Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Πολιτισμικής Τεχνολογίας και Επικοινωνίας

Transcript

1 Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Πολιτισμικής Τεχνολογίας και Επικοινωνίας Εργασία στο μάθημα Σχεδιασμός Ψηφιακός Εκπαιδευτικών Εφαρμογών ΙΙ Στιβακτάκης Ευστάθιος Α.Μ.: 131/ Το γνωστικό αντικείμενο που επέλεξα είναι οι Ταλαντώσεις από το μάθημα της Φυσικής Γ' Γυμνασίου. Α. Το Μοντέλο Αντικειμένου Μάθησης (ΜΑΜ) Β. Το Μοντέλο του Μαθητή Οι μαθητές είναι δύσκολο να κατανοήσουν: πως μπορούμε να κατανοήσουμε μια έννοια της φυσικής μέσα από ένα απλό εκκρεμές πώς μπορούμε να μετρήσουμε την δύναμη που έχει η σφαίρα, στο τέντωμα του ελατηρίου γιατί το εκκρεμές σταματά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα ποια είναι τα σημεία αρχής και τέλους της ταλάντωσης γιατί όταν η κινητική δύναμη φτάσει στο τέρμα, η δυναμική είναι μηδενική και αντίστροφα Οι ενέργειες που πρέπει να κάνουν οι μαθητές ώστε να ξεπεράσουν τις παραπάνω δυσκολίες είναι: η χρησιμοποίηση ενός απλού εκκρεμούς (ώστε να δουν ότι με αυτό και μόνο, μπορούν να καταλάβουν την έννοια της ταλάντευσης), εξάσκηση των βασικών πειραμάτων όπως αναφέρθηκαν παραπάνω, μελέτη της θεωρίας και επαναπειραματισμός, με χρήση της σφαίρας, ώστε να γίνουν όλα τα πειράματα που αναφέρθηκαν παραπάνω και να λυθούν οι απορίες που διατυπώνονται. Για οτιδήποτε δεν κατανοούν, ερώτηση στον διδάσκοντα για περαιτέρω επεξηγήσεις. Γ. Στόχοι του παιχνιδιού

2 Να κατανοήσουν οι μαθητές την ταλάντωση μέσα από την ψυχαγωγία Να μπορούν να διακρίνουν τις τα φυσικά μεγέθη που χαρακτηρίζουν την ταλάντωση Να μάθουν τους τύπους των φυσικών μεγεθών της ταλάντωσης, και τον ορισμό τους Να συνδέσουν την ταλάντωση με γεγονότα της καθημερινότητας Να γνωρίσουν πώς δουλεύει η ενέργεια μέσα στην ταλάντωση Δ. Έννοιες προς μάθηση Σχετικές εικόνες καρτών Οι πέντε έννοιες που έχω επιλέξει για το παιχνίδι είναι οι ακόλουθες: 1. Δύναμη στην απλή αρμονική ταλάντωση Μία κάρτα που αναφέρει τον τίτλο της έννοιας, και από κάτω θα πέφτουν οι κάρτες όπως αναφέρεται μέσα στην κάρτα με τους κανόνες. Τέσσερις κάρτες (που έχουν μπει από δύο φορές, για την βέλτιστη κατανόηση του θέματος) που αναφέρουν κομμάτια από την θεωρία. Μία κάρτα με μια εικόνα που αναφέρεται στην έννοια: 2. Η περίοδος Μία κάρτα που αναφέρει τον τίτλο της έννοιας: Δύο κάρτες που αναφέρουν κομμάτια από την θεωρία, μία με τον συμβολισμό της περιόδου (Τ) και μία με τον μαθηματικό τύπο που την χαρακτηρίζει (και οι τέσσερις κάρτες στο παιχνίδι υπάρχουν

3 από δύο φορές, για την καλύτερη εκμάθησή τους). Μία κάρτα με μία εικόνα που χαρακτηρίζει την περίοδο και βοηθάει τον μαθητή στην αποστήθιση της: 3. Η συχνότητα Όπως και στην προηγούμενη έννοια, τέσσερις κάρτες (Χ2 στο παιχνίδι): δύο με κομμάτια από την θεωρία, μία με τον συμβολισμό της συχνότητας (f) και μία με τον μαθηματικό τύπο της: Μία κάρτα με εικόνα, και ένα ερώτημα που χαρακτηρίζει την συχνότητα, και μία κάρτα με τον τίτλο της έννοιας: 4. Το πλάτος Τρις κάρτες με κομμάτια της θεωρίας και μία κάρτα με τον συμβολισμό του πλάτους (Α) (και οι

4 τέσσερις στο παιχνίδι, υπάρχουν από δύο φορές): Μία κάρτα με εικόνα που δείχνει τί είναι το πλάτος σε ένα εκκρεμές, και μία εικόνα με τον τίτλο της έννοιας: 5. Ενέργεια και ταλάντωση Σε αυτήν την ενότητα, έχουμε τέσσερις κάρτες με θεωρία που αναφέρεται στην έννοια (διπλές μέσα στο παιχνίδι): Μία κάρτα με εικόνα που δείχνει την γραφική παράσταηση της Κινητικής και της Δυναμικής ενέργειας, και μία κάρτα με τον τίτλο της έννοιας: Ε. Δυσκολίες που ενδέχεται να ξεπεραστούν- Σχετικές κάρτες

5 Σύμφωνα με τους κανόνες του παιχνιδιού, οι τοξικές κάρτες πρέπει να διαβάζονται δυνατά κατά την διάρκεια του παιχνιδιού. Έτσι οι μαθητές θα μάθουν κάποια παραπάνω πράγματα για την προς εκμάθηση έννοια, και θα ξεπεράσουν δυσκολίες που τυχόν βρίσκουν στην κατανόησή της. Επίσης θα συνδέσουν τις έννοιες της φυσικής με γεγονότα του πραγματικού κόσμου. Για τον σκοπό αυτόν, έχουν δημιουργηθεί οι κάρτες μπαλαντέρ (τέσσερις για κάθε έννοια που μελετάται) οι οποίες παρουσιάζονται παρακάτω. Για την Δύναμη στην απλή αρμονική ταλάντωση έχουν σχεδιαστεί οι παρακάτω κάρτες, που βοηθούν τον μαθητή να κατανοήσει γιατί η ταλάντωση σταματά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα (όπως αναφέρεται και στο μοντέλο του μαθητή): Για την περίοδο έχουν σχεδιαστεί οι παρακάτω κάρτες, που θα βάλει τον μαθητή να συνδέσει την έννοια με τον φυσικό κόσμο και θα τον βοηθήσει στην κατανόηση της: Για την συχνότητα έχουν σχεδιαστεί οι παρακάτω τοξικές κάρτες: Αυτές οι κάρτες θα βοηθήσουν τον μαθητή να κατανοήσει την έννοια, να την συνδέσει με τον πραγματικό κόσμο και θα μάθουν στον μαθητή την μονάδα μέτρησης της. Για την έννοια του πλάτους έχουν σχεδιαστεί οι παρακάτω κάρτες που βοηθούν στο να ξεπεράσουν

6 οι μαθητές τις παρακάτω δυσκολίες όπως αναφέρονται στο μοντέλο του μαθητή πως μπορούμε να κατανοήσουμε μια έννοια της φυσικής μέσα από ένα απλό εκκρεμές πώς μπορούμε να μετρήσουμε την δύναμη που έχει η σφαίρα, στο τέντωμα του ελατηρίου : Για την Ενέργεια στην Ταλάντωση έχουν σχεδιαστεί οι παρακάτω κάρτες, που βοηθούν στις δυσκολίες γιατί όταν η κινητική δύναμη φτάσει στο τέρμα, η δυναμική είναι μηδενική και αντίστροφα και πως μπορούμε να κατανοήσουμε μια έννοια της φυσικής μέσα από ένα απλό εκκρεμές όπως αναφέρονται και στο μοντέλο του μαθητή: ΣΤ. Κάρτες μπαλαντέρ Οι κάρτες-μπαλαντέρ βοηθούν τον μαθητή να συνδέσει άμεσα, γεγονότα της καθημερινότητας με την ταλάντωση. Οι μαθητές έτσι θα μπορέσουν να καταλάβουν σε ποιές περιπτώσεις της καθημερινής ζωής έχουμε ταλάντωση. Οι κάρτες-μπαλαντέρ είναι τέσσερις και ο τρόπος που χρησιμοποιούνται μέσα στο παιχνίδι αναγράφεται στην κάρτα κανόνων που θα παρουσιάσω παρακάτω. Οι κάρτες απεικονίζουν τέσσερις περιπτώσεις που παρατηρείται ταλάντωση (ψάρεμα, αυτοκίνητο, βάρκα, κούνια): Ζ. Κάρτες Βοήθειας

7 Για κάθε μια έννοια, υπάρχει και μια κάρτα βοήθειας που αναγράφει ποιές είναι οι κάρτες που αναφέρονται σε κάθε έννοια. Έτσι έχουμε πέντε κάρτες βοήθειας που παρουσιάζονται παρακάτω. Ο τρόπος χρησιμοποίησης των καρτών βοηθείας αναγράφεται στους κανόνες. Οι κάρτες βοήθειας: Η. Κάρτα των κανόνων Η κάρτα των κανόνων, είναι μια μεγάλη κάρτα εκτυπωμένη μπρος-πίσω, που αναγράφει τους κανόνες παιξίματος του παιχνιδιού, όπως φαίνεται παρακάτω:

8 ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ 1. Βρείτε τι κοινό υπάρχει στις περιοδικές κινήσεις Οι κινήσεις αυτές επαναλαμβάνονται σε ίσα χρονικά διαστήματα. Αυτές οι κινήσεις παράγουν κινητική ενέργεια. Οι περιοδικές κινήσεις περιοδικά μετατρέπουν την δυναμική ενέργεια σε μηχανική. 2. Βρες ένα κριτήριο για να ονομάσουμε μια κίνηση ενός εκκρεμούς, απλή αρμονική ταλάντωση: Η δυναμική ενέργεια να είναι ίση με το άθροισμα της κινητικής και της μηχανικής ενέργειας. Η δύναμη επαναφοράς να είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την θέση ισορροπίας. Η ταχύτητα του εκκρεμούς να είναι ανάλογη με την δύναμη επαναφοράς του σώματος στην θέση ισορροπίας. 3. Αν ήσουν ερευνητής, τι θα ονόμαζες ως Περίοδο της ταλάντωσης; Τη μάζα του εκκρεμούς δια το πλάτος της ταλάντωσης. Τον χρόνο μιας πλήρους ταλάντωσης. Τον αριθμό των πλήρων ταλαντώσεων επί την δυναμική ενέργεια. 4. Τελικά, τι έμαθες για την περίοδο της ταλάντωσης ενός εκκρεμούς; Ότι δεν επηρεάζεται από το μήκος του νήματος. Ότι δεν εξαρτάται από την μάζα του. Ότι δεν εξαρτάται από τον τόπο που βρίσκεται. 5. Αναγνώρισε ποιές από τις παρακάτω προτάσεις είναι επιστημονικά ορθές:

9 Η μηχανική ενέργεια της ταλάντωσης παραμένει σταθερή, ανεξέρτητα από το ποιες δυνάμεις ασκούνται στο σώμα που ταλαντώνεται. Όταν αυξάνεται η περίοδος μιας ταλάντωσης, αυξάνεται και η συχνότητά της. Η περίοδος ενός απλού εκκρεμούς είναι ανεξάρτητη της μάζας και του πλάτους της ταλάντωσης, εφόσον αυτό είναι μικρό. 6. Ένα εκκρεμές μπορεί να έχει συχνότητα 184 m/s. Το λάθος στην παραπάνω πρόταση είναι ότι η συχνότητα μετριέται σε: Δευτερόλεπτα Xερτζ (Ηz) Μέτρα (m) 7. Τί πρέπει να αλλάξουμε σε ένα εκκρεμές για να μεγαλώσουμε το πλάτος του; Το βάρος του Την απόστασή του από το σημείο ισορροπίας. Την δύναμη του ελατηρίου. 8. Ανάλογα με την... που έχει το εκκρεμές από το σημείο ισορροπίας μπορούμε να συμπεράνουμε το πλάτος του. Περίοδος Απόσταση Ενέργεια 9. Μπορούμε να προβλέψουμε ότι το αποτέλεσμα της πρόσθεσης της δυναμικής και της κινητικής ενέργειας μιας ταλάντωσης, θα είναι η... ενέργεια της ταλάντωσης. Αρμονική Περιοδική Μηχανική 10. Ποια είναι τα κύρια σημεία της μηχανικής ενέργειας μιας ταλάντωσης όταν δεν

10 υπάρχουν δυνάμεις τριβής; Είναι ανάλογη με την περίοδο Διατηρείται σταθερή Μεταβάλεται στον χρόνο Αυξάνει την συχνότητα. 11. Με ένα απλό εκκρεμές τι μπορούμε να καταλάβουμε για την ταλάντωση; Την περίοδό της Το πλάτος της Και τα δύο 12. Σε συνθήκες δωματίου, η ταλάντωση μπορεί να συνεχιστεί επ' άπειρον; Γιατί; Όχι. Λόγο της τριβής και άλλων δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα Ναι. Εφόσον δεν φυσάει αέρας Όχι. Γιατί στο ελατήριο ασκείται μηχανική ενέργεια 13. Θα ξαναπαίζαται το παιχνίδι σε ώρες εκτός μαθήματος; Ναι Όχι 14. Θα θέλατε να υπήρχαν παιχνίδια για όλα τα μαθήματα; Ναι Όχι 15. Σας φάνηκε το παιχνίδι καλά οργανωμένο;

11 Ναι Όχι 16. Θα θέλατε να παίζεται συχνά παιχνίδια με μη συνηθισμένους κανόνες; Ναι Όχι Σας ευχαριστώ για την συμμετοχή σας!!!