروماتوغرافيا (5) + ماء سائر (6) + نتح النباتات (16) كمتابعة.
- الأسبوع 4: عمود كثافة (14) + صاروخ بالون (10) + بندول (11).
الأنشطة الأخرى تُستخدم للإثراء أو الواجب العملي المنزلي بإشراف وليّ الأمر.