Οδηγός Καθηγητή στα Σενάρια του ΓΑΙΑ

Πειραματική Μελετη τησ «Κινησης Δορυφόρων»

στο Μικροκοσμο Newton της ΓΑΙΑΣ

1 Συνοπτική Παρουσίαση Σεναρίου

1.1 Τίτλος διδακτικού σεναρίου

Τα χαρακτηριστικά της Κίνησης Δορυφόρων στο Μικρόκοσμο Newton του εκπαιδευτικού λογισμικού ΓΑΙΑ ΙΙ.

1.2 Εμπλεκόμενες γνωστικές περιοχές

Φυσική: Μηχανική σημειακών αντικειμένων

1.3 Τάξεις στις οποίες μπορεί να απευθύνεται

Φυσική Α’ τάξης Λυκείου.

1.4 Συμβατότητα με το αναλυτικό πρόγραμμα

Προβλέπεται στο Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών Φυσικής Α΄ Λυκείου η διδασκαλία της ενότητας «Κίνηση Δορυφόρων».

Το προτεινόμενο διδακτικό σενάριο έχει ως πυρήνα τρία «Φύλλα Εργασίας» τα οποία ακολουθούν το πρότυπο:

«Πρόβλεψη, Επιβεβαίωση, Συμπεράσματα».

Αυτή η οργάνωση της μαθησιακής διαδικασίας είναι κατάλληλη και για άλλες γνωστικές περιοχές με τη χρήση του λογισμικού ΓΑΙΑ ΙΙ.

1.5 Οργάνωση της διδασκαλίας & απαιτούμενη υλικοτεχνική υποδομή

Εφόσον οι μαθητές εργαστούν σε ομάδες 2-3 ατόμων απαιτείται κατάλληλος αριθμός Η/Υ και το μάθημα μπορεί να γίνει στην αίθουσα Πληροφορικής. Εναλλακτικά, το μάθημα μπορεί να γίνει στην αίθουσα διδασκαλίας με έναν υπολογιστή και έναν βιντεο-προβολέα.

Λογισμικό: Μικρόκοσμος Newton του λογισμικού ΓΑΙΑ ΙΙ

1.6 Διδακτικοί στόχοι

· Η γνωριμία με στοιχεία από την ιστορίας των επιστημών (δορυφοροποίηση)

· Η λεκτική περιγραφή μιας παρατήρησης

· Η εξοικείωση με την διαδικασία «Πρόβλεψη, Επιβεβαίωση, Συμπεράσματα».

· Η αξιοποίηση αναπαραστάσεων (προσομοίωση, στροβοσκοπική αναπαράσταση κινήσεων, διανυσματική αναπαράσταση μεγεθών).

· Η εξοικείωση με τον άμεσο χειρισμό αντικειμένων (διανυσμάτων)

1.7 Εκτιμώμενη διάρκεια

Δυο διδακτικές ώρες για την εφαρμογή των τριών «Φύλλων Εργασίας» στην τάξη.

2 Διδακτικές Προσεγγίσεις της ενοτητας «κινηση δορυφόρων»

Η ενότητα με τίτλο «Κίνηση δορυφόρων» αποτελεί μέρος του κεφαλαίου της Βαρύτητας σε επίπεδο πρώτης Λυκείου. Μετά τη διατύπωση του νόμου της Παγκόσμιας έλξης (Isaac Newton, 1642-1727) και την περιγραφή της πειραματικής επαλήθευσης με το «ζυγό του Cavendish» οι μαθητές εξοικειώνονται με τις έννοιες «Βάρος» «Πεδίο βαρύτητας», «Επιτάχυνση βαρύτητας» και λύνουν προβλήματα με τη χρήση των τύπων. Στη συνέχεια ακολουθεί η μελέτη της κίνησης δορυφόρων με αναφορές τόσο στην ιστορία της Φυσικής (με το γνωστό νοητικό πείραμα του Newton) όσο και στον πρώτο δορυφόρο Sputnik Ι.

Με την προτεινόμενη οργάνωση της διδασκαλίας επιθυμούμε να αναδείξουμε τόσο την παιδαγωγική αξία των προσομοιώσεων και των «πολλαπλών αναπαραστάσεων» όσο και την εισαγωγή ορισμένων στοιχείων από την ιστορία των επιστημονικών ιδεών. Εξυπακούεται ότι οι μαθητές οφείλουν να όχι μόνο να παρατηρήσουν την κίνηση δορυφόρων γύρω από τη Γη (και του άλλους πλανήτες) αλλά να πειραματιστούν οι ίδιοι με την αλλαγή παραμέτρων όπως η αρχική θέση και η αρχική ταχύτητα.

2.1 Διδακτικές προσεγγίσεις που προτείνουν τα Σχολικά Βιβλία

Τα σχολικά βιβλία που χρησιμοποιήθηκαν τα τελευταία χρόνια για τη διδασκαλία της Φυσικής στην Α’ Λυκείου αξιοποιούν την μαθηματική περιγραφή της κίνησης δορυφόρων και περιορίζονται στην κυκλική κίνηση. Έτσι, οι μαθητές δεν αντιμετωπίζουν την πραγματική κίνηση των δορυφόρων (ελλειπτική) αλλά και ούτε μπορούν να πειραματιστούν. Κυριαρχεί η επίλυση ενδιαφερόντων προβλημάτων με εφαρμογή του νόμου της Παγκόσμιας έλξης και των νόμων της κυκλικής κίνησης.

2.2 Το Προτεινόμενο Σενάριο

Η προτεινόμενη οργάνωση της διδασκαλίας:

· Έχει ως πυρήνα τρία φύλλα εργασίας στα οποία διαδοχικά παρουσιάζονται γεγονότα και εξηγήσεις καθώς και εφαρμογές του τύπου «Πρόβλεψη, Επιβεβαίωση, Συμπεράσματα».

· Αξιοποιεί τις δυνατότητες που προσφέρουν οι Τεχνολογίες της πληροφορίας και της επικοινωνίας στην εκπαίδευση (ΤΠΕ-Ε) και ιδιαιτέρα το μικρόκοσμο Newton του εκπαιδευτικού λογισμικού ΓΑΙΑ ΙΙ.

· Αξιοποιεί στοιχεία από την ιστορία των επιστημονικών ιδεών (νοητικό πείραμα του Newton).

· Εστιάζει στη διαδικασία σχεδίασης διανυσματικών μεγεθών (ταχύτητα, δύναμη) σε μια καμπυλόγραμμη κίνηση καθώς και στη σημασία της αρχικής ταχύτητας εκτόξευσης ενός αντικειμένου στο πεδίο βαρύτητας ενός πλανήτη.

· Προτείνει δραστηριότητες πειραματισμού με αφορμή την «ταχύτητα διαφυγής ενός αντικειμένου από έναν πλανήτη» και την «δορυφοροποίηση».

· Α. Τα «Φύλλα Εργασίας» δημιουργήθηκαν ακολουθώντας σε μεγάλο βαθμό την προσέγγιση που προτείνεται από την ομάδα δημιουργίας του λογισμικού. Στόχος μας ήταν η καλύτερη παιδαγωγική αξιοποίηση ενός λογισμικού το οποίο προσφέρει δυνατότητες προσομοιώσεων και σχεδίασης διανυσματικών μεγεθών (ταχύτητας και δύναμης).

Β. Οι δραστηριότητες των μαθητών και η οργάνωση της διδασκαλίας:

· Οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες 2-3 στην αίθουσα πληροφορικής. Εναλλακτικά, το μάθημα μπορεί να γίνει στην αίθουσα διδασκαλίας με έναν υπολογιστή και βιντεο-προβολέα.

· Κάθε φύλλο εργασίας έχει δύο έως τρεις σελίδες. Κάθε σελίδα δίνεται στους μαθητές ξεχωριστά. Όταν ολοκληρωθούν οι δραστηριότητες της σελίδας τότε δίνεται η επόμενη.

Γ. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Κουλαϊδής, Β. (επιμελητής) (1994). Αναπαραστάσεις του Φυσικού Κόσμου. Εκδόσεις GUTENBERG. Αθήνα.

2. Arons, A. (1992). Οδηγός διδασκαλίας της Φυσικής (μετάφραση – επιμέλεια Α. Βαλαδάκης), εκδόσεις Τροχαλία, Αθήνα.

3. Osborne, J. & Freeman, J. (1989). Teaching Physics. A guide for the non – specialist. Cambridge University Press.

4. Einstein, Α. & Infeld, L. (1978). Η εξέλιξη των ιδεών στη φυσική, εκδόσεις Δωδώνη, Αθήνα.

5. Δαπόντες, Ν., Κασσέτας, Α., Μουρίκης, Σ., Σκιαθίτης (1984). Φυσική Α’ τάξης Ενιαίου Πολυκλαδικού Λυκείου (ΕΠΛ), έκδοση ΟΕΔΒ, Αθήνα.

6. Rosmorduc, J.(1979). De Thales a Einstein, ed. Etudes Vivandes, Paris – Montreal.

7. Κασσέτας Ι. Α. (2004): Το μήλο και το Κουάρκ, εκδ. Σαββάλα, Αθήνα.

8. Βλάχος Ι. (2004): Εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες. Η πρόταση της Εποικοδόμησης, εκδ. Γρηγόρη, Αθήνα.

9. Leimegnan, G & Weil-Barais, A. (1997): Η οικοδόμηση των εννοιών στη φυσική (Επιμέλεια - μετάφραση Ν. Δαπόντες, Α. Δημητρακοπούλου) εκδ. ΤΥΠΩΘΗΤΩ-Γιώργος Δαρδανός 1997.

10. Ραβάνης Κ. (2003). Εισαγωγή στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, εκδόσεις Νέων Τεχνολογιών, Αθήνα.

(Επιμορφωτικό υλικό ΙΤΥ)