Μελέτη ενός εγκάρσιου μηχανικού κύματος

Φυσική (ΔΕ) (Γενικό Λύκειο)

Μελέτη ενός εγκάρσιου μηχανικού κύματος

2 ώρες

Γενική περιγραφή περιεχομένου

Ο σκοπός του σεναρίου είναι να αναφερθεί σε σχετικά απλές περιπτώσεις γραφικών παραστάσεων που αναφέρονται σε ένα εγκάρσιο κύμα.

Εκπαιδευτικό Πρόβλημα

Το εκπαιδευτικό πρόβλημα είναι ότι πολλοί μαθητές δεν έχουν δει τη δημιουργία ένος εγκάρσιου μηχανικού κύματος και πως αυτό το γεγονός συνδέεται με τις αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις.

Αυτό το σενάριο αρχικά αναφέρεται στα φυσικά μεγέθη ενός εγκάρσιου κύματος και πως αυτά μπορούν να μετρηθούν μέσω μιας προσομοίωσης.
Έπειτα προσπαθεί να παρουσιάσει έναν απλό τρόπο κατασκευής των γραφικών παραστάσεων y(x) και φ(x) (για μία χρονική στιγμή t).

Επίσης προσπαθεί να παρουσιάσει έναν απλό τρόπο κατασκευής των γραφικών παραστάσεων y(t) και φ(t) (για ένα σημείο του ελαστικού μέσπου που βρίσκεται στη θέση x).

Όλα αυτά συνδέονται με προσομοιώσεις - ασκήσεις.

at 50/100 Μέτριας δυσκολίας

Εκπαιδευτική Βαθμίδα που απευθύνεται το σενάριο

Γενικό Λύκειο

Θεματική Ταξινομία

Φυσική (ΔΕ) > Ταλαντώσεις και Κύματα > Εγκάρσιο κύμα >

Τύπος Διαδραστικότητας

Ενεργός μάθηση

Επίπεδο Διαδραστικότητας

υψηλό

Προτεινόμενη ηλικιακή ομάδα:

-6

6-9

9-12

12-15

15-18

18-25

25+

Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου:

Φυσικά μεγέθη ενός εγκάρσιου μηχανικού κύματος

20λεπτά

Χώρος Υλοποίησης

Εργαστήριο Πληροφορικής.

Στιγμιότυπο κύματος

30λεπτά

Χώρος Υλοποίησης

Εργαστήριο Πληροφορικής

Ταλάντωση των σημείων του ελαστικού μέσου

30λεπτά

Χώρος Υλοποίησης

Εργαστήριο Πληροφορικής

Διδακτικοί Στόχοι

Να αναγνωρίζουν και να μετρούν τα φυσικά μεγέθη που υπάρχουν σε εγκάρσιο κύμα.

Να σχεδιάζουν τις γραφικές y(x) και φ(χ) του κύματος κάποια χρονική στιγμή t.

Να σχεδιάζουν τις γραφικές y(t) και φ(t) για ένα σημείο του μέσου διάδοσης του κύματος.

Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου

εγκάρσιο κύμα, γραφικές παραστάσεις,

Υλικοτεχνική υποδομή

Εργαστήριο Πληροφορικής

Πνευματικά δικαιώματα ή άλλοι αντίστοιχοι περιορισμοί

Όλο το υλικό που υπάρχει στο σενάριο (φωτογραφίες, βίντεο, προσομοιώσεις) είναι δικής μου κατασκευής.

Δημιουργός Σεναρίου: Φώτιος Ζαφειριάδης (Εκπαιδευτικός)

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΤΙΚΟ (τι είναι;)

Αesop - 16683

Το σενάριο «Μελέτη ενός εγκάρσιου μηχανικού κύματος» έχει χαρακτηριστεί ως Βέλτιστο (βαθμολογία 70 μονάδων και άνω) ύστερα από αξιολόγηση που πραγματοποιήθηκε από δύο αξιολογητές βάσει κριτηρίων που ορίστηκαν από το ΔΣ του ΙΕΠ.

Ηλεκτρικό κύκλωμα, αντίσταση, τάση και ένταση

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.

Πίεση

Το σενάριο αυτό εισάγει τους μαθητές στην έννοια της πίεσης, μέσα από την παρατήρηση του φαινομένου στην καθημερινή ζωή και δραστηριότητες διερεύνησης των παραγόντων που επηρεάζουν τις μεταβολές της.

Αφορά μαθητές της Β Γυμνασίου που μελετούν την έννοια της Πίεσης. Οι μαθητές αναμένεται ότι γνωρίζουν την έννοια της δύναμης και μπορούν να σχεδιάσουν δυνάμεις.

Οι δραστηριότητες έχουν οργανωθεί γύρω από ένα πρόβλημα. Έχουν διερευνητικό χαρακτήρα και περιλαμβάνουν ανίχνευση των απόψεων, τη διατύπωση υποθέσεων και ερωτημάτων, την έρευνα και πειραματισμό με κατάλληλα εκπαιδευτικά εργαλεία, την αξιολόγηση της εμπειρίας, τη διατύπωση συμπερασμάτων και την αξιολόγηση.

Οι εκπαιδευτικές δραστηριότητες αξιοποιούν τόσο το φυσικό εργαστήριο όσο και κατάλληλα εικονικά εργαστήρια. Στις περιπτώσεις που τα πραγματικά πειράματα δεν μπορούν πραγματοποιηθούν δίνονται κατάλληλα βίντεο μέσα από τα οποία μπορεί να γίνει συζήτηση και αξιολόγηση των παρατηρήσεων.

Οι μαθητές συμπληρώνουν τις απαντήσεις τους στο φύλλο εργασίας το οποίο μπορεί να δοθεί για αξιολόγηση στον εκπαιδευτικό. Εναλλακτικά, αν οι μαθητές έχουν πρόσβαση στον υπολογιστή μπορούν να συμπληρώσουν απευθείας στον υπολογιστή τις απαντήσεις τους και να πάρουν ανατροφοδότηση. Το υλικό αυτό μπορεί επίσης να μελετήσει ο μαθητής μόνος του στο σπίτι ακολουθώντας τις οδηγίες του φύλλου εργασίας.

Οι δραστηριότητες μπορούν να υλοποιηθούν από όλη την τάξη με την παρουσίαση του υλικού στο διαδραστικό πίνακα και στον πάγκο του εργαστηρίου. Εναλλακτικά μπορούν να πραγματοποιηθούν από δυάδες μαθητών αυτόνομα στο ρυθμό που οι μαθητές επιθυμούν στο εργαστήριο υπολογιστών.