Νόμος του Ωμ- Αντίσταση μεταλλικού αγωγού

Transcript

1 Νόμος του Ωμ- Αντίσταση μεταλλικού αγωγού Βέλτιστο Σενάριο Γνωστικό αντικείμενο: Φυσική (ΔΕ) Δημιουργός: ΙΩΑΝΝΑ ΒΑΖΟΥΡΑ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ

2 Σημείωση Το παρόν έγγραφο αποτελεί προϊόν αυτόματης δημιουργίας και εκτύπωσης του Ψηφιακού Διδακτικού Σεναρίου με Τίτλο: «Νόμος του Ωμ- Αντίσταση μεταλλικού αγωγού». Δημιουργήθηκε στις 14/02/ :14:08 και έχει υποστηρικτικό ρόλο στο έργο του εκπαιδευτικού. Δεν αντικαθιστά το Ψηφιακό Διδακτικό Σενάριο, το οποίο περιέχει όλο το Διαδραστικό Περιεχόμενο και αξιοποιεί τις ψηφιακές δυνατότητες της Πλατφόρμας «Αίσωπος». Το σενάριο αυτό έχει χαρακτηρισθεί ως «Βέλτιστο» ύστερα από αξιολόγηση από δύο αξιολογητές και είναι αναρτημένο με το πλήρες ψηφιακό περιεχόμενό του στην Πλατφόρμα «Αίσωπος». Το Διαδραστικό Ψηφιακό Διδακτικό Σενάριο με το πλήρες ψηφιακό περιεχόμενό του βρίσκεται στον σύνδεσμο: Επισημαίνεται ότι τα σενάρια της Πλατφόρμας «Αίσωπος» διακρίνονται σε: Υποδειγματικά Σενάρια: Ψηφιακά Διδακτικά Σενάρια που έχουν προκύψει από επιστημονικές επιτροπές εμπειρογνωμόνων (Εκπαιδευτικοί Αυξημένων Προσόντων, Σχολικοί Σύμβουλοι, Μέλη ΔΕΠ / Επιστημονικό Προσωπικό του ΙΕΠ). Βέλτιστα Σενάρια: Αξιολογημένα Ψηφιακά Διδακτικά Σενάρια εκπαιδευτικών με βαθμολογία άνω των 70 μονάδων. Επαρκή Σενάρια: Αξιολογημένα Ψηφιακά Διδακτικά Σενάρια εκπαιδευτικών με βαθμολογία από 50 έως 70 μονάδες. ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ ΕΡΓΟΥ ΠΡΑΞΗ: «Ανάπτυξη Mεθοδολογίας και Ψηφιακών Διδακτικών Σεναρίων για τα Γνωστικά Αντικείμενα της Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Γενικής και Επαγγελματικής Εκπαίδευσης» - MIS: , ΣΑΕ: 2014ΣΕ Η πράξη συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΚΤ) και το Ελληνικό Δημόσιο στο πλαίσιο του ΕΠ «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του ΕΣΠΑ και υλοποιείται σε σύμπραξη από το Ινστιτούτο Εκπαιδευτικής Πολιτικής και την Ειδική Υπηρεσία Εφαρμογής Εκπαιδευτικών Δράσεων του Υ.ΠΟ.ΠΑΙ.Θ. Η Πλατφόρμα Ανάπτυξης, Σχεδίασης, Υποβολής, Αξιολόγησης και Παρουσίασης Ψηφιακών Διδακτικών Σεναρίων «Αίσωπος», αναπτύχθηκε με ίδια μέσα από το Ινστιτούτο Εκπαιδευτικής Πολιτικής στο πλαίσιο του Υποέργου 2: «Ψηφιακό Σύστημα Ηλεκτρονική Πλατφόρμα Υποβολής, Αξιολόγησης, Διαχείρισης και Αξιοποίησης Ψηφιακών Σεναρίων καθώς και καθοδήγησης και Υποστήριξης των Εκπαιδευτικών» της Πράξης. Ομάδα Επιστημονικής και Διοικητικής Εποπτείας της Πράξης: Επιστημονικός Υπεύθυνος Πράξης για τις Δράσεις που αφορούν το Ι.Ε.Π: Ιωάννης Σταμουλάκης, Φιλόλογος, Σύμβουλος Α' Υ.ΠΟ.ΠΑΙ.Θ. Υπεύθυνος Υποέργου 1: Ιωάννης Σταμουλάκης, Φιλόλογος, Σύμβουλος Α' Υ.ΠΟ.ΠΑΙ.Θ. Υπεύθυνος Υποέργου 2: Νικόλαος Γραμμένος, Πληροφορικός, Σύμβουλος Γ' Ι.Ε.Π. Υπεύθυνος Υποέργου 3: Νικόλαος Γραμμένος, Πληροφορικός, Σύμβουλος Γ' Ι.Ε.Π. Επιστημονική Συντονίστρια των ειδικών επιστημόνων του Υποέργου 1: Βασιλική Καραμπέτσου, Φιλόλογος, Εισηγήτρια Ι.Ε.Π. Σελίδα 2/24

3 Φύλλα Εργασίας Σεναρίου Το παρόν ψηφιακό σενάριο περιέχει φύλλα εργασίας, τα οποία είναι συννημένα στο αρχείο «PDF» και μπορείτε να τα ανοίξετε κάνοντας διπλό κλικ πάνω στο εικονίδιο. 1η Φάση: 2η Φάση: 3η Φάση: Δεν υπάρχει Σελίδα 3/24

4 Γενική Περιγραφή Σεναρίου Γνωστικό αντικείμενο: Φυσική (ΔΕ) Θεματική ταξινομία: Φυσική (ΔΕ) Εκπαιδευτικό πρόβλημα: Η βιωματική ανακάλυψη της σχέσης που συνδέει τα φυσικά μεγέθη τάση και ένταση σε ενα ηλεκτρικό κύκλωμα και η εμπέδωση της ιδέας ότι, εφόσον η τάση είναι συνήθως δεδομένη και καθορίζεται από τον τύπο της πηγής (τάση ΔΕΗ/220V ή τον τύπο μπαταρίας), η τιμή του αντιστάτη που συνδέεται στο κύκλωμα είναι αυτή που καθορίζει την ένταση του ρεύματος στο κύκλωμα και την σωστή λειτουργία των όποιων συσκευών προφοδοτούντια από αυτό. Επί πλέον, η εμπέδωση της αντίληψης ότι η αντίσταση του κυκλωματος (στην περίπτωση του κυκλώματος με αντιστάτη) είναι σταθερή, αναγράφεται πάνω στον αντιστάτη που θα αγοράσουμε από το εμπόριο και δεν επηρεάζεται από την ένταση του ρέυματος ή την τάση της πηγής. Επίσης η ακατανόηση της αξίας του Νόμου του Ωμ ως εργαλείο πρόβλεψης της έντασης του ρεύματος που θα εμφανιστεί σε ένα κύκλωμα γνωστής πηγής πριν κλείσει το κύκλωμα (κλείσουμε τον διακόπτη). Γενική περιγραφή περιεχομένου: 1.Τίτλος διδακτικού σεναρίου: Νόμος του ΩΜ- Αντίσταση μεταλλικού αγωγού 2.Εμπλεκόμενες γνωστικές περιοχές: Φυσική (Ηλεκτρισμός) 3.Τάξεις στις οποίες απευθύνεται: Γ' Τάξη Γυμνασίου 4.Χρονική διάρκεια: διδακτικές ώρες 5.Συμβατότητα με το αναλυτικό πρόγραμμα: Στο σχολικό βιβλίο προβλέπεται η διδασκαλία του μαθήματος "Ηλεκτρικά δίπολα" στην Ενότητα «2.3", στο κεφάλαιο "2. Ηλεκτρικό Ρεύμα" οι πρώτες δύο υποενότητες του οποίου είναι οι «Αντίσταση διπόλου» και «Νόμος του Ωμ». Στον οδηγό του εκπαιδευτικού (ΟΕΔΒ, 2008) προβλέπεται να διατεθούν οκτώ (8) διδακτικές ώρες για τη διδασκαλία του Κεφαλαίου «2. Το Ηλεκτρικό Ρεύμα» από τις οποίες 2 ώρες προβλέπεται να αφιερωθούν στη διδασκαλία των θεμάτων «Νόμος του Ωμ» και «Νόμος αντίστασης συρμάτινου αγωγού» μέσα από την διενέργεια εργαστηριακών ασκήσεων. Στο υπαρίθμ /Δ2/ έγγραφο του Υπουργείου Παιδείας, με θέμα «Οδηγίες για τη διδασκαλία των θετικών μαθημάτων Ημερήσιου και Εσπερινού Γυμνασίου για το σχ. έτος » προβλέπεται από το Κεφάλαιο 2.3 Ηλεκτρικά δίπολα να διδαχθεί η εισαγωγή και οι υποενότητες: «Αντίσταση του διπόλου» και «Νόμος του Ωμ». Για το συγκεκριμένο θέμα, οι στόχοι που προτείνονται στον οδηγό του εκπαιδευτικού (ΟΕΔΒ, 2008) όσον αφορά το μαθητή είναι οι εξής: Να μπορεί να σχεδιάζει πειραματική διάταξη για τον πειραματικό έλεγχο του νόμου του Ωμ, Να μπορεί να διατυπώνει λεκτικά και με μαθηματικό συμβολισμό το νόμο του Ωμ Να να μπορεί να σχεδιάζει την γραφική παράσταση έντασης τάσης για συγκεκριμένους αντιστάτες Να μπορεί να εφαρμόζει το νόμο του Ωμ στην επίλυση προβλημάτων Να μπορεί να χρησιμοποιεί το μοντέλο των ελεύθερων ηλεκτρονίων για να ερμηνεύσει σε μικροσκοπικό επίπεδο την προέλευση του νόμου του Ωμ Στον οδηγό του εκπαιδευτικού προτείνονται δύο διδακτικές προσεγγίσεις. Η πρώτη είναι η καθοδηγούμενη ανακάλυψη του νόμου του Ωμ μέσα από σχετική εργαστηριακή άσκηση και η δεύτερη είναι η προσέγγιση του νόμου μέσα από ένα πείραμα Σελίδα 4/24

5 επίδειξης που εκτελεί ο εκπαιδευτικός. Στο προτεινόμενο σενάριο, η προσέγγιση του θέματος αρχίζει μέσα από την εκτέλεση του κλασικού (αναλογικού) πειράματος μέτρησης της έντασης του ρεύματος καθώς μεταβάλλεται η τάση στο κύκλωμα και στη συνέχεια αξιοποιούνται οι ΤΠΕ - τα λογισμικά excel και PHET ( για την κατασκευή και ερμηνεία των διαγραμμάτων και για την μικροσκοπική ερμηνεία του νόμου. Οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες 3-4 ατόμων και σε αρκετές φάσεις τις διδασκαλίας συνεργάζονται και συζητούν ως μια ομάδα (ολομέλεια τάξης). 6.Προαπαιτούμενες Γνώσεις μαθητών: Οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν τις έννοιες της τάσης και της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος όπως και να μπορούν να συναρμολογήσουν ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα (με πηγή, αγωγό, αντιστάτη, διακόπτη). να μπορούν να συνδέσουν στο κύκλωμα ένα αμπερόμετρο και ένα βολτόμετρο και να πάρουν μετρήσει με τα όργανα. Αυτή η γνώση διδάχθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο «2.2. Ηλεκτρικό κύκλωμα» και αναμένεται ότι οι μαθητές θα την κατέχουν. Να είναι εξοικειωμένοι με τις βασικές λειτουργίες του λογισμικού Excel, δηλαδή να μπορούν να εισάγουν απλές μαθηματικές εξισώσεις και να δημιουργούν διαγράμματα. Σε περίπτωση που οι μαθητές αντιμετωπίζουν δυσκολίες στα παραπάνω, τότε θα πρέπει να αφιερωθεί περισσότερος από τον προβλεπόμενο στο σενάριο χρόνο για την εξοικείωση των μαθητών με την κατασκευή απλών κυκλωμάτων και μέτρησης της ένταση και της τάσης στο κύκλωμα, κατά την διάρκεια της εργαστηριακής άσκησης η οποία αποτελεί το 1ο μέρος της προτεινόμενης διδασκαλίας. Επίσης σε περίπτωση που οι μαθητές δεν γνωρίζου τη βασική λειτουργία του λογισμικού Excel, θα πρέπει και για την εξοικείωση με το λογισμικό να αφιερωθεί επί πλέον χρόνος. Για την εξοικείωση με τα παραπάνω, ο απαιτούμενος χρόνος εξαρτάται από το επίπεδο των γνώσεων των μαθητών, αλλά σε κάθε περίπτωση, 30 λεπτά αρκούν για την εξοικείωσή τους με τις συγκεκριμένες δεξιότητες που απαιτούνται στο σενάριο. 7.Στόχοι: Στο τέλος του μαθήματος ο μαθητής πρέπει κατακτήσει τους γνωστικούς στόχους που προβλέπονται στον οδηγό του εκπαιδευτικού, δηλαδή: Γνωστικοί στόχοι: 1. Να μπορεί να σχεδιάζει και να συναρμολογεί πειραματική διάταξη για τον πειραματικό έλεγχο του νόμου του Ωμ, 2. Να μπορεί να διατυπώνει λεκτικά και με μαθηματικό συμβολισμό το νόμο του Ωμ 3. Να να μπορεί να σχεδιάζει (μέσα από το λογισμικό excel) τη γραφική παράσταση έντασης τάσης για συγκεκριμένους αντιστάτες 4. Να μπορεί να εφαρμόζει το νόμο του Ωμ στην επίλυση προβλημάτων 5. Να αντιλαμβάνεται τη σημασία/χρησιμότητα του Νόμου του Ωμ 6. Να γνωρίζει του περιορισμούς της ισχύος του νόμου του Ωμ (σε ποιες περιπτώσεις ισχύει και σε ποιες όχι) 7. Να μπορεί να χρησιμοποιεί το μοντέλο των ελεύθερων ηλεκτρονίων για να ερμηνεύσει σε μικροσκοπικό επίπεδο την προέλευση του νόμου του Ωμ Και επί πλέον: Στόχοι ως προς τις ΤΠΕ: 1. Να εξοικειωθεί με την χρήση του λογισμικού PHET ( αλλά και να αντιληφθεί την συμβολή των μοντέλων του μικρόκοσμου (ΤΠΕ) στη βαθύτερη κατανόηση του Νόμου του Ωμ αλλά και γενικότερα των φαινομένων του μικρόκοσμου Στάσεις-αξίες-δεξιότητες: 1. Να εξοικειωθεί με την επιστημονικό τρόπο σκέψης/έρευνας (υπόθεση-έλεγχος-συμπέρασμα) και να εκτιμήσει την αποτελεσματικότητά του. Δηλαδή να μάθει την διαδικασία μάθησης που χαρακτηρίζει τις Φυσικές Επιστήμες. 2. Να αποκτήσει την δεξιότητα/ικανότητα να συνεργάζεται με τους συμμαθητές του, να παρουσιάζει τις απόψεις του στο κοινό (τάξη) και να επιχειρηματολογεί για να στηρίξει τις απόψεις του στο επίπεδο της ομάδας αλλά και της ολομέλειας της τάξης. Σελίδα 5/24

6 Οργάνωση της τάξης και υλικοτεχνική υποδομή Το προτεινόμενο σενάριο σχεδιάστηκε για εφαρμογή στο σχολικό εργαστήριο Φυσικών Επιστημών ή και στην καθημερινή αίθουσα διδασκαλίας εφόσον τα απαραίτητα υλικά (τα στοιχεία του απαιτούμενου ηλεκτρικού κυκλώματος και τα όργανα μέτρησης-βολτόμετρο και αμπερόμετρο) είναι διαθέσιμα για όλες τις ομάδες. Σε κάθε περίπτωση απαιτείται α) ένα σύστημα Η/Υ-βιντεοπροβολέα, για να μπορεί ο εκπαιδευτικός (ή και οι μαθητές) να προβάλει τα διαγράμματα του λογισμικού excel και τις προσομοιώσεις στον πίνακα και β) πρόσβαση στο διαδίκτυο για την χρήση των προσομοιώσεων του λογισμικού PHET. Σε κάθε περίπτωση, κατά την εκτέλεση κάποιας δραστηριότητας του ΦΕ από τους μαθητές, η ίδια δραστηριότητα προβάλλεται και στον πίνακα για να δίνονται ευκολότερα εξηγήσεις όταν υπάρχουν απορίες από τους μαθητές αλλά και να εστιάζει ο εκπαιδευτικός την προσοχή των μαθητών σε κάποιο συγκεκριμένο σημείο ή κείμενο όταν αυτό κρίνεται απαραίτητο. Επίσης πρέπει να είναι εγκατεστημένο στον υπολογιστή - ή σε όλους τους υπολογιστές αν υπάρχει η δυνατότητα η κάθε ομάδα να έχει πρόσβαση σε υπολογιστή - ένα λογισμικό «λογιστικού φύλλου» όπως π.χ. το λογισμικό excel. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει πρόσβαση στο διαδίκτυο, ο εκπαιδευτικός μπορεί εν των προτέρων να κατεβάσει την σχετική προσομοίωση του PHET στον υπολογιστή/ές. Παρότι το προτεινόμενο σενάριο θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε όλα τα παραπάνω περιβάλλοντα διδασκαλίας, το περισσότερο κατάλληλο περιβάλλον διδασκαλίας είναι το εργαστήριο πληροφορικής όπου η κάθε ομάδα μαθητών θα μπορεί να έχει άμεση πρόσβαση σε υπολογιστή, το διαδίκτυο, τα λογισμικά, την ψηφιακή πλατφόρμα ΑΙΣΩΠΟΣ και στα Φύλλα Εργασίας - που σε αυτήν την περίπτωση - μπορούν να είναι σε ψηφιακή μορφή (ΨΦΕ). Το προτεινόμενο σενάριο προβλέπει ένα τέτοιο αναβαθμισμένο τεχνολογικά περιβάλλον διδασκαλίας. Το προτεινόμενο σενάριο, στο μεγαλύτερο μέρος του προβλέπει εργασία των μαθητών σε 3-μελείς ή και 4-μελείς ομάδες. Υπάρχουν όμως και φάσεις της διδασκαλίας στις οποίες όλοι οι μαθητές λειτουργούν ως μέλη μιας ενιαίας ομάδας της ολομέλειας της τάξης αλλά και φάσεις κατά τις οποίες ο εκπαιδευτικός αφηγείται-εισηγείται ή και περιγράφει την επιφάνεια διεπαφής (interface) των λογισμικών. Ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι κυρίως καθοδηγητικός διευκολυντικός και οι μαθητές καλούνται να ανακαλύψουν τη γνώση με την καθοδήγηση του εκπαιδευτικούς και του ΦΕ. η τάξη λειτουργεί ως μια ομάδα (ολομέλεια) συνήθως στο τέλος της κάθε δραστηριότητας όταν τα συμπεράσματα απαντήσεις των ομάδων παρουσιάζονται στην ολομέλεια της τάξης. Η προστιθέμενη αξία των ΤΠΕ: Στο προτεινόμενο σενάριο οι ΤΠΕ που χρησιμοποιούνται είναι: Το λογισμικό PHET ( και συγκεκριμένα η προσομοίωση το διαδίκτυο για πρόσβαση στο λογισμικό PHET αλλά και στη δικτυακή πλατφόρμα αποθήκευσης σεναρίων «ΑΙΣΩΠΟΣ» ( και το λογισμικό λογιστικού φύλλου «Excel». Η πρόσβαση στο ίντερνετ είναι σημαντική α) επειδή θα προσφέρει πρόσβαση στο δικτυακό περιβάλλον κατασκευής σεναρίων (ψηφιακή πλατφόρμα) «ΑΙΣΩΠΟΣ». Στο σενάριο προβλέπεται ότι μέσα από την πλατφόρμα οι μαθητές θα έχουν πρόσβασή στα αναρτημένα Ψηφιακά Φύλλα Εργασίας (ΨΦΕ) αλλά και ο εκπαιδευτικός θα μπορεί να παρουσιάσει περιεχόμενο από το αναρτημένο σενάριο, και β) επειδή μαθητές και εκπαιδευτικός θα έχουν πρόσβαση στην παραπάνω προσομοίωση του λογισμικού PHET. Το λογισμικό Excel προσφέρει την δυνατότητα γρήγορης κατασκευής της γραφικής παράστασης για τη σχέση τάση ένταση με τη μορφή εντυπωσιακού διαγράμματος. Έτσι εξοικονομείται πολύτιμος διδακτικός χρόνος από την χειρονακτική κατασκευή του διαγράμματος - που δεν είναι ο στόχος του μαθήματος - και η αφιέρωσή του στην ερμηνεία του που αποτελεί στόχο του σεναρίου. Το λογισμικό PHET προσφέρει το μοντέλο της κίνησης των ηλεκτρονίων στον μικρόκοσμο που δεν είναι δυνατόν να παρατηρηθούν στο κλασικό εργαστήριο και μπορεί να συντελέσει στην καλύτερη κατανόηση του νόμου του Ωμ. Η προστιθέμενη αξία των ΤΠΕ συνίσταται και στο ότι το μάθημα με τη χρήση των λογισμικών που αναφέρθηκαν παραπάνω α) αναμένεται ότι θα είναι περισσότερο ελκυστικό για τους μαθητές, β) θα μπορέσουν να εργαστούν ως ομάδες αυτόνομα με βάση την προσομοίωση του PHET αλλά και τους πίνακες-διαγράμματα του Excel, δηλαδή θα διευκολυνθεί η μαθητοκεντρική διάσταση της διδασκαλίας. Το αποτέλεσμα θα είναι να αυξηθεί η ενεργή συμμετοχή των μαθητών. Η διδακτική προσέγγιση: Η προτεινόμενη διδακτική προσέγγιση υιοθετεί τη φιλοσοφία του εποικοδομιτισμού (κονστρουκτιβισμού) και ειδικότερα του Σελίδα 6/24

7 κοινωνικού εποικοδομισμού, σύμφωνα με τον οποίο η γνώση κατασκευάζεται από τον ίδιο το μαθητή μέσα σε συγκεκριμένα κοινωνικο-πολιτισμικά πλαίσια. Απαραίτητη προϋπόθεση είναι ο μαθητής να έχει ενεργό ρόλο. Για τη διδασκαλία, το κοινωνικοπολιτισμικό περιβάλλον είναι η το περιβάλλον της τάξης και το διδακτικό υλικό. Προβλέπεται η εργασία των μαθητών σε ομάδες (4-άδες). Η συνεργασία και η συζήτηση στην ομάδα και στην ολομέλεια είναι βασικά χαρακτηριστικά της προτεινόμενης διδασκαλίας. Στόχος της διδασκαλίας δεν είναι μόνο η κατάκτηση της γνώσης αλλά και η εξοικείωση με τον επιστημονικό τόπο/μέθοδο απόκτησης της γνώσης. Αν θα έπρεπε να δοθεί ένας χαρακτηρισμός στην προτεινομένη διδακτική προσέγγιση αυτός, για το μεγαλύτερο μέρος της διδασκαλίας, μάλλον θα ήταν η «καθοδηγούμενη ανακάλυψη». Οι μαθητές καθοδηγούνται από το ΦΕ αλλά και τον εκπαιδευτικό. Καινοτόμα στοιχεία της προτεινόμενης διδασκαλίας Η καινοτομία της προτεινόμενης διδασκαλίας έγκειται κυρίως στα παρακάτω: Συνδυάζει πειραματική εργασία του κλασικού εργαστηρίου με τη χρήση των ΤΠΕ (προσομοιώσεις PHET και επεξεργασία των δεδομένων στο Excel). Προβλέπει μαθητοκεντρική και ειδικότερα ομαδοσυνεργατική διδασκαλία που προάγει την ενεργό συμμετοχή των μαθητών αλλά και την συνεργασία τους σε επίπεδο ομάδας και τάξης Χρησιμοποιεί ΨΦΕ και την ψηφιακή πλατφόρμα ΑΙΣΩΠΟΣ Βασίζεται κυρίως στις σύγχρονες θεωρίες μάθησης και συγκεκριμένα στον εποικοδομητισμό (κονστρουκτιβισμό) Ο πίνακας που ακολουθεί συνοψίζει τη δομή της προτεινόμενης διδασκαλίας Α/Α Διάρκεια (λεπτά) Υποενότητα διδασκαλίας Στόχος/ προσδοκώμενα Δραστηριότητα αποτελέσματα Διδακτικό/ εποπτικό υλικό 1 5 1ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: Προσέλκυση Εισαγωγή ενδιαφέροντος σύνδεση Εισαγωγή (5 )Εισαγωγή στο με προηγούμενη γνώση μάθημα (προκαταβολικός οργανωτής) ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: - Στόχοι: 1ος, και 10ος 7ος, 9ος Δραστηριότητα 1η: Η διερεύνηση της σχέσης τάσης-έντασης (35 ) «Τι πρέπει να κάνουμε (διαδικασία) για να βρούμε την όποια σχέση συνδέει τα φυσικά μεγέθη τάση ένταση» Κυρίως διδασκαλία 3 20 Κυρίως διδασκαλία Στόχοι 1, 2, 3, 7, 8 και Δραστηριότητα 2η: 1) Η/Υ10ος βιντεοπροβολέας «Η πειραματική διερεύνηση της σχέσης τάσης έντασης» 2) υλικά για την κατασκευή ηλεκτρικού κυκλώματος για κάθε ομάδα μαθητών και 3) το excel Ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: Στόχοι 5ος και 10 ος Δραστηριότητα 3η: Η χρησιμότητα του νόμου του Ωμ και η χρήση του στην πράξη (εφαρμογές) (40 ) 2. αντιστάτες (δείγματα) Κυρίως διδασκαλία 20 Κυρίως διδασκαλία Στόχοι 4ος, 5ος ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: Στόχοι 7ος και 10 ος μικροσκοπική ερμηνεία 1.Η/Υβιντεοπροβολέας, «Η χρησιμότητα του νόμου του Ωμ» 5 Η λογισμικό και 10 ος Διάφοροι Δραστηριότητα 4η: Η/Υ-βιντεοπροβολέας «Εφαρμογές του νόμου του Ωμ» Δραστηριότητα Μικροσκοπική ερμηνεία νόμου του Ωμ 5η: 1.Η/Υτου βιντεοπροβολέας Σελίδα 7/24

8 του Νόμου του Ωμ - Ισχύει ο Νόμος σε κάθε κύκλωμα; (40 ) 2. Λογισμικό PHET Κυρίως διδασκαλία Σελίδα 8/24

9 7 20 Κυρίως διδασκαλία Στόχοι 6 ος 8 5 Αξιολόγηση Τελική αξιολόγηση και 10 ος Δραστηριότητα 6η: «Ισχύει σε 1.Η/Υκάθε κύκλωμα ο νόμος του βιντεοπροβολέας Ωμ;» 2. Ηλεκτρικός κινητήρας και τα βασικά μέρη για την κατασκευή ενός ηλεκτρικού κυκλώματος Αξιολόγηση Η/Υ-βιντεοπροβολέας Βιβλιογραφικές Αναφορές ΟΕΔΒ (2008). Φυσική Γ Γυμνασίου, Βιβλίο Εκπαιδευτικού, ΟΕΔΒ Έκδοση 2008 Διδακτικοί Στόχοι: Να Να Να Να Να σχεδιάζει και να συναρμολογεί πειραματική διάταξη για τον πειραματικό έλεγχο του Νόμου του Ωμ διατυπώνει λεκτικά και με μαθηματικό συμβολισμό το Νόμο του Ωμ εφαρμόζει το Νόμο του Ωμ στην επίλυση προβλημάτων αντιλαμβάνεται τη σημασία/χρησιμότητα του Νόμου του Ωμ ερμηνεύει το Νόμο του Ωμ με βάση το μικροσκοπικό μοντέλο των ελεύθερων ηλεκτρονίων Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: Νόμος του Ωμ (Ohm) Αντιστάτης Αντίσταση αγωγού Ηλεκτρικό δίπολο Υλικοτεχνική υποδομή: 1. Εργαστήριο πληροφορικής, 2. Η/Υ-βιντεοπροβολέας, 3. Πρόσβαση στο διαδίκτυο και στην πλατφόρμα ΑΙΣΩΠΟΣ, 4. Τα λογισμικά PHET & Excel, 5. Διάφοροι αντιστάτες, Μπαταρίες, βολτόμετρα, αμπερόμετρα, αγωγοί σύνδεσης με "κροκοδειλάκια" στα άκρα τους Τυπικός χρόνος αλληλεπίδρασης με το εκπαιδευτικό σενάριο σε διδακτικές ώρες για δουλειά εντός του σχολείου: 3 ώρες Πνευματικά δικαιώματα ή άλλοι αντίστοιχοι περιορισμοί: ΟΧΙ Εκτιμώμενο Επίπεδο Δυσκολίας: Μέτριας δυσκολίας Τύπος διαδραστικότητας : Ενεργός μάθηση Σελίδα 9/24

10 Επίπεδο διαδραστικότητας : Υψηλό Προτεινόμενη ηλικιακή ομάδα του τελικού χρήστη: Εκπαιδευτική βαθμίδα που απευθύνεται το σενάριο: Γυμνάσιο Σελίδα 10/24

11 Σύνοψη φάσεων σεναρίου: 1η Φάση: Εισαγωγή - πρόκληση του ενδιαφέροντος των μαθητών Χρονική Διάρκεια: 5 λεπτά της ώρας Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο πληροφορικής Αριθμός φύλλων εργασίας: 1 Δομικά - Διαδραστικά στοιχεία: 2η Φάση: Κυρίως διδασκαλία Χρονική Διάρκεια: 110 λεπτά της ώρας Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο πληροφορικής Αριθμός φύλλων εργασίας: 3 Δομικά - Διαδραστικά στοιχεία: Δραστηριότητα 1η - Κείμενο 1 Δραστηριότητα 2η - Κείμενο 2 Δραστηριότητα 2 - Παράδειγμα ζητούμενου κυκλώματος Δραστηριότητα 2η - Κείμενο 3 Δραστηριότητα 2η - παράδειγμα πίνακα στο excel Δραστηριότητα 2η - Κείμενο 4 Δραστηριότητα 3 - Κείμενο 5 Δραστ. 3 - Εικόνες αντιστατών Δραστηριότητα 3 - Κείμενο 6 Δραστηριότητα 4 - Κείμενο 7 Δραστηριότητα 5η - Κείμενο 8 PHET - προσομοίωση Circuit DC Δραστηριότητα 5η - Εικόνα ενδεικτικού κυκλώματος στο PHET Δραστηριότητα 5η - κείμενο 9 Δραστηριότητα 6η - Κείμενο 10 Σελίδα 11/24

12 3η Φάση: Αξιολόγηση Χρονική Διάρκεια: 5 λεπτά της ώρας Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο πληροφορικής Δομικά - Διαδραστικά στοιχεία: Σελίδα 12/24

13 1η Φάση: Εισαγωγή - πρόκληση του ενδιαφέροντος των μαθητών Σελίδα 13/24

14 1η Φάση: Εισαγωγή - πρόκληση του ενδιαφέροντος των μαθητών Χρονική Διάρκεια: 5 λεπτά της ώρας Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο πληροφορικής Φύλλα εργασίας: Τα φύλλα εργασίας είναι συνημμένα στην 3η σελίδα του εγγράφου. Εναλλακτικά μπορείτε να τα μεταφορτώσετε εκ νέου από τις παρακάτω διαδικτυακές θέσεις. Φύλλο Εργασίας 1 Εισαγωγή στο μάθημα σύνδεση με τα προηγούμενα μαθήματα (5 ) Για να προσελκύσει το ενδιαφέρον των μαθητών αλλά και για να εστιάσει την προσοχή των μαθητών στο κύριο στόχο του μαθήματος που είναι η σχέση τάσης - έντασης, ο εκπαιδευτικός παίρνει στα χέρια του δύο σιδερένια καρφιά (ένα στο κάθε χέρι) και τα φέρνει σε επαφή με τους δύο πόλους μιας «πλακέ» μπαταρίας των 4,5V και σε ανοιχτή συζήτηση με την τάξη ρωτάει τους μαθητές αν ο ίδιος είναι μέρος/αγωγός ενός κυκλώματος που διαρρέεται από ρεύμα. Από τη συζήτηση θα προκύψει ότι είναι. Το επόμενο ερώτημα είναι αν το ρεύμα ή αλλιώς η ένταση είναι αρκετά ισχυρή για να του δημιουργήσει κάποιο πρόβλημα. Προφανώς η απάντηση των μαθητών θα είναι αρνητική. Στη συνέχεια ζητάει από τους μαθητές να φανταστούν τι θα συμβεί αν κάνει το ίδιο «πείραμα» με μια μπαταρία αυτοκινήτου που έχει τάση 12V. Αναμένεται ότι κάποιοι μαθητές θα πουν ότι θα νιώσει ένα «τίναγμα/τσίμπημα» από το ρεύμα που θα «περάσει». Το ίδιο ερώτημα επαναλαμβάνεται αυτή τη φορά με την υπόθεση ότι αντί για μπαταρία τα καρφιά έρχονται σε επαφή με τους πόλους μιας πρίζας η οποία έχει τάση 220V. Εδώ η αναμενόμενη απάντηση των μαθητών είναι ότι το αποτέλεσμα θα είναι τραγικό και οι συνέπειες ολέθριες. Με βάση τις παραπάνω παραδοχές της τάξης, ο εκπαιδευτικός θέτει το ερώτημα «γιατί αυξάνεται το ρεύμα, δηλαδή η ένταση του ρεύματος από την μια περίπτωση στην επόμενη». Από τη συζήτηση στην τάξη θα προκύψει ότι η αιτία φαίνεται να είναι το ότι κάθε φορά η τάση είναι μεγαλύτερη, δηλαδή η αύξηση της τάσης. Ο εκπαιδευτικός ενημερώνει τους μαθητές ότι ο σκοπός του μαθήματος είναι να βρεθεί πειραματικά ποια σχέση υπάρχει μεταξύ τάσης-έντασης και στη συνέχεια να δοθεί μια εξήγηση για τη σχέση που θα βρεθεί. Επίσης ενημερώνει ότι κάποιος γερμανός επιστήμονας ονόματι «Ωμ» βρήκε αυτή τη σχέση και για αυτό το λόγο η σχέση αυτή πήρε το όνομά τους και πλέον ονομάζεται «Νόμος του Ωμ». Το ερώτημα που τώρα μπαίνει στην ολομέλεια της τάξης μέσα και από το ΦΕ είναι τι διαδικασία (ποια βήματα) θα πρέπει να ακολουθήσουμε ως «ερασιτέχνες ερευνητές» για να βρούμε αυτή τη σχέση. Από αυτή τη στιγμή η καθοδήγηση στην εργασία των μαθητών γίνεται κυρίως μέσα από το ΦΕ. Σελίδα 14/24

15 2η Φάση: Κυρίως διδασκαλία Σελίδα 15/24

16 2η Φάση: Κυρίως διδασκαλία Χρονική Διάρκεια: 110 λεπτά της ώρας Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο πληροφορικής Φύλλα εργασίας: Τα φύλλα εργασίας είναι συνημμένα στην 3η σελίδα του εγγράφου. Εναλλακτικά μπορείτε να τα μεταφορτώσετε εκ νέου από τις παρακάτω διαδικτυακές θέσεις. Φύλλο Εργασίας 1 Φύλλο Εργασίας 2 Φύλλο Εργασίας 3 Περιλαμβάνει τα Φύλα Εργασίας 2ο (δραστηριότητες 1η & 2η) 3ο (δραστηριότητες 3η & 4η) 4ο (δραστηριότητες 5η & 6η) Συνολικά αποτελείται απο τις δραστηριότητες 1η έως και 6η. 1. Δραστηριότητα 1η - Κείμενο 1: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Περιγραφή - 2ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η διερεύνηση της σχέσης τάσης-έντασης (35 ) Δραστηριότητα 1η: Τι πρέπει να κάνουμε (διαδικασία) για να βρούμε την όποια σχέση συνδέει τα φυσικά μεγέθη τάση - ένταση (15 ). (Στόχοι: 1 ος, 7 ος, 9 ος και 10ος) Αρχικά ζητείται από τους μαθητές να προβλέψουν αν υπάρχει κάποια συγκεκριμένη μαθηματική σχέση μεταξύ των φυσικών μεγεθών τάση-ένταση, και στη συνέχεια ζητείται από αυτούς να περιγράψουν με ακρίβεια τα βήματα που θα πρέπει να ακολουθήσουν ως φυσικοί επιστήμονες για να ελέγξουν την πρόβλεψή τους (στο αν υπάρχει κάποια σχέση) και να βρουν την όποια σχέση μπορεί να υπάρχει. Τα ερωτήματα του ΦΕ είναι σαφή και καλούν τους μαθητές να περιγράψουν συνοπτικά το όποιο πείραμα προτείνουν, να πουν τι μετρήσεις θα πάρουν, με τι όργανα θα τις πάρουν και πως θα διαχειριστούν τα δεδομένα που θα προκύψουν. Όταν οι ομάδες καταλήξουν σε απαντήσεις, ο εκπαιδευτικός ζητάει από κάποιες ομάδες μαθητών να ανακοινώσουν τις απαντήσεις τους στην τάξη. Τα ερωτήματα μπορούν να απαντηθούν από διαφορετικές ομάδες μαθητών. Στην παρουσίαση μπορούν να συμμετέχουν όλοι οι μαθητές με απορίες, ή διαφορετικές προτάσεις. Οι προτάσεις των ομάδων αλληλοσυμπληρώνονται μέχρι να δοθούν ικανοποιητικές απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα. Τη συζήτηση την κατευθύνει ο εκπαιδευτικός και από αυτή θα πρέπει να προκύψει ότι α) απαιτείται η κατασκευή ενός ηλεκτρικού Σελίδα 16/24

17 κυκλώματος στο οποίο να μπορεί να αλλάζει η πηγή/τάση και στο οποίο να υπάρχουν όργανα που να μετρούν την τάση της πηγής και την ένταση του ρεύματος κάθε φορά στο κύκλωμα (βολτόμετρο και αμπερόμετρο), β) ότι τα δεδομένα (μετρήσεις τάσης-έντασης) πρέπει να καταχωρούνται σε έναν πίνακα και γ) ότι για να διαφανεί καθαρά αν υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ των φυσικών μεγεθών τάσης και έντασης, θα πρέπει να κατασκευασθεί ένα διάγραμμα με βάση τα ζεύγη τιμών τάσης- έντασης. 2. Δραστηριότητα 2η - Κείμενο 2: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Δραστηριότητα 2η: Η πειραματική διερεύνηση της σχέσης τάσης -έντασης (20 ). (Στόχοι 1, 2, 3, 7, 8 και 10 ος) Κάθε ομάδα μαθητών έχει μπροστά της ένα αμπερόμετρο, ένα βολτόμετρο, τρεις διαφορετικές μπαταρίες/πηγές (των 4,5, των 6 και των 9 βολτ), ένα διακόπτη, έναν αντιστάτη και αγωγούς με «κροκοδειλάκια» σύνδεσης στις άκρες τους. Ο εκπαιδευτικός φροντίζει οι ομάδες να έχουν αντιστάτες διαφορετικής αντίστασης (π.χ. 50, 100 και 200Ωμ), ώστε να φανεί από την εκτέλεση των πειραμάτων των ομάδων ότι ο Νόμος του Ωμ ισχύει για κάθε αντιστάτη, δηλαδή ότι έχει γενικότερη ισχύ. Οι μαθητές καλούνται να κατασκευάσουν ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα με τα παραπάνω στοιχεία στο οποίο μετρούν την ένταση του ρεύματος για τις τέσσερες διαφορετικές τιμές τάσης (1 ½, 4 ½, 6 και 9 V) που θα δώσουν οι τρεις διαφορετικές πηγές. Για διευκόλυνση των μαθητών δίνεται μια εικόνα ενός ενδεικτικού κυκλώματος στο ΦΕ. 3. Δραστηριότητα 2 - Παράδειγμα ζητούμενου κυκλώματος : Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Εικόνα Υπερσύνδεσμος: 4. Δραστηριότητα 2η - Κείμενο 3: Σελίδα 17/24

18 Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Τα ζεύγη τιμών που παίρνουν οι ομάδες τα τοποθετούν σε έναν ψηφιακό πίνακα του Excel (δίνεται ένα παράδειγμα πίνακα στο ΦΕ) και στη συνέχεια από τη μορφή της καμπύλης που προκύπτει (θα είναι ευθεία) καταλήγουν σε συμπεράσματα για τη σχέση μεταξύ τάσης-έντασης. Η σχέση αναλογίας επιβεβαιώνεται και από την 3η στήλη του πίνακα η οποία περιέχει το λόγο V/I για κάθε ζεύγος τιμών. 5. Δραστηριότητα 2η - παράδειγμα πίνακα στο excel : Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Τάση V Ένταση I Λόγος V/I (Volt) 1,5 4,5 6 9 (A) 6. Δραστηριότητα 2η - Κείμενο 4: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Όταν οι ομάδες καταλήξουν στα συμπεράσματά τους, ο εκπαιδευτικός ζητάει από κάποιες ομάδες μαθητών να ανακοινώσουν τα συμπεράσματά τους στην τάξη. ακολουθεί συζήτηση στην ολομέλεια από την οποία θα προκύψει ότι τα δύο μεγέθη (τάση και ένταση) είναι ανάλογα ποσά και ότι ο λόγος τους για μια συγκεκριμένη τιμή του αντιστάτη (για το συγκεκριμένο κύκλωμα) παραμένει σταθερός. Ο εκπαιδευτικός πληροφορεί τους μαθητές ότι ακριβώς αυτήν την διαπίστωση έκανε και ο Ωμ και ζητάει από τις ομάδες των μαθητών να προσπαθήσουν να διατυπώσουν το Νόμο του Ωμ. Από την παρουσίαση των συμπερασμάτων των ομάδων και τη συζήτηση που ακολουθεί στην τάξη, θα προκύψει ο Νόμος του Ωμ «ο λόγος Τάση προς Ένταση παραμένει σταθερός σε κάθε αλλαγή της τιμής της τάσης». Σε αυτό τα σημείο ο εκπαιδευτικός ανακοινώνει ότι αυτός ο λόγος ονομάζεται «αντίσταση» του κυκλώματος και συμβολίζεται με το αγγλικό γράμμα R και ότι η μονάδα μέτρησής της είναι το 1Ωμ προς τιμήν του γερμανού φυσικού Ωμ. Μέσα από τη συζήτηση επίσης θα προκύψει ότι το R προκύπτει από την αγγλική λέξη «resistance. Εφόσον οι μαθητές γνωρίζουν πλέον όλα τα σύμβολα των τριών μεγεθών που εμπλέκονται στον μαθηματικό τύπο του Ωμ, ο εκπαιδευτικός ζητάει από τους μαθητές να διατυπώσουν μαθηματικά τον Νόμο του Ωμ ( V/I=R). Όταν από την συζήτηση στην τάξη προκύψει η μαθηματική σχέση του Νόμου, ένα μαθητή την γράφει στον πίνακα και όλοι οι μαθητές τη γράφουν στο ΦΕ τους. 7. Δραστηριότητα 3 - Κείμενο 5: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: 2η διδακτική ώρα: 3ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σελίδα 18/24

19 Η χρησιμότητα του νόμου του Ωμ και η χρήση του στην πράξη (εφαρμογές) (40 ) Δραστηριότητα 3η: Η χρησιμότητα του νόμου του Ωμ (15 ). (Στόχοι 5 ος και 10 ος) Αρχικά ο εκπαιδευτικός εξηγεί ότι στην αγορά υπάρχουν αντιστάτες συγκεκριμένης αντίστασης οι οποίοι είναι απαραίτητοι επειδή χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα που βρίσκεται σε κάθε ηλεκτρική ή ηλεκτρονική συσκευή. Επίσης προβάλει (μέσω του βιντεοπροβολέα) εικόνες από διαφόρους τύπους αντιστατών. Οι μαθητές μπορούν επίσης να παρατηρήσουν τη μορφή των αντιστατών που έχουν μπροστά τους. Ο εκπαιδευτικός εξηγεί ότι η τιμή της αντίστασης μπορεί να αναγράφεται ή και να συμπεραίνεται από τις χρωματικές ζώνες που υπάρχουν στην επιφάνεια του κάθε αντιστάτη. Επίσης επισημαίνει ότι η σχέση V/I=R (Νόμος του Ωμ) μας δίνει την δυνατότητα όταν γνωρίζουμε τα 2 από τα 3 αυτά μεγέθη να υπολογίσουμε την τιμή του 3ου. 8. Δραστ. 3 - Εικόνες αντιστατών: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Εικόνα Υπερσύνδεσμος: 9. Δραστηριότητα 3 - Κείμενο 6: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Στη συνέχεια, μέσα από το ΦΕ εργασίας καλούνται οι μαθητές να σκεφτούν και να βρουν τη χρησιμότητα του νόμου του Ωμ στην καθημερινή ζωή. Ακολουθεί συζήτηση στην τάξη όπου οι ομάδες των μαθητών παρουσιάζουν και συζητούν τοις απόψεις τους. Τη συζήτηση κατευθύνει ο εκπαιδευτικός και από αυτή θα προκύψει ότι εφόσον η τάση είναι γνωστή επιλέγοντας τον κατάλληλο αντιστάτη (τιμή αντίστασης) για ένα κύκλωμα, μπορούμε να ρυθμίσουμε ή να προβλέψουμε την ένταση του ρεύματος στο κύκλωμα πριν ακόμη το κατασκευάσουμε ή κλείσουμε τον διακόπτη και ότι αυτό είναι πολύ σημαντικό για τη λειτουργία ή και την ασφάλεια των συσκευών που υπάρχουν στο κύκλωμα. 10. Δραστηριότητα 4 - Κείμενο 7: Σελίδα 19/24

20 Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Δραστηριότητα 4η: Εφαρμογές του νόμου του Ωμ (20 ). (Στόχοι 4 ος, 5ος και 10 ος) Μέσα από το ΦΕ ζητείται από τους μαθητές να εφαρμόσουν το Νόμο του Ωμ στις παρακάτω δυο περιπτώσεις: Στη 1η ζητείται να προβλέψουν/υπολογίσουν την ένταση του ρεύματος όταν γνωρίζουν την αντίσταση του αντιστάτη και την τάξη της πηγής του κυκλώματος πριν κλείσουμε τον διακόπτη του κυκλώματος. Στη 2η ζητείται να υπολογίσουν την τιμή του αντιστάτη που είναι συνδεδεμένος σε ένα κύκλωμα στο οποίο υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα του οποίου μετρούν την ένταση και την τάση της πηγής. Κατά την διάρκεια της εργασία των ομάδων, ο εκπαιδευτικός διευκολύνει τις όποιες ομάδες χρειάζονται βοήθεια. Όταν όλες οι ομάδες απαντήσουν τα παραπάνω 2 ερωτήματα, τα αποτελέσματα/απαντήσεις τους συζητούνται στην τάξη και οι τάξη καταλήγει σε κοινά αποδεκτά αποτελέσματα. 11. Δραστηριότητα 5η - Κείμενο 8: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: 3η διδακτική ώρα: 4ο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η μικροσκοπική ερμηνεία του Νόμου του Ωμ - Ισχύει ο Νόμος σε κάθε κύκλωμα; - (40 ) Δραστηριότητα 5η: Μικροσκοπική ερμηνεία του νόμου του Ωμ (20 λεπτά). (Στόχος 7 ος και 10ος) Για να γίνει καλύτερα κατανοητή η σχέση τάσης-έντασης αλλά και για να επιβεβαιωθεί η ισχύς του Νόμου του Ωμ χρησιμοποιούνται το μοντέλο/προσομοίωση του λογισμικού PHET «κατασκευή κυκλωμάτων DC» ( Ζητείται από τους μαθητές μέσα από το περιβάλλον του λογισμικού να κατασκευάσουν ένα κύκλωμα που να περιλαμβάνει μια πηγή, έναν αντιστάτη, έναν διακόπτη και αγωγούς. Για διευκόλυνση των μαθητών, δίνεται μια εικόνα από ένα ενδεικτικό κύκλωμα στο ΦΕ. 12. PHET - προσομοίωση Circuit DC: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Εξωτερικό περιεχόμενο Υπερσύνδεσμος: Διεύθυνση ιστοτόπου (URL): Δραστηριότητα 5η - Εικόνα ενδεικτικού κυκλώματος στο PHET: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Εικόνα Υπερσύνδεσμος: Σελίδα 20/24

21 14. Δραστηριότητα 5η - κείμενο 9: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Οι μαθητές δίνουν τυχαίες τιμές στην τάση της πηγής και με ένα αμπερόμετρο μετρούν την ένταση του ρεύματος για κάθε διαφορετική τιμή της τάσης. Καλούνται οι μαθητές να συμπεράνουν αν ισχύει ο νόμος του Ωμ αλλά και να παρατηρήσουν πως μεταβάλλεται η ταχύτητα των ηλεκτρονίων όταν αυξάνεται η τάση της πηγής. Στη συνέχεια ζητείται από αυτούς να συσχετίσουν την ταχύτητα των ηλεκτρονίων με την ένταση του ρεύματος. Επίσης ζητείται από τους μαθητές να εξηγήσουν γιατί η αύξηση της τάσης έχει ως συνέπεια την αύξηση της ταχύτητας των ηλεκτρονίων. Στη συζήτηση που ακολουθεί στην ολομέλεια, οι ομάδες παρουσιάζουν τις απαντήσεις/απόψεις τους και με την καθοδήγηση του εκπαιδευτικού από τη συζήτηση θα προκύψει ότι μεγαλύτερη τάση συνεπάγεται ισχυρότερο ηλεκτρικό πεδίο στον αγωγό που με τη σειρά του συνεπάγεται την άσκηση μεγαλύτερης δύναμης στα ηλεκτρόνια η οποία έχει ως αποτέλεσμα την μεγαλύτερη ταχύτητα των ηλεκτρονίων η οποία σημαίνει ότι «περισσότερα ηλεκτρόνια - δηλαδή περισσότερο φορτίο - περνούν από μια διατομή του αγωγού στην μονάδα του χρόνου» το οποίο σημαίνει μεγαλύτερη ένταση του ρεύματος. 15. Δραστηριότητα 6η - Κείμενο 10: Τύπος Δομικού/Διαδραστικού Εργαλείου: Κείμενο Υπερσύνδεσμος: Δραστηριότητα 6η: Ισχύει σε κάθε κύκλωμα ο νόμος του Ωμ; (20 λεπτά). (Στόχοι 6 ος και 10 ος) Στην αρχή της δραστηριότητας ο εκπαιδευτικός παίρνει στο χέρι το έναν αντιστάτη τον δείχνει στους μαθητές και τους θυμίζει ότι η μέχρι τώρα εργασία τους έδειξε ότι η ισχύς του νόμου του Ωμ αποδείχθηκε μέσα από πειράματα/κυκλώματα που περιείχαν αποκλειστικά αντιστάτες και σύρματα/καλώδια για αγωγούς. Το ερώτημα που τίθεται τώρα στους μαθητές είναι «ισχύει άραγε ο νόμος του Ωμ αν στη θέση του αντιστάτη υπάρχει οποιοσδήποτε καταναλωτής;» οι μαθητές καλούνται να προβλέψουν την απάντηση αλλά και να προτείνουν έναν τρόπο για να ελέγξουν την ορθότητα της πρόβλεψής τους. Σελίδα 21/24

22 Οι προβλέψεις των μαθητών ανακοινώνονται/συζητούνται στην τάξη, και μέσα από τη συζήτηση θα προκύψει ότι ο έλεγχος πρέπει όπως συνήθως γίνεται στις φυσικές επιστήμες - να γίνει μέσα από ένα πείραμα. Ο εκπαιδευτικός προτείνει να χρησιμοποιηθεί ένας ηλεκτρικός κινητήρας στη θέση του αντιστάτη. Για πρακτικούς λόγους (εξοικονόμηση διδακτικού χρόνου και λόγω της δυσκολίας εύρεσης πολλών κινητήρων), το πείραμα εκτελείται από μια ομάδα μαθητών και οι υπόλοιπες ομάδες παρακολουθούν αλλά και επεξεργάζονται τα δεδομένα. Από την επεξεργασία των δεδομένων θα προκύψει ότι ο Νόμος του Ωμ δεν ισχύει για την περίπτωση του κινητήρα. Τα αποτελέσματα/συμπεράσματα συζητούνται στην τάξη. Μέσα από τη συζήτηση ο εκπαιδευτικός θα βρει την ευκαιρία να ορίσει όλες τις ηλεκτρικές (που διαθέτουν δύο πόλους) ως «ηλεκτρικά δίπολα», και τις «συσκευές» που υπακούουν στο νόμο του Ωμ ως αντιστάτες. Σελίδα 22/24

23 3η Φάση: Αξιολόγηση Σελίδα 23/24

24 3η Φάση: Αξιολόγηση Χρονική Διάρκεια: 5 λεπτά της ώρας Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο πληροφορικής Αξιολόγηση μαθητών και αποτελεσματικότητας του σεναρίου (5 ) Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης διδασκαλίας μπορεί να διαπιστωθεί κατά τη διάρκεια της διενέργειάς της (διαμορφωτική αξιολόγηση) αλλά και μετά το πέρας της (τελική αξιολόγηση). Η πρώτη, μπορεί να βασισθεί στη συμμετοχή και συνεργασία των μαθητών και φυσικά στο παραγόμενο αποτέλεσμα κατά την εκτέλεση της κάθε δραστηριότητας. Η δεύτερη, προτείνεται να βασισθεί σε σύντομες ερωτήσεις ή κουίζ που θα προβάλλονται στον τοίχο/πίνακα και θα ζητείται από όλη την τάξη να τα απαντήσει. Σε αυτή τη φάση, οι μαθητές απαντούν ατομικά (χωρίς να συνεργάζονται). Ο εκπαιδευτικός βλέποντας το πλήθος των χεριών των μαθητών που μπορούν να απαντήσουν, μπορεί να κρίνει την αποτελεσματικότητα της διδασκαλίας. Για κάθε ερώτημα/κουίζ ο εκπαιδευτικός επιλέγει μόνο έναν μαθητή για να απαντήσει. Η διαδικασία της αξιολόγησης λειτουργεί και ως ένας τρόπος ανακεφαλαίωσης του περιεχομένου της διδασκαλίας. Η διάρκεια της τελικής αξιολόγησης υπολογίζεται σε περίπου 5 λεπτά Επισυνάπτονται κάποια ενδεικτικά ερωτήματα της τελικής αξιολόγησης: 1.Ποια βήματα ακολουθήσαμε για να διερευνήσουμε και να βρούμε τη σχέση που συνδέει την τάση με την ένταση σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα; 2.Πως διαχειριστήκαμε τα πειραματικά δεδομένα για να καταλήξουμε στη σχέση τάσης έντασης; 3.Πως διατυπώνεται λεκτικά αλλά και μαθηματικά (με τύπο) ο νόμος του Ωμ; 4.Πως από τη γραφική παράσταση δύο φυσικών μεγεθών μπορούμε να συμπεράνουν ότι αυτά είναι ανάλογα μεγέθη; 5.Σε τι - ή πως - μπορεί να μας χρησιμεύσει ο νόμος τους Ωμ; 6.Πως εξηγείται μικροσκοπικά ο νόμος του Ωμ; Σελίδα 24/24 Powered by TCPDF (