Κυριακή, 12 Οκτωβρίου 2008

Έντυπο Γ’: Προτάσεις-υποδείξεις επιμόρφωσης ΠΕ04

Λαμπάκια σε Σειρά & σε Παράλληλη Σύνδεση στο
«Υπέροχο Ταξίδι στον Κόσμο της Φυσικής»

  1. Εισαγωγή

Εμπλεκόμενες γνωστικές περιοχές:
Φυσική: Ηλεκτρισμός.

Τάξεις - Συμβατότητα με το Α.Π.Σ.
Φυσική Γ’ τάξης Γυμνασίου. Προβλέπεται στο Α.Π. η διδασκαλία των ενοτήτων «Σύνδεση αντιστατών σε σειρά / Παράλληλη σύνδεση αντιστατών» και «Ηλεκτρική ενέργεια – Νόμος του Joule / Ηλεκτρική Ισχύς – Μονάδες Ισχύος». Το σενάριο μπορεί να αποτελέσει τη γέφυρα μεταξύ των δύο ενοτήτων: Οι μαθητές ανακεφαλαιώνουν σε ένα μη θεωρητικό πλαίσιο τα σχετικά με την ένταση του ρεύματος στις διαφορετικές ηλεκτρικές συνδέσεις και εισάγονται στο θέμα της ενέργειας.

Οργάνωση της διδασκαλίας & απαιτούμενη υλικοτεχνική υποδομή
Οι επιμορφούμενοι εργάζονται σε ομάδες 2-3 ατόμων. Τα απλά πειράματα με λαμπάκια και μπαταρίες που προτείνει το σενάριο να γίνουν από τους επιμορφούμενους με υλικά που μπορούν να φέρουν και οι ίδιοι.

Λογισμικό: Φυσική Β΄-Γ΄ Γυμνασίου: Ένα Υπέροχο Ταξίδι Στον Κόσμο Της Φυσικής για τα Παιδιά του Γυμνασίου

Επιμορφωτικοί στόχοι

  • Η κατανόηση των ιδεών των μαθητών και του ρόλου τους στη μαθησιακή διαδικασία.

  • Η διαχείριση των ιδεών των μαθητών στη διδασκαλία:

(α) Σχεδίαση της διδασκαλίας με βάση τη διαδικασία «πρόβλεψη – πειραματικός έλεγχος – εξήγηση».

(β) Διαχείριση ομαδοσυνεργατικής διδασκαλίας.

Εκτιμώμενη διάρκεια
Έξι (6) διδακτικές ώρες για την εφαρμογή του διδακτικού σεναρίου στην επιμόρφωση.

  1. Προτεινόμενες Δραστηριότητες

Α. Πρώτο επιμορφωτικό 3-ωρο

Α.1 Κάθε ομάδα εφαρμόζει ένα από τα τρία φύλλα εργασίας για τη μελέτη της σχέσης της θερμιδομετρίας. Κατά την εφαρμογή γίνονται αναλυτικά όλοι οι υπολογισμοί και γράφονται οι απαντήσεις στις ερωτήσεις τους. Οι επιμορφούμενοι αναγνωρίζουν και καταγράφουν: Τις δυσκολίες που μπορεί να συναντήσουν οι μαθητές.
Τους διδακτικούς στόχους των φύλλων εργασίας.
Τις αρχές σχεδίασης των φύλλων εργασίας.
Τα πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα ενός εικονικού εργαστηρίου.
Τα πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα της ομαδοσυνεργατικής διδασκαλίας.

Α.2 Αναλυτική συζήτηση για τις απόψεις κατέγραψαν οι ομάδες στην προηγούμενη δραστηριότητα (Α.1). Η συζήτηση εμπλουτίζεται με τα ερωτήματα:
Ποιες άλλες δυσκολίες συναντά ένας μαθητής γυμνασίου στο κεφάλαιο του Ηλεκτρισμού;
Ποιες από αυτές θα μπορούσε να διαχειριστεί διδασκαλία με εικονικό εργαστήριο;

Α.3 Κάθε ομάδα αναλαμβάνει τη σχεδίαση ωριαίας διδασκαλίας με φύλλο εργασίας που αξιοποιεί το εικονικό εργαστήριο για την αντιμετώπιση μιας ή περισσοτέρων δυσκολιών που έχουν καταγραφεί στη συζήτηση που προηγήθηκε (Α.2).

Β. Δεύτερο επιμορφωτικό 3-ωρο

Β.1 Κάθε ομάδα παρουσιάζει το φύλλο εργασίας που σχεδίασε.

Β.2 Επιλέγεται ένα από τα φύλλα εργασίας και το εφαρμόζουν όλες οι ομάδες αναλυτικά.

Β. 3 Αναλυτική συζήτηση για:
Δυσκολίες που μπορεί να συναντήσουν οι μαθητές κατά την εφαρμογή του.
Αν υλοποιούνται οι διδακτικοί στόχοι του φύλλου εργασίας.
Αν υλοποιούνται οι αρχές σχεδίασης των φύλλων εργασίας.
Πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα ενός εικονικού εργαστηρίου.
Δυσκολίες που πιθανόν να προκύψουν από την ομαδοσυνεργατική διδασκαλία.

  1. Διδακτικές προσεγγίσεις στη διδασκαλία της σχέσης της θερμιδομετρίας

Η διδασκαλία των απλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων είναι ένα από τα πεδία μεγάλου διδακτικού και ερευνητικού ενδιαφέροντος δεδομένου ότι οι μαθητές συναντούν δυσκολίες κατανόησης οι οποίες αναφέρονται σε ένα ευρύ φάσμα θεμάτων, από τη συγκρότηση διαδικασιών και εννοιών μέχρι την περιγραφή και οργάνωση της εξήγησης των φαινομένων.

Στη βιβλιογραφία αναπτύσσεται η επιχειρηματολογία ότι οι δυσκολίες αυτές δεν μπορούν να αντιμετωπισθούν με τις παραδοσιακές σειρές μαθημάτων, που βασίζονται κυρίως στην ποσοτική προσέγγιση των ηλεκτρικών φαινομένων, γιατί πυρήνας της θεωρίας τους είναι ένα σύνολο βασικών νόμων βάσει των οποίων οι μαθητές μαθαίνουν κυρίως να συλλογίζονται αλγεβρικά: να επιλύουν τις εξισώσεις, υπολογίζοντας τις τιμές για τη μία παράμετρο μετά την άλλη, ή και να διερευνούν ποιοτικά την αλληλεξάρτηση μεταξύ των μεταβλητών προκειμένου να αντιλαμβάνονται πώς η μεταβολή της μιας έχει επιπτώσεις σε όλες τις άλλες. Σε αυτό το πλαίσιο, η διδασκαλία προσφέρει στους μαθητές ή και απαιτεί από αυτούς εξηγήσεις οι οποίες αναφέρονται μόνο στις σχέσεις μεταξύ των μεταβλητών που χαρακτηρίζουν το σύστημα. Οι εξηγήσεις αυτές περιγράφουν τη σταθερή κατάσταση του φυσικού συστήματος μετά από μια αλλαγή και όχι την εξέλιξή του μέχρις αυτήν και δεν δίνουν τη δυνατότητα κατανόησης των υποκείμενων δυναμικών διαδικασιών οι οποίες δείχνουν με ποιο τρόπο το σύστημα προσεγγίζει τη σταθερή του κατάσταση. Έτσι, οι εξηγήσεις είναι και μη-αιτιακές κι επομένως ασύμβατες με τον αιτιακό τρόπο που συλλογίζονται οι μαθητές.

Έτσι, μπορεί να δημιουργηθεί ένας μεγάλος αριθμός παρανοήσεων για τη λειτουργία ενός κυκλώματος. Πολλοί μαθητές αντιλαμβάνονται το ηλεκτρικό ρεύμα ως μια μάλλον αδιαφοροποίητη οντότητα που έχει χαρακτηριστικά ενέργειας, τάσης, ηλεκτρικού φορτίου και διαμεσολαβεί μεταξύ της ηλεκτρικής πηγής και των στοιχείων του κυκλώματος: βγαίνει από τον ένα ή και τους δύο πόλους της μπαταρίας και δεν επιστρέφει ποτέ στην μπαταρία, καθώς σαν καύσιμο καταναλώνεται στο κύκλωμα. Έχουν προταθεί αιτιακά σχήματα στα οποία φαίνεται να υπακούει αυτή η κατανάλωση όπως το σχήμα «μεταφορά» και το σχήμα «εμπειρική μορφή της αιτιότητας».

Α. Στο σχήμα «μεταφοράς» (Maichle, 1981) υπάρχουν δύο παράγοντες ο δότης, η ηλεκτρική πηγή-μπαταρία, και ο δέκτης, ο καταναλωτής-λάμπα, οι οποίοι μπορεί να είναι είτε ενεργοί είτε παθητικοί. Μπορεί να συναντηθεί είτε σαν σχήμα «ΔΙΝΩ» είτε σαν σχήμα «ΠΑΙΡΝΩ»:

  • Στο σχήμα «ΔΙΝΩ» ενεργός παράγων είναι η μπαταρία η οποία δίνει στη λάμπα, στον παθητικό παράγοντα, την οντότητα ‘ηλεκτρικό ρεύμα’, η οποία είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία. Ο δότης είναι ο ενεργός παράγων υπό την έννοια ότι αυτός καθορίζει την ποσότητα της διαμεσολαβούσας οντότητας που θα μεταβιβαστεί στο δέκτη.

  • Στο σχήμα «ΠΑΙΡΝΩ» ενεργός παράγων είναι η λάμπα η οποία παίρνει από την μπαταρία, από τον παθητικό παράγοντα, την αδιαφοροποίητη διαμεσολαβούσα οντότητα ‘ηλεκτρικό ρεύμα’, η οποία είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία. Ο δέκτης είναι ο ενεργός παράγων υπό την έννοια ότι αυτός καθορίζει την ποσότητα της διαμεσολαβούσας οντότητας που θα αφαιρεθεί από τον δότη.

Β. Το σχήμα «εμπειρική μορφή της αιτιότητας» (Andersson, 1986) φαίνεται να ερμηνεύει τις προγνώσεις-εξηγήσεις των μαθητών, όχι μόνον σε ηλεκτρικά φαινόμενα αλλά και σε φαινόμενα οπτικής, θερμότητας, μηχανικής. Ιδιαίτερα στον ηλεκτρισμό, φαίνεται να ερμηνεύει τις απόπειρες των μαθητών να συνδέσουν μπαταρίες και λάμπες, τις απόψεις τους για τη διεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος, για τη μη διατήρησή του κατά μήκος του κυκλώματος, για την ένταση της λάμψης των λαμπών. Στο σχήμα αυτό ο ενεργός παράγων δίνει ενέργεια, άμεσα ο ίδιος ή έμμεσα με τη βοήθεια του ρεύματος, στον παθητικό παράγοντα που δέχεται την ενέργεια· υπάρχει πάντα η ροή ενέργειας και το σημείο, στην άμεση δράση, ή τα σημεία, στην έμμεση δράση, φυσικής επαφής. Η ένταση του αποτελέσματος της άμεσης ή έμμεσης δράσης του παράγοντα πάνω στο αντικείμενο εξαρτάται από την απόστασή τους· όσο πιο κοντά τόσο μεγαλύτερο το αποτέλεσμα και το αντίστροφο, από το πλήθος των παραγόντων που δρουν, όσο περισσότεροι τόσο μεγαλύτερο το αποτέλεσμα και το αντίστροφο, από το πλήθος των αντικειμένων που δέχονται τη δράση, όσο περισσότερα τόσο μικρότερο το αποτέλεσμα και το αντίστροφο.

Για να ερμηνεύσουμε τις προγνώσεις-εξηγήσεις των μαθητών στα φαινόμενα τα σχετικά και με την ένταση της λάμψης στις λάμπες αλλά και με τη διάρκεια ζωής των μπαταριών σε κύκλωμα, μπορούμε να καταφύγουμε σε σύζευξη των δύο παραπάνω σχημάτων, την οποία βέβαια επηρεάζουν παράγοντες όπως, για παράδειγμα, ο τρόπος που συνδέονται μεταξύ τους οι μπαταρίες και οι λάμπες, παράλληλα ή σε σειρά.

Η προτεινόμενη οργάνωση της διδασκαλίας παρουσιάζεται αναλυτικά στο οδηγό οργάνωσης της διδασκαλίας (Έντυπο Β’).

  1. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1. Ανδρεάδης-Παπαδημητρίου, Α., Μαυράκης, Δ., Δοδοντσής, Μ. (2005). Συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα στη φυσική Β' λυκείου: Πραγματικό και εικονικό εργαστήριο και ερωτήσεις αξιολόγησης στη θεωρία. Στο Α. Γιαλαμά, Ν. Τζιμόπουλος, Α. Χλωρίδου (επιμ.) Πρακτικά 3ου Πανελληνίου Συνεδρίου των Εκπαιδευτικών για τις ΤΠΕ. Σύρος.

  2. Δενδρινός, Κ., Δημόπουλος, Β., Ιμβριώτη, Δ., Α. Τσαγκογέωργα, Α., Τσάκωνας, Π., Νικολόπουλος, A., Καλκάνης, Γ.Θ. (2003). Μια εκπαιδευτική προσέγγιση θερμικών και φωτεινών αποτελεσμάτων του ηλεκτρικού ρεύματος σε μεταλλικούς αγωγούς με έναυσμα καθημερινές τεχνολογικές εφαρμογές σε φοιτητές του Π.Τ.Δ.Ε. – Το διμεταλλικό έλασμα, η τηκόμενη ασφάλεια, ο λαμπτήρας πυράκτωσης. Στο Π. Γ. Μιχαηλίδης (επιμ.) Πρακτικά 3ου Συνεδρίου Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέας Τεχνολογίας.

  3. Ζαχαρίου, Ζ., Ευαγόρου, Μ. (2004). Η επίδραση του εργαστηριακού πειραματισμού και του πειραματισμού μέσω αλληλεπιδραστικών προσομοιώσεων στην εννοιολογική κατανόηση των φοιτητών στα ηλεκτρικά κυκλώματα. Στο Β. Τσελφές, Π. Καριώτογλου, Μ. Πατσαδάκης (επιμ.) Πρακτικά 4ου Συνεδρίου Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση.

  4. Κεραμιδάς, Κ., Ψύλλος, Δ. (2004). Ανάπτυξη ερωτηματολογίου και μελέτη των αντιλήψεων των μαθητών σε θέματα Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων. Στο Β. Τσελφές, Π. Καριώτογλου, Μ. Πατσαδάκης (επιμ.) Πρακτικά 4ου Συνεδρίου Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση.

  5. Κουντουριώτης, Γ., Μίχας, Π. (2007). Το ηλεκτρικό ρεύμα σε μικροσκοπικό επίπεδο: Απόψεις μαθητών και φοιτητών. Στο Α. Κατσίκης, Κ. Κώτσης, Α. Μικρόπουλος, Γ. Τσαπαρλής (επιμ.) 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο της Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση.

  6. Μαρκαντώνης Χ., ∆ημητρακάκης Κ., Μανιάτης Π.Γ. (2004). Μια εποικοδομητική προσέγγιση στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών µε τη χρήση Η/Υ. Η περίπτωση του απλού ηλεκτρικού κυκλώµατος. Στο Μ. Γρηγοριάδου, Α. Ράπτης, Σ. Βοσνιάδου, Χ. Κυνηγός (επιμ.) Πρακτικά 4ου Συνεδρίου “Οι Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνιών στην Εκπαίδευση”.

  7. Παπαδούρης, Ν., Κωνσταντίνου, Κ. Π. (2003). Ανάλυση μαθησιακών περιβαλλόντων στις Φυσικές Επιστήμες: Μια μελέτη περίπτωσης για τα ηλεκτρικά κυκλώματα. Στο Π. Γ. Μιχαηλίδης (επιμ.) Πρακτικά 3ου Συνεδρίου Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέας Τεχνολογίας.

  8. Τσιχουρίδης, Χ., Βαβουγιός, Δ. (2007). Το λογισμικό μέσα από τα μάτια των μαθητών και των μαθητριών: Αξιολογώντας εκπαιδευτικό λογισμικό διδασκαλίας ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Στο Α. Κατσίκης, Κ. Κώτσης, Α. Μικρόπουλος, Γ. Τσαπαρλής (επιμ.) 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο της Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση.

  9. Andersson, B. (1986). The experiential gestalt of causation: A common core to pupils’ preconceptions in science. European Journal of Physics Education, 8(2), 155-171.

  10. Driver, R., Guesne, E., & Tiberghien, A. (1985). Οι ιδέες των παιδιών στις φυσικές επιστήμες. Ένωση Ελλήνων Φυσικών – Εκδόσεις Τροχαλία. Αθήνα.

  11. Maichle, U. (1981). Representation of knowledge in basic electricity and its use for problem solving. In W. Jung, H. Pfundt, & C. von Rhöneck (Eds.), Problems Concerning Students' Representation of Physics and Chemistry Knowledge (pp. 174-193). Ludwigsburg, Germany: Pädagogische Hoch-schule.

  12. Psillos, D., & Koumaras, P. (1993). Multiple causal modeling of electrical circuits for enhancing knowledge intelligibility. In M. Caillot (Ed.), Learning Electricity and Electronics with Advanced Educational Technology (pp. 57-75). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag.

  13. Psillos, D., Barbas, A., & Koumaras, P. (1995). A causal approach for relating equilibrium to change in electrical circuits. Paper presented at the symposium “Learning Electricity”, European Conference on Research in Science Education, Leeds, UK.

  14. Tallant, D. P. (1993). A Review of Misconceptions of Electricity and Electrical Circuits. In The proceedings of the Third International Seminar on Misconceptions and Educational Strategies in Science and Mathematics. Ithaca, NY: Misconceptions Trust.


Λαμπάκια σε σειρά & σε παράλληλη σύνδεση στο «Υπέροχο Ταξίδι Στον Κόσμο Της Φυσικής» 1

Δεν υπάρχουν σχόλια: