Φυσική (ΔΕ) (Γυμνάσιο)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 2 ώρες

Ηλεκτρικό κύκλωμα, αντίσταση, τάση και ένταση

Γενική περιγραφή περιεχομένου: 

Το σενάριο προτείνει την αξιοποίηση και εικονικού εργαστηρίου ηλεκτρικών κυκλωμάτων (ως εργασία στο σπίτι) ως συνέχεια/συμπλήρωμα/επέκταση πραγματικού εργαστηρίου στο σχολείο. Μετά από τη στοιχειώδη τουλάχιστον εξοικείωση των μαθητών με το πραγματικό ηλεκτρικό κύκλωμα (πηγές, καλώδια, λαμπτήρες, διακόπτης, αμπερόμετρο, βολτόμετρο κτλ) οι επιπλέον δυνατότητες του εικονικού εργαστηρίου μπορούν να προσφέρουν πολλαπλά επιπρόσθετα οφέλη, και η αξιοποίησή του να αποτελέσει τη βάση για την ολοκλήρωση της διδασκαλίας της ενότητας "ηλεκτρικό κύκλωμα".

Η προτεινόμενη διδακτική προσέγγιση (διάρκειας 2 διδακτικών ωρών, με μιας ώρας ενδιάμεση εργασία στο σπίτι) συνδυάζει στοιχεία εποικοδόμησης, διερευνητικής και ανακαλυπτικής μάθησης αλλά και συνεργατικής μάθησης, με στοιχεία peer instruction (με ενδεχόμενες γνωστικές συγκρούσεις, οι οποίες θα πρέπει να διαχειρισθούν κατάλληλα από τον εκπαιδευτικό). Επιδιώκεται δε ομαλή μετάβαση της εργασίας των μαθητών από το πραγματικό εργαστήριο σε εύχρηστο (και πολλών δυνατοτήτων) εικονικό εργαστήριο.

Στο σενάριο, μετά την πραγματοποίηση εργαστηριακής άσκησης στο σχολείο (μετωπικά ή -στην ανάγκη- με επίδειξη), αξιοποιείται applet από το Physics Education Technology, 

Στο σενάριο προτείνεται επιπλέον η αξιοποίηση εργαλείων web 2.0 και -προαιρετικά- στοιχεία μοντέλου μικτής μάθησης (blended learning): προτείνεται η αξιοποίηση φόρμας google και συνοδευτικού λογιστικού φύλλου και η ανταλλαγή αρχείων μεταξύ μαθητών και εκπαιδευτικού μέσω e-mail (ή όποιου άλλου τρόπου επιλέξει ο εκπαιδευτικός).

Στο σενάριο αξιοποιούνται 2 φύλλα εργασίας: ένα για την ανίχνευση/ανάδειξη προϋπαρχουσών/εναλλακτικών ιδεών και αντιλήψεων σύμφωνα με τα νοητικά μοντέλα των μαθητών για το ηλεκτρικό κύκλωμα, όπως αυτά αποτυπώνονται στη σχετική βιβλιογραφία και ένα με δραστηριότητες στο εικονικό εργαστήριο. Ο χρόνος διδασκαλίας συμπληρώνεται από κατάλληλες δραστηριότητες του εκπαιδευτικού στην/με την τάξη, ο οποίος, ανάλογα με τις ανάγκες και δυνατότητες των μαθητών του και της διδασκαλάις του, αφήνεται αρκετά ελεύθερος να τις επιλέξει/τροποποιήσει/συμπληρώσει κατά την κρίση του. 

Ο εκπαιδευτικός μπορεί να τροποποιήσει/απλοποιήσει τις δραστηριότητες του σεναρίου, ώστε αυτό να είναι (μερικώς αλλά ικανοποιητικά επαρκώς) πραγματοποιήσιμο εξ ολοκλήρου στη σχολική τάξη.

Εκπαιδευτικό Πρόβλημα: 

Η εξάσκηση των μαθητών σε πραγματικά ηλεκτρικά κυκλώματα (για τη διαπραγμάτευση εννοιών όπως αντίσταση, τάση, ένταση, νόμων όπως του Ohm και κανόνων όπως του Kirchhoff, καθώς και στη χρήση οργάνων μέτρησης όπως βολτόμετρο και αμπερόμετρο) στο εργαστήριο περιορίζεται συνήθως από έλλειψη χρόνου, εξοπλισμού, δυσκολίες στις μετρήσεις κ.α.. Το εικονικό εργαστήριο ηλεκτρικού κυκλώματος μπορεί -συμπληρωματικά προς το πραγματικό εργαστήριο- να υποστηρίξει την παραπάνω εξάσκηση και τη διδασκαλία, γενικότερα.

Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου: 
10 λεπτά
Φάση 1: Ανίχνευση
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη ή εργαστήριο, με έναν υπολογιστή ανά ομάδα 2-3 μαθητών. Εναλλακτικά, σχολική τάξη με οθόνη προβολής.
25 λεπτά
Φάση 2: Κατασκευή ηλεκτρικού κυκλώματος και μετρήσεις
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη ή εργαστήριο, με έναν υπολογιστή ανά ομάδα 2-3 μαθητών. Εναλλακτικά, σχολική τάξη με οθόνη προβολής.
50 λεπτά
Φάση 3: Εικονικό πείραμα (εργασία στο σπίτι)
Χώρος Διεξαγωγής: Εργασία στο σπίτι
45 λεπτά
Φάση 4: Νόμος Ohm, σύνδεση αντιστατών σε σειρά και σε διακλάδωση
Χώρος Διεξαγωγής: Σχολική τάξη με υπολογιστή και οθόνη προβολής
Διδακτικοί Στόχοι: 
  1. Να περιγράφουν τη χρήση του αμπερόμετρου ως οργάνου μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος
  2. Να γνωρίζουν τα όργανα μέτρησης της τάσης στους ακροδέκτες μιας ηλεκτρικής διάταξης.
  3. Να διατυπώνουν και να εφαρμόζουν το νόμο του Ohm για αντιστάτη
  4. Να ορίζουν την έννοια της ισοδύναμης αντίστασης ενός κυκλώματος που περιέχει πολλούς αντιστάτες
Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: 
ηλεκτρικό κύκλωμα
βολτόμετρο
αμπερόμετρο
τάση
ένταση
νόμος Ohm
Υλικοτεχνική υποδομή: 
Ηλεκτρονικός υπολογιστής (ή tablet ή smartphone) ανά μαθητή με πρόσβαση στο διαδίκτυο και εγκατεστημένη java.
Δημιουργός Σεναρίου: ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΚΟΛΤΣΑΚΗΣ (Εκπαιδευτικός)
Έλεγχος Σεναρίου με τα Προγράμματα Σπουδών: ΚΕΡΑΜΙΔΑΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ (Σχολικός Σύμβουλος)
Έλεγχος Επιστημονικής Επάρκειας Σεναρίου: ΚΑΛΚΑΝΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ (Συντονιστής)