Φυσική (ΔΕ) (Γυμνάσιο)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 1 ώρα

Διάθλαση και αρχή του ελάχιστου χρόνου

Γενική περιγραφή περιεχομένου: 

Το σενάριο προτείνει διδασκαλία μιας διδακτικής ώρας (45 λεπτών) με επιπρόσθετη εργασία στο σπίτι.

Προτείνεται να εργαστούν οι μαθητές/τριες σε ομάδες των 2 ή 3, με έναν υπολογιστή ανά ομάδα (ή tablet ή smartphone με δυνατότητα flash player) και παράλληλη αξιοποίηση οθόνης προβολής (κατά προτίμηση διαδραστικού πίνακα) στην τάξη (ή το εργαστήριο). Το σενάριο δεν είναι δεσμευτικόως προς τον εξοπλισμό και την οργάνωση της τάξης, όπως περιγράφηκε αμέσως πριν, μπορεί να υλοποιηθεί και μόνο με έναν υπολογιστή με πρόσβαση στο διαδίκτυο και βιντεοπροβολέα στην τάξη. Σε κάθε περίπτωση, απαιτούνται τρία μονοσέλιδα και ένα δισέλιδο φύλλο εργασίας για κάθε μαθητή/τρια, τα οποία δεν διανέμονται όλα μαζί, αλλά καθένα στην έναρξη της αντίστοιχης δραστηριότητας. Επαφίεται στην προτίμηση του εκπαιδευτικού το αν θα συλλέξει τα φύλλα εργασίας προς αξιολόγηση ή όχι. 

Το σενάριο αποτελείται από 4 φάσεις. Οι τρεις φάσεις ολοκληρώνονται στη σχολική τάξη και η τέταρτη στο σπίτι.

Στις δραστηριότητες, οι μαθητές ζητείται άλλοτε να εργαστούν ατομικά και άλλοτε συνεργατικά (με στοιχεία της μεθόδου peer instruction). Κατά κανόνα ακολουθείται η διδακτική  προσέγγιση: πρόβλεψη-επαλήθευση ή βεβαίωση-γενίκευση, με ενδεχόμενες γνωστικές συγκρούσεις. Απαιτείται η στοχευμένη ανάπτυξη κατάλληλων συζητήσεων από τον εκπαιδευτικό, σε συγκεκριμένα σημεία της διδασκαλίας, τόσο για την μέχρι τότε αξιολόγηση της διδασκαλίας, όσο και για διαμορφωτική αξιολόγηση, αλλά και για την ομαλή διασύνδεση των διαδοχικών φάσεων. Η αξιολόγηση των μαθητών γίνεται διακριτικά, κυρίως μέσω της συμμετοχικής παρατήρησης του εκπαιδευτικού, αλλά και μέσω του τέταρτου φύλλου εργασίας. Σε καμιά περίπτωση δεν ζητείται σωστή ή λανθασμένη απάντηση από τους μαθητές, αλλά προγνώσεις τους, απόψεις τους και συμπεράσματα, καθώς και αναστοχαστικές και μεταγνωστικές δραστηριότητες.

Στην 1η φάση, διάρκειας 10 λεπτών, οι μαθητές εργάζονται με φύλλο εργασίας, σε μια προσπάθεια να συνδεθεί το φαινόμενο της διάθλασης με την αρχή του ελάχιστου χρόνου.

Στη 2η φάση, διάρκειας 15 λεπτών, ο εκπαιδευτικός, αρκετά ελεύθερα (πάντα βέβαια στο πλαίσιο του σεναρίου) και ανάλογα με τις ανάγκες και δυνατότητες των μαθητών του και τη στοχοθεσία του, καλέιται να εισαγάγει και να διαπραγματευτεί την έννοια του δείκτη διάθλασης και το νόμο του Snell.

Στην 3η φάση, διάρκειας 15 λεπτών, και αφού ο εκπαιδυτικός επιδείξει σύντομα πρίσμα και την πορεία ακτίνας LASER που περνά μέσα από αυτό (ως σύντομο πείραμα επίδειξης), οι μαθητές εργάζονται με δραστηριότητες δυο φύλλων εργασίας, περνώντας σταδιακά από την ποιοτική στην ποσοτική επιβεβαίωση του νόμου του Snell. Αξιοποιείται applet από το Φωτόδεντρο: http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1640 

Στην 4η φάση, διάρκειας 5 λεπτών, ο εκπαιδευτικός εισάγει τους μαθητές στις δραστηριότητες του τέταρτου φύλλου εργασίας, τις οποίες οι μαθητές πραγματοποιούν ως εργασία στο σπίτι και επιστρέφουν το φύλλο και τα αποτελέσματα της εργασίας τους στο αμέσως επόμενο μάθημα. Αξιοποιείται applet από το Φωτόδεντρο: http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1630

Επαφίεται στην κρίση του εκπαιδευτικού το αν θα γίνει αναφορά (και σε ποια φάση) στην αρχή του Fermat. Σχετικό υλικό, υπάρχει στο http://users.sch.gr/kassetas/zzzzzzzzOpticsFerrmat.htm . 

Εκπαιδευτικό Πρόβλημα: 

Το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός αποτελεί βασικό τμήμα γνώσης στον κλάδο της Οπτικής. Το σενάριο προσφέρεται για να κατανοήσουν οι μαθητές το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός (και σχετικά φαινόμενα που παρατηρούνται στη φύση) μέσω της αρχής του ελάχιστου χρόνου. Επίσης, να μπορούν να προβλέψουν τις πορείες ακτίνων φωτός όταν αυτές διέρχονται από διαφορετικά μέσα διάδοσης.

Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου: 
10 λεπτά
Φάση 1: Η επιλογή του ναυαγοσώστη
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη ή εργαστήριο.
15 λεπτά
Φάση 2: Δείκτης διάθλασης και νόμος του Snell
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη ή εργαστήριο.
15 λεπτά
Φάση 3: Το πρίσμα
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη ή εργαστήριο.
5 λεπτά
Φάση 4: Φαινόμενη ανύψωση
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη ή εργαστήριο. Εργασία στο σπίτι.
Διδακτικοί Στόχοι: 
  1. Να προσδιορίζουν τη διεύθυνση της διαθλώμενης ακτίνας φωτός
  2. Να κατασκευάζουν γεωμετρικά τη φαινόμενη θέση αντικειμένου που βρίσκεται βυθισμένο σε διαφανές υλικό
  3. Να σχεδιάζουν την πορεία φωτεινών ακτίνων μέσα από διαφανές πρίσμα.
Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: 
διάθλαση
πρίσμα
φαινόμενη ανύψωση
δείκτης διάθλασης
νόμος του Snell
Υλικοτεχνική υποδομή: 
Ηλεκτρονικός υπολογιστής (ή tablet ή smartphone) ανά ομάδα μαθητών με πρόσβαση στο διαδίκτυο. Εναλλακτικά, υπολογιστής με πρόσβαση στο διαδίκτυο και οθόνη προβολής στη σχολική τάξη.
Δημιουργός Σεναρίου: ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΚΟΛΤΣΑΚΗΣ (Εκπαιδευτικός)
Έλεγχος Σεναρίου με τα Προγράμματα Σπουδών: ΚΕΡΑΜΙΔΑΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ (Σχολικός Σύμβουλος)
Έλεγχος Επιστημονικής Επάρκειας Σεναρίου: ΚΑΛΚΑΝΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ (Συντονιστής)