ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΑΝΘΡΩΠΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΧΟΛΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΑΝΘΡΩΠΙΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΧΟΛΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑ Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών στις Επιστήμες της Εκπαίδευση και της Αγωγής Κατεύθυνση: «Διδακτική των Θετικών Επιστημών: Εκπαιδευτικά Προγράμματα, Αξιολόγηση και Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση» ιπλωματική εργασία ΘΕΜΑ: Ανίχνευση των βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών της ΣΤ τάξης του Δημοτικού Σχολείου για τον ηλεκτρομαγνητισμό Μεταπτυχιακός φοιτητής: Κυριτσόπουλος Κυριάκος Επιβλέπων καθηγητής: Ραβάνης Κωνσταντίνος ΠΑΤΡΑ 2010

Δήλωση Ακαδημαϊκής Ακεραιότητας Ο υπογράφων μεταπτυχιακός φοιτητής του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών του Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η Κυριτσόπουλος Κυριάκος (ΑΜ 234) δηλώνω υπευθύνως ότι η παρούσα διπλωματική μου εργασία με τίτλο Ανίχνευση των βιωματικών νοητικών παραστάσεων των μαθητών της ΣΤ τάξης του Δημοτικού Σχολείου για τον ηλεκτρομαγνητισμό έχει γραφτεί από εμένα, χωρίς οποιαδήποτε εξωτερική μη αδειοδοτημένη βοήθεια, ότι δεν έχει υποβληθεί σε οποιοδήποτε ίδρυμα ή οργανισμό προς αξιολόγηση, ούτε έχει δημοσιευθεί στο παρελθόν μέρος της ή στο σύνολό της. Οποιαδήποτε μέρη, λέξεις ή ιδέες, της μεταπτυχιακής διατριβής, αν και περιορισμένα, συμπεριλαμβανομένων πινάκων, γραφημάτων, χαρτών κ.λπ., τα οποία είναι εισηγμένα από (ή με βάση) άλλες πηγές έχουν αναγνωριστεί ως τέτοια χωρίς καμία εξαίρεση. Ημερομηνία Ονοματεπώνυμο 27/09/2010 Κυριτσόπουλος Κυριάκος 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ευχαριστίες...3 Πρόλογος...4 ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ 1.1. Ανακαλύψεις σχετικές με τον ηλεκτρομαγνητισμό Ιστορική αναδρομή...6 1.2. Η επιστημονική γνώση για τον ηλεκτρισμό μαγνητισμό - ηλεκτρομαγνητισμό..9 1.2.1. Ηλεκτρική δύναμη Ηλεκτρισμός... 9 1.2.2. Μαγνητική δύναμη - Μαγνητισμός...11 1.2.3. Ηλεκτρομαγνητική δύναμη - Ηλεκτρομαγνητισμός...13 1.3. Η σχολική γνώση για τον ηλεκτρισμό μαγνητισμό ηλεκτρομαγνητισμό. Επισκόπηση του Αναλυτικού Προγράμματος Σπουδών του Δημοτικού Σχολείου...14 1.4. Οι νοητικές παραστάσεις των μαθητών...20 1.5. Έρευνες σχετικές με τον ηλεκτρισμό, μαγνητισμό, ηλεκτρομαγνητισμό...22 ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΗ 2.1. Το Δείγμα...33 2.2. Το ερευνητικό εργαλείο...34 2.3. Η Ερευνητική διαδικασία...35 2.4 Ερευνητικά ερωτήματα...43 ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 3.1. Τρόπος επεξεργασίας των αποτελεσμάτων...45 3.2. Ανάλυση αποτελεσμάτων...48 ΜΕΡΟΣ ΤΕΤΑΡΤΟ ΓΕΝΙΚΟΣ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...88 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ...91 2

Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω κατ αρχάς τον καθηγητή του Τ.Ε.Ε.Α.Π.Η. κ. Κων/νο Ραβάνη που είχε την επίβλεψη της εργασίας. Η εμπιστοσύνη στο πρόσωπό μου, η βοήθεια και καθοδήγησή του υπήρξαν πολύτιμες ώστε να συνεχίσω την προσπάθειά μου. Ευχαριστώ, ακόμα, τους Διευθυντές των Δημοτικών Σχολείων και τους εκπαιδευτικούς των τμημάτων που δέχτηκαν να συνεργαστούν μαζί μου και βοήθησαν στην υλοποίηση της έρευνας αλλά και τους μαθητές των σχολείων που αποτέλεσαν τα υποκείμενά της. Τέλος, ευχαριστώ τη σύζυγο και τα παιδιά μου για την υπομονή, κατανόηση και αμέριστη συμπαράστασή τους. 3

Πρόλογος Οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των δυνάμεων που αντιλαμβανόμαστε και κατέχουν πολύ σημαντική θέση στη ζωή του σύγχρονου ανθρώπου. Απ' τη παραγωγή, μεταφορά και διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας απ' τον σταθμό παραγωγής μέχρι το σπίτι μας, τα δίκτυα κινητών και σταθερών τηλεπικοινωνιών, τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών μέχρι και τις δυνάμεις που συγκρατούν την ύλη, την τριβή και το άγγιγμα των αντικειμένων, ο ηλεκτρομαγνητισμός λαμβάνει κυρίαρχη θέση στο να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ο κόσμος. Ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι και το θέμα το οποίο πραγματεύεται η παρούσα έρευνα. Η μάθηση θεωρείται προϊόν κοινωνικών αλληλεπιδράσεων και πιο συγκεκριμένα προϊόν των δυναμικών αλληλεπιδράσεων που επικρατούν κατά τη μαθησιακή διαδικασία κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας. Αναγνωρίζοντας το σημαντικό ρόλο που παίζουν, κατά τη διαδικασία της μάθησης οι βιωματικές νοητικές παραστάσεις σχεδιάστηκαν και πραγματοποιήθηκαν δύο πειραματικές καταστάσεις που συνδέουν τον ηλεκτρισμό με το μαγνητισμό ώστε να οδηγηθούμε στην ανίχνευση των νοητικών παραστάσεων των μαθητών της ΣΤ τάξης του Δημοτικού Σχολείου για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Στο πρώτο μέρος, που αποτελεί το θεωρητικό πλαίσιο της εργασίας, επιχειρούμε μία ιστορική αναδρομή αναφερόμενοι σε σημαντικές ανακαλύψεις για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Στη συνέχεια παρουσιάζεται τόσο η επιστημονική όσο και η σχολική γνώση, όπως αναφέρεται στο ΑΠΣ του Δημοτικού σχολείου, για τον ηλεκτρισμό, το μαγνητισμό και τον ηλεκτρομαγνητισμό. Το πρώτο μέρος ολοκληρώνεται με θεωρητική παρουσίαση του όρου «νοητικές παραστάσεις» και αναφορά σε σχετικές με το θέμα της εργασίας έρευνες από τη διεθνή και ελληνική βιβλιογραφία. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζουμε το μεθοδολογικό πλαίσιο της εργασία και το αντικείμενο της έρευνας, που απορρέουν από τη θεωρητική προβληματική, καθώς και την πειραματική διαδικασία. Στο τρίτο μέρος, παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα, τον τρόπο επεξεργασίας των δεδομένων και την ανάλυσή τους. Τέλος στο τέταρτο μέρος επιχειρούμε μία σύνοψη των αποτελεσμάτων και αναφερόμαστε στα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ερευνητική διαδικασία. 4

ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ 5

1.1. Ανακαλύψεις σχετικές με τον ηλεκτρομαγνητισμό Ιστορική αναδρομή Η μελέτη της ιστορίας της φυσικής στην περιοχή του ηλεκτρομαγνητισμού αποκαλύπτει τα ακόλουθα: 1. Από την εποχή του Θαλή μέχρι και τον 16 ο αιώνα, τα ηλεκτροστατικά και τα μαγνητικά φαινόμενα ήταν ενοποιημένα στο πλαίσιο μιας «μαγικής» ιδέας και θεωρούνταν της ίδιας φύσης. 2. Οι διαφορές μεταξύ των ηλεκτροστατικών και μαγνητικών φαινομένων επισημάνθηκαν για πρώτη φορά τον 16 ο αιώνα από τους Galdano και Gilbert και αυτό οδήγησε στη διαμόρφωση δύο διαφορετικών πεδίων των φυσικών επιστημών: την ηλεκτροστατική και τον μαγνητισμό (πηγή: http://atlaswikigr.wetpaint.com). 3. Από τον 17 ο αιώνα μέχρι το 1830, το ερώτημα που απασχολούσε τους επιστήμονες ήταν αν οι ηλεκτρισμοί που προέρχονται από διάφορες πηγές (στατικός, ζωϊκός, βολταϊκός, μαγνητο-ηλεκτρισμός, θερμο-ηλεκτρισμός) είναι της ίδιας ή διαφορετικής φύσης. Στα μέσα του 17 ου αιώνα εμφανίζονται γραπτές μαρτυρίες σχετικά με την επίδρση κεραυνών σε πυξίδες καραβιών, οι οποίες χάνουν τον προσανατολισμό τους, 4. Το 181 ο καθηγητής του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάρης Hans Christian Oersted (Έρστεντ, 1777-1851) διαπίστωσε τυχαία ότι η βελόνα μιας πυξίδας άλλαζε προσανατολισμό, όταν από αγωγό που βρισκόταν κοντά της πέρναγε ηλεκτρικό ρεύμα.. Όσο εγγύτερα στον αγωγό βρισκόταν η πυξίδα, τόσο περισσότερο άλλαζε ο προσανατολισμός της. με διακοπή του ρεύματος επέστρεφε η βελόνα της πυξίδας στην αρχική θέση της. Με το πείραμα αυτό επιβεβαίωσε μια άμεση σχέση μεταξύ της ηλεκτρικής ενέργειας και του μαγνητισμού.. Η μονάδα CGS της μαγνητικής επαγωγής (oersted) ονομάζεται προς τιμή τις συνεισφορές του στον τομέα του ηλεκτρομαγνητισμού (πηγή: http://sfrang.com/historia/selida508.htm και http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/en/electromagnetism/1 ) 5. Ο Έρστεντ δημοσίευσε τις παρατηρήσεις και τα συμπεράσματά του το 1820. Από εκείνη τη στιγμή άρχισε να ενδιαφέρεται για το ζήτημα ένας από τους ακροατές του, ο καθηγητής στην πολυτεχνική σχολή του Παρισιού, Andre Marie Ampere (Αμπέρ, 1775-1836) που έδειξε ότι η μαγνητική επίδραση ενισχύεται όταν το ρεύμα διέρχεται από έναν αγωγό με σπειροειδές σχήμα. Παράλληλα ανακάλυψε όμως (1822) ότι δύο γειτονικά σύρματα που διαρρέονται από ρεύμα έλκονται ή απωθούνται μεταξύ τους, ανάλογα με τη φορά των ρευμάτων. Ήταν πλέον σαφές ότι γύρω από τους ρευματοφόρους αγωγούς υπήρχε μαγνητική δράση και ότι ο μαγνητισμός 6

προκαλείτο από τον ηλεκτρισμό. Μία εξήγηση για τη λειτουργία του μόνιμου μαγνήτη δεν ήταν όμως ακόμα δυνατή, επειδή δεν υπήρχε ακριβής γνώση για τη δομή της ύλης. Το 1825 κατασκεύασε ο Αμπέρ ένα όργανο, με το οποίο μπορούσε να μετρήσει μαγνητικά την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος. Ο Αμπερ θεωρείται η χρονικά πρώτη από τις κορυφαίες προσωπικότητες του ηλεκτρομαγνητισμού (πηγή: http://sfrang.com/historia/selida508.htm). 5. Παράλληλα με τον Αμπερ, το 1820 ο Γάλλος φυσικός Francois Arago (1786-1853) απέδειξε ότι ένας αγωγός που διαρρέεται από ρεύμα έλκει ρινίσματα σιδήρου το ίδιο εύκολα όσο και ένας συνηθισμένος μαγνήτης (πηγή: http://kosmologia.gr/) 6. Κατά τη διάρκεια των ετών 1832 1833 ο Faraday πραγματοποιεί μια σειρά πειραμάτων με τα οποία προσπαθεί να συγκρίνει τους ηλεκτρισμούς που προέρχονται από διαφορετικές πηγές. Συγχρόνως επαναλαμβάνει τα πειράματα του Colladon και δείχνει ότι τα μαγνητικά αποτελέσματα του «κοινού» (στατικού) ηλεκτρισμού είναι όμοια με τα μαγνητικά αποτελέσματα του βολταϊκού ηλεκτρισμού. Ο Faraday πέτυχε να κάνει τον πρώτο ηλεκτρικό μετασχηματιστή, ανακαλύπτοντας το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και την πρώτη ηλεκτρογεννήτρια. 7. Παράλληλα με τον ('Αγγλο) Φαρανταίυ αλλά ανεξάρτητα από αυτόν εργαζόταν ο (Αμερικάνος) Φυσικός Joseph Henry (Χένρυ, 1797-1878), ο οποίος γνώριζε το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, αλλά δεν είχε αντιληφθεί την τεράστια σημασία του. Ο Χένρυ διατύπωσε με μαθηματικές εξισώσεις τη σχέση μεταξύ της μεταβολής του μαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρισμού, εισήγαγε την έννοια της αυτεπαγωγής και κατάφερε να κατασκευάσει έναν ισχυρότερο ηλεκτρομαγνήτη. 8. Το έτος 1834 διατύπωσε ο Φυσικός Heinrich F.E. Lenz (Λεντς, 1804-1865) τον κανόνα, στον οποίο δόθηκε από τους μεταγενέστερους το όνομά του: Το ρεύμα που επάγεται σε ένα πηνίο έχει πάντα τέτοια φορά, ώστε να αντιδρά στο αίτιο που το προκαλεί. 9. Το 1865 ο Βρετανός μαθηματικός James Clerk Maxwell (1831-1879) απέδειξε με μαθηματικό τρόπο ότι ο ηλεκτρισμός δεν υπάρχει ανεξάρτητα από το μαγνητισμό και ότι η ταλάντωση ενός ηλεκτρικού φορτίου παράγει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που διαδίδεται στο χώρο με την ταχύτητα του φωτός. (πηγή: http://kosmologia.gr/) Ένα χρόνο νωρίτερα (1864) δημοσιεύτηκε σε επιστημονικό περιοδικό μία εργασία, η οποία εντυπωσίασε την επιστημονική κοινότητα. Ο James Clerk-Maxwell (Μάξουελ, 1831-1879) παρουσίασε μία ολοκληρωμένη θεωρία του Ηλεκτρομαγνητισμού, στηριζόμενος σε συνολικά τέσσερις εξισώσεις. Πρόκειται για την εξίσωση 7

διαρρεύματος του Ampere, συμπληρωμένη με το ρεύμα μετατοπίσεως, την εξίσωση της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday και τις δύο εξισώσεις του Gauss, για το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο. Οι ονομαζόμενες έκτοτε Εξισώσεις Maxwell, συμπληρωμένες με την εξίσωση συνέχειας του ηλεκτρικού ρεύματος, αποτελούν πέντε θεμελιώδεις εξισώσεις της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας, οι οποίες περιγράφουν όλα τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα της φύσης και της τεχνικής. Ο Maxwell με αυτή την εργασία, μεταξύ άλλων: συνένωσε όλες οι γνώσεις της εποχής περί ηλεκτρομαγνητισμού (δηλαδή τα πορίσματα μίας περιόδου πειραματισμών και εμπειρικής γνώσης άνω των 160 ετών, σε μία ομάδα απλών εξισώσεων, θεμελίωσε θεωρητικά για πρώτη φορά η ύπαρξη του φυσικού φαινομένου που σήμερα ονομάζουμε ηλεκτρομαγνητικά κύματα, υπολόγισε την ταχύτητα του φωτός και εξήγησε τη διάδοσή του ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Το 1872, οκτώ χρόνια μετά την πρώτη δημοσίευση της Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας, κυκλοφόρησε το βιβλίο που έκανε τον Μάξουελ διάσημο σε όλο τον κόσμο, «A Treatise on Εlectricity and Magnetism» και γι' αυτό ο σπουδαίος αυτός επιστήμονας θεωρείται ο χρονικά τρίτος κορυφαίος και αξιολογικά ο σημαντικότερος ερευνητής του Ηλεκτρομαγνητισμού. Ο Maxwell κωδικοποίησε με το έργο του στον Ηλεκτρομαγνητισμό τις γνώσεις που ίσχυαν μέχρι την εποχή του σε εννέα (9) πειράματα και δύο (2) παραδοχές, τα πορίσματα των οποίων, εφόσον συνεκτιμηθούν και συνδυαστούν σωστά, οδηγούν στις εξισώσεις της Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας Με την πρώτη δημοσίευση της Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας, το έτος 1864, έκλεισε ένας κύκλος επιστημονικών εξελίξεων και άνοιξε ένας νέος, ευρύτερος και πολύ αποδοτικότερος από ό,τι γνώριζαν οι επιστήμονες μέχρι εκείνη την εποχή: Ο Μάξουελ διατύπωση μια συνεκτική ολοκληρωμένη επιστημονική θεωρία μέσα σε 4 απλές μαθηματικές εξισώσεις, οι οποίες, μαζί με ορισμένες συμπληρωματικές, περιγράφουν όλα τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. Έκτοτε μαθηματικοποιήθηκε η επιστήμη και για όλες τις γνωστές επιστημονικές θεωρίες διατυπώθηκαν μαθηματικές σχέσεις, οι οποίες περιγράφουν ποσοτικά την εξέλιξη των φυσικών φαινομένων (πηγή: http://sfrang.com/historia/selida519.htm#1 ) 8

1.2. Η επιστημονική γνώση για τον ηλεκτρισμό μαγνητισμό - ηλεκτρομαγνητισμό 1.2.1. Ηλεκτρική δύναμη Ηλεκτρισμός Ο όρος ηλεκτρισμός αναφέρεται σε ένα ευρύτατο φάσμα φαινομένων, που στη μια ή την άλλη μορφή, αφορούν σχεδόν τα πάντα γύρω μας. Η κατανόηση του ηλεκτρισμού απαιτεί βαθμιαία προσέγγιση, διότι η μία έννοια αποτελεί το θεμέλιο της επόμενης. Στην παρούσα εργασία θα περιοριστούμε στον ορισμό του ηλεκτρικού ρεύματος και του ηλεκτρικού κυκλώματος αφού αυτά αποτελούν δύο από τα αντικείμενα της έρευνάς μας. Ρεύμα είναι οποιαδήποτε κίνηση φορτίου από μια περιοχή σε κάποια άλλη και ορίζεται ως η ποσότητα φορτίου που μεταφέρεται στη μονάδα του χρόνου (Young, 1994). Ακριβώς όπως το ρεύμα νερού είναι ροή μορίων Η 2 Ο, έτσι και το ηλεκτρικό ρεύμα είναι απλώς ροή ηλεκτρικού φορτίου. Στα κυκλώματα μεταλλικών αγωγών, το «ρευστό» φορτίο αποτελείται από ηλεκτρόνια. Ο ρυθμός ροής ηλεκτρικού φορτίου ονομάζεται ένταση του ρεύματος και μετριέται σε αμπέρ. Τα φορτία ρέουν μόνο όταν «ωθούνται» ή «εξαναγκάζονται». Για να υπάρχει συνεχής ροή φορτίων, απαιτείται μια κατάλληλη διάταξη άντλησης, η οποία να εξασφαλίζει κάποια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού δηλαδή, κάποια τάση. Οι χημικές μπαταρίες ή οι γεννήτριες που χρησιμοποιούνται ως πηγές ενέργειας στα ηλεκτρικά κυκλώματα είναι σε θέση να διατηρούν σταθερή ροή (Hewitt, 2004). Οποιοσδήποτε δρόμος δια μέσου του οποίου μπορεί να υπάρξει ροή ηλεκτρονίων ονομάζεται κύκλωμα. Ένα πλήρες ή κλειστό κύκλωμα είναι αγωγός σε σχήμα βρόχου, που παρέχει μόνιμη συνεχή διαδρομή για το ρεύμα (Young, 1994). Ένα κλειστό κύκλωμα (εικ. 1) αποτελείται συνήθως από έναν ή περισσότερους λαμπτήρες που συνδέονται σε σειρά με μια μπαταρία και, προαιρετικά έναν διακόπτη. Όταν κλείσει ο διακόπτης, σχεδόν αμέσως δημιουργείται ρεύμα και στους τρεις λαμπτήρες. Σε όλα τα τμήματα του κυκλώματος, τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται αμέσως. Τελικά, διασχίζουν ολόκληρο το κύκλωμα. Αυτός είναι ο μοναδικός δρόμος που μπορούν να ακολουθήσουν. Οποιαδήποτε διακοπή του δρόμου αυτού έχει ως αποτέλεσμα να δημιουργηθεί ανοικτό κύκλωμα, οπότε η ροή των ηλεκτρονίων σταματά. 9

Εικόνα 1: ανοιχτό και κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα Ο χώρος γύρω από οποιοδήποτε ηλεκτρικά φορτισμένο σώμα είναι «γεμάτος» με ένα ηλεκτρικό πεδίο ένα είδος «αύρας» που εκτείνεται στο χώρο. Η έννοια του ηλεκτρικού πεδίου μας βοηθάει να κατανοήσουμε όχι μόνο τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ απομονωμένων ακίνητων φορτισμένων σωμάτων, αλλά και το τι συμβαίνει όταν τα φορτία κινούνται. Το ηλεκτρικό πεδίο έχει μέτρο και κατεύθυνση και μπορεί να αναπαρασταθεί με βέλη διανυσμάτων. Μια χρήσιμη περιγραφή του ηλεκτρικού πεδίου γίνεται με τη βοήθεια των ηλεκτρικών δυναμικών γραμμών (εικόνα 2) Εικόνα 2: αναπαράσταση ηλεκτρικού πεδίου. Δυναμικές γραμμές για ένα ζεύγος σωματίων με ίσο κατά μέτρο αλλά αντίθετο φορτίο. (πηγή: http://www.askamathematician.com/wpcontent/uploads/2009/12/field.gif) Η ενέργεια που μεταφέρεσαι μέσα από ένα ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να κατευθυνθεί σε μεταλλικά καλώδια και να καθοδηγηθεί από αυτά. Μπορεί επίσης να συνδυαστεί σε ένα μαγνητικό πεδίο και να διαδοθεί στον κενό χώρο (Hewitt, 2004). 10

1.2.2. Μαγνητική δύναμη - Μαγνητισμός Εκτός από τη δύναμη που ονομάζουμε ηλεκτρική, υπάρχει και μια άλλη που οφείλεται στην κίνηση των φορτισμένων σωματίων και ονομάζεται μαγνητική. Η πηγή της μαγνητικής δύναμης είναι η κίνηση των φορτισμένων σωματίων, που συνήθως είναι ηλεκτρόνια (Hewitt, 2004). Μαγνητικά φαινόμενα παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά πριν από τουλάχιστον 2500 χρόνια σε κομμάτια μαγνητισμένου σιδηρομεταλλεύματος που ονομάστηκε μαγνητίτης και βρίσκονταν κοντά στην πόλη Μαγνησία της Μικράς Ασίας. Από το όνομα της πόλης προέρχεται ο όρος μαγνητισμός (Young, 1994). Το 12 ο αιώνα οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά τους μαγνήτες για την κατασκευή πυξίδων, που αποτέλεσαν σημαντικό βοήθημα της ναυσιπλοΐας. Οι πυξίδες (εικόνα 2) στηρίζονται στην αρχή που αναφέρει ότι όταν μια μαγνητισμένη ράβδος εξαρτάται από το κέντρο της με ένα νήμα, τείνει να προσανατολιστεί στην κατεύθυνση Βορρά Νότου, άρα να στραφεί προς το Βορρά αφού η Γη είναι ένας μαγνήτης που ο γεωγραφικός βόρειος πόλος είναι κοντά στο μαγνητικό νότιο πόλο (Young, 1994). Το ένα άκρο του μαγνήτη, που δείχνει προς το Βορρά, ονομάζεται βορειοστεφής πόλος και το άλλο, που δείχνει προς το Νότο, νοτιοστρεφής πόλος (Hewitt, 2004). Εικόνα 3: πυξίδα Ένας απλός ραβδόμορφος μαγνήτης (εικόνα 3) έχει στο ένα άκρο του έναν και μόνο βόρειο πόλο και στο άλλο άκρο έναν και μόνο νότιο πόλο. Εικόνα 4: ραβδόμορφος μαγνήτης 11

Ένας συνηθισμένος πεταλοειδής μαγνήτης (εικόνα 4) δεν είναι παρά ένας ραβδόμορφος που έχει καμφθεί σε σχήμα U. Οι πόλοι του βρίσκονται επίσης στα δύο άκρα. Εικόνα 5: πεταλοειδής μαγνήτης Όταν ο βόρειος πόλος ενός μαγνήτη πλησιάσει τον βόρειο πόλο ενός άλλου, απωθούνται. Το ίδιο ισχύει και για έναν νότιο που πλησιάζει έναν άλλο νότιο. Αν, όμως, πλησιάσουν μεταξύ τους αντίθετοι πόλοι, τότε έλκονται. Ο κανόνας αυτός είναι παρόμοιος με αυτόν που ισχύει για τις δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων (Hewitt, 2004). Δεν είναι, όμως, μόνο αυτή η ομοιότητα μεταξύ των μαγνητών και του ηλεκτρικού ρεύματος αφού ο μαγνητισμός σχετίζεται πάρα πολύ στενά με τον ηλεκτρισμό. Ακριβώς όπως ένα ηλεκτρικό φορτίο περιβάλλεται από ηλεκτρικό πεδίο, το ίδιο φορτίο, αν κινείται, περιβάλλεται και από μαγνητικό πεδίο. Το πεδίο αυτό οφείλεται σε «παραμορφώσεις» του ηλεκτρικού πεδίου και είναι στην πραγματικότητα ένα σχετικιστικό «παραπροϊόν» του ηλεκτρισμού (Hewitt, 2004). Το πεδίο έξω από έναν μαγνήτη κατευθύνεται από τον βόρειο προς το νότιο πόλο. Εκεί όπου οι δυναμικές γραμμές είναι πιο πυκνές, το πεδίο είναι ισχυρότερο Αν τοποθετήσουμε έναν άλλο μαγνήτη ή μια μικρή βελόνα πυξίδας κάπου μέσα στο πεδίο, θα ευθυγραμμιστεί και κάποια δυναμική γραμμή (Hewitt, 2004) (εικόνα 6).. Εικόνα 6: μαγνητικό πεδίο κίνηση μαγνητικής βελόνας 12

1.2.3. Ηλεκτρομαγνητική δύναμη - Ηλεκτρομαγνητισμός Οι ηλεκτρικές και οι μαγνητικές δυνάμεις είναι, στην πραγματικότητα, διαφορετικές όψεις του ίδιου φαινομένου: του ηλεκτρομαγνητισμού Ο Ηλεκτρομαγνητισμός είναι ο τομέας της Φυσικής που μελετά τα φαινόμενα που έχουν άμεση ή έμμεση σχέση με ηλεκτρικά φορτία και πηγές μαγνητικού πεδίου. Αρχικά πιστεύονταν ότι ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός είναι δύο διαφορετικά φαινόμενα μέχρι που ο Oersted παρατήρησε ότι όταν πλησίαζε μία πυξίδα σε αγωγό ο οποίος διαρρεόταν από ηλεκτρικό ρεύμα, τότε η μαγνητική της βελόνα προσανατολιζόταν παράλληλα στον αγωγό (κεφ. 1). Αν ο αγωγός έχει καμφθεί σε σχήμα βρόχου, οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου συγκεντρώνονται στο εσωτερικού του βρόχου. Αν ο αγωγός καμφθεί και σε δεύτερο βρόχο, που να επικαλύπτει τον πρώτο, η συγκέντρωση των γραμμών του πεδίου στο εσωτερικό των βρόχων γίνεται διπλάσια. Το ρευματοφόρο σπειροειδές καλώδιο ονομάζεται πηνίο. Εάν μέσα στο πηνίο βάλουμε ένα σιδηρομαγνητικό υλικό τότε το πηνίο ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης και το σιδηρομαγνητικό υλικό πυρήνας. Τότε αυξάνεται η ένταση του μαγνητικού πεδίου του πηνίου και ο ηλεκτρομαγνήτης έχει την ιδιότητα να έλκει υλικά από σίδερο ή ατσάλι (εικόνα 7). Η ένταση του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από το σιδηρομαγνητικό πυρήνα, από την ένταση του συνεχούς ρεύματος που το διαρρέει και από τον αριθμό των σπειρών του ηλεκτρομαγνήτη. Οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τηλεφώνων, τηλεγράφων, ηλεκτρομαγνητικών γερανών κ.ά. (Young, 1994. Hewitt, 2004) Εικόνα 7: ηλεκτρομαγνήτης (πηγή: http://techteam.gr/forum/topic/105116- aeeuoeina-ceaaeonieiaeeu-iiioyea/) 13

1.3. Η σχολική γνώση για τον ηλεκτρισμό μαγνητισμό ηλεκτρομαγνητισμό. Επισκόπηση του Αναλυτικού Προγράμματος Σπουδών του Δημοτικού Σχολείου Η Διδακτική των Φυσικών επιστημών υιοθετεί στρατηγικές που σχετίζονται με τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών την οποία αντιλαμβάνεται ως μετασχηματισμό της επιστημονικής γνώσης αναφοράς, που στην περίπτωσή μας είναι η γνώση των φυσικών επιστημών. Η επιστημονική γνώση είναι αυτή που παράγεται στα πανεπιστήμια και στα ερευνητικά κέντρα των φυσικών επιστημών και κωδικοποιείται στα επιστημονικά περιοδικά και στα πανεπιστημιακά συγγράμματα. Η σχολική γνώση οικοδομείται στο πλαίσιο ειδικών συνθηκών, ξένων προς τη διαμόρφωση της επιστημονικής γνώσης (όπως οι εκπαιδευτικοί στόχοι, η ανάγκη τεμαχισμού του περιεχομένου διδασκαλίας και οι ιδιαιτερότητες που παρουσιάζει η παιδική σκέψη) και εντοπίζεται αφενός στα κείμενα των αναλυτικών προγραμμάτων και των σχολικών εγχειριδίων ή οδηγών εκπαιδευτικού και αφετέρου στη γνώση για τις φυσικές επιστήμες η οποία παράγεται κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών ως αλληλεπίδραση του τριγώνου εκπαιδευτικού, μαθητή και εκπαιδευτικού υλικού (Κολιόπουλος, 2004). Ως εκ τούτου θεωρούμε σκόπιμο να μελετήσουμε τα Αναλυτικά Προγράμματα Σπουδών όλων των τάξεων του Δημοτικού Σχολείου και να αναφερθούμε στις αναφορές για τον ηλεκτρισμό, μαγνητισμό και ηλεκτρομαγνητισμό. Πιο αναλυτικά, από τη μελέτη των Αναλυτικών προγραμμάτων της Μελέτης Περιβάλλοντος των τάξεων Α, Β, Γ, και Δ και των Φυσικών των τάξεων Ε και ΣΤ διαπιστώθηκε ότι αναφορές στον ηλεκτρισμό, μαγνητισμό και ηλεκτρομαγνητισμό συναντώνται στις παρακάτω τάξεις: Α) Ηλεκτρισμός 1. Α τάξη Γενική θεματική ενότητα: «Ερευνούμε το περιβάλλον» Ενότητα 4: «Η ηλεκτρική ενέργεια στη ζωή μας (Βιβλίο μαθητή: σελ. 146 150, τετράδιο εργασιών τεύχος 4: σελ. 50) Η ενότητα περιλαμβάνει δύο (2) κεφάλαια: 1. Η ηλεκτρική ενέργεια στη ζωή μας 2. Κάνουμε οικονομία στην ηλεκτρική ενέργεια 14

Όπως αναφέρεται στο βιβλίο του Δασκάλου (σελ. 109) στο πρώτο κεφάλαιο δίνεται έμφαση στις εφαρμογές του ηλεκτρισμού και στις μεταβολές που προκάλεσε η χρήση του. Ως διδακτικοί στόχοι αναφέρονται οι: Να αναφέρουν οι μαθητές εφαρμογές της ηλεκτρικής ενέργειας στην καθημερινή ζωή. Να συνειδητοποιήσουν τις μεταβολές που προκάλεσε η χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας στην εξέλιξη του πολιτισμού Σε πρώτο επίπεδο γίνεται ιστορική αναφορά στον εφευρέτη της λάμπας ώστε να συνδυαστεί με την ανθρώπινη επιστημονική δραστηριότητας και στη συνέχεια οι μαθητές καλούνται να συζητήσουν για τη γραμμή μεταφοράς της ενέργειας από το εργοστάσιο μέχρι το σπίτι ή το σχολείο και να προβληματιστούν για τη σημασία της ηλεκτρικής ενέργειας στην καθημερινή μας ζωή αλλά και στις μεταβολές που προκάλεσε η χρήση της στην εξέλιξη του πολιτισμού. Στο δεύτερο επίπεδο γίνεται αναγνώριση των ηλεκτρικών συσκευών και προτείνεται να ακολουθήσει συζήτηση με θέμα την ευκολία στην καθημερινή δραστηριότητα με τις σύγχρονες οικιακές συσκευές. Τέλος, προωθείται η αντίληψη των απαραίτητων τμημάτων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος και προτείνεται δραστηριότητα πειραματισμού με απλά υλικά εργαστηρίου και υλικά της καθημερινής ζωής. Στο δεύτερο κεφάλαιο ο διδακτικός στόχος είναι (Βιβλίο Δασκάλου, σελ. 108): Οι μαθητές να συζητήσουν και να εξοικειωθούν με απλούς τρόπους εξοικονόμησης της ηλεκτρικής ενέργειας. Η συγγραφική ομάδα θεωρεί ότι αξίζει τον κόπο να γίνει προσπάθεια ώστε οι μαθητές να κάνουν οικονομία στην ηλεκτρική ενέργεια. Το ίδιο σημαντικό αλλά και εφικτό θεωρείται κάθε φορά που το παιδί ανάβει το φως του δωματίου να συλλογίζεται ότι κάποιο φουγάρο εργοστασίου ρυπαίνει το περιβάλλον. Παράλληλα οι συγγραφείς πιστεύουν ότι οι τρόποι εξοικονόμησης ηλεκτρικής ενέργειας, σε επίπεδο θεωρητικό αλλά και σε πρακτικό παρουσιάζουν δυσκολίες για τα παιδιά της πρώτης σχολικής ηλικίας. 15

2. Ε τάξη Ενότητα: «Ηλεκτρισμός» (Βιβλίο μαθητή σελ. 56-70, τετράδιο εργασιών 94-123 Η ενότητα συμπεριλαμβάνει εννέα (9) κεφάλαια: 1. Στατικός ηλεκτρισμός 2. Το ηλεκτροσκόπιο 3. Πότε ανάβει το λαμπάκι; 4. Ένα απλό κύκλωμα 5. Το ηλεκτρικό ρεύμα 6. Αγωγοί και μονωτές 7. Ο διακόπτης 8. Σύνδεση σε σειρά και παράλληλη σύνδεση 9. Ηλεκτρικό ρεύμα Μια επικίνδυνη υπόθεση Από το βιβλίο για το δάσκαλο (σελ. 151) φαίνεται ότι στο πρώτο κεφάλαιο οι μαθητές διδάσκονται τα θετικά και αρνητικά φορτία, την έλξη και την άπωση. Οι διδακτικοί στόχοι του πρώτου κεφαλαίου είναι: Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι τα ομώνυμα φορτία απωθούνται, ενώ τα ετερώνυμα έλκονται Να αναφέρουν οι μαθητές ότι το πλαστικό καλαμάκι, όταν τρίβεται με ένα χαρτομάντηλο φορτίζεται αρνητικά Να αναφέρουν οι μαθητές ότι το χαρτομάντιλο, όταν τρίβεται σε ένα καλαμάκι, φορτίζεται θετικά. Το αντικείμενο του δευτέρου κεφαλαίου είναι το ηλεκτροσκόπιο και οι διδακτικοί στόχοι όπως αναφέρονται στο βιβλίο για το δάσκαλο (σελ. 154) είναι: Να αναφέρουν οι μαθητές ότι δύο όμοια φορτισμένα σώματα απωθούνται Να κατασκευάσουν οι μαθητές ένα ηλεκτροσκόπιο και να διαπιστώσουν πειραματικά τον τρόπο λειτουργίας του. Στο τρίτο κεφάλαιο οι μαθητές καλούνται να (βιβλίο για το δάσκαλο σελ. 156): Σημειώσουν σε τομή ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως τα διάφορα μέρη του Διαπιστώσουν πειραματικά το σωστό τρόπο σύνδεσης ενός λαμπτήρα με τους πόλους μιας μπαταρίας σε ένα κύκλωμα. Τα αντικείμενα του τέταρτου κεφαλαίου είναι το κλειστώ ηλεκτρικό κύκλωμα και τα σύμβολα στοιχείων του ηλεκτρικού κυκλώματος. Αντίστοιχα οι διδακτικοί στόχοι είναι οι μαθητές να (βιβλίο για το δάσκαλο σελ. 156): 16

Κατασκευάσουν μια λυχνιολαβή και να τη χρησιμοποιήσουν σε ένα απλό κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα Συσχετίσουν τα στοιχεία ενός κυκλώματος με τα αντίστοιχα σύμβολα Στο πέμπτο κεφάλαιο οι μαθητές μαθαίνουν για τα ηλεκτρόνια, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και το ηλεκτρικό ρεύμα. Διδακτικοί στόχοι του κεφαλαίου (βιβλίο για το δάσκαλο, σελ. 161) είναι: Να εξηγήσουν οι μαθητές με απλά λόγια την έννοια «ελεύθερα ηλεκτρόνια» και να αναφέρουν ότι η κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα Να εντοπίσουν οι μαθητές διαφορές και ομοιότητες ανάμεσα στη ροή του νερού σε ένα κλειστό κύκλωμα με σωλήνες και στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα Αντικείμενο του έκτου κεφαλαίου είναι οι αγωγοί και οι μονωτές ενώ ως διδακτικοί στόχοι αναφέρονται οι παρακάτω (βιβλίο για το δάσκαλο, σελ. 163) Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά την ύπαρξη υλικών που άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα και υλικών που δεν άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα Να αναγνωρίσουν οι μαθητές το μέρος των καλωδίων που είναι κατασκευασμένο από αγωγούς και αυτό που είναι κατασκευασμένο από μονωτές. Οι μαθητές, στο έβδομο κεφάλαιο διδάσκονται για το διακόπτη, το ανοιχτό ηλεκτρικό κύκλωμα και το κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Το βιβλίο για το δάσκαλο (σελ. 165) αναφέρει τους παρακάτω διδακτικούς στόχους: Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά τη χρησιμότητα του διακόπτη σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα Να αναγνωρίσουν οι μαθητές τα σύμβολα για τον ανοιχτό και για τον κλειστό διακόπτη Να αναφέρουν οι μαθητές ότι στη σύνδεση σε σειρά ο διακόπτης μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε θέση του κυκλώματος Η σύνδεση σε σειρά και η παράλληλη σύνδεση είναι τα αντικείμενα του όγδοου κεφαλαίου. Οι διδακτικοί στόχοι που αναφέρονται στο βιβλίο για το δάσκαλο (σελ. 168) είναι: Να διαπιστώσουν οι μαθητές διαφορές και ομοιότητες μεταξύ της σύνδεσης σε σειρά και της παράλληλης σύνδεσης 17

Να αναφέρουν οι μαθητές ότι οι ηλεκτρικές συνδέσεις στα σπίτια μας είναι παράλληλες Να διακρίνουν οι μαθητές τη σύνδεση σε σειρά από την παράλληλη σύνδεση σε ένα σκίτσο ηλεκτρικού κυκλώματος με σύμβολα Στο τελευταίο κεφάλαιο της ενότητας γίνεται λόγος για αγωγούς, μονωτές και τους κινδύνους για τον άνθρωπο από το ηλεκτρικό ρεύμα. Οι διδακτικοί στόχοι (βιβλίο για το δάσκαλο σελ. 171) είναι οι παρακάτω: Να αναφέρουν οι μαθητές ότι το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός Να αναφέρουν οι μαθητές κινδύνους από την απρόσεκτη χρήση των ηλεκτρικών συσκευών Β) Ηλεκτρομαγνητισμός ΣΤ τάξη Ενότητα «Ηλεκτρομαγνητισμός» Στην ενότητα εμπεριέχονται τέσσερα (4) κεφάλαια: 1) Ο μαγνήτης 2) Ο μαγνήτης προσανατολίζεται 3) Από τον ηλεκτρισμό στο μαγνητισμό ο ηλεκτρομαγνήτης 4) Από το μαγνητισμό στον ηλεκτρισμό η ηλεκτρογεννήτρια Στο πρώτο κεφάλαιο οι μαθητές διδάσκονται για το μαγνήτη, το μαγνητικό πόλο, τα σιδηρομαγνητικά υλικά και την έλξη. Στόχοι του μαθήματος είναι (βιβλίο για το δάσκαλο, σελ.189): Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι οι μαγνητικές δυνάμεις ασκούνται με επαφή αλλά και από απόσταση Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά την ύπαρξη υλικών που έλκονται από ένα μαγνήτη και την ύπαρξη υλικών που δεν έλκονται από ένα μαγνήτη Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι η έλξη σε ένα ραβδόμορφο μαγνήτη είναι πιο ισχυρή στα άκρα του. Στο δεύτερο κεφάλαιο αντικείμενα διδασκαλία είναι ο μαγνήτης, ο βόρειος και ο νότιος μαγνητικός πόλος, η έλξη, η άπωση, η πυξίδα και η μαγνητική βελόνα. Οι διδακτικοί στόχοι αναφέρονται στο βιβλίο για το δάσκαλο (σελ. 192) και είναι οι εξής: 18

Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι οι ομώνυμοι πόλοι ενός μαγνήτη απωθούνται, ενώ οι ετερώνυμοι έλκονται Να αναφέρουν οι μαθητές ότι οι πόλοι του μαγνήτη ονομάζονται βόρειος και νότιος μαγνητικός πόλος Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι ένας ραβδόμορφος μαγνήτης ή μια μαγνητική βελόνα που μπορούν να περιστρέφονται ελεύθερα παίρνουν τη διεύθυνση Βορράς Νότος Να αναφέρουν οι μαθητές ότι ο προσανατολισμός του μαγνήτη οφείλεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης Στο τρίτο κεφάλαιο οι μαθητές διδάσκονται για τους μόνιμους μαγνήτες, την πυξίδα, το πηνίο και τον ηλεκτρομαγνήτη. Διδακτικοί στόχοι (βιβλίο για το δάσκαλο, σελ. 194) είναι: Να διαπιστώσουν οι μαθητές πειραματικά ότι, όταν ένας αγωγός διαρρέεται από ρεύμα, αποκτά μαγνητικές ιδιότητες Να κατασκευάσουν οι μαθητές ένα πηνίο και έναν ηλεκτρομαγνήτη και να συγκρίνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες Να αναφέρουν οι μαθητές τουλάχιστον δύο εφαρμογές των ηλεκτρομαγνητών. Αντικείμενα του τέταρτου και τελευταίου κεφαλαίου της ενότητας είναι το δυναμό, η γεννήτρια, η ανεμογεννήτρια, το υδροηλεκτρικό εργοστάσιο, το ατμοηλεκτρικό εργοστάσιο. Παράλληλα, στο βιβλίο για το δάσκαλο (σελ. 197) αναφέρονται οι παρακάτω διδακτικοί στόχοι: Να περιγράψουν οι μαθητές με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας της γεννήτριας Να αναφέρουν οι μαθητές διάφορους τρόπους με τους οποίους μπορεί να περιστρέφεται ο μαγνήτης στις γεννήτριες Να αναφέρουν οι μαθητές τους δύο βασικούς τύπους των εργοστασίων της ΔΕΗ και να εξηγήσουν με απλά λόγια την αρχή λειτουργίας τους. Να συνδέσουν οι μαθητές τα ηλεκτρικά με τα μαγνητικά φαινόμενα και να εξηγήσουν το νόημα της ονομασίας «ηλεκτρομαγνητισμός» Μετά την παρουσίαση τόσο της επιστημονικής γνώσης όσο και της αντίστοιχης σχολικής θεωρούμε σκόπιμο να αναφερθούμε στις νοητικές παραστάσεις των μαθητών γενικά και ειδικά μέσα από σχετικές έρευνες για τις έννοιες που εξετάσουμε στην παρούσα εργασία. 19