ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ ΣΕΝΑΡΙΟΥ

Τάξη: Ε΄ Δημοτικού

Μάθημα: Φυσική

Ενότητα: Ενότητα 5 « ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ»

Κεφάλαιο: Κεφάλαιο 3 « Βρασμός »

Διάρκεια: 2 διδακτικές ώρες

Λογισμικό : Λογισμικό ΣΕΠ (Σύνθετο Εργαστηριακό Περιβάλλον)

ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ

Οι διδακτικοί στόχοι αυτού του μαθήματος (βιβλ. δασκάλου σελ.135) είναι οι εξής:

1. Να αναφέρουν οι μαθητές ότι την αλλαγή της φυσικής κατάστασης από υγρή σε αέρια, όταν αυτή γίνεται σε όλο το υγρό, την ονομάζουμε βρασμό.
2. Να διαπιστώσουν πειραματικά ότι η θερμοκρασία βρασμού του νερού είναι συγκεκριμένη.
3. Να διαπιστώσουν πειραματικά ότι όση ώρα διαρκεί ο βρασμός του νερού, η θερμοκρασία του νερού παραμένει σταθερή.
4. Να αναφέρουν οι μαθητές ότι η θερμοκρασία βρασμού είναι χαρακτηριστική για κάθε καθαρή ουσία.
5. Να διακρίνουν οι μαθητές το φαινόμενο της εξάτμισης από το φαινόμενο του βρασμού.

Τον δεύτερο και τρίτο διδακτικό στόχο θα προσπαθήσουμε  να τους επιτύχουμε βάζοντας τους μαθητές να πραγματοποιήσουν εικονικά πειράματα με το λογισμικό ΣΕΠ ώστε να συνειδητοποιήσουν ότι το σημείο βρασμού δεν επηρεάζεται:

• από το χρόνο που θερμαίνεται
• από την παροχή θερμότητας και
• από την ποσότητα του νερού που υπάρχει στο δοχείο

Για ποιους λόγους δεν μπορούν οι συγκεκριμένοι διδακτικοί στόχοι να διδαχθούν με παραδοσιακές μεθόδους διδασκαλίας;

Επιλέγουμε να πειραματιστούν οι μαθητές στο εικονικό εργαστήριο του συγκεκριμένου λογισμικού (ΣΕΠ), αντί να κάνουμε τα πειράματα στο πραγματικό εργαστήριο με πραγματικά υλικά:

• διότι τα εν λόγω πειράματα του βρασμού είναι εξαιρετικά επικίνδυνα να τα κάνουν οι ίδιοι οι μαθητές (καθώς απαιτούνται υλικά όπως: γκαζάκια, σπίρτα, ηλεκτρικά «μάτια» κλπ.,). Γι’ αυτό προτείνεται (βλ. αντίστοιχο βιβλίο του δασκάλου, σελ. 84) να γίνουν από τον δάσκαλο ως πειράματα επίδειξης.
• στο συγκεκριμένο λογισμικό έχουμε το πλεονέκτημα ότι τα ίδια τα παιδιά επιλέγουν τα υλικά τους, πειραματίζονται, μελετούν τους φυσικούς νόμους διαπιστώνουν συσχετίσεις με τον πραγματικό κόσμο, κάνουν υποθέσεις, οδηγούνται σε  συμπεράσματα και οικοδομούν τη νέα γνώση. (Τζιμογιάννης,1999).
• επιπλέον, στο εικονικό εργαστήριο του ΣΕΠ τα προτεινόμενα πειράματα του βρασμού γίνονται εύκολα και γρήγορα απ’ όλα τα παιδιά, με δυνατότητα απεριόριστης επανάληψης, ώστε όλοι οι μαθητές να φτάσουν στην επιθυμητή γνώση, χωρίς να χρειάζεται το ειδικό εργαστήριο με τα εξειδικευμένα υλικά, τα οποία ενδεχομένως να μην τα διαθέτει ένα δημοτικό σχολείο.

ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΙΔΕΕΣ ΜΑΘΗΤΩΝ

Έρευνες που έχουν γίνει (σχετικά με την θερμοκρασία κατά την αλλαγή φάσης) σε μεγάλη γκάμα ηλικιών, από μαθητές Δημοτικού έως φοιτητές Πανεπιστημίου, δείχνουν ότι:

• Σε μεγάλο ποσοστό θεωρούν πως, κατά την μεταφορά ενέργειας (θερμότητας)από το ένα σώμα σε άλλο, η θερμοκρασία του δεύτερου σώματος συνεχώς θα αυξάνει, ακόμη κι αν το σώμα αυτό βρίσκεται σε διαδικασία αλλαγής φάσης. Η σκέψη, δηλαδή, των μαθητών φαίνεται να διέπεται από την αντίληψη ότι όλα τα φαινόμενα εξελίσσονται γραμμικά. Έτσι, εκπλήσσονται όταν παρατηρούν ότι, η θερμοκρασία του νερού δεν ανεβαίνει όταν το νερό βράζει (φάση εξαέρωσης),και μάλιστα πολλοί από αυτούς αποδίδουν αυτή την παρατήρηση σε βλάβη του θερμομέτρου.
•  Ακόμη όμως και όταν αποδέχονται το γεγονός ότι η θερμοκρασία βρασμού του νερού παραμένει σταθερή, οι εναλλακτικές τους αντιλήψεις φαίνονται να παραμένουν, εφόσον δεν έχουν κατακτήσει ένα ισχυρό ερμηνευτικό πλαίσιο για το φαινόμενο αυτό. Για παράδειγμα, εξακολουθούν να πιστεύουν ότι η θερμοκρασία του νερού που βράζει θα ανέβει, εάν αυξήσουμε απότομα την ένταση της εστίας θέρμανσης, ή πιστεύουν ότι μεγαλύτερη ποσότητα νερού θα βράσει σε μεγαλύτερη θερμοκρασία.

[ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΑΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ, Θεωρητικά ζητήματα, προβληματισμοί, προτάσεις(Κρυσταλλία Χαλκιά-Εκδ.Πατάκη) ]

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ-ΜΟΝΤΕΛΟ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Η  συγκεκριμένη διδακτική  παρέμβαση για το φαινόμενο του βρασμού του νερού, στηρίχθηκε στο «εποικοδομητικό» μοντέλο για τους παρακάτω λόγους:

• λαμβάνει υπόψη τις ιδέες των μαθητών και τις χρησιμοποιεί για το σχεδιασμό της διδασκαλίας,
• ερεθίζει την περιέργειά τους,
• αναπτύσσει την επικοινωνία και συνεργασία τόσο μεταξύ τους όσο και με τον δάσκαλο,
• επιδιώκει μέσα από ειδικά σχεδιασμένες δραστηριότητες να αποκτήσουν δεξιότητες στις επιστημονικές διαδικασίες,
• υποστηρίζει πως η νέα γνώση θα αφομοιωθεί μόνο όταν ενσωματωθεί στην ήδη υπάρχουσα δομή του μαθητή, αλλιώς θα χαθεί (Καριώτογλου,1991)και,
• πως η νέα γνώση δε μεταβιβάζεται, ούτε γίνεται αποδεκτή παθητικά, αλλά εποικοδομείται ενεργά από τα υποκείμενα (Driver 1989).

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΑΞΗΣ

Από την αρχή του μαθήματος, οι μαθητές μεταφέρονται στην αίθουσα ηλεκτρονικών υπολογιστών ώστε να μπορούν να κάνουν χρήση του λογισμικού.

Ο λόγος για τον οποίο μεταφέρονται από την αρχή στην αίθουσα υπολογιστών και όχι στη μέση της διδασκαλίας, έχει να κάνει με το ότι δεν θέλουμε να διαταραχθεί η ομαλή ροή της διδασκαλίας καθώς μια τυχόν μετακίνηση θα αποσπούσε την προσοχή και το ενδιαφέρον των μαθητών.

Τα θρανία εκεί, θα είναι διαμορφωμένα σε επικοινωνιακή διάταξη (σχήμα Π) έτσι ώστε ο δάσκαλος να έχει  καλή οπτική επαφή και να συνδιαλέγεται με όλους τους μαθητές.

Οι μαθητές θα είναι χωρισμένοι σε ομάδες των 2-3 ατόμων -απαιτείται επομένως ο κατάλληλος αριθμός Η/Υ-, ώστε να ασχοληθούν πιο εύκολα με το λογισμικό και η κάθε ομάδα θα συμπληρώσει από τρία φύλλα εργασίας. Κατ' αυτόν τον τρόπο ενισχύεται η συνεργασία, αφού γίνεται ανταλλαγή απόψεων μεταξύ των μαθητών. 

ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ

Όπως για κάθε ενότητα, έτσι και για την συγκεκριμένη, ο εκπαιδευτικός για την διδασκαλία της λαμβάνει υπόψη του συγκεκριμένα κάθε φορά διδακτικά εργαλεία. Για την διδασκαλία του βρασμού θα γίνει από τους μαθητές χρήση του λογισμικού προσομοίωσης ΣΕΠ, το οποίο θα πρέπει να είναι εγκαταστημένο στους υπολογιστές του εργαστηρίου πληροφορικής. Από τις δραστηριότητες που περιγράφονται στο λογισμικό, επιλέγουμε το βρασμό που πραγματοποιείται στο εικονικό διαδραστικό περιβάλλον του εργαστηρίου θερμότητας.Επιπλέον θα γίνει χρήση βιντεοπροβολέα.

Από την προηγούμενη μέρα έχουμε δώσει στους μαθητές ένα ερωτηματολόγιο με ερωτήσεις σχετικές με το φαινόμενο του βρασμού του νερού, για να ανιχνεύσουμε τυχόν εναλλακτικές ιδέες τους. Στη συνέχεια συγκεντρώνουμε τα ερωτηματολόγια και καταγράφουμε τις απαντήσεις τους σε μια αφίσα.

Έπειτα θα χρειαστεί να συμπληρώσουν τρία (3) φύλλα εργασίας όπου θα καταγράψουν τα αποτελέσματα των πειραμάτων τους, θα τα αναλύσουν και θα οδηγηθούν σε συμπεράσματα.

 ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΕΞΙΟΤΗΤΕΣ ΜΑΘΗΤΩΝ

Το σενάριο θα πρέπει να διεξαχθεί στο εργαστήριο πληροφορικής. Οι μαθητές για να χρησιμοποιήσουν σωστά την προσομοίωση θα πρέπει:

• να έχει διδαχτεί ο μαθητής τις έννοιες «θερμότητα» και «θερμοκρασία»,
• να  γνωρίζουν ότι αυτό που δείχνει το θερμόμετρο είναι θερμοκρασία,
• να γνωρίζει τις τρεις καταστάσεις της ύλης (στερεή, υγρή, αέρια),
• να είναι ικανοί να διαβάζουν σωστά τις ενδείξεις του θερμόμετρου
• να κατέχουν βασικές  γνώσεις  χειρισμού ηλεκτρονικού υπολογιστή,
• να είναι εξοικειωμένοι με το χειρισμό του πληκτρολογίου και του ποντικιού και
• να γνωρίζουν (στο πλαίσιο της Ευέλικτης Ζώνης) ικανοποιητικά το περιβάλλον του λογισμικού ΣΕΠ.

ΦΑΣΕΙΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Η διδακτική πρόταση βασίζεται, όπως είπαμε, στο εποικοδομητικό διδακτικό μοντέλο, το οποίο περιλαμβάνει τις εξής φάσεις:

1. Η φάση του προσανατολισμού (διάρκεια 10 λεπτά)
2. Η φάση της δοκιμασίας των ιδεών των μαθητών (διάρκεια 45 λεπτά)
3. Η φάση της εξαγωγής και ανακοίνωσης συμπερασμάτων των μαθητών (διάρκεια 15 λεπτά )
4. Η φάση εφαρμογής της νέας γνώσης (διάρκεια 10λεπτά)
5. Η φάση ανασκόπησης – σύγκρισης μεταξύ των ιδεών των μαθητών και του επιστημονικού προτύπου (Ψύλλος, κ.ά, 1993) (διάρκεια 10 λεπτά )

Ο ρόλος του δασκάλου είναι συμβουλευτικός και καθοδηγητικός. Εμψυχώνει, συμβουλεύει και καθοδηγεί τις ομάδες, προκειμένου να πειραματιστούν με το λογισμικό, να συζητήσουν και να συνάγουν συμπεράσματα.

 ΤΕΚΜΗΡΙΩΣΗ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ  ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ

Η χρήση νέων τεχνολογιών στη διδασκαλία της φυσικής  θα αποδεσμεύσει τους μαθητές από τον φορμαλιστικό χαρακτήρα της διδασκαλίας, θα τους μάθει να χρησιμοποιούν δημιουργικά τον χρόνο τους, να εξοικειωθούν με την τεχνολογία, να πειραματιστούν μέσα στο  εικονικό πειραματικό περιβάλλον διάφορων προγραμμάτων φυσικής που αναπαριστούν με ακρίβεια την πραγματικότητα, να κάνουν παρατηρήσεις, υποθέσεις-μετρήσεις, να κατανοούν και να εμβαθύνουν στις έννοιες, να παρατηρούν τη σταδιακή εξέλιξη φυσικών φαινομένων, να εξαγάγουν ασφαλή συμπεράσματα για τη φύση των εννοιών και να ερμηνεύουν τα αποτελέσματα των πειραμάτων.

Υπάρχουν δυνατότητες με τη χρήση των λογισμικών που δεν μπορούν να γίνουν το ίδιο εύκολα εργαστηριακά με τις προτεινόμενες δραστηριότητες. Επίσης οι μετρήσεις γίνονται περισσότερο γρήγορα και απομένει χρόνος για το μαθητή να σκεφτεί ή να στοχαστεί για άλλα θέματα διδασκαλίας (επιστημονική μεθοδολογία και θέματα αντικειμένου)

Ακόμα είναι δεδομένο το ενδιαφέρον των μαθητών για τη χρήση εικονικών εργαστηρίων ή υπολογιστή γενικότερα. Έτσι αποτελεί μία εναλλακτική διδακτική προσέγγιση η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αλλαγή στην ίδια εποπτεία που χρησιμοποιήθηκε στα προηγούμενα μαθήματα.

Επιπλέον, η σημασία της αξιοποίησης του λογισμικού που επιλέχθηκε στην εν λόγω διδασκαλία, δεδομένου ότι ως ένα ανοιχτό υπολογιστικό περιβάλλον δοκιμασίας ιδεών, λήψης αποφάσεων και συναγωγής συμπερασμάτων, συνάδει απόλυτα με τη φιλοσοφία και το στόχο της καλλιέργειας των ικανοτήτων όλων των μαθητών.

Επισημαίνεται πως ο εκπαιδευτικός για να μπορέσει να αξιοποιήσει αποδοτικά το ΣΕΠ θα πρέπει να εξοικειωθεί με το περιβάλλον του, να ενημερωθεί για τις δυνατότητές του, να σχεδιάσει σενάρια διδασκαλίας, βασιζόμενα κυρίως στο εποικοδομητικό μοντέλο και να τα εφαρμόσει στη διδακτική πράξη (επαν)αξιολογώντας συνεχώς την αποδοτικότητά τους.

          ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ- ΔΙΑΔΥΚΤΙΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ

• ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΑΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ, Θεωρητικά ζητήματα, προβληματισμοί, προτάσεις (Κρυσταλλία Χαλκιά- Εκδ.Πατάκη)
• http://e-yliko.gr/Lists/List40/DispForm.aspx?ID=37#17279403
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• http://users.sch.gr/pierratos/pierratos/sxedio%20mathimatos.pdf
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• http://hmathia14.ekped.gr/praktika14/VolB/VolB_40_50.pdf
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• http://e-symvoulos.blogspot.gr/2009/01/2.html
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• Σενάριο βρασμός - WordPress.com
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• http://users.sch.gr/stefanski/syneducation/vrasmos_SEP.pdf
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• 3ο ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΤΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ...
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)
• ΚΣΕ: ΕΛΛΗΝΟΓΑΛΛΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΚΑΛΑΜΑΡΙ - 1073/1191/
• (ημερομηνία πρόσβασης:  13/8/2015)