h Καλώς ορίσατε στα «Εννοιοτριβεία της Φυσικής Ι»!!!

h Καλώς ορίσατε στα «Εννοιοτριβεία της Φυσικής Ι»!!! Διδάσκων: Ηλίας Περάκης, Καθηγητής Φυσικής Τηλέφωνο: (2810-39)4259 Email : ilias@physics.uoc.gr Βοηθός μαθήματος: Μπόμπος Ωρες Μαθήματος: 9:00-11:00 Δευτέρα, 11:00-13:00Τετάρτη, Αμφιθέατρο Α Κτιρίου Φυσικής Ώρες Γραφείου: 11:30-13:00 Δευτέρα η μετά από συννενόηση. Ιστοσελίδα μαθήματος: http://ph107.edu.physics.uoc.gr/ Τί είναι αυτά τα «Εννοιοτριβεία Φυσικής»; Τα «Εννοιοτριβεία της Φυσικής Ι» είναι ένα κατ επιλογήν εργαστηριακό μάθημα του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης. Απευθύνεται κυρίως σε πρωτοετείς φοιτητές. Είναι χρήσιμο σε αυτούς που αργότερα θα ασχοληθούν με τη Φυσική (ως ερευνητές η ως δάσκαλοι) και σε αυτούς που αργότερα θα ασχοληθούν με κάτι άλλο, παρεμφερές με τη Φυσική ή όχι. Στόχος του μαθήματος είναι να δημιουργήσει μέσα στο αμφιθέατρο ενα περιβάλλον-«τριβείο» θεμελειωδών εννοιών της Φυσικής, με τις οποίες έχετε ήδη έρθει σε επαφή από το Λύκειο και το Γυμνάσιο. Αυτό το περιβάλλον θα σας βοηθήσει να αναπτύξετε σύνθετες ικανότητες, όπως κριτική σκέψη και ικανότητες τεκμηριωμένης επιχειρηματολογίας και επικοινωνίας της επιστήμης. Οι έννοιες που θα σχοληθούμε εμπεριέχονται σε μια σειρά απο «τριβεία» (τα εννοιο-τριβεία) που θα σας δίνονται κατά τη διάρκεια του μαθήματος. Θα πρέπει να τα αντιμετωπίσετε όπως θα 1

αντιμετωπίζατε μια πρόκληση στην προσωπική η στην επαγγελματική σας ζωή. Κεντρικό σημείο στη διαδικασία του μαθήματος είναι η προσπάθειά σας να εξηγήσετε στον Μπόμπο μέχρι να καταφέρετε να τον πείσετε. Στο μάθημα αυτό απευθύνεστε στο Μπόμπο και τους συμφοιτητές σας και ΟΧΙ στο διδάσκοντα! Οι καινοτομίες που εισήγαγε για πρώτη φορά στην Κρήτη το μάθημα «Εννοιοτριβεία της Φυσικής», η σχέση τους με ένα σύγχρονο Πανεπιστημιακό πρόγραμμα Φυσικής, και η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας τους στην εκπλήρωση των στόχων του μαθήματος αυτού αποτέλεσαν αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής της Δρ. Φωτεινής Χαιμαλά, PhD 2009, με τίτλο Conceptual Understanding, Scientific Explanations & Arguments In First Year University Physics: Development and evaluation of an intervention. H διατριβή αυτή εκπονήθηκε στο School of Education του Πανεπιστημίου του Southampton στην Αγγλία υπό την επίβλεψη της Καθηγήτριας Mary Ratcliffe με βάση τα στοιχεία από το μάθημα στο Πανεπιστήμιο Κρήτης. Ποιός είναι τελος πάντων αυτός ο ^%&^$# ο Μπόμπος; Ελάτε στο μάθημα και θα τον γνωρίσετε σιγά-σιγά! Όσο πιο πολύ συμμετέχετε στο μάθημα, τόσο καλύτερα θα γνωριστείτε. Πάντως, καλό θα είναι να καταλάβετε έγκαιρα ποιός είναι, πως σκέφτεται, και τι καταλαβαίνει αυτός ο Μπόμπος. Σίγουρα αυτό θα πρέπει να έχει γίνει πριν τις εξετάσεις, αφού ο Μπόμπος θα βαθμολογήσει τα γραπτά σας! Όπως καταλαβαίνετε, ο Μπόμπος μπορεί να κάνει λάθη στη διόρθωση και στη βαθμολογία σας, αν δεν καταφέρετε να του εξηγήσετε τι ακριβώς εννοείτε με τρόπο που να καταλάβει. Άσε που έχει πολλές δραστηριότητες που δεν του αφήνουν χρόνο η διάθεση να πολυδιαβάζει! Κατά βάθος όμως ειναι πολύ ξύπνιος! Προσέξτε, μπορεί να σας ρεζιλέψει αν δεν τον πάρετε στα σοβαρά και τον υποτιμήσετε! 2

Με ποιές ακριβώς έννοιες θα ασχοληθούμε στα «Εννοιoτριβεία Φυσικής Ι» και πως θα τις προσεγγίσουμε; Οι έννοιες με τις οποίες θα ασχοληθούμε -και αποτελούν προσεγγιστικά και την ύλη του μαθήματος- αφορούν στη Μηχανική. Πιο συγκεκριμένα: κινηματική, νόμοι του Νεύτωνα, δυνάμεις, τριβή, ενέργεια, ορμή, κρούσεις,περιστροφική και μεταφορική κίνηση στερεών, ρευστά, πίεση, άνωση, ταλαντώσεις, κύματα,... Δηλαδή, η ίδια ύλη που θα διδαχτείτε αυτό το εξάμηνο στο μάθημα Γενική Φυσική Ι, αλλά και που έχετε ήδη διδαχτεί στο Γυμνάσιο και στο Λύκειο. Όμως, σε αντίθεση με τα μαθήματα που ξέρατε μέχρι σήμερα, ο τρόπος με τον οποίο θα προσεγγίσουμε τις παραπάνω έννοιες θα είναι περισσότερο ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ παρά ποσοτικός-μαθηματικός. Μια τέτοια προσέγγιση ΔΕΝ σημαίνει ότι δεν θα χρησιμοποιήσετε μαθηματικά, ή ότι οι απαντήσεις και εξηγήσεις σας στον Μπόμπο θα στερούνται ακρίβειας και επιστημονικής αυστηρότητας. Αντίθετα, στο μάθημα αυτό θα κληθείτε να πάτε ένα βήμα πιο πέρα από τα αποτελέσματα που θα δώσουν οι μαθηματικοί σας υπολογισμοί: θα πρέπει να κατανοήσετε τη σημασία των πραξεων σας και να την εξηγήσετε στο Μπόμπο ώστε να την καταλάβει και αυτός και να μπορέσει να σας βαθμολογήσει. Εξάλλου, αν δεν καταφέρετε να κάνετε το Μπόμπο να καταλάβει τότε πως θα περάσετε το μάθημα αφού αυτός βαθμολογεί; 3

Και ποιά είναι η διαδικασία του μαθήματος; Στο μάθημα αυτό ο καθένας διδάσκει τον άλλο και όλοι μαζί τον Μπόμπο. Οι διαλέξεις βασίζονται στην ελεύθερη αλληλεπίδραση μεταξύ σας, την οποία διευκολύνει ένα ηλεκτρονικό συστήμα ψηφοφορίας σε πραγματικό χρόνο, με στόχο να κατανοήσει ο Μπόμπος τις θεμελειώδεις έννοιες της Φυσικής. Καταλύτης αυτής της αλληλεπίδρασης είναι μια σειρά από «Εννοιοτριβεία» που ακολουθούν προσεγγιστικά τα παρακάτω βήματα: 1. Ο διδάσκων θέτει μια ερώτηση πολλαπλής επιλογής που αφορά σε μιά έννοια της Φυσικής. 2. Οι φοιτητές/τριες συζητούν με τους διπλανούς/ες τους για το ποιά είναι η σωστή απάντηση και γιατι. 3. Κάθε φοιτητής/τρια ψηφίζει μέσω ηλεκτρονικού συστήματος την απάντηση που θεωρεί σωστή μετά απο τη συζήτηση. 4. Αφού τα αποτελέσματα της ψηφοφορίας εμφανιστούν στην οθόνη, οι φοιτητές/τριες επιχειρηματολογούν στην τάξη για τις επικρατέστερες απαντήσεις και προσπαθούν να πείσουν τους συναδέλφους τους ώστε να καταλήξουν σε μια σωστή απάντηση. Την επιχειρηματολογία-εξήγηση θα πρέπει να ειναι σε θεση να την καταλάβει και ο Μπόμπος. Οι φοιτητές/τριες θα πρέπει να επιχειρηματολογήσουν όχι μόνο γιατί πιστεύουν ότι η απάντησή τους είναι σωστή, αλλά και γιατί οι άλλες απαντήσεις είναι λάθος. Θα πρέπει δηλ. να καταρρίψουν τα επιχειρήματα και να κατατροπώσουν την άλλη πλευρά! 5. Οι φοιτητές/τριες ξαναψηφίζουν ανάλογα με το ποιός από τους συναδέλφους/ισσες τους ήταν πιο πειστικός/η, και η αλλαγη των αποτελεσμάτων εμφανίζεται στην οθόνη. 6. Ο κάθε φοιτητής/τρια θα πρέπει να καταλάβει μόνος/η του τί είναι σωστό και τί λάθος, με βάση την παραπάνω διαδικασία και τις αλλαγές στα αποτελεσματα που 4

βλέπει στην οθόνη. Την απάντηση θα πρέπει να τη βρείτε μέσα από αυτή τη διαδικασία: δεν θα σας την δώσει ο καθηγητής, ενώ θα τη βαθμολογήσει ο Μπόμπος! ΠΡΟΣΟΧΗ! Σε αντίθεση με ό,τι έχετε συνηθίσει μέχρι σήμερα, ο ρόλος του διδάσκοντα σε όλη αυτή τη διαδικασία είναι απλά διαδικαστικός. ΔΕΝ είναι ο ρόλος του να παίρνει το μέρος της μιας ή της άλλης πλευράς, ούτε να δινει τις «σωστές» απαντήσεις. Μάλιστα, μερικές φορές προσπαθεί να σας μπερδέψει και θα πρέπει να καταλάβετε μόνοι/ες σας πότε συμβαίνει αυτό. Ο διδάσκων παρεμβαίνει όταν ο Μπόμπος δεν καταλαβαίνει και χρειάζεται επιπλέον εξηγήσεις, η όταν η συζητηση πηγαίνει σε λάθος δρόμο. Για το τι ειναι «σωστό» και το τι «λάθος» θα πρέπει δυστυχώς να βγάλετε μόνοι σας συμπέρασμα, συμμετέχοντας ενεργά στη συζήτηση με κριτική σκέψη, παρακολουθώντας προσεκτικά το πως αλλάζουν με τη συζήτηση οι απαντήσεις στην οθόνη, και ακούγοντας προσεκτικά και κριτικά τα επιχειρήματα των συναδέλφων σας. Παρόλα αυτά, πολλές φορες θα φύγετε απο το μαθημα μπερδεμένοι/ες. Αυτό, δυστυχώς, συμβαίνει συχνά στη ζωη και θα πρέπει να μάθετε να μάθετε πως να το αντιμετωπίζετε, γιατί πλέον είστε «μεγάλα παιδιά». Ποιά ήταν τελικά η σωστή απάντηση και πως θα την εξηγήσετε μεθαύριο στο Μπόμπο για να σας βάλει βαθμό; Για παράδειγμα, μπορείτε (ίσως και να επιβάλλεται για να μπορέσετε να περάσετε το μάθημα) να συζητήσετε με τους συμφοιτητές/τριες σας μετά το μάθημα. Μπορείτε να ανατρέξετε σε βιβλία (του μαθήματος η σε άλλα) για τα «επιστημονικά δεδομένα» της ερώτησης πάνω στα οποία στηρίζεται η σωστή απάντηση. Μπορείτε να ψάξετε στο Ιnternet (π.χ. βάζοντας λέξεις-κλειδιά στο google η στη μηχανή αναζητησης της βιβλιοθήκης). Γενικά, καλό είναι να μελετήσετε για αυτό το μάθημα με παρέα και όχι μόνοι/ες σας. Αν και μετά απο την παραπάνω διαδικασία εξαλολουθείτε να αισθάνεστε σύγχυση η ανασφάλεια, μπορείτε να μιλήσετε στο διδάσκοντα, μέσω email η στο γραφείο του. Μην περιμένετε πάντως απο αυτό το μάθημα έτοιμες λύσεις, συνταγες, ή σωστές απαντήσεις. Μπορείτε ομως να περιμενετε πολλές ερωτήσεις! 5

Και τί θα μάθω εγω αν αποφασίσω να συμμετάσχω ενεργά στη διαδικασια αυτού του περίεργου μαθήματος; Σε περίπτωση που περιμένετε να συλλέξετε καινούργιες πληροφορίες, έτοιμες γνώσεις από το διδάσκοντα, και καινούργιες «συνταγές» για να μπορείτε να λύνετε ασκήσεις, τότε στα «Εννοιοτριβεία» δεν θα μάθετε ΑΠΟΛΥΤΩΣ ΤΙΠΟΤΑ. Συμμετέχοντας στη διαδικασία του μαθήματος, μέσα από τα «τριβεία» θα σας δοθεί η ευκαιρία να: 1. κατανοήσετε πιό ουσιαστικά έννοιες της μηχανικής που πιθανόν να έχετε παρερμηνεύσει από το Λύκειο/Γυμνασιο, ή που έχετε μάθει απλά να χρησιμοποιείτε για τη λύση ασκήσεων 2. αποκτήσετε την κριτική ικανότητα να συνδέετε πληροφορίες και γνώσεις για να αποφασίζετε ΕΣΕΙΣ τί είναι σωστό και τί λάθος και με ποια έννοια και υπό ποιές προυποθέσεις. 3. μάθετε να επιχειρηματολογείτε, με πειθώ και πάθος, για αυτό που εσείς νομίζετε ότι είναι σωστό ή λάθος και να έχετε το θάρρος της γνώμης σας 4. μπορείτε να εξηγείτε με σαφήνεια και πληρότητα τις απόψεις σας σε ζητήματα Φυσικής ακόμα και σε κάποιον που δεν έχει εξειδικευμένο μαθηματικό υπόβαθρο (π.χ. ενα μαθητη Γυμνασιου η τον ίδιο το Μπόμπο). 5. Αναπτύξετε σύνθετες ικανότητες που διδάσκονται μόνο μέσα από την πράξη και την εμπειρία. Στόχος, επομένως, των «Εννοιοτριβείων» δεν είναι να σας μεταδώσει γνώσεις, αλλά να συντελέσει στην κατανόηση εννοιών και στην ανάπτυξη των παραπάνω ικανοτήτων. 6

Και γιατί όλα αυτά είναι σημαντικά; Το κατά πόσο και γιατί είναι σημαντικά ή όχι τελικά θα το αποφασίσετε εσείς, αφού έχετε συμμετάσχει στο μάθημα. Πάντως: 1. αν θέλετε να γίνετε Φυσικός ή ερευνητής, σκεφτείτε ότι κεντρικό σημείο στο πώς χτίζεται η επιστήμη είναι η κατανόηση της σημασίας και η εξήγηση των αποτελεσμάτων που μας δίνει το πείραμα, η παρατήρηση, και οι μαθηματικοί η αριθμητικοί υπολογισμοί. Θα πρέπει να επιχειρηματολογήσετε πάνω σε αντικρουόμενες θεωρίες και να απαντήσετε στο συναδελφο σας που θα κριτικάρει την ομιλία και την άποψη σας σε ενα συνέδριο. Πρέπει να εξηγήσετε με σαφήνεια στην εισαγωγη της επιστημονικης δημοσίευσης σας το γιατί αυτό που κάνατε είναι σημαντικό και ενδιαφέρον. Σκεφτείτε ακόμα ότι κάποτε θα κληθείτε να παρουσιάσετε και να εξηγήσετε τη δουλειά σας σε επιστήμονες οι οποίοι δεν δουλεύουν πάνω στο ειδικό αντικείμενο μελέτης σας, η ακομα και στο ευρύτερο κοινό. 2. αν θέλετε να γίνεται Καθηγητής σε σχολείο, σκεφτείτε πόσο σημαντικό είναι να μπορεί κανείς να εξηγήσει σωστά και με σαφήνεια και πληρότητα αυτό που ξέρει σε κάποιον/α που δεν ξέρει, και να τον μαθει πως να μαθαίνει και να σκέφτεται μόνος/η του. Μήπως έχετε ακούσει κάποιο φίλο/η σας να λέει ότι δεν του αρέσει η δεν είναι σε θέση να κάνει Φυσικη η άλλη επιστήμη επειδή δεν ήταν καλός ο Καθηγητής του στο Λύκειο η στο Γυμνάσιο; Θέλετε να γίνετε εσείς ο αυριανός αυτός Καθηγητής; 7

3. αν δεν ξέρετε τι θέλετε να κάνετε όταν αποφοιτήσετε, σκεφτείτε ότι η κριτική ικανότητα και η ικανότητα για επιχειρηματολογία και επεξήγηση αφορούν σε όλους μας και όχι μόνο σε μερικους επιστήμονες. Καλά όλα αυτά, αλλά εγώ πως τελικά θα εξεταστώ και, κυρίως, πώς θα βαθμολογηθώ; Ο τελικός βαθμός στο μάθημα αυτό υπολογίζεται με βάση την τελική εξέταση. Όμως, πως περιμένετε να καταλάβετε πως ακριβώς πρέπει να εξηγήσετε στο Μπόμπο που βαθμολογεί άν δεν συμμετάσχετε στην εργαστηριακή διαδικασία του μαθήματος μέσα στην τάξη, ειδικά όταν ο καθηγητής δεν δίνει τις σωστές απαντήσεις; Αναφορικά με την εξέταση, οι ερωτήσεις ΔΕΝ θα είναι πολλαπλής επιλογής, παρά το ότι το μάθημα χρησιμοποιεί τέτοιες ερωτήσεις-τριβεία για τη διεξαγωγή του. Θα είναι ερωτήσεις ανάπτυξης, που θα πρέπει να απαντηθούν μέσα σε συγκεκριμένο χώρο με σαφήνεια και ελέγχουν την επίτευξη των στόχων του μαθήματος όπως παρουσιάστηκαν πιο πάνω. Στην εξέταση θα περιέχονται: 1. θέματα που θα ελέγχουν το κατά πόσο έχετε πραγματικά κατανοήσει τις έννοιες που έχουν συζητηθεί στο μάθημα, σε σημείο που να είστε σε θέση να τις εξηγήσετε στο Μπόμπο. 2. ερωτήσεις του Μπόμπου, ο οποίος θα σας ζητά να του εξηγήσετε κάτι (φυσικό φαινόμενο, παρατήρηση δικιά του, θέμα πάνω στη Φυσική που άκουσε στις ειδήσεις, διάβασε στην εφημερίδα, είδε στο Internet,...) 8

3. τη γνώμη κάποιου συμφοιτητή σας πάνω σε ένα ζήτημα Φυσικής και κάποιες απο τις έννοιες που εχουν συζητηθεί στο μάθημα. θα σας ζητηθει να επιχειρηματολογήσετε για το αν συμφωνείτε ή διαφωνείτε με τη γνώμη αυτη. Την τελική εξέταση βαθμολογούν διδάσκων και Μπόμπος: ο πρώτος βαθμολογεί το κατά πόσο αυτά που γράφετε είναι σωστά ή λάθος από επιστημονική άποψη και ο δεύτερος βαθμολογεί ανάλογα με τον αν καταλάβαίνει ή όχι την εξήγηση και το αν πείθεται από την επιχειρηματολογία σας. Καλό θα ήταν να γνωρίσετε το Μπομπο στο μάθημα για να μάθετε και πώς βαθμολογεί! Και για να τελειώνομε, ποιά είναι η βιβλιογραφία του μαθήματος; Στο μάθημα αυτό θα σας δοθει το βιβλίο του P.G.Hewitt «Οι Έννοιες της Φυσικής» από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Αυτο το βιβλίο δεν χρησιμοποιεί μαθηματικά και συμπληρώνει το βιβλίο που θα σας δοθεί στη Γενική Φυσική Ι. Τα εννοιοτριβεία που θα δουλέψομε στο μάθημα πάντως δεν υπάρχουν μέσα στο βιβλίο. Οι σωστές απαντήσεις δεν υπάρχουν πουθενά: τις ανακαλύπτετε από τη συζήτηση μέσα στην τάξη. Πάντως, το πώς εξηγούμε στον Μπόμπο και το τι ακριβώς χρειάζεται για να καταλάβει, η το πως επιχειρηματολογούμε πειστικά, θα το ανακαλύψετε μόνο συμμετέχοντας στο μάθημα. Δυστυχώς, αυτά δεν μαθαίνονται διαβάζοντας ενα βιβλίο η παρακολουθώντας τη διάλεξη ενός Καθηγητή (όσο προικισμένος και βαθύς γνώστης της Φυσικής και άν είναι αυτός)! 9