ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΏΣΕΙΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΏΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΏΣΕΙΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΏΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ Μαθημα : Φυσική Επίπεδο: Για τους μελλοντικούς καθηγητές στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση Εκτιμώμενη Διάρκεια: 8 ώρες (διδάγματα και υπαίθριες δραστηριότητες) Σκεπτικιστες: U. Besson, A. De Ambrosis, Λ. BORGHI, και P. Mascherett Περιληψη Αυτή είναι το πρώτο από τα δύο τευχη με επίκεντρο το θέμα τα αποτελεσματα της ηλιακής ακτινοβολίας στη γη.η δραστηριότητα χωρίζεται σε τέσσερα μέρη ως εξής: - Αναθεώρηση ορισμένων εννοιών και νόμων των θερμικών φαινομένων - Οι συνέπειες της ηλιακής ακτινοβολίας σε διάφορα αντικείμενα - Ακτινοβολία που εκπέμπουν τα οργανα σε διάφορες θερμοκρασίες - - Αντικείμενα που δεν αλλάζουν τους ιδιότητες του όταν εκτίθονται στην ηλιακή ακτινοβολία Ινστιτουτο: Τμήμα Φυσικής A. Volta, Πανεπιστημιο Παβιας Χώρα: Ιταλία Πανεπιστημιο Παβιας. Σχεδιο Outlab. Θερμικες επιπτωσεις των ηλεκτομαγνητικων ακτινοβολιων

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΏΣΕΙΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΏΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ 1. Εισαγωγή Αυτότο τευχος, σε συνδυασμό με το φαινόμενο του θερμοκηπίου, έχουν σχεδιαστεί για να φέρει σε επαφή τις δύο περιοχές έχουν σχεδιαστεί για να ενωσουν τους δυο τομεις (οπτικών και θερμικών φαινομένων) συνδέονται στενά με την έννοια, τις επιστημονικές και τεχνολογικές εξελίξεις, αλλά συχνά διαχωρίζονται (ή σπάνια εφάπτεται) με την παραδοσιακή διδασκαλία στο Γυμνάσιο. Πιο συγκεκριμένα, το βασικό θέμα αυτου του τευχου είναι η εξής: Ποιος είναι ο ρόλος της ηλεκτρομαγνητικς ακτινοβολίας (ορατό με γυμνό μάτι ή με υπέρυθρες) με προσδιορισμό τη θερμοκρασία ενός αντικειμένου? Πώς θα επιτευχθεί η ισορροπία, όταν ένα αντικείμενο είναι εκτεθειμένο στην ηλιακή ακτινοβολία? Το σημείο εκκίνησης είναι η μελέτη της θερμικής συμπεριφοράς των αντικειμένων που εκτίθενται σε ηλιακή ακτινοβολία με στόχο τον προσδιορισμό των παραμέτρων που επηρεάζουν τόσο την απορρόφηση και την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών των αντικειμένων σε διάφορες θερμοκρασίες. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό στο τευχος ειναι που προτείνει η δραστηριότητες να γινονται στη φυση, σε αλλα μερη εκτος απο το σχολείο, για να χρησιμοποιουν μια συσκευή για την καταγραφή των στοιχειων να είναι συνδεδεμένη με τους αισθητήρες και να μπορει να χρησιμοποιηθεί ευκολα από τους φοιτητές. 2. Παιδαγωγικό πλαίσιο Τα τελευταία χρόνια, οι ειδικοί στον τομέα των επιστημών της εκπαίδευσης έχουν ξεκινήσει συζητήσεις και επιχειρήματα όσον αφορά τη δομή και την υλοποίηση εργασιών ακολουθίες Μάθηση Διδασκαλία (Teaching Learning Sequences ) (TLS), βάση των αποτελέσματων της έρευνας και των εννοιών σε μαθητές σχετικά με τις διαδικασίες της διδασκαλίας / εκμάθησης στο πλαισιο των σπουδών σε ορισμένες περιοχές της διδακτέας (Méheut & Psillos 2004). Έχουν προταθεί διάφορες προσεγγίσεις, όπως εκπαιδευτικές δομές (Lijnse και Klassen 2004) που το κίνητρο εχει ενα κεντρικό ρόλο,αλλα και η ανοικοδομηση της διδασκαλία (Kattmann et al. 1997), που συνδέουν την ανάλυση των υλικων με την ερευνητική μελέτη στη διαδικασίας μάθησης. Μελετησαν το πρόβλημα της διαστασης (Leach et al. 2005), καθώς και τη δυνατότητα χρήσης TLS για οποιοδήποτε επίπεδο. Η αντιμετώπιση αυτή είναι ιδιαίτερα συσχετιζομενη με το ρόλο που έχουν οι καθηγητές. (Hirn & Viennot 2000, Pinto 2005, Psillos et al. 2005, Tytler 2005) και να δοκιμασουν το μοντελο TLS πρώτα με τους μαθητες οι μελλοντικοι καθηγητές. Η παρούσα πρόταση βασίζεται στην τρισδιάστατη θεωρητική προσέγγιση (Besson et al. 2007) 2

το σχεδιασμό και την εφαρμογή του υλικου που επικεντρώνεται στο TLS, πράγμα που σημαίνει τη ολοκλήρωση sinergetică τρεις μορφες δηλαδη: μια κριτική ανάλυση και λεπτομερη του επιστημονικου περιεχομενου μαζί με της πρακτικές εφαρμογές, με σκοπο την ανοικοδόμηση της για σκοπους της διδασκαλιας? μια περίληψη στης συνήθεις μεθόδους ( διδακτικο βιβλίο, η κανονική παράδοση)? μια ανάλυση της έρευνας της διδασκαλίας των μαθητων που αφορα τα θέματα στην πορεια αυτου του τευχους, ορισμένες ιδέες σχετικά με την αυθόρμητη θέρμανση και τη θερμοκρασία, αλλαγές που συμβαίνουν σε κάθε στάδιο και η θερμική αγωγιμότητα έχουν μελετηθεί με την ανάπτυξη αυτών των θεωριών σχετικά με τη διδασκαλία(stavy & Berkovitz 1980, Shayer & Wylam 1981, Erickson & Tiberghien 1985). Πολλοί ερευνητές έχουν μελετήσει της αντιλήψεις των φοιτητων σχετικά με το φως, οπτική αντίληψη και του χρώματος, η οποία κατέληξε σε ακολουθία εκμάθησης (Guesne 1985, Anderson & Kärrqvist 1983, Kaminski 1989, Chauvet 1993 şi 1996). Επιπλέον, υπάρχουν λίγες μελέτες σχετικά οτι αφορα της ιδεες των φοιτητων για της θερμικές επιπτώσεις των ακτινοβολιων, και αυτα που υπαρχουν επιμενουν μόνο πανω σε μερικα θέματα. Στόχος μας είναι να συσχετίζονται δύο κυριοτητες (οπτικών και θερμικών φαινομένων) που συνδέονται στενά εννοιολογικα, επιστημονικα και τεχνολογικα, αλλα συχνά χωριστα (ή σπάνια και επεισοδιακα εφάπτεται) με την παραδοσιακή διδασκαλία στη εκπαίδευση του γυμνασιου. Redfors (2001) μελέτησαν την ικανότητα των μαθητών για την κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ ακτινοβολίας και μεταλλων περιλαμβανωντας μοντελα ατομικα και της κβαντικής θεωρίας., ενώ άλλοι ερευνητές έχουν ερευνησει την κατανοηση των μαθητών σε ότι αφορά τα φαινομένα που αφορούν της ακτίνες Χ και τη ραδιενέργεια, εστιάζοντας ειδικα πανω στην αλληλεπίδραση με τους ζωντανούς οργανισμούς και τους κινδύνους της έκθεσης του ανθρώπου και του περιβάλλοντος (Lijnse et al. 1990, Millar 1994, Klaassen 1995, Lijnse & Klaassen 2004, Rego & Peralta 2006). Άλλοι ερευνητές έχουν μελετήσει και κατανοήσαν το φαινόμενο του θερμοκηπίου που συνδέεται στενά με το φαινόμενο της αύξησης της θερμοκρασίας του πλανήτη μας (Anderson & Wallin 2000, Boyes et al. 1993, Rye et al. 1997, Österlind 2005, Lester et al. 2006). Ακόμη και αν η μελέτη που αναφέρεται παραπάνω παρέχει μια κατανοηση χρήσιμη, αλλα λείπει μια συγκεκριμένη μελετη για την αντίληψη των μαθητων ως και η ανάπτυξη έργων και διδασκαλιας σε σχολεία προς την αλληλεπίδραση ακτινοβολίας-ύλης Το πειραμα που εφαρμοσαμε ςτους μαθητες μας και στους μελλοντικους καθηγητές θα μας παράσχει ένα σύνολο στοιχείων σχετικά με το θέμα αυτό. Πιστεύεται ότι συνήθως πειράματα που πραγματοποιούνται έξω από την αιθουσα ταξη μπορεί να παρακινήσει την εκμάθηση της επιστημης, διευκολυνεί η σύνδεση μεταξύ του τι διδάσκεται στο σχολείο και την καθημερινή εμπειρία, ενθαρρυνει τη δημιουργικότητα, τη φαντασία και διευκόλυνει τη συνδέση μεταξύ της επιστήμης, της τεχνολογίας και της κοινωνίας Δεν έχει 3

αποδειχθεί παντως σημαντική βελτίωση των γνωστικών (Koosimile 2004).Ως εκ τούτου, η δραστηριότητα που πραγματοποιείται εξω ειναι στην προσέγγισή μας, κατά έναν τρόπο που απαιτεί μια αλληλεπίδραση μεταξύ των γνωστικών και της μεθοδικής εμπειρίας εκτός ταξης, αντανάκλαση στην ώρα, και σε εργαστηριακά πειράματα.. Από την άποψη αυτή το τευχος μας προτείνει μια ακολουθία που λαμβάνει χώρα στην τάξη, μετα στη φυση, και πάλι στην τάξη και στο τέλος πάλι εκτός τάξης, η οποία ολοκληρώνεται με μια τελική επιστροφή στο φυσικό περιβάλλον για την επαλήθευση της αιτιολογικής στα κατασκευασμένα μοντέλα.. Η προσέγγιση αυτή μπορεί να οδηγήσει στην ιδέα της επιστήμης σαν μια δραστηριοτητα πάντα σε εξέλιξη, μια δυναμική σύλληψη των μοντέλων και των θεωριών, βοηθώντας έτσι τους φοιτητές για την αποφυγή αναγνωρισης η παραγνωρισης του μοντελου απο τη φύση. Οι μαθητές πρέπει να κατανοήσουν ότι τα μοντέλα προσφέρουν μόνο μερική και περιορισμένη εξήγηση και ότι χρειάζεται περαιτέρω ανάλυση. Αυτό μας δίνει να καταλάβουμε ότι η οικοδόμηση ενός μοντέλου μας βοηθά να ερωτηθουμε και να υποβάλλουμε ερωτήσεις σε υψηλότερο επίπεδο, ανοιγοντας επισης μια νέα προοπτική έρευνα.. Ο Popper αναφέρει "πιστεύω ότι αυτός είναι ο τρόπος που η επιστήμη προοδεύει. Και η πρόοδος μας μπορεί να ποσοτικοποιηθεί με τη σύγκριση των παλαιών προβλήματων μας με τα νεα προβληματα.αν η πρόοδος είναι πολύ μεγάλη, τοτε τα νέα προβλήματα, τότε θα έχουν ένα χαρακτήρα αδιανόητο μέχρι τότε. Θα υπαρξουν προβλήματα πιο περίπλοκα και πιο πολλα ". (Popper 1973-1994, p. 4). 3. Οργάνωση της εκπαίδευσης Η σειρα των δραστηριοτήτων χωρίζεται σε τέσσερα μέρη: - Η υπενθυμησει των εννοιών και των νόμων για τα θερμικα φαινόμενα - Οι συνέπειες της ηλιακής ακτινοβολίας σε διάφορα αντικείμενα - Η Ακτινοβολία που εκπέμπεται από διάφορους φορείς σε διάφορες θερμοκρασίες - Αντικείμενα που δεν αλλάζουν της ιδιότητες τους όταν εκτίθονται στην ηλιακή ακτινοβολία Η ενότητα αυτή είναι αφιερωμένη στην αρχική προετοιμασια των μελλοντικών εκπαιδευτικών και στους νεους καθηγητές. Υλοποίηση ενότητας απαιτεί 8 ώρες μαθήματα που οργανώνονται ως εξής: Προετοιμασια (στην τάξη): 2 ώρες, στην φυση: 3 ώρες, στη ταξη: 2 ώρες, στην φυση : 1 ώρα. Γενικο πλαισιο που λαμβάνουν χώρα οι δραστηριοτητες ειναι η ταξη το εργαστήριο και το φυσικό περιβάλλον. Για την επιλογή του φυσικου περιβαλλοντος θα πρεπει να ληφθουν υποψη δύο κριτήρια, η επιλογή θέσεων με ιδιαιτερη κληρονομικη σημασια για την τοπική κουλτούρα και την ευκαιρία να δουν ενα πραγματικο θερμοκηπίο. 4

Τα προτεινομενα υλικα για της πειραματικες δραστηριοτητες ειναι μια συσκευή για την καταγραφή των στοιχειων που δινονται απο εναν αισθητήρα με υπέρυθρη ακτινοβολία (IR)? Ενα ψηφιακο πολυμετρο, μικρη μεταλλικη κύλινδρη ιση με την ομαλη επιφανεια χρωματος ασπρη, μαύρη και εγχρωμη (μπλε, κόκκινο, πράσινο)? Ενας διαφανες κυλινδρος? μπουκάλια με διάφορες χρωματιστές επιφάνειες γεμάτες με νερό ή άλλα υγρά. 4. Εκπαιδευτικες δραστηριότητες 4.1. Ετοιμασια (στο σχολείο) Κατά την έναρξη των δραστηριοτήτων μπορούν να δώσουν στους μαθητές μια προκαταρκτική δοκιμή για να εστιάσουν τις ιδέες τους για τα δύο θέματα που συζητήθηκαν στις δύο ενότητες. Eνα παράδειγμα αναφέρεται στο Παράρτημα 1. 4.1.1. Πώς να χρησιμοποιήσετε τον αισθητήρα θερμότητας? Η μέτρηση της θερμοκρασίας των αντικειμένων που θέρμανθηκαν ή που τα κρυοσαν με διαφορετικές μεθόδους. Να ληφθεί υπόψη η ακρίβεια και ο χρόνος απόκρισης του αισθητήρα. 4.1.2. Συγκέντρωση πανω στις βασικες έννοιες των θερμικών φαινομένων Η θερμοκρασία ενός αντικειμένου (ενός συστήματος) είναι συνδεδεμένο σε μια πολύπλοκη εσωτερική ενέργεια. Μόνο ενα τμήμα της είναι στενά συνδεδεμένο (είναι ανάλογο) με τη θερμοκρασία, και αυτό το τμήμα της εσωτερικής ενέργειας συχνά ονομάζεται ενεργειακη θερμότητα. Είναι δυνατόν να αυξηθεί η εσωτερική θερμοκρασία του συστήματος με την αύξηση της εσωτερικής ενέργειας.. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω της εργασίας πανω σε αυτό (θέρμανση χωρις θερμότητα) ή με την παροχή θερμότητας (θερμαίνεται από την επαφή τους με ένα σύστημα σε υψηλότερη θερμοκρασία). Αναλύεται η ακόλουθη σχέση: Ενέργεια (εισέρχεται σε ένα σύστημα), γ = m c ΔΤ + ενέργεια (που μεταφερεται στο περιβάλλον), όπου m είναι η μάζα του συστηματος και c η ειδική θερμότητα. Θα μπορεί επίσης να αυξήθει η εσωτερικη ενεργεια του συστήματος χωρις να αύξηθει η θερμοκρασίας του, για παράδειγμα με την αλλαγή της φάσης. Ενώ σε ορισμένες διεργασίες ένα σύστημα μπορεί να αυξήσει την θερμοκρασία χωρις να παραλαβή ενέργεια από το εξωτερικό (όπως και στης χημικές αντιδράσεις). Αναλύονται δυο περιπτώσεις: 5

- Θέρμανση μεσω της μηχανικης εργασίας (χρησιμοποιωντας τις δυνάμεις της τριβής, συμπιεζοντας αδιαβατικα το αερίο,...); - Θέρμανση με χρήση ηλεκτρικου ρευματος (παράδειγμα: μια λαμπα και ενα ηλεκτρικο καλοριφερ ) 4.1.3 Πώς να χρησιμοποιήσετε τον αισθητήρα για την ακτινοβολια : τι είναι και πώς μετραμε? Μετραμε τη σχετική ένταση της θερμικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από διάφορα αντικείμενα (ζεστό σίδερο, χέρια κ.λπ.).. 4.1.4 Τι συμβαίνει με ένα αντικείμενο που εκτίθεται σε ηλιακή ακτινοβολία? Προτείνει μια συνεδριαση brainstorming με θεμα: επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας πανω στα ζωντανα και στα άψυχα αντικείμενα(φωτογραφίες, μαυρισμα του δέρματος, φωτοσυνθεση της χλωροφύλλης, η αύξηση της θερμοκρασίας, κ.λπ.).. Το αποτελεσμα που αναφερεται στο τελος θα μελετηθει κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων τους στη φύση 4.2. Δραστηριότητες στη φύση: Επιπτώσεις των θερμικών ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών 4.2.1. Η αντανακληση και η απορρόφηση του φωτός Μικρη μεταλλικη κυλινδρη με ιση ογκο με τις ομαλές επιφάνειες χρωματος λευκό, μαύρο, και έναν κύλινδρο διαφανή εκτεθειμενο στο ηλιακό φως. Ο κάθε κύλινδρος τοποθετείται πανω στον αισθητήρα θερμοκρασίας (εισήχθη σε μία τρύπα του κυλίνδρου βλέπε παρακάτω εικόνα), και ένας άλλος αισθητήρας μετραει τη θερμοκρασία του περιβαλλων.. Γραφικές λαμβάνονται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας εναντι του χρόνου για κάθε κύλινδρο και παρουσιαζεται η διαδικασία που οδηγεί στην επίτευξη της ισορροπίας Γινεται μια προκαταρκτική ερμηνεία ως εξής: 6

- Κατά τη σύγκριση του αρχικού τμήματος των γραφικων (πριν να επιτευχθεί η ισορροπία), μπορεί να παρατηρησετε ότι ο μαύρος κύλινδρος απορροφά περισσότερη ενέργεια από οτι τα άλλα σε καποια στιγμή - ο λευκος και ο μαλακος απορροφούν λιγότερη ενέργεια από ότι το μαύρο γιατι εκεινα αντανακλούν ένα μέρος της ακτινοβολίας που λαμβάνουν. Οι έγχρωμη κυλίνδρη βρισκονται σε μια θέση ενδιαμεσα και αντανακλούν μόνο την ακτινοβολία ενός συγκεκριμένου χρώματος. 4.2.2 Αντικείμενα διαφανή και αδιαφανή Ο Μαύρος μεταλλικός κύλινδρος και ο διαφανής εκτίθενται σε ηλιακή ακτινοβολία και λαμβανουμε τα γραφικα της θερμοκρασιας εναντι του χρονου με τη βοηθεια των θερμικών αισθητήρων. Οι γραφικές παραστάσεις επιτρέπουν τη σύγκριση μεταξύ της ποσότητας της ενέργειας που απορροφάται από διαφορετικά δείγματα ταυτόχρονα. Οι μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν με την εισαγωγη θερμικών αισθητήρων σε ενα μπουκαλι με νερο και σε μπουκαλια με διαφανη υγρα.. Συζητώντας τα αποτελέσματα θα πρέπει να είναι στο επικεντρο ότι η επίδραση της ακτινοβολίας παραγει θερμικα αποτελεσματα οταν κυριευεται απο υλικό. Ένα αντικείμενο είναι διαφανή, αν ένα μέρος της ενέργειας που ελήφθη το διαπερνα χωρις να προκαλέσει θερμικές επιδράσεις. Μελεταται η μετάδοση της ακτινοβολίας σε διαφανή στρώματα και διαφορετικά πάχη χρησιμοποιώντας ενα ραδιομετρητη. Η διπλανη εικόνα δείχνει ένα πείραμα στο οποίο χρησιμοποιουνται πολλές λεπίδες απο γυαλι για το μικροσκόπιο. Με την αύξηση των λεπιδων η ενταση που μετρηθηκε απο τους αισθητηρες της ακτινοβολίας μειώνεται.. Αναλύοντας την επιρροη των αριθμων των λεπίδων (και το πάχος τους). 4.3. Follow-up (στο σχολείο) 4.3.1. Η ανάλυση και ερμηνεία των στοιχειων Τα Διαγράμματα θερμοκρασίας / χρόνου αναλύονται σε δύο φάσεις. Πρώτον λαμβάνει υπόψη σχεδόν γραμμική. ζώνη. Μεγάλο μέρος της ενέργειας που εισέρχετε στο σύστημα γίνεται εσωτερικη ενέργεια "θερμική"και εκφράζεται τόσο E = m c ΔΤ. 7

Στη συνέχεια, η καμπύλη που παρατηρείται είναι που οδηγεί σε μια στατική θεση. Κάθε δείγμα έχει διαφορετική θερμική ισορροπία και η θερμοκρασίες γαι την ισσοροπια είναι διαφορετικές από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. 4.3.2. Μια στατική κατάσταση μπορεί να επιτευχθεί, εάν υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της ενέργειας που λαμβάνεται από το δείγμα και την ενέργεια που απελευθερώνεται στο περιβάλλον. Οι πειραματικες καμπύλες αναλύονται συσχετιζοντας της ερμηνευτικες λειτουργιες. 4.3.3. Χρησιμοποιώντας ραδιομετρητη με υπερυθρο μπορειτε να ελέγξετε αν ένα όργανο εκπέμπει ακτινοβολία σε καποια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Μέτραμε το σχετικό ποσό της ενέργειας που εκπέμπεται από ένα δείγμα μέταλλου σε διάφορετικες θερμοκρασίες (να ληφθεί υπόψη η θερμότητα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος). Αναλύοντας την εξάρτηση της ενέργειας που εκπέμπεται ανά μονάδα χρόνου σε δείγμα θερμοκρασίας. 4.4. Και πάλι εκτός τάξης Χρησιμοποιώντας ένα θερμικό αισθητήρα και ένα ραδιομετρητη, μετραμε τη θερμοκρασία των διαφόρων "αντικείμενων" και της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από κάθε ένα από αυτά. Μεταξύ των αντικειμένων είναι πέτρες, κορμος δέντρου, μέταλλα, γρασίδι και τα φύλλα? ορισμένα από αυτά τα αντικείμενα θα πρέπει να εκτίθενται στο ηλιακό φως, ενώ άλλες τίθενται υπό σκιάν. Για να ερμηνεύσει σωστά τα αποτελέσματα θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη όλους τους παράγοντες που συμβάλλουν στη θερμοκρασία του κάθε αντικειμένου. Το περιβάλλον είναι ένα παράδειγμα για μια πολύπλοκη κατάσταση στην οποία όλοι οι εμπλεγμενη παραγοντες, ξεχωριστά απο τα πειράματα στο εργαστήριο, να δράσουν μαζί τώρα (π.χ., στόχο της επιφανειες σε σχεση με το φως του ήλιου, φύση και τη θεση της επιφανειας, απορρόφηση και η μεταβιβαση της υπέρυθρης ακτινοβολίας κ.λπ.).. 8

5. Εφαρμογή στην ταξη Η εφαρμογη στην ταξη αυτής της πρότασης απαιτεί από τον καθηγητή να εφαρμοσει μια μεθόδο που θα λαβει υπόψη μια συγκεκριμένη δομή με σκοπό να εισαχθούν οι δραστηριότητες. Ορισμένα ζητήματα μπορoυν να βοηθήσουν στην εστίαση της προσοχής σε διαφορετικές εμφανισης της διαδικασίας εφαρμογής. 1. O τόπος που καταλαμβάνει στον τομέα των σπουδών - Οι φοιτητές έχουν ήδη μελετησει το φαινόμενο της θερμότητας, ή περιμενουν στη διαρκεια το έργου την εισαγωγή των βασικών στοιχείων? - Έχουν μελετησει την οπτικη? Είναι εξοικειωμένοι με την έννοια του φωτός ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία? Σε αντίθετη περίπτωση, θεωρειται ότι είναι δυνατόν να εισαχθεί στην ενότητα οι βασικες εννοιες σχετικά με την οπτική; 2. Χρησιμοποιηση της συσκευή εγγραφής στοιχειων με φορητές αισθητήρες και το σχετικο softw - Έχουν οι μαθητές σας ποτέ διενεργηθεί σε εργαστηριακές εργασίες, χρησιμοποιώντας τη συσκευή για την καταγραφή των φορητων στοιχειων που συνδέδεμενο σε διαφορετικους αισθητήρες? - Έχουν ποτέ συμμετάσχει σε δραστηριότητες ( για το θέμα της φυσικης ) στο εξωτερικό περιβάλλον? 3. Δυσκολίες φοιτητων - Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την έρευνα στη διδασκαλία της φυσικής, τι είδους προβλήματα μπορεί να αντιμετωπίσουν οι μαθητες με τα θέματα που συζητήθηκαν σε αυτη την ενοτητα? Τι είδους μέθοδοι χρειαζονται για να δούμε αν οι φοιτητες καταλαβαν? 4. Ανάπτυξη μιας ακολουθίας της διδασκαλίας - Ποια κριτήρια εφαρμόζεται όσον αφορά την ανάπτυξη της διδασκαλίας / μάθησης? - Θεωρήτε ότι η ενότητα είναι χρήσιμη για την ανάπτυξη μιας ακολουθίας της διδασκαλίας κατάλληλη για μαθητες δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης? - Nα αναπτύξουν τη δική τους σειρά διδασκαλιας 6. Αξιολόγηση Ανάλυση των υλικών από τους φοιτητές και μελλοντικοί καθηγητές: - Πρώτη δοκιμή (βλέπε προσάρτημα) - Καρτα παρατηρησης συμπληρωμενη κατά τη διάρκεια και μετά από τις δραστηριότητες που διεξάγονται στο εξωτερικό περιβάλλον? - Η καρτα παρατηρησης θα συμπληρωθεί στην τάξη κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων (προετοιμασια και ενοποίηση) 9

- Η εκθεσεις των μαθητων για τις δραστηριότητες που εγιναν - Προφορικές ερωτήσεις 7. Αναφορες Andersson B. & Kärrqvist C. (1983) How Swedish pupils, aged 12-15 years, understand light and its properties. European Journal of Science Education, 5(4), 387-402. Anderson B. & Wallin A. (2000) Students understanding of the greenhouse effect, the societal consequences of reducing CO2 emissions and problem of ozone layer depletion. International Journal of Science Education, 37(10), 1096-1111. Besson U., Borghi L., De Ambrosis A. & Mascheretti P. (2007) Aspects multiples dans l'élaboration et l'expérimentation d'une séquence d'enseignement sur le frottement : analyse historique du contenu, parcours conceptuels, modèles explicatifs, formation des enseignants. Actes des 5èmes rencontres de l ARDIST, AVL http://ardist.aixmrs.iufm.fr/actes/2007/actes.pdf, pp. 41-48 Diffusion, Montpellier, France, Boyes E. & Stanisstreet M. (1993) The greenhouse effect: Children s perception of causes, consequences and cures. International Journal of Science Education, 15(5), 531-552. Chauvet, F. 1993, Conception et premiers essais d'une séquence sur la couleur, Bulletin de l'union des Physiciens, 750, pp 1-28. Chauvet, F. (1996). Teaching colour: designing and evaluation of a sequence, European Journal of Teacher Education, vol.19, n 2, pp 119-134. Erickson G. & Tiberghien A. (1985) Heat and temperature. In Driver R., Guesne E. & Tiberghien A. (Eds) Children's ideas in science, Open University Press, pp. 52-84. Guesne E. (1985) Light. In Driver R., Guesne E. & Tiberghien A. (Eds) Children's ideas in science, Open University Press, pp.10-32. Hirn C. & Viennot L. (2000) Transformation of Didactic Intention by Teachers: the case of Geometrical Optics in Grade 8 in France. International Journal of Science Education, 22 (4), 357-384. Kaminski, W. 1989. Conceptions des enfants et des autres sur la lumière, Bulletin de l'union des Physiciens, 716, pp. 973-996. Kattmann U., Duit R., Gropengießer H. & Komorek M. (1997) Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion Ein theoretischer Rahmen für naturwissenschaftsdidaktische Forschung und Entwicklung. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 3 (3), 3 18. Klaassen C.W.J.M. (1995) A problem posing approach to teaching the topic of radioactivity, Utrecht: CD-β Press. www.library.uu.nl/ digiarchief/dip/diss/01873016/inhoud.htm Koosimile A.T. (2004) Out-of-school experiences in science classes: problems, issues and challenges in Botswana. International Journal of Science Education, 26 (4), 483-496. 10

Leach J., Ametller J., Hind A., Lewis J. & Scott P. (2005) Designing and evaluating short science teaching sequences: improving student learning. In Boersma K. et al. (Eds) Research and the Quality of Science Education, Springer, Dordrecht NL, p. 209-220. Lester B.T., Ma Li, Lee O. & Lambert J. (2006) Social Activism in Elementary Science Education: A science; technology, and society approach to teach global warming. International Journal of Science Education, 28(4), 315-339. Lijnse P. & Klaassen K. (2004) Didactical structures as an outcome of research on teachinglearning sequences? International Journal of Science Education, 26 (5), 537-554. Lijnse P. L., Eijkelhof H., Klaassen C. & Scholte R. (1990) Pupils' and mass-media ideas about radioactivity, International Journal of Science Education, 12 (1), 67 78. Méheut M. & Psillos D. (2004) Teaching-learning sequences: aims and tools for science education research. International Journal of Science Education, 26 (5), 515-535. Millar R. (1994) School students understanding of key ideas about radioactivity and ionizing radiation. Public Understanding of Science, 3(1). Millar R., Klaassen K. & Eijkelhof H. (1990) Teaching about radioactivity and ionising radiation: an alternative approach. Physics Education, 25, 338-342. Österlind K. (2005) Concept formation in environmental education: 14-year olds work on the intensified greenhouse effect and the depletion of the ozone layer. International Journal of Science Education, 27(8), 891-908. Pinto, R. (2005). Introducing Curriculum Innovations in Science: Identifying Teachers Transformations and the Design of Related Teacher Education. Science Education, 89, 1-12. Popper K. (1973) The rationality of scientific revolutions. Republished in The myth of the framework,routledge, London, 1994, pp. 1-32. Psillos D., Spyrtou A. & Kariotoglou P. (2005) Science teacher education: issues and proposals. In Boersma K. et al. (Eds) Research and the Quality of Science Education, Springer, Dordrecht, The Netherlands, p. 119-128. Redfors A. (2001) University physics students use of models in explanations of phenomena involving interaction between metals and electromagnetic radiation. International Journal of Science Education, 23 (21), 1283-1301. Rego F. & Peralta L. (2006) Portuguese students knowledge of radiation physics, Physics Education, 41(3), 259-262. Rye J.A., Rubba P.A. & Wiesenmayer R.L. (1997) An investigation of middle school students alternative conception of global warning. International Journal of Science Education, 19(5), 527-551. Shayer M. & Wylam H. (1981) The Development of the Concepts of Heat and Temperature in 10-13 years-olds. Journal of Research in Science Teaching, 5, 419-434. Stavy R. & Berkovitz B. (1980) Cognitive conflict as a basis for teaching quantitative aspects of the concept of temperature. Science Education, 64 (5), 679-692. 11

Tytler R. (2005) School Innovation in Science: change, culture, complexity. In Boersma K. et al. (Eds) Research and the Quality of Science Education, Dordrecht: Springer, p.89-106. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΡΟ- ΕΞΕΤΑΣΗ 1) Ένα αδιαφανές αντικείμενο Α (όπως ένα κομμάτι ξύλο ή μια πέτρα) και ένα αντικείμενο διαφανες B (π.χ. μια μαζα από γυαλί) με την ίδια θερμιδική ικανότητα και την ίδια αρχική θερμοκρασία των 15 C είναι εκτεθειμένα στο φως του ηλιου για 30 λεπτά. Η θερμοκρασίες ΤΑ και ΤΒ των δύο αντικειμένων το τέλος του καθορισμενου χρόνου ειναι: a) TA = TB b) TA>TB c) TA<TB Εξηγήστε γιατί. 2) Ένα μαύρο αντικείμενο, αδιαφανής είναι εκτεθειμένο στον ήλιο για μεγάλο χρονικό διάστημα. α) θα φθάσει το αντικείμενο σε θερμοκρασία ισορροπίας ή oxi? β) Εάν ναι, να υπολογίσετε την πιθανή αξία θερμοκρασιακής ισορροπίας γ) Αν το αντικείμενο είναι λευκό, αλλάζουν κάποιες από τις απαντήσεις σας; Εάν ναι,δωστε λεπτομέρεις. δ) Αν το αντικείμενο είναι διαφανή και οχι αδιαφανή, αλλαζουν η παραπάνω απαντήσεις; Εάν ναι, να δώσετε λεπτομέρειες. Παρακαλούμε δωστε λεπτομέρειες και να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις για όλες τις περιπτώσεις. 3) Να εξηγηθεί γιατί σε ένα θερμοκήπιο είναι υψηλοτερη η θερμοκρασια από οτι εξω. Τι στοιχεια φυσικής πρεπει να γνωριζει ενας μαθητης για να εξηγήσει το φαινόμενο του θερμοκηπίου; 4) Πολλοί άνθρωποι έχουν συζητήσει τους κινδύνους της υπερθέρμανσης του πλανήτη αιτία της ανθρώπινης δραστηριότητας.. Ποιες δραστηριότητες προκαλούν αύξηση της θερμοκρασίας στον πλανήτη? 12