- ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
1.1 ΤΙΤΛΟΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
ΠΥΚΝΌΤΗΤΑ
1.2 ΕΜΠΛΕΚΟΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ
Φυσική : Μάζα ,όγκος
1.3 ΤΑΞΕΙΣ ΣΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΑΠΕΥΘΥΝΕΤΑΙ
Φυσική Β΄ τάξης Γυμνασίου
1.4 ΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑ ΜΕ ΤΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ
Προβλέπεται στο Α.Π. η διδασκαλία του μαθήματος ΄΄πυκνότητα΄΄ στην ενότητα ΄΄τα φυσικά μεγέθη και οι μονάδες τους΄΄.
1.5 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ ΚΑΙ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΥΛΙΚΟΤΕΧΝΙΚΗ
ΥΠΟΔΟΜΗ
Οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες 4 ατόμων στο εργαστήριο των Φυσικών Επιστημών. Κάθε ομάδα διαθέτει ένα Η/Υ. Επίσης σε κάθε πάγκο υπάρχουν απλά υλικά όπως ογκομετρικός κύλινδρος , πλαστελίνη ,υδροβολέας για την πραγματοποίηση των πειραμάτων. Επίσης ηλεκτρονικός ζυγός για κοινή χρήση των ομάδων.
Αν στο εργαστήριο των Φυσικών Επιστημών δεν υπάρχουν υπολογιστές μπορεί να πραγματοποιηθεί στην αίθουσα Πληροφορικής.
Στην περίπτωση που υπάρχει διαδραστικός πίνακας μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια του διαδραστικού πίνακα και ενός Η/Υ.
Η δικτυακή εφαρμογή http://phet.colorado.edu/sims/density-buoyancy_el.html είναι κατεβασμένη στους υπολογιστές.
1.6 ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ
ΓΝΩΣΕΙΣ
Στο τέλος της διαδικασίας θα πρέπει οι μαθητές να είναι σε θέση:
1.να αναγνωρίζουν ότι η πυκνότητα είναι ανάλογη με τη μάζα του σώματος όταν ο όγκος είναι σταθερός.
- να αναγνωρίζουν ότι η πυκνότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον όγκο του σώματος όταν η μάζα είναι σταθερή.
- να υπολογίζουν πειραματικά τη πυκνότητα ενός σώματος ως πηλίκο μάζας προς όγκο.
4.να διαπιστώσουν ότι η πυκνότητα είναι χαρακτηριστική ιδιότητα και ίδια για κάθε υλικό.
5.να μη συγχέουν τη πυκνότητα με την ποσότητα του υλικού.
6.να διατυπώνουν τη μαθηματική σχέση της πυκνότητας
ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ
12.ν’αναπτύσσουν ικανότητες χειρισμού οργάνων και συναρμολόγησης πειραματικών διατάξεων
13.ν’ασκηθούν στους χειρισμούς αντικειμένων στο εικονικό εργαστήριο
14.να εξοικειωθούν με τη χρήση των εικονικών εργαστηρίων ως μέσου επιστημονικής μελέτης των φαινομένων
15.να πραγματοποιούν μετρήσεις και ν’αξιοποιούν πειραματικά δεδομένα για την εξαγωγή συμπερασμάτων
16.να αντιλαμβάνεται την έννοια του πειραματικού σφάλματος και την αναγκαιότητα της πολλαπλής μέτρησης μιας φυσικής ποσότητας .
17.να εφαρμόζει έμμεσους τρόπους μέτρησης φυσικών μεγεθών.
18.να εφαρμόζουν τις γνώσεις σε καταστάσεις της καθημερινής ζωής
ΣΤΑΣΕΙΣ
19.να ενισχύσουν την κοινωνικοποίηση τους μέσα από την ομαδοσυνεργατική εργασία
20.να εξοικειωθούν με τη διαδικασία πρόβλεψη-πειραματικός έλεγχος-συμπέρασμα
21.ν’αναπτύξουν θετική στάση απέναντι στις Φυσικές Επιστήμες με την αναγνώριση επιστημονικών προβλημάτων σε καταστάσεις της καθημερινής ζωής
1.7 ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ
Τρεις διδακτικές ώρες για την εφαρμογή τριών φύλλων εργασίας στην τάξη.
- ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ
Οι μαθητές Γυμνασίου παρουσιάζουν σύγχυση μεταξύ της πυκνότητας και της ποσότητας του υλικού. Η γνωστική περιοχή της πυκνότητας έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον των μελετητών ως προς τις ιδέες των μαθητών. Οι παρανοήσεις των μαθητών που αναφέρονται στη βιβλιογραφία και αφορούν την πυκνότητα συνοψίζονται στις ακόλουθες:
Α) ένα βαρύτερο σώμα έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από ένα ελαφρύτερο
Β) αν τεμαχίσουμε ένα υλικό τα κομμάτια που θα προκύψουν δεν θα έχουν την ίδια πυκνότητα
Για την αντιμετώπιση αυτών των δυσκολιών μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά η αξιοποίηση των δυνατοτήτων που προσφέρουν οι Τ.Π.Ε. και ιδιαίτερα οι πολυπαραμετρικές διαδικτυακές προσομοιώσεις.
2.1 ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΠΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΥΝ ΤΑ ΣΧΟΛΙΚΑ ΒΙΒΛΙΑ
Στα σχολικά βιβλία η μελέτη της πυκνότητας προσεγγίζεται μέσα από τη διερεύνηση διάφορων παραγόντων όπως : η μάζα του σώματος και ο όγκος του. Αντίστοιχες οδηγίες για εργαστηριακή μελέτη της πυκνότητας δίνονται στο βιβλίο του Εκπαιδευτικού και στον Εργαστηριακό Οδηγό.
2.2 ΤΟ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΣΕΝΑΡΙΟ
Η Προτεινόμενη Εκπαιδευτική μέθοδος
Θεωρητικό πλαίσιο της συγκεκριμένης διδακτικής παρέμβασης αποτελεί διερευνητική-ανακαλυπτική μάθηση. Η ανακαλυπτική θεωρία ως βασική θεωρία για τη μάθηση προτάθηκε από τον Bruner. Στο πλαίσιο αυτό, οι μαθητές ανακαλύπτουν τη γνώση (κανόνες, αρχές, ανάπτυξη δεξιοτήτων) μέσα από ανακαλυπτικές διαδικασίες-με το πείραμα, τη δοκιμή, την επαλήθευση ή τη διάψευση. Η σταδιακή ανακάλυψη των εσωτερικών δομών, αρχών και νόμων που διέπουν ένα φαινόμενο συντελούν στη βαθύτερη κατανόησή του από το μαθητή. Η ιδέα της σταδιακής ανακάλυψης μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό κίνητρο για το μαθητή, τον οποίο ο εκπαιδευτικός μπορεί να βοηθήσει ή και να καθοδηγήσει ακόμη (καθοδηγούμενη ανακάλυψη). Σημαντικό ρόλο στην κατάκτηση της γνώσης παίζει και ο κοινωνιοπολιτισμικός παράγοντας.
Η παρούσα διδασκαλία προτείνεται να υλοποιηθεί σε ένα περιβάλλον συνεργατικής μάθησης όπου οι μαθητές έχουν ενεργό ρόλο στη μαθησιακή διαδικασία και εργάζονται σε μικρές ομάδες ετερογενείς ως προς το φύλο, την επίδοση, τη φυλή κλπ. Το μέγεθος της ομάδας κατά την πραγματοποίηση των μαθησιακών δραστηριοτήτων μέσα στην τάξη είναι ένα πολύ σημαντικό θέμα για την καλύτερη λειτουργία των ομάδων. Η καλύτερη σύνθεση βρίσκεται στις ομάδες των 4 ατόμων. Οι μαθητές παρουσιάζουν τις παρατηρήσεις και τα συμπεράσματά τους, τα συζητούν σε επίπεδο τάξης, διορθώνουν, προεκτείνουν, εμβαθύνουν, επιχειρηματολογούν. Με τον τρόπο αυτό οι μαθητές αποκτούν εμπειρίες και παραστάσεις, τα δεδομένα των οποίων επεξεργάζονται νοητικά, ατομικά και συλλογικά, στην ομάδα, με στόχο την οικοδόμηση νέων επιστημονικών γνώσεων, τις οποίες θα χρησιμοποιήσουν για μια νέα προσέγγιση και ανάγνωση της καθημερινής ζωής.
- Στο πλαίσιο αυτό ο εκπαιδευτικός σχεδιάζει και οργανώνει τη μαθησιακή διδασκαλία και στην συνέχεια στην τάξη έχει ρόλο συμβουλευτικό, ενισχυτικό και υποβοηθητικό της δουλειάς των μαθητών που εργάζονται σε μικρές ομάδες. Ειδικότερα ο εκπαιδευτικός αφού έχει σχεδιάσει την όλη διαδικασία και αναπτύξει τις δραστηριότητες, επιλέξει το εκπαιδευτικό υλικό κλπ., τοποθετεί τα θρανία της τάξης αντικριστά ανά δύο ώστε τα παιδιά να καθίσουν ανά 4 γύρω από καθένα τέτοιο τραπέζι εργασίας, Είναι σημαντικό ο εκπαιδευτικός να έχει εξασφαλίσει για κάθε ομάδα και έναν υπολογιστή. Αυτό μπορεί να γίνει εφικτό αν στο μάθημα πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο της πληροφορικής. Εστιάζει στην προετοιμασία-συναρμολόγηση πειραματικών διατάξεων από τους μαθητές και στην καταγραφή μετρήσεων για την εξαγωγή συμπερασμάτων
Τοποθετεί πάνω στα τραπέζια από ένα φύλλο εργασίας για τον κάθε μαθητή. Τη ώρα της διδασκαλίας δημιουργεί ένα κλίμα αποδοχής όλων των απόψεων μέσα στην τάξη, ώστε να μη διστάζει κανείς να εκφράσει την άποψη του και να συμμετέχουν όλοι στις δραστηριότητες της τάξης. Τους ενθαρρύνει να σκέφτονται αβίαστα, χωρίς πίεση και φόβο μήπως κάποιος απορρίψει ότι πουν. Προκαλεί και συντονίζει συζητήσεις με τους μαθητές, ενώ με τους κατάλληλους χειρισμούς φροντίζει προκληθεί γνωστική σύγκρουση που θα οδηγήσει στην εννοιολογική αλλαγή. Ο μαθητής κατασκευάζει ο ίδιος την προσωπική του γνώση ερμηνεύει τον κόσμο με τα δικά του επιχειρήματα και τις δικές του ιδέες και παραστάσεις. Ο ρόλος του διδάσκοντα είναι επικουρικός να συντονίζει και να διευκολύνει τη διαδικασία μάθησης και όχι να κρίνει το «σωστό-λάθος».
Μεθοδολογική προσέγγιση
Το διδακτικό σενάριο υποστηρίζεται από 3 φύλλα εργασίας που ακολουθούν την ανακαλυπτική προσέγγιση/ομαδοσυνεργατική μάθηση. Οι δραστηριότητες αυτές γίνονται από τετραμελείς ομάδες μαθητών στην αίθουσα πληροφορικής του σχολείου. Για τη υλοποίηση των δραστηριοτήτων δίνεται επαρκής χρόνος στις μαθητικές ομάδες. Μετά την υλοποίηση των δραστηριοτήτων εκπρόσωποι των ομάδων παρουσιάζουν τα αποτελέσματα της δουλειάς τους στην τάξη. Ο καθηγητής επιβεβαιώνει την ορθότητα των συμπερασμάτων ή συμπληρώνει κάτι εάν επιθυμεί. Διευκολύνει και αξιοποιεί τα αποτελέσματα, ώστε να οικοδομηθεί η νέα γνώση. Μετά την ανακεφαλαίωση και τη σαφή διατύπωση των συμπερασμάτων οι μαθητές προχωρούν στις επόμενες δραστηριότητες.
Το περιβάλλον του λογισμικού για τη μελέτη της πυκνότητας:
- Συνδέει με απλό τρόπο τον εικονικό κόσμο με τις πραγματικές συνθήκες
- Αξιοποιεί ερευνητικά δεδομένα στο σχεδιασμό των προσομοιώσεων
- Είναι διαδραστικό και φιλικό προς το χρήστη
- Παρέχει τη δυνατότητα να γίνουν πειράματα που είναι αδύνατον να γίνουν στο εργαστήριο
- Παρέχει πολυπαραμετρικό χειρισμό των φυσικών μεγεθών
- Είναι κατάλληλο για ομαδοσυνεργατικές δραστηριότητες
. Βιβλιογραφία
- Διαθεματικό ενιαίο πλαίσιο προγραμμάτων σπουδών (Δ.Ε.Π.Π.Σ.) και αναλυτικά προγράμματα σπουδών (Α.Π.Σ.) υποχρεωτικής εκπαίδευσης (2003). Παιδαγωγικό Ινστιτούτο
- Βασικό επιμορφωτικό υλικό, Τόμος Β: Ειδικό μέρος ΠΕ04 Φυσικών Επιστημών(2011).ΜΠΕ.
- Richard A. Duschl, Emmett Wright (1989) A case study of high school teachers’ decision making models for planning and teaching science. Journal of Research in Science Teaching Volume 26, Issue 6, pages 467–501, September 1989
- Ματσαγγούρας, Η. (2000). Ομαδοσυνεργατική διδασκαλία και μάθηση. Αθήνα: Γρηγόρη
- ΦυσικήΒ΄Γυμνασίου ,Εργαστηριακός Οδηγός,Βιβλίο εκπαιδευτικού.
Αξιολόγηση
Στο τέλος της διδακτικής ενότητας γίνεται αξιολόγηση από τον εκπαιδευτικό με κριτήριο αξιολόγησης με τη χρήση ημιδομημένου εννοιλογικού χάρτη. Σε αυτό κάθε ερώτηση αξιολογεί το βαθμό επίτευξης κάθε διδακτικού στόχου.
Περαιτέρω αξιοποίηση του σεναρίου
Το σενάριο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τις κατάλληλες προσαρμογές και στο μάθημα Χημεία Β’ Γυμνασίου και με επέκταση στην άνωση.
Ακολουθεί σύντομη περιγραφή των δραστηριοτήτων.
ΦΥΛΛΟ 1 ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ : πυκνότητα
ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1,2: ορισμός πυκνότητας(στόχοι 1,2,3,6,13,14,19,20,21)
Με την ερώτηση της 1ης δραστηριότητας προσπαθούμε ν’ανιχνεύσουμε τις απόψεις των μαθητών όσον αφορά τους παράγοντες που προσδιορίζουν τη πυκνότητα ενός υλικού. Η πρώτη ερώτηση που τους δίνεται αποσκοπεί στο να εξοικειωθούν με το περιβάλλον του εικονικού εργαστηρίου και να δουν τις τιμές που αναγράφονται στις πυκνότητες των υλικών .Στη συνέχεια οι μαθητές μέσα από το εικονικό εργαστήριο θα κρατήσουν σταθερό τον όγκο των σωμάτων για να ανακαλύψουν την ανάλογη εξάρτηση της πυκνότητας με τη μάζα. Αντίστοιχα θα κινηθούμε και στη 2η δραστηριότητα όπου εκεί οι μαθητές θα κρατήσουν τη μάζα σταθερή για να ανακαλύψουν ότι η πυκνότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη του όγκου. Ανακοινώνονται τα αποτελέσματα στην ολομέλεια. Αν η διδασκαλία γίνεται με τη βοήθεια διαδραστικού πίνακα καταγράφονται οι απόψεις των μαθητών σ’αυτόν και προβάλλονται στο τέλος για ν’αντιληφθούν πως τροποποιήθηκαν.
ΦΥΛΛΟ 2 ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ : (Υπολογισμός πυκνότητας πλαστελίνης με πειραματική διαδικασία) (στόχοι 4,5,12,15,16,17,19,20,21)
Οι μαθητές σε πραγματικό εργαστήριο καλούνται να αναγνωρίσουν ότι η πυκνότητα ενός υλικού είναι σταθερή και ανεξάρτητη από τη ποσότητα του. Ζυγίζουν τις ράβδους διαδοχικά σύμφωνα με τις οδηγίες .Υπολογίζουν τον όγκο της πλαστελίνης ,σώματος ακανόνιστου σχήματος, με τη βοήθεια του ογκομετρικού κυλίνδρου . Συμπληρώνουν τον πίνακα και κατόπιν συμπεραίνουν ότι και στις τρεις περιπτώσεις η πυκνότητα είναι ίδια .Επίσης τους δίνεται η δυνατότητα υπολογισμού της μέσης τιμής της πυκνότητας για πιο ακριβή αποτελέσματα. Κατόπιν κάθε ομάδα ανακοινώνει στην ολομέλεια και γίνεται συζήτηση στην τάξη με το διδάσκοντα. Με αφορμή αυτό μπορεί να γίνει αναφορά για πιθανά σφάλματα που έχουμε κατά τις πειραματικές μετρήσεις.
ΦΥΛΛΟ 3 ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ : Υπολογισμός πυκνότητας υλικών της καθημερινής ζωής με πειραματική διαδικασία.(στόχοι 12,15,17,18,19,20,21)
Οι μαθητές σε πραγματικό εργαστήριο καλούνται να υπολογίσουν την πυκνότητα υλικών της καθημερινής ζωής Ζυγίζουν τα σώματα διαδοχικά σύμφωνα με τις οδηγίες .Υπολογίζουν τον όγκο των σωμάτων ακανόνιστου σχήματος, με τη βοήθεια του ογκομετρικού κυλίνδρου . Συμπληρώνουν τον πίνακα και συνειδητοποιούν ότι η φυσική είναι μέσα στην καθημερινότητα τους.