Φυσική (ΠΕ) (Δημοτικό)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 3 ώρες

Το ηλεκτρικό ρεύμα

Γενική περιγραφή περιεχομένου: 

Το βασικό πλεονέκτημα της συγκεκριμένης διδακτικής στρατηγικής σε σχέση με τον παραδοσιακό τρόπο διδασκαλίας, είναι η δυνατότητα εικονικής (τρισδιάστατης) απόδοσης ενός σχετικά δύσκολου αντικειμένου. Κάτι τέτοιο δε θα μπορούσε να επιτευχθεί μόνο με τη χρήση των σχολικών εγχειριδίων του μαθητή. Τα λογισμικά αποκτούν παιδαγωγική αξία, αφού δε χρησιμοποιούνται ως μέσα διδασκαλίας, αλλά ως περιβάλλοντα εργασίας. Τα τελευταία είναι σχεδιασμένα με κέντρο το μαθητή, τα ενδιαφέροντα, τις ανάγκες και τις δυνατότητές του. Συνεπώς, σκοπός μας δεν είναι η ελκυστικότερη παρουσίαση μεγαλύτερου όγκου πληροφοριών αλλά η αναζήτηση εναλλακτικών μορφών έκφρασης, διερεύνησης, οικοδόμησης και προσέγγισης της γνώσης. Τέλος, επιδιώκεται η ενίσχυση των νοητικών λειτουργιών του μαθητή κι ο μετασχηματισμός τους σε γνωστικό επίπεδο.

 

Επέκταση του σεναρίου

                      (προτάσεις για την περαιτέρω επέκταση του σεναρίου)

 

      Επιδιώκοντας να αυξήσουμε τη μαθησιακή αποτελεσματικότητα των προαναφερόμενων λογισμικών χρησιμοποιούμε αξιόλογα εικονικά εργαστήρια που προσφέρουν συγκεκριμένοι σελιδοδείκτες του παγκόσμιου ιστού, ενώ αξιοποιούμε τις δυνατότητες της εφαρμογής Quiz Builder, καθώς και της εφαρμογής Ζωγραφική των windows. Επίσης, παρουσιάζονται στιγμιότυπα από τα εγκεκριμένα από το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο λογισμικά για τις φυσικές επιστήμες (http://pi-schools.sch.gr/logismika1/dimotiko/), καθώς και από την πολυμεσική εφαρμογή «Ανακαλύπτω τις μηχανές». Τέλος, οι μαθητές μπορούν να εκπονήσουν με τη βοήθεια του εκπαιδευτικού σχέδιο εργασίας με θέμα τον ηλεκτρισμό και τη σχέση του με τον ανθρώπινο πολιτισμό.

 

 Συμπληρωματικές πηγές: (Περιγράφονται οι πόροι που προτείνεται να χρησιμοποιηθούν κατά τη διεξαγωγή των δραστηριοτήτων και δεν ανήκουν στα προτεινόμενα λογισμικά).

 

Εικονικά εργαστήρια στο διαδίκτυο:        http://mstemac4.ed.uiuc.edu/murphy/LightBulb/default.html       http://mstemac4.ed.uiuc.edu/murphy/Resistance/default.html        http://users.otenet.gr/~givla1/Virtual-labssimulations.htm

http://www.mallidis.20m.com/PHYSICS.html

 

ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ

http://el.wikipedia.org/

http://library.thinkquest.org/28032/cgi-bin/psparse.cgi?src=activity02 Ηλεκτρισμός on line.

http://www.pearsondigital.net/interactive/circuit/ circuit.html. Δημιουργήστε απλά ηλεκτρικά κυκλώματα

http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc.html. Συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα (με πολύ καλά κινούμενα γραφικά).

http://www.parents.dfee.gov.uk/discover/electric/electric.htm. Ηλεκτρισμός για παιδιά.

http://www.yeg.co.uk/fun/non_flash/index.html. Μάθετε για τον ηλεκτρισμό παίζοντας.

 http://www.doctronics.co.uk/design.htm. Δείτε και σχεδιάστε ηλεκτρονικά κυκλώματα.

http://www.eplan.gr. Ηλεκτρολογική σχεδίαση.

http://electronics.cjb.net.  Ηλεκτρονικά κυκλώματα

http://electronics.cjb.net. Εύκολα κυκλώματα, περιγραφή και διαγράμματα.

                                          

                Βιβλιογραφία

  (θα αναφερθούν οι βιβλιογραφικές αναφορές που χρησιμοποιήθηκαν)

 

Arons, A., Οδηγός διδασκαλίας της Φυσικής, Τροχαλία, Αθήνα, 1992.

Borges, A., & Gilbert, J.’’ Mental models of electricity’’, International Journal of Science Education, 21, No. 1, 1999.

Δαπόντες, Ν., & Ραβάνης, Κ., «Ο ρόλος των πολλαπλών αναπαραστάσεων και των δραστηριοτήτων στη σχεδίαση ενός εκπαιδευτικού λογισμικού κινηματικής» στο 1ο  Πανελλήνιο Συνέδριο Διδακτική των Φυσικών Επιστημών και Εφαρμογή των Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση , Θεσσαλονίκη, 1999, 487-492.

Driver, R. Guesne, E., Tiberghien, A., Οι ιδέες των παιδιών στις φυσικές επιστήμες, Τροχαλία-Ε.Ε.Φ., Αθήνα, 1993.
Driver, R., Squires, A., Rushworth, P., Wood-Robinson, V. στο Κόκκοτας, Π., (Επιμ.), Οικο-δομώντας τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών, Τυπωθήτω, Αθήνα, 2000.

Εγχειρίδιο Εκπαιδευτικών Δραστηριοτήτων του Phet, Ι.Τ.Υ., Πάτρα, 2008.

Εναλλακτικές ιδέες των μαθητών στην Φυσική, Απόδοση στα ελληνικά της μελέτης του Richard P. Olenick, καθηγητή φυσικής του πανεπιστημίου του Dallas από τον Α.Αντωνίου στην ιστοσελίδα:  http://www.e-yliko.gr/htmls/arctles/Alternative%20students%20conceptions.pdf

Κουμαράς Π., Ψύλλος Δ., Βαλασιάδης Ο., Ευαγγελινός Δ., «Επισκόπηση των απόψεων Ελλήνων μαθητών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης στην περιοχή των ηλεκτρικών κυκλωμάτων», Παιδαγωγική Επιθεώρηση, τ. 13, Αθήνα, 1990, 125-154.

Κουντουριώτης, Γ., &  Μίχας, Π. «Το ηλεκτρικό ρεύμα σε μικροσκοπικό επίπεδο. Απόψεις μαθητών και φοιτητών» στα Πρακτικά του 5ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Διδακτικής Φυσικών Επιστημών και Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση, τεύχος β΄, 2007, σ. 509-518.

Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Αναλυτικά Προγράμματα Σπουδών και Διαθεματικό Ενιαίο Πλαίσιο Προγραμμάτων Σπουδών. Ανακτήθηκαν 20/05/2011 από http://www.pi-schools.gr/.

Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Βιβλίο Δασκάλου Φυσικών Δημοτικού Σχολείου, ΟΕΔΒ, Αθήνα, 2007.

Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Βιβλίο Μαθητή Φυσικών Δημοτικού Σχολείου, ΟΕΔΒ, Αθήνα, 2007.

Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Τετράδιο Εργασιών Μαθητή Φυσικών Δημοτικού Σχολείου, ΟΕΔΒ, Αθήνα, 2007.

Κασσέτας, Α., Το Μήλο και το Κουάρκ, Σαββάλας, Αθήνα, 2004.

Κόκκοτας, Π., Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Αθήνα, 2002.

Κόμης Β., Εισαγωγή στις εκπαιδευτικές εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών, Εκδόσεις Νέων Τεχνολογιών, Αθήνα, 2004.

Ματσαγγούρας, Η., Θεωρία και πράξη της διδασκαλίας. Στρατηγικές διδασκαλίας: από την πληροφόρηση στην κριτική σκέψη, Gutenberg, τ. Β΄, Αθήνα, 1997.

Mercer, N., Η συγκρότηση της σκέψης, Μεταίχμιο, Αθήνα, 2000.

Ραβάνης Κ, Εισαγωγή στη Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Εκδ. Νέων Τεχνολογιών, Αθήνα, 2003.

Ράπτης, Α., & Ράπτη, Α., Μάθηση και Διδασκαλία στην εποχή της Πληροφορίας, Ράπτης, Α., Αθήνα, 2001.

Σκουμιός, Μ., Ειδικά θέματα Διδακτικής Φυσικών Επιστημών. Διδακτικές Σημειώσεις, Πανεπιστήμιο Αιγαίου – Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης, Ρόδος, 2008.

Σταυρίδου, Ε., Μοντέλα Φυσικών Επιστημών και διαδικασίες μάθησης, Σαββάλας, Αθήνα, 1995.

 

 

Εκπαιδευτικό Πρόβλημα: 

Η επιλογή της συγκεκριμένης ενότητας έγινε για τους ακόλουθους λόγους:

        - Θεωρείται δυσνόητη.

       - Σχετίζεται με αρκετές εσφαλμένες αντιλήψεις όσον αφορά τον τρόπο με τον οποίο εμφανίζεται σε έναν αγωγό το      ηλεκτρικό ρεύμα (πού «δημιουργείται», πώς «δημιουργείται»).

      - Αποτελεί μια "μυστηριώδη" πραγματικότητα για τους μαθητές, αφού τα αποτελέσματα του ρεύματος είναι εμφανή,  το ίδιο όμως δεν είναι άμεσα ορατό.

       Θα κάνουμε ειδική μνεία στην μελέτη των  εσφαλμένων αντιλήψεων των μαθητών πάνω στο συγκεκριμένο θέμα. Κατά τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών οι μαθητές δεν αποτελούν «άγραφους πίνακες», «κενά δοχεία», στους οποίους θα προσφέρουμε για πρώτη φορά τη φυσική ερμηνεία του κόσμου. Στο σχολείο μεταφέρουν τις πρώιμες αντιλήψεις που έχουν διαμορφώσει για μια ποικιλία φυσικών φαινομένων. Ο ατομικός – προσωπικός χαρακτήρας των αντιλήψεων αυτών συνεπάγεται ότι ο εκπαιδευτικός θα αντιμετωπίσει πολλές διαφορετικές αντιλήψεις για την ερμηνεία του ίδιου φαινομένου.

      Σύμφωνα με τη σχετική βιβλιογραφία (Κουμαράς κ.ά., Σταυρίδου, Ραβάνης, Olenick Andersson), τέσσερις είναι οι επικρατέστερες  παρανοήσεις των μαθητών που έχουν διερευνηθεί και καταγραφεί στη θεματική περιοχή των ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Παρουσιάζονται συνοπτικά στη συνέχεια με μορφή νοητικών μοντέλων.

 

 Μονοπολικό μοντέλο

 

Σε ένα απλό κύκλωμα με πηγή και λάμπα για να ανάψει η λάμπα χρειάζεται μόνο ένας αγωγός που να συνδέει την πηγή με τον καταναλωτή. Η αντίληψη αυτή στη συνέχειά της θέλει τη λάμπα να έχει στο εσωτερικό της ένα σύρμα που αιωρείται ή καταλήγει στο εξωτερικό γυάλινο τμήμα της.

  

Μοντέλο συγκρουόμενων ρευμάτων 

 Το κύκλωμα διαρρέεται από δύο ρεύματα, με αντίθετες φορές, τα οποία συγκρούονται στη λάμπα και προκαλούν τη φωτοβολία της.

 

Μοντέλο εξασθένισης

 

Έχουμε δύο λάμπες, από τις οποίες η δεύτερη φωτοβολεί λιγότερο μιας και το ηλεκτρικό ρεύμα εξασθενεί λίγο στην πρώτη. Ακόμα και αν ο επιμερισμός είναι ίσος στις δύο λάμπες, υπάρχει η έννοια της κατανάλωσης του ρεύματος πάνω σ’ αυτές.

 

Μοντέλο σειράς

 

Κάθε στοιχείο του κυκλώματος επηρεάζει τα επόμενα και επηρεάζεται από τα προηγούμενα. Ο  δεξιός λαμπτήρας θα φωτοβολεί λιγότερο μιας και προηγείται ο πρώτος που εξασθενίζει το ρεύμα. Πάλι υπάρχει η έννοια της κατανάλωσης του ρεύματος κατά μήκος του κυκλώματος.

 

        Θα πρέπει να σημειωθεί  και ένα άλλο σημαντικό ερευνητικό εύρημα: οι συγκεκριμένες αντιλήψεις δεν εξαρτώνται από την ηλικία, αλλά από τη διδασκαλία. Επομένως, το μικρό εργαστήριο ηλεκτρικών κυκλωμάτων (με τη χρήση των ΤΠΕ) μπορεί να προσφέρει υπηρεσίες τόσο στη δευτεροβάθμια όσο και στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση, όπου διδάσκεται το απλό κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα και οι δύο τύποι σύνδεσης, σε σειρά και παράλληλα.

 

Ο γραμμικός αιτιακός συλλογισμός 

 

Μια συμπληρωματική ερμηνεία δίνει στα παραπάνω μοντέλα ο γραμμικός αιτιακός συλλογισμός. Πίσω από τις προ-αντιλήψεις των μαθητών κρύβεται ένας κοινός πυρήνας ανεξάρτητος της θεματικής περιοχής. Αυτός είναι ο γραμμικός αιτιακός συλλογισμός. Όροι παρόμοιοι των προ-αντιλήψεων είναι: προϋπάρχουσες αντιλήψεις,  επιστήμη των παιδιών (Driver), παρανοήσεις (misconceptions), εναλλακτικό πλαίσιο ιδεών (alternative framework). Σύμφωνα με αυτή την άποψη οι μαθητές ερμηνεύουν  με τον ίδιο τρόπο μια πληθώρα γεγονότων και οι θεματικές περιοχές μπορεί να είναι διαφορετικές όπως οπτική, μηχανική, ηλεκτρισμός, θερμότητα. Έτσι:   

 

Ο δρων μέσω αντικειμένου επιδρά στο αντικείμενο

 

Σύμφωνα με τους Lakoff  και  Johnsson (1980)

  • Ο  δρων έχει στόχο.
  • Η αλλαγή της κατάστασης είναι φυσική.
  • Ο  δρων έχει σχέδιο.
  • Το σχέδιο απαιτεί χρήση ενός προγράμματος που το ελέγχει ο δρων.
  • Ο  δρων είναι πηγή ενέργειας.
  • Ο στόχος είναι ενεργειακός στόχος.
  • Ο  δρων αγγίζει τον στόχο με το σώμα του ή με ένα αντικείμενο.
  • Ο  δρων πραγματοποιεί το σχέδιο και αντιλαμβάνεται την αλλαγή.
  • Ο  δρων ελέγχει την αλλαγή μέσω της αισθητήριας αντίληψης.

Ο γραμμικός αιτιακός συλλογισμός, λοιπόν, έχει δύο διαστάσεις: είναι γραμμικός (γραμμική σχέση δράσης – αποτελέσματος) και είναι αιτιακός (αν δεν υπάρχει δράση, δε θα υπάρχει αποτέλεσμα).

      Οι αντιλήψεις αυτές μπορεί να είναι απλοϊκές, για το παιδί όμως αποτελούν την πρώτη προσπάθεια κατανόησης του κόσμου που το περιβάλλει. Συνεπώς, συνιστούν γι’ αυτό ένα επαρκές εργαλείο για την ικανοποίηση της γνωστικής του ανησυχίας. Παράλληλα, επειδή χαρακτηρίζονται από έντονα συναισθηματικά στοιχεία, είναι ισχυρά εδραιωμένες και συνδεδεμένες με τα συγκεκριμένα φαινόμενα (Βιβλίο Δασκάλου, 2007:29-31). Κάθε μαθητής, επομένως, ερχόμενος στο σχολείο διαθέτει ένα ανάλογο γνωστικό «απόθεμα». Ευθύνη του εκπαιδευτικού είναι να εντοπίσει το περιεχόμενο αυτών των αντιλήψεων και στη συνέχεια, αρχικά με τη βοήθεια του σχολικού εγχειριδίου και τις δυνατότητες των νέων τεχνολογιών, να ανασκευάσει τα σημεία αυτών των αντιλήψεων που δε συμφωνούν με την πραγματικότητα. Επιπρόσθετα, το δυσνόητο του συγκεκριμένου αντικειμένου επιβάλλει τον κατάλληλο διδακτικό χειρισμό του, ώστε να μην έχουμε τη δημιουργία εσφαλμένων ή ελλιπών αντιλήψεων ως αποτέλεσμα της διδακτικής παρέμβασης.

     Γι' αυτό στα πλαίσια του ερευνητικά εξελισσόμενου διδακτικού μοντέλου προτάσσεται η εποικοδομητική προσέγγιση  διδασκαλίας. Ειδικότερα, οι μαθητές διέρχονται από τα παρακάτω στάδια : α) του προσανατολισμού, β) της ανάδειξης ιδεών, γ) της αναδόμησης των υπαρχόντων ιδεών, δ) της εφαρμογής των νέων ιδεών και δ) της ανασκόπησης.  Ο εκπαιδευτικός πειραματίζεται μαζί με τους μαθητές του και τους παροτρύνει να οικοδομήσουν τις διαισθητικές τους γνώσεις. Ταυτόχρονα, με τη βοήθεια των λογισμικών, οι μαθητές κάνουν με ελκυστικό και ενεργητικό τρόπο τις αναγκαίες, ουσιαστικές και δημιουργικές προεκτάσεις της αντίστοιχης διδακτικής ενότητας.

      Στα πλαίσια της διδακτικής μεθοδολογίας αξιοποιούνται αρχές όπως: η συνεργατική μάθηση, η βιωματικότητα (Learning by doing), η αυτενέργεια, η αυτοαξιολόγηση, οι μεταγνωστικές δεξιότητες, η πολλαπλότητα των αναπαραστάσεων των μαθητών, η εμπλοκή τους σε διαδικασίες επίλυσης προβλήματος. Με σημείο αναφοράς τις προηγούμενες αρχές αναπτύσσονται και οι διαθεματικές έννοιες: μεταβολή, χώρος, χρόνος, αλληλεπίδραση, σύστημα, διάσταση, άτομο, μέτρηση, πολιτισμός, μονάδα - σύνολο. Ειδικότερα, επιτυγχάνεται η διασύνδεση των εξής γνωστικών αντικειμένων: Φυσικής Χημείας, Γλώσσας, Ιστορίας, Αισθητική Αγωγής.

      Ως μέθοδο προσέγγισης του συγκεκριμένου αντικειμένου, τόσο στο βιβλίο του μαθητή, όσο και στα περιβάλλοντα των πολυμεσικών εφαρμογών προτάσσεται αυτή που πηγάζει από τις απόψεις του J. Piaget  για την νοητική ανάπτυξη και του L. Vygotsky για τη σχέση της τελευταίας με το κοινωνικο-πολιτισμικό συγκείμενο εντός του οποίου πραγματοποιείται.

 

 

Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου: 
10 λεπτά
Φάση 1: Εισαγωγικό ερέθισμα - Διατύπωση υποθέσεων.
Χώρος Διεξαγωγής: Αίθουσα διδασκαλίας
15 λεπτά
Φάση 2: Έρευνα στο διαδίκτυο, εκπαιδευτικές ιστοσελίδες.
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο υπολογιστών
60 λεπτά
Φάση 3: Εννοιολογικός χάρτης, εξοικείωση με τα λογισμικά.
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο υπολογιστών
45 λεπτά
Φάση 4: Εκπ/κές δραστηριότητες- Λογισμικό Phet.
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο υπολογιστών
50 λεπτά
Φάση 5: Οι δυνατότητες της εφαρμογής Εικονικά Εργαστήρια.
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο υπολογιστών
Διδακτικοί Στόχοι: 
  1. Η εξοικείωση με την επιστημονική μεθοδολογία και τον επιστημονικό τρόπο σκέψης.
  2. Η λειτουργική μεταφορά της μάθησης στην καθημερινή ζωή των μαθητών.
  3. Η ισομερής ανάπτυξή τους μέσω γνωστικών, συναισθηματικών και ψυχοκινητικών στόχων.
  4. Να κατανοήσουν οι μαθητές τον τρόπο «δημιουργίας» του ηλεκτρικού ρεύματος.
  5. Να αναφέρονται με απλά λόγια στην έννοια «ελεύθερα ηλεκτρόνια» και να περιγράφουν την κίνηση τους.
Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: 
ηλεκτρικό ρεύμα
εσφαλμένες αντιλήψεις
ερευνητικά εξελισσόμενο διδακτικό μοντέλο
εικονικά εργαστήρια - διαδικτυακά περιβάλλοντα μάθησης.
Υλικοτεχνική υποδομή: 
Ο τρόπος εργασίας που επιλέξαμε προϋποθέτει την ύπαρξη οργανωμένου εργαστηρίου πληροφορικής και σύνδεση στο διαδίκτυο. Ο εκπαιδευτικός έχει εγκαταστήσει τα σχετικά προγράμματα και έχει κάνει όλες τις αναγκαίες ρυθμίσεις (π.χ., υπάρχει στην οθόνη του υπολογιστή ο εννοιολογικός χάρτης στο διαδικτυακό περιβάλλον Inspiration ή / και στο Mindomo, έχει ενεργοποιηθεί από πριν η επιλογή του Hot Potatoes στην οποία θα κάνουν οι μαθητές την αυτοαξιολόγησή τους, έχουν προστεθεί στα «Αγαπημένα» εκείνοι οι σελιδοδείκτες που παρέχουν τη δυνατότητα εικονικών εργαστηρίων Φυσικής κτλ.).
Δημιουργός Σεναρίου: ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΠΟΥΛΟΣ (Εκπαιδευτικός)