Φυσική (ΔΕ) (Γενικό Λύκειο)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 1 ώρα

Η διάθλαση του φωτός με ανακαλυπτική προσέγγιση

Γενική περιγραφή περιεχομένου: 

Το συγκεκριμένο σενάριο είναι σχεδιασμένο για το μάθημα της Φυσικής Γενικής Παιδείας Β' Λυκείου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτούσιο τόσο για το τρέχον αναλυτικό πρόγραμμα, όσο και για το ψηφισθέν τον Ιανουάριο του 2015 (ΦΕΚ 184, 23/1/2015, σελ. 2819) μια και τόσο το ένα όσο και το άλλο περιλαμβάνουν την διάθλαση ως διδακτικό αντικείμενο, με την ίδια φιλοσοφία: Να κατανοήσουν οι μαθητές την διάθλαση ως φαινόμενο και να προβλέπουν τους παράγοντες που την επηρεάζουν (χωρίς να αναφερθεί υποχρεωτικά ο νόμος του Snell).

Το σενάριο στοχεύει στο να εξοικειωθούν με την διάθλαση ως φαινόμενο (στόχος 1), κάτι το οποίο επιτυγχάνεται τόσο με το έναυσμα όσο και με την φάση 2, όπου παρακολουθούν την διάθλαση ποιοτικά, αλλά και εκτίθενται στους βασικούς, απλούς ορισμούς. Για να επιτευχθεί η ενεργή συμμετοχή, δεν τους δίνονται οι ορισμοί, αλλά αυτοί δημιουργούνται από κάθε ομάδα με τη βοήθεια αναφορών και του 2ου μέρους του φύλλου εργασίας (κάτι που επιτυγχάνει να αποτρέψει τους μαθητές από την επίκληση του σχολικού βιβλίου και του εκπαιδευτικού ως μοναδικών πηγών της γνώσης).

Η εξοικείωση βαθαίνει με την βοήθεια των φάσεων 3 και 4 που είναι οι δύο προσομοιώσεις πειραμάτων. Εδώ, από τη μια οι μαθητές εκτίθενται σε πιο ποσοτικά στοιχεία του φαινομένου και από την άλλη εξασκούνται στην επιστημονική/ανακαλυπτική μέθοδο με τη διατύπωση υπόθεσης, την εκτέλεση του πειράματος (προσομοίωσης) και τον έλεγχο της υπόθεσης μέσω του αποτελέσματος (στόχος 3) (είναι και βασικό μέρος της φιλοσοφίας του νέου αναλυτικού προγράμματος της φυσικής). Για να φτάσουν σε αυτό το σημείο πρέπει πρώτα να σχεδιάσουν γραφική παράσταση από τα πειραματικά τους δεδομένα, το οποίο μπορούν να κάνουν με έναν από 3 τρόπους (απευθείας στο φύλλο εργασίας, με αρχείο λογιστικού φύλλου που τους δίνεται έτοιμο, ή με το online εργαλείο Desmos)  (στόχος 2).

Η συζήτηση που ακολουθεί στο τέλος των φάσεων 2 και 3, σε συνδυασμό με μέρος της φάσης 5 (4ο μέρος του φύλλου εργασίας) βοηθούν στο να ικανοποιηθεί ο στόχος 4, που είναι η πρόβλεψη της επίδρασης δύο παραγόντων στην γωνία διάθλασης, ενώ επεκτείνουν και το στόχο 3, δίνοντας μία εικόνα για το πως προκύπτει μία νέα επιστημονική θεωρία.

Η ανακεφαλαίωση, με διαδραστικές ερωτήσεις, σύντομη παρουσίαση του τι μάθαμε και ανάθεση εργασιών ολοκληρώνει το μάθημα - σενάριο.

Το σενάριο πραγματοποιείται άνετα στη διάρκεια μίας 45λεπτης διδακτικής ώρας με προϋποθέσεις την αποφυγή χρονοτριβής και την εξοικείωση των μαθητών με τον χώρο και τον εξοπλισμό που υπάρχει σε αυτόν.

Μπορεί να πραγματοποιηθεί, με σειρά προτίμησης, σε:

1) Εργαστήριο Φυσικής με έναν υπολογιστή ανά ομάδα

2) Εργαστήριο Πληροφορικής

3) Εργαστήριο Φυσικής με τον προτζέκτορα ή διαδραστικό πίνακα και τα φύλλα εργασίας

4) Σε οποιαδήποτε αίθουσα με προτζέκτορα ή διαδραστικό πίνακα

Βιβλιογραφία:

  • Christian, W., & Belloni, M. (2001). Physlets: Teaching Physics with Interactive Curricular Material. New Jersey: Pearson Education.
  • Driver, R., Squires, A., Rushworth, P., & Wood-Robinson, V. (2008). Making Sense of Secondary Science, Research Into Children's Ideas. Abingdon: Routledge-Falmer.
  • National Research Council. (2000). Inquiry and the National Science Education Standards. Washington: National Academy Press.
  • National Research Council. (2003). National Science Education Standards. Washington: National Academy Press.
  • PhET, http://phet.colorado.edu/el/. (2014).
Εκπαιδευτικό Πρόβλημα: 

Οι μαθητές από μικρή ηλικία έχουν δυσκολία στο να αντιληφθούν το φως ως μία ανεξάρτητη οντότητα και τείνουν να το συγχέουν με την πηγή του και το αποτέλεσμα (Driver et al, Making Sense of Secondary Science, Routledge, 1994). Αυτό δημιουργεί δυσκολίες στην κατανόηση φαινομένων όπως είναι η διάθλαση του φωτός. Στην Β' Λυκείου, στο μάθημα της Φυσικής Γενικής Παιδείας περιέχεται το κεφάλαιο για το φως, με ενότητα για την διάθλαση (το οποίο θα διατηρηθεί με κάποιες τροποποιήσεις και στο ψηφισμένο πρόγραμμα σπουδών Φυσικής (ΦΕΚ 184, 23/1/2015)), όπου η διάθλαση περιγράφεται χωρίς αναφορά στο νόμο του Snell. Η ίδια ενότητα διδάσκοταν για χρόνια στη Φυσική Γενικής Παιδείας της Γ' Λυκείου, όπου η δυσκολία που αναφέρθηκε παραπάνω γινόταν αισθητή. Απαιτείται μία διαφορετική προσέγγιση από την απλή περιγραφή του φαινομένου και την παρουσίαση παραδειγμάτων και επιδείξεων.

Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου: 
4 λεπτά
Φάση 1: Έναυσμα (επίδειξη νομίσματος που εμφανίζεται)
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο Φυσικής (εάν έχει υπολογιστές ίσους σε πλήθος με τις ομάδες) ή Εργαστήριο Πληροφορικής
10 λεπτά
Φάση 2: Παρουσίαση διάθλασης και ορισμοί
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο Φυσικής (εάν έχει υπολογιστές ίσους σε πλήθος με τις ομάδες) ή Εργαστήριο Πληροφορικής (συνέχεια από φάση 1)
12 λεπτά
Φάση 3: Πείραμα 1: Δείκτης διάθλασης
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο Φυσικής (αν υπάρχουν υπολογιστές ανά ομάδα) ή Εργαστήριο Πληροφορικής (συνέχεια από προηγούμενη φάση)
10 λεπτά
Φάση 4: Πείραμα 2: Γωνία πρόσπτωσης
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο Φυσικής (αν υπάρχουν υπολογιστές ανά ομάδα) ή Εργαστήριο Πληροφορικής (συνέχεια από προηγούμενη φάση)
10 λεπτά
Φάση 5: Συζήτηση/ανακεφαλαίωση
Χώρος Διεξαγωγής: Εργαστήριο Φυσικής (αν υπάρχει υπολογιστής σε κάθε ομάδα) ή Εργαστήριο Πληροφορικής
Διδακτικοί Στόχοι: 
  1. Να εξοικειωθούν με το φαινόμενο της διάθλασης
  2. Να σχεδιάζουν γραφικές παραστάσεις από πειραματικά δεδομένα
  3. Να εξοικειωθούν με τη ανακαλυπτική μέθοδο (φαινόμενο-πρόβλεψη – επιβεβαίωση – συμπεράσματα).
  4. Να ανακαλύψουν την εξάρτηση της γωνίας διάθλασης από την γωνία πρόσπτωσης και το δείκτη διάθλασης
Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: 
διάθλαση
ανακαλυπτική μάθηση
γραφικές παραστάσεις
Υλικοτεχνική υποδομή: 
Υπολογιστές ανά ομάδα (σε Εργαστήριο Φυσικής ή Πληροφορικής), διαδραστικός πίνακας ή προτζέκτορας, υλικά για επιδείξεις (δεν είναι απολύτως απαραίτητα), φύλλα εργασίας
Δημιουργός Σεναρίου: Αργύριος Πάσχος (Εκπαιδευτικός)