ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Ανάπτυξη και εφαρμογή διδακτικών προσομοιώσεων Φυσικής σε θέματα ταλαντώσεων και κυμάτων Απόστολος Μιχαλούδης υπό την επίβλεψη του αν. καθηγητή Ευριπίδη Χατζηκρανιώτη Εργασία στα πλαίσια του ΠΜΣ «Υπολογιστική Φυσική» ΑΠΘ
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
Η ΑΝΑΓΚΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Αντικείμενα μελέτης στη Φυσική Στη Φυσική μελετάμε κυρίως κινήσεις Σωμάτων, φορτίων, μορίων Χρησιμοποιούνται εξισώσεις, διαγράμματα, γραφικές παραστάσεις Οι εκπαιδευτικοί παρακινούν τη φαντασία των μαθητών να δημιουργήσουν νοητικά μοντέλα, λεκτικά ή με βίντεο Σύνδεση μεγεθών μέσω μαθηματικών συναρτήσεων
Η ΑΝΑΓΚΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Στην πραγματικότητα Δυσκολία δημιουργίας σαφούς εικόνας του φαινομένου στο μυαλό τους Δεν υπάρχει αλληλεπίδραση με το βίντεο για κατανόηση του φαινομένου Αδυναμία σύνδεσης μαθηματικών εξισώσεων με τη συσχέτιση των μεγεθών και κατανόησης των διαγραμμάτων Οι μαθητές καθίστανται παθητικοί δέκτες πληροφοριών και όχι γνώσης
Η ΑΝΑΓΚΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Πλεονεκτήματα των προσομοιώσεων Αλληλεπίδραση με το υπό μελέτη φαινόμενο Βοηθά τους μαθητές με «μικρή» φαντασία Μεταβολή παραμέτρων και κατανόηση των φυσικών εξισώσεων Δημιουργία ισχυρού υποβάθρου γνώσεων μέσα από την hands-on εμπειρία Παίζουν το ρόλο σημειωματάριου σκέψης και παράγουν κλίμα συνεργασίας Άμεση σύνδεση κίνησης και γραφικής παράστασης Συμμετοχή των μαθητών στην όλη διαδικασία
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Προγράμματα δημιουργίας προσομοιώσεων GeoGebra Physion Interactive Physics Easy Java Simulations
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Easy Java Simulations Ορισμός μεταβλητών Αρχικοποίηση
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Easy Java Simulations Εξισώσεις
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Easy Java Simulations Θέαση
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Easy Java Simulations Ανάπτυξη επιπρόσθετου κώδικα
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Απαραίτητες γνώσεις για δημιουργία διδακτικών προσομοιώσεων Java Γλώσσα Προγραμματισμού HTML Γλώσσα για δημιουργία ιστοσελίδων CSS Μορφοποίηση ιστοσελίδων JavaScript Δημιουργία scripts XML Γλώσσα για διαχείριση ιστοσελίδων Οι περισσότερες γνώσεις προγραμματισμού επιτρέπουν στον εκπαιδευτικό να υλοποιήσει την προσομοίωση ακριβώς όπως θέλει Όσες περισσότερες γνώσεις τόσο πιο ολοκληρωμένο και εύκολα κατανοητό αποτέλεσμα για το μαθητή
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Κάθε προσομοίωση πρέπει να περιλαμβάνει 3 χώρους: Χώρος των φαινομένων Χώρος των αναπαραστάσεων Χώρος των controls (Χώρος Ελέγχου)
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Χώρος των φαινομένων
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Χώρος των αναπαραστάσεων
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Χώρος των controls (Χώρος Ελέγχου) Sliders Check-Boxes Buttons Information
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Μπάρα χρονικής εξέλιξης φαινομένου Πλήκτρα διαχείρισης Κάτω από το χώρο Φαινομένων!
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Συνέπεια ως προς τη διαρρύθμιση των χώρων
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Οι χώροι μιας προσομοίωσης Επεξήγηση των πλήκτρων και λειτουργιών (tooltips)
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Παράδειγμα ολοκληρωμένης προσομοίωσης Απλή Αρμονική Ταλάντωση
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Μέθοδος με την οποία διδάσκονται οι προσομοιώσεις Οι προσομοιώσεις έχουν εκπαιδευτικό χαρακτήρα Κατανόηση του φαινομένου από όλους τους μαθητές Όχι μία προσομοίωση Μία ομάδα προσομοιώσεων! Αποτελείται από τρία βασικά στάδια
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Illustration (Επίδειξη) Εστιάζεται η προσοχή των μαθητών σε μία συγκεκριμένη έννοια ή συσχέτιση μεγεθών ή γραφική αναπαράσταση Χρησιμοποιείται μία επίδειξη για κάθε έννοια όχι όλες μαζί Απόκρυψη & Απενεργοποίηση λειτουργιών που δε χρειάζονται ώστε να στραφεί η προσοχή των μαθητών εκεί όπου θέλει ο εκπαιδευτικός
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Illustration (Επίδειξη)
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Exploration (Εξερεύνηση) Ελεύθερη πρόσβαση σε όλες τις παραμέτρους της προσομοίωσης Εξάσκηση και απόκτηση ικανότητας διαχείρισης των προσομοιώσεων Ικανοποιούνται απορίες και παρατηρούνται άμεσα αιτίες και αποτελέσματα
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Exploration (Εξερεύνηση)
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Problems (Προβλήματα) Έλεγχος των αποκτηθέντων γνώσεων Με απλό και κατανοητό τρόπο ώστε οι μαθητές, ασχέτως προηγουμένων πεποιθήσεων, να οδηγούνται στο σωστό συμπέρασμα και να αποκτούν γνώσεις Το κάθε πρόβλημα εστιάζει μόνο σε μία ερώτηση αντικείμενο μελέτης
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Problems (Προβλήματα)
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Φύλλα Εργασίας Τα προβλήματα αναθέτονται στους μαθητές ως εργασίες για το σπίτι Για κάθε πρόβλημα μοιράζεται ένα φύλλο εργασίας Ένα φύλλο εργασίας σε κάθε μάθημα
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ I E P Φύλλα Εργασίας
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Predict Observe Explain Μέθοδος με την οποία υλοποιούνται τα φύλλα εργασίας Βοηθά τους μαθητές να αντιπαραθέσουν τις υπάρχουσες γνώσεις και αντιλήψεις τους με τις νέες Τονίζει τις όποιες αντικρουόμενες απόψεις Οδηγεί τους μαθητές στο σωστό αποτέλεσμα με τρόπο αβίαστο ώστε να γίνει αποδεκτό από αυτούς Οι μαθητές δέχονται ευκολότερα τα συμπεράσματα διότι συμμετέχουν στον τρόπο με τον οποίο αυτά προκύπτουν
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Predict (Πρόβλεψη) Ζητείται από τους μαθητές να προβλέψουν την εξέλιξη σε μία πολύ συγκεκριμένη σχεσιακή μεταβολή Απαντούν με βάση τις γνώσεις που ήδη έχουν Η απάντηση μπορεί να είναι σωστή ή λανθασμένη Σκοπός είναι η ανάδειξη της υπάρχουσας άποψης του μαθητή
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Predict (Πρόβλεψη)
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Observe (Παρατήρηση) Στους μαθητές δίνονται σαφείς οδηγίες για να εκτελέσουν συγκεκριμένες ενέργειες στην προσομοίωση του αντίστοιχου Προβλήματος Αυτές αποτελούν διαδικασία εύρεσης της σωστής απάντησης στην ερώτηση που τέθηκε στην Πρόβλεψη Το σημαντικό είναι ότι οι μαθητές καθοδηγούμενοι από το φύλλο εργασίας συμμετέχουν και έχουν την αίσθηση ότι μόνοι τους οδηγούνται στο σωστό αποτέλεσμα
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Observe (Παρατήρηση)
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Explain (Εξήγηση) Οι μαθητές καλούνται να εξηγήσουν αυτό που παρατήρησαν συνήθως με συμπλήρωση κενών ή πολλαπλής επιλογής, δείχνοντας αν απέκτησαν την επιθυμητή γνώση Συνήθως υπάρχει και το γενικό Συμπέρασμα που προκύπτει από τη μελέτη του φαινομένου
ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Ρ Ο Ε Explain (Εξήγηση)
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΧΩΡΟΥ Γιατί χρειάζεται ένας ιστοχώρος που θα φιλοξενεί τις προσομοιώσεις Εύκολα προσβάσιμος μέσω internet Επεξήγηση του τρόπου λειτουργίας των προσομοιώσεων Ταυτόχρονη ενσωμάτωση της απαιτούμενης θεωρίας Ολοκληρωμένη εμπειρία μάθησης
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΧΩΡΟΥ Παράδειγμα ιστοχώρου προσομοιώσεων: michaloudis.net
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΧΩΡΟΥ Παράδειγμα ιστοχώρου προσομοιώσεων: michaloudis.net
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΧΩΡΟΥ Παράδειγμα ιστοχώρου προσομοιώσεων: michaloudis.net
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΧΩΡΟΥ Παράδειγμα ιστοχώρου προσομοιώσεων: michaloudis.net
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΧΩΡΟΥ Παράδειγμα ιστοχώρου προσομοιώσεων: michaloudis.net
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Περιεχόμενα της παρουσίασης Η ανάγκη των προσομοιώσεων Δημιουργία των προσομοιώσεων Διδακτική υλοποίηση των προσομοιώσεων Εκπαιδευτική μέθοδος Illustration Exploration Problems Εκπαιδευτική μέθοδος Predict Observe Explain Δημιουργία ιστοχώρου φιλοξενίας προσομοιώσεων Έρευνα : επίδραση προσομοιώσεων στη μάθηση
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ Τα τελευταία 2 χρόνια έγινε έρευνα σε φροντιστήριο της ανατολικής Θεσσαλονίκης με σκοπό τον έλεγχο της επίδρασης των προσομοιώσεων στους μαθητές Οι απαντήσεις των μαθητών διαχωρίστηκαν σε ομάδες με σκοπό να μελετηθεί αν υπάρχει κάποιος παράγοντας που επηρεάζει την ικανότητα μάθησης. Διαχωρισμός μαθητών ως προς: Ηλικία μαθητών : Γ Λυκείου Β Λυκείου Σχολείο φοίτησης : Δημόσιο Ιδιωτικό Επίπεδο γνώσεων : Χαμηλό Μεσαίο Υψηλό
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ Παράμετροι έρευνας Μπορούν οι μαθητές να ακολουθήσουν νέες μεθόδους διδασκαλίας; o Έλεγχος αν ολοκλήρωσαν τα φύλλα εργασίας ασχέτως αν απάντησαν σωστά Πετυχαίνουν υψηλότερα επίπεδα μάθησης με τις νέες μεθόδους; o Έλεγχος αν απάντησαν σωστά, κυρίως στην Εξήγηση και στο Συμπέρασμα o Σύγκριση με το προηγούμενο επίπεδό τους στο σχολείο Ποιες είναι οι στάσεις των μαθητών απέναντι στη μέθοδο; o Χρόνος ολοκλήρωσης φύλλων εργασίας o Αποδοχή της μεθόδου από τους μαθητές o Τι δεν τους άρεσε Προτάσεις
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ Συνολική επίδοση μαθητών Αύξηση σωστών απαντήσεων Μείωση λάθος απαντήσεων
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ Διαχωρισμός ανά τάξη ηλικία
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ ΕΙΝΑΙ Η ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΦΑΡΜΟΣΙΜΗ; Ολοκλήρωση των φύλλων εργασίας από όλους τους μαθητές κατά απόλυτο βαθμό Η μέθοδος εφαρμόστηκε από τους μαθητές χωρίς προβλήματα
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ ΕΙΝΑΙ Η ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΗ; Άνοδος του επιπέδου κάθε μαθητή o Ανεξαρτήτως απάντησης στην πρόβλεψη, οι μαθητές κατανόησαν και σημείωσαν πρόοδο στην εξήγηση και στο συμπέρασμα Υψηλότερη επίδοση από αυτή του σχολείου Κατανόηση γραφικών παραστάσεων Μεγαλύτερη πρόοδος: Β Λυκείου, Δημόσιο Σχολείο Λάθος απαντήσεις κάτω του 10%
ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΣΤΗ ΜΑΘΗΣΗ ΠΟΣΟ ΧΡΟΝΟ ΤΟΥΣ ΠΗΡΕ; Χρόνος εκτέλεσης 5 10 λεπτά (ελάχιστος μέγιστος) o Πραγματικός χρόνος εκτέλεσης o Ευχάριστη ενασχόληση
ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ Δημιουργός : Ιδιότητα : Φυσικός Πόλη εργασίας : Θεσσαλονίκη Επικοινωνία : michaloudis @ ymail.com