Επιβλζπων Κακθγθτισ: Λουκάσ Βλάχοσ

Transcript

1 ΑΡΙΣΟΣΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ ΧΟΛΗ ΘΕΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΗΜΩΝ ΣΜΗΜΑ ΦΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΕ ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ ΣΤΟ ΣΧΟΛΕΙΟ Μαρία Τζηρίνη Επιβλζπων Κακθγθτισ: Λουκάσ Βλάχοσ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ 2014

2 2

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Θ κακιζρωςθ των Ερευνθτικϊν Εργαςιϊν ωσ υποχρεωτικό μάκθμα του Νζου Λυκείου κατά τθν τελευταία τριετία ςτοχεφει να ειςάγει τουσ μακθτζσ ςτισ αρχζσ τθσ ζρευνασ, να τουσ γνωρίςει τθ διεπιςτθμονικι προςζγγιςθ τθσ μάκθςθσ και να τονίςει τθ ςθμαςία τθσ ςυνεργαςίασ. Ωςτόςο, θ ενςάρκωςθ τθσ ερευνθτικισ μεκόδου από τθ κεωρία ςτθν πράξθ δε ςτερείται αδυναμιϊν. Θ παροφςα διπλωματικι εργαςία δραςτθριοποιείται ςτον τομζα των Φυςικϊν Επιςτθμϊν, κακϊσ φιλοδοξεί να αναδείξει τα πλεονεκτιματα και τα οφζλθ τθσ ερευνθτικισ μεκόδου, ανιχνεφοντασ παράλλθλα τισ πικανϊσ ανακφπτουςεσ δυςκολίεσ κατά τθν εφαρμογι τθσ και προςφζροντασ λφςεισ, μζςα από το πρίςμα τθσ Αςτρονομίασ. Ξεκινά μελετϊντασ τισ βαςικζσ κεωρίεσ και τισ ςφγχρονεσ προςεγγίςεισ τθσ μάκθςθσ. Συνεχίηει παρακζτοντασ τισ ςυγκεκριμζνεσ αρχζσ και τα κφρια βιματα τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν. Ρροχωρά ςτθ διαμόρφωςθ του ευρφτερου πλαιςίου κίνθςθσ, κζτοντασ τουσ γενικοφσ ςτόχουσ και περιορίηοντασ τουσ ρόλουσ των ςυμμετεχόντων. Μεταβαίνει ςτθν πρόταςθ, τθ ςφςταςθ και τθν υλοποίθςθ ενόσ αρικμοφ Ερευνθτικϊν Εργαςιϊν με κζματα που εμπίπτουν ςτο αντικείμενο Αςτρονομίασ, παρζχοντασ το επιμζρουσ απαραίτθτο υλικό. Τζλοσ, καταλιγει ςτθν αξιολόγθςθ τθσ πορείασ τθσ εκάςτοτε Εργαςίασ, υπογραμμίηοντασ τα ιδιαίτερα ςτοιχεία τουσ και ςθμειϊνοντασ ιδζεσ για τθ βελτίωςθ και τθν περαιτζρω εξζλιξι τουσ. Συμπεραςματικά, θ εν λόγω εργαςία πετυχαίνει να αναγνωρίςει τα νευραλγικά ςθμεία ςτθ διαδικαςία εκπόνθςθσ μιασ Ερευνθτικισ Εργαςίασ. Ενϊ, ταυτόχρονα, αποδεικνφει πωσ θ επιςτιμθ τθσ Αςτρονομίασ αποτελεί ζναν από τουσ πλζον κατάλλθλουσ τομείσ ενδιαφζροντοσ, κακϊσ παρζχει πλθκϊρα κεμάτων για μελζτθ, τα οποία προςφζρουν ανάλογεσ ευκαιρίεσ για τθν εφαρμογι τθσ επιςτθμονικισ μεκόδου, επιδζχονται πολφπλευρθ αντιμετϊπιςθ και απαιτοφν τθν ενεργό ςυμμετοχι όλων ςτθ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ. Λζξεισ Κλειδιά: αςτρονομία, κεωρία μάκθςθσ, ερευνθτικι εργαςία, ςχολείο 3

4 ABSTRACT The introduction of the research project course in Greek High School during the last three years attempts to introduce young students to the principles of research and to an interdisciplinary approach to learning. Furthermore it aims to underline the importance of cooperation and partnership. However, the relationship between modern theories of learning and educational practice can be complicated by several factors. This thesis discusses the advantages and benefits of the research process, while detecting potential difficulties in application and providing solutions, through the prism of Astronomy. It starts studying basic theories and modern approaches to learning and continues quoting the principles and steps of the research process. It proceeds on setting the main objectives and limiting the roles of participants. At last, it proposes a number of astronomy research projects and evaluates the progress of each project, noting ideas for improvement and development. In conclusion, this thesis manages to recognize the critical points of the preparation process of a research project. Moreover it proves that Astronomy provides a variety of topics for study which offer opportunities for the application of the scientific method, can be addressed multifaceted and require active participation of students during the learning process. Keywords: astronomy, learning theory, research project, high school 4

5 Ευχαριστίες Κα ικελα να ευχαριςτιςω τον κφριο Λουκά Βλάχο, επιβλζποντα κακθγθτι τθσ διπλωματικισ εργαςίασ, για τθν πολφτιμθ κακοδιγθςθ και βοικεια που μου προςζφερε, κακϊσ και για τθν επιμονι του ςτθν αυτενζργεια που αποτελεί ζνα διαρκζσ κίνθτρο για εξζλιξθ. Ακόμθ, κα ικελα να ευχαριςτϊ τθν κυρία Μαρία Καλλζρθ για τισ ςυμβουλζσ τθσ ςτθν ζρευνα των κεωριϊν μάκθςθσ και τθν Άννα Τουτουντηι για τισ καίριεσ παρατθριςεισ τθσ. 5

6 Περιεχόμενα Ρρϊτο μζροσ Κεωρίεσ μάκθςθσ και μοντζλα διδαςκαλίασ Συμπεριφοριςμόσ Γνωςιακόσ εποικοδομθτιςμόσ Κοινωνικόσ εποικοδομθτιςμόσ Σφγκριςθ κεωριϊν Σφγχρονεσ κεωρίεσ μάκθςθσ Θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν Ραιδαγωγικζσ αρχζσ Ταξινόμθςθ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν Εκτζλεςθ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ςτθν πράξθ Ρροϊόντα τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ Αξιολόγθςθ Δεφτερο μζροσ Επιςκόπθςθ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν με κζματα αςτρονομίασ Διδακτικοί ςτόχοι Υποχρεϊςεισ μακθτϊν Υποχρεϊςεισ διδαςκόντων Σφνδεςθ με άλλα μακιματα Τεχνολογικό υλικό Ρροτάςεισ ερευνθτικϊν εργαςιϊν με κζματα αςτρονομίασ Ουράνια ςφαίρα Θλιακό ςφςτθμα Αςτζρεσ Ιλιοσ Φάςματα Τθλεςκόπια Γαλαξίεσ Αςτεριςμοί Συμπεράςματα Σχζδια

7 6 Ενδεικτικι βιβλιογραφία και δικτυογραφία Ραράρτθμα Α: Καταςκευι μοντζλου τθσ ουράνιασ ςφαίρασ Ραράρτθμα Β: Θλιακζσ παρατθριςεισ Ραράρτθμα Γ: Σελθνιακζσ παρατθριςεισ Ραράρτθμα Δ: Αςτρονομικό ερωτθματολόγιο

8 Ρρϊτο μζροσ Το πρϊτο μζροσ αφορά ςτθ μελζτθ των κεωριϊν μάκθςθσ και των μοντζλων διδαςκαλίασ και επιςθμαίνει τα κφρια ςθμεία τθσ μεκόδου των Ερευνθτικϊν Εργαςιϊν. 8

9 1 Θεωρίεσ μάκθςθσ και μοντζλα διδαςκαλίασ Κάκε διδακτικι προςζγγιςθ ςτθρίηεται ςε κάποια κεωρία μάκθςθσ, δθλαδι ςε ζνα μοντζλο που προςδιορίηει τον τρόπο με τον οποίο μακαίνουμε και κατά ςυνζπεια κακορίηει τον τρόπο με τον οποίο πρζπει να διδαχκοφμε. Οι τρεισ κφριεσ κλαςικζσ και πιο διαδεδομζνεσ κεωρίεσ μάκθςθσ είναι ο ςυμπεριφοριςμόσ (behaviorism) ο γνωςιακόσ εποικοδομθτιςμόσ (cognitive constructivism) ο κοινωνικόσ εποικοδομθτιςμόσ (social constructivism) Αντίςτοιχα, τρεισ πιο ςφγχρονεσ μακθςιακζσ προςεγγίςεισ -οι οποίεσ τισ περιςςότερεσ φορζσ απαντϊνται ςε ςυνδυαςμό- είναι θ ομαδοςυνεργατικι μάκθςθ (collaborative learning) θ διερευνθτικι μάκθςθ (inquiry based learning) θ εμπειρικι μάκθςθ (experiential learning) 1.1 υμπεριφοριςμόσ Θ κεωρία του ςυμπεριφοριςμοφ ξεκίνθςε ςτα τζλθ του 19 ου αιϊνα με αφορμι τθ κεωρία του Δαρβίνου, θ οποία, παρά τισ προφανείσ διαφορζσ του ανκρϊπου με τουσ υπόλοιπουσ εκπροςϊπουσ του ηωικοφ βαςιλείου, παρατιρθςε μεταξφ τουσ εξίςου ςθμαντικζσ ομοιότθτεσ. Θ επαναςτατικι κεωρία τθσ εξζλιξθσ, επζτρεπε πλζον ςτουσ βιολόγουσ να μελετιςουν ζμμεςα τον άνκρωπο μελετϊντασ άμεςα τα ηϊα. Γιατί, λοιπόν, να μθν κάνουν το ίδιο και οι ψυχολόγοι; E.L. Thorndike I.P. Pavlov J.B. Watson B.F. Skinner Με αυτι τθν ιδζα, ωσ ζναυςμα, ξεκίνθςαν τα διάςθμα πειράματα των Edward Lee Thorndike, Ivan Petrovich Pavlov και John Broadus Watson. Οι τρεισ ψυχολόγοι προςπάκθςαν και πζτυχαν να μεταβάλουν, αντίςτοιχα, τθ ςυμπεριφορά ςε γάτεσ, ςκφλουσ και ποντίκια, χρθςιμοποιϊντασ εξωτερικά ι εςωτερικά ερεκίςματα, όπωσ θ προςφορά τροφισ ι θ ανάγκθ για κίνθςθ. Ραρατιρθςαν ότι το ερζκιςμα και θ αντίδραςθ ςχετίηονται, δθλαδι ότι θ ςυμπεριφορά του οργανιςμοφ (ηϊου) αλλάηει 9

10 όταν του δοκεί το κατάλλθλο κίνθτρο, και, επιπλζον, ότι θ αντίδραςι του γίνεται ταχφτερθ όςο περιςςότερο επαναλαμβάνεται το πείραμα. Θ ςχζςθ μεταξφ του ερεκίςματοσ και τθσ αντίδραςθσ ονομάςτθκε ςφνδεςθ S-R (Stimulus-Reaction) και ωσ μάκθςθ ορίςτθκε θ διαδικαςία τροποποίθςθσ τθσ ςυμπεριφοράσ ι θ απόκτθςθ μιασ νζασ ςυμπεριφοράσ. Αργότερα, ο, επίςθσ ψυχολόγοσ, Burrhus Frederic Skinner επζκτεινε τθ κεωρία ειςάγοντασ το ςτάδιο τθσ επιβράβευςθσ. Ο Skinner, που κατά πολλοφσ κεωρείται ο κφριοσ εκπρόςωποσ του ςυμπεριφοριςμοφ, χρθςιμοποίθςε ςτα πειράματά του ποντίκια και περιςτζρια και ενίςχυςε τθ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ επιβραβεφοντασ τθν επικυμθτι ςυμπεριφορά. (Λζγεται, μάλιςτα, ότι, μζςω τθσ επιβράβευςθσ, δίδαξε ςε ζνα από τα περιςτζρια του πϊσ να χορεφει!) Ο ίδιοσ είναι ακόμθ γνωςτόσ για τθν πρωτοπόρα προςπάκειά του να ειςάγει ςτθ διδαςκαλία τθν ομϊνυμθ «διδακτικι μθχανι», δθλαδι μιασ μορφισ υπολογιςτι που είχε τθ δυνατότθτα να δζχεται αυτοματοποιθμζνα τισ απαντιςεισ ενόσ μακθτι ςε μια ςειρά ερωτιςεων, να μεταβάλει τθ δυςκολία των ερωτιςεων, ανάλογα με το επίπεδο των απαντιςεων, και, φυςικά, να επιβραβεφει τισ ςωςτζσ. Τα ςυμπεράςματα που προζκυψαν από τα πειράματα των E.D. Thorndike, I.P. Pavlov, J.B. Watson και B.F. Skinner επεκτάκθκαν και ςε ανκρϊπινο επίπεδο, διαμορφϊνοντασ τα βαςικά ςθμεία τθσ ςυμπεριφοριςτικισ κεωρίασ. Πριςαν τθ μάκθςθ ωσ τθ διαδικαςία τροποποίθςθσ τθσ ςυμπεριφοράσ του ατόμου ι τθν απόκτθςθ μιασ νζασ ςυμπεριφοράσ και τόνιςαν ότι αυτι επιτυγχάνεται μζςα από τθν επανάλθψθ εςωτερικϊν ι εξωτερικϊν ερεκιςμάτων και τθν επιβράβευςθ τθσ επικυμθτισ αντίδραςθσ (ι τθν αποδοκιμαςία τθσ ανεπικφμθτθσ αντίδραςθσ), ενϊ ο χρόνοσ εμφάνιςθσ τθσ επικυμθτισ αντίδραςθσ μειϊνεται με τθν πρόοδο των επαναλιψεων. Σφμφωνα με τουσ ςυμπεριφοριςτζσ, θ μάκθςθ εξαρτάται αποκλειςτικά από τθ δθμιουργία ςυνδζςεων μεταξφ των ερεκιςμάτων και των αντιδράςεων και κακορίηεται εξολοκλιρου από το περιβάλλον, εφόςον αυτό ρυκμίηει τόςο τα ερεκίςματα όςο και τθν ενίςχυςθ, ι τθν αποδοκιμαςία και ανατροφοδότθςθ, των αντιδράςεων. Κατ επζκταςθ όλεσ οι ανκρϊπινεσ ικανότθτεσ (γνϊςθ) είναι αποτζλεςμα τθσ μάκθςθσ. Το άτομο κακ όλθ τθ διάρκεια τθσ διδαςκαλίασ αποτελεί αποδζκτθ τθσ γνϊςθσ και κεωρείται «μαφρο κουτί», κακϊσ είναι αδφνατο να παρατθριςουμε τισ εςωτερικζσ νοθτικζσ διεργαςίεσ. Θ γνϊςθ, ςυνεπϊσ, μεταφζρεται αυτοφςια και μπορεί πάντα να διαιρεκεί ςε μικρά τμιματα ϊςτε να μεταδοκεί από το περιβάλλον (δάςκαλο) ςτο άτομο (μακθτι). Ζτςι, θ αξιολόγθςθ τθσ μακθςιακισ διαδικαςίασ εςτιάηει ςτθν παρουςίαςθ ι μθ κάποιασ επικυμθτισ και πλιρωσ παρατθριςιμθσ ςυμπεριφοράσ. Ριο ςυγκεκριμζνα, θ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ ςτθν εκπαίδευςθ, ςφμφωνα με τουσ ςυμπεριφοριςτζσ, είναι δυνατό να ςυνοψιςκεί ςτα ακόλουκα οκτϊ ςτάδια: i. Παρότρυνςθ: Ο δάςκαλοσ δίνει ςτο μακθτι το κατάλλθλο κίνθτρο (ερζκιςμα) ϊςτε να επικυμεί να μάκει. ii. Σφλλθψθ: Ο μακθτισ ςυλλαμβάνει τθ γνϊςθ ςε ποςοςτό ανάλογο με το βακμό προςιλωςισ του. 10

11 iii. Απόκτθςθ: Το ερζκιςμα κωδικοποιείται και αποκθκεφεται βραχυπρόκεςμα ςτθ μνιμθ του μακθτι. iv. Συγκράτθςθ: Το ερζκιςμα κωδικοποιείται και αποκθκεφεται μακροπρόκεςμα ςτθ μνιμθ του μακθτι. v. Ανάκλθςθ: Ο μακθτισ βρίςκεται ςε κζςθ να ανακαλζςει τισ πλθροφορίεσ από τθ μνιμθ του. vi. Γενίκευςθ: Θ αποκτθκείςα γνϊςθ μπορεί να εφαρμοςτεί ςε μια νζα κατάςταςθ, αντίςτοιχθ τθσ προθγοφμενθσ. vii. Εκτζλεςθ: Ο δάςκαλοσ αξιολογεί το βακμό τθσ εμπζδωςθσ, καλϊντασ το μακθτι να εκτελζςει κάποια ςυγκεκριμζνθ και παρατθριςιμθ ενζργεια. viii. Ανατροφοδότθςθ: Αν ο μακθτισ ζχει ςυλλάβει ςε ικανοποιθτικό βακμό τθ γνϊςθ, θ διαπίςτωςθ τθσ μάκθςθσ λειτουργεί ενιςχυτικά, ενϊ αν θ αντίδραςι του δεν είναι θ επικυμθτι, τότε θ αρχικι πλθροφορία επανατροφοδοτείται. Ζτςι, θ διδαςκαλία ςε μια ςχολικι τάξθ, κατά το ςυμπεριφοριςμό, πρζπει να αποτελεί μια πλιρωσ προγραμματιςμζνθ διαδικαςία που υπακοφει ςτισ παρακάτω αρχζσ. Ο δάςκαλοσ είναι υπεφκυνοσ για να ςυλλζξει και να παρουςιάςει ςτουσ μακθτζσ τα κατάλλθλα ερεκίςματα, ανάλογα με τθν προςδοκϊμενθ αντίδραςθ, θ οποία είναι απόλυτα προςδιοριςμζνθ και παρατθριςιμθ. Θ γνϊςθ μπορεί και πρζπει να τεμαχιςτεί ςε οςοδιποτε μικρά και ξεκάκαρα τμιματα προκειμζνου να μεταδοκεί πιο εφκολα. Ο μακθτισ δζχεται τισ πλθροφορίεσ από το δάςκαλο και αν θ αντίδραςι του είναι θ επικυμθτι επιβραβεφεται (ενίςχυςθ τθσ μάκθςθσ) ενϊ αν είναι ανεπικφμθτθ, αποδυναμϊνεται και το ερζκιςμα επανατροφοδοτείται από το δάςκαλο ζωσ ότου να επιτευχκεί θ επικυμθτι ςυμπεριφορά. Θ βαςικι μζκοδοσ διδαςκαλίασ που χρθςιμοποιείται είναι θ διάλεξθ, ενϊ τα εκπαιδευτικά εργαλεία μπορεί να είναι ο πίνακασ, ο προτηζκτορασ ι ο θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ, μόνο όμωσ ωσ εργαλείο παρουςίαςθσ. Ο ςυμπεριφοριςμόσ κεωρικθκε για χρόνια μια αξιόπιςτθ κεωρία μάκθςθσ και ακολουκικθκε πιςτά ςε πολλζσ διδαςκαλίεσ. Σε αρκετζσ περιπτϊςεισ κάποιεσ από τισ αρχζσ του εφαρμόηονται ςυνειδθτά ι μθ- ακόμθ και ςιμερα ςτισ διδακτικζσ αίκουςεσ. Ωςτόςο, ςτθν πορεία εξζλιξθσ τθσ ψυχολογίασ και τθσ διδακτικισ επιςτιμθσ αντικαταςτάκθκε -τουλάχιςτον ςε κεωρθτικό πλαίςιο- από νεϊτερεσ κεωρίεσ, κακϊσ παρουςιάηει κάποια ςθμαντικά μειονεκτιματα. Το κυριότερο από αυτά είναι ο πακθτικόσ ρόλοσ του μακθτι, ο οποίοσ καλείται απλϊσ να απομνθμονεφςει τθ γνϊςθ, ϊςτε να ςυγκεντρϊςει βακμοφσ, ενϊ αποκαρρφνεται από τθν ανάπτυξθ τθσ κριτικισ ςκζψθσ και τθσ πρακτικισ εφαρμογισ. Θ αποτυχία και θ αναπόφευκτθ παρακμι τθσ κεωρίασ του ςυμπεριφοριςμοφ απζδειξε, πζρα από κάκε αμφιβολία, ότι μια κεωρία μάκθςθσ οφείλει να αποδίδει ενεργό ρόλο ςτο μακθτι και ότι είναι, το λιγότερο, αφελζσ να αγνοοφμε τισ νοθτικζσ και ψυχολογικζσ διεργαςίεσ, τθν προςωπικότθτα και 11

12 τισ ιδθ υπάρχουςεσ αντιλιψεισ ενόσ ατόμου. Ζτςι, ςτθ ςυνζχεια αναπτφχκθκαν οι γνωςιακζσ (ι γνωςτικζσ) κεωρίεσ μάκθςθσ, οι οποίεσ δίνουν ιδιαίτερθ ζμφαςθ ςτισ προςωπικζσ ςκζψεισ και δράςεισ του μακθτι. 1.2 Γνωςιακόσ εποικοδομθτιςμόσ Θ κεωρία του γνωςιακοφ (ι γνωςτικοφ) εποικοδομθτιςμοφ είναι επίςθσ γνωςτι ωσ κεωρία τθσ ατομικισ οικοδόμθςθσ τθσ γνϊςθσ ι κεωρία τθσ γνωςτικισ ανάπτυξθσ και οριςμζνεσ φορζσ αναφζρεται ωσ κεωρία τθσ εννοιολογικισ αλλαγισ. Ζπεται χρονικά τθσ κεωρίασ του ςυμπεριφοριςμοφ και -ςε αντίκεςθ με αυτι- δεν προζκυψε από πειράματα ςτθ ςυμπεριφορά των ηϊων, αλλά προιλκε από μελζτθ τθσ ςυμπεριφοράσ των μικρϊν παιδιϊν. Οι γνωςιακοί ερευνθτζσ παρατιρθςαν ότι τα μικρά παιδιά διακζτουν μια ζμφυτθ τάςθ για αλλθλεπίδραςθ και κατανόθςθ του περιβάλλοντοσ, θ οποία -μζςω τθσ εςωτερίκευςθσ- οδθγεί ςτθν ανάπτυξθ εναλλακτικϊν αντιλιψεων 1 για ζννοιεσ και φαινόμενα τθσ κακθμερινότθτασ. J. Piaget J.S. Bruner D.P. Ausubel Ρρωτοπόροσ και βαςικόσ εκπρόςωποσ του ατομικοφ εποικοδομθτιςμοφ κεωρείται ο Ελβετόσ βιολόγοσ, ψυχολόγοσ και φιλόςοφοσ Jean Piaget, ο οποίοσ ζκεςε τα κεμζλια για τθ κεωρία τθσ γνωςτικισ ανάπτυξθσ, υποςτθρίηοντασ ότι θ κατάκτθςθ τθσ γνϊςθσ επιτυγχάνεται μζςω τθσ αλλθλεπίδραςθσ με το περιβάλλον και τονίηοντασ ιδιαίτερα τον ενεργό ρόλο του ατόμου ςτθ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ. Θ δουλειά του αποτζλεςε πθγι ζμπνευςθσ για πολλοφσ ςφγχρονοφσ του επιςτιμονεσ και ςυνεχίηει να επθρεάηει τόςο τουσ ψυχολόγουσ όςο και τουσ εκπαιδευτικοφσ ςτισ μζρεσ μασ. Σθμαντικζσ τομζσ και επεκτάςεισ ςτθν ίδια κεωρία ζγιναν λίγο αργότερα από τουσ Αμερικάνουσ ψυχολόγουσ Jerome Seymour Bruner και David Paul Ausubel. 1 Ωσ εναλλακτικζσ αντιλιψεισ ορίηονται οι ιδζεσ που διαμορφϊνουν τα παιδιά ςτθν προςπάκειά τουσ να ερμθνεφςουν το γφρω κόςμο μζςα από τισ εμπειρίεσ, τισ γνϊςεισ, τθ γλϊςςα και τθν αλλθλεπίδραςι τουσ με το περιβάλλον. Ο όροσ «εναλλακτικζσ» δθλϊνει τθν περιοριςμζνθ ιςχφ των ιδεϊν και χρθςιμοποιείται ςε αντιδιαςτολι με τον όρο «επιςτθμονικά αποδεκτζσ». Οι εναλλακτικζσ ιδζεσ των ατόμων προκφπτουν βιωματικά, προχπάρχουν τθσ διδαςκαλίασ και είναι ςυνικωσ ιςχυρά εδραιωμζνεσ, με αποτζλεςμα να επθρεάηουν δραςτικά τον τρόπο με τον οποίο τα άτομα προςλαμβάνουν, αποδζχονται και επεξεργάηονται νζεσ πλθροφορίεσ. 12

13 Θ ζρευνα του Piaget ξεκίνθςε ςτισ αρχζσ του 20 ου αιϊνα, παρατθρϊντασ τθν προςπάκεια των παιδιϊν του να ερμθνεφςουν τον κόςμο κακϊσ μεγάλωναν, και επικεντρϊκθκε ςτθ ςφνδεςθ τθσ βιολογικισ ανάπτυξθσ με τθν ψυχολογικι ανάπτυξθ του ατόμου. Κφριο αποτζλεςμα τθσ μελζτθσ του ιταν θ διαμόρφωςθ του μοντζλου τθσ γνωςτικισ ανάπτυξθσ, που προςδιορίηει τον τρόπο με τον οποίο το παιδί επεξεργάηεται νζεσ πλθροφορίεσ ανάλογα με τθν θλικία του και περιλαμβάνει τζςςερα ςτάδια. Θ κεωρία του ςτθρίχκθκε ςτθν ζννοια των νοθτικϊν δομϊν (ςχθμάτων), δθλαδι ςτισ οργανωμζνεσ ιδιότθτεσ τθσ ςκζψθσ που δθμιουργεί το άτομο εξαιτίασ τθσ αλλθλεπίδραςισ του με το περιβάλλον. Τα ςχιματα, κατά τον Piaget, ςυνεχϊσ μεταβάλλονται και προςαρμόηονται ςε νζα δεδομζνα. Θ διαρκισ μεταβολι των ςχθμάτων ςε κάκε αναπτυξιακό ςτάδιο ςυνεπάγεται τθ διαρκι μεταβολι του τρόπου ςκζψθσ και ςυνιςτά τθ γνωςτικι ανάπτυξθ του ατόμου. Θ γνωςτικι ανάπτυξθ, ωσ διαρκισ μεταβολι των νοθτικϊν δομϊν, ςε κάκε οργανιςμό εξαρτάται από δφο χαρακτθριςτικζσ λειτουργίεσ του, τθν οργάνωςθ (organization) και τθν προςαρμογι (adaptation). Θ οργάνωςθ αναφζρεται ςτθν ικανότθτα του ατόμου να ταξινομεί τισ ςωματικζσ ι ψυχολογικζσ του δυνατότθτεσ ςε ςυναφι ςυςτιματα, ϊςτε να ανταποκρίνεται καλφτερα ςτισ απαιτιςεισ του περιβάλλοντοσ. Θ προςαρμογι, με τθ ςειρά τθσ, αφορά ςτθν ιςορροπία μεταξφ των δευτερευόντων, και ςυμπλθρωματικϊν, λειτουργιϊν τθσ αφομοίωςθσ (assimilation) και τθσ ςυμμόρφωςθσ (accommodation). Θ αφομοίωςθ αποτελεί τθ διαδικαςία αξιοποίθςθσ τθσ ιδθ υπάρχουςασ γνϊςθσ, ενϊ θ ςυμμόρφωςθ αποτελεί τθ διαδικαςία τροποποίθςθσ τθσ προθγοφμενθσ γνϊςθσ από το άτομο, ϊςτε να ανταπεξζρχεται ςε νζεσ προκλιςεισ. Ζτςι, εφόςον οι παραπάνω λειτουργίεσ είναι διαφορετικζσ ςε κάκε άτομο, θ νοθτικι ανάπτυξθ του κακενόσ είναι ξεχωριςτι και, εν τζλει, αποτελεί κακαρά προςωπικι υπόκεςθ. Αντίκετα, τα ςτάδια τθσ γνωςτικισ ανάπτυξθσ -όπωσ ορίςτθκαν από τον Piagetπαρότι μπορεί να ζχουν διαφορετικι χρονικι διάρκεια για τον κακζνα, είναι κοινά για όλουσ και είναι τα ακόλουκα. Το αιςκθςιοκινθτικό ςτάδιο, που διαρκεί ενδεικτικά από τθ γζννθςθ ωσ τθν θλικία των δφο ετϊν. Σε αυτό, το άτομο -με τα ζμφυτα αντανακλαςτικά που διακζτειμακαίνει να αντιλαμβάνεται τον εαυτό του και το περιβάλλον πειραματικά μζςα από τισ αιςκιςεισ και τισ κινιςεισ. Το βρζφοσ μπορεί να διαχωρίςει τον εαυτό του από τα αντικείμενα του περιβάλλοντοσ και μακαίνει ςταδιακά να ςυντονίηει τισ κινιςεισ του, αλλά θ αντίλθψθ εννοιϊν, όπωσ ο χϊροσ και ο χρόνοσ, βρίςκεται ακόμθ ςε πρϊιμο επίπεδο. Το προςυλλογιςτικό ςτάδιο (ι ςτάδιο τθσ προλογικισ ςκζψθσ ι ςτάδιο των ςυμβολικϊν λειτουργιϊν), που διαρκεί από τθν θλικία των δφο ετϊν ωσ τθν θλικία των επτά. Εδϊ κφριο ρόλο ςτθν εξζλιξθ και τθ διεφρυνςθ του γνωςτικοφ πεδίου του ατόμου παίηουν οι ςυμβολικζσ λειτουργίεσ, όπωσ θ γλϊςςα ι το ςυμβολικό παιχνίδι. Το παιδί αποκτά τθν ικανότθτα του λόγου και επικοινωνεί ευκολότερα με τουσ άλλουσ, μπορεί να αναγνωρίηει αντικείμενα αποδίδοντάσ τουσ μία, ςυνικωσ, 13

14 ιδιότθτα, αλλά θ κατθγοριοποίθςι τουσ γίνεται με δικά του αυκαίρετα κριτιρια. Θ ςκζψθ του χαρακτθρίηεται από αυκαίρετεσ γενικεφςεισ, χωρίσ να διακζτει τθν ιδιότθτα τθσ αναςτρεψιμότθτασ, και θ πραγματικότθτα που αντιλαμβάνεται είναι ςτατικι, παρότι μπορεί πλζον να διαχωρίςει το παρελκόν από το μζλλον. Λδιαίτερο γνϊριςμα του προλογικοφ ςταδίου είναι ότι το παιδί διακατζχεται από εγωκεντριςμό και ερμθνεφει τα πάντα γφρω του με ςθμείο αναφοράσ τον εαυτό του. Το ςτάδιο των ςυγκεκριμζνων λογικϊν πράξεων, που διαρκεί από τθν θλικία των επτά ωσ τθν θλικία των δϊδεκα. Στθν παροφςα φάςθ το άτομο μπορεί να ςυςχετίςει, να ςυνδυάςει και να κατθγοριοποιιςει τα αντικείμενα με ποικίλα και πολλαπλά αντικειμενικά κριτιρια, ενϊ θ ςκζψθ του μπορεί πια να ακολουκεί και τθν αντίςτροφθ πορεία. Ζχει αποκτιςει καλφτερθ αντίλθψθ των εννοιϊν του χϊρου, του χρόνου και τθσ αιτιότθτασ και, ταυτόχρονα, ζχει ςυναίςκθςθ των απλϊν μακθματικϊν εννοιϊν και πράξεων. Τϊρα το παιδί είναι ικανό να εκτελζςει απλοφσ, αλλά αποςπαςματικοφσ, ςυλλογιςμοφσ, όμωσ πολφ ςπάνια επιλφει τα προβλιματα με ςυςτθματικό τρόπο. Στο ςυγκεκριμζνο ςτάδιο, ο εγωκεντριςμόσ τείνει να εξαλειφτεί και θ ςκζψθ δφναται να επεκτακεί ςε γεγονότα και προβλιματα που αφοροφν ςε άλλα πρόςωπα. Ραρόλα αυτά, θ αντίλθψθ αφθρθμζνων εννοιϊν εξακολουκεί να είναι δφςκολθ. Το ςτάδιο των τυπικϊν λογικϊν πράξεων (ι ςτάδιο τθσ αφαιρετικισ ςκζψθσ), που ςτισ περιςςότερεσ περιπτϊςεισ διαρκεί από τθν θλικία των δϊδεκα και ζπειτα. Στο τελικό ςτάδιο τθσ γνωςτικισ ανάπτυξθσ, το παιδί ι ο ζφθβοσ μπορεί να ςυλλάβει αφθρθμζνεσ ζννοιεσ, να κατανοιςει μεκόδουσ, να διαμορφϊςει υποκζςεισ, να διερευνιςει πικανότθτεσ, να εξάγει ςυμπεράςματα και να ςχθματίςει κεωρίεσ. Ρλζον το άτομο αναπτφςςει τθν κριτικι ςκζψθ και προςπακεί να ερμθνεφςει ζννοιεσ και φαινόμενα μζςα από ςυςτθματικζσ λογικζσ διεργαςίεσ. Οι ικανότθτεσ που εμφανίηει κάποιοσ ςε αυτό το ςτάδιο αναμζνεται να βελτιωκοφν και να επεκτακοφν περαιτζρω με τθν πάροδο του χρόνου. Συμπεραςματικά, ο Piaget υποςτθρίηει ότι θ μάκθςθ είναι θ ςυνεχισ μεταβολι των νοθτικϊν δομϊν του ατόμου που προκφπτει μζςα από τθν αλλθλεπίδραςι του με το περιβάλλον και τθν προςωπικι επεξεργαςία των πλθροφοριϊν. Θ νοθτικι εξζλιξθ ακολουκεί τθν ίδια πορεία για όλουσ, αλλά θ ταχφτθτα τθσ εξζλιξθσ ποικίλει από άτομο ςε άτομο. Τελικά, θ γνϊςθ και θ απόκτθςθ νζων ικανοτιτων ςυντελοφνται διαμζςου τθσ διαρκοφσ αναπροςαρμογισ τθσ αντίλθψθσ, ενϊ κακοριςτικό ρόλο παίηει θ αυτενζργεια. Ο J.S. Bruner, φανερά επθρεαςμζνοσ από τισ απόψεισ του Piaget, κινικθκε ςτο ίδιο μικοσ κφματοσ. Υποςτιριξε ότι θ γνϊςθ προζρχεται μζςα από τθν ενεργι ςυμμετοχι του ατόμου ςε διάφορεσ δραςτθριότθτεσ και τθν προςωπικι του προςπάκεια να επιλφςει κάποιο πρόβλθμα. Τόνιςε ότι θ μάκθςθ οφείλει να είναι μια ελκυςτικι διαδικαςία, κατά τθν οποία ο μακθτισ καλείται να ανακαλφψει μόνοσ του τισ απαντιςεισ και να διαμορφϊςει άποψθ, αξιοποιϊντασ τθν προχπάρχουςα γνϊςθ και διερευνϊντασ πειραματικά τισ υποκζςεισ του. Κεϊρθςε, όπωσ και ο Piaget, ότι θ 14

15 μάκθςθ προχωράει από το ςυγκεκριμζνο ςτο αφθρθμζνο. Πμωσ το δικό του μοντζλο νοθτικισ ανάπτυξθσ, που αναφζρεται και ωσ ανακαλυπτικι μάκθςθ, περιλαμβάνει τρία διαδοχικά ςτάδια. Το κινθτικό ςτάδιο ι ςτάδιο των δραςτθριοτιτων, ςτο οποίο το παιδί εξερευνά το υλικό περιβάλλον, χρθςιμοποιϊντασ τισ αιςκιςεισ και τθν κίνθςθ. Ζτςι, παρατθρεί ομοιότθτεσ και διαφορζσ μεταξφ των αντικειμζνων και ανακαλφπτει τισ ιδιότθτεσ τουσ και τισ ςχζςεισ που τα ςυνδζουν. Το εικονικό ςτάδιο, ςτο οποίο το παιδί επεξεργάηεται τισ εικόνεσ και τισ αναπαραςτάςεισ του υλικοφ κόςμου. Ανακαλφπτει τθ δομι των αντικειμζνων, είναι ικανό να ανακαλζςει τισ παρατθριςεισ του από μνιμθσ και μπορεί να ςυλλάβει μακθματικζσ ζννοιεσ. Το ςυμβολικό επίπεδο, ςτο οποίο το παιδί μπορεί πλζον να χρθςιμοποιεί ςφμβολα και να διαχειρίηεται αφθρθμζνεσ ζννοιεσ. Ενϊ, παράλλθλα, μπορεί να ακολουκεί ςυγκεκριμζνθ μεκοδολογία, ϊςτε να επιλφςει κάποιο πρόβλθμα. Ο Bruner αντιμετωπίηει τθ μάκθςθ ωσ μια διαδικαςία ςταδιακισ γενίκευςθσ, χωρίσ να λαμβάνει υπόψθ του τισ εναλλακτικζσ απόψεισ των μακθτϊν. Ριςτεφει πωσ θ οικοδόμθςθ τθσ γνϊςθσ ξεκινάει με τον οριςμό των βαςικϊν εννοιϊν, επεκτείνεται με τθν προςκικθ λεπτομερειϊν και τθν εμβάκυνςθ ςτο κζμα και καταλιγει ςτο ςυςχετιςμό με παρόμοια ηθτιματα και τελικά ςτθ γενίκευςθ. Ωςτόςο, υποςτθρίηει πωσ θ επίλυςθ κάκε προβλιματοσ επιτυγχάνεται με τθν εφαρμογι τθσ αντίςτροφθσ ςτρατθγικισ (από το γενικό ςτο ειδικό). Δθλαδι, αρχικά το άτομο ανατρζχει ςτισ γενικζσ γνϊςεισ που διακζτει επί του κζματοσ και ςιγά ςιγά προςαρμόηει και ςυνδυάηει τισ ιδζεσ του, ϊςτε να βρει τθν ειδικι λφςθ που ανταποκρίνεται ςτουσ περιοριςμοφσ του ςυγκεκριμζνου προβλιματοσ. Το κρίςιμο ςθμείο ςτο μοντζλο του Bruner, είναι ότι ο μακθτισ οφείλει αναλαμβάνει πρωτοβουλίεσ, τόςο κατά τθν οικοδόμθςθ τθσ γνϊςθσ όςο και κατά τθν επίλυςθ προβλθμάτων. Αντίςτοιχα, ο δάςκαλοσ οφείλει να διατθρεί ηωντανό το ενδιαφζρον του μακθτι, κζτοντασ καίρια ερωτιματα, προβλθματίηοντασ, κακοδθγϊντασ και ενκαρρφνοντάσ τον να ςκεφτεί, προκειμζνου ο δεφτεροσ να ανακαλφψει τθ ςωςτι απάντθςθ και να κατακτιςει τθ γνϊςθ. Ο D.P. Ausubel, με τθ ςειρά του, ςυνζβαλε καίρια ςτθ διαμόρφωςθ τθσ κεωρίασ του γνωςτικοφ εποικοδομθτιςμοφ, γιατί πρϊτοσ τόνιςε τθ ςθμαςία των εναλλακτικϊν αντιλιψεων των μακθτϊν και τθν ανάγκθ αναδόμθςισ τουσ. Ο Ausubel υποςτιριξε, όπωσ και οι δφο προθγοφμενοι ερευνθτζσ, ότι το άτομο καταςκευάηει τθ δικι του γνϊςθ με βάςθ τθν αλλθλεπίδραςι του με το περιβάλλον. Ωςτόςο, παρατιρθςε ότι πολλζσ φορζσ αυτι θ αλλθλεπίδραςθ είχε ωσ άμεςθ ςυνζπεια τθ διαμόρφωςθ προςωπικϊν ιδεϊν, ςχετικά με κάποιο ηιτθμα, αςυμβίβαςτων με τισ επιςτθμονικά αποδεκτζσ αντιλιψεισ για το ίδιο κζμα. Τζτοιεσ ιδζεσ ονομάςτθκαν εναλλακτικζσ αντιλιψεισ και ςυνικωσ αποτελοφν ςοβαρά εμπόδια ςτθ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ. Οι εναλλακτικζσ αντιλιψεισ, όπωσ ιδθ αναφζρκθκε, είναι επί το πλείςτον εμπειρικζσ, αφοροφν ςε φαινόμενα τθσ κακθμερινότθτασ και προζρχονται είτε από 15

16 ςτρεβλωμζνθ αντίλθψθ τθσ πραγματικότθτασ, είτε -τισ περιςςότερεσ φορζσ- από ανακριβι ερμθνεία ενόσ φαινομζνου και άςτοχθ γενίκευςθ ςε παρόμοια φαινόμενα. Ρολλζσ φορζσ μποροφν ακόμθ να προκλθκοφν από τθν κακι χριςθ τθσ γλϊςςασ. Χαρακτθριςτικά παραδείγματα είναι οι εκφράςεισ «Ράτα ςτο χαλί που είναι ηεςτό, το μάρμαρο είναι κρφο» ι «Κλείςε το παράκυρο, κα μπει κρφο» ι «Φυςάει πολφ δυνατόσ αζρασ ςιμερα». Θ πρϊτθ ζκφραςθ προκφπτει από ςτρεβλωμζνθ αντίλθψθ τθσ πραγματικότθτασ και δθμιουργεί ςτο άτομο τθ λανκαςμζνθ εντφπωςθ ότι το χαλί και το μάρμαρο βρίςκονται ςε διαφορετικι κερμοκραςία, λόγω τθσ διαφορετικισ κερμικισ αγωγιμότθτάσ τουσ. Θ δεφτερθ ζκφραςθ προκφπτει από τθν ανακριβι ερμθνεία του φαινομζνου τθσ ροισ κερμότθτασ και προκαλεί τθ λανκαςμζνθ εντφπωςθ ότι θ ροι κερμότθτασ κατευκφνεται από ζνα ψυχρό ςϊμα ςε ζνα κερμό. Ενϊ, θ τρίτθ ζκφραςθ αποτελεί ξεκάκαρα κακι χριςθ τθσ γλϊςςασ και προκαλεί τθ λανκαςμζνθ εντφπωςθ ότι ο αζρασ ταυτίηεται με τον άνεμο. Κακϊσ οι εναλλακτικζσ αντιλιψεισ προκφπτουν από τθν προςπάκεια ερμθνείασ κακθμερινϊν φαινομζνων, ςυνικωσ αποτελοφν κτιμα του παιδιοφ από μικρι θλικία και ςυχνά φαίνεται να ερμθνεφουν ςε ικανοποιθτικό βακμό τα αναφερκζντα φαινόμενα. Πταν, λοιπόν, αργότερα ζνασ μακθτισ κλθκεί να ερμθνεφςει κάποιο αντίςτοιχο φαινόμενο είναι εξαιρετικά πικανό να προςπακιςει να το εντάξει ςτο οικείο πλαίςιο των εναλλακτικϊν ιδεϊν του, υπονομεφοντασ τθν πραγματικι γνϊςθ. Επομζνωσ, κρίνεται απαραίτθτθ θ αναδιαμόρφωςθ τουσ, ϊςτε θ γνϊςθ να οικοδομθκεί ςε ςτζρεα κεμζλια και θ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ να προχωριςει απρόςκοπτθ. Θ αναγκαία αναδόμθςθ μπορεί να επζλκει μόνο εφόςον ο μακθτισ ςυνειδθτοποιιςει ότι διακζτει εναλλακτικζσ αντιλιψεισ και ζρκει αντιμζτωποσ με πειραματικά δεδομζνα, τα οποία θ υφιςτάμενθ κεωρία του αδυνατεί να ερμθνεφςει. Τότε, ςφμφωνα με τον Ausubel, είναι πικανότερο να αποδεχκεί μια νζα και επιςτθμονικά ζγκυρθ ιδζα, αρκεί αυτι να είναι κατανοθτι και λειτουργικι, δθλαδι να δικαιολογεί τα παραπάνω πειραματικά δεδομζνα και να ερμθνεφει εξίςου ικανοποιθτικά το αρχικό φαινόμενο που οδιγθςε ςτο ςχθματιςμό τθσ εναλλακτικισ αντίλθψθσ. Καταλιγοντασ, θ κεωρία του γνωςιακοφ εποικοδομθτιςμοφ, όπωσ διαμορφϊκθκε ςε γενικζσ γραμμζσ από τουσ κφριουσ εκπροςϊπουσ τθσ και μπορεί να εφαρμοςτεί ςτθν τάξθ, ςυνοψίηεται ςτα εξισ ςθμεία: Θ μάκθςθ είναι αποτζλεςμα τθσ αλλθλεπίδραςθσ του ατόμου με το περιβάλλον. Ο ρόλοσ του μακθτι ςτθ μακθτικι διαδικαςία είναι ςαφϊσ ενεργόσ και κακοριςτικόσ για το γνωςιακό αποτζλεςμα. Θ γνϊςθ δομείται ςταδιακά πάνω ςτισ προχπάρχουςεσ ιδζεσ, είτε οι ιδζεσ αυτζσ αποτελοφν μζροσ προθγοφμενθσ γνϊςθσ είτε πρόκειται για εναλλακτικζσ αντιλιψεισ (οι εναλλακτικζσ αντιλιψεισ των μακθτϊν είναι χριςιμο να προςδιορίηονται ςε αρχικό ςτάδιο, ϊςτε να καταπολεμϊνται ζγκαιρα και να μεταβάλλονται αποτελεςματικά). 16

17 Θ μάκθςθ είναι μια αδιάκοπθ διαδικαςία που περιλαμβάνει τθ ςυνεχι αναδιαμόρφωςθ των ιδεϊν του ατόμου. Τα ςτάδια τθσ μάκθςθσ είναι ςυγκεκριμζνα και ίδια για όλουσ (παρότι ορίηονται διαφορετικά από κάκε ερευνθτι), θ προςωπικότθτα του μακθτι διαφοροποιεί τθν ταχφτθτα με τθν οποία προχωρά ο κακζνασ από το ζνα ςτάδιο ςτο άλλο. Τα αρχικά ςτάδια τθσ μάκθςθσ ςχετίηονται με τισ αιςκιςεισ και τθν κίνθςθ και αφοροφν ςε ειδικζσ γνϊςεισ, ενϊ αργότερα επεκτείνονται ςε αφθρθμζνεσ ζννοιεσ και γενικζσ γνϊςεισ. Ο ρόλοσ του δαςκάλου είναι κυρίωσ κακοδθγθτικόσ και εμψυχωτικόσ, οφείλει να κρατάει ηωντανό το ενδιαφζρον του μακθτι, να του δίνει κίνθτρα και να τον προκαλεί με ερωτιματα να ςκεφτεί, όμωσ θ ευκφνθ για το αποτζλεςμα τθσ μάκθςθσ βαραίνει και τουσ δφο. Οι προτεινόμενεσ μζκοδοι διδαςκαλίασ είναι θ κακοδθγοφμενθ ανακάλυψθ και θ μάκθςθ μζςω τθσ επίλυςθσ προβλθμάτων. Ωσ διδακτικά εργαλεία ενδείκνυται να χρθςιμοποιθκοφν τα πειράματα, οι προςομοιϊςεισ και ο θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ. Θ κεωρία του γνωςιακοφ εποικοδομθτιςμοφ αποδεικνφεται κεμελιϊδθσ τόςο ςτον τομζα τθσ ψυχολογίασ όςο και ςτον τομζα τθσ διδακτικισ. Θ ιδζα για τον ενεργό ρόλο του μακθτι, που ειςιγαγε, αναγνωρίηεται ωσ υπόκεςθ εξαιρετικισ ςθμαςίασ ακόμθ και ςιμερα. Ραράλλθλα, ο ιδιαίτεροσ ρόλοσ των εναλλακτικϊν αντιλιψεων και τα προβλιματα που δθμιουργοφν εξακολουκοφν να απαςχολοφν τουσ ςφγχρονουσ ερευνθτζσ. Θ βαςικι αδυναμία τθσ κεωρίασ τθσ γνωςτικισ ανάπτυξθσ, που οδιγθςε ςτθ διαμόρφωςθ νζων κεωριϊν μάκθςθσ, είναι ίςωσ θ υποτίμθςθ του ρόλου τθσ κοινωνίασ και τθσ ομάδασ ςτθ μακθςιακι διαδικαςία. Ωςτόςο, οι μελζτεσ των γνωςτικϊν ερευνθτϊν εξακολουκοφν να αποτελοφν ςθμείο αναφοράσ και πθγι ζμπνευςθσ για τισ περιςςότερεσ από τισ μετζπειτα κεωρίεσ, όπωσ θ κεωρία του κοινωνικοφ εποικοδομθτιςμοφ. 1.3 Κοινωνικόσ εποικοδομθτιςμόσ Ο κοινωνικόσ εποικοδομθτιςμόσ ι κοινωνικι κεωρία τθσ ανάπτυξθσ ι κοινωνικοπολιτιςτικι προςζγγιςθ αντιμετωπίηεται από πολλοφσ ωσ θ φυςικι εξζλιξθ (ι το επόμενο βιμα) του γνωςτικοφ εποικοδομθτιςμοφ, κακϊσ παρουςιάηει αρκετά κοινά ςθμεία με αυτόν. Συχνά, μάλιςτα, οι κεωρίεσ του γνωςτικοφ και του κοινωνικοφ εποικοδομθτιςμοφ ςυγχζονται, ενϊ πολλοί ερευνθτζσ -όπωσ οι J.S. Bruner και D.P. Ausubel- παρουςιάηονται ωσ εκπρόςωποι και των δφο κατθγοριϊν. Θ ειδοποιόσ διαφορά μεταξφ των δφο προςεγγίςεων -και ςιμα κατατεκζν τθσ δεφτερθσ- είναι ότι θ γνωςιακι κεϊρθςθ εςτιάηει προςωπικά ςτο άτομο, ενϊ θ κοινωνικι κεϊρθςθ 17

18 εςτιάηει ςτθν επίδραςθ τθσ κοινωνίασ ςτο άτομο και, κατά ςυνζπεια, ςτθ μακθςιακι διαδικαςία. L.S. Vygotsky A. Bandura Κεμελιωτισ τθσ κοινωνικισ αναπτυξιακισ κεωρίασ, και αντιπροςωπευτικό παράδειγμα κοινωνικοπολιτιςτικοφ ερευνθτι, υπιρξε ο ϊςοσ ψυχολόγοσ Lev Semyonovich Vygotsky που εργάςτθκε ςφγχρονα με τον Piaget, αλλά απζδωςε τον κεντρικό ρόλο τθσ μάκθςθσ ςτθν κοινωνία. Ο ίδιοσ διλωςε ότι «Κάκε λειτουργία ςτθν πολιτιςτικι ανάπτυξθ του παιδιοφ εμφανίηεται δφο φορζσ, μία ςτο κοινωνικό επίπεδο και μία αργότερα ςτο ατομικό επίπεδο, πρϊτα μεταξφ των ανκρϊπων και ζπειτα ςτο ίδιο το παιδί. Θ ίδια αρχι εφαρμόηεται εξίςου ςτθν εκελοντικι προςοχι, ςτθ λογικι μνιμθ και ςτο ςχθματιςμό ιδεϊν. Πλεσ οι ανϊτερεσ λειτουργίεσ πθγάηουν από τισ ςχζςεισ μεταξφ των ατόμων». Κακϊσ ο Vygotsky πζκανε νζοσ, το ζργο του ζγινε γνωςτό ςτθ δφςθ αρκετά χρόνια αργότερα, περίπου ςτα μζςα του 20 ου αιϊνα. Τθν ίδια εποχι ζγιναν μελζτεσ από ζναν ακόμθ δθμοφιλι ειςθγθτι τθσ κοινωνικοπολιτιςμικισ προςζγγιςθσ, τον Καναδό ψυχολόγο Albert Bandura. Ο L.S. Vygotsky υποςτιριξε ότι θ κουλτοφρα (πολιτιςμόσ, γλϊςςα) του κακενόσ κακορίηει τθ γνωςτικι του ανάπτυξθ. Δθλαδι, θ κοινωνία διδάςκει ςτο άτομο τι να ςκεφτεί και πϊσ να ςκεφτεί. Επομζνωσ, αντιλαμβάνεται τθ μάκθςθ ωσ μια διαδικαςία άμεςα εξαρτϊμενθ από τθν κοινωνικι αλλθλεπίδραςθ. Κεωρεί ότι το άτομο μακαίνει καλφτερα παρατθρϊντασ τουσ άλλουσ, παραδειγματιηόμενο από αυτοφσ, και ζχοντασ τθ βοικεια κάποιου άλλου ατόμου που ιδθ κατζχει τθ γνϊςθ. Άλλωςτε, ο ίδιοσ επεςιμανε πωσ «ό,τι μπορεί να κάνει ζνα παιδί ςιμερα με τθ βοικεια κάποιου άλλου, αφριο κα μπορεί να το κάνει μόνο του». Οι απόψεισ του, ςχετικά με τθν κοινωνικοπολιτιςμικι κεϊρθςθ τθσ μάκθςθσ, εντοπίηονται ςε τρεισ βαςικοφσ άξονεσ. Θ κοινωνικι αλλθλεπίδραςθ κατζχει κυρίαρχο ρόλο ςτθ νοθτικι ανάπτυξθ του ατόμου και κακορίηει τθ μάκθςθ. Θ μάκθςθ υποβοθκείται από τθν φπαρξθ των «ςθμαντικϊν άλλων» (MKO, More Knowledgeable Others), δθλαδι των προςϊπων που ζχουν γνϊςεισ υψθλότερου επιπζδου από το άτομο. Οι «ςθμαντικοί άλλοι» (δάςκαλοι, προπονθτζσ, γονείσ, 18

19 ενιλικεσ, ςυνομιλικοι, φίλοι) αποτελοφν πρότυπα μίμθςθσ για το άτομο και ταυτόχρονα μια αξιόλογθ πθγι πλθροφόρθςθσ, επθρεάηουν τθν ψυχολογία του, το κακοδθγοφν, το υποςτθρίηουν και το εμψυχϊνουν. Θ μάκθςθ ςυντελείται μζςα ςτα πλαίςια τθσ ηϊνθσ επικείμενθσ ανάπτυξθσ (ZPD, Zone of Proximal Development), που οριοκετείται από τθν προςωπικι ικανότθτα του ατόμου να διαχειριςτεί ζνα πρόβλθμα μόνο του, χωρίσ βοικεια, και τθν ικανότθτα επίλυςθσ προβλθμάτων υπό τθν κακοδιγθςθ ι με τθ βοικεια «ςθμαντικϊν άλλων». Θ καινοτομία ςτθ κεωρία μάκθςθσ του Vygotsky ζγκειται ςτθν προαγωγι τθσ ςυνεργαςίασ. Θ μάκθςθ ςυντελείται μζςα από τθν αλλθλεπίδραςθ με άλλα άτομα. Το παιδί οικοδομεί τθ δικι του γνϊςθ, μζςα από τθν προςωπικι επεξεργαςία και κατανόθςθ, όμωσ το κοινωνικό ςφνολο είναι εκείνο που το βοθκάει και το κακοδθγεί κακ όλθ τθν πορεία τθσ μάκθςθσ. Κάκε άτομο διακζτει ζμφυτα χαρίςματα και δυνατότθτεσ, που αναπτφςςονται, επεκτείνονται και διαμορφϊνονται χάρθ ςτθ διαμεςολάβθςθ του κοινωνικοφ περίγυρου ςε ςυνδυαςμό με τα πολιτιςτικά μζςα, όπωσ θ γλϊςςα ι το ςφςτθμα αρίκμθςθσ. Στθν ίδια κατεφκυνςθ κινικθκε και θ κεϊρθςθ του A.Bandura. Ραρότι ο ίδιοσ αςχολικθκε κατά κφριο λόγο με τθν ψυχολογία και λιγότερο με τθν εκπαίδευςθ, οι απόψεισ του ζχουν άμεςεσ εφαρμογζσ και ςτθ διδακτικι επιςτιμθ. Ο Bandura πιςτεφει πωσ μακαίνουμε παρατθρϊντασ τουσ άλλουσ και αντιγράφοντασ τθ ςυμπεριφορά τουσ. Ειδικότερα, υπογραμμίηει ότι το άτομο παρατθρεί τθ ςυμπεριφορά των άλλων ατόμων γφρω του και τισ ςυνζπειεσ τθσ ςυμπεριφοράσ τουσ. Αν οι ςυνζπειεσ είναι κετικζσ ι αν το παρατθροφμενο άτομο κεωρείται άξιο καυμαςμοφ από τον παρατθρθτι, τότε είναι πολφ πικανό ο παρατθρθτισ να μιμθκεί 2 αυτι τθ ςυμπεριφορά. Επομζνωσ, θ μάκθςθ είναι αποτζλεςμα τόςο τθσ παρατιρθςθσ όςο και τθσ αξιολόγθςθσ τθσ παρατθροφμενθσ ςυμπεριφοράσ, ςφμφωνα με τα προςωπικά κριτιρια του ατόμου. Συμπλθρωματικά, θ μάκθςθ επθρεάηεται από δφο πρόςκετουσ παράγοντεσ, τθν αυτεπάρκεια (self-efficacy) και τθν αυτοςυμμόρφωςθ ι αυτοζλεγχο (self-regulation). Θ αυτεπάρκεια είναι θ εκτίμθςθ που ζχει το άτομο για τισ δυνατότθτζσ του να επιτφχει κάποιο ςυγκεκριμζνο επικυμθτό αποτζλεςμα και διαμορφϊνεται με τθν πάροδο του χρόνου και τθ ςυλλογι εμπειριϊν από τθν αλλθλεπίδραςθ με το κοινωνικό ςφνολο. Θ αυτοςυμμόρφωςθ, αντίςτοιχα, είναι θ διαδικαςία μζςω τθσ οποίασ το άτομο κζτει ςτόχουσ, παρατθρεί, καταγράφει και αξιολογεί τισ επιδόςεισ του ςτθν επίτευξθ των ςτόχων και μεταςχθματίηει, αναλόγωσ, τθ ςυμπεριφορά και τισ δράςεισ του. Συνοπτικά, ο κοινωνικόσ εποικοδομθτιςμόσ, μζςα από τισ κεωριςεισ του Vygotsky και του Bandura, επικεντρϊνεται ςτα παρακάτω: Θ μάκθςθ είναι αποτζλεςμα τθσ επιρροισ του κοινωνικοφ και πολιτιςτικοφ ςυνόλου ςτθ ςυμπεριφορά και τθ νοθτικι ανάπτυξθ του ατόμου. 2 Οι όροι αντιγραφι και μίμθςθ ζχουν διαφορετικζσ ζννοιεσ. Ο πρϊτοσ δθλϊνει τθν καταγραφι, απομνθμόνευςθ και δυνατότθτα ανάκλθςθσ μιασ ςυμπεριφοράσ, ενϊ ο δεφτεροσ τθν αναπαραγωγι τθσ παρατθροφμενθσ ςυμπεριφοράσ από τον παρατθρθτι. 19

20 Το ίδιο το άτομο ςε καμία περίπτωςθ δεν υπολογίηεται ωσ πακθτικόσ ι άβουλοσ αποδζκτθσ. Αντικζτωσ, θ ςκζψθ και τα ςυναιςκιματά του ςυμβάλλουν καταλυτικά ςτθ μακθςιακι διαδικαςία, αξιολογϊντασ ςυνεχϊσ τα εξωτερικά ερεκίςματα, κακορίηοντασ το βακμό αποδοχισ τουσ και προςαρμόηοντάσ τα ςτα μζτρα του. Θ διαδικαςία τθσ μάκθςθσ είναι μοναδικι για τον κακζνα, όπωσ και θ προςωπικότθτά του. Οι διδακτικζσ προςεγγίςεισ που ςχετίηονται με τθ κεωρία του κοινωνικοφ εποικοδομθτιςμοφ είναι θ κακοδθγοφμενθ ανακάλυψθ, θ ςυηιτθςθ και θ διερεφνθςθ. Τα διδακτικά εργαλεία που ενδείκνυνται είναι το πείραμα και ο θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ. Ρροχπόκεςθ για τθν εφκολθ εφαρμογι τθσ κεωρίασ ςτθν πράξθ είναι ο μικρόσ αρικμόσ των μακθτϊν. Οι κοινωνικοπολιτιςμικζσ προςεγγίςεισ τθσ μάκθςθσ, πάρα τθν θλικία τουσ, αντιμετωπίηονται ακόμθ καχφποπτα ωσ καινοτόμεσ και μόνο τα τελευταία χρόνια βρίςκουν -κάποια- εφαρμογι ςτο ελλθνικό ςχολείο. Ρρακτικό εμπόδιο ςτθ ςχολικι τουσ εφαρμογι κζτει και θ ανάγκθ διαχωριςμοφ των παιδιϊν ςε ολιγομελείσ ομάδεσ, προκειμζνου μια διδαςκαλία βαςιςμζνθ ςτθ ςυγκεκριμζνθ κεωρία να καταςτεί δυνατι. Ωςτόςο, πζρα από τισ τυχόν αδυναμίεσ του εκνικοφ εκπαιδευτικοφ ςυςτιματοσ, θ εφαρμογι του κοινωνικοφ εποικοδομθτιςμοφ ςε άλλεσ χϊρεσ ζχει αποδειχκεί ιδιαίτερα χριςιμθ και αποδοτικι, κακϊσ αποςυνδζει τθ μάκθςθ από τθν ζννοια τθσ τυποποιθμζνθσ αλλθλουχίασ παράδοςθ-απομνθμόνευςθ-εξζταςθ και τθν εντάςςει ςτο ςφνολο των κοινωνικϊν διεργαςιϊν. Θ ίδια κεωρία αποτελεί εφαλτιριο ι τμιμα -για κάποιουσ- των λεγόμενων ςφγχρονων κεωριϊν τθσ ομαδοςυνεργατικισ και διερευνθτικισ μάκθςθσ. 20

21 1.4 φγκριςθ κεωριών Ανακεφαλαιϊνοντασ, τα κφρια ςθμεία των τριϊν κεωριϊν μάκθςθσ παρουςιάηονται ςυνοπτικά ςτον πίνακα που ακολουκεί. Γνώςθ Μάκθςθ Ζμφαςθ Διδαςκαλία Μακθτισ Δάςκαλοσ Διδακτικι μζκοδοσ Διδακτικά εργαλεία Αδυναμίεσ υμπεριφοριςμόσ Αποτζλεςμα τθσ μάκθςθσ Διαδικαςία απόκτθςθσ ι τροποποίθςθσ μιασ ςυμπεριφοράσ Στθν αυτοφςια μεταφορά πλθροφοριϊν και ςτθν επανάλθψθ Ο δάςκαλοσ παρουςιάηει το μάκθμα και ο μακθτισ απομνθμονεφει τισ πλθροφορίεσ Ρακθτικόσ αποδζκτθσ, «Μαφρο κουτί» Απόλυτα υπεφκυνοσ για τθ μάκθςθ Διάλεξθ Ρίνακασ, Ρροτηζκτορασ, Θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ Υποτίμθςθ του ρόλου του μακθτι Γνωςτικόσ εποικοδομθτιςμόσ Ρροςωπικζσ γνωςτικζσ δομζσ που ςταδιακά καταςκευάηονται πάνω ςτισ υπάρχουςεσ ιδζεσ και αντιλιψεισ Διαδικαςία αναμόρφωςθσ και επζκταςθσ των νοθτικϊν δομϊν μζςα από τθν αλλθλεπίδραςθ με το περιβάλλον και τθν εςωτερικι επεξεργαςία Στα ςτάδια τθσ μάκθςθσ και τθ ςυνειςφορά του μακθτι Ο δάςκαλοσ δθμιουργεί τισ κατάλλθλεσ ςυνκικεσ ϊςτε ο μακθτισ να δομιςει τθ δικι του γνϊςθ Ενεργόσ ςυμμετζχων, Υπεφκυνοσ για τθ μάκθςθ Υπεφκυνοσ για τθν κινθτοποίθςθ του μακθτι Κακοδθγοφμενθ ανακάλυψθ, Επίλυςθ προβλθμάτων Ρειράματα, Ρροςομοιϊςεισ, Θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ Υποτίμθςθ του ρόλου τθσ κοινωνίασ Κοινωνικόσ Εποικοδομθτιςμόσ Αποτζλεςμα τθσ επίδραςθσ τθσ κοινωνίασ ςτο άτομο Διαδικαςία οικοδόμθςθσ τθσ γνϊςεισ μζςα από τθν παρατιρθςθ του κοινωνικοφ περίγυρου και τθ ςυνεργαςία με άλλα άτομα Στθν επιρροι τθσ κοινωνίασ και τθσ κουλτοφρασ Ο δάςκαλοσ κακοδθγεί και εμψυχϊνει το μακθτι και τον προτρζπει να ςυνεργαςτεί με τουσ υπόλοιπουσ Ενεργόσ ςυμμετζχων, Διαμορφωτισ των κοινωνικϊν ερεκιςμάτων Υπεφκυνοσ για τθν κακοδιγθςθ των μακθτϊν και τθν προϊκθςθ τθσ ςυνεργαςίασ Κακοδθγοφμενθ ανακάλυψθ, Συηιτθςθ, Ελεφκερθ ανακάλυψθ Ρείραμα, Ρροςομοίωςθ, Θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ Δυςκολία πρακτικισ εφαρμογισ λόγω τθσ απαίτθςθσ ολιγομελϊν τμθμάτων Εκπρόςωποι E.L. Thorndike, I.P. Pavlov, J.B. Watson, B.F. Skinner J. Piaget, J.S. Bruner, D.P. Ausubel L.S. Vygotsky, A. Bandura Πίνακασ 1: Κφριεσ κεωρίεσ μάκθςθσ 21

22 1.5 φγχρονεσ κεωρίεσ μάκθςθσ Ωσ ςφγχρονεσ 3 κεωρίεσ μάκθςθσ ςυνικωσ αναφζρονται θ ομαδοςυνεργατικι και θ διερευνθτικι και θ βιωματικι μάκθςθ. Ομαδοςυνεργατικι κεωρία είναι κάκε κεωρία που πρεςβεφει ότι θ μακθςιακι διαδικαςία πρζπει να περιλαμβάνει δφο ι περιςςότερα άτομα, τα οποία να μακαίνουν μαηί, δθλαδι να αλλθλεπιδροφν και να αλλθλοεξαρτϊνται. Σε κάκε ομαδοςυνεργατικι μάκθςθ τα μζλθ τθσ ομάδασ ςυνεργάηονται, διαλζγονται, ςυγκροφονται, προβλθματίηονται, επεξεργάηονται, αξιολογοφν, εμπνζονται, δθμιουργοφν, αλλθλοβοθκοφνται και ανταλλάςουν απόψεισ, εμπειρίεσ και ρόλουσ, ϊςτε να φζρουν εισ πζρασ τθν «αποςτολι» που ζχουν αναλάβει και να επιτφχουν τθ γνϊςθ. Στθ διερευνθτικι ι ανακαλυπτικι κεωρία, θ μάκθςθ προχποκζτει τθ διεξαγωγι ζρευνασ από τθν πλευρά του ατόμου ι τθσ ομάδασ, προκειμζνου να καταλιξει ςτθ γνϊςθ. Θ ερευνθτικι διαδικαςία, ςε γενικζσ γραμμζσ, περιλαμβάνει τθν αναηιτθςθ και τθ ςυλλογι πλθροφοριϊν, τθ ςφγκριςθ και τθν αξιολόγθςθ των πθγϊν, τθν επιλογι και τθν κατθγοριοποίθςθ των δεδομζνων και, τελικά, τθν εξαγωγι ςυμπεραςμάτων, δθλαδι ζχει πολλά κοινά ςθμεία με τθν επιςτθμονικι μζκοδο. Αντίςτοιχα, θ βιωματικι ι εμπειρικι κεωρία υποςτθρίηει ότι θ μάκθςθ είναι θ διαδικαςία δόμθςθσ τθσ γνϊςθσ μζςα από τθ διαρκι τροποποίθςθ τθσ εμπειρίασ. Δθλαδι, κεωρεί ότι θ μάκθςθ προκφπτει εμπειρικά από τθν άμεςθ αλλθλεπίδραςθ με άλλα άτομα και καταςτάςεισ και υπογραμμίηει ότι το κλειδί τθσ γνϊςθσ ζγκειται ςτθν αναηιτθςθ νοιματοσ και όχι ςτθ ςτείρα απομνθμόνευςθ πλθροφοριϊν. Οι ςφγχρονεσ κεωρίεσ μάκθςθσ ςυνεχϊσ εξελίςςονται και τα τελευταία χρόνια φαίνεται να κερδίηουν ζδαφοσ ζναντι των αυτοφςιων κλαςικϊν κεωριϊν, ενϊ άξιο αναφοράσ είναι ότι τισ περιςςότερεσ φορζσ χρθςιμοποιοφνται ςε ςυνδυαςμό και εφαρμόηονται ταυτόχρονα. (Ζτςι, ςτθ ςυνζχεια κα τισ προςεγγίςουμε, με ανάλογο τρόπο, ωσ ενιαίο ςφνολο.) J. Dewey G.W. Allport K.Z. Lewin D.A. Kolb 3 Σθμειϊνεται ότι ο όροσ «ςφγχρονεσ» αφορά περιςςότερο ςτθ μοντζρνα τουσ προςζγγιςθ για τθ διδαςκαλία, πάρα ςτθ χρονολογικι αφετθρία τουσ. Αφοφ αν μια τζτοια ζννοια μποροφςε να οριςτεί απόλυτα, κα ιταν κάπου ςτισ αρχζσ του 20 ου αιϊνα, όχι πολφ μακριά δθλαδι από τθν αρχι τθσ κεωρίασ του ςυμπεριφοριςμοφ ι των άλλων κλαςικϊν κεωριϊν. 22

23 Οι λόγοι εξαιτίασ των οποίων αναπτφχκθκαν οι ςφγχρονεσ κεωρίεσ μάκθςθσ ςτθν πορεία του χρόνου είναι πολλοί και ποικίλοι, όπωσ και οι εκπρόςωποί τουσ, που αναφζρονται ενδεικτικά. Αρχικά, θ ομαδοςυνεργατικι διδαςκαλία προτάκθκε από τον Αμερικανό φιλόςοφο και ψυχολόγο John Dewey και τουσ ςυνεργάτεσ του, με ςτόχο να διευκολφνει τθν κοινωνικοποίθςθ των μακθτϊν, να ενιςχφςει τθ δθμοκρατία και να εδραιϊςει τθ βιωματικι μάκθςθ, κακϊσ ο ίδιοσ πίςτευε πωσ θ γνιςια μάκθςθ δεν μπορεί πάρα μόνο να προζλκει τθν εμπειρία. Ραράλλθλα, όπωσ ζχει ιδθ αναφερκεί λεπτομερϊσ πιο πάνω, ο Bruner ανζδειξε τθ ςθμαςία τθσ ανακαλυπτικισ μάκθςθσ, τονίηοντασ θ γνϊςθ είναι επίτευγμα τθσ προςωπικισ αναηιτθςθσ. Σθμειϊνει ότι, κακϊσ το άτομο παρατθρεί τον κόςμο γφρω του και αλλθλεπιδρά με το περιβάλλον, ανακαλφπτει νζεσ πλθροφορίεσ τισ οποίεσ, ςτθ ςυνζχεια, επεξεργάηεται, μεταςχθματίηει ςε ζννοιεσ και αξιολογεί προκειμζνου να τισ ενςωματϊςει ςτο ευρφτερο γνωςτικό του ςφςτθμα και να μπορεί να τισ αξιοποιιςει ςτο μζλλον. Αργότερα, θ ομαδοςυνεργατικι κεωρία ςτθρίχκθκε από κοινωνικοφσ ψυχολόγουσ, όπωσ ο -επίςθσ- Αμερικανόσ Gordon Willard Allport, ςτθν προςπάκειά τουσ να εξαλείψουν τισ προκαταλιψεισ και να καταπολεμιςουν κοινωνικό ρατςιςμό ςτα ςχολεία και ζξω από αυτά. Στθ ςυνζχεια, ο Γερμανό-Αμερικανόσ ψυχολόγοσ Kurt Zadek Lewin προϊκθςε τθν ομαδοςυνεργατικι και βιωματικι μάκθςθ ςτα πλαίςια τθσ γενικότερθσ μελζτθσ του για τθ δυναμικι των ομάδων (group dynamics), όπου ανζδειξε ξεκάκαρα τθν αξία τθσ υποκειμενικισ προςωπικισ εμπειρίασ. Ζπειτα, όπωσ επίςθσ αναφζρκθκε εκτενϊσ νωρίτερα, ο ϊςοσ ψυχολόγοσ και εκπρόςωποσ του κοινωνικοφ εποικοδομθτιςμοφ Lev Semyonovich Vygotsky υποςτιριξε πωσ θ μάκθςθ μπορεί να προκφψει μόνο ωσ παράγωγο τθσ αλλθλεπίδραςθσ και τθσ ςυνεργαςίασ μεταξφ των ατόμων. Τζλοσ, ο Αμερικανόσ κεωρθτικόσ τθσ εκπαίδευςθσ David Austin Kolb, ςτθριηόμενοσ ςτισ απόψεισ των υπόλοιπων ςφγχρονων ερευνθτϊν, κακιζρωςε επίςθμα τθ κεωρία τθσ βιωματικισ μάκθςθσ, παρουςιάηοντάσ τθ ςε ζνα κυκλικό μοντζλο με τζςςερα ςτάδια και κατατάςςοντασ τουσ μακθτζσ ςε ιςάρικμεσ κατθγορίεσ, με κριτιριο το ςτιλ μάκθςθσ που εκφράηει περιςςότερο τον κακζνα. (Ουςιαςτικά όριςε τα τζςςερα ςτιλ μάκθςθσ, ανάλογα με τισ προτιμιςεισ και τισ ιδιαίτερεσ κυρίαρχεσ ικανότθτεσ των μακθτϊν.) Εικόνα 1: Μοντζλο Εμπειρικισ μάκθςθσ, D.A. Kolb 23

24 Το μοντζλο του Kolb ονομάςτθκε Μοντζλο Εμπειρικισ Μάκθςθσ (Experiential Learning Model, ELM) και περιλαμβάνει τα εξισ ςτάδια μάκθςθσ 1. Το ςτάδιο τθσ ςυγκεκριμζνθσ εμπειρίασ (CE), όπου το άτομο βιϊνει προςωπικά ζνα γεγονόσ, όπωσ το να εκτελζςει κάποιο πείραμα 2. Το ςτάδιο τθσ αντανακλαςτικισ παρατιρθςθσ (RO), όπου το άτομο ςυνειδθτά ανακαλεί μια εμπειρία που απζκτθςε κατά το προθγοφμενο ςτάδιο 3. Το ςτάδιο τθσ αφθρθμζνθσ εννοιοποίθςθσ (AC), όπου το άτομο επιχειρεί να διαμορφϊςει μια κεωρία ι ζνα μοντζλο ςχετικά με τθν παρατιρθςι του 4. Το ςτάδιο του ενεργοφ πειραματιςμοφ (AE), όπου το άτομο ςχεδιάηει τον τρόπο με τον οποίο κα ελζγξει τθν εγκυρότθτα τθσ κεωρίασ ι του μοντζλου που καταςκεφαςε ςτο προθγοφμενο ςτάδιο Σφμφωνα με τον Kolb, θ μάκθςθ είναι διαδικαςία κατά τθν οποία θ γνϊςθ δθμιουργείται από το ςυνδυαςμό απόκτθςθσ και μεταςχθματιςμοφ τθσ εμπειρίασ και ςυντελείται κατά τθν ολοκλιρωςθ του κφκλου, μετά τθ διαδοχικι προςπζλαςθ όλων των ςταδίων. Ζνασ μακθτισ είναι πικανό να βρίςκεται οποιαδιποτε ςτιγμι ςε οποιοδιποτε ςτάδιο, αλλά θ ςειρά διαδοχισ των ςταδίων είναι ςυγκεκριμζνθ και αδφνατο να μεταβλθκεί, παρότι ο κάκε μακθτισ μακαίνει καλφτερα ςε διαφορετικό ςθμείο, ανάλογα με τισ προςωπικζσ του ικανότθτεσ. Οι τζςςερισ «τφποι» μακθτϊν που όριςε ο Kolb με κριτιριο το ςτιλ μάκθςισ τουσ είναι i. Οι αποκλίνοντεσ (divergers), που μακαίνουν μζςω τθσ παρατιρθςθσ και τθσ ςυλλογισ πλθροφοριϊν, δθλαδι ανάμεςα ςτο πρϊτο και δεφτερο ςτάδιο. Οι αποκλίνοντεσ μακθτζσ διακζτουν φανταςία, αντιμετωπίηουν τα πράγματα από εναλλακτικζσ ςκοπιζσ και ζχουν ταλζντο ςτο να βρίςκουν νζεσ ιδζεσ και λφςεισ. Χαρακτθρίηονται από τα ριματα «νιϊκω» και «παρατθρϊ». ii. Οι αφομοιωτικοί (assimilators), που μακαίνουν μζςω τθσ λογικισ ςκζψθσ, δθλαδι ανάμεςα ςτο δεφτερο και τρίτο ςτάδιο. Οι αφομοιωτικοί μακθτζσ χρθςιμοποιοφν τθν επαγωγικι ςκζψθ και μποροφν εφκολα να καταςκευάςουν κεωρθτικά μοντζλα. Χαρακτθρίηονται από τα ριματα «παρατθρϊ» και «ςκζφτομαι». iii. Οι ςυγκλίνοντεσ (convergers), που μακαίνουν μζςω τθσ πρακτικισ εφαρμογισ των κεωρθτικϊν μοντζλων, δθλαδι ανάμεςα ςτο τρίτο και τζταρτο ςτάδιο. Οι ςυγκλίνοντεσ μακθτζσ ενδιαφζρονται για τθν εφαρμογι των ιδεϊν ςτθν πράξθ και είναι καλοί ςτο να επιλφουν προβλιματα. Χαρακτθρίηονται από τα ριματα «ςκζφτομαι» και «κάνω». iv. Οι προςαρμοςτικοί (accommodators), που μακαίνουν μζςω των «χειροπιαςτϊν» εμπειριϊν, δθλαδι ανάμεςα ςτο τζταρτο και πρϊτο ςτάδιο. Οι προςαρμοςτικοί μακθτζσ προτιμοφν τθν άμεςθ αλλθλεπίδραςθ με τον κόςμο και κζλουν να κάνουν πράγματα αντί να ενθμερϊνονται ι να μελετοφν για αυτά. Χαρακτθρίηονται από τα ριματα «κάνω» και «νιϊκω». 24

25 Θ πολφπλευρθ κεϊρθςθ τθσ μακθςιακισ διαδικαςίασ και θ διαφορετικότθτα των μακθτϊν αποτελεί ςυνδετικό κρίκο μεταξφ τθσ βιωματικισ και τθσ ομαδοςυνεργατικισ μάκθςθσ. Μια ομάδα αποτελοφμενθ από άτομα με διαφορετικζσ επικυμίεσ και ικανότθτεσ μπορεί εφκολα να κατακτιςει τθ γνϊςθ κερδίηοντασ τα μζγιςτα από κάκε ςτάδιο μάκθςθσ και αντιςτρόφωσ. Το γεγονόσ ότι θ διερευνθτικι προςζγγιςθ κεωρείται τμιμα τθσ βιωματικισ κακιςτά προφανι τθ ςφνδεςθ των τριϊν μακθςιακϊν κεωριςεων και αποδεικνφει τθν φπαρξθ ενόσ άρρθκτο δεςμοφ μεταξφ τουσ. Συνεπϊσ, οι ςφγχρονεσ κεωρίεσ μάκθςθσ, ωσ ςφνολο, υπακοφουν και προβάλουν τισ ακόλουκεσ αρχζσ Θ μάκθςθ αποτελεί προϊόν ςυνεργαςίασ, αναηιτθςθσ και εμπειρίασ Θ γνϊςθ, ωσ αποτζλεςμα τθσ μάκθςθσ, προκφπτει από τθν αξιοποίθςθ των ιδιαίτερων χαριςμάτων του κάκε ατόμου, τθν ενεργό δράςθ και τθ μεταξφ τουσ αλλθλεπίδραςθ ςτα πλαίςια τθσ ομάδασ Ο μακθτισ, ςτθν πορεία τθσ μακθςιακισ διαδικαςίασ, καλείται να παίξει ενεργό κεντρικό ρόλο, να κζςει ερωτιματα, να κακορίςει τθν πορεία αναηιτθςθσ των απαντιςεων, να αναλάβει πρωτοβουλίεσ, να ςχθματίςει άποψθ, να αςκιςει κριτικι, να εκτιμιςει πλθροφορίεσ, να λάβει αποφάςεισ, να βοθκιςει και να βοθκθκεί, να αποκτιςει εμπειρίεσ και, εν κατακλείδι, να επθρεαςτεί και να επθρεάςει Ο μακθτισ αποκτά τθν ευκφνθ για τθν προςωπικι του μάκθςθ και, εν μζρει, τθν ευκφνθ για τθ μάκθςθ των ςυνεργατϊν του, κακϊσ οφείλει να ανακαλφψει, να διαμορφϊςει και να δομιςει μόνοσ του τθ γνϊςθ με βάςθ τισ εμπειρίεσ που απζκτθςε Ο δάςκαλοσ, ςτον αντίποδα, παραμζνει ςχετικά αφανισ, αφοφ ο ρόλοσ του είναι κατά βάςθ κακοδθγθτικόσ και εμψυχωτικόσ Ο δάςκαλοσ καλείται να δράςει ωσ ςφμβουλοσ, κάνει λίγεσ και γενικζσ υποδείξεισ, ςπάνια παίρνει κρίςιμεσ αποφάςεισ και παρζχει βοικεια μόνο αν του ηθτθκεί, παρότι είναι ςυνεχϊσ διακζςιμοσ και πρόκυμοσ να τθν προςφζρει Θ διδακτικι μζκοδοσ που επί το πλείςτον ανταποκρίνεται ςτισ προχποκζςεισ και τισ ανάγκεσ των ςφγχρονων κεωριϊν μάκθςθσ είναι θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν, γνωςτι και ωσ μζκοδοσ project Το αντίςτοιχα διδακτικά εργαλεία είναι το πείραμα και ο θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ, που χρθςιμεφει για τθ διαδικτυακι αναηιτθςθ πλθροφοριϊν, τθν επεξεργαςία προςομοιϊςεων και τθν εκπόνθςθ τθσ εργαςίασ, αλλά και ωσ μζςο παρουςίαςθσ (ωςτόςο, ςε καμία περίπτωςθ δεν αποκλείεται θ χριςθ άλλων διδακτικϊν εργαλείων, όπωσ ο πίνακασ ι προτηζκτορασ) Οι ςφγχρονεσ κεωρίεσ μάκθςθσ βρίςκουν εφαρμογι ςε αρκετζσ διδακτικζσ αίκουςεσ τισ τελευταίεσ δεκαετίεσ με ενκαρρυντικά αποτελζςματα ςτο γνωςτικό και τον κοινωνικό τομζα. Ωςτόςο, ειςιχκθςαν ςτθν πραγματικότθτα του ελλθνικοφ ςχολείου μόλισ πριν λίγα χρόνια μζςω τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν και 25

26 παρά τισ όποιεσ δυςκολίεσ φιλοδοξοφν να ςυμβάλουν ςτθ βελτίωςθ τθσ ποιότθτασ και του αποτελζςματοσ τθσ εκπαίδευςθσ. 2 Η μζκοδοσ των ερευνθτικών εργαςιών Θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν είναι μια ςφνκετθ διδακτικι μζκοδοσ που ςυγκεντρϊνει όλα τα αναγκαία ςτοιχεία, ϊςτε να κεωρείται αντιπροςωπευτικό δείγμα διδακτικισ εφαρμογισ των ςφγχρονων κεωριϊν μάκθςθσ. Τα τελευταία χρόνια θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ι μζκοδοσ project είναι ιδιαίτερα δθμοφιλισ, κακϊσ αποτελεί πλζον μάκθμα τθσ Α και Β λυκείου. Θ καινοτομία του νζου μακιματοσ ζγκειται ςτθ μεταβολι των ρόλων του δαςκάλου και των μακθτϊν ςτθν τάξθ. Ο δάςκαλοσ από κεντρικό πρόςωπο και κάτοχοσ τθσ γνϊςθσ, ςε μια παραδοςιακι διδαςκαλία, μετατρζπεται ςε κακοδθγθτι, εμψυχωτι και ςυμβουλευτι των παιδιϊν. Αντίκετα, οι μακθτζσ από ανεξάρτθτοι και μεμονωμζνοι πακθτικοί αποδζκτεσ τθσ γνϊςθσ μετατρζπονται ςε ενεργοφσ ερευνθτζσ και μζλθ τθσ ομάδασ. Ραρότι θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν διακζτει αρκετά αςαφι όρια και διαδικαςίεσ, ταυτόχρονα προχποκζτει τθ βζλτιςτθ οργάνωςθ τόςο από πλευράσ δαςκάλων όςο, κυρίωσ, και από πλευράσ μακθτϊν. Ζτςι, ζχουν προτακεί πολλά ενδεικτικά πλάνα για τθ ςχεδίαςθ και τθν εκτζλεςι τθσ, οι γενικζσ κατευκφνςεισ των οποίων εξετάηονται ςτθ ςυνζχεια ςε ςυνδυαςμό με τισ βαςικζσ αρχζσ, απαιτιςεισ και προςδοκίεσ τθσ μεκόδου Παιδαγωγικζσ αρχζσ Θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν, πζρα από τισ αρχζσ που εκπροςωπεί ωσ διδακτικι μζκοδοσ των ςφγχρονων κεωριϊν μάκθςθσ, εκφράηεται -ςφμφωνα με τον επίςθμο οδθγό- από τζςςερισ παιδαγωγικζσ αρχζσ 1. τθν αρχι τθσ διερευνθτικισ προςζγγιςθσ ςτθ μάκθςθ 2. τθν αρχι τθσ διεπιςτθμονικισ ςυνεργαςίασ των κακθγθτϊν 3. τθν αρχι τθσ διαφοροποιθμζνθσ προςζγγιςθσ ςτθ μάκθςθ ι αρχι τθσ διαφοροποίθςθσ του περιεχομζνου τθσ διαδικαςίασ και του πλαιςίου τθσ μάκθςθσ 4. τθν αρχι τθσ ομαδικισ ςυνεργαςίασ των μακθτϊν Θ αρχι τθσ διερευνθτικισ προςζγγιςθσ ςτθ μάκθςθ ςυνδζεται με τισ ςφγχρονεσ εναλλακτικζσ κεωριςεισ που πρεςβεφουν ότι θ μακθςιακι διαδικαςία ξεκινά με 4 Θ δομι του κεφαλαίου ακολουκεί ςε γενικζσ γραμμζσ τθ δομι του επίςθμου οδθγοφ ερευνθτικϊν εργαςιϊν του Υπουργείου Ραιδείασ Δια Βίου Μάκθςθσ Και Κρθςκευμάτων με τίτλο «Θ Καινοτομία των Ερευνθτικϊν Εργαςιϊν ςτο Νζο Λφκειο», όπωσ διαμορφϊκθκε υπό τθν επίβλεψθ του επιςτθμονικοφ υπεφκυνου Θλία Γ. Ματςαγγοφρα και τθ ςυμμετοχι κακθγθτϊν τθσ δευτεροβάκμιασ εκπαίδευςθσ και εκδόκθκε από τον Οργανιςμό Εκδόςεωσ Διδακτικϊν Βιβλίων (ΟΕΔΒ) το 2011 ςτθν Ακινα. Ο οδθγόσ αυτόσ αποτελεί τθν κφρια πθγι για το μάκθμα των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ςτο ςχολείο και ςτο ςυγκεκριμζνο κεφάλαιο τθσ παροφςασ εργαςίασ χρθςιμοποιείται αναλόγωσ. (Κα μποροφςε, μάλιςτα, κανείσ να το κεωριςει ωσ μια περίλθψθ του εν λόγω οδθγοφ, κακϊσ κάποια τμιματά του επαναλαμβάνονται αυτολεξεί.) 26

27 ζναυςμα τα γενικότερα ερωτιματα των μακθτϊν για τον περιβάλλοντα κόςμο, τισ δομζσ και τισ λειτουργίεσ του, ςυνεχίηει με τθ μελζτθ και τθ διερεφνθςθ των διακζςιμων πόρων, προχωρά ςτθν τεκμθριωμζνθ απάντθςθ των αρχικϊν ερωτθμάτων και ολοκλθρϊνεται με τθν απόκτθςθ τθσ γνϊςθσ, θ οποία μπορεί να ανακτθκεί ανά πάςα ςτιγμι προκειμζνου να χρθςιμεφςει ςτθν επίλυςθ ςυναφϊν προβλθμάτων και τθ λιψθ αποφάςεων ςχετικϊν με ευρφτερα ηθτιματα. Θ εφαρμογι τθσ εν λόγω αρχισ ςυνεπάγεται τθ βακφτερθ γνϊςθ των μελετϊμενων κεμάτων και τθν ανάπτυξθ ικανοτιτων διερεφνθςθσ και διαχείριςθσ άγνωςτων κεμάτων. Στθν πράξθ, θ αρχι τθσ διερευνθτικισ προςζγγιςθσ ειςάγεται με τθν ζννοια τθσ διδαςκαλίασ ςε πλαίςιο φκίνουςασ κακοδιγθςθσ. Σε μια τζτοιασ μορφισ διδακτικι διαδικαςία ο εκπαιδευτικόσ αναλαμβάνει να κζςει τα γενικά ερωτιματα και όρια, ενϊ οι μακθτζσ δικαιοφνται και οφείλουν να επιλζξουν τουσ τρόπουσ δράςθσ, να κακορίςουν τα ερευνθτικά βιματα και να φζρουν εισ πζρασ το ζργο τουσ με τθν ελάχιςτθ δυνατι βοικεια από το διδάςκοντα. Τα μεκοδολογικά εργαλεία που προςφζρονται ποικίλουν ανάλογα με το πεδίο τθσ ζρευνασ και ενδεικτικά είναι θ παρατιρθςθ, θ περιγραφικι εξιγθςθ, ο πειραματιςμόσ, τα ερωτθματολόγια, οι δθμοςκοπιςεισ, οι ςυνεντεφξεισ και θ ερμθνευτικι μελζτθ πθγϊν. Θ διερευνθτικι αρχι προωκεί τθν ενεργό δράςθ του μακθτι ςε προςωπικό επίπεδο, μζςα από τθν ανάλθψθ πρωτοβουλίασ, τθν ανάπτυξθ τθσ κριτικισ ςκζψθσ και τθν ζκφραςθ τθσ δθμιουργικότθτασ, αλλά και ςε ςυλλογικό επίπεδο, διαμζςου τθσ προαγωγισ του διαλόγου τθσ αλλθλεξάρτθςθσ και τθσ ςυνεργαςίασ. Συνδζει το ςχολείο με το ευρφτερο κοινωνικό ςφνολο και προβάλει τθ ςθμαςία τθσ προςωπικισ ευκφνθσ και επιλογισ ςε κάκε όψθ τθσ κακθμερινότθτασ. Ειςάγει τουσ μακθτζσ ςτον κόςμο τθσ επιςτιμθσ αφοφ εγγυάται τθν εξοικείωςθ με τθν επιςτθμονικι μζκοδο. Στοχεφει ςτθν αφξθςθ του βακμοφ ενδιαφζροντοσ και κατανόθςθσ από τθν πλευρά των μακθτϊν, αλλά και ςτθν ολοκλιρωςθ του κακενόσ τουσ ωσ ενεργό και υπεφκυνο πολίτθ του ςφγχρονου κόςμου. Θ αρχι τθσ διεπιςτθμονικισ ςυνεργαςίασ των κακθγθτϊν αποςκοπεί ςτθν ανάδειξθ των ςυνδετικϊν ςχζςεων μεταξφ των διαφορετικϊν μακθμάτων, που εκφράηουν διαφορετικζσ όψεισ τθσ πραγματικότθτασ, και φιλοδοξεί να οδθγιςει ςτθ πολφπλευρθ αντίλθψθ και τθ ςφαιρικι αντιμετϊπιςθ του κόςμου. Θ αλλθλεπίδραςθ των κακθγθτϊν, κατά τθ διεπιςτθμονικι ςυνεργαςία, βελτιϊνει τουσ ίδιουσ ςε γνωςτικό και διδακτικό επίπεδο, αφοφ τουσ αναγκάηει να προςεγγίςουν το μάκθμά τουσ από διαφορετικι -ςυχνά αντιδιαμετρικι- ςκοπιά από αυτι που ζχουν ςυνθκίςει βάςει μιασ κλαςικισ διδακτικισ προςζγγιςθσ. Επιπροςκζτωσ, τα οφζλθ τθσ αναφερόμενθσ αρχισ αποδεικνφονται πολλαπλά και για τουσ μακθτζσ, οι οποίοι με αυτό τον τρόπο κατανοοφν καλφτερα τθν οργάνωςθ του φυςικοφ και κοινωνικοφ κόςμου, τισ μεταβολζσ και τθ ςυςχζτιςι τουσ, τθν ανκρϊπινθ επικοινωνία και τισ μεκόδουσ αναπαράςταςθσ και ζκφραςθσ τθσ γνϊςθσ και τθσ εμπειρίασ. Ρρακτικά θ αρχισ τθσ διεπιςτθμονικισ ςυνεργαςίασ των κακθγθτϊν ςυντελείται διαμζςου τθσ από κοινοφ ανάλθψθσ τθσ ευκφνθσ για τθ διεξαγωγι μιασ ερευνθτικισ 27

28 εργαςίασ με κζμα που, ιδανικά, εμπίπτει εξίςου ςτο γνωςτικό αντικείμενο του κακενόσ. Συνικωσ ο αρικμόσ των εμπλεκόμενων εκπαιδευτικϊν ςε κάκε ερευνθτικι εργαςία δεν ξεπερνάει τουσ δφο ι τρεισ. Στθ διάρκεια του τετραμινου οι ςυνεργαηόμενοι κακθγθτζσ δικαιοφνται να επιλζξουν είτε τθν εναλλάξ είτε τθ διαδοχικι διδαςκαλία, αναλογιηόμενοι βζβαια τθ φφςθ του κζματοσ και τον αρχικό προγραμματιςμό τθσ εργαςίασ. Ωςτόςο, θ αξιολόγθςθ τθσ προςπάκειασ των μακθτϊν και του τελικοφ αποτελζςματοσ, κατά το πζρασ τθσ εργαςίασ, βαραίνει τον κακζνα τουσ ξεχωριςτά. Θ αρχι τθσ διαφοροποιθμζνθσ προςζγγιςθσ ςτθ μάκθςθ επιδιϊκει να προςφζρει υψθλισ ποιότθτασ εκπαίδευςθ ςε κάκε παιδί, ανεξαρτιτωσ τθσ κοινωνικισ ι οικονομικισ του προζλευςθσ ι των βακμολογικϊν του επιδόςεων ςτθ διάρκεια προθγοφμενων ετϊν. Απεναντίασ, προτείνει τθν εφαρμογι πολλϊν και διαφορετικϊν διδακτικϊν προςεγγίςεων προκειμζνου να καλφψει και να αξιοποιιςει ςτο μζγιςτο τισ ξεχωριςτζσ ανάγκεσ και τισ ιδιαίτερεσ ικανότθτεσ του κακενόσ. Στθν ιδανικι περίπτωςθ, επικυμεί να προςαρμόςει τθ διδαςκαλία ςτα μζτρα του κάκε παιδιοφ, λαμβάνοντασ υπόψθ τα προςωπικά του ενδιαφζροντα, τισ ζμφυτεσ κλίςεισ, τισ διαφορετικζσ εμπειρίεσ, τον ατομικό ρυκμό μάκθςθσ, το προτιμϊμενο μακθςιακό ςτιλ, το ευρφτερο πολιτιςμό υπόβακρο και τθ χαρακτθριςτικι ματιά του για τον εαυτό του και τον κόςμο. Θ αρχι τθσ διαφοροποιθμζνθσ προςζγγιςθσ δίνει ζμφαςθ ςτθ μοναδικότθτα του ατόμου, τθν οποία αντιλαμβάνεται ωσ πλεονζκτθμα για τθν πρόοδο του ςυνόλου. Θ αρχι τθσ ομαδικισ ςυνεργαςίασ των μακθτϊν προάγει τθ βιωματικι μάκθςθ αποτελεί γόνιμο ζδαφοσ για τθν ανάπτυξθ των γνωςτικϊν και κοινωνικϊν ικανοτιτων του ατόμου. Διδάςκει το ομαδικό πνεφμα και τθν αξία τθσ ςυνεργαςίασ, προωκεί τθν επικοινωνία και τθν ευγενι άμιλλα, ενϊ ςυγχρόνωσ αναδεικνφει τα ιδιαίτερα χαρακτθριςτικά του κακενόσ και τθ εξζχουςα ςθμαςία που ζχουν για τθν ομαλι λειτουργία και τθν εξζλιξθ του ςυνόλου. Σφμφωνα με τθν υπό ςυηιτθςθ αρχι, οι μακθτζσ μακαίνουν καλφτερα όταν εργάηονται ςε μικρζσ ομάδεσ, ςυνικωσ των τεςςάρων ζωσ ζξι ατόμων. Εντοφτοισ, θ απλι διαίρεςθ μιασ μακθτικισ τάξθσ ςε μικρότερα τμιματα δεν αρκεί, κακόςον θ ςφνκεςθ μιασ ομάδασ προχποκζτει i. κατανόθςθ και αποδοχι των κοινϊν ςκοπϊν από τα μζλθ τθσ ii. ςαφι κετικι αλλθλεξάρτθςθ μεταξφ των μελϊν τθσ ομάδασ iii. φπαρξθ ςυνκθκϊν άμεςθσ οπτικισ επαφισ και επικοινωνίασ μεταξφ των μελϊν iv. ενεργό αλλθλοπαρωκθτικι επικοινωνία μεταξφ όλων των μελϊν v. αποκζντρωςθ τθσ διδαςκαλικισ εξουςίασ και ανάκεςθ ρόλων ςτα μζλθ vi. απόδοςθ λόγου ςε όλουσ vii. ίςεσ ευκαιρίεσ επιτυχίασ ςε όλα τα μζλθ viii. ςυνεργατικζσ ι ςυναγωνιςτικζσ ςχζςεισ με υπόλοιπεσ ομάδεσ Συμπλθρωματικά, κάποιεσ ολιγομελείσ ομάδεσ των τεςςάρων ι ζξι ατόμων είναι πικανό ςυνεργάηονται και να ςυνκζτουν μια ευρφτερθ ομάδα, όταν θ ζκταςθ του υπό διερεφνθςθ κζματοσ το απαιτεί. 28

29 Επιπλζον, ανεξάρτθτα από τθν υπακοι τουσ ςτισ παραπάνω παιδαγωγικζσ αρχζσ, οι ερευνθτικζσ εργαςίεσ οφείλουν να αποβλζπουν ςε ζναν ι περιςςότερουσ ςκοποφσ, ανάλογα με τθ φφςθ του κζματοσ. Οριςμζνοι ενδεικτικοί, αλλά όχι περιοριςτικοί, ςκοποί είναι 1. θ βακφτερθ κατανόθςθ του φυςικοφ και κοινωνικοφ κόςμου 2. θ επίλυςθ προβλθμάτων και θ λιψθ αποφάςεων ςε προβλθματικζσ καταςτάςεισ 3. θ καταςκευι ποικίλθσ φφςθσ αντικειμζνων και ςυςτθμάτων 4. θ καλλιτεχνικι ζκφραςθ Θ επιλογι και θ ανάδειξθ του ςκοποφ μιασ ερευνθτικισ εργαςίασ είναι ςθμαντικι, κακϊσ το είδοσ του ςκοποφ κακορίηει τουσ επιμζρουσ ςτόχουσ τθσ εργαςίασ, τον προγραμματιςμό, τθν πορεία εξζλιξθσ και τα κριτιρια αξιολόγθςισ τθσ. 2.2 Σαξινόμθςθ των ερευνθτικών εργαςιών Οι ερευνθτικζσ εργαςίεσ μποροφν να ταξινομθκοφν λαμβάνοντασ υπόψθ ποικίλα κριτιρια, με το δθμοφιλζςτερο, και ίςωσ το χαρακτθριςτικότερο, από αυτά να είναι το γνωςτικό τθσ πεδίο. Τα τζςςερα γνωςτικά πεδία, ςτα οποία πρζπει να εμπίπτει το κζμα μιασ ερευνθτικισ εργαςίασ, ςχετίηονται με τα εμπλεκόμενα μακιματα που κατζχουν πρωτεφοντα ρόλο ςτθ ςυγκεκριμζνθ εργαςία και είναι Ανκρωπιςτικζσ και Κοινωνικζσ Επιςτιμεσ (Ζκκεςθ, Λογοτεχνία, Κοινωνιολογία, Οικονομία) Φυςικζσ Επιςτιμεσ, Μακθματικά και Τεχνολογία (Φυςικι, Μακθματικά, Ρλθροφορικι, Τεχνολογία) Τζχνεσ και Ρολιτιςμόσ (Λογοτεχνία, Λςτορία, Ζκκεςθ) Ρεριβάλλον και Αειφορία (Φυςικι, Χθμεία, Βιολογία) Ο κακοριςμόσ του γνωςτικοφ πεδίο τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ, ορίηει επίςθσ και τθν επιςτθμονικι ταυτότθτα του κζματοσ. 2.3 Εκτζλεςθ των ερευνθτικών εργαςιών ςτθν πράξθ Θ μακθςιακι προςζγγιςθ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν, με εξαίρεςθ τισ γενικζσ αρχζσ ςτισ οποίεσ πρζπει να υπακοφει, αποτελεί μια διαδικαςία ανοιχτι ςε μεταβολζσ και τροποποιιςεισ. Πμωσ, παρά τα προφανι πλεονεκτιματα ςχετικά με τθν ελευκερία τθσ επιλογισ που προςφζρει, αυτι ακριβϊσ θ ευπλαςτότθτα ςτο χαρακτιρα τθσ μεκόδου μπορεί να ερμθνευτεί ωσ αςάφεια και να εγείρει αμφιβολίεσ ωσ προσ τθν ορκότθτα εφαρμογισ τθσ τόςο ςτουσ διδάςκοντεσ όςο και ςτουσ διδαςκόμενουσ. Ζτςι, κρίνεται χριςιμθ θ διαίρεςθ τθσ διαδικαςίασ ςε απλά 29

30 ενδεικτικά βιματα 5, προκειμζνου να καταςτεί ευκολότερθ θ εφαρμογι τθσ μεκόδου ςτθν πράξθ. Αρχικά, θ πρακτικι εφαρμογι τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν χωρίηεται ςε δφο ςτάδια, θ διεκπεραίωςθ του πρϊτου ςυντελείται κυρίωσ από τισ ενζργειεσ των εμπλεκόμενων εκπαιδευτικϊν, ενϊ θ ευκφνθ για τθ διεκπεραίωςθ του δεφτερου βαραίνει τουσ μακθτζσ ςε ατομικό και ςε ομαδικό επίπεδο. Ζπειτα, το κάκε ςτάδιο χωρίηεται ςε επιμζρουσ βιματα ι φάςεισ. Το πρϊτο ςτάδιο αφορά ςτθ διαμόρφωςθ, τθν ζγκριςθ και τθν επιλογι κεμάτων, κακϊσ και ςτο ςχθματιςμό των ομάδων. Ρρϊτο βιμα Οι διδάςκοντεσ ςυηθτοφν μεταξφ τουσ και με τουσ μακθτζσ για πικανά κζματα και ςυνεργαςίεσ, λαμβάνοντασ υπόψθ -κατά ςειρά φκίνουςασ ςθμαςίασ- τα ενδιαφζροντα των μακθτϊν, τισ υφιςτάμενεσ υποδομζσ και τουσ διακζςιμουσ πόρουσ, τα προςωπικά τουσ ενδιαφζροντα και τισ ειδικζσ γνϊςεισ που ενδεχομζνωσ διακζτουν, τθν επικαιρότθτα και τθν τοπικότθτα. Δεφτερο βιμα Οι εκπαιδευτικοί υποβάλλουν, ςυνικωσ ανά δυάδεσ, ςτο ςφλλογο διδαςκόντων ςυγκεκριμζνεσ προτάςεισ κεμάτων, όπωσ αυτζσ διαμορφϊκθκαν κατά τθν αλλθλεπίδραςθ με τουσ μακθτζσ ςτο πρϊτο βιμα. Κάκε ηευγάρι (ι ομάδα ςτθ γενικότερθ περίπτωςθ) ςυνεργαηόμενων εκπαιδευτικϊν μπορεί -και ςυνίςταται- να κατακζςει περιςςότερεσ από μία προτάςεισ πάνω ςε εναλλακτικά κζματα. Θ υποβολι των προτάςεων για ζγκριςθ γίνεται εντόσ των δφο πρϊτων εβδομάδων λειτουργίασ τθσ ςχολικισ μονάδασ κάκε Σεπτζμβρθ για το πρϊτο τετράμθνο και ςτα τζλθ Δεκζμβρθ για το δεφτερο τετράμθνο. Θ κάκε πρόταςθ ςυνοδεφεται από ζγγραφθ υπογεγραμμζνθ και τεκμθριωμζνθ ειςιγθςθ, που περιλαμβάνει i. τα ονόματα των εκπαιδευτικϊν (μζχρι δυο το πολφ) που κα εμπλακοφν ανά κζμα παράλλθλα με τθ ςυμφωνθκείςα μεταξφ τουσ κατανομι ωρϊν για το τρζχον τετράμθνο (δθλαδι ποιοσ κα χρεωκεί δυο και ποιοσ μια ϊρα ςτθν Α Λυκείου) ii. τον τίτλο τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ iii. τουσ βαςικοφσ ςκοποφσ και τα ερευνθτικά τθσ ερωτιματα iv. ςφντομθ περιγραφι τθσ εργαςίασ και τθσ εκπαιδευτικισ ςκοπιμότθτασ που εξυπθρετεί (ενδεικτικά μζχρι 300 λζξεισ) v. ενδεικτικι περιγραφι τθσ μεκόδου που κα ακολουκθκεί (μζχρι 200 λζξεισ) vi. αναμενόμενα αποτελζςματα (μζχρι 200 λζξεισ) vii. απαιτιςεισ ςε πόρουσ, υλικά και εξοπλιςμό από τθ ςχολικι μονάδα 5 Τα βιματα που προτείνονται είναι ςαφϊσ ενδεικτικά και ςε καμία περίπτωςθ επίςθμα ι δεςμευτικά. Μια απλι διαδικτυακι αναηιτθςθ μπορεί να επιβεβαιϊςει τθν φπαρξθ πλικουσ αντίςτοιχων προτάςεων και να τονίςει ότι κάκε δυάδα (ι τριάδα) διδαςκόντων ι ομάδα μπορεί να επιλζξει το δικό τθσ διαχωριςμό, μεταβάλλοντασ τον αρικμό ι το όνομα των βθμάτων με μόνθ προχπόκεςθ να μθν παραλείψει τθ διεκπεραίωςθ κάποιασ λειτουργίασ. 30

31 Τρίτο βιμα Ο ςφλλογοσ διδαςκόντων, μετά από ςυηιτθςθ, εγκρίνει τον απαιτοφμενο 6 αρικμό κεμάτων, αφοφ πρϊτα τροποποιιςει τισ αντίςτοιχεσ προτάςεισ εάν κρικεί απαραίτθτο. Στθ ςυνζχεια, ορίηει τουσ υπεφκυνουσ κακθγθτζσ και το πρόγραμμά τουσ και τοποκετεί κάποιον κακθγθτι ςτθ κζςθ του ςυντονιςτι των ερευνθτικϊν εργαςιϊν, ο οποίοσ αναλαμβάνει να διαχειριςτεί τεχνικζσ λεπτομζρειεσ, όπωσ θ προμικεια υλικϊν, θ χριςθ εξοπλιςμοφ, θ διάκεςθ χϊρων και θ οργάνωςθ επιςκζψεων ςτα πλαίςια τθσ ζρευνασ. Τζταρτο βιμα Οι υπεφκυνοι κακθγθτζσ ενθμερϊνουν τουσ μακθτζσ για τα εγκεκριμζνα κζματα και τουσ κατατάςςουν ςε Τμιματα Ενδιαφζροντοσ, ανάλογα με τισ προτιμιςεισ τουσ. Ρζμπτο βιμα Οι υπεφκυνοι εκπαιδευτικοί κάκε κζματοσ πραγματοποιοφν τθν πρϊτθ τουσ ςυνάντθςθ με τα μζλθ του αντίςτοιχου Τμιματοσ Ενδιαφζροντοσ (Ρρογραμματικι Ολομζλεια) και βοθκοφν το Τμιμα να οργανωκεί, να διαμορφϊςει το κζμα του και να μοιράςει αρμοδιότθτεσ. Κατά τθν Ρρογραμματικι Ολομζλεια, διατυπϊνονται τα ερευνθτικά ερωτιματα του κζματοσ, προγραμματίηεται θ πορεία τθσ εργαςίασ και το Τμιμα Ενδιαφζροντοσ διαςπάται ςε μικρότερεσ ομάδεσ, θ κακεμιά εκ των οποίων αναλαμβάνει ζνα τμιμα των υποχρεϊςεων. Ουςιαςτικά, ςε αυτό το βιμα, οι διδάςκοντεσ ειςάγουν τουσ μακθτζσ ςτθν ομαδοςυνεργατικι, διερευνθτικι και βιωματικι μάκθςθ. Το δεφτερο ςτάδιο ςχετίηεται με αυτι κακεαυτι τθν εκπόνθςθ τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ, ωσ ςυνάρτθςθ τθσ ερευνθτικισ διαδικαςίασ και τθσ οργάνωςθσ των ατόμων. Συγκεκριμζνα αναφζρεται ςτισ λειτουργίεσ, τισ δράςεισ και το χρονικό προγραμματιςμό των μακθτϊν ςε προςωπικό, ομαδικό και ςυλλογικό (τμθματικό) επίπεδο. Ρρϊτθ φάςθ Τα μζλθ που απαρτίηουν κάκε Τμιμα Ενδιαφζροντοσ πραγματοποιοφν τθν πρϊτθ τουσ ςυνάντθςθ, που ονομάηεται Ρρογραμματικι Ολομζλεια, αφοφ κφριοσ ςτόχοσ τθσ είναι να προγραμματίςει τθν πορεία τθσ ζρευνασ. 7 Εδϊ, οι μακθτζσ χωρίηονται ςτισ ομάδεσ, όπου πλζον κα εργάηονται, ενϊ, ανά τακτά διαςτιματα, κα πραγματοποιοφν πάλι ςυναντιςεισ ολομζλειασ για να ελζγχουν τθ ςυνολικι πρόοδο. Ωςτόςο, ιδιαίτερα ςτθν Ρρογραμματικι ολομζλεια, οι ομάδεσ επιβάλλεται να ςυηθτιςουν και -ιδανικάνα λάβουν αποφάςεισ (κατά ςειρά προτεραιότθτασ) αναφορικά με τα ακόλουκα ζξι ηθτιματα 6 Ο απαιτοφμενοσ αρικμόσ τμθμάτων είναι τζτοιοσ ϊςτε τα δθμιουργοφμενα Τμιματα Ενδιαφζροντοσ να αποτελοφνται από δεκαζξι ζωσ είκοςι άτομα. Θ ζννοια των «Τμθμάτων Ενδιαφζροντοσ» παρουςιάηεται ςτθ ςυνζχεια τθσ εργαςίασ. 7 Θ πρϊτθ φάςθ του δεφτερου ςταδίου ςυμπίπτει με το πζμπτο βιμα του πρϊτου ςταδίου, όμωσ αυτι δίνεται από τθν πλευρά των μακθτϊν, ενϊ εκείνο από τθν πλευρά των εκπαιδευτικϊν. 31

32 i. το κζμα τθσ ζρευνασ, όπου καλοφνται να επιλζξουν τθ μορφι του τίτλου και του υπότιτλου, να αναλφςουν το γενικό κζμα ςε ειδικότερα υποκζματα, να διαμορφϊςουν τα αντίςτοιχα ερωτιματα και να κακορίςουν τισ κατάλλθλεσ δραςτθριότθτεσ που κα τα απαντιςουν ii. τθ ςυγκρότθςθ των ομάδων, όπου καλοφνται να επιλζξουν το ερευνθτικό ςχιμα κατανομισ των κεμάτων και οργάνωςθσ των ομάδων 8, δθλαδι να διευκρινίςουν το βακμό προςζγγιςθσ του κζματοσ από κάκε ομάδα και να προςδιορίςουν τισ ςχζςεισ μεταξφ των ομάδων iii. τον προγραμματιςμό τθσ ζρευνασ, όπου καλοφνται να διαμορφϊςουν ζνα χρονικό πλάνο των δραςτθριοτιτων τουσ και να το τθριςουν, προκειμζνου να αξιοποιιςουν με τον το χρόνο τουσ με τον πιο αποδοτικό τρόπο iv. τθν επιςτθμολογικι ταυτότθτα τθσ Ερευνθτικισ Εργαςίασ, όπου καλοφνται να επιςθμάνουν τισ ςυνδζςεισ μεταξφ των δραςτθριοτιτων τουσ και των εμπλεκόμενων ςυναφϊν μακθμάτων v. το είδοσ τθσ ερευνθτικισ προςζγγιςθσ, όπου οι μακθτζσ καλοφνται να δράςουν ωσ «μικροί ερευνθτζσ», δθλαδι να κζςουν ζνα ερϊτθμα, να μελετιςουν τισ ςχετικζσ πθγζσ για να το κατανοιςουν καλφτερα, να ςυλλζξουν και να επεξεργαςτοφν ερευνθτικά δεδομζνα από πειράματα, δθμοςκοπιςεισ, ςυνεντεφξεισ, ερωτθματολόγια, να ςυςχετίςουν τα ερευνθτικά τουσ ευριματα με το αρχικό ερϊτθμα, να καταλιξουν ςτθν απάντθςθ και, τελικά, να εξάγουν ςυμπεράςματα και να τα αποτιμιςουν με επιςτθμονικά, κοινωνικά και θκικά κριτιρια vi. τθν αξιολόγθςθ τθσ Ερευνθτικισ Εργαςίασ, όπου οι μακθτζσ καλοφνται να αναλογιςτοφν τα κριτιρια και τισ διαδικαςίεσ αξιολόγθςθσ, ϊςτε να ανταποκρικοφν με τον καλφτερο δυνατό τρόπο ςτισ απαιτιςεισ των διδαςκόντων Δεφτερθ φάςθ Οι μακθτζσ εξειδικεφουν τα γενικά ερωτιματα ςε υποερωτιματα, ϊςτε να απλοποιιςουν τθν αναηιτθςθ. Αναλαμβάνουν ευκφνεσ, μοιράηονται ρόλουσ, κακορίηουν τθν πορεία εργαςίασ τουσ με χρονοδιαγράμματα, αναηθτοφν πθγζσ, επιλζγουν ερευνθτικά εργαλεία και ανοίγουν τα προςωπικά τουσ θμερολόγια και τουσ ατομικοφσ τουσ φακζλουσ 9. Ο διδάςκοντασ ςε αυτι τθ φάςθ, ανάλογα με το βακμό εμπλοκισ που ζχει επιλζξει, μπορεί να προτείνει ςχετικζσ πθγζσ ι αρμοδιότθτεσ. (Στισ περιςςότερεσ περιπτϊςεισ ςυνιςτάται θ παροχι βοικειασ να είναι φκίνουςα, ο 8 Στον οδθγό τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν αναλφονται εκτενϊσ τζςςερα ενδεικτικά πρότυπα ερευνθτικϊν ςχθμάτων κατανομισ κεμάτων και οργάνωςθσ ομάδων ςε ςυνάρτθςθ με τουσ βαςικοφσ τομισ λειτουργιάσ των ομάδων. Πμωσ, κακϊσ θ οργάνωςθ και οι ςχζςεισ μεταξφ των ομάδων δεν είναι δεςμευτικζσ, αλλά διαμορφϊνονται ποικιλοτρόπωσ ανάλογα με τισ επιλογζσ του εκπαιδευτικοφ και τισ ανάγκεσ του κάκε τμιματοσ, δεν κρίκθκε ςκόπιμθ θ αναπαραγωγι των τεςςάρων ερευνθτικϊν ςχθμάτων ςτα πλαίςια τθσ παροφςασ εργαςίασ. Σε κάκε περίπτωςθ ο αναγνϊςτθσ που επικυμεί περιςςότερεσ λεπτομζρειεσ παραπζμπεται ςτο αντίςτοιχο βιβλίο «Θ καινοτομία των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ςτο λφκειο». 9 Τα απαραίτθτα ζγγραφα που πρζπει να ςυμπλθρωκοφν ςτθ διάρκεια εκπόνθςθσ ενόσ project, αναφζρονται αναλυτικά ςτθ ςυνζχεια. 32

33 εκπαιδευτικόσ να εμπλζκεται περιςςότερο ςτισ αρχικζσ φάςεισ και λιγότερο ςτθ ςυνζχεια, κακϊσ το ξεκίνθμα κεωρείται δυςκολότερο για τα παιδιά.) Τρίτθ φάςθ Οι μακθτζσ ςυγκεντρϊνουν πλθροφορίεσ από τθ μελζτθ των πθγϊν και τθν αξιοποίθςθ των ερευνθτικϊν εργαλείων και τισ αξιολογοφν. υκμίηουν κατάλλθλα τα αρχικά χρονοδιαγράμματα και ανακατανζμουν, όταν χρειάηεται, τουσ ρόλουσ και τισ αρμοδιότθτεσ. Ενθμερϊνουν το προςωπικό τουσ θμερολόγιο και τον ατομικό φάκελο με τα νζα δεδομζνα. Γίνεται προςπάκεια προκειμζνου ο κφριοσ όγκοσ τθσ δουλειάσ να παράγεται εντόσ τθσ ςχολικισ τάξθσ και μόνο ζνα μικρό -ανφπαρκτο αν είναι δυνατόντμιμα των ατομικϊν υποχρεϊςεων, να επιβαρφνουν το παιδί ςτο ςπίτι. Θ βαςικι υποχρζωςθ του διδάςκοντα ςτθν τρίτθ φάςθ είναι να βοθκιςει ςτον ζλεγχο τθσ εγκυρότθτασ των πθγϊν. Τζταρτθ φάςθ Τα παιδιά επεξεργάηονται τα ερευνθτικά δεδομζνα που ςυγκζντρωςαν ςτθν προθγοφμενθ φάςθ και δομοφν ςταδιακά τθ γνϊςθ. Θ επεξεργαςία γίνεται ςε ομαδικό επίπεδο ι και ςε επίπεδο ολομζλειασ, ανά διαςτιματα, εντόσ τθσ τάξθσ. Γίνεται κάκε προςπάκεια για να εξαςφαλιςκεί θ ενεργι ςυμμετοχι όλων των μελϊν και να προαχκεί το ομαδοςυνεργατικό πνεφμα. Ο δάςκαλοσ παρζχει τα εργαλεία ςτατιςτικισ και ερμθνευτικισ επεξεργαςίασ. Ρζμπτθ φάςθ Οι μακθτζσ καταλιγουν ςε γενικά ςυμπεράςματα από τθν επεξεργαςία των δεδομζνων τθσ τζταρτθσ φάςθσ. Συνεχίηουν τθν ενθμζρωςθ του προςωπικοφ θμερολογίου και του ατομικοφ φακζλου. Ενϊ, πραγματοποιοφν ολομζλειεσ με ςκοπό να επιλζξουν εναλλακτικοφσ τρόπουσ, μζςα και ςυνδυαςμοφσ για να αναπαραςτιςουν το κζμα. Τζτοιοι εναλλακτικοί τρόποι είναι i. ο γραπτόσ και προφορικόσ λόγοσ ςτισ ποικίλεσ του μορφζσ, όπωσ είναι οι γραπτζσ εκκζςεισ επιςτθμονικισ μορφισ, οι προφορικζσ ειςθγιςεισ με χριςθ PowerPoint ι άλλου μζςου, οι διαλεκτικζσ αντιπαρακζςεισ, οι αφίςεσ, οι ςυηθτιςεισ, τα κεατρικά κείμενα, τα ποιιματα, τα πόςτερ, οι διαφθμίςεισ, οι επιςτολζσ, οι βιβλιοπαρουςιάςεισ, οι περιλιψεισ, οι οδθγίεσ, οι ςυνταγζσ, οι προςκλιςεισ, οι αφθγιςεισ, οι ςυνεντεφξεισ, τα θμερολόγια, τα ςταυρόλεξα ii. οι εικόνεσ, οι γραφικζσ αναπαραςτάςεισ, διαφάνειεσ, διαφθμίςεισ iii. οι κινοφμενεσ εικόνεσ με ιχο, τα φιλμ iv. τα δρϊμενα κάκε μορφισ, οι χοροί v. οι εικαςτικζσ εκφράςεισ γλυπτικισ και ηωγραφικισ vi. οι ψθφιακζσ προςομοιϊςεισ vii. οι καταςκευζσ κάκε μορφισ viii. οι πρακτικζσ παρεμβάςεισ ςε χϊρουσ και κοινωνικζσ καταςτάςεισ Ζκτθ φάςθ Εδϊ ξεκινά με αργοφσ ρυκμοφσ θ πορεία προσ τθν τελικι ευκεία, οι μακθτζσ προετοιμάηονται και δοκιμάηουν πικανοφσ τρόπουσ παρουςίαςθσ κάκε πλευράσ τθσ 33

34 εργαςίασ. Επιλφουν πικανά διαδικαςτικά προβλιματα ι προβλιματα χρονικοφ προγραμματιςμοφ. Ζβδομθ φάςθ Τα παιδιά ολοκλθρϊνουν τθ διαμόρφωςθ του ατομικοφ τουσ φακζλου και του προςωπικοφ θμερολογίου. Ενθμερϊνουν τον ομαδικό φάκελο και το ομαδικό θμερολόγιο. Συγγράφουν τθν Ερευνθτικι Ζκκεςθ και καταςκευάηουν το τζχνθμα, αξιοποιϊντασ τισ ςυμβουλζσ των διδαςκόντων. Ραραδίδουν για αξιολόγθςθ το προςωπικό θμερολόγιο, τον ατομικό και τον ομαδικό φάκελο, μαηί με όλα τα απαραίτθτα ςτοιχεία, για ατομικι και ομαδικι αξιολόγθςθ. Πγδοθ φάςθ Οργανϊνεται από το ςχολείο ι τθν τάξθ ειδικι θμερίδα παρουςίαςθσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν. Θ θμερίδα μπορεί να περικλείει, εκτόσ από το μακθτικό και διδακτικό δυναμικό του ςχολείου, και τθν παρουςία των γονζων ι εκπροςϊπων των τοπικϊν φορζων. Τα παιδία παρουςιάηουν τθν ζρευνα και το τζχνθμα, με ςαφείσ αναφορζσ ςτισ κοινωνικοπολιτιςμικζσ τουσ προεκτάςεισ. Δίνουν ιδιαίτερθ ζμφαςθ ςτθν ανάπτυξθ επικοινωνίασ με το ακροατιριο. Ζνατθ φάςθ Οι μακθτζσ παρουςιάηουν το περιεχόμενο του προςωπικοφ θμερολογίου και του ατομικοφ φακζλου. Οι εμπλεκόμενοι κακθγθτζσ ξεκινοφν βακμολογϊντασ τον ομαδικό φάκελο ςφμφωνα με τισ Κλίμακεσ των Διαβακμιςμζνων Κριτθρίων Αξιολόγθςθσ και ςτθ ςυνζχεια βακμολογοφν ατομικά το κάκε παιδί με βάςθ τθν προςωπικι του δουλειά. 2.4 Προϊόντα τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ Κατά τθ διάρκεια ςφςταςθσ τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ, οι μακθτζσ πρζπει να ςυγκεντρϊςουν και να καταςκευάςουν οριςμζνα ςτοιχεία, από τα οποία κα κρικεί, κατά ζνα ςθμαντικό βακμό, θ αξιολόγθςι τουσ και ςυνεπϊσ κα κακοριςτεί θ βακμολογία τουσ ςε ατομικό και ομαδικό επίπεδο. Σε ατομικό επίπεδο, ο κάκε μακθτισ πρζπει με το πζρασ τθσ εργαςίασ να παραδϊςει τον ατομικό του φάκελο και το προςωπικό του θμερολόγιο. Ο ατομικόσ φάκελοσ περιζχει τα ςτοιχεία που ςυγκζντρωςε ο ίδιοσ ςτθν ερευνθτικι διαδικαςία, δθλαδι τισ πθγζσ ι τα ερευνθτικά ςτοιχεία, όπωσ οι ςυνεντεφξεισ ι τα ερωτθματολόγια. Το προςωπικό θμερολόγιο περιζχει τισ εντυπϊςεισ και τον προγραμματιςμό του μακθτι κακ όλθ τθ διάρκεια εργαςίασ του. Ρεριλαμβάνει τισ ςκζψεισ, τισ ιδζεσ, τα ςυναιςκιματα, τισ αποφάςεισ και τισ δράςεισ του. Λδιαίτερα ςθμαντικό είναι το προςωπικό θμερολόγιο και ο ατομικόσ φάκελοσ να ενθμερϊνονται ςυνεχϊσ με νζεσ πλθροφορίεσ ςε κάκε φάςθ τθσ εργαςίασ. Στο ομαδικό επίπεδο, αντίςτοιχα, θ κάκε ομάδα πρζπει επίςθσ να παραδϊςει τον ομαδικό φάκελο και το ομαδικό θμερολόγιο. Ο ομαδικόσ φάκελοσ περιζχει όλα τα εκείνα ςτοιχεία που επζλεξε και ςυνζταξε θ ομάδα, δθλαδι τισ πλθροφορίεσ που 34

35 αξιολόγθςε ωσ χριςιμεσ και χρθςιμοποίθςε ςτθν πορεία τθσ εργαςίασ και τα προϊόντα τθσ εργαςίασ. Ωσ προϊόντα χαρακτθρίηονται θ ερευνθτικι ζκκεςθ, που παρουςιάηει το κζμα, τθ μζκοδο αντιμετϊπιςθσ και τθν οπτικι γωνία τθσ ομάδασ και το τζχνθμα, που προζκυψε από τθν ερευνθτικι διαδικαςία, και μπορεί -για παράδειγμα- να είναι θ διαμόρφωςθ μιασ παρουςίαςθσ, θ καταςκευι ενόσ μοντζλου ι κάποιασ μορφισ καλλιτεχνικι ζκφραςθ (π.χ. ανζβαςμα μιασ κεατρικισ ι μουςικισ παράςταςθσ). Το ομαδικό θμερολόγιο περιλαμβάνει το χρονοδιάγραμμα τθσ ομάδασ, τα ερωτιματα, τθν κατανομι αρμοδιοτιτων, πλθροφορίεσ που παριχκθςαν από τισ ολομζλειεσ, ενδεχόμενα προβλιματα ι δυςκολίεσ που ανζκυψαν, τισ αποφάςεισ, τισ δράςεισ και τισ απόψεισ τθσ ομάδασ, κακϊσ και αναφορζσ ςχετικά με τισ ςχζςεισ και τθν πορεία ςυνεργαςίασ μεταξφ των μελϊν. 2.5 Αξιολόγθςθ Θ αξιολόγθςθ είναι ςυνολικά μια πολφπλοκθ διαδικαςία που μπορεί να αναλυκεί ςε τζςςερα επίπεδα, τθν αξιολόγθςθ τθσ ερευνθτικισ διαδικαςίασ, τθν αξιολόγθςθ του περιεχομζνου τθσ ερευνθτικισ ζκκεςθσ, τθν αξιολόγθςθσ τθσ γλϊςςασ και τθσ δομισ τθσ ερευνθτικισ ζκκεςθσ και τθν αξιολόγθςθ τθσ δθμόςιασ παρουςίαςθσ τθσ ομαδικισ εργαςίασ. Στθ ςυνζχεια το κακζνα από αυτά αναλφεται με τθ ςειρά του ςε ζνα ςφνολο από περιγραφικζσ υποκλίμακεσ. Ραρακζτοντασ αυτοφςιεσ τισ οδθγίεσ αξιολόγθςθσ, ακολουκεί θ ςφντομθ ανάλυςθ του κάκε επιπζδου ςτισ ιδιαίτερεσ υποκλίμακεσ του. Θ αξιολόγθςθ τθσ ερευνθτικισ διαδικαςίασ αναλφεται 1. ςτθν ανάπτυξθ ερευνθτικϊν ερωτθμάτων 2. ςτθν αιτιολόγθςθ των επιλογϊν και αξιοποίθςθ κατάλλθλων πθγϊν 3. ςτθν αιτιολόγθςθ των επιλογϊν, τθν αξιοποίθςθ και περιγραφι των κατάλλθλων τεχνικϊν και μεκόδων ςυλλογισ δεδομζνων 4. ςτθν αιτιολόγθςθ επιλογϊν και τθν αξιοποίθςθ κατάλλθλων διαδικαςιϊν επεξεργαςίασ δεδομζνων 5. ςτθν κριτικι αποτίμθςθ πθγϊν, μεκόδων, ςυμπεραςμάτων 6. ςτθν αποτελεςματικι αξιοποίθςθ ΤΡΕ ςτθν ζρευνα 7. ςτθ ςυνζπεια μελϊν ομάδασ ωσ προσ τον προγραμματιςμό 8. ςτθ χριςθ μζςων, πόρων και ΤΡΕ Θ αξιολόγθςθ του περιεχομζνου τθσ ερευνθτικισ ζκκεςθσ εξαρτάται από 1. τθν κατοχι ειδικϊν γνϊςεων επί του κζματοσ και των ερευνθτικϊν ερωτθμάτων τισ οποίεσ αξιοποιεί επιτυχϊσ 2. τθν κατανόθςθ εννοιϊν, γενικεφςεων, αρχϊν και κεωριϊν 3. τθν προςζγγιςθ των δεδομζνων τθσ ζρευνασ προσ διαμόρφωςθ κζςεων ομάδασ επί ερευνθτικϊν ερωτθμάτων μζςω αναλφςεων, ςυςχετίςεων και ςυλλογιςμϊν 35

36 4. τθ διατφπωςθ με λογικό και ςυνεκτικό τρόπο των κζςεων τθσ ομάδασ που απαντοφν ςτα ερευνθτικά ερωτιματα βάςει των δεδομζνων 5. τθν αξιοποίθςθ ςυμπεραςματικϊν κζςεων ζρευνασ για τθ διαμόρφωςθ τεκμθριωμζνων απαντιςεων ςτα ερευνθτικά ερωτιματα 6. τθν υπεράςπιςθ των κζςεων τθσ ομάδασ ζναντι εναλλακτικϊν και αντικζτων απόψεων και τον κριτικό ςχολιαςμό τουσ 7. τθ ςυςχζτιςθ κζματοσ και ςυμπεραςμάτων με καταςτάςεισ, προβλιματα και ηθτιματα τθσ πραγματικότθτασ 8. τθν κριτικι αποτίμθςθ των ατομικϊν, ομαδικϊν επιλογϊν και ρόλων Θ αξιολόγθςθ τθσ γλϊςςασ και τθσ δομισ τθσ ερευνθτικισ ζκκεςθσ ζγκειται 1. ςτθ χριςθ όρων και επιςτθμονικισ ονοματολογίασ 2. ςτθ ςαφινεια, τθν ακρίβεια και τθ ροι γλϊςςασ 3. ςτθν εςωτερικι ςυνοχι λόγου 4. ςτθν οργάνωςθ για τθν παράκεςθ γνϊςεων, ιδεϊν, προτάςεων, ςυμπεραςμάτων, ςχολίων 5. ςτθ χριςθ κατάλλθλου είδουσ κειμζνου και του φφουσ για τθν αντίςτοιχθ περίςταςθ επικοινωνίασ 6. ςτθ χριςθ απεικονιςτικϊν ςχθμάτων επιςτιμθσ 7. ςτθν επιμζλεια εκτφπωςθσ τθσ ερευνθτικισ ζκκεςθσ Θ αξιολόγθςθ τθσ δθμόςιασ παρουςίαςθσ τθσ ομαδικισ εργαςίασ ςχετίηεται με 1. τθν ενθμζρωςθ για τθν προβλθματικι και τισ διαδικαςίεσ ζρευνασ 2. τθν ενθμζρωςθ για τα δεδομζνα και τα ςυμπεράςματα ζρευνασ 3. τθ χριςθ γλϊςςασ με άνεςθ εκφοράσ, ορκό τόνο και ςαφι ειρμό κατάλλθλα για παρουςίαςθ 4. τθ χριςθ ςυμπλθρωματικϊν ι πολυτροπικϊν μζςων και ΤΡΕ για τθ ςτιριξθ λόγου και ςτισ κατάλλθλεσ ςτιγμζσ 5. τθ χριςθ χιοφμορ, δθμιουργικότθτασ και παραςτατικότθτασ ςτθ ςωςτι αναλογία και ςτθν κατάλλθλθ ςτιγμι 6. τθν ετοιμότθτα και πλθρότθτα απαντιςεων ςτισ ερωτιςεισ και τα ςχόλια του κοινοφ Θ αξιολόγθςθ των μακθτϊν από τουσ εμπλεκόμενουσ διδάςκοντεσ, όπωσ ιδθ αναφζραμε, γίνεται πρϊτα ςε ομαδικό και ζπειτα ςε ατομικό επίπεδο, λαμβάνοντασ αντίςτοιχα υπόψθ τον ομαδικό φάκελο και θμερολόγιο και τον ατομικό φάκελο και θμερολόγιο. Ενϊ, ςφμφωνα με τα παραπάνω, άλλεσ ςθμαντικζσ παράμετροι ςτθν αξιολόγθςθ είναι, θ ενεργόσ ςυμμετοχι ςτισ ομαδικζσ διαδικαςίεσ και δράςεισ και θ παρουςίαςθ τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ ςτθν τελικι θμερίδα. Με λίγα λόγια, ςτθ μζκοδο project αποδίδεται εξίςου ανάλογθ ςθμαςία ςτθν πορεία και ςτο τελικό αποτζλεςμα. 36

37 Δεφτερο μζροσ Το δεφτερο μζροσ αναφζρεται ςτθν εφαρμογι των Ερευνθτικϊν Εργαςιϊν και περιλαμβάνει τισ προτάςεισ των Ερευνθτικϊν Εργαςιϊν με κζματα Αςτρονομίασ. 37

38 3 Επιςκόπθςθ των ερευνθτικών εργαςιών με κζματα αςτρονομίασ Πταν θ μζκοδοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν, που είναι γνωςτι και ωσ μζκοδοσ project, ειςιχκθ ωσ μάκθμα ςτθν πρϊτθ τάξθ του λυκείου πριν λίγα χρόνια προκάλεςε ταυτόχρονα αιςιοδοξία και αναςτάτωςθ ςτθν ελλθνικι εκπαιδευτικι κοινότθτα. Αιςιοδοξία γιατί προοικονομεί τθν πολυπόκθτθ αναδόμθςθ και τον εκςυγχρονιςμό του εκπαιδευτικοφ ςυςτιματοσ. Αναςτάτωςθ γιατί, όπωσ κακετί καινοφριο, προχποκζτει αλλαγζσ και ςτερείται εξοικείωςθσ. Από τότε πολλά ζχουν γραφτεί και, ακόμθ περιςςότερα, ζχουν ειπωκεί ςχετικά με τα δυνατά ι τα αδφναμα ςθμεία τθσ μεκόδου, τα αναμενόμενα οφζλθ και τισ δυςκολίεσ εφαρμογισ τθσ μεκόδου. Ωςτόςο, ο καλφτεροσ τρόποσ για να προβεί κανείσ ςε αξιολόγθςθ είναι θ δοκιμι. Ζτςι, θ διερεφνθςθ τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν γίνεται μζςω του ςχεδιαςμοφ προτεινόμενων ερευνθτικϊν εργαςιϊν, με κζματα που εμπίπτουν ςτο αντικείμενο τθσ αςτρονομίασ, και τθν ενδεικτικι εκτζλεςθ οριςμζνων τμθμάτων τουσ. Θ ολοκλθρωτικι εφαρμογι του ςυνόλου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν αναμζνεται να γίνει ςτθ ςυνζχεια από μακθτζσ ςτο περιβάλλον μιασ πραγματικισ τάξθσ και υπό τισ ρεαλιςτικζσ ςυνκικεσ του αντίςτοιχου μακιματοσ. Επομζνωσ, τόςο θ κεματολογία όςο και θ διάκρωςθ των επιμζρουσ εργαςιϊν αποτελοφν αντικείμενα προσ ςυηιτθςθ και προςαρμογι ςτισ ιδιαίτερεσ ανάγκεσ και επικυμίεσ των εκάςτοτε μακθτϊν και των διδαςκόντων τουσ. Οι διδακτικοί ςτόχοι, οι υποχρεϊςεισ των μακθτϊν, ατομικζσ ι ομαδικζσ, και των διδαςκόντων, οι ςχζςεισ με τα άλλα μακιματα και το προτεινόμενο τεχνολογικό υλικό που χρειάηεται είναι κοινά ςε όλεσ τισ εργαςίεσ και παρατίκενται ςτθ ςυνζχεια. 3.1 Διδακτικοί ςτόχοι Τθν πρϊτθ κατθγορία διδακτικϊν ςτόχων αποτελοφν οι εκπαιδευτικοί ςτόχοι, δθλαδι οι ςτόχοι που ςχετίηονται με τισ μακθςιακζσ γνϊςεισ και ικανότθτεσ. Σφμφωνα με αυτοφσ, οι μακθτζσ καλοφνται να γνωρίςουν τα φυςικά μεγζκθ και τισ βαςικζσ αρχζσ τθσ φυςικισ να μάκουν να περιγράφουν τα φυςικά προβλιματα με μακθματικζσ ζννοιεσ να μποροφν να αναφζρουν, να διατυπϊνουν, να εφαρμόηουν και να ςυνδυάηουν τουσ φυςικοφσ νόμουσ προκειμζνου να επιλφουν προβλιματα να μάκουν να αναηθτοφν, να διαχειρίηονται, να καταγράφουν, να διαχωρίηουν, να αξιολογοφν και να επεξεργάηονται πλθροφορίεσ να κάνουν μετριςεισ και υπολογιςμοφσ να εξαςκθκοφν ςτθ χριςθ τθσ νζασ τεχνολογίασ για εκπαιδευτικοφσ και ερευνθτικοφσ ςκοποφσ 38

39 να δθμιουργιςουν και να παρουςιάςουν μια ερευνθτικι εργαςία ςφμφωνα με τισ οδθγίεσ του αντίςτοιχου μακιματοσ Τθ δεφτερθ κατθγορία ςτόχων ςυμπλθρϊνουν οι ερευνθτικοί ςτόχοι, δθλαδι εκείνοι που αφοροφν ςτισ επικυμθτζσ ικανότθτεσ των μακθτϊν μετά τθν εναςχόλθςι τουσ με τθν ερευνθτικι διαδικαςία. Εδϊ οι μακθτζσ καλοφνται να γνωρίςουν και να μάκουν να εφαρμόηουν τθν επιςτθμονικι μζκοδο να αναπτφξουν τθν παρατθρθτικότθτα τουσ και τθν ικανότθτα να χρθςιμοποιοφν τισ αιςκιςεισ και τισ γνϊςεισ τουσ ϊςτε να ερμθνεφςουν ζνα φυςικό φαινόμενο να κάνουν υποκζςεισ να διαμορφϊςουν μια κεωρία προκειμζνου να ερμθνεφςουν τισ παρατθριςεισ τουσ να ςχεδιάςουν πειράματα με τα οποία κα ελζγχουν τθν ιςχφ τθσ κεωρίασ τουσ και να προβλζπουν τα αποτελζςματά τουσ να διαχειριςτοφν μοντζλα να καταλιξουν και να αξιολογιςουν τα ςυμπεράςματά τουσ Θ τρίτθ κατθγορία ςτόχων είναι οι κοινωνικοί ςτόχοι, δθλαδι αυτοί που αναφζρονται ςτισ κοινωνικζσ δεξιότθτεσ του ατόμου. Σε αυτοφσ οι μακθτζσ καλοφνται να αναπτφξουν κριτικι ςκζψθ ϊςτε να μποροφν να αναλφουν, να επιλφουν και να αξιολογοφν κακθμερινά προβλιματα να αποκτιςουν αυτοπεποίκθςθ, αποφαςιςτικότθτα και αλλθλοςεβαςμό να κοινωνικοποιθκοφν μζςω του διαλόγου και τθσ ςυνεργαςίασ να βελτιϊςουν τισ επικοινωνιακζσ τουσ δεξιότθτεσ, όπωσ τον προφορικό και γραπτό λόγο να ςυνειδθτοποιιςουν τθ ςθμαςία τθσ περιζργειασ και τθσ φανταςίασ ςτθ δθμιουργικότθτα να γνωρίςουν τθν ιςτορία τθσ επιςτιμθσ ϊςτε να μελετιςουν τθν επιρροι των κοινωνικϊν και πολιτιςτικϊν ςυνκθκϊν τθσ κάκε εποχισ ςτθν εξζλιξι τθσ, κακϊσ και τθν επιρροι τθσ επιςτιμθσ ςτο ςθμερινό τρόπο ςκζψθσ να αντιλθφκοφν τθ ςφνδεςθ μεταξφ τθσ επιςτιμθσ και τθσ τεχνολογίασ ςτθ ςφγχρονθ κακθμερινότθτα να ανακαλφψουν νζα ενδιαφζροντα και κλίςεισ ωσ προσ τουσ διάφορουσ επιςτθμονικοφσ τομείσ Θ τζταρτθ, και τελευταία, κατθγορία ςτόχων περιλαμβάνει τουσ ειδικοφσ ςτόχουσ, δθλαδι εκείνουσ που ςχετίηονται αποκλειςτικά με τισ ςυγκεκριμζνεσ ερευνθτικζσ εργαςίεσ. Συγκεκριμζνα οι μακθτζσ καλοφνται να εφαρμόςουν τθν επιςτθμονικι μζκοδο ςτο χϊρο τθσ αςτρονομίασ να εξοικειωκοφν με τισ αςτρονομικζσ ζννοιεσ και τισ αντίςτοιχεσ μεκόδουσ παρατιρθςθσ 39

40 να γνωρίςουν και να χρθςιμοποιιςουν αςτρονομικά όργανα να κάνουν παρατθριςεισ ςτο φυςικό χϊρο να εξάγουν αποτελζςματα από τισ παρατθριςεισ και τα πειράματά τουσ και να καταςκευάςουν διαγράμματα ι μοντζλα προκειμζνου να τα ερμθνεφςουν να επαναλάβουν γνωςτά πειράματα να αξιολογιςουν το ρόλο τθσ αςτρονομίασ ςτθν εξζλιξθ τθσ επιςτιμθσ και τθ ςθμαςία τθσ ςτο ςφγχρονο τρόπο ηωισ 3.2 Τποχρεώςεισ μακθτών Οι μακθτζσ 10 αναλαμβάνοντασ να υλοποιιςουν τθν ερευνθτικι εργαςία αναλαμβάνουν ταυτόχρονα, ςφμφωνα με τισ οδθγίεσ του μακιματοσ, και τισ παρακάτω ατομικζσ υποχρεϊςεισ να ςυνεργάηεται αρμονικά με τα μζλθ τθσ ομάδασ του, να προςφζρει και να ηθτά βοικεια και να ςυμμετζχει ενεργά ςε κάκε ςτάδιο τθσ ζρευνασ να κρατά ατομικό θμερολόγιο, ςτο οποίο να καταγράφει τισ προςωπικζσ του εμπειρίεσ από τθν κακθμερινι επαφι με τα άλλα μζλθ τθσ ομάδασ και τθν πρόοδο που ςθμειϊνει ςτισ ατομικζσ υποχρεϊςεισ του να διατθρεί προςωπικό φάκελο με τα ςτοιχεία που ζχει ςυλλζξει ο ίδιοσ να ςυμβάλει ςτθ ςυμπλιρωςθ και τθν οργάνωςθ του ομαδικοφ φακζλου και να ςτθν τιρθςθ του θμερολογίου τθσ ομάδασ να ςυμμετζχει ςτθ δθμιουργία τθσ ομαδικισ ερευνθτικισ ζκκεςθσ και του τεχνιματοσ και να ςυμμετζχει ςτθν παρουςίαςθ τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ Επιπλζον, κατά τθ διάρκεια εκπόνθςθσ τθσ εργαςίασ, θ κάκε ομάδα οφείλει να οργανϊνει το υλικό που ςυγκζντρωςε από τθν ζρευνά τθσ ςε ομαδικό φάκελο να διατθρεί ομαδικό θμερολόγιο με τισ ομαδικζσ ευκφνεσ και τθν πρόοδο που ςθμειϊνει να ςυντάξει τθν ερευνθτικι ζκκεςθ ςε ζντυπθ και ψθφιακι μορφι να ςυνκζςει κάποιο τζχνθμα (καταςκευι, αφίςα, ιςτοςελίδα, ιςτολόγιο, ταινία μικροφ μικουσ, κεατρικό δρϊμενο, κάποια κοινωνικι δράςθ ι παρζμβαςθ ςε πρόβλθμα τθσ ςχολικισ ι/και τοπικισ κοινωνίασ και γενικϊσ οποιοδιποτε επινόθμα, που ςχετίηεται με τισ κεντρικζσ ιδζεσ του κζματοσ και κα μποροφςε να ςυγκινιςει, να προβλθματίςει, προκαλϊντασ απορία και καυμαςμό) να παρουςιάςει τθν εργαςία τθσ 10 Κεωροφμε ότι οι ομάδεσ που κα αναλάβουν να εκπονιςουν τισ ςυγκεκριμζνεσ ερευνθτικζσ εργαςίεσ είναι ολιγομελείσ (3-5 μακθτζσ). Ταυτόχρονα, ο επιδιωκόμενοσ χρόνοσ εκπόνθςθσ τθσ κάκε ερευνθτικισ εργαςίασ είναι 6-8 εβδομάδεσ. 40

41 να παραδϊςει το παραπάνω υλικό μαηί με τουσ ατομικοφσ φακζλουσ και τα ατομικά θμερολόγια ςτουσ υπεφκυνουσ διδάςκοντεσ ςτο τζλοσ του τετραμινου 3.3 Τποχρεώςεισ διδαςκόντων Ο ρόλοσ του διδάςκοντα ι των διδαςκόντων ςτο μάκθμα των ερευνθτικϊν εργαςιϊν είναι κατά κφριο λόγο ςυμβουλευτικόσ. Οι υπεφκυνοι κακθγθτζσ οφείλουν να μυιςουν τουσ μακθτζσ ςτθν ερευνθτικι διαδικαςία να κακοδθγοφν τουσ μακθτζσ ωσ προσ τθ ςωςτι διατφπωςθ των ερωτθμάτων τουσ να απαντοφν ςτισ ερωτιςεισ τουσ και να τουσ βοθκοφν να αντιμετωπίςουν πικανζσ δυςκολίεσ που κα προκφψουν, χωρίσ ωςτόςο να επεμβαίνουν ςτθ δθμιουργία τθσ εργαςίασ ι να τουσ υπαγορεφουν τισ απαντιςει ςτα ερευνθτικά τουσ ερωτιματα να βοθκοφν ςτθ χριςθ του τεχνολογικοφ υλικοφ (θλεκτρονικοί υπολογιςτζσ, διαδραςτικοί πίνακεσ, λογιςμικό) να ενκαρρφνουν τουσ μακθτζσ ςτθν τιρθςθ του θμερολογίου και ςτθν ενεργι ςυμμετοχι τουσ ςε όλα τα ςτάδια τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ να παραλάβουν το υλικό τθσ κάκε ομάδασ ςτο τζλοσ του τετραμινου και να το αξιολογιςουν ατομικά και ομαδικά ςφμφωνα με τισ αντίςτοιχεσ οδθγίεσ να δθμοςιεφςουν τθν ερευνθτικι εργαςία τθσ κάκε ομάδασ ςτθν ιςτοςελίδα του ςχολείου 3.4 φνδεςθ με άλλα μακιματα Οι ςυγκεκριμζνεσ ερευνθτικζσ εργαςίεσ εμπίπτουν ςτον κφκλο «Μακθματικά, Φυςικζσ επιςτιμεσ και Τεχνολογία». Το κζμα τθσ κάκε εργαςίασ αφορά κυρίωσ ςτο γνωςτικό αντικείμενο του μακιματοσ τθσ φυςικισ, αλλά ςχετίηεται επίςθσ με τα μακθματικά (διατφπωςθ μακθματικϊν ςχζςεων που περιγράφουν φυςικοφσ νόμουσ, μακθματικζσ πράξεισ, γεωμετρία, διαγράμματα) με τθν πλθροφορικι (χριςθ θλεκτρονικοφ υπολογιςτι τόςο για τισ ανάγκεσ τθσ αναηιτθςθσ πλθροφοριϊν και τθσ εκπόνθςθσ πειραμάτων μζςω προςομοιϊςεων, όςο και για τθ ςφνταξθ τθσ ερευνθτικισ ζκκεςθσ και τθν παρουςίαςθ τθσ ερευνθτικισ εργαςίασ) με τθν τεχνολογία (δθμιουργία τεχνιματοσ) με τθν ζκφραςθ ζκκεςθ (ικανότθτεσ προφορικοφ και γραπτοφ λόγου ςτα διάφορα ςτάδια τθσ εργαςίασ) 41

42 3.5 Σεχνολογικό υλικό Στισ προτεινόμενεσ ερευνθτικζσ εργαςίεσ, για τθν καλφτερθ κατανόθςθ του αντικειμζνου τθσ αςτρονομίασ κακϊσ και για τθ ςυλλογι παρατθριςεων, τθ διεξαγωγι πειραμάτων και τθ δθμιουργία τεχνιματοσ, κα μποροφςαν να χρθςιμοποιθκοφν τα παρακάτω προγράμματα Stellarium ( Virtual moon atlas ( Helioviewer ( Celestia ( NAAP - The Nebraska Astronomy Applet Project ( 4 Προτάςεισ ερευνθτικών εργαςιών με κζματα αςτρονομίασ Στθ ςυνζχεια ακολουκοφν προτάςεισ ερευνθτικϊν εργαςιϊν με κζματα εμπνευςμζνα από τον τομζα τθσ αςτρονομίασ. Κακεμιά από τισ προτάςεισ δομείται ςε δφο άξονεσ, αρχικά παρζχει οριςμζνεσ χριςιμεσ πλθροφορίεσ ϊςτε να ειςάγει τουσ μακθτζσ ςτο εκάςτοτε κζμα και ζπειτα παρακζτει ζναν αρικμό ερωτιςεων, ϊςτε να κακοδθγιςει τθν ζρευνα. Ραρόλα αυτά, όπωσ ιδθ αναφζρκθκε νωρίτερα, οι υποδείξεισ και τα ερωτιματα των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ςε καμία περίπτωςθ δεν παρουςιάηουν περιοριςτικό χαρακτιρα, αλλά αντίκετα ζχουν διατυπωκεί με τθ μορφι προτάςεων, φιλοδοξϊντασ να αποτελζςουν εφαλτιριο για τθν ανάπτυξθ ι τθν αναμόρφωςι τουσ. 42

43 4.1 Ουράνια ςφαίρα Σκοπόσ: Ραρατθριςτε τισ κινιςεισ των ουράνιων ςωμάτων, όπωσ φαίνονται από τθ Γθ. Εξοικειωκείτε με τισ κζςεισ και τισ ςυντεταγμζνεσ τουσ. Καταςκευάςτε τθ δικι ςασ ουράνια ςφαίρα. Ρροςδιορίςτε το χρόνο και προςανατολιςτείτε με τα άςτρα. Υλικό: Στθν άςκθςθ αυτι κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τθν ουράνια ςφαίρα και τθ χριςθ τθσ, κακϊσ και για ζνα ι δφο ςυςτιματα ςυντεταγμζνων. Επιπλζον, κα δίνουμε οδθγίεσ καταςκευισ μιασ ουράνιασ ςφαίρασ. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ τθν εφρεςθ τθσ κζςθσ και τθν περιγραφι τθσ τροχιάσ του Ιλιου, τθσ Σελινθσ και κάποιων χαρακτθριςτικϊν αςτεριςμϊν ςε ςυγκεκριμζνεσ θμερομθνίεσ, πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα που κα καταςκευάςουν. Στθριηόμενοι ςε αυτά κα πρζπει να μποροφν να προςδιορίςουν τθν ζννοια τθσ θμζρασ, τθσ νφχτασ και των εποχϊν ςτισ διάφορεσ περιοχζσ τθσ Γθσ, όπωσ επίςθσ και να μποροφν να προςανατολιςτοφν ςτο φυςικό χϊρο. Θ άςκθςθ κα βαςίηεται ςε δικζσ τουσ φυςικζσ παρατθριςεισ. 43

44 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Θ κζςθ ενόσ αντικειμζνου ςτθ γθ, όπωσ είναι ιδθ γνωςτό, προςδιορίηεται με βάςθ τισ γεωγραφικζσ του ςυντεταγμζνεσ, δθλαδι το γεωγραφικό μικοσ και πλάτοσ. Αντίςτοιχα, προκειμζνου να προςδιορίςουμε τθ κζςθ και να μελετιςουμε τθν κίνθςθ ενόσ ςϊματοσ ςτον ουράνιο κόλο, πρζπει να ορίςουμε και ςε αυτόν ζνα ςφςτθμα ςυντεταγμζνων. Ζτςι, χρθςιμοποιοφμε τθν ζννοια τθσ ουράνιασ ςφαίρασ. Θ ουράνια ςφαίρα είναι μια νοθτι ςφαίρα με κζντρο τον εκάςτοτε παρατθρθτι και αυκαίρετθ αλλά ςτακερι ακτίνα. Μπορεί, λοιπόν, κάλλιςτα να είναι μια ςφαίρα με κζντρο εςάσ και ακτίνα μζχρι τα αςτζρια. Ρροςοχι, ςε αυτι τθν προςζγγιςθ, δε λαμβάνουμε υπόψθ μασ τισ πραγματικζσ αποςτάςεισ. Αντίκετα, κεωροφμε πωσ όλα τα ουράνια ςϊματα απζχουν το ίδιο και ςυνεπϊσ κινοφνται πάνω ςτθν επιφάνεια τθσ ουράνιασ ςφαίρασ. Εικόνα 1: Ουράνιοσ κόλοσ Εναλλακτικά, ςκεφτείτε ότι μποροφμε να ορίςουμε διάφορεσ ομόκεντρεσ ουράνιεσ ςφαίρεσ, με κζντρο τον παρατθρθτι και ακτίνα τθν απόςταςι του από το εκάςτοτε παρατθροφμενο ςϊμα. Άλλωςτε, θ ουράνια ςφαίρα ζχει να κάνει με το πϊσ βλζπουμε εμείσ τον ουρανό κοιτάηοντασ ψθλά και όχι με το πϊσ είναι δομθμζνο το ςφμπαν ςτθν πραγματικότθτα. Ράνω ςτθν ουράνια ςφαίρα μποροφμε να ορίςουμε διάφορα ςυςτιματα ςυντεταγμζνων ανάλογα με τισ παρατθριςεισ που κζλουμε να κάνουμε και, κατά ςυνζπεια, με τουσ βαςικοφσ κφκλουσ που κα επιλζξουμε κάκε φορά. Ωςτόςο, ςε κάκε ςφςτθμα ουράνιων ςυντεταγμζνων υπάρχουν τα εξισ χαρακτθριςτικά ςθμεία 44

45 το ηενίκ, που είναι το άνω ςθμείο τομισ τθσ ουράνιασ ςφαίρασ με τθν κάκετθ ςτο επίπεδο του ορίηοντα (πρακτικά, το ανϊτερο ςθμείο πάνω από το κεφάλι του παρατθρθτι) το ναδίρ, που είναι το κάτω ςθμείο τομισ τθσ ουράνιασ ςφαίρασ με τθν κάκετθ ςτο επίπεδο του ορίηοντα (πρακτικά, το κατϊτερο ςθμείο κάτω από τα πόδια του παρατθρθτι) ο βόρειοσ ουράνιοσ πόλοσ, που είναι το ςθμείο τομισ τθσ ουράνιασ ςφαίρασ με τον άξονα περιςτροφισ τθσ γθσ, αν τον προεκτείνουμε πζρα από το βόρειο πόλο νότιοσ ουράνιοσ πόλοσ, που είναι το ςθμείο τομισ τθσ ουράνιασ ςφαίρασ με τον άξονα περιςτροφισ τθσ γθσ, αν τον προεκτείνουμε πζρα από τον νότιο πόλο τα χαρακτθριςτικά ςθμεία του ορίηοντα, χρθςιμοποιοφνται κυρίωσ ο βορράσ και ο νότοσ, ενϊ λιγότερο θ ανατολι και θ δφςθ, αφοφ μασ ενδιαφζρουν τα ςυγκεκριμζνα ςθμεία ανατολισ και δφςθσ του κάκε ουράνιου αντικειμζνου Μπορείτε να καταςκευάςετε ζνα δικό ςασ μοντζλο τθσ ουράνιασ ςφαίρασ χρθςιμοποιϊντασ τισ αναλυτικζσ οδθγίεσ ςτο παράρτθμα Α. Στθ ςυνζχεια αναφζρονται, ενδεικτικά, τρία από τα πιο δθμοφιλι και χριςιμα ςυςτιματα ουράνιων ςυντεταγμζνων. Οριηόντιεσ ςυντεταγμζνεσ Ζνα από τα πιο εφχρθςτα ςυςτιματα ςυντεταγμζνων είναι το ςφςτθμα των οριηόντιων ςυντεταγμζνων (Α, υ), που ζχει ωσ βαςικοφσ κφκλουσ τον ορίηοντα και το μεςθμβρινό του τόπου. Σε αυτό το ςφςτθμα θ κζςθ ενόσ ουράνιου αντικειμζνου προςδιορίηεται πλιρωσ από δφο τόξα, το αηιμοφκιο Α (0 ο -360 ο ), που μετριζται πάνω ςτον ορίηοντα με αρχι μζτρθςθσ το Νότο, και Εικόνα 2: Οριηόντιεσ ςυντεταγμζνεσ 45

46 το φψοσ υ (0 ο -90 ο ), που μετριζται πάνω ςτο μεςθμβρινό του τόπου με αρχι τον ορίηοντα. Κάποιεσ χαρακτθριςτικζσ κζςεισ ενόσ ουράνιου αντικειμζνου πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα, με βάςθ τισ οριηόντιεσ ςυντεταγμζνεσ, είναι το ςθμείο ανατολισ, δθλαδι το ςθμείο ςτο οποίο θ τροχιά του ςϊματοσ τζμνει τον ορίηοντα, κακϊσ το ςϊμα κατευκφνεται πάνω από το επίπεδό του το ςθμείο δφςθσ, δθλαδι το ςθμείο ςτο οποίο θ τροχιά του ςϊματοσ τζμνει τον ορίηοντα, κακϊσ το ςϊμα κατευκφνεται κάτω από το επίπεδό του το ςθμείο άνω μεςουράνθςθσ, δθλαδι το ςθμείο ςτο οποίο θ τροχιά του ςϊματοσ τζμνει το μεςθμβρινό του τόπου πάνω από τον ορίηοντα (ςτο ςθμείο τθσ άνω μεςουράνθςθσ ο αςτζρασ ζχει το μζγιςτο φψοσ) τα ςθμεία άνω και κάτω μεςουράνθςθσ, δθλαδι το ςθμείο ςτο οποίο θ τροχιά του ςϊματοσ τζμνει το μεςθμβρινό του τόπου κάτω από τον ορίηοντα Λςθμερινζσ ςυντεταγμζνεσ Ζνα άλλο ςφςτθμα ουράνιων ςυντεταγμζνων είναι οι ιςθμερινζσ ςυντεταγμζνεσ (Θ, δ), με βαςικοφσ κφκλουσ τον ουράνιο ιςθμερινό και τον ωριαίο του αςτζρα. Στο ςφςτθμα των ιςθμερινϊν ςυντεταγμζνων θ κζςθ ενόσ τυχαίου ουράνιου αντικειμζνου προςδιορίηεται πλιρωσ από δφο διαφορετικά τόξα, τθν ωριαία γωνία Θ (0 ο -360 ο ), θ οποία Εικόνα 3: Ιςθμερινζσ ςυντεταγμζνεσ μετριζται πάνω ςτον ιςθμερινό με αρχι μζτρθςθσ το μεςθμβρινό του τόπου, και τθν απόκλιςθ δ (0 ο -90 ο ), που μετριζται πάνω ςτον ωριαίο του ςϊματοσ με αρχι τον ιςθμερινό. 46

47 Ουρανογραφικζσ ςυντεταγμζνεσ Ζνα ακόμθ ςφςτθμα ςυντεταγμζνων είναι αυτό των ουρανογραφικϊν ςυντεταγμζνων (α, δ), με βαςικοφσ κφκλουσ τον ουράνιο ιςθμερινό και τον ωριαίο του εαρινοφ ιςθμερινοφ ςθμείου γ. Το ςθμείο γ είναι ζνα από τα δφο ςθμεία ςτα οποία τζμνονται θ εκλειπτικι, δθλαδι θ φαινόμενθ θλιακι τροχιά πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα, και ο ουράνιοσ ιςθμερινόσ. Εδϊ θ κζςθ ενόσ ουράνιου αντικειμζνου προςδιορίηεται από τθν ορκι αναφορά α (0 h - 24 h ), που μετριζται πάνω ςτον ουράνιο ιςθμερινό με αρχι Εικόνα 4: Ουρανογραφικζσ ςυντεταγμζνεσ μζτρθςθσ το ςθμείο γ, και τθν απόκλιςθ δ (0 ο -90 ο ), που μετριζται πάνω ςτον ωριαίο με αρχι τον ουράνιο ιςθμερινό. 47

48 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Χρθςιμοποιιςτε μια πυξίδα για να προςανατολιςτείτε αρχικά ςτο φυςικό χϊρο. Ρροςπακιςτε να εντοπίςετε χαρακτθριςτικοφσ αςτεριςμοφσ (όπωσ θ Μεγάλθσ Άρκτοσ και θ Καςςιόπθ) κακϊσ και τον πολικό αςτζρα. Ρροςδιορίςτε τθ κζςθ τουσ ςτο μοντζλο τθσ ουράνιασ ςφαίρασ. 2. Ραρατθριςτε τθν θμεριςια τροχιά του ιλιου και τθσ Σελινθσ και προςπακιςτε να τθν αναπαραςτιςετε ςτο μοντζλο τθσ ουράνιασ ςφαίρασ με βάςθ τα ςτοιχεία που ςυλλζξατε. Επαναλάβετε τθ διαδικαςία για μία διαφορετικι μζρα, ςυγκρίνετε τισ τροχιζσ και ςχολιάςτε τισ παρατθριςεισ ςασ. 3. Επεκτείνετε τθ δραςτθριότθτα τθσ θλιακισ παρατιρθςθσ για ζνα μινα. a. Ροια ιταν θ μζρα με τθ μεγαλφτερθ διάρκεια και πόςθ ιταν αυτι; b. Ροια ιταν αντίςτοιχα θ μζρα με τθ μικρότερθ διάρκεια και πόςθ ιταν αυτι; c. Ροια είναι θ μζρα με τθ μεγαλφτερθ και τθ μικρότερθ διάρκεια του ζτουσ ςτον τόπο ςασ; Ρροτείνετε τρόπουσ για να υπολογίςουμε τθ διάρκειά τουσ. d. Ο ιλιοσ ανατζλλει και δφει ακριβϊσ τθν ίδια ϊρα ςε κάκε μζροσ τθσ χϊρασ μασ; Γιατί ςυμβαίνει αυτό; e. Με ποιο τρόπο μεταβάλλονται τα ςθμεία ανατολισ και δφςθσ από μζρα ςε μζρα; Ρϊσ εξθγείτε αυτι τθν αλλαγι; 4. Επεκτείνετε τισ παρατθριςεισ ςασ ςτθ διάρκεια ενόσ ζτουσ (με τθ βοικεια προςομοίωςθσ) και ηωγραφίςτε τθν ετιςια θλιακι τροχιά, αφοφ προςδιορίςετε τα απαραίτθτα ςτοιχεία. Τι διαφορετικό υπάρχει ςε ςχζςθ με τθν προθγοφμενθ εφαρμογι; 5. Ρροςπακιςτε να ερμθνεφςετε τθν κίνθςθ τθσ γθσ γφρω από τον ιλιο, ςφμφωνα με τα ςτοιχεία που ςυλλζξατε. Καταςκευάςτε ζνα μοντζλο, προκειμζνου να εξθγιςετε τισ ςκζψεισ ςασ. Μπορείτε να ερμθνεφςετε το φαινόμενο των εποχϊν; 48

49 4.2 Ηλιακό ςφςτθμα Σκοπόσ: Εξερευνιςτε τισ κινιςεισ των ςωμάτων του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ. Δείτε πϊσ κινοφνται ο Ιλιοσ, θ Γθ, Σελινθ, οι πλανιτεσ και οι δορυφόροι τουσ και υπολογίςτε τισ δυνάμεισ που αςκοφνται μεταξφ τουσ. Ερμθνεφςτε και προβλζψτε παρατθριςιμα φαινόμενα, όπωσ οι φάςεισ και οι εκλείψεισ. Καταςκευάςτε ζνα κινοφμενο μοντζλο του θλιακοφ ςυςτιματοσ (orrery). Υλικό: Στθν άςκθςθ αυτι κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τθ δομι, τισ διαςτάςεισ και τισ κινιςεισ των ςωμάτων του θλιακοφ ςυςτιματοσ. Επιπλζον, κα παρζχουμε οδθγίεσ για τθν καταςκευι ενόσ κινοφμενου μοντζλου του θλιακοφ ςυςτιματοσ. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ τθ ςυςχζτιςθ των παραπάνω δεδομζνων με τισ επίγειεσ παρατθριςεισ και τθν ερμθνεία απλϊν παρατθριςιμων φαινομζνων, όπωσ οι φάςεισ και οι εκλείψεισ, με τθ βοικεια του μοντζλου του θλιακοφ ςυςτιματοσ. Ενδεχομζνωσ μποροφμε να ηθτιςουμε και τισ προβλζψεισ τουσ για τισ κλιματικζσ ςυνκικεσ ςτθν επιφάνεια των πλανθτϊν. 49

50 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Κάκε ςχθματιςμόσ ενόσ ι περιςςότερων αςτζρων και άλλων ουράνιων ςωμάτων που περιςτρζφονται γφρω τουσ, και αλλθλεπιδροφν μζςω βαρυτικϊν δυνάμεων, ονομάηεται αςτρικό ςφςτθμα. Το δικό μασ αςτρικό ςφςτθμα, δθλαδι αυτό ςτο οποίο ανικει θ Γθ, ονομάηεται πιο ςυγκεκριμζνα θλιακό ςφςτθμα. Το θλιακό μασ ςφςτθμα γεννικθκε πριν από περίπου 5 διςεκατομμφρια χρόνια, όταν θ κατάρρευςθ του θλιακοφ νεφελϊματοσ δθμιοφργθςε τον Ιλιο. Βρίςκεται ςε απόςταςθ 26 χιλιάδων ετϊν φωτόσ από το κζντρο του Γαλαξία (1ly=9, m) και εκτείνεται ςε ακτίνα μερικϊν δεκάδων αςτρονομικϊν μονάδων (1AU=1, m). Αποτελείται από ζναν αςτζρα, τον Ιλιο, οκτϊ πλανιτεσ με τουσ δορυφόρουσ τουσ, αςτεροειδείσ, κομιτεσ, κακϊσ και διάφορα άλλα αςτρικά αντικείμενα μικρότερων διαςτάςεων. Εικόνα 1: ώματα του θλιακοφ ςυςτιματοσ Στο κζντρο του ςυςτιματοσ βρίςκεται ο Ιλιοσ, ζνασ κανονικόσ κίτρινοσ νάνοσ αςτζρασ με φαςματικό τφπο G2 V, που ζχει ακτίνα ίςθ με R o =6, m και κερμοκραςία 5800Κ. Κατά το μεγαλφτερο ποςοςτό αποτελείται από υδρογόνο και λιγότερο από ιλιο, ενϊ ηυγίηει περίπου Μ ο =1, kg και αποτελεί το 99,8% τθσ ςυνολικισ μάηασ του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ. Ο Ιλιοσ αποτελεί επίςθσ τθ βαςικι πθγι φωτόσ και ενζργειασ ςτο θλιακό ςφςτθμα, κακϊσ οι κερμοπυρθνικζσ αντιδράςεισ ςφντθξθσ ςτο εςωτερικό του, κατά τισ οποίεσ μετατρζπει το υδρογόνο ςε ιλιο, του επιτρζπουν να παράγει ενζργεια με ρυκμό 276,5 W/m 3. Γφρω από αυτόν και Εικόνα 2: Ήλιοσ υπό τθν επίδραςθ του βαρυτικοφ του 50

51 πεδίου περιφζρονται όλα τα υπόλοιπα ςϊματα του ςυςτιματοσ. Εκείνα με τθ μεγαλφτερθ μάηα είναι οι πλανιτεσ, οι οποίοι κινοφνται ςε ελλειπτικζσ τροχιζσ ςχεδόν πάνω ςτο επίπεδο τθσ εκλειπτικισ. (Θ εκλειπτικι είναι το επίπεδο που ορίηει θ τροχιά τθσ Γθσ γφρω από τον Ιλιο και ταυτίηεται κατά μεγάλο ποςοςτό με το επίπεδο του θλιακοφ ιςθμερινοφ.) Ο πιο κοντινόσ πλανιτθσ ςτον Ιλιο είναι ο Ερμισ, που απζχει από αυτόν περίπου 0,39AU και κινείται ςε ελλειπτικι τροχιά με μεγάλθ εκκεντρότθτα ίςθ με e=0,2. Ταυτόχρονα είναι ο μικρότεροσ πλανιτθσ, με μάηα που ιςοφται με το 5,5% τθσ γιινθσ μάηασ και ακτίνα 2439 km, και εκείνοσ με τισ μεγαλφτερεσ κερμοκραςιακζσ διαφορζσ, αφοφ θ κερμοκραςία ςτθν επιφάνειά του ποικίλει από 80Κ ωσ 700Κ. Ο Ερμισ εκτελεί μια πλιρθ περιφορά γφρω από τον Ιλιο ςε 88 γιινεσ μζρεσ, ωςτόςο θ θλιακι του μζρα Εικόνα 3: Ερμισ ιςοφται με 176 γιινεσ μζρεσ, δθλαδι μία θμζρα ςε αυτόν διαρκεί δφο χρόνια! Θ χθμικι ςφςταςθ του πλανιτθ είναι μεταλλικι, αφοφ ο πυρινασ του αποτελείται κυρίωσ από ςίδθρο και νικζλιο. Επιπλζον, θ μικρι απόςταςθ από τον Ιλιο δικαιολογεί τθν φπαρξθ πλικουσ κρατιρων ςτθν επιφάνεια του, κακϊσ και τθν ζλλειψθ ατμόςφαιρασ. Τζλοσ, ςε αυτι οφείλεται θ μεγάλθ δυςκολία παρατιρθςθσ του πλανιτθ από τθ Γθ. Αμζςωσ μετά τον Ερμι και ςε απόςταςθ 0,72 AU από τον Ιλιο κινείται ςε ςχεδόν κυκλικι τροχιά (e=0,007) ο δεφτεροσ εςωτερικόσ πλανιτθσ, θ Αφροδίτθ. Θ μάηα τθσ Αφροδίτθσ ιςοφται με το 81,5% τθσ γιινθσ μάηασ και θ ακτίνα τθσ είναι 6051 km, με αποτζλεςμα ςυχνά να αναφζρεται ωσ αδελφόσ πλανιτθσ τθσ Γθσ. Θ χθμικι τθσ ςφςταςθ είναι επίςθσ παρόμοια με αυτι τθσ Γθσ, όμωσ θ υψθλι κερμοκραςία των 735Κ και το πλικοσ των θφαιςτείων ςτθν επιφάνεια τθσ ςε Εικόνα 4: Αφροδίτθ ςυνδυαςμό με τθν εξαιρετικά πυκνι ατμόςφαιρα τθσ αποτρζπουν περαιτζρω ςυγκρίςεισ. Θ Αφροδίτθ περιςτρζφεται γφρω από τον άξονά τθσ κατά τθν ανάδρομθ φορά (από τα ανατολικά προσ τα δυτικά) και ςυμπλθρϊνει μια πλιρθ περιφορά κάκε 243 μζρεσ, ενϊ θ δικι τθσ μζρα 51

52 ιςοφται με 116 γιινεσ μζρεσ. Τζλοσ, θ Αφροδίτθ αποτελεί το πιο λαμπρό αντικείμενο ςτο νυχτερινό ουρανό, όπου εμφανίηεται λίγο πριν τθν ανατολι ι λίγο μετά τθ δφςθ του Ιλιου, οπότε αντίςτοιχα ονομάηεται Αυγερινόσ ι Αποςπερίτθσ, και ςυνεπϊσ χρθςιμοποιείται ςυχνά ωσ ςθμείο προςανατολιςμοφ. Ο επόμενοσ κατά ςειρά πλανιτθσ είναι θ Γθ, που βρίςκεται ςε απόςταςθ περίπου 1 AU από τον Ιλιο και κινείται ςε ελαφρά ελλειπτικι τροχιά εκκεντρότθτασ e=0,02. Θ μάηα τθσ Γθσ είναι 5, kg και θ μζςθ ακτίνα τθσ 6371km. Ο πυρινασ τθσ αποτελείται κατά κφριο λόγο από ςίδθρο, νικζλιο και πυρίτιο, ενϊ το Εικόνα 5: Γθ και ελινθ 70% τθσ επιφάνειάσ τθσ καλφπτεται από νερό. Θ κζςθ τθσ ευνόθςε τθ ςυγκράτθςθ τθσ ατμόςφαιρασ, με 78% άηωτο και 21% οξυγόνο, θ οποία με τθ ςειρά τθσ ςε ςυνδυαςμό με τθ μαγνθτόςφαιρα και με κερμοκραςίεσ των 184Κ ωσ 331Κ ευνόθςε τθν ανάπτυξθ τθσ ηωισ. Θ Γθ περιςτρζφεται γφρω από τον εαυτό τθσ μία φορά κάκε 24h, ενϊ ταυτόχρονα εκτελεί μία πλιρθ περιφορά γφρω από τον Ιλιο ςε 365,25 μζρεσ. Θ Γθ διακζτει επίςθσ ζνα φυςικό δορυφόρο, τθ Σελινθ, που κινείται γφρω τθσ ςε απόςταςθ και ζχει μάηα ίςθ με το 1,2% τθσ γιινθσ μάηασ και ακτίνα 1737km. Θ Σελινθ κατά πάςα πικανότθτα προιλκε από τθ Γθ, κακϊσ αποςπάςτθκε από αυτι, κατά τθ ςφγκρουςθ τθσ με κάποιο ουράνιο ςϊμα και, παρά το αμελθτζο τθσ μζγεκοσ, ςε ςφγκριςθ με τισ διαςτάςεισ του θλιακοφ ςυςτιματοσ, θ κζςθ που κατζχει τθσ προςδίδει ζναν ιδιαίτερα ςθμαντικό ρόλο ωσ προσ τθ Γθ. Μαηί με τον Ιλιο αποτελοφν τα πιο ευδιάκριτα, και κατ Εικόνα 6: Φάςεισ τθσ ελινθσ επζκταςθ τα πιο εφκολα παρατθριςιμα, ςϊματα ςτον ουράνιο κόλο. Ζτςι, θ Σελινθ αποτζλεςε αντικείμενο ενδιαφζροντοσ για τον άνκρωπο από τουσ αρχαίουσ χρόνουσ. Επιπλζον, κακϊσ θ κίνθςθ και πολλά από τα χαρακτθριςτικά τθσ μποροφν να μελετθκοφν ποιοτικά ακόμθ και χωρίσ τθλεςκόπιο, ςιμερα υπάρχουν καταγεγραμμζνεσ παρατθριςεισ 52

53 αιϊνων που επιτρζπουν τθ μελζτθ τθσ μζςα από μια ιςτορικι ςκοπιά. Ενϊ, ςτθ ςφγχρονθ εποχι θ μικρι απόςταςθ τθσ από τθ Γθ κατζςτθςε εφικτό το πρϊτο ανκρϊπινο ταξίδι ςτο διάςτθμα. Θ Σελινθ εκτελεί ελλειπτικι κίνθςθ με το κζντρο τθσ Γθσ να βρίςκεται ςτθ μία εςτία τθσ ζλλειψθσ. Ωςτόςο επειδι θ εκκεντρότθτα είναι πολφ μικρι θ τροχιά τθσ είναι ςχεδόν κυκλικι. Ράνω ςτθν ουράνια ςφαίρα θ κίνθςθ τθσ Σελινθσ διαφζρει από τθν κίνθςθ των άλλων ςωμάτων κακϊσ ανατζλλει από τθ δφςθ και δφει προσ τθν ανατολι. Ενϊ θ τροχιά που ςχθματίηει ςε αυτι είναι κοντά ςτθ γραμμι τθσ εκλειπτικισ, άλλοτε πάνω και άλλο κάτω από αυτι. Επιπλζον, θ περίοδοσ περιςτροφισ τθσ Σελινθσ γφρω από τον εαυτό τθσ και θ περίοδοσ περιφορά τθσ γφρω από τθ Γθ διαρκοφν περίπου το ίδιο, με αποτζλεςμα πάντα να βλζπουμε το ίδιο πρόςωπο τθσ Σελινθσ, παρότι διαφορετικό κάκε φορά τμιμα τθσ. Τα διαφορετικά τμιματα τθσ Σελινθσ που παρατθροφμε ονομάηονται φάςεισ και οφείλονται ςτθ ςχετικι κίνθςθ τθσ ςελινθσ ςε ςχζςθ με τθ γθ και τον ιλιο. Θ Σελινθ είναι ετερόφωτο ουράνιο ςϊμα, δθλαδι δεν παράγει ακτινοβολία, αλλά είναι ορατι εξαιτίασ του φωτόσ που πζφτει πάνω τθσ από τον ιλιο. Κακϊσ θ Σελινθ περιφζρεται γφρω από τθ Γθ και ταυτόχρονα θ Γθ περιφζρεται γφρω από τον Ιλιο, θ γωνία υπό τθν οποία τθ βλζπουμε να φωτίηεται από τον Ιλιο αλλάηει. Ζτςι αντίςτοιχα βλζπουμε κάκε μζρα ζνα μικρότερο ι μεγαλφτερο κομμάτι τθσ. Θ κζςθ τθσ Σελινθσ επθρεάηει, επίςθσ, τθν κίνθςθ των υδάτων ςτθ Γθ, κακϊσ το φαινόμενο τθσ παλίρροιασ οφείλεται ςτισ βαρυτικζσ δυνάμεισ μεταξφ τθσ Γθσ και τθσ Σελινθσ. Πταν μεςουρανεί ςε ζναν τόπο, τότε παρατθροφμε τθν άνοδο των υδάτων (πλθμμυρίδα), ενϊ όταν ανατζλλει ι δφει παρατθροφμε αντίςτοιχα τθν κάκοδο (άμπωτθ). (Στο φαινόμενο τθσ παλίρροιασ ςυμβάλλουν και οι βαρυτικζσ δυνάμεισ μεταξφ του Ιλιου και τθσ Γθσ.) Ο τελευταίοσ εςωτερικόσ πλανιτθσ είναι ο Άρθσ, ο οποίοσ απζχει από τον Ιλιο 1,52AU και κινείται ςε ελλειπτικι τροχιά εκκεντρότθτασ e=0.09. Ζχει μάηα ίςθ με το 10,7% τθσ γιινθσ και ακτίνα περίπου 3386km. Θ περίοδοσ περιςτροφισ του Άρθ Εικόνα 7: Άρθσ είναι περίπου 24,5h, δθλαδι προςεγγίηει εκείνθ τθσ Γθσ, όμωσ θ περίοδοσ περιφοράσ του είναι 687 μζρεσ, δθλαδι ςχεδόν διπλάςια από τθν αντίςτοιχθ περίοδο περιφοράσ του πλανιτθ μασ. Ο κόκκινοσ πλανιτθσ, όπωσ ςυχνά αναφζρεται λόγω του χαρακτθριςτικοφ χρϊματοσ του τριοξειδίου του ςιδιρου ςτθν επιφάνειά του, διακζτει ζνα ζντονο ανάγλυφο και περιβάλλεται από μια αραιι ατμόςφαιρα με 95% περιεκτικότθτα ςε διοξείδιο του άνκρακα, ενϊ θ κερμοκραςία ςτθν επιφάνειά του 53

54 μεταβάλλεται μεταξφ των τιμϊν 186Κ-293Κ. Γφρω του περιφζρονται δφο φυςικοί δορυφόροι που ονομάηονται αντίςτοιχα Φόβοσ και Δείμοσ ι Τρόμοσ. Οι εςωτερικοί και οι εξωτερικοί πλανιτεσ διαχωρίηονται από τθν κφρια ηϊνθ των αςτεροειδϊν, θ οποία εκτείνεται ςτο δακτφλιο μεταξφ των 2,1AU και 3,5AU από τον Ιλιο. Στθν περιοχι αυτι υπάρχουν μερικζσ εκατοντάδεσ χιλιάδεσ αςτεροειδείσ διαφορϊν μεγεκϊν, ο ςθμαντικότεροσ από τουσ οποίουσ είναι θ Διμθτρα, που κεωρείται νάνοσ πλανιτθσ. Ωςτόςο παρά το μεγάλο πλικοσ των ςωμάτων τθσ ηϊνθσ θ ςυνολικι τουσ μάηα μόλισ που φτάνει το 1% τθσ μάηασ τθσ Γθσ. Ο πρϊτοσ εξωτερικόσ πλανιτθσ είναι ο Δίασ και βρίςκεται 5,2AU μακριά από τον Ιλιο. Διακζτοντασ μάηα 318 φορζσ μεγαλφτερθ από τθ μάηα τθσ Γθσ και ακτίνα 69911km, ο Δίασ δίκαια ανακθρφςςεται ωσ ο αζριοσ γίγαντασ πλανιτθσ του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ και κάλλιςτα κα μποροφςε υπό άλλεσ ςυνκικεσ να αποτελζςει ζνα πικανό δεφτερο άςτρο. Πμωσ παρά το μζγεκόσ του και παρότι θ περίοδοσ περιφοράσ του διαρκεί 11,86 χρόνια, ο Δίασ περιςτρζφεται γφρω από Εικόνα 8: Δίασ και δορυφόροι τον εαυτό του μόλισ ςε 9,8h. Θ ατμόςφαιρά του εκτείνεται ςε πλάτοσ 5000km και περιζχει κατά 90% υδρογόνο, ενϊ θ κερμοκραςία του αγγίηει τα 165Κ. Χαρακτθριςτικά γνωρίςματα του Δία είναι θ ερυκρι κθλίδα, που κεωρείται ωσ μια πολφ ιςχυρι και ςυνεχισ καταιγίδα, όπωσ επίςθσ και θ φπαρξθ τουλάχιςτον 67 δορυφόρων, οι πιο γνωςτοί από τουσ οποίουσ είναι θ Καλλιςτϊ, θ Λϊ, θ Ευρϊπθ και ο Γανυμιδθσ. Ο δεφτεροσ μεγαλφτεροσ πλανιτθσ του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ μετά το Δία είναι ο Κρόνοσ, που κατοικεί 9,5AU μακριά από τον Ιλιο. Ο Κρόνοσ αποτελεί επίςθσ ζναν αζριο γίγαντα με μάηα 95 φορζσ μεγαλφτερθ από τθ μάηα τθσ Γθσ και ιςθμερινι ακτίνα 60268km. Οι αντίςτοιχεσ περίοδοι περιςτροφισ και περιφοράσ του πλανιτθ είναι 15,25h και 29,46 χρόνια. Ππωσ και ο Δίασ, διακζτει και αυτόσ μια Εικόνα 9: Κρόνοσ ατμόςφαιρα πλοφςια ςε υδρογόνο (96%), ενϊ ζχει ακόμα χαμθλότερθ κερμοκραςία (134Κ). Ρζρα από τουσ τουλάχιςτον 62 δορυφόρουσ του, με γνωςτότερο τον Τιτάνα, το πιο εντυπωςιακό χαρακτθριςτικό 54

55 του Κρόνου είναι οι εννζα δακτφλιοι ςκόνθσ και πάγου που τον περιβάλλουν. Ο ζβδομοσ κατά ςειρά πλανιτθσ είναι ο Ουρανόσ, ζνασ ακόμθ γίγαντασ αερίων που βρίςκεται ςε απόςταςθ 19,2AU από τον Ιλιο. Θ μάηα του είναι 14,5 φορζσ μεγαλφτερθ από τθ γιινθ και θ ιςθμερινι ακτίνα του ιςοφται με 25559km. Ο Ουρανόσ αντίςτοιχα εκτελεί μια πλιρθ περιφορά γφρω από τον Ιλιο κάκε 84 χρόνια, παρότι για μια πλιρθ περιςτροφι γφρω από τον εαυτό του χρειάηεται μόνο 17,25h. Θ διαφορά του με τουσ άλλουσ πλανιτεσ είναι ότι ο άξονασ περιςτροφισ του Εικόνα 10: Ουρανόσ είναι ςχεδόν παράλλθλοσ με το επίπεδο περιφοράσ του, με αποτζλεςμα να φαίνεται ςαν να κυλά πάνω ςτθν τροχιά του. Θ κερμοκραςία ςε αυτόν μόλισ που αγγίηει τα 86Κ, ενϊ περιβάλλεται επίςθσ από ατμόςφαιρα με κφριο ςυςτατικό, κατά 83%, το υδρογόνο. Ο Ουρανόσ διακζτει δακτυλίουσ, όπωσ και ο Κρόνοσ, όμωσ λόγω τθσ μεγάλθσ απόςταςισ του από τθ Γθ είναι δφςκολα διακριτόσ με γυμνό μάτι. Οι δορυφόροι του είναι τουλάχιςτον 27 και ζχουν ονόματα θρϊων του Σαίξπθρ. Ο τελευταίοσ και πιο απομακρυςμζνοσ πλανιτθσ είναι ο Ροςειδϊνασ που βρίςκεται ςε απόςταςθ 30,1AU από τον Ιλιο και ζχει μάηα 17,2 φορζσ μεγαλφτερθ από αυτι τθσ Γθσ και ιςθμερινι ακτίνα ίςθ με 24764km. Αντίςτοιχα οι περίοδοι περιςτροφισ και περιφοράσ του εξωτερικοφ πλανιτθ είναι 17,8h και 164,8 χρόνια. Θ χθμικι ςφςταςθ Εικόνα 11: Ποςειδώνασ του Ροςειδϊνα μοιάηει με αυτι του Ουρανοφ, θ ατμόςφαιρά του περιζχει 80% υδρογόνο και θ κερμοκραςία ςε αυτόν φτάνει τα 72Κ. Ο Ροςειδϊνασ παρουςιάηει πζντε λεπτοφσ και αμυδροφσ δακτυλίουσ και μια εντυπωςιακι ςκοτεινι κθλίδα ςτο νότιο θμιςφαίριο. Επίςθσ διακζτει τουλάχιςτον 13 δορυφόρουσ, με πιο γνωςτό και μεγαλφτερο ςε διαςτάςεισ τον Τρίτωνα. 55

56 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Καταςκευάςτε υπό κλίμακα ζνα μοντζλο του θλιακοφ ςυςτιματοσ, το οποίο να περιλαμβάνει τον Ιλιο, τουσ πλανιτεσ και τθ Σελινθ. (Αν διακζτετε τον απαραίτθτο χρόνο ϊςτε να καταςκευάςετε ζνα κινοφμενο μοντζλο, μπορείτε να ςυμβουλευτείτε το ςφνδεςμο 2. Υπολογίςτε τισ βαρυτικζσ δυνάμεισ μεταξφ των ςωμάτων του θλιακοφ ςυςτιματοσ. 3. Ερμθνεφςτε τθν ετιςια τροχιά τθσ Σελινθσ πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα ςε ςχζςθ με τθν πραγματικι κίνθςι τθσ ωσ προσ τθ Γθ. 4. Ερμθνεφςτε τθν ετιςια τροχιά του Ιλιου πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα ςε ςχζςθ με τθν πραγματικι κίνθςθ τθσ Γθσ. 5. Εξθγιςτε με τθ βοικεια του μοντζλου ςασ γιατί βλζπουμε πάντα τθν ίδια πλευρά τθσ Σελινθσ. 6. Ερμθνεφςτε με τθ βοικεια του μοντζλου ςασ το φαινόμενο των θλιακϊν και ςελθνιακϊν εκλείψεων. a. Κάκε πότε περιμζνετε να παρατθρείται το κάκε φαινόμενο; b. Γιατί ζνα τζτοιο φαινόμενο είναι ςυχνά ορατό μόνο από οριςμζνεσ περιοχζσ τθσ Γθσ; 7. Ραρατθριςτε και καταγράψτε τισ φάςεισ τθσ Σελινθσ για ζνα μινα. Ερμθνεφςτε με τθ βοικεια του μοντζλου ςασ το φαινόμενο των φάςεων. Σε ποια άλλα ουράνια ςϊματα πιςτεφετε ότι μπορεί να παρατθρθκεί το φαινόμενο των φάςεων; 8. Χρθςιμοποιιςτε τισ γνϊςεισ ςασ προκειμζνου να εντοπίςετε τισ κζςεισ των πλανθτϊν ςτον ουράνιο κόλο. a. Μπορείτε να εντοπίςετε όλουσ τουσ πλανιτεσ; Ροιεσ δυςκολίεσ ςυναντάτε; b. Μπορείτε να προβλζψετε τισ κζςεισ των πλανθτϊν ςτθν ουράνια ςφαίρα ςε μερικζσ ϊρεσ ι ςε μία θμζρα αν γνωρίηετε τθν παροφςα κζςθ τουσ; 9. Οι Θνωμζνεσ Ρολιτείεσ τθσ Αμερικισ φιλοδοξοφν να ςτείλουν μζςα ςτα επόμενα χρόνια τθν πρϊτθ επανδρωμζνθ αποςτολι ςτον Άρθ. Ροιεσ δυςκολίεσ περιμζνετε να ςυναντιςουν; 56

57 4.3 Αςτζρεσ Σκοπόσ: Μελετιςτε τισ ιδιότθτεσ και τθ ηωι των αςτζρων. Βρείτε το φαςματικό τφπο γνωςτϊν αςτζρων με βάςθ τθ μάηα, τθ φωτεινότθτα και το μζγεκόσ τουσ ι αντίςτροφα. Γνωρίςτε το διάγραμμα Hertzsprung-Russell και ςυςχετίςτε τισ ιδιότθτεσ των αςτζρων με τθ κζςθ τουσ. Ρροβλζψτε τθν εξζλιξι τουσ και εντοπίςτε τα χαρακτθριςτικά που οδθγοφν ζναν αςτζρα να μετατραπεί ςε supernova ι ςε μαφρθ τρφπα. Υλικό: Στθν άςκθςθ αυτι κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τα χαρακτθριςτικά και τθν εξζλιξθ των αςτζρων, κακϊσ και για τθ χριςθ και τθν ερμθνεία του διαγράμματοσ Hertzsprung-Russell. Επιπλζον, κα παρζχουμε παρατθρθςιακά δεδομζνα για τισ ιδιότθτεσ ςυγκεκριμζνων αςτζρων. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ να τοποκετιςουν τουσ δοςμζνουσ αςτζρεσ ςτισ κατάλλθλεσ κζςεισ ενόσ διαγράμματοσ Hertzsprung-Russell με βάςθ τισ ιδιότθτζσ τουσ ι να καταςκευάςουν ζνα αντίςτοιχο διάγραμμα με βάςθ παρατθρθςιακά δεδομζνα και να κακορίςουν τισ ιδιότθτεσ των αςτζρων ανάλογα με τθ κζςθ τουσ. Στθ ςυνζχεια κα ηθτάμε να προβλζψουν τθν εξζλιξθ οριςμζνων αςτζρων. 57

58 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Στθν κακθμερινι ηωι ο όροσ αςτζρι ι άςτρο χρθςιμοποιείται με πολλζσ διαφορετικζσ μεταφορικζσ ζννοιεσ, ενϊ κυριολεκτικά ςυνικωσ αναφζρεται ςε οποιοδιποτε φωτεινό, μθ τεχνθτό, ςϊμα μποροφμε να διακρίνουμε ςτο νυχτερινό ουρανό. Στθν αςτρονομία ωσ άςτρα αναφζρονται τα αυτόφωτα ςϊματα, δθλαδι ςϊματα που παράγουν φωσ, προκειμζνου διαχωρίηονται από τα υπόλοιπα, ετερόφωτα, φωτεινά ςϊματα, δθλαδι εκείνα που είναι ορατά επειδι φωτίηονται από κάποια άλλθ πθγι. Συγκεκριμζνα, ωσ αςτζρασ ι άςτρο ορίηεται κάκε ουράνιο ςϊμα που ζχει -ι είχε ςτο παρελκόν- τθν ικανότθτα να παράγει ενζργεια μζςω πυρθνικϊν αντιδράςεων ςφντθξθσ ςτο εςωτερικό του. Οι αςτζρεσ μποροφν να χωριςτοφν ςε διάφορεσ επιμζρουσ κατθγορίεσ με κριτιριο το φάςμα, τθ μάηα, τθν ακτίνα, τθ φωτεινότθτα, τθ κερμοκραςία, τθν θλικία, τθ χθμικι ςφςταςθ, τθ κζςθ τουσ ςτθν ουράνια ςφαίρα ι τθν απόςταςι τουσ από τθ Γθ. Με βάςθ τισ χαρακτθριςτικζσ γραμμζσ απορρόφθςθσ ςτο φάςμα τουσ και κατά φκίνουςα μζςθ επιφανειακι κερμοκραςία οι αςτζρεσ χωρίηονται ςτουσ επτά φαςματικοφσ τφπουσ O, B, A, F, G, K, M, ενϊ ο κακζνασ από αυτοφσ διαιρείται ςε δζκα υποομάδεσ (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). Μετά τον αρχικό διαχωριςμό, θ φαςματικι ακολουκία O, B, A, F, G, K, M επεκτάκθκε ςε W (WC, WN), O, B, A, F, G, K, M, C (R, N), S. Επιπλζον, λόγω τθσ κζςθσ τουσ ςε αυτι, οριςμζνεσ φορζσ οι φαςματικοί τφποι O, B, A αναφζρονται ωσ προγενζςτεροι, ενϊ οι F, G, K, M, C (R, N), S ωσ μεταγενζςτεροι. 58

59 Αντίςτοιχα, οι αςτζρεσ ενόσ δεδομζνου φαςματικοφ τφπου κατατάςςονται με τθ ςειρά τουσ ςε τάξεισ φωτεινότθτασ, κατά φκίνουςα φωτεινότθτα, ωσ εξισ Ia. Λαμπροί υπεργίγαντεσ Ib. Αμυδροί υπεργίγαντεσ II. Λαμπροί γίγαντεσ III. Κανονικοί γίγαντεσ IV. Υπογίγαντεσ V. Κανονικοί νάνοι (Αςτζρεσ τθσ κφριασ ακολουκίασ) VI. Υπονάνοι VII. Λευκοί νάνοι Οι λευκοί νάνοι δεν ανικουν ςε καμία από τισ τάξεισ I-VI και ςυχνά τοποκετοφνται ςτθν επιπλζον τάξθ VII. Επίςθσ, ςπάνια, οι τάξεισ φωτεινότθτασ υποδιαιροφνται ςτισ κατθγορίεσ a, b, c. 59

60 Θ ταξινόμθςθ των αςτζρων με κριτιριο τθν επιφανειακι κερμοκραςία, ι το φαςματικό τφπο, και το απόλυτο μζγεκοσ, ι τθ φωτεινότθτα, φαίνεται ξεκάκαρα ςτο διάγραμμα Hertzsprung Russell (H-R). Ενϊ, θ προςκικθ των τάξεων φωτεινότθτασ ςτο διάγραμμα H-R από τουσ Morgan, Keenan, Kellman, οδιγθςε ςτθν ταξινόμθςθ ςφμφωνα με το ςφςτθμα MKK. Θ κζςθ ενόσ αςτζρα ςτο διάγραμμα H-R μεταβάλλεται ανάλογα με τθν θλικία, τθ μάηα του και τον τρόπο παραγωγισ ενζργειασ. Οι περιςςότεροι αςτζρεσ, όπωσ και ο Ιλιοσ μασ, ανικουν ςτθν κφρια ακολουκία του διαγράμματοσ ζχουν ςχετικά μικρζσ μάηεσ και θλικίεσ και παράγουν ενζργεια με πυρθνικζσ αντιδράςεισ ςφντθξθσ κατά τισ οποίεσ μετατρζπουν το υδρογόνο τουσ ςε ιλιο. Οι αςτζρεσ ςτουσ κλάδουσ των γιγάντων ζχουν πολφ μεγαλφτερεσ μάηεσ και θλικίεσ ςε ςχζςθ με τον Ιλιο και παράγουν ενζργεια από τθν καφςθ θλίου. Αντίςτοιχα, οι αςτζρεσ ςτουσ κλάδουσ των νάνων είναι αςτζρεσ που ζχουν καταναλϊςει τα ενεργειακά τουσ αποκζματα και κεωροφνται νεκρά άςτρα. Θ πορεία ενόσ αςτζρα ςτο διάγραμμα H-R κατά τθν εξζλιξι του εξαρτάται κυρίωσ από τθ μάηα του, θ οποία αποτελεί τον κακοριςτικό παράγοντα ςτθ ηωι του. Κάκε άςτρο γεννιζται από ζνα αςτρικό νζφοσ ανεξαρτιτωσ του μεγζκουσ του. Με τθ βοικεια τθσ βαρφτθτασ θ τυχαία ςυγκζντρωςθ ςκόνθσ ςε κάποιο ςθμείο του αςτρικοφ νζφουσ ςυμπυκνϊνεται και ςχθματίηει ζναν πρωτοαςτζρα, θ ακτινοβολία 60

61 του οποίου οφείλεται, κατά κφριο λόγο, ςτθ μετατροπι τθσ κινθτικισ ενζργειασ των μορίων του αςτρικοφ νζφουσ ςε κερμικι. (Οι πρωτοαςτζρεσ κατοικοφν ςτθν πάνω δεξιά γωνία του διαγράμματοσ H-R.) Ζνασ πρωτοαςτζρασ, ςτθ ςυνζχεια, μεταςχθματίηεται ςε ζναν αςτζρα τθσ κφριασ ακολουκίασ, που παράγει ενζργεια μζςω τθσ πυρθνικισ ςφντθξθσ του υδρογόνου ςε ιλιο. Πςο μεγαλφτερθ είναι θ μάηα του αςτζρα ςε αυτό το ςθμείο, τόςο ψθλότερα βρίςκεται ςτθν κφρια ακολουκία, όπου περνάει το μεγαλφτερο τμιμα τθσ ηωισ του. Στο επόμενο ςτάδιο, κακϊσ τα αρχικά πυρθνικά καφςιμα μειϊνονται, ζνασ μζςοσ αςτζρασ μεγεκφνεται ςε γίγαντα ι υπεργίγαντα και θ κζςθ του ςτο διάγραμμα H-R μετατοπίηεται προσ τα πάνω. Οι γίγαντεσ ι οι υπεργίγαντεσ παράγουν ενζργεια καίγοντασ ιλιο, άνκρακα ι οξυγόνο και ζχουν μεγαλφτερεσ διαςτάςεισ από τουσ αςτζρεσ τθσ κφριασ ακολουκίασ. Ζπειτα, όταν τα ενεργειακά αποκζματα εξαντλθκοφν, τότε θ μάηα του αςτζρα παίηει κακοριςτικό ρόλο ςτθν εξζλιξι του. Ζνασ αςτζρασ μικρισ μάηασ κατά κανόνα ςυμπυκνϊνεται ιπια ςε λευκό νάνο και μετατοπίηεται προσ τα κάτω ςτα αριςτερά τθσ κφριασ ακολουκίασ. Αντίςτοιχα, ζνασ αςτζρασ μεγάλθσ μάηασ είναι πικανότερο να οδθγθκεί ςε ζκρθξθ και, τελικά, να καταλιξει ωσ ζνα υπζρπυκνο ςϊμα, δθλαδι είτε ωσ αςτζρασ νετρονίων είτε ωσ μαφρθ τρφπα, το οποίο δεν παρουςιάηεται ςτο διάγραμμα H-R. Ζνα διάγραμμα H-R είναι περιςςότερο ακριβζσ και αντιπροςωπευτικό ωσ προσ τισ πλθροφορίεσ που παρζχει όταν αφορά ςε αςτζρεσ με κοινά χαρακτθριςτικά. Τζτοιοι είναι οι αςτζρεσ ενόσ αςτρικοφ, ανοικτοφ ι ςφαιρωτοφ, ςμινουσ, αφοφ ζχουν παραπλιςια θλικία και χθμικι ςφςταςθ και βρίςκονται περίπου ςτθν ίδια κζςθ και απόςταςθ από τθ Γθ. 61

62 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Εντοπίςτε τθ κζςθ των παρακάτω αςτζρων ςτο διάγραμμα H-R. Ροια χαρακτθριςτικά τουσ μπορείτε να μαντζψετε; a. The Sun: G2V (G2 Main Sequence star) b. Betelgeuse: M2Ib (M2 Supergiant star) c. Rigel: B8Ia (B8 Bright Supergiant star) d. Sirius: A1V (A1 Main Sequence star) e. Aldebaran: K5III (K5 Giant star) 2. Ρροβλζψτε τθν εξζλιξθ κακενόσ από τουσ παραπάνω αςτζρεσ με τθ βοικεια του διαγράμματοσ H-R. 3. H φωτεινότθτα ενόσ αςτζρα ςε ςυνάρτθςθ με τθ κερμοκραςία και τθν ακτίνα του είναι L=4πR 2 ςt 4, όταν ς είναι θ ςτακερά του Boltzmann. a. Συγκρίνετε τισ κζςεισ δφο αςτζρων με ίδια κερμοκραςία και διαφορετικζσ ακτίνεσ ςτο διάγραμμα H-R. b. Συγκρίνετε τισ κζςεισ δφο αςτζρων με ίδια φωτεινότθτα και διαφορετικζσ ακτίνεσ ςτο διάγραμμα H-R. 4. Θ φωτεινότθτα ενόσ αςτζρα τθσ κφριασ ακολουκίασ είναι ανάλογθ τθσ μάηασ του, υψωμζνθσ ςε εκκζτθ ίςο με 3,5, δθλαδι L~Μ 3,5. Ενϊ, ο χρόνοσ ηωισ ενόσ άςτρου τθσ κφριασ ακολουκίασ είναι t Μ/L. a. Υπολογίςτε το λόγο των φωτεινοτιτων και των χρόνων ηωισ ςτθν κφρια ακολουκία του Ιλιου και του Σείριου, όταν ο δεφτεροσ ζχει διπλάςια μάηα. b. Συγκρίνετε τισ ακτίνεσ τουσ με τθ βοικεια των προθγοφμενων αςκιςεων. 5. Καταςκευάςτε το διάγραμμα H-R ενόσ αςτρικοφ ςμινουσ, με τθ βοικεια του ςυνδζςμου 62

63 4.4 Ήλιοσ Σκοπόσ: Ανακαλφψτε τθ δομι και τα χαρακτθριςτικά του Ιλιου. Ραρατθριςτε τισ θλιακζσ κθλίδεσ και γνωρίςτε τισ θλιακζσ εκλάμψεισ. Μελετιςτε τθν πυρθνικι ςφντθξθ και τθν παραγωγι ενζργειασ. Ερμθνεφςτε τισ θλιακζσ καταιγίδεσ και το πολικό ςζλασ. Υλικό: Στθν άςκθςθ αυτι κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τα ςτρϊματα του Ιλιου, τισ ιδιότθτζσ του και τον τρόπο παραγωγισ ενζργειασ. Επιπλζον, κα ςυηθτιςουμε για τθν ζννοια του πλάςματοσ, τα φαινόμενα του θλιακοφ ανζμου και των θλιακϊν εκλάμψεων και τθν αλλθλεπίδραςι τουσ με τθν φλθ. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ να παρατθριςουν τισ θλιακζσ κθλίδεσ και να μελετιςουν τθν περιςτροφι του Ιλιου. Επίςθσ, κα ηθτάμε να ερμθνεφςουν το φαινόμενο του πολικοφ ςζλαοσ και των θλιακϊν καταιγίδων και να περιγράψουν τθ διαδικαςία τθσ πυρθνικισ ςφντθξθσ. 63

64 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Ο Ιλιοσ είναι ζνασ τυπικόσ αςτζρασ τθσ κφριασ ακολουκίασ, ζνασ κανονικόσ κίτρινοσ νάνοσ με φαςματικό τφπο G2 V. Βρίςκεται ςε απόςταςθ περίπου ίςθ με μια αςτρονομικι μονάδα (1AU) από εμάσ, κακϊσ θ Γθ περιςτρζφεται γφρω του ςε ελλειπτικι τροχιά, πολφ μικρισ εκκεντρότθτασ e=0,017 (ςχεδόν κυκλικι), με μεγάλο θμιάξονα α=1au 1, m. Ενϊ απζχει μόλισ 2, m, δθλαδι περίπου 26 χιλιάδεσ ζτθ φωτόσ από το κζντρο του Γαλαξία μασ. Ο Ιλιοσ γεννικθκε πριν από περίπου 4,6 διςεκατομμφρια χρόνια, κατά τθν κατάρρευςθ ενόσ μοριακοφ νζφουσ, και εφόςον υπολογίηεται ότι κα ηιςει άλλα τόςα ωσ αςτζρασ τθσ κφριασ ακολουκίασ, κεωρείται μεςιλικασ! Ηυγίηει περίπου Μ ο =1, kg, δθλαδι περίπου 330 φορζσ περιςςότερο από τθ μάηα τθσ Γθσ, και αποτελεί το 99,8% τθσ ςυνολικισ μάηασ του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ. Ωςτόςο θ μάηα του είναι αρκετά μικρι ςε ςφγκριςθ με άλλουσ αςτζρεσ και ςυνεπϊσ αναμζνεται, μετά από τα επόμενα 5 διςεκατομμφρια χρόνια, να μετατραπεί ςε ερυκρό γίγαντα και ςτθ ςυνζχεια να καταλιξει ωσ λευκόσ νάνοσ. Στθν παροφςα φάςθ, αποτελείται κατά το μεγαλφτερο ποςοςτό (ςχεδόν 74%) από υδρογόνο, ενϊ το υπόλοιπο ζχει μετατραπεί, ςτο πζραςμα του χρόνου, ςε ιλιο (περίπου 25%) και ζνα μικρό μζροσ του περιλαμβάνει άλλα ςτοιχεία, όπωσ το οξυγόνο, ο άνκρακασ και ο ςίδθροσ. Θ ακτίνα του Ιλιου είναι εξίςου μεγάλθ και ζχει τιμι R o =6, m, δθλαδι είναι περίπου 110 φορζσ μεγαλφτερθ από τθν ακτίνα τθσ Γθσ. Πμωσ, όπωσ και θ Γθ, ο Ιλιοσ δεν είναι ομογενισ ςτο εςωτερικό του, αλλά αντίκετα αποτελείται από ςτρϊματα με διαφορετικι ςφςταςθ και ιδιότθτεσ. Εικόνα 5: τρώματα του Ήλιου 64

65 Στο εςωτερικό βρίςκεται ο πυρινασ, που ζχει ακτίνα ίςθ με το ζνα τζταρτο τθσ ακτίνασ του Ιλιου, κερμοκραςία περίπου 1, Κ, πυκνότθτα 1, kg/m 3 και πίεςθ 3, atm, δθλαδι 340 διςεκατομμφρια φορζσ μεγαλφτερθ από τθν ατμοςφαιρικι πίεςθ. Εδϊ είναι θ πθγι ενζργειασ του Ιλιου, κακϊσ εδϊ γίνεται θ μετατροπι του υδρογόνου ςε ιλιο μζςω κερμοπυρθνικϊν αντιδράςεων ςφντθξθσ. Υπολογίηεται ότι ςτον πυρινα παράγεται ενζργεια με ρυκμό 276,5 W/m 3. Ο πυρινασ περιβάλλεται από τθ ηϊνθ ακτινοβολίασ, που ζχει πάχοσ 0,6R o και αποτελεί το μεγαλφτερο μζροσ του Ιλιου. Θ ηϊνθ ακτινοβολίασ είναι υπεφκυνθ για τθ διάδοςθ τθσ παραγόμενθσ ενζργειασ από το κερμό πυρινα προσ το ψυχρότερο εξωτερικό με τθ μορφι ακτινοβολίασ. Στθ ςυνζχεια, ςε πάχοσ 0,15R o, εκτείνεται θ ηϊνθ μεταφοράσ, ςτθν οποία θ ενζργεια διαδίδεται με τθ μεταφορά φλθσ. Ζπειτα ακολουκεί θ φωτόςφαιρα, με πάχοσ 500 km, δθλαδι μόλισ το ζνα χιλιοςτό τθσ θλιακισ ακτίνασ, και κερμοκραςία 5780 K. Θ φωτόςφαιρα αποτελεί τον ορατό δίςκο του Ιλιου. Αμζςωσ μετά, ςε πάχοσ 5 φορζσ μεγαλφτερο από τθ φωτόςφαιρα (2500 km), βρίςκεται θ χρωμόςφαιρα με μικρι πυκνότθτα, τθσ τάξθσ των kg/m 3, και κερμοκραςίεσ που ποικίλουν από 4000 Κ ωσ Κ. Στο εξωτερικό τθσ χρωμόςφαιρασ, και ςε απόςταςθ 10 θλιακϊν ακτίνων, βρίςκεται το θλιακό ςτζμμα, που είναι δφςκολο να παρατθρθκεί λόγω τθσ ζνταςθσ τουσ φωτόσ από τθ φωτόςφαιρα, ενϊ είναι ιδιαίτερα ενδιαφζρουςα θ παρατιρθςι του κατά τισ θλιακζσ εκλείψεισ. Τζλοσ, ςε απόςταςθ 100 θλιακϊν ακτίνων, εκτείνεται ο θλιακόσ άνεμοσ, που κινείται με ταχφτθτα 450 km/s και αποτελείται από πλάςμα, πυκνότθτασ 5 πρωτονίων ανά κυβικό εκατοςτό και κερμοκραςίασ 10 5 Κ. Ο θλιακόσ άνεμοσ ευκφνεται για το πολικό ςζλασ, που παρατθρείται κακϊσ τα φορτιςμζνα ςωματίδια παγιδεφονται ςτο μαγνθτικό πεδίο τθσ Γθσ και διεγείρουν τα ςωματίδια τθσ ατμόςφαιρασ. Οι θλιακζσ κθλίδεσ εμφανίηονται ωσ ςκοτεινζσ περιοχζσ του θλιακοφ δίςκου και οφείλονται ςε παροδικά μαγνθτικά φαινόμενα τθσ φωτόςφαιρασ. Οι κθλίδεσ ςυνικωσ εμφανίηονται ςε ομάδεσ κατά ηεφγθ, ενϊ το κάκε μζλοσ ενόσ ηεφγουσ ζχει αντίκετθ πολικότθτα από το άλλο, ζτςι ϊςτε οι μαγνθτικζσ δυναμικζσ γραμμζσ να ειςζρχονται ςε μία κθλίδα και να εξζρχονται ςε μια άλλθ. Θ πολικότθτα ενόσ ηεφγουσ εξαρτάται ακόμθ από το αν αυτό βρίςκεται ςτο βόρειο ι ςτο νότιο θμιςφαίριο. Ο αρικμόσ των κθλίδων μεταβάλλεται περιοδικά κάκε ζντεκα 65 Εικόνα 6: Ηλιακζσ κθλίδεσ

66 χρόνια, όμωσ κακϊσ θ πολικότθτά τουσ επίςθσ αντιςτρζφεται κάκε ζντεκα χρόνια, κεωροφμε ότι ο κφκλοσ δραςτθριότθτάσ τουσ ζχει διπλάςια διάρκεια. Θ διάρκεια ηωισ των κθλίδων είναι τθσ τάξθσ των λίγων εβδομάδων. Θ ςκοτεινι όψθ τουσ οφείλεται ςτθ διαφορά κερμοκραςίασ μεταξφ τθσ περιοχισ γφρω από τθν κθλίδα, που είναι περίπου 4000 Κ, και του υπόλοιπου θλιακοφ δίςκου, που όπωσ γνωρίηουμε είναι περίπου 5800 Κ. Οι διαςτάςεισ των κθλίδων ποικίλουν και οι διάμετροί τουσ ςυχνά αγγίηουν τισ μερικζσ χιλιάδεσ χιλιόμετρα, με αποτζλεςμα να είναι ορατζσ ακόμθ και με γυμνό μάτι. Επιπλζον ανάλογα με τθ μορφι και το μζγεκόσ τουσ χωρίηονται ςε εννζα τφπουσ. Γνωρίηουμε ότι ο ιλιοσ αποτελεί τθ βαςικι πθγι ενζργειασ του θλιακοφ μασ ςυςτιματοσ. Ρόςθ όμωσ ενζργεια παρζχει, άραγε, κακθμερινά ςτθ γθ; Θ απάντθςθ, όπωσ φαίνεται αμζςωσ μετά, μπορεί να προκφψει από απλά μακθματικά. Στθν αςτρονομία χρθςιμοποιείται περιςςότερο θ ζννοια τθσ φωτεινότθτασ παρά τθσ ενζργειασ. Θ φωτεινότθτα (L) ενόσ αςτζρα είναι θ (θλεκτρομαγνθτικι) ιςχφσ, δθλαδι θ ενζργεια (E) ανά μονάδα χρόνου, που εκπζμπει από όλθ τθν επιφάνεια του και ςε κάκε μικοσ κφματοσ, δθλαδι L=E/Δt, όπου Δt το εκάςτοτε χρονικό διάςτθμα. Αν κεωριςουμε επιπλζον τον αςτζρα ωσ μζλαν ςϊμα, τότε με βάςθ το νόμο των Stefan-Boltzmann, θ φωτεινότθτα εξαρτάται αποκλειςτικά από τθ κερμοκραςία του και προκφπτει από τθ ςχζςθ L=ςA s Σ 4, όπου ς=5, Wm -2 T -4 είναι θ ςτακερά Stefan-Boltzmann, T θ κερμοκραςία του αςτζρα και A s =4πR 2 το εμβαδό τθσ ςφαιρικισ επιφάνειασ του αςτζρα ακτίνασ R. Ζνα ακόμθ μζγεκοσ που χρθςιμοποιείται ευρζωσ είναι θ λαμπρότθτα. Αντίςτοιχα, θ λαμπρότθτα (Λ) ενόσ αςτζρα ιςοφται με το πθλίκο τθσ φωτεινότθτάσ του προσ το εμβαδό A=4πr 2 τθσ ςφαίρασ, με ακτίνα r, ςτθν οποία διαμοιράηεται, δθλαδι I=L/A. Συνοψίηοντασ, εφόςον ο ιλιοσ είναι ζνασ τυπικόσ αςτζρασ ακτίνασ R o =6, m και μπορεί να αντιμετωπιςτεί ωσ ζνα μζλαν ςϊμα κερμοκραςίασ Τ=5800Κ, μποροφμε να υπολογίςουμε τθ φωτεινότθτά του ωσ εξισ L o =ςa s Τ 4 =ς4πr o 2 T 4 3, W Κατά ςυνζπεια θ ολικι ενζργεια που παράγει κακθμερινά, ςτθ διάρκεια μιασ μζρασ, είναι Ε=L Δt=7, J. 66

67 Ωςτόςο, κακϊσ θ φωτεινότθτα εκπζμπεται προσ κάκε διεφκυνςθ και θ Γθ απζχει από τον Ιλιο περίπου r=1, m, μόνο ζνα μζροσ τθσ ενζργειασ φτάνει ςε μασ και ιςοφται με τθ λαμπρότθτα I=L/(4πr 2 ) 2, Wm -2 Κεωρϊντασ ότι ο Ιλιοσ φωτίηει κάκε ςτιγμι μόνο ζνα θμιςφαίριο τθσ Γθσ και γνωρίηοντασ ότι θ ακτίνα τθσ είναι περίπου ίςθ με R Γ =6, m, μποροφμε να βροφμε ότι θ φωτεινότθτα που φτάνει ςε αυτι είναι L Γ =Λ(Α/2) 5, W Συνεπϊσ θ ενζργεια που φτάνει κακθμερινά ςτθ Γθ από τον Ιλιο είναι Ε Γ =L Γ Δt=4, J Δθλαδι κατά τζςςερισ τάξεισ μικρότερθ από τθν ολικι παραγόμενθ ενζργεια. 67

68 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Ρεριγράψτε τθ διαδικαςία τθσ παραγωγισ ενζργειασ από τον Ιλιο. 2. Ραρατθριςτε τισ θλιακζσ κθλίδεσ ςτθν επιφάνεια του Ιλιου και καταγράψτε τθ κζςθ τουσ με τθ βοικεια του a. Ρου περιμζνετε να βρίςκονται μετά από λίγεσ ϊρεσ ι μζρεσ; b. Ρϊσ εξθγείτε τθ μετατόπιςθ των κθλίδων; 3. Επαναλάβετε τθν παρατιρθςθ των θλιακϊν κθλίδων κακθμερινά για μερικζσ εβδομάδεσ. a. Ρόςθ είναι περίπου θ διάρκεια ηωισ των κθλίδων; b. Σχετίηεται με το μζγεκόσ τουσ; 4. Υπολογίςτε τθν περίοδο περιςτροφισ του Ιλιου με τθ βοικεια των θλιακϊν κθλίδων που παρατθριςατε. Ριςτεφετε ότι ο Ιλιοσ περιςτρζφεται ομοιόμορφα; 5. Υπολογίςτε το χρόνο που χρειάηεται ζνα φωτόνιο για φτάςει από τον Ιλιο ςτθ Γθ, αν γνωρίηετε ότι θ ταχφτθτα διάδοςθσ του φωτόσ είναι c= m/s. 6. Ρροςπακιςτε να ερμθνεφςετε το φαινόμενο του πολικοφ ςζλαοσ. Γιατί το ςζλασ παρατθρείται μόνο ςτουσ πόλουσ τθσ Γθσ; 7. Ερμθνεφςτε το φαινόμενο των θλιακϊν καταιγίδων. Ρϊσ επθρεάηει μια θλιακι καταιγίδα τθ ηωι ςτθ Γθ; 68

69 4.5 Φάςματα Σκοπόσ: Εξερευνιςτε τισ ιδιότθτεσ του Ιλιου και άλλων αςτζρων με τθ βοικεια των φαςμάτων τουσ. Γνωρίςτε τα είδθ των φαςμάτων και τθ ςθμαςία των φαςματικϊν γραμμϊν. Καταςκευάςτε ζνα φαςματοςκόπιο. Υλικό: Σε αυτι τθν άςκθςθ κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τθν ζννοια και τθν ερμθνεία των φαςμάτων και των φαςματικϊν γραμμϊν, κακϊσ και φαςματικά δεδομζνα για οριςμζνουσ αςτζρεσ. Επιπλζον, κα παρζχουμε οδθγίεσ για τθν καταςκευι ενόσ φαςματοςκοπίου. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ να προςδιορίςουν ιδιότθτεσ των αςτζρων, όπωσ θ κερμοκραςία, με βάςθ το φάςμα τουσ. 69

70 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Ο Ιλιοσ βρίςκεται ςε απόςταςθ περίπου 150 εκατομμυρίων χιλιομζτρων από τθ Γθ και ςε κερμοκραςία μερικϊν χιλιάδων Kelvin, γεγονόσ που κάνει τθν απόπειρα τθσ επιτόπου ςυλλογισ ςτοιχείων για αυτόν ςχεδόν απίκανθ. Συνεπϊσ, θ κφρια πθγι πλθροφοριϊν που ζχουμε τόςο για τον Ιλιο όςο και για τα υπόλοιπα ουράνια ςϊματα είναι το φωσ που φτάνει από εκείνα ςε μασ. Με τον όρο φωσ αναφερόμαςτε ςτο ςφνολο τθσ θλεκτρομαγνθτικισ ακτινοβολίασ που εκπζμπει ο Ιλιοσ ι οποιοδιποτε άλλο ουράνιο αντικείμενο, ςε οποιοδιποτε μικοσ κφματοσ. Φυςικά θ εκπεμπόμενθ αυτι ακτινοβολία δεν είναι αποκλειςτικά ορατι, αλλά ανάλογα με τθ ςυχνότθτά τθσ μπορεί να χαρακτθριςτεί ωσ ραδιοφωνικι, υπεριϊδθσ, ορατι, υπζρυκρθ, ακτινοβολία x, ι ακτινοβολία γ. Αντίςτοιχα οι κλάδοι τθσ αςτρονομικισ επιςτιμθσ που κάνουν παρατθριςεισ ςε κάκε τμιμα τθσ ακτινοβολίασ αναφζρονται ωσ ραδιοαςτρονομία, αςτρονομία (του ορατοφ), αςτρονομία του υπερφκρου κ.ο.κ Συγκεκριμζνα, προκειμζνου να μελετιςουμε το ορατό φωσ του Ιλιου χρθςιμοποιοφμε ειδικά όργανα τα φαςματοςκόπια ι φαςματογράφουσ, που μασ επιτρζπουν να αναλφςουμε το λευκό φωσ που βλζπουμε ςτο χρωματικό του φάςμα. Ωσ φάςμα 11 του λευκοφ φωτόσ ορίηουμε εκείνθ τθν πολφχρωμθ ταινία που προκφπτει όταν οι ακτίνεσ του λευκοφ φωτόσ, οι οποίεσ προςπίπτουν ςε ζνα πρίςμα, εκτρζπονται και διαςκορπίηονται ςτο χϊρο εξόδου ανάλογα με το μικοσ κφματόσ τουσ. Ανάλογα με τθν προζλευςι τουσ υπάρχουν δφο κατθγορίεσ φαςμάτων, τα φάςματα εκπομπισ και τα φάςματα απορρόφθςθσ. Φάςμα εκπομπισ είναι το φάςμα τθσ εκπεμπόμενθσ ακτινοβολίασ μιασ φωτεινισ πθγισ, Εικόνα 1: Σο φάςμα του ορατοφ φωτόσ ενϊ φάςμα απορρόφθςθσ είναι το φάςμα που προκφπτει αν μεταξφ μιασ φωτεινισ πθγισ λευκοφ φωτόσ παρεμβάλουμε ζνα υλικό μζςο. Επιπλζον, ανάλογα με τθ μορφι 11 Οριςμόσ από το βιβλίου τθσ φυςικισ γενικισ παιδείασ, Γ Λυκείου 70

71 τουσ, τόςο τα φάςματα εκπομπισ όςο και φάςματα απορρόφθςθσ χωρίηονται ςε ςυνεχι και γραμμικά. Τα ςυνεχι φάςματα εκπομπισ αποτελοφνται από μια ςυνεχι φωτεινι ταινία που περιζχει όλα τα χρϊματα, ενϊ τα γραμμικά φάςματα εκπομπισ αποτελοφνται από διακριτζσ χρωματιςτζσ γραμμζσ, που βρίςκονται ςε χαρακτθριςτικζσ κζςεισ ανάλογα με τθ χθμικι ςφςταςθ τθσ πθγισ. Τα ςυνεχι φάςματα απορρόφθςθσ, με τθ ςειρά τουσ, είναι απλά κομμάτια του ςυνεχοφσ ορατοφ φάςματοσ εκπομπισ, ανάλογα με το χρϊμα του παρεμβαλλόμενου μζςου. (Ζνα κόκκινο υλικό, για παράδειγμα, κα επζτρεπε μόνο τθ διζλευςθ των ερυκρϊν ακτίνων.) Ενϊ, τζλοσ, τα γραμμικά φάςματα απορρόφθςθσ αποτελοφνται από ζνα ςυνεχζσ φάςμα, ςτο οποίο παρεμβάλλονται ςκοτεινζσ γραμμζσ. Οι ςκοτεινζσ γραμμζσ (γραμμζσ Fraunhofer) είναι χαρακτθριςτικζσ του παρεμβαλλόμενου μζςου και βρίςκονται ςτισ ίδιεσ ακριβϊσ κζςεισ, όπου κα βρίςκονταν οι φωτεινζσ γραμμζσ ςτο αντίςτοιχο γραμμικό φάςμα εκπομπισ, αν το παρεμβαλλόμενο μζςο είχε το ρόλο τθσ φωτεινισ πθγισ. Ζνα ςυνεχζσ φάςμα εκπομπισ παρζχει μία μοναδικι πλθροφορία, μασ δίνει τθ κερμοκραςία τθσ φωτεινισ πθγισ. Αυτό ςυμβαίνει γιατί, το μζγιςτο τθσ εκπεμπόμενθσ κερμικισ ακτινοβολίασ ενόσ κερμοφ κατά προςζγγιςθ μζλανοσ ςϊματοσ αντιςτοιχεί ςε ζνα ςυγκεκριμζνο μικοσ κφματοσ ανάλογα με τθ κερμοκραςία του ςϊματοσ. Αντίκετα ζνα γραμμικό φάςμα είτε εκπομπισ είτε απορρόφθςθσ μασ δίνει πλθροφορίεσ για τθ χθμικι ςφςταςθ αντίςτοιχα τθσ πθγισ ι του παρεμβαλλόμενου μζςου. Αυτό ςυμβαίνει γιατί κάκε γραμμι αντιςτοιχεί ςε ζνα μοναδικό μικοσ κφματοσ και κατά ςυνζπεια ςε μια μοναδικι ενεργειακι μετάπτωςθ ςε κάποιο χθμικό ςτοιχείο. Σφμφωνα με τα παραπάνω, μελετϊντασ το θλιακό φάςμα μποροφμε να βροφμε τθ κερμοκραςία και τθ χθμικι ςφςταςθ του Ιλιου, όπωσ επίςθσ και να πάρουμε πλθροφορίεσ για τθ χθμικι ςφςταςθ τθσ γιινθσ ατμόςφαιρασ. Ωσ μζλαν ςϊμα ορίηεται το ιδεατό εκείνο ςϊμα που ζχει τθν ιδιότθτα να απορροφά όλθ τθν θλεκτρομαγνθτικι ακτινοβολία, δθλαδι το φωσ, που προςπίπτει ςε αυτό. Επιπλζον, το φάςμα εκπομπισ ενόσ μζλανοσ ςϊματοσ ζχει τθν ιδιότθτα να εμφανίηει μζγιςτο ςε ζνα οριςμζνο μικοσ κφματοσ, που εξαρτάται μόνο από τθν εκάςτοτε κερμοκραςία του μζλανοσ ςϊματοσ. Συγκεκριμζνα, όςο μεγαλφτερθ είναι θ κερμοκραςία του, τόςο μικρότερο είναι το μικοσ κφματοσ, όπου εμφανίηεται το μζγιςτο (Νόμοσ Εικόνα 2: Ηλιακό φάςμα 71 Wien). Ο ιλιοσ, όπωσ κάκε κερμό

72 ςϊμα, είναι κατά προςζγγιςθ ζνα μζλαν ςϊμα. Ζτςι, μποροφμε μελετϊντασ το φάςμα του να βροφμε το ςθμείο μζγιςτθσ εκπομπισ και ςτθ ςυνζχεια να υπολογίςουμε τθν επιφανειακι κερμοκραςία του. Σφμφωνα με το νόμο του Wien, θ ςχζςθ που ςυνδζει το μικοσ κφματοσ μζγιςτθσ εκπομπισ (λ max ) με τθ κερμοκραςία (Τ) του μζλανοσ ςϊματοσ είναι λ max Σ=b, όπου b είναι μια ςτακερά ίςθ με b=2, nm K, όταν μετράμε το μικοσ κφματοσ ςε νανόμετρα (1nm=10-9 m) και τθ κερμοκραςία ςε Kelvin. Ζτςι, κακϊσ το μζγιςτο ςτθν καμπφλθ του θλιακοφ φάςματοσ αντιςτοιχεί περίπου ςε λ max =500nm, προκφπτει ότι θ κερμοκραςία του Ιλιου είναι T=5800K, δθλαδι όχι πολφ μακριά από τθν τιμι κερμοκραςίασ τθσ φωτόςφαιρασ. Μια χριςιμθ προςομοίωςθ για τθ μελζτθ του θλιακοφ φάςματοσ βρίςκεται ςτο ςφνδεςμο Αν παρατθριςουμε το θλιακό φάςμα, κα διαπιςτϊςουμε ότι παρουςιάηει χαρακτθριςτικζσ γραμμζσ απορρόφθςθσ ςε ςυγκεκριμζνεσ κζςεισ. Λαμβάνοντασ υπόψθ όςα αναφζραμε παραπάνω για τα γραμμικά φάςματα απορρόφθςθσ, θ παρατιρθςθ αυτι ςυνεπάγεται τθν παρουςία κάποιου παρεμβαλλόμενου μζςου - του οποίου τισ ιδιότθτεσ μποροφμε να μελετιςουμε- ςτθν πορεία του φωτόσ μεταξφ τθσ πθγισ φωτόσ και του φαςματοςκοπίου μασ. Στθν προκειμζνθ περίπτωςθ, αφοφ θ πθγι φωτόσ είναι ο Ιλιοσ, το παρεμβαλλόμενο μζςο δεν μπορεί παρά να είναι τα ανϊτερα θλιακά ςτρϊματα ι θ γιινθ ατμόςφαιρα. Ζτςι, ςυγκρίνοντασ τισ γραμμζσ απορρόφθςθσ ςτο θλιακό φάςμα με τα φάςματα απορρόφθςθσ γνωςτϊν χθμικϊν Εικόνα 3: Ηλιακό φάςμα 72

73 ςτοιχείων μποροφμε να βροφμε τθ χθμικι ςφςταςθ τόςο του Ιλιου όςο και τθσ γιινθσ ατμόςφαιρασ. Εικόνα 4: Γραμμικά φάςματα διαφόρων χθμικών ςτοιχείων Από τθ ςφγκριςθ των φαςμάτων αυτϊν προκφπτει ότι μερικά από τα χθμικά ςτοιχεία που υπάρχουν ςτον ιλιο είναι το υδρογόνο, το ιλιο, το οξυγόνο, το νάτριο, το μαγνιςιο, το αςβζςτιο και ο ςίδθροσ. 73

74 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Ρροςδιορίςτε τισ διαφορζσ των φαςμάτων εκπομπισ και των φαςμάτων απορρόφθςθσ. 2. Καταςκευάςτε το δικό ςασ φαςματοςκόπιο με τθ βοικεια του ςυνδζςμου Δοκιμάςτε να παρατθριςετε το φάςμα μιασ λάμπασ. 3. Χρθςιμοποιιςτε το φαςματοςκόπιό ςασ για να παρατθριςετε το φάςμα το φάςμα του Ιλιου. Ρεριμζνετε να αλλάξουν οι παρατθριςεισ ςασ αν προςκζςετε γυαλιά θλίου ςτθν είςοδο του φαςματοςκοπίου; 4. Οι χαρακτθριςτικζσ γραμμζσ απορρόφθςθσ του υδρογόνου, του μαγνθςίου, του ςιδιρου και του αςβεςτίου φαίνονται ςτισ εικόνεσ Μπορείτε να αναγνωρίςετε ποια από αυτά τα χθμικά ςτοιχεία υπάρχουν ςτα ακόλουκα φάςματα; 74

75 5. Ρροςδιορίςτε τθ κερμοκραςία των ακόλουκων αςτζρων με βάςθ τα φάςματά τουσ. 75

76 4.6 Σθλεςκόπια Σκοπόσ: Γνωρίςτε τα είδθ των τθλεςκοπίων και ανακαλφψτε τισ αρχζσ λειτουργίασ τουσ. Ρραγματοποιιςτε τισ προςωπικζσ ςασ παρατθριςεισ με τθ βοικεια ενόσ τθλεςκοπίου. Καταςκευάςτε ζνα δικό ςασ τθλεςκόπιο. Υλικό: Σε αυτι τθν άςκθςθ κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για το θλεκτρομαγνθτικό φάςμα, τισ βαςικζσ αρχζσ λειτουργίασ των τθλεςκοπίων, τουσ φακοφσ, τα κάτοπτρα, τα είδθ και τθ ςτιριξι τουσ. Επιπλζον, κα παρζχουμε οδθγίεσ για τθν καταςκευι ενόσ οπτικοφ τθλεςκοπίου. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ να προςανατολίςουν και να χρθςιμοποιιςουν ζνα τθλεςκόπιο για να παρατθριςουν κάποια από τα ουράνια ςϊματα, όπωσ ο Ιλιοσ, θ Σελινθ και οι πλανιτεσ. 76

77 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Τα τθλεςκόπια αποτελοφν το παράκυρό μασ ςτο Σφμπαν, είναι τα όργανα που μασ επιτρζπουν να παρατθριςουμε το φωσ και μζςω αυτοφ να μελετιςουμε τα ουράνια ςϊματα και το μεςοαςτρικό χϊρο. Με τον όρο φωσ, όπωσ ιδθ αναφζρκθκε ςτο κζμα των φαςμάτων, εννοοφμε το ςφνολο του θλεκτρομαγνθτικοφ φάςματοσ και όχι μόνο το ορατό τμιμα. Κακϊσ, λοιπόν, το φωσ αναλφεται ςε επιμζρουσ τμιματα, ανάλογα με τθ ςυχνότθτα τθσ εκάςτοτε ακτινοβολίασ, χρειαηόμαςτε το κατάλλθλο όργανο ϊςτε να μπορζςουμε να δοφμε το κακζνα από αυτά. Ζτςι, τα τθλεςκόπια διακρίνονται με κριτιριο το είδοσ τθσ ακτινοβολίασ που παρατθροφν ςε ραδιοτθλεςκόπια ι τθλεςκόπια ραδιοκυμάτων τθλεςκόπια υπερφκρου οπτικά τθλεςκόπια ι τθλεςκόπια ορατοφ τθλεςκόπια υπεριϊδουσ τθλεςκόπια ακτίνων x τθλεςκόπια ακτίνων γ Εικόνα 1: Ηλεκτρομαγνθτικό φάςμα Πλα τα παραπάνω είδθ τθλεςκοπίων λειτουργοφν ανιχνεφοντασ φωτόνια διαφορετικϊν ενεργειϊν, ι αλλιϊσ θλεκτρομαγνθτικά κφματα διαφορετικισ ςυχνότθτασ. Επιπλζον, υπάρχουν τα λεγόμενα τθλεςκόπια ςωματιδίων που αντί για φωτόνια ανιχνεφουν ςωματίδια με μθ μθδενικι μάηα, όπωσ τα νετρίνα, κακϊσ και τα βαρυτικά τθλεςκόπια που ανιχνεφουν βαρυτικά κφματα. Εικόνα 2: Διειςδυτικότθτα θλεκτρομαγνθτικισ ακτινοβολίασ 77

78 Ωςτόςο, δεν είναι το ίδιο εφκολο να παρατθριςουμε όλα τα είδθ τθσ θλεκτρομαγνθτικισ ακτινοβολίασ από τθν επιφάνεια τθσ Γθσ. Θ φπαρξθ τθσ γιινθσ ατμόςφαιρασ εξαςφαλίηει ότι κάποια από αυτά κα απορροφθκοφν ςε μεγαλφτερα ι μικρότερα φψθ, ενϊ άλλα κα ανακλαςτοφν και κα διαφφγουν ςτο διάςτθμα. Συγκεκριμζνα, μόνο οι ακτίνεσ ςτθν περιοχι του ορατοφ και των ραδιοκυμάτων φτάνουν ςτθν επιφάνεια τθσ Γθσ, ενϊ θ υπζρυκρθ ακτινοβολία φτάνει ςτα κατϊτερα ατμοςφαιρικά ςτρϊματα. Αντίκετα, θ υπεριϊδθσ ακτινοβολία, οι ακτίνεσ x και οι ακτίνεσ γ μποροφν να ανιχνευκοφν μόνο ςτα ανϊτερα ςτρϊματα τθσ ατμόςφαιρασ ι ζξω από αυτι. Ζτςι, δεν αρκεί απλά να καταςκευάςουμε το κατάλλθλο τθλεςκόπιο για κάκε ακτινοβολία, αλλά πρζπει να το τοποκετιςουμε και ςτθν κατάλλθλθ κζςθ ϊςτε θ επικυμθτι ακτινοβολία να φτάςει ςε αυτό. Το παλαιότερο και το πιο διαδεδομζνο είδοσ τθλεςκοπίου είναι φυςικά το οπτικό τθλεςκόπιο, που λειτουργεί ςτθν ορατι περιοχι του θλεκτρομαγνθτικοφ φάςματοσ. Το πρϊτο οπτικό τθλεςκόπιο εφευρζκθκε και καταςκευάςτθκε από το Galileo Galilei ςτισ αρχζσ του 17 ου αιϊνα και λζγεται ότι βαςίςτθκε ςτθν αρχικι εφεφρεςθ του Ολλανδοφ οπτικοφ Hans Lippershey. Ραρά ταφτα κεωρείται βζβαιο ότι ο Γαλιλαίοσ υπιρξε ο πρϊτοσ που χρθςιμοποίθςε το τθλεςκόπιο με ςκοπό τισ αςτρονομικζσ παρατθριςεισ. Στισ μζρεσ μασ το οπτικό τθλεςκόπιο εξακολουκεί να αποτελεί το βαςικό όργανο παρατιρθςθσ τόςο για Εικόνα 3: Σθλεςκόπιο Γαλιλαίου επαγγελματίεσ όςο και για εραςιτζχνεσ αςτρονόμουσ. Τα οπτικά τθλεςκόπια μασ επιτρζπουν να δοφμε τα ουράνια ςϊματα ςε μεγζκυνςθ και χωρίηονται ςε δφο τφπουσ ανάλογα με το όργανο (ςυλλζκτθ) που χρθςιμοποιοφν για να ςυλλζξουν το φωσ, ςτα διοπτρικά και τα κατοπτρικά. Ζνα διοπτρικό ι διακλαςτικό τθλεςκόπιο ςυλλζγει το φωσ μζςω ενόσ αμφίκυρτου φακοφ ι ενόσ ςυνδυαςμοφ φακϊν. Ο φακόσ αυτόσ ονομάηεται αντικειμενικόσ φακόσ και είναι ςυγκλίνοντασ, δθλαδι ζχει τθν ιδιότθτα να ςυγκεντρϊνει τισ φωτεινζσ ακτίνεσ ςε ζνα οριςμζνο ςθμείο (εςτία) ςχθματίηοντασ το είδωλο του παρατθροφμενου ςϊματοσ. Ζπειτα το είδωλο αυτό μεγεκφνεται με τθ βοικεια ενόσ δεφτερου φακοφ, που λζγεται προςοφκάλμιοσ, ϊςτε θ εικόνα να είναι ευδιάκριτθ από το μάτι μασ. 78

79 Ζνα κατοπτρικό τθλεςκόπιο ςυλλζγει το φωσ μζςω ενόσ παραβολοειδοφσ κατόπτρου που ονομάηεται πρωτεφον κάτοπτρο και μπορεί, με τθ βοικεια ενόσ δεφτερου επίπεδου κατόπτρου που ονομάηεται δευτερεφον κάτοπτρο, να ςυγκεντρϊνει τισ φωτεινζσ ακτίνεσ ςε ζνα αντίςτοιχο ςθμείο ςχθματίηοντασ το είδωλο του παρατθροφμενου ςϊματοσ. Στθ ςυνζχεια, όπωσ και ςτα διοπτρικά τθλεςκόπια, το είδωλο μεγεκφνεται μζςω ενόσ προςοφκάλμιου φακοφ, ϊςτε να γίνει ευδιάκριτο. Θ κζςθ του δευτερεφοντοσ κατόπτρου κακορίηει τον τφπο ενόσ κατοπτρικοφ τθλεςκοπίου. Ζνα οπτικό τθλεςκόπιο, ανεξάρτθτα από τον τφπο του, χαρακτθρίηεται από τθ διάμετρο, τθν εςτιακι απόςταςθ, τον εςτιακό λόγο, τθν κλίμακα του ειδϊλου, τθ διακριτικι ικανότθτα, τθν οπτικι ιςχφ, το μζγιςτο παρατθριςιμο φαινόμενο μζγεκοσ, τθ μεγζκυνςθ και το οπτικό πεδίο του. Θ διάμετροσ (D) ενόσ οπτικοφ τθλεςκοπίου είναι θ διάμετροσ του αντικειμενικοφ φακοφ ςτα διοπτρικά ι του πρωτεφοντοσ κατόπτρου ςτα κατοπτρικά. Θ εςτιακι απόςταςθ (F) είναι θ απόςταςθ μεταξφ τθσ εςτίασ και του αντικειμενικοφ φακοφ ι του πρωτεφοντοσ κατόπτρου. Ενϊ ο λόγοσ τθσ εςτιακισ απόςταςθσ (F) προσ τθ διάμετρο (D) αποτελεί τον εςτιακό λόγο (f/=f/d) του τθλεςκοπίου. Θ κλίμακα του ειδϊλου αναφζρεται ςτθν αντιςτοιχία των διαςτάςεων ςτον ουράνιο κόλο και των διαςτάςεων του ειδϊλου. Θ διακριτικι ικανότθτα (ω) ενόσ τθλεςκοπίου είναι θ ελάχιςτθ γωνιακι απόςταςθ δφο αςτζρων που μποροφν να παρατθρθκοφν ωσ διακριτά ςθμεία και εξαρτάται από τθ διάμετρο του τθλεςκοπίου, αλλά και από το είδοσ τθσ ακτινοβολίασ. Θ οπτικι ιςχφσ (Λ) ενόσ τθλεςκοπίου είναι το αντίςτροφο τθσ διακριτικισ του ικανότθτασ. Το μζγιςτο παρατθριςιμο φαινόμενο μζγεκοσ (m max ) ςχετίηεται με το πόςο αμυδροφσ αςτζρεσ μποροφμε να παρατθριςουμε με το ςυγκεκριμζνο τθλεςκόπιο και εξαρτάται από τθ διάμετρο του τθλεςκοπίου. Θ μεγζκυνςθ (M=F/f) ενόσ τθλεςκοπίου ιςοφται με το λόγο τθσ εςτιακισ απόςταςθσ (F) του τθλεςκοπίου προσ τθν εςτιακι απόςταςθ (f) του προςοφκάλμιου φακοφ, δθλαδι τθν απόςταςθ μεταξφ τθσ εςτίασ και του προςοφκάλμιου φακοφ. Οι προςοφκάλμιοι φακοί είναι ςυνικωσ αφαιροφμενοι, ζτςι μποροφμε να μεταβάλουμε τθ μεγζκυνςθ του τθλεςκοπίου χρθςιμοποιϊντασ ζνα διαφορετικό προςοφκάλμιο φακό. Το οπτικό πεδίο (κ=α/μ) ενόσ τθλεςκοπίου είναι θ γωνιϊδθσ διάμετροσ τθσ παρατθροφμενθσ περιοχισ και είναι αντιςτρόφωσ ανάλογο τθσ μεγζκυνςθσ (Μ) με 79

80 ςτακερά αναλογίασ το οπτικό πεδίο του προςοφκάλμιου φακοφ (α). Το οπτικό πεδίο του τθλεςκοπίου μπορεί επίςθσ να μεταβλθκεί εφκολα, αλλάηοντασ τον προςοφκάλμιο φακό. Τα διοπτρικά ι διακλαςτικά τθλεςκόπια υπερτεροφν ζναντι των κατοπτρικϊν o ςτθν ποιότθτα των ειδϊλων, αφοφ ο κλειςτόσ ςωλινασ τθσ επιτρζπει να μζνουν ςχεδόν ανεπθρζαςτα από τθσ κερμοκραςιακζσ μεταβολζσ με αποτζλεςμα να δίνουν ςτακερά είδωλα o ςτθ ςυντιρθςθ, κακϊσ πζρα από τθσ εξωτερικζσ επιφάνειεσ των φακϊν όλα τα υπόλοιπα όργανά τθσ είναι προςτατευμζνα και καλά ςτθριγμζνα μζςα ςτον κλειςτό ςωλινα (θ ζκκεςθ του κατοπτρικοφ τθλεςκοπίου ςτθ ςκόνθ και τα καιρικά φαινόμενα μειϊνει το χρόνο ηωισ του και κακιςτά αναγκαία τθ ςυχνι επαναλουμινίωςθ του κατόπτρου και τον κακαριςμό του) o ςτθν παρατιρθςθ φωτεινϊν ουράνιων ςωμάτων, όπου χάρθ ςτθ μεγάλθ μεγζκυνςθ και ςτο μεγάλο εςτιακό λόγο μποροφμε να παρατθριςουμε λεπτομζρειεσ ςτθν επιφάνειά τουσ. Αντίςτοιχα τα κατοπτρικά τθλεςκόπια υπερτεροφν ζναντι των διοπτρικϊν o ςτο κόςτοσ καταςκευισ, κακϊσ θ καταςκευι τθσ κατόπτρου είναι πιο εφκολθ και λιγότερο χρονοβόρα από τθν καταςκευι τθσ αντίςτοιχου φακοφ (θ καταςκευι κατόπτρου απαιτεί επεξεργαςία μιασ μόνο επιφάνειασ, ενϊ θ καταςκευι φακοφ δφο) o ςτθν εγκατάςταςθ, τθ μεταφορά και τθν αποκικευςθ, αφοφ ο μικροφ μικουσ ςωλινασ δεν ζχει μεγάλεσ απαιτιςεισ ςε χϊρο (ζνα διοπτρικό τθλεςκόπιο είναι ςαφϊσ βαρφτερο και ζχει μεγαλφτερο μικοσ με αποτζλεςμα να είναι πιο δφςχρθςτο ςε αυτό τον τομζα) o ςτο εφροσ των παρατθροφμενων ακτινοβολιϊν και ςτθ φωτεινότθτα των ειδϊλων, διότι το κάτοπτρο ανακλά κάκε ςυνιςτϊςα τθσ ακτινοβολίασ που πζφτει ςε αυτό (αντίκετα τθσ αντικειμενικόσ φακόσ μπορεί να απορροφά ι να ανακλά οριςμζνεσ από αυτζσ, με αποτζλεςμα να διζρχεται από αυτόν ζνα μόνο μζροσ τθσ προςπίπτουςασ ακτινοβολίασ) o ςτο οπτικό πεδίο, διότι τα κατοπτρικά τθλεςκόπια ζχουν μικρότερθ μεγζκυνςθ και κατά ςυνζπεια μεγαλφτερο οπτικό πεδίο από τα διοπτρικά o ςτθν παρατιρθςθ και φωτογράφιςθ αμυδρϊν ουράνιων ςωμάτων, αφοφ με αυτά μποροφμε να τα διακρίνουμε ευκολότερα και δεν ζχουμε χρωματικό ςφάλμα. Ζνα ακόμθ χαρακτθριςτικό των τθλεςκοπίων είναι θ ςτιριξι τουσ, που μπορεί να είναι ιςθμερινι, αλταηιμουκιακι ι μεςθμβρινι ανάλογα με τισ κατευκφνςεισ των αξόνων περιςτροφισ του τθλεςκοπίου. Θ ιςθμερινι ςτιριξθ είναι το πιο κοινό είδοσ ςτιριξθσ και τοποκετεί τον ζναν άξονα περιςτροφισ 80

81 του τθλεςκοπίου παράλλθλα με τον άξονα περιςτροφισ τθσ Γθσ και τον άλλο άξονα περιςτροφισ κάκετο ςτον πρϊτο, δθλαδι παράλλθλα με το επίπεδο του ιςθμερινοφ. Θ ιςθμερινι ςτιριξθ χωρίηεται επίςθσ ςε επιμζρουσ τφπουσ ανάλογα με τθ διάταξθ που χρθςιμοποιείται για να διατθρεί ςτακερό το εκάςτοτε τθλεςκόπιο. Θ αλταηιμουκιακι ςτιριξθ τοποκετεί τον ζναν άξονα περιςτροφισ του τθλεςκοπίου οριηόντια, δθλαδι παράλλθλα ςτο επίπεδο του ορίηοντα, και τον άλλο κατακόρυφα, κάκετα ςτον πρϊτο. Θ μεςθμβρινι ςτιριξθ προκφπτει από τθν αλταηιμουκιακι ςτακεροποιϊντασ τον κατακόρυφο άξονα, δθλαδι περιορίηοντασ τθν κίνθςθ του τθλεςκοπίου μόνο κατά τον οριηόντιο άξονα και παράλλθλα ςτο μεςθμβρινό επίπεδο του ςυγκεκριμζνου τόπου. 81

82 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Βρείτε μερικά γνωςτά τθλεςκόπια για κάκε είδοσ ανιχνεφςιμθσ ακτινοβολίασ. Αναφζρετε τισ παρατθριςεισ ςασ ωσ προσ τθ μορφι και τθ κζςθ τουσ. 2. Καταςκευάςτε το δικό ςασ απλό τθλεςκόπιο με τθ βοικεια του ςυνδζςμου 3. Υπολογίςτε τον εςτιακό λόγο και τθ μεγζκυνςθ του τθλεςκοπίου ςασ. 4. Χρθςιμοποιιςτε το τθλεςκόπιο που καταςκευάςατε για να παρατθριςετε τθ Σελινθ. Σχολιάςτε τισ παρατθριςεισ ςασ. Ροια προβλιματα προκφπτουν ςτθ διαδικαςία; 5. Ρροςπακιςτε να παρατθριςετε τθ Σελινθ χρθςιμοποιϊντασ τα διαφορετικά είδθ ςτιριξθσ. Ροια πλεονεκτιματα και ποια μειονεκτιματα βρίςκετε ςτον κάκε τφπο ςτιριξθσ; 6. Επαναλάβετε τισ παρατθριςεισ ςασ με ζνα μεγαλφτερο τθλεςκόπιο. Τι βελτιϊςεισ περιμζνετε; 7. Χρθςιμοποιϊντασ το μεγαλφτερο μθ αυτοςχζδιο τθλεςκόπιο παρατθριςτε a. τισ θλιακζσ κθλίδεσ b. τουσ πλανιτεσ c. άλλα ουράνια ςϊματα ι ςχθματιςμοφσ τθσ επιλογισ ςασ 8. Συηθτιςτε αν ζνα τθλεςκόπιο μπορεί να μασ βοθκιςει να μελετιςουμε τθν κίνθςθ τθσ Γθσ. Αν ναι, με ποιον τρόπο; Αν όχι, γιατί; 82

83 4.7 Γαλαξίεσ Σκοπόσ: Μελετιςτε τα χαρακτθριςτικά και τθ δομι των γαλαξιϊν. Ταξινομιςτε παρατθροφμενουσ γαλαξίεσ και παρατθριςτε το Γαλαξία μασ. Υλικό: Σε αυτι τθν άςκθςθ κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τα είδθ, τθ δομι και το ςχιμα των γαλαξιϊν, κακϊσ και ςυγκεκριμζνα παρατθρθςιακά δεδομζνα για οριςμζνουσ γαλαξίεσ. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ να αναγνωρίςουν το είδοσ ενόσ γαλαξία και να τον ταξινομιςουν με βάςθ τα χαρακτθριςτικά του. 83

84 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Σε αντιςτοιχία με τουσ αςτζρεσ, τουσ πλανιτεσ και τα μικρότερα ουράνια ςϊματα που ςυγκεντρϊνονται ςε ομάδεσ ςχθματίηοντασ αςτρικά ςυςτιματα, τα αςτρικά ςυςτιματα επίςθσ αλλθλεπιδροφν με βαρυτικζσ δυνάμεισ και δθμιουργοφν ομάδεσ, μεγαλφτερθσ κλίμακασ, που ονομάηονται γαλαξίεσ, με το όνομά τουσ να προκφπτει από τθν όψθ του Γαλαξία μασ. Συγκεκριμζνα ο Γαλαξίασ (Milky Way), ςτον οποίο ανικουμε, λόγω τθσ μορφισ του και τθσ κζςθσ μασ, φαίνεται κατά τθ νφχτα ςτον ουράνιο κόλο ωσ μια λευκι, ςαν γάλα, ηϊνθ εκατομμυρίων αςτζρων. Εικόνα 7: Γαλαξίασ Ζνασ μζςοσ γαλαξίασ ζχει διαςτάςεισ τθσ τάξεωσ των εκατοντάδων χιλιάδων ετϊν φωτόσ, θλικία τθσ τάξθσ των διςεκατομμυρίων ετϊν. Επιπλζον, περιλαμβάνει μερικά διςεκατομμφρια ι τριςεκατομμφρια αςτζρεσ, τα ουράνια ςϊματα που τουσ ςυνοδεφουν, αζρια και ςκόνθ, που κατανζμονται ςε ςυμμετρικοφσ ι μθ ςχθματιςμοφσ. Ανάλογα με τθ μορφι τουσ οι γαλαξίεσ κατατάςςονται ςε τρεισ βαςικζσ κατθγορίεσ, ςε ελλειπτικοφσ, ςπειροειδείσ και ανϊμαλουσ. Ενϊ εκτιμάται ότι υπάρχουν τουλάχιςτον μερικζσ εκατοντάδεσ διςεκατομμφρια γαλαξίεσ ςτο ςφμπαν, οι οποίοι με τθ ςειρά τουσ ενϊνονται ςε ακόμθ μεγαλφτερουσ ςχθματιςμοφσ, τα γαλαξιακά ςμινθ. 84 Εικόνα 8: Ελλειπτικόσ γαλαξίασ (NGC 1316)

85 Οι ελλειπτικοί γαλαξίεσ ι γαλαξίεσ τφπου E ζχουν, ςφμφωνα με το όνομά τουσ, ελλειψοειδζσ ςχιμα και διακρίνονται ςε οκτϊ υποκατθγορίεσ ανάλογα με τθ ςχζςθ μεταξφ των διαςτάςεϊν τουσ, δθλαδι του μεγάλου και του μικροφ θμιάξονα τθσ ζλλειψθσ. Ωςτόςο, ο τρίτοσ άξονασ του ελλειψοειδοφσ πολλζσ φορζσ ζχει επίςθσ διαφορετικζσ διαςτάςεισ. Οι ελλειπτικοί γαλαξίεσ είναι οι πιο ςυνθκιςμζνοι γαλαξίεσ και ςυνικωσ ζχουν μεγάλεσ διαςτάςεισ και δεν περιζχουν αζρια και ςκόνθ. Οι ςπειροειδείσ γαλαξίεσ ι γαλαξίεσ τφπου S με τθ ςειρά τουσ είναι διςκοειδείσ, διακζτουν ιδιαίτερα φωτεινοφσ πυρινεσ και ςχθματίηουν ςπείρεσ. Επίςθσ διακρίνονται ςε (απλοφσ) ςπειροειδείσ και ραβδωτοφσ ςπειροειδείσ (SB), με κριτιριο το ςθμείο εκκίνθςθσ του ςχθματιςμοφ των ςπειρϊν. Στουσ απλοφσ ςπειροειδείσ γαλαξίεσ οι ςπείρεσ ενϊνονται απευκείασ με τον πυρινα Εικόνα 3: πειροειδισ γαλαξίασ (M 101) του εκάςτοτε γαλαξία, ενϊ ςτουσ ραβδωτοφσ ςπειροειδείσ ςχθματίηεται επιπλζον μια ράβδοσ, τα άκρα τθσ οποίασ καταλιγουν ςε ςπείρεσ. Οι ανϊμαλοι γαλαξίεσ ι γαλαξίεσ τφπου Irr είναι αςφμμετροι γαλαξίεσ, με φαινομενικά ακακόριςτθ δομι. Οι ανϊμαλοι γαλαξίεσ είναι περιςςότερο ςπάνιοι και χωρίηονται ςε επιμζρουσ κατθγορίεσ με βάςθ τθν περιεκτικότθτά τουσ ςε αζρια και ςκόνθ. Ρζρα από τουσ κφριουσ τφπουσ γαλαξιϊν υπάρχουν και άλλεσ κατθγορίεσ γαλαξιϊν που ςυναντϊνται λιγότερο ςυχνά και ζχουν διαφορετικι μορφι και ιδιότθτεσ, όπωσ οι γαλαξίεσ ενεργοφ πυρινα ι εκρθκτικοί γαλαξίεσ ι οι Εικόνα 4: Ανώμαλοσ γαλαξίασ (NGC 2363) δακτυλιοειδείσ γαλαξίεσ. 85

86 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Ραρατθριςτε το Γαλαξία μασ ςτο νυχτερινό ουράνιο κόλο. Μπορείτε να προςδιορίςετε το ςχιμα του και τθ κζςθ μασ ςε αυτόν; Ριςτεφετε ότι θ παρατθροφμενθ εικόνα κα αλλάηει από εποχι ςε εποχι και από τόπο ςε τόπο; Αιτιολογιςτε τισ ςκζψεισ ςασ. 2. Συγκεντρϊςτε πλθροφορίεσ για το Γαλαξία μασ, τθ μορφι, το μζγεκοσ, τθ δομι του και τα ςϊματα που τον αποτελοφν. Αναφζρετε ενδεικτικά μερικοφσ από τουσ φωτεινότερουσ αςτζρεσ του Γαλαξία μασ. 3. Συγκεντρϊςτε πλθροφορίεσ για τον κοντινότερο γαλαξία. Ροιοσ είναι; Ρόςο μακριά βρίςκεται; Ρϊσ τον αναγνωρίηουμε και πϊσ μποροφμε να τον παρατθριςουμε; Ροια είναι τα κφρια χαρακτθριςτικά του; 4. Ρϊσ ςχετίηονται οι γαλαξίεσ με τθ λεγόμενθ ςκοτεινι φλθ; Συηθτιςτε τισ ιδζεσ ςασ. 5. Χαρακτθρίςτε μερικοφσ από τουσ παρακάτω γαλαξίεσ ωσ προσ το μορφολογικό τουσ τφπο, με βάςθ το ςχιμα τουσ. 86

87 4.8 Αςτεριςμοί Σκοπόσ: Αναγνωρίςτε τουσ πιο γνωςτοφσ αςτεριςμοφσ και χρθςιμοποιιςτε τουσ για να προςδιορίςετε τθ κζςθ ςασ ςτο φυςικό χϊρο και τθ κζςθ ςθμαντικϊν αςτζρων. Μελετιςτε τουσ κφριουσ αςτζρεσ του κακενόσ, τισ αποςτάςεισ τουσ από τθ Γθ και τισ μεταξφ τουσ δυνάμεισ. Υλικό: Σε αυτι τθν άςκθςθ κα παρζχουμε πλθροφορίεσ για τουσ αςτεριςμοφσ, το ςχιμα, τθ κζςθ και τισ μεταβολζσ τουσ. Άςκθςθ: Κα ηθτάμε από τουσ μακθτζσ να αναγνωρίςουν βαςικοφσ αςτεριςμοφσ και τουσ αςτζρεσ τουσ, κακϊσ και να προςανατολιςτοφν ςτο φυςικό χϊρο με τθ βοικειά τουσ. Ενδεχομζνωσ, μπορεί να τουσ ηθτάμε να ςυγκρίνουν τισ παρατθριςεισ τουσ με τισ αντίςτοιχεσ αςτρολογικζσ παρατθριςεισ. 87

88 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Οι αςτεριςμοί είναι ομάδεσ αςτζρων που βρίςκονται ςε μια οριςμζνθ περιοχι του ουρανοφ και ο ςχθματιςμόσ τουσ κυμίηει κάποιο μυκικό πρόςωπο, ηϊο ι αντικείμενο από το οποίο ςυνικωσ παίρνουν το όνομά τουσ. Οι αςτζρεσ ενόσ αςτεριςμοφ δεν αλλθλεπιδροφν δυναμικά οφτε ςυςχετίηονται φυςικά με οποιοδιποτε τρόπο, κακϊσ βρίςκονται ςε διαφορετικζσ αποςτάςεισ και ο κακζνασ του κινείται με δικι του ταχφτθτα και φορά. Ζτςι, αν παρατθροφςαμε τον ουρανό από μια άλλθ κζςθ μζςα ςτο Γαλαξία ι ςε μια άλλθ χρονικι ςτιγμι (ςε κλίμακα αιϊνων) κα βλζπαμε διαφορετικοφσ αςτεριςμοφσ. Εικόνα 1: Αςτεριςμοί Ο αρχικόσ διαχωριςμόσ ζγινε πικανότατα ςτθ Μεςοποταμία, ενϊ θ ονομαςία τουσ αποδίδεται ςτουσ αρχαίουσ Ζλλθνεσ. Ο πρϊτοσ επίςθμοσ κατάλογοσ αςτεριςμϊν ςυντάχκθκε το 2 ο αιϊνα μ.χ. από τον Ρτολεμαίο και περιλάμβανε 48 αςτεριςμοφσ, ενϊ το 17 ο αιϊνα μ.χ. προςτζκθκαν ςε αυτόν άλλοι 40 αςτεριςμοί από νεότερουσ αςτρονόμουσ. Σιμερα, ςφμφωνα με τθ Διεκνι Αςτρονομικι Ζνωςθ (I.A.U.), όλοι οι αςτζρεσ τθσ ουράνιασ ςφαίρασ κατανζμονται ςε 88 αναγνωριςμζνουσ αςτεριςμοφσ που, ανάλογα με τθ γεωγραφικι κζςθ του παρατθρθτι, χωρίηονται ςε αειφανείσ, αμφιφανείσ και αφανείσ. Οι αςτεριςμοί ζχουν παίξει ςθμαντικό ρόλο ςτθν ιςτορία του ανκρϊπου κακϊσ αποτελοφν για πολλοφσ ζνα από τα εναφςματα τθσ εναςχόλθςθσ με τθν αςτρονομία. Επιπλζον βοθκοφν ςτον προςανατολιςμό και θ παρατιρθςι τουσ δίνει 88

89 πλθροφορίεσ για τθ κζςθ και τθν κίνθςθ τθσ Γθσ και τθ δομι του χϊρου γφρω μασ. Τζλοσ, ο διαχωριςμόσ των αςτζρων ςε αςτεριςμοφσ κακιςτά εφκολο τον εντοπιςμό τουσ ακόμα και από τουσ πιο άπειρουσ παρατθρθτζσ. Ανάλογα με τθ δυνατότθτα παρατιρθςισ του κατά τθ διάρκεια του ζτουσ ςε ζνα ςυγκεκριμζνο τόπο, όπωσ ιδθ αναφζραμε, ζνασ αςτεριςμόσ μπορεί να είναι αειφανισ, αφανισ ι αμφιφανισ. Οι αειφανείσ αςτεριςμοί ςτθν Ελλάδα είναι ζξι, θ Μεγάλθ και θ Μικρι Άρκτοσ, θ Καςςιόπθ, ο Κθφζασ, ο Δράκοντασ και θ Καμθλοπάρδαλθ, και μποροφμε να τουσ παρατθριςουμε ςχεδόν ολόκλθρουσ κακ' όλθ τθ διάρκεια του ζτουσ. Αντίκετα, οι αφανείσ αςτεριςμοί είναι δεκαπζντε και δεν μποροφν να παρατθρθκοφν από κανζνα ςθμείο τθσ χϊρασ. Οι αμφιφανείσ αςτεριςμοί είναι εξιντα εφτά, παρατθροφνται ςε διαφορετικζσ εποχζσ και ανάλογα με τθ κζςθ του κεντρικοφ τουσ ςθμείου χωρίηονται ςτουσ βόρειουσ αμφιφανείσ, τουσ ηωδιακοφσ και του νότιουσ αμφιφανείσ. Οι βόρειοι αμφιφανείσ αςτεριςμοί είναι είκοςι τρεισ και το κεντρικό ςθμείο τουσ βρίςκεται πάνω από τον ουράνιο ιςθμερινό. Ενϊ οι νότιοι αμφιφανείσ αςτεριςμοί είναι τριάντα ζνασ και το κεντρικό ςθμείο τουσ βρίςκεται κάτω από τον ουράνιο ιςθμερινό. Τζλοσ, οι ηωδιακοί αςτεριςμοί είναι οι δζκα τρεισ από τουσ εξιντα εφτά αμφιφανείσ αςτεριςμοφσ που ανικουν ςτο επίπεδο τθσ εκλειπτικισ και αποτελοφν τουσ πιο διάςθμουσ αςτεριςμοφσ, κακϊσ αναφζρονται ςυχνά ςτθν παραεπιςτιμθ τθσ αςτρολογίασ. 89

90 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Εντοπίςτε τουσ αειφανείσ αςτεριςμοφσ τθσ χϊρασ μασ ςτον ουράνιο κόλο. Ραρατθριςτε και καταγράψτε τθ κζςθ τουσ από ϊρα ςε ϊρα και από μζρα ςε μζρα. 2. Εντοπίςτε τον πολικό αςτζρα. Σε ποιον αςτεριςμό ανικει; Μζςω ποιου αςτεριςμοφ τον εντοπίςατε; Ροιο χαρακτθριςτικό του κακιςτά τον πολικό αςτζρα τόςο ςθμαντικό; 3. Συηθτιςτε και περιγράψτε τουσ τρόπουσ με τουσ οποίουσ μπορείτε να προςανατολιςτείτε ςτο φυςικό χϊρο με τθ βοικεια των αςτεριςμϊν. 4. Ραρατθριςτε τουσ ηωδιακοφσ αςτεριςμοφσ. Καταγράψτε με τθ βοικειά τουσ τθν κακθμερινι κζςθ του Ιλιου και τθσ Σελινθσ ςτθ διάρκεια ενόσ ζτουσ. (Χρθςιμοποιιςτε το θλεκτρονικό πρόγραμμα προςομοίωςθσ Stellarium.) Σχολιάςτε τισ παρατθριςεισ ςασ. 5. Βρείτε το ηϊδιό ςασ, βρίςκοντασ τθ κζςθ του Ιλιου κατά τθν θμζρα τθσ γζννθςισ ςασ. Ρόςεσ μζρεσ παραμζνει ο Ιλιοσ ςε κάκε ηωδιακό αςτεριςμό; 6. Βρείτε γνωςτοφσ αςτζρεσ ςε κακζναν από τουσ ηωδιακοφσ αςτεριςμοφσ και υπολογίςτε τισ μεταξφ τουσ βαρυτικζσ δυνάμεισ. 90

91 5 υμπεράςματα χζδια Στθν πορεία μελζτθσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ζγινε φανερό ότι θ διαδικαςία του project είναι, τελικά, μια κυκλικι διαδικαςία διαρκοφσ ανατροφοδότθςθσ. Απαιτεί ζμπνευςθ για τθ διατφπωςθ νζων ερωτθμάτων, φανταςία για τθ διαμόρφωςθ πρωτότυπων κεωριϊν, υπομονι για τθν αναηιτθςθ των πλθροφοριϊν, κριτικι ςκζψθ για το ξεκακάριςμα των δεδομζνων, λογικι για τον ζλεγχο τθσ πικανισ κεωρίασ, αλτρουιςμό για τθν παροχι αλλθλοβοικειασ, ανοιχτό μυαλό για το διάλογο, προγραμματιςμό για τθν καλι διαχείριςθ του χρόνου και κυρίωσ επιμονι για τθν επίτευξθ των ςτόχων. Πλα τα παραπάνω προςόντα, ςτο ςφνολό τουσ ι το κακζνα ξεχωριςτά, είναι πικανότερο να βρεκοφν ςε μια ομάδα ι να αποκτθκοφν μζςα ςε αυτι. Μζςα από τθ ςυνεργαςία και τθν αλλθλεπίδραςθ το άτομο προςφζρει ςυμπαράςταςθ και ζργο, ενϊ ταυτόχρονα κερδίηει γνϊςεισ, αξίεσ και ικανότθτεσ χριςιμεσ και ςθμαντικζσ για κάκε παράμετρο τθσ ηωισ του. Επίςθσ, μζςα από τθν ελευκερία κινιςεων και τθν ανάλθψθ πρωτοβουλιϊν που προάγει θ ερευνθτικι μζκοδοσ, ο μακθτισ μπορεί να εκφράηεται, να αναπτφςςει τα προςωπικά του ταλζντα, να αποκτιςει εμπιςτοςφνθ ςτισ δυνάμεισ του και τελικά να μάκει το ςθμαντικότερο που μπορεί κανείσ να διδαχκεί, τον τρόπο για να μακαίνει. Θ αςτρονομία, με τθ ςειρά τθσ, ωσ πικανό κζμα των ερευνθτικϊν εργαςιϊν εμφανίηεται ίςωσ ιδανικι, κακϊσ μπορεί να μελετθκεί πολφπλευρα, ιςτορικά, μακθματικά, φυςικά, μθχανικά, χθμικά, βιολογικά, τεχνολογικά, κοινωνικά ι ακόμθ και καλλιτεχνικά. Δεν είναι άλλωςτε τυχαίο το γεγονόσ ότι αποτελεί μια από τισ πρϊτεσ επιςτιμεσ που αναπτφχκθκαν από τον άνκρωπο προκειμζνου να ικανοποιιςει τθν ζμφυτθ περιζργεια του και τθν ακόρεςτθ ανάγκθ του για γνϊςθ. Θ παροφςα εργαςία, ςτο ςφνολό τθσ, δφναται και ςτοχεφει να προχωριςει ςε τζςςερα επίπεδα Εφαρμογι Βελτίωςθ Επζκταςθ Εξζλιξθ Θ ζννοια τθσ εφαρμογισ αναφζρεται ςτθν εκπόνθςθ των αςτρονομικϊν ερευνθτικϊν εργαςιϊν από μακθτζσ ςτα πραγματικά χρονικά και διδακτικά πλαίςια του μακιματοσ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ςε μια ςχολικι τάξθ. Θ ςυγκεκριμζνθ εφαρμογι κα αναδείξει τα πικανά αδφναμα ςθμεία τθσ ζωσ τϊρα αντιμετϊπιςθσ και κα βοθκιςει ςτθ βελτίωςθ τθσ εργαςίασ, μζςω τθσ προςαρμογισ ι τθσ αναδιαμόρφωςθσ τθσ, όπου αυτό κρικεί απαραίτθτο. Θ επζκταςθ αφορά τόςο ςτθν προςκικθ επιπλζον ερωτθμάτων προσ μελζτθ 91

92 και ςτθν ειςαγωγι νζων προςεγγίςεων ςτισ προτεινόμενεσ εργαςίεσ όςο και ςτο ςχεδιαςμό και τθ δθμιουργία νζων ερευνθτικϊν εργαςιϊν με άλλα κζματα. Θ εξζλιξθ, τζλοσ, ςχετίηεται κυρίωσ με τθ μελζτθ των διδακτικϊν αποτελεςμάτων τθσ εφαρμογι και κατ επζκταςθ με τθν αποδοτικότθτα τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν. Ειδικότερα, κα μποροφςε να γίνει ζλεγχοσ των γνϊςεων των μακθτϊν πριν, αμζςωσ μετά και αρκετά αργότερα από τθν, εκ μζρουσ τουσ, διεκπεραίωςθ των ερευνθτικϊν εργαςιϊν. Ο ζλεγχοσ μπορεί να πραγματοποιθκεί μζςω του ερωτθματολογίου που παρατίκεται ςτο Ραράρτθμα Δ ι ενόσ αντίςτοιχου ερωτθματολογίου. Ενϊ, θ μετζπειτα ςτατιςτικι ανάλυςθ των απαντιςεων αναμζνεται να δείξει το βακμό κατανόθςθσ του κζματοσ από τουσ μακθτζσ και ςυνεπϊσ το βακμό επιτυχίασ τθσ μεκόδου των ερευνθτικϊν εργαςιϊν. 92

93 6 Ενδεικτικι βιβλιογραφία και δικτυογραφία Αυγολοφπθσ Σ., Σειραδάκθσ Γ.Χ., «Ραρατθρθςιακι αςτρονομία», Εκδόςεισ Ρλανθτάριο Κεςςαλονίκθσ, Κεςςαλονίκθ, 2009 Βάρβογλθσ Χ., Σειραδάκθσ Γ.Χ., «Ειςαγωγι ςτθ ςφγχρονθ αςτρονομία», Εκδόςεισ Γαρταγάνθ, Κεςςαλονίκθ, 1994 Σειραδάκθσ Γ.Χ., «Ειςαγωγι ςτθ ραδιοαςτρονομία», Εκδόςεισ Ρλανθτάριο Κεςςαλονίκθσ, Κεςςαλονίκθ, 2009 Βλάχοσ Λ., «Φυςικι του πλάςματοσ», Εκδόςεισ Τηιόλα, Κεςςαλονίκθ, 2000 Καρανικόλασ Ν., «Ειςαγωγι ςτθ φυςικι των αςτρικϊν ςυςτθμάτων», Εκδόςεισ Art of Text, Κεςςαλονίκθ, 1993 Ματςαγγοφρασ Θ., «Θ καινοτομία των ερευνθτικϊν εργαςιϊν ςτο νζο λφκειο», Οργανιςμόσ Εκδόςεων Διδακτικϊν Βιβλίων, Ακινα, 2011 Καλλζρθ Μ., «Ζννοιεσ και φαινόμενα από τθ φυςικι για τθν προςχολικι και τθν πρϊτθ ςχολικι θλικία», Εκδόςεισ Αρίων, Κεςςαλονίκθ, 2010 Frank S., The physical universe: An introduction to astronomy, University Science Book, 1982, «Αςτροφυςικι», Ρανεπιςτθμιακζσ Εκδόςεισ Κριτθσ, Κριτθ 2009 B.F. Skinner, A hypertext history of Instructional Design, Sara McNeil, 2013 < Path: History of Instructional Design; 1950; B.F. Skinner Learning Theories: Insight into the move towards Outcomes Based Education, World Ecitizens, Free State Curriculum Materials, 2013 < Path: Learning Theories: insight into the move towards Outcomes Based Education Learning Theories, Instructional Design, Kearsley G., 2013 < Path: Learning Theories Principles of Teaching and Learning, Eberly Center, Teaching Excellence & Educational Innovation, Carnegie Mellon University, Pittsburgh 2013 < Path: Teaching and Learning Principles 93

94 Teaching Guide for Graduate Student Instructor, Graduate Student Instructor, Teaching & Resource Center, Berkeley University of California, 2013 < Path: Teaching Guide for GSIs; Theories of Learning o < o Bruner J.S. & Goodman C.C., Value and need as organizing factors in perception, Journal of Abnormal and Social Psychology, 42, 33-44, 1947 Classics in the History of Psychology, Green C.D., York University, Toronto, Canada, 2013 < o Pavlov I.P., Conditioned reflexes: An investigation of the physiological activity of the cerebral cortex, Lecture XXIII: The experimental results obtained with animals in their application to man, 1927 o Skinner B.F., Are theories of learning necessary?, Psychological Review, 57, , 1950 o Skinner B.F., 'Superstition' in the pigeon, Journal of Experimental Psychology, 38, , 1948 o Thorndike E.L., Animal intelligence, Chapter V: Laws and hypotheses for behavior laws of behavior in general, 1911 o Thorndike E.L., The contribution of psychology to education, Journal of Educational Psychology, 1, 5-12, 1910 o Watson J.B. & MacDougall W., The battle of behaviorism: An exposition and an exposure, 1929 o Watson J.B., Psychology as the behaviorist views it, Psychological Review, 20, , 1913 o Watson J.B., Is thinking merely the action of language mechanisms?, British Journal of Psychology, 11, , 1920 Hammond L.D. et al., How people learn: Introduction to learning theories, Stanford University, School of Education, 27 Dec < Learning Theory Fundamentals, Hannum W., 2013 < Learning-Theories.com, 2013 < 94

95 O Malley C., Theories of Learning, School of Psychology, The University of Nottingham, 2013 < Jerome Bruner, NYU Department of Psychology, 2013 < Path: Faculty; Jerome Bruner «Εκπαίδευςθ φοιτθτϊν ςτθν αςτρονομία», Αςτεροςκοπείο Σκίνακα, < Astronomical Society of the Pacific, < Global Hands On Universe blog, < Γκίνθσ Δ., «Διδακτικι τθσ ςτατιςτικισ, Σθμειϊςεισ μακθμάτων», Ρανεπιςτιμιο Ρειραιά, 2005 < Δρίμτηιασ Β., Επιμόρφωςθ επιμορφωτϊν β επιπζδου, Ρανεπιςτθμιακό Κζντρο Επιμόρφωςθσ (ΡΑΚΕ) Ρανεπιςτθμίου Λωαννίνων, 2013 Κρεμμυδιϊτθ Γ.Κ., Μακρανδρζου Χ.Κ., «Κεωρίεσ μάκθςθσ», Εργαςτιριο Φυςικϊν Επιςτθμϊν Τεχνολογίασ και Ρεριβάλλοντοσ, Ραιδαγωγικό Τμιμα Δθμοτικισ Εκπαίδευςθσ, Εκνικό Καποδιςτριακό Ρανεπιςτιμιο Ακθνϊν, 2008 < Ματςαγγοφρασ Θ., «Θ ομαδοςυνεργατικι διδαςκαλία: «Γιατί», «Ρϊσ», «Ρότε» και «για Ροιουσ»», Κεςςαλονίκθ, 2000 Ναςτόπουλοσ Σ., «Σφγχρονεσ κεωρίεσ για τθ μάκθςθ», 2009 < Δεδοφλθ Μ., «Βιωματικι μάκθςθ Δυνατότθτεσ αξιοποίθςισ τθσ ςτο πλαίςιο τθσ Ευζλικτθσ Ηϊνθσ», Ραιδαγωγικό Λνςτιτοφτο, 2013 o < Εικόνα εξωφφλλου: Laurent Laveder, Moon Games 95

96 Παράρτθμα Α: Καταςκευι μοντζλου τθσ ουράνιασ ςφαίρασ Μπορείτε να καταςκευάςετε το δικό ςασ μοντζλο τθσ ουράνιασ ςφαίρασ με απλά εφχρθςτα υλικά. Κα χρειαςτείτε: Μακετόχαρτο με διαςτάςεισ 60cm 30cm και πάχοσ 3mm (ι περιςςότερο) Δφο ξυλάκια με μικοσ 15cm Κόλλα Χάρακα Κοπίδι Διαβιτθ Μοιρογνωμόνιο Μαρκαδοράκι ι ςτυλό ι μολφβι Μόλισ ετοιμάςετε τα υλικά ςασ ακολουκιςτε εξισ βιματα: 1. Σχεδιάςτε με το διαβιτθ ςασ δφο ομόκεντρουσ κφκλουσ με ακτίνεσ 11cm και 15cm χρθςιμοποιϊντασ λίγο περιςςότερο από το μιςό μακετόχαρτο και ςτθ ςυνζχεια χαράξτε το δακτφλιο που ςχθματίςατε χρθςιμοποιϊντασ το κοπίδι. Μθν αφαιρζςετε τον εςωτερικό κυκλικό δίςκο. 2. Στο υπόλοιπο μακετόχαρτο ςχεδιάςτε δφο ακόμθ ομόκεντρουσ κφκλουσ με ακτίνεσ 8cm και 12cm και ζπειτα χαράξτε και το δεφτερο δακτφλιο χρθςιμοποιϊντασ το κοπίδι. Μθν αφαιρζςετε τον εςωτερικό κυκλικό δίςκο. 3. Χρθςιμοποιιςτε το μοιρογνωμόνιο, το μολφβι και το χάρακά ςασ για να βακμονομιςετε τουσ δφο δακτυλίουσ. Ορίςτε τουλάχιςτον υποδιαιρζςεισ των 96

97 5 ο. Βακμονομιςτε το μικρό δακτφλιο από 0 ο ωσ 360 ο και το μεγάλο δακτφλιο από 0 ο ωσ 90 ο ςτο ζνα θμικφκλιο και από 0 ο ωσ -90 ο ςτο άλλο θμικφκλιο. 4. Κόψτε τουσ δφο δακτυλίουσ και αφαιρζςτε τουσ εςωτερικοφσ δίςκουσ τουσ Χαράξτε το μεγάλο δακτφλιο κατά ζνα εκατοςτό από τθν εςωτερικι του πλευρά ςτισ ενδείξεισ των 0 ο, ϊςτε να μπορεί να προςαρμόηεται κάκετα και ςτακερά ςτο μικρό δακτφλιο. 6. Στερεϊςτε το ζνα ξυλάκι ςτο εςωτερικό του μικροφ δακτυλίου, ϊςτε να είναι ςτακερό και να διζρχεται από τισ ενδείξεισ των 90 ο και 270 ο. 7. Κόψτε ζνα μικρό κυκλικό δίςκο χρθςιμοποιϊντασ τα υλικά που ςασ ζμειναν και περάςτε το δεφτερο ξυλάκι από το κζντρο του. 8. Στερεϊςτε τον κυκλικό δίςκο ςτο ςτακερό ξυλάκι που προςαρμόςατε ςτο μικρό δακτφλιο. 9. Ενϊςτε τουσ δφο δακτυλίουσ. Ο μικρόσ δακτφλιοσ αντιπροςωπεφει τον ορίηοντα, όπου μπορείτε να μετριςετε το αηιμοφκιο, ενϊ ο μεγάλοσ το μεςθμβρινό του τόπου, όπου μπορείτε να μετριςετε το φψοσ ενόσ αςτζρα. Ο κυκλικόσ δίςκοσ με τθ ςειρά του αντιπροςωπεφει το επίπεδο του ιςθμερινοφ και το ξυλάκι που είναι κάκετο ςε αυτόν δείχνει τον άξονα των πόλων. 10. Για να χρθςιμοποιιςετε το μοντζλο ςασ, φζρτε το δακτφλιο του ορίηοντα παράλλθλα με το ζδαφοσ και προςανατολίςτε το, με τθ βοικεια μιασ πυξίδασ. Επιλζξτε το ουράνιο ςϊμα που κζλετε να μελετιςετε και μετατοπίςτε κατάλλθλα το δακτφλιο του μεςθμβρινοφ και το ξυλάκι των πόλων, ϊςτε να μετριςετε τισ οριηόντιεσ ςυντεταγμζνεσ τθσ κζςθσ του.

98 11. Αν ςτοχεφςετε τον πολικό αςτζρα με τον άξονα των πόλων, μπορείτε να βρείτε το γεωγραφικό πλάτοσ του τόπου ςασ. 98

99 Παράρτθμα Β: Ηλιακζσ παρατθριςεισ Ρραγματοποιικθκε θ μελζτθ τθσ κίνθςθσ του Ιλιου πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα. Θ παρατιρθςθ περιλάμβανε τθν καταγραφι των κζςεων και των χρονικϊν ςτιγμϊν τθσ ανατολισ και τθσ δφςθσ του Ιλιου ςτθ διάρκεια ενόσ ζτουσ και ζγινε με τθ βοικεια του θλεκτρονικοφ προγράμματοσ προςομοίωςθσ Stellarium. Τα δεδομζνα που προζκυψαν από αυτι παρουςιάηονται ςτον παρακάτω πίνακα. Α/Α Ημερομθνία Ώρα ανατολισ Σθμείο ανατολισ (Αηιμοφκιο) Ώρα δφςθσ Σθμείο δφςθσ (Αηιμοφκιο) Αςτεριςμόσ 1 1/1/2013 7:57: ο 58'24'' 17:06: ο Τοξότθσ 2 2/1/2013 7:57: ο :07: ο Τοξότθσ 3 3/1/2013 7:57: ο :08: ο Τοξότθσ 4 4/1/2013 7:57: ο :09: ο Τοξότθσ 5 5/1/2013 7:57: ο :10: ο Τοξότθσ 6 6/1/2013 7:57: ο :11: ο Τοξότθσ 7 7/1/2013 7:57: ο :12: ο Τοξότθσ 8 8/1/2013 7:57: ο :13: ο Τοξότθσ 9 9/1/2013 7:56: ο :14: ο Τοξότθσ 10 10/1/2013 7:56: ο :15: ο Τοξότθσ 11 11/1/2013 7:56: ο :16: ο Τοξότθσ 12 12/1/2013 7:56: ο :17: ο Τοξότθσ 13 13/1/2013 7:55: ο :18: ο Τοξότθσ 14 14/1/2013 7:55: ο :19: ο Τοξότθσ 15 15/1/2013 7:54: ο :20: ο Τοξότθσ 16 16/1/2013 7:54: ο :21: ο Τοξότθσ 17 17/1/2013 7:54: ο :23: ο Τοξότθσ 18 18/1/2013 7:53: ο :24: ο Τοξότθσ 19 19/1/2013 7:53: ο :25: ο Αιγόκερωσ 20 20/1/2013 7:52: ο :26: ο Αιγόκερωσ 21 21/1/2013 7:51: ο :27: ο Αιγόκερωσ 22 22/1/2013 7:51: ο :29: ο Αιγόκερωσ 23 23/1/2013 7:50: ο :30: ο Αιγόκερωσ 24 24/1/2013 7:49: ο :31: ο Αιγόκερωσ 25 25/1/2013 7:49: ο :32: ο Αιγόκερωσ 26 26/1/2013 7:48: ο :33: ο Αιγόκερωσ 27 27/1/2013 7:47: ο :35: ο Αιγόκερωσ 28 28/1/2013 7:46: ο :36: ο Αιγόκερωσ 29 29/1/2013 7:45: ο :37: ο Αιγόκερωσ 30 30/1/2013 7:44: ο :38: ο Αιγόκερωσ 31 31/1/2013 7:43: ο :40: ο Αιγόκερωσ 32 1/2/2013 7:42: ο :41: ο Αιγόκερωσ 33 2/2/2013 7:41: ο :42: ο Αιγόκερωσ 99

100 34 3/2/2013 7:40: ο :43: ο Αιγόκερωσ 35 4/2/2013 7:39: ο :45: ο Αιγόκερωσ 36 5/2/2013 7:38: ο :46: ο Αιγόκερωσ 37 6/2/2013 7:37: ο :47: ο Αιγόκερωσ 38 7/2/2013 7:36: ο :48: ο Αιγόκερωσ 39 8/2/2013 7:35: ο :50: ο Αιγόκερωσ 40 9/2/2013 7:34: ο :51: ο Αιγόκερωσ 41 10/2/2013 7:32: ο :52: ο Αιγόκερωσ 42 11/2/2013 7:31: ο :53: ο Αιγόκερωσ 43 12/2/2013 7:30: ο :54: ο Αιγόκερωσ 44 13/2/2013 7:29: ο :56: ο Αιγόκερωσ 45 14/2/2013 7:27: ο :57: ο Αιγόκερωσ 46 15/2/2013 7:26: ο :58: ο Αιγόκερωσ 47 16/2/2013 7:25: ο :59: ο Υδροχόοσ 48 17/2/2013 7:24: ο :01: ο Υδροχόοσ 49 18/2/2013 7:22: ο :02: ο Υδροχόοσ 50 19/2/2013 7:21: ο :03: ο Υδροχόοσ 51 20/2/2013 7:19: ο :04: ο Υδροχόοσ 52 21/2/2013 7:18: ο :05: ο Υδροχόοσ 53 22/2/2013 7:17: ο :06: ο Υδροχόοσ 54 23/2/2013 7:15: ο :08: ο Υδροχόοσ 55 24/2/2013 7:14: ο :09: ο Υδροχόοσ 56 25/2/2013 7:12: ο :10: ο Υδροχόοσ 57 26/2/2013 7:11: ο :11: ο Υδροχόοσ 58 27/2/2013 7:09: ο :12: ο Υδροχόοσ 59 28/2/2013 7:08: ο :13: ο Υδροχόοσ 60 1/3/2013 7:06:39 99 ο :15: ο Υδροχόοσ 61 2/3/2013 7:05:06 99 ο :16: ο Υδροχόοσ 62 3/3/2013 7:03:34 98 ο :17: ο Υδροχόοσ 63 4/3/2013 7:02:00 98 ο :18: ο Υδροχόοσ 64 5/3/2013 7:00:26 97 ο :19: ο Υδροχόοσ 65 6/3/2013 6:58:52 97 ο :20: ο Υδροχόοσ 66 7/3/2013 6:57:17 96 ο :21: ο Υδροχόοσ 67 8/3/2013 6:55:41 96 ο :22: ο Υδροχόοσ 68 9/3/2013 6:54:05 95 ο :24: ο Υδροχόοσ 69 10/3/2013 6:52:29 95 ο :25: ο Υδροχόοσ 70 11/3/2013 6:50:52 94 ο :26: ο Υδροχόοσ 71 12/3/2013 6:49:15 94 ο :27: ο Υδροχόοσ 72 13/3/2013 6:47:37 93 ο :28: ο Υδροχόοσ 73 14/3/2013 6:45:59 93 ο :29: ο Υδροχόοσ 74 15/3/2013 6:44:21 92 ο :30: ο Λχκφεσ 75 16/3/2013 6:42:43 92 ο :31: ο Λχκφεσ 76 17/3/2013 6:41:05 91 ο :32: ο Λχκφεσ 100

101 77 18/3/2013 6:39:26 91 ο :33: ο Λχκφεσ 78 19/3/2013 6:37:47 90 ο :34: ο Λχκφεσ 79 20/3/2013 6:36:08 90 ο :35: ο Λχκφεσ 80 21/3/2013 6:34:29 89 ο :36: ο Λχκφεσ 81 22/3/2013 6:32:50 89 ο :38: ο Λχκφεσ 82 23/3/2013 6:31:11 88 ο :39: ο Λχκφεσ 83 24/3/2013 6:29:31 88 ο :40: ο Λχκφεσ 84 25/3/2013 6:27:52 87 ο :41: ο Λχκφεσ 85 26/3/2013 6:26:13 87 ο :42: ο Λχκφεσ 86 27/3/2013 6:24:34 86 ο :43: ο Λχκφεσ 87 28/3/2013 6:22:55 86 ο :44: ο Λχκφεσ 88 29/3/2013 6:21:16 85 ο :45: ο Λχκφεσ 89 30/3/2013 6:19:38 84 ο :46: ο Λχκφεσ 90 31/3/2013 7:17:59 84 ο :47: ο Λχκφεσ 91 1/4/2013 7:16:21 83 ο :48: ο Λχκφεσ 92 2/4/2013 7:14:44 83 ο :49: ο Λχκφεσ 93 3/4/2013 7:13:06 82 ο :50: ο Λχκφεσ 94 4/4/2013 7:11:29 82 ο :51: ο Λχκφεσ 95 5/4/2013 7:09:52 81 ο :52: ο Λχκφεσ 96 6/4/2013 7:08:16 81 ο :53: ο Λχκφεσ 97 7/4/2013 7:06:40 80 ο :54: ο Λχκφεσ 98 8/4/2013 7:05:05 80 ο :55: ο Λχκφεσ 99 9/4/2013 7:03:30 79 ο :56: ο Λχκφεσ /4/2013 7:01:55 79 ο :57: ο Λχκφεσ /4/2013 7:00:21 78 ο :58: ο Λχκφεσ /4/2013 6:58:48 78 ο :59: ο Λχκφεσ /4/2013 6:57:16 77 ο :00: ο Λχκφεσ /4/2013 6:55:44 77 ο :01: ο Λχκφεσ /4/2013 6:54:12 77 ο :02: ο Λχκφεσ /4/2013 6:52:42 76 ο :04: ο Λχκφεσ /4/2013 6:51:12 76 ο :05: ο Λχκφεσ /4/2013 6:49:43 75 ο :06: ο Λχκφεσ /4/2013 6:48:14 75 ο :07: ο Λχκφεσ /4/2013 6:46:47 74 ο :08: ο Λχκφεσ /4/2013 6:45:20 74 ο :09: ο Κριόσ /4/2013 6:43:54 73 ο :10: ο Κριόσ /4/2013 6:42:29 73 ο :11: ο Κριόσ /4/2013 6:41:05 72 ο :12: ο Κριόσ /4/2013 6:39:42 72 ο :13: ο Κριόσ 101

102 116 26/4/2013 6:38:20 72 ο :14: ο Κριόσ /4/2013 6:36:59 71 ο :15: ο Κριόσ /4/2013 6:35:39 71 ο :16: ο Κριόσ /4/2013 6:34:20 70 ο :17: ο Κριόσ /4/2013 6:33:03 70 ο :18: ο Κριόσ 121 1/5/2013 6:31:46 69 ο :19: ο Κριόσ 122 2/5/2013 6:30:31 69 ο :20: ο Κριόσ 123 3/5/2013 6:29:17 69 ο :21: ο Κριόσ 124 4/5/2013 6:28:05 68 ο :22: ο Κριόσ 125 5/5/2013 6:26:53 68 ο :23: ο Κριόσ 126 6/5/2013 6:25:43 67 ο :24: ο Κριόσ 127 7/5/2013 6:24:34 67 ο :25: ο Κριόσ 128 8/5/2013 6:23:27 67 ο :26: ο Κριόσ 129 9/5/2013 6:22:21 66 ο :27: ο Κριόσ /5/2013 6:21:17 66 ο :28: ο Κριόσ /5/2013 6:20:14 66 ο :29: ο Κριόσ /5/2013 6:19:13 65 ο :30: ο Κριόσ /5/2013 6:18:13 65 ο :31: ο Κριόσ /5/2013 6:17:14 65 ο :32: ο Ταφροσ /5/2013 6:16:18 64 ο :33: ο Ταφροσ /5/2013 6:15:22 64 ο :34: ο Ταφροσ /5/2013 6:14:29 64 ο :35: ο Ταφροσ /5/2013 6:13:37 63 ο :36: ο Ταφροσ /5/2013 6:12:47 63 ο :37: ο Ταφροσ /5/2013 6:11:58 63 ο :38: ο Ταφροσ /5/2013 6:11:11 62 ο :38: ο Ταφροσ /5/2013 6:10:26 62 ο :39: ο Ταφροσ /5/2013 6:09:43 62 ο :40: ο Ταφροσ /5/2013 6:09:02 62 ο :41: ο Ταφροσ /5/2013 6:08:22 61 ο :42: ο Ταφροσ /5/2013 6:07:44 61 ο :43: ο Ταφροσ /5/2013 6:07:08 61 ο :44: ο Ταφροσ /5/2013 6:06:34 61 ο :44: ο Ταφροσ /5/2013 6:06:02 60 ο :45: ο Ταφροσ /5/2013 6:05:31 60 ο :46: ο Ταφροσ /5/2013 6:05:03 60 ο :47: ο Ταφροσ 152 1/6/2013 6:04:37 60 ο :47: ο Ταφροσ 153 2/6/2013 6:04:12 60 ο :48: ο Ταφροσ 154 3/6/2013 6:03:49 59 ο :49: ο Ταφροσ 155 4/6/2013 6:03:29 59 ο :49: ο Ταφροσ 156 5/6/2013 6:03:11 59 ο :50: ο Ταφροσ 157 6/6/2013 6:02:54 59 ο :51: ο Ταφροσ 102

103 158 7/6/2013 6:02:39 59 ο :51: ο Ταφροσ 159 8/6/2013 6:02:27 59 ο :52: ο Ταφροσ 160 9/6/2013 6:02:16 59 ο :52: ο Ταφροσ /6/2013 6:02:07 58 ο :53: ο Ταφροσ /6/2013 6:02:01 58 ο :53: ο Ταφροσ /6/2013 6:01:56 58 ο :54: ο Ταφροσ /6/2013 6:01:53 58 ο :54: ο Ταφροσ /6/2013 6:01:52 58 ο :55: ο Ταφροσ /6/2013 6:01:53 58 ο :55: ο Ταφροσ /6/2013 6:01:55 58 ο :56: ο Ταφροσ /6/2013 6:02:00 58 ο :56: ο Ταφροσ /6/2013 6:02:07 58 ο :56: ο Ταφροσ /6/2013 6:02:15 58 ο :57: ο Ταφροσ /6/2013 6:02:25 58 ο :57: ο Δίδυμοι /6/2013 6:02:37 58 ο :57: ο Δίδυμοι /6/2013 6:02:51 58 ο :57: ο Δίδυμοι /6/2013 6:03:06 58 ο :57: ο Δίδυμοι /6/2013 6:03:23 58 ο :57: ο Δίδυμοι /6/2013 6:03:42 58 ο :58: ο Δίδυμοι /6/2013 6:04:03 58 ο :58: ο Δίδυμοι /6/2013 6:04:25 58 ο :58: ο Δίδυμοι /6/2013 6:04:49 58 ο :58: ο Δίδυμοι /6/2013 6:05:14 58 ο :58: ο Δίδυμοι /6/2013 6:05:42 58 ο :57: ο Δίδυμοι 182 1/7/2013 6:06:10 58 ο :57: ο Δίδυμοι 183 2/7/2013 6:06:40 58 ο :57: ο Δίδυμοι 184 3/7/2013 6:07:12 59 ο :57: ο Δίδυμοι 185 4/7/2013 6:07:45 59 ο :57: ο Δίδυμοι 186 5/7/2013 6:08:19 59 ο :57: ο Δίδυμοι 187 6/7/2013 6:08:55 59 ο :56: ο Δίδυμοι 188 7/7/2013 6:09:32 59 ο :56: ο Δίδυμοι 189 8/7/2013 6:10:10 59 ο :56: ο Δίδυμοι 190 9/7/2013 6:10:50 59 ο :55: ο Δίδυμοι /7/2013 6:11:30 60 ο :55: ο Δίδυμοι /7/2013 6:12:12 60 ο :55: ο Δίδυμοι /7/2013 6:12:55 60 ο :54: ο Δίδυμοι /7/2013 6:13:38 60 ο :54: ο Δίδυμοι /7/2013 6:14:23 60 ο :53: ο Δίδυμοι /7/2013 6:15:09 61 ο :52: ο Δίδυμοι /7/2013 6:15:55 61 ο :52: ο Δίδυμοι /7/2013 6:16:43 61 ο :51: ο Δίδυμοι /7/2013 6:17:31 61 ο :51: ο Δίδυμοι /7/2013 6:18:20 62 ο :50: ο Δίδυμοι 103

104 201 20/7/2013 6:19:10 62 ο :49: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:20:00 62 ο :48: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:20:51 62 ο :48: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:21:43 63 ο :47: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:22:35 63 ο :46: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:23:28 63 ο :45: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:24:21 64 ο :44: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:25:15 64 ο :43: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:26:10 64 ο :42: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:27:05 64 ο :41: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:28:00 65 ο :40: ο Καρκίνοσ /7/2013 6:28:56 65 ο :39: ο Καρκίνοσ 213 1/8/2013 6:29:52 65 ο :38: ο Καρκίνοσ 214 2/8/2013 6:30:48 66 ο :37: ο Καρκίνοσ 215 3/8/2013 6:31:45 66 ο :36: ο Καρκίνοσ 216 4/8/2013 6:32:42 67 ο :35: ο Καρκίνοσ 217 5/8/2013 6:33:39 67 ο :34: ο Καρκίνοσ 218 6/8/2013 6:34:36 67 ο :33: ο Καρκίνοσ 219 7/8/2013 6:35:34 68 ο :31: ο Καρκίνοσ 220 8/8/2013 6:36:31 68 ο :30: ο Καρκίνοσ 221 9/8/2013 6:37:29 68 ο :29: ο Καρκίνοσ /8/2013 6:38:27 69 ο :28: ο Λζων /8/2013 6:39:25 69 ο :26: ο Λζων /8/2013 6:40:23 70 ο :25: ο Λζων /8/2013 6:41:21 70 ο :24: ο Λζων /8/2013 6:42:20 70 ο :22: ο Λζων /8/2013 6:43:18 71 ο :21: ο Λζων /8/2013 6:44:16 71 ο :20: ο Λζων /8/2013 6:45:14 72 ο :18: ο Λζων /8/2013 6:46:13 72 ο :17: ο Λζων /8/2013 6:47:11 73 ο :15: ο Λζων /8/2013 6:48:09 73 ο :14: ο Λζων /8/2013 6:49:07 74 ο :12: ο Λζων /8/2013 6:50:05 74 ο :11: ο Λζων /8/2013 6:51:03 74 ο :09: ο Λζων /8/2013 6:52:01 75 ο :08: ο Λζων /8/2013 6:52:59 75 ο :06: ο Λζων /8/2013 6:53:57 76 ο :05: ο Λζων /8/2013 6:54:55 76 ο :03: ο Λζων /8/2013 6:55:53 77 ο :02: ο Λζων /8/2013 6:56:51 77 ο :00: ο Λζων /8/2013 6:57:50 78 ο :59: ο Λζων /8/2013 6:58:48 78 ο :57: ο Λζων 104

105 244 1/9/2013 6:59:46 79 ο :55: ο Λζων 245 2/9/2013 7:00:43 79 ο :54: ο Λζων 246 3/9/2013 7:01:41 80 ο :52: ο Λζων 247 4/9/2013 7:02:39 80 ο :51: ο Λζων 248 5/9/2013 7:03:37 81 ο :49: ο Λζων 249 6/9/2013 7:04:35 81 ο :47: ο Λζων 250 7/9/2013 7:05:33 82 ο :46: ο Λζων 251 8/9/2013 7:06:31 82 ο :44: ο Λζων 252 9/9/2013 7:07:29 83 ο :42: ο Λζων /9/2013 7:08:27 83 ο :41: ο Λζων /9/2013 7:09:25 84 ο :39: ο Λζων /9/2013 7:10:23 84 ο :37: ο Λζων /9/2013 7:11:21 85 ο :36: ο Λζων /9/2013 7:12:19 85 ο :34: ο Λζων /9/2013 7:13:17 86 ο :32: ο Λζων /9/2013 7:14:16 86 ο :31: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:15:14 87 ο :29: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:16:22 87 ο :27: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:17:10 88 ο :26: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:18:09 88 ο :24: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:19:10 89 ο :22: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:20:07 89 ο :21: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:21:06 90 ο :19: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:22:05 90 ο :17: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:23:04 91 ο :16: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:24:04 91 ο :14: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:25:04 92 ο :12: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:26:04 92 ο :10: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:27:04 93 ο :09: ο Ραρκζνοσ /9/2013 7:28:05 93 ο :07: ο Ραρκζνοσ 274 1/10/2013 7:29:06 94 ο :06: ο Ραρκζνοσ 275 2/10/2013 7:30:07 94 ο :04: ο Ραρκζνοσ 276 3/10/2013 7:31:08 95 ο :02: ο Ραρκζνοσ 277 4/10/2013 7:32:10 95 ο :01: ο Ραρκζνοσ 278 5/10/2013 7:33:12 96 ο :59: ο Ραρκζνοσ 279 6/10/2013 7:34:14 96 ο :57: ο Ραρκζνοσ 280 7/10/2013 7:35:17 97 ο :56: ο Ραρκζνοσ 281 8/10/2013 7:36:19 97 ο :54: ο Ραρκζνοσ 282 9/10/2013 7:37:23 98 ο :52: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:38:26 98 ο :51: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:39:30 99 ο :49: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:40:34 99 ο :48: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:41: ο :46: ο Ραρκζνοσ 105

106 287 14/10/2013 7:42: ο :45: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:43: ο :43: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:44: ο :42: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:45: ο :40: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:47: ο :39: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:48: ο :37: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:49: ο :36: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:50: ο :34: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:51: ο :33: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:52: ο :31: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:53: ο :30: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:54: ο :29: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:56: ο :27: ο Ραρκζνοσ /10/2013 6:57: ο :26: ο Ραρκζνοσ /10/2013 6:58: ο :25: ο Ραρκζνοσ /10/2013 6:59: ο :23: ο Ραρκζνοσ /10/2013 7:00: ο :22: ο Ηυγόσ /10/2013 7:01: ο :21: ο Ηυγόσ 305 1/11/2013 7:03: ο :20: ο Ηυγόσ 306 2/11/2013 7:04: ο :18: ο Ηυγόσ 307 3/11/2013 7:05: ο :17: ο Ηυγόσ 308 4/11/2013 7:06: ο :16: ο Ηυγόσ 309 5/11/2013 7:07: ο :15: ο Ηυγόσ 310 6/11/2013 7:08: ο :15: ο Ηυγόσ 311 7/11/2013 7:10: ο :13: ο Ηυγόσ 312 8/11/2013 7:11: ο :12: ο Ηυγόσ 313 9/11/2013 7:12: ο :11: ο Ηυγόσ /11/2013 7:13: ο :10: ο Ηυγόσ /11/2013 7:14: ο :09: ο Ηυγόσ /11/2013 7:16: ο :08: ο Ηυγόσ /11/2013 7:17: ο :07: ο Ηυγόσ /11/2013 7:18: ο :06: ο Ηυγόσ /11/2013 7:19: ο :05: ο Ηυγόσ /11/2013 7:20: ο :04: ο Ηυγόσ /11/2013 7:22: ο :04: ο Ηυγόσ /11/2013 7:23: ο :03: ο Ηυγόσ /11/2013 7:24: ο :02: ο Ηυγόσ /11/2013 7:25: ο :01: ο Ηυγόσ /11/2013 7:26: ο :01: ο Ηυγόσ /11/2013 7:27: ο :00: ο Ηυγόσ /11/2013 7:28: ο :00: ο Σκορπιόσ /11/2013 7:30: ο :59: ο Σκορπιόσ /11/2013 7:31: ο :58: ο Σκορπιόσ 106

107 330 26/11/2013 7:32: ο :58: ο Σκορπιόσ /11/2013 7:33: ο :58: ο Σκορπιόσ /11/2013 7:34: ο :57: ο Σκορπιόσ /11/2013 7:35: ο :57: ο Σκορπιόσ /11/2013 7:36: ο :56: ο Σκορπιόσ 335 1/12/2013 7:37: ο :56: ο Σκορπιόσ 336 2/12/2013 7:38: ο :56: ο Σκορπιόσ 337 3/12/2013 7:39: ο :56: ο Σκορπιόσ 338 4/12/2013 7:40: ο :56: ο Σκορπιόσ 339 5/12/2013 7:41: ο :55: ο Σκορπιόσ 340 6/12/2013 7:42: ο :55: ο Σκορπιόσ 341 7/12/2013 7:43: ο :55: ο Σκορπιόσ 342 8/12/2013 7:44: ο :55: ο Σκορπιόσ 343 9/12/2013 7:45: ο :55: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:46: ο :55: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:46: ο :55: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:47: ο :56: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:48: ο :56: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:49: ο :56: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:50: ο :56: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:50: ο :57: ο Σκορπιόσ /12/2013 7:51: ο :57: ο Τοξότθσ /12/2013 7:52: ο :57: ο Τοξότθσ /12/2013 7:52: ο :58: ο Τοξότθσ /12/2013 7:53: ο :58: ο Τοξότθσ /12/2013 7:53: ο :59: ο Τοξότθσ /12/2013 7:54: ο :59: ο Τοξότθσ /12/2013 7:54: ο :00: ο Τοξότθσ /12/2013 7:55: ο :00: ο Τοξότθσ /12/2013 7:55: ο :01: ο Τοξότθσ /12/2013 7:55: ο :01: ο Τοξότθσ /12/2013 7:56: ο :02: ο Τοξότθσ /12/2013 7:56: ο :03: ο Τοξότθσ /12/2013 7:56: ο :04: ο Τοξότθσ /12/2013 7:56: ο :04: ο Τοξότθσ /12/2013 7:57: ο :05: ο Τοξότθσ 107

108 Σφμφωνα με τα παρατθρθςιακά δεδομζνα, απαντικθκαν οι ακόλουκεσ ερωτιςεισ ωσ εξισ Ποια ιταν θ μζρα με τθ μεγαλφτερθ διάρκεια και πόςθ ιταν αυτι; Θ μζρα με τθ μεγαλφτερθ διάρκεια είναι θ 21 θ Λουνίου, με διάρκεια 14 ϊρεσ 54 λεπτά και 52 δευτερόλεπτα. Θ 21 θ Λουνίου ονομάηεται κερινό θλιοςτάςιο, για τουσ κατοίκουσ του βόρειου θμιςφαιρίου, και είναι θ μεγαλφτερθ μζρα κατά τθ διάρκεια του ζτουσ, αφοφ τότε ο Ιλιοσ διαγράφει το μεγαλφτερο τόξο και μεςουρανεί ςτο μζγιςτο φψοσ πάνω ςτθν ουράνια ςφαίρα. Το κερινό θλιοςτάςιο ςθματοδοτεί τθν αρχι του καλοκαιριοφ. (Θ ίδια θμερομθνία αποτελεί το χειμερινό θλιοςτάςιο για τουσ κατοίκουσ του νότιου θμιςφαιρίου.) Ποια ιταν, αντίςτοιχα, θ μζρα με τθ μικρότερθ διάρκεια και πόςθ ιταν αυτι; Θ μζρα με τθ μικρότερθ διάρκεια είναι θ 22 θ Δεκεμβρίου, με διάρκεια 9 ϊρεσ 5 λεπτά και 25 δευτερόλεπτα. Θ 22 θ Δεκεμβρίου ονομάηεται χειμερινό θλιοςτάςιο, για τουσ κατοίκουσ του βόρειου θμιςφαιρίου και είναι θ μικρότερθ μζρα ςτθ διάρκεια του ζτουσ, αφοφ τότε ο Ιλιοσ διαγράφει το μικρότερο τόξο και ςθμειϊνει το ελάχιςτο φψοσ μεςουράνθςθσ ςτθν ουράνια ςφαίρα. Το χειμερινό θλιοςτάςιο ςθματοδοτεί τθν αρχι του χειμϊνα. (Ακριβϊσ ανάλογα, θ ίδια θμερομθνία αποτελεί το κερινό θλιοςτάςιο για τουσ κατοίκουσ του νότιου θμιςφαιρίου.) Με ποιο τρόπο μεταβάλλονται τα ςθμεία ανατολισ και δφςθσ από μζρα ςε μζρα; Ρϊσ εξθγείτε αυτι τθν αλλαγι; Θ τιμι του αηιμοφκιου ανατολισ αυξάνεται από κερινό ωσ το χειμερινό θλιοςτάςιο και μειϊνεται από το χειμερινό ωσ το κερινό θλιοςτάςιο. Αντίςτροφα, θ τιμι του αηιμοφκιου δφςθσ αυξάνεται από το χειμερινό ωσ το κερινό θλιοςτάςιο και μειϊνεται από το κερινό ωσ το χειμερινό θλιοςτάςιο. Δθλαδι, τα ςθμεία ανατολισ και δφςθσ μετατοπίηονται βορειότερα κακϊσ προχωράμε από το χειμϊνα ςτο καλοκαίρι, οπότε και αυξάνεται το θμεριςιο θλιακό τόξο, άρα και θ διάρκεια τθσ μζρασ. Ενϊ μετατοπίηονται νοτιότερα από το καλοκαίρι προσ το χειμϊνα, οπότε θ διάρκεια τθσ μζρασ ελαττϊνεται. Θ αλλαγι αυτι οφείλεται ςτθν κίνθςθ τθσ Γθσ γφρω από τον Ιλιου, θ οποία γίνεται με ςτακερι κλίςθ (γωνία λόξωςθσ), όπωσ φαίνεται ςτο ακόλουκο ςχιμα 108

109 Εποχζσ Ο ιλιοσ ανατζλλει και δφει ακριβϊσ τθν ίδια ϊρα ςε κάκε μζροσ τθσ χϊρασ μασ; Γιατί ςυμβαίνει αυτό; Ο Ιλιοσ ανατζλλει και δφει ςε διαφορετικζσ χρονικζσ ςτιγμζσ αν τα δφο μζρθ βρίςκονται ςε διαφορετικό γεωγραφικό πλάτοσ, εξαιτίασ τθσ περιςτροφισ τθσ γθσ. 109